研究前沿|步态如何揭示我们的认知健康？

论坛导读：步态与认知的相关性研究逐年增多，越来越多的研究表明步态可以作为一种无创的行为体征指标来评估脑功能和认知能力。步态异常在痴呆患者中普遍存在，其可以预测从正常认知、主观认知功能下降、轻度认知障碍到痴呆的进展。定量步态参数，特别是步态变异性（即步幅波动的可变性），已被证明是神经功能障碍的敏感标志，并对行动障碍和突发性痴呆具有预测作用。认知能力和步态速度可能会因血管疾病、脑组织损伤、激素调节以及β-淀粉样蛋白和tau蛋白在大脑中的异常沉积而改变。β-淀粉样蛋白和tau蛋白沉淀是阿尔茨海默病的已知指标，但也可能影响步态。

加拿大帕克伍德研究所步态与脑实验室（Gait and Brain Lab, Parkwood Institute）研究中期结果显示双任务步态可预测和评估轻度认知功能障碍向痴呆演变的进程。该研究对112例社区居住的老年MCI患者进行了队列研究，对每位患者开展持续6年的随访工作，进行一年两次的包括神经系统、认知功能和步态评估的数据收集。研究将单任务步速、双任务步速、双任务步态消耗（gait cost）作为独立变量，评价其与进展痴呆之间的关联性。步速的测量由电子步道完成，测量包括单任务步速及三种任务条件下（计数、7的倍数、动物命名）的双任务步速。通过测试问卷完成患者的认知功能测试，包括MMSE、MoCA。并检测受试者的APOEε4携带情况。使用Cox回归比例风险模型估计痴呆进展风险与独立变量之间的关联性，年龄、性别、教育背景、其他合并症等因素也纳入评价因素。

研究结果显示：患有MCI的112位研究对象，平均年龄为76.6岁（标准差6.9），其中55名女性（占比49.1%）。112位研究对象中进展为痴呆的有27位（占比24.1%），发生率为121/1000人/年; 单任务步速（<0.8m/s）与进展痴呆关联较小（hazard ratio [HR], 3.41; 95%CI, 0.99-11.71; P = .05); 双任务下的较高的双任务步态消耗是进展痴呆的风险因素：其中倒数计数任务（HR, 3.79; 95%CI, 1.57-9.15; P = .003），动物命名任务（HR, 2.41; 95%CI, 1.04-5.59; P = .04）与痴呆进展相关性较高。

来自圣安东尼奥衰老纵向研究（San Antonio Longitudinal Study of Aging，SALSA）研究分析了370名参与者的数据发现他们分成稳定的认知和步态组（65.4%的参与者）、认知和身体脆弱性组（22.2%）和身体脆弱性组（12.4%）三个不同的轨迹。这些分类基于参与者在9年半的平均认知测量和步态速度任务中的变化。基线时年龄在65至74岁的墨西哥裔美国人和欧洲裔美国人中，大多数人在认知和步态速度两个领域的得分都较高。在随访研究中，这个群体表现出了对年龄相关下降的抵抗力，并且在功能上仍然是独立的。相比之下，五分之一的人在开始这项研究时在认知和步态速度方面得分较低。在随访期间，他们的各个方面都出现了恶化。第三组个体被称为身体脆弱性组，在整个研究过程中表现出稳定的认知能力，但他们的步态速度随着时间的推移而减慢。对于我们研究的大多数人群来说，认知和步态的变化是平行的，这暗示了共同的机制。

早在2017年Neurology（Neurology. 2017 Jul 25;89(4):336-342.）发表了一篇研究论文明确步态减慢和认知障碍之间的关系。研究人员评估一个老年人队列（n=175，平均年龄为73岁，57%为女性，65%为白种人），在14年期间重复测量步态速度，采用MRI测量了10年或11年的灰质体积（GMV），在14年后判定认知状况。步态放缓是采用截距修正的贝叶斯斜率计算得到，较高的值表示更快的下降。GMV采用颅内容积进行归一化，其值越低，表明10个感兴趣的部位萎缩更厉害（海马、扣带回前部和后部、主要和辅助运动皮层、顶叶后部、中间额叶、尾状核、壳核、苍白球）。研究人员采用调整了人口、合并症、肌肉力量和膝盖疼痛的非参数相关评估了步行的时间与GMV之间的。Logistic回归模型计算了调整和没调整GMV后步态减缓与痴呆或轻度认知功能障碍之间的比值比（ORs）。

14年后，研究人员发现步态放缓与认知损害存在相关性（每0.1s/年放缓的OR为1.47，95%可信区间为1.04-2.07）。右侧海马是唯一的与步态放缓相关的脑区（P=-0.16，P=0.03）并且与认知功能障碍相关（OR为0.17，P=0.009）。调整右侧海马体积减弱了步态减缓和认知障碍之间相关性的23%。步态减缓与认知障碍之间的相关性是由一个共同的神经特征所支撑，包括一个较小的右侧海马。这一发现强调了长期步态减缓作为痴呆风险早期指标的价值。

同样，最近的一项研究发现，痴呆患者，特别是额颞叶痴呆（FTD）和路易体痴呆（LBD）患者的步态表现受年龄和发病年龄的影响特别大，因为这部分痴呆患者残疾的临床症状进展很快。这一点需要在未来的研究中验证。尽管与对照组相比，LBD和FTD的步态变异性更高，但这并不显著，不具有统计学意义。一方面可能是因为样本量有限，另一方面原因可能是LBD和FTD的患者年龄普遍高于对照组。只有步态变异能够准确地鉴别和分类AD患者。在所有步态领域中，与认知健康对照或其他神经退行性疾病相比，步态变异性在识别AD个体方面具有最高的准确性，具有很高的特异性，这使得步态变异性在临床环境中具有潜在的应用价值。

https://www.ncl.ac.uk/press/articles/latest/2019/09/walkingidentifiesdementiatype/

研究人员发现许多步态差异可以使阿尔茨海默症患者与路易体痴呆患者区分开。在路易体痴呆患者的步态中，特别突出的两个因素是步长变异性和步长时间不对称性。这意味着路易体痴呆症患者在每个步伐的长度之间显示出高度不规则的差异。事实上路易体痴呆症患者具有独特的步行方式，与阿尔茨海默病患者相比，他们改变步伐所需的时间更长或改变步长的频率更高，步伐和步幅更加不对称，而阿尔茨海默病的患者步行方式很少改变。当一个人患有路易体痴呆症时，他们的步伐会更加不规则，这会增加跌倒的风险。实际上，这两个特殊的步态特征足以准确识别所有痴呆亚型的60％。

在帕金森病、Wilson病等运动障碍疾病也有同样的研究发现。一项来自安徽中医药大学神经病学研究所的研究发现在Wilson病患者认知障碍和步态障碍的发生率较高，步速和步长可以反映Wilson病患者的认知障碍，认知障碍影响Wilson病患者的步态障碍，不同的认知和运动双重任务参与影响步态参数。认知障碍和病变脑区的共同参与可能是Wilson病患者步态异常的主要神经机制。

目前的研究表明认知能力下降和认知障碍的迹象可以从一个人的步态中看出。步态变化在认知症长者中很常见，其特点是步幅更短，变化更大且不对称。此外，这种步行方式通常较慢，痴呆患者在步行周期中双脚着地的时间可能会更长。这一步行方式，通常被称为“痴呆性行走”（Dementia walk），会对个人的整体活动能力和生活质量产生重大影响。需要注意的是，并非所有认知症长者都会表现出这种特定的走路方式。总的来说，认知症的步态变化是复杂的和多因素的，会受到多种因素的影响，比如年龄、认知障碍、身体障碍和药物使用。研究表明，认知症的步态变化可能与潜在的大脑病理学有关，比如涉及运动控制和平衡的大脑区域受到损害。目前还需要更多的研究来充分了解认知障碍步态变化的潜在机制，并制定有效的干预措施来应对这些变化，以此改善认知障碍患者的活动能力和生活质量。