0 引言

       帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，随着人口老龄化加剧，其全球疾病负担预计将持续上升。其主要临床表现包括运动迟缓、肌肉强直、静止性震颤和步态障碍，并可伴有睡眠障碍、认知功能减退及情感改变等非运动症状，严重影响患者生活质量^[1]。PD的主要病理基础为黑质多巴胺能神经元变性及α-突触核蛋白异常聚集，并伴随中枢神经网络功能紊乱^[2]。

       目前，PD治疗仍以药物为主，但对部分症状疗效有限，且长期应用易出现疗效减退及不良反应。运动疗法作为重要的非药物干预手段，在改善运动症状、步态和平衡功能以及提升生活质量方面已显示出明确益处^[3]。随着研究的深入，运动疗法已由单一形式发展为多样化、个体化的综合干预方案，主要包括基础运动模式、多模式运动及复合性身心运动等类型（图1）。既往研究表明，运动干预可通过增强多巴胺能功能、促进神经可塑性及调节多种神经生物学过程发挥作用，其疗效亦受运动类型、强度及持续时间等因素影响^{[4, 5, 6]}。然而，目前疗效的评价仍主要依赖临床量表，缺乏反映中枢神经调控基础的客观影像学指标，限制了其机制阐释及临床应用。

       多模态MRI可从脑结构、功能及分子层面无创评估运动干预诱导的中枢神经可塑性变化，为揭示运动疗法的神经影像学机制及筛选潜在疗效标志物提供重要工具^[7]。其中，高分辨率T1加权成像（T1-weighted imaging, T1WI）可量化皮层厚度变化^[8]；扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）能评估白质纤维束的微观结构完整性，其中分数各向异性（fractional anisotropy, FA）降低与平均扩散率（mean diffusivity, MD）升高提示白质微结构完整性的破坏^[9]。静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）是评估脑功能连接的重要工具，其中低频波动幅度（amplitude of low-frequency fluctuations, ALFF）和区域同质性（regional homogeneity, ReHo）分别反映局部脑区神经活动强度与同步性，功能连接（functional connectivity, FC）能揭示脑网络的功能异常^{[10, 11]}。现有研究主要关注脑结构与功能网络的可塑性改变。

       尽管近年来已有研究对运动疗法或MRI在PD中的应用进行了综述，但多集中于单一运动形式或单一影像学技术，缺乏对不同运动类型中枢调控机制的系统比较与多模态整合分析。因此，本文在既有研究基础上，首次整合多种运动疗法的多模态MRI证据，综述其在PD中的中枢神经调控效应，重点总结大脑结构与功能网络的可塑性改变，旨在为阐明运动疗法的神经机制提供影像学依据，并为个体化运动干预提供参考。

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图1  帕金森病的运动疗法分类及代表干预形式。
Fig. 1  Classification of exercise interventions and representative training modalities in Parkinson's disease.

1 文献检索

       本研究为叙述性文献综述。检索数据库包括中国知网（CNKI）、万方数据库、PubMed及Web of Science。检索时间范围为建库至2026年4月。中文检索词包括“帕金森病”“运动疗法”“磁共振成像”“功能磁共振成像”“扩散张量成像”“神经可塑性”等；英文检索词包括“Parkinson's disease”“exercise therapy”“magnetic resonance imaging”“functional MRI”“diffusion tensor imaging”“neuroplasticity”等,并采用关键词组合方式进行检索。结合本文研究主题，筛选并纳入与研究内容密切相关的文献进行整理分析，同时参考部分背景性文献进行综合归纳。

2 基础运动模式的多模态MRI研究进展

       基础运动模式主要指针对单一运动功能的训练方式，有助于阐明心肺耐力、肌力、平衡及步态等不同运动要素的神经调控机制。本节综述有氧运动、抗阻训练及平衡与步态训练相关的多模态MRI研究进展。

2.1 有氧运动的神经影像学机制

       有氧运动通常指跑步、快走、骑行、游泳等规律性运动，现研究多采用固定自行车或跑步机等标准化训练模式作为干预手段，旨在改善心肺功能与整体代谢水平，是缓解PD症状、延缓疾病进展的重要干预手段。

       多模态MRI结果一致表明，有氧运动对PD患者的神经调控作用主要体现在运动功能与认知功能两个方面，并涉及多个功能网络和通路的协同重塑。研究表明，规律的有氧运动可减缓早期PD患者的颞顶叶皮层及海马、杏仁核等默认模式网络（default mode network, DMN）相关脑区的萎缩，从而延缓认知功能下降^[12]。其中固定自行车训练可增强额顶控制网络（frontoparietal control network, FPCN）内FC，感觉运动网络（sensorimotor network, SMN）的连接重心向前转移，从而促进认知控制功能和运动执行改善^[13]。而DING等^[14]进一步发现，跑步机训练可降低FPCN的过度激活，同时增强小脑-皮层下及运动皮层-皮层下环路的连接，从而改善步态。上述结果看似存在差异，但可能共同反映代偿性神经调节过程。研究发现，更高强度的双人骑行训练可显著增强扣带-额叶及小脑-丘脑-颞叶通路相关脑区之间的FC，并伴随脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）水平升高及运动症状改善，提示训练强度可能影响神经重塑及临床获益的程度^[15]。此外，SACHELI等^[16]利用正电子发射断层扫描（positron emission tomography, PET）发现，训练后纹状体多巴胺释放增加，提示黑质-纹状体多巴胺能通路相关神经调控的增强，但短期内临床改善不显著，提示神经可塑性的改变可能早于临床症状的改善。

       总体而言，有氧运动通过调节DMN、SMN及FPCN等多个功能网络、皮层-皮层下运动调控环路及黑质-纹状体多巴胺能通路，促进中枢神经功能重塑，从而改善运动及非运动症状。

2.2 抗阻训练的神经影像学机制

       抗阻训练常采用器械、弹力带及哑铃等形式，旨在改善肌力、减轻运动障碍与疲劳，并提升整体体能，近年来已成为PD运动疗法的重要组成部分^[17]。

       多模态MRI证据显示，抗阻训练对运动控制相关功能网络的调节最为突出，其次才表现为相应结构的重塑，且不同模态之间呈现一定的不一致性。例如小脑前后叶、额上回及前扣带皮层体积增加，皮质脊髓束FA显著提高，提示可促进髓鞘修复或白质微结构改善。在功能层面，多项研究证实抗阻训练可增强SMN及皮层-基底节运动调控通路的FC，但其中一些研究中并未伴随相应脑区的灰质体积或DTI指标的改变，提示功能可塑性可能早于结构可塑性出现^[18]。在冻结步态（freezing of gait, FOG）相关研究中，适应性不稳定抗阻训练（adaptive resistance training with instability, ARTI）可增强中脑-小脑相关运动调控通路及颞叶相关的感觉整合区域的激活，从而改善步态稳定性并减少FOG发生^[19]。在结构层面，多项研究显示额叶、扣带回及小脑等与运动控制和执行功能相关区域的灰质增加，提示皮层层面的适应性重塑；同时皮质脊髓束MD降低、FA升高，提示白质微结构完整性改善及神经传导效率提高^[18]。此外，REN等^[20]通过³¹P磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）从代谢角度进一步补充机制，训练后PD患者静息态骨骼肌三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）合成速率显著下降、磷酸肌酸（phosphocreatine, PCr）储备代偿性升高，且运动后PCr恢复速率与日常运动量呈正相关，提示外周线粒体功能障碍及代谢可塑性。

       总体而言，多模态MRI及MRS显示，抗阻训练发挥作用的机制是调控SMN及皮层-基底节-丘脑-小脑运动环路的重塑，并伴有外周骨骼肌能量代谢的适应性改变，且表现为功能改变先于结构重塑的特点。

2.3 平衡训练的神经影像学机制

       平衡训练以单腿站立、重心转移及复杂地形行走为核心，旨在提升姿势控制、协调性并降低跌倒风险，是PD运动疗法的重要组成部分^[21]。

       在众多平衡训练形式中，高挑战性平衡训练由于具有渐进式与较高难度特征，可进一步增强功能网络及通路的激活与可塑性。FRANZÉN等^[22]发现，该训练通过增强前额叶-纹状体环路相关脑区的FC并提高BDNF水平，促进运动调控环路的适应性重塑。另一项研究表明，训练10周后患者左侧壳核体积增加，同时丘脑-小脑通路相关脑区的FC增强，提示该训练可在结构与功能层面诱导脑网络重组^[23]。值得注意的是，上述神经影像学改变并未同步反映为平衡量表和步速的显著改善，提示神经可塑性可能先于临床症状的改善。这种现象可能与基线功能水平、训练剂量及代偿机制建立过程有关。

       总体来看，平衡训练可能通过调动FPCN及皮层-基底节-丘脑-小脑运动调控环路，实现姿势控制功能重组，但其神经改变向临床获益的转化路径仍需进一步验证。同时，该训练受适用人群及专业指导限制，推广性有限，仍需结合多模态MRI进一步明确其机制及临床转化价值。

2.4 步态训练的神经影像学机制

       步态训练是PD最基础的运动干预形式，涵盖平地行走到器械辅助等系统化训练，通过重复练习提升步态稳定性与整体运动功能，对FOG具有重要干预价值^[24]。

       多模态MRI研究表明，步态训练的神经影像学效应主要体现为运动控制相关网络的整体重塑，不同模态结果在结构与功能层面呈现出较好的内在一致性。结构影像学证据显示，训练可诱导皮质脊髓束及丘脑辐射FA升高，提示运动调控通路传导效率增强^[25]。与之相对应，功能影像学结果表现为以辅助运动区（supplementary motor area, SMA）及SMN等运动相关功能网络活动增强，并伴随其与小脑等区域FC提高，反映运动启动与程序化控制能力的改善^[26]。研究发现，右侧脚桥核（pedunculopontine nucleus, PPN）等关键脑区的FC增强，提示脑干步态节律中枢被重新调动，有助于步态自动化的恢复^[27]。上述结果在不同模态间相互印证，共同指向皮层-基底节-丘脑-小脑-脑干调控环路功能的增强。

       在此基础上，不同脑区在训练过程中的作用呈现出一定的阶段性差异。例如，长期训练后小脑FA下降，与功能研究中早期小脑参与增强的结果不完全一致，可能提示不同脑区在训练过程中的不同作用，即训练早期以小脑代偿为主，随着皮层-皮层下通路恢复，小脑依赖逐渐减低^[26]。此外，机器人辅助步态训练（robot-assisted gait training, RAGT）可调节感觉及认知相关网络的异常连接，提示步态恢复不仅依赖运动执行系统，还涉及认知控制资源的重新分配与整合^[28]。

       总体而言，步态训练通过促进运动控制网络及相关环路的重塑，明显改善患者的步态稳定性与整体运动能力。多模态MRI结果在相互支持的同时，也从不同层面揭示了这一动态过程的阶段性特征。

3 多模式运动的多模态MRI研究进展

       多模式运动干预通过整合有氧、抗阻及平衡等多种训练，旨在协同发挥不同运动的优势，实现更广泛的临床获益^[29]。其神经机制主要通过多个脑区及功能网络的协同调控，实现系统层面的功能重组。现有多模态MRI结果可归纳为核心网络的共同调节，比如以黑质-基底节-皮层为核心的运动调控网络以及前额叶为主导的执行控制网络。

       不同MRI模态之间在一定程度上相互印证。研究发现，高强度综合训练可增强黑质及前额叶皮层的ALFF，提示其一方面促进黑质多巴胺能通路激活，另一方面激活前额叶所参与的情绪与认知调控网络^[30]。而在动作观察训练与运动意象（action observation training and motor imagery, AOT-MI）的训练中，前额叶过度激活的减低与小脑活动增强并存，并伴随DMN与突显网络（salience network, SN）连接的重组^{[31, 32]}。这一结果显示，多模式运动可能通过降低不必要的认知资源消耗、提高神经效率，实现比单一训练更优化的网络配置。此外，关于神经黑色素敏感磁共振成像（neuromelanin-sensitive MRI, NM-MRI）研究显示，综合训练可使PD患者黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNc）神经黑色素浓度增加5.3％，从递质层面支持多巴胺功能改善，这与前述功能影像中的结果相一致^[33]。

       总体而言，不同MRI模态结果证实，多模式运动更倾向于同时调动运动及认知相关网络，实现跨网络的协同调节。但多模式运动中干预内容差异大，未来仍需通过与单一运动的直接对照研究，进一步明确不同运动要素在网络调控中的特异贡献及其交互机制。

4 复合性身心运动的多模态MRI研究进展

       复合性身心运动融合认知参与、情绪调节及多感官体验，可协同调动认知、感觉与运动系统，并通过跨网络整合产生更广泛的康复效应。本节重点概述舞蹈、太极拳及体感游戏等代表性干预的多模态MRI研究进展。

4.1 舞蹈训练的神经影像学机制

       舞蹈作为融合运动与认知参与的综合性干预形式，兼具有氧运动、步态训练及节奏感知等特征，在PD综合康复中具有独特优势^[34]。

       结构层面，长期舞蹈训练可增加中央前回和海马旁回等运动及记忆相关脑区灰质体积，并提升BDNF水平，提示皮层-基底节-丘脑环路的适应性重塑^[35]。功能层面，rs-fMRI结果显示舞蹈可增强前额叶与基底节、小脑之间的FC，反映FPCN与SMN之间整合增强，且与临床症状改善相关^[36]。进一步研究发现，伴侣舞蹈有氧运动（partnered dance aerobic exercise, PDAE）训练不仅增强额下回及颞下回等认知相关脑区的激活，同时在NM-MRI上观察到SNc中神经黑色素损失减缓^[37]。此外，舞蹈音乐通过节奏刺激激活壳核等基底节结构，并促进多巴胺等释放，从神经递质层面支持其对黑质-纹状体多巴胺能通路的调控作用^[38]。上述多模态MRI结果在不同层面提示舞蹈可能通过改善多巴胺能系统，促进运动与认知网络的协同恢复。

       总体来看，多模态MRI结果呈一致趋势，舞蹈训练的作用主要通过SMN、FPCN及认知相关环路的协同调节实现，其关键功能网络及调控通路已统一列于表1。同时，由于不同舞蹈类型在节奏、动作复杂度及社交属性上的差异较大，同时伴随的情绪变化可能影响影像学结果，其机制仍需进一步明确。

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表1  不同运动疗法在帕金森病中的方案特征及神经影像学机制
Tab. 1  Characteristics of exercise interventions and their neuroimaging mechanisms in Parkinson's disease

4.2 太极拳训练的神经影像学机制

       太极拳作为中国传统身心锻炼方式，动作缓慢、注意力集中并伴随呼吸调节，可改善运动能力、肌力、平衡及运动控制，近年来在PD运动康复中受到关注^[39]。

       神经影像学研究从中枢层面揭示了太极拳相关的脑功能连接特征。其中为期三个月的短期太极拳干预，尤其是结合AOT-MI时，主要作用于认知及运动相关网络，表现为DMN与SMN间的FC增强，涉及内侧前额叶、颞顶联合区及脑岛等区域连接提高，提示感觉整合与运动规划能力的快速重组^[40]。随着干预时间延长，在持续调节DMN的基础上，太极拳进一步使视觉网络（visual network, VN）内FC增强，并伴随亨廷顿相互作用蛋白2（huntingtin-interacting protein 2, HIP2）等神经保护因子表达上调^[41]。

       总体而言，无论是长期还是短期干预，DMN的可塑性增强都是太极拳改善PD患者运动和认知功能的核心机制之一。此外，短期训练更侧重网络可塑性，长期训练还会出现神经保护等全身性机制。需要指出的是，太极拳的不同流派差异较大，干预方案缺乏统一标准，同时动作训练与冥想成分的相对贡献仍难以区分。

4.3 体感游戏训练的神经影像学机制

       虚拟现实（virtual reality, VR）是体感游戏的一种，通过沉浸式场景和任务导向训练，提高患者参与度，为PD运动功能康复提供新手段^[42]。

       多模态MRI研究显示，VR训练的神经效应主要体现在认知与运动相关网络的协同调节。在认知方面，VR干预后海马体积增加，同时激活海马-内嗅皮层环路及中脑-边缘奖赏通路^{[43, 44]}。此外，部分研究发现DMN中楔前叶激活增强，与注意及认知状态改善相关^[45]。这种结构与功能层面的同步变化，提示其可能通过促进记忆相关环路的可塑性改善认知功能。在运动方面，VR训练可增加小脑-基底节通路相关脑区的FC，降低SMN对FPCN的依赖，反映运动程序化控制与自动化水平的提升^{[46, 47]}。

       总体而言，VR训练增强海马相关记忆环路及DMN，强化小脑-基底节通路并优化SMN与FPCN的功能分配，从而促进认知与运动功能的同步改善。但其影像学效应仍受训练条件等因素影响，后续仍需进一步整合与验证。

5 不同运动疗法神经机制的比较

       为系统比较不同运动疗法的神经调控特征，本文对现有研究中各类运动干预的代表性研究、训练方案、多模态MRI结果临床改善症状以及相关调控网络和通路进行归纳总结（表1）。

       现有多模态MRI研究显示，不同运动疗法在共同涉及核心运动调控网络的同时，亦表现出一定的方式特异性神经调节特征。总体而言，各类运动疗法在SMN、FPCN及小脑相关环路的调控上具有较高一致性，而舞蹈、太极拳及VR等复合性身心运动则更倾向于额外调动DMN、VN及黑质-纹状体多巴胺等通路等，体现跨网络整合特征。

       机制层面上，不同运动疗法主要呈现三种相互作用关系。其一为互补性，即在合并认知障碍的PD患者中，联合采用以有氧运动、舞蹈或VR为代表的认知网络调节方式，并配合抗阻或步态训练强化运动通路，可能获得更全面的临床获益；其二为协同性，多模式运动联合干预可能对关键网络及通路产生更强调控效应；其三为阶段性与个体化特征，早期患者可能更受益于前额叶及多巴胺能通路调节，而中晚期合并FOG或姿势不稳者，则需强化基底节-小脑及脑干相关环路干预训练。

6 总结与展望

       综上，本文综述了多模态MRI在运动治疗PD中的研究进展，从结构与功能层面总结了不同运动疗法所诱导的中枢神经可塑性特征。需要指出的是，MRI揭示的脑结构与功能改变仅是解释运动疗法临床疗效的重要机制之一，其作用可能还涉及神经递质、神经营养因子及炎症等多重生物学途径。

       尽管相关研究不断增多，但现有证据仍存在多方面局限，主要表现为研究设计异质性较高、样本量有限以及长期随访研究不足。其次，现有研究主要聚焦常规脑结构与功能指标，其中基于DTI的白质结构研究相对较少；同时，对于脑铁代谢、神经递质及多巴胺能神经元完整性等分子影像层面的证据仍相对有限。更重要的是，多数研究仅观察到影像学改变与临床改善的并行关系，尚难建立明确因果联系。因此，多模态MRI虽可揭示不同运动疗法的特异性神经调控模式，但仍不足以单独作为其神经保护效应的直接证据。

       未来研究需通过大样本随机对照试验，系统比较不同强度、频率和持续时间运动干预的疗效，并结合纵向设计评估其长期神经保护作用。同时，应融合多种影像技术，如利用定量磁化率成像（quantitative susceptibility mapping, QSM）评估脑铁沉积改变^[48]；通过MRS检测关键神经递质的代谢变化^[49]；借助NM-MRI在体验证多巴胺能神经元保护作用^[50]；并引入扩散频谱成像（diffusion spectrum imaging, DSI）、谷氨酸化学交换饱和转移成像（glutamate chemical exchange saturation transfer, GluCEST）等新型成像方式。此外，结合纵向多模态MRI、机器学习及中介分析模型，有助于系统构建“运动干预-神经可塑性调控-临床获益”之间的潜在因果链条，并探索可预测疗效的影像学生物标志物。

       随着多模态MRI技术的不断进步，运动疗法有望从经验性康复手段，逐步转向基于影像学标志物指导的精准神经保护策略，为改善PD患者长期预后提供更有效的干预途径。