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物理治療

神經可塑性 復康 頭幾週進步快 原因

不少長者臥床多時,展開復康訓練短短兩三個星期後,便由原本「起身要兩個人攙扶」進展到「自己撐得起半身」。家屬見狀往往大感疑惑:進步如此神速,究竟是真的練回了肌肉,抑或身體內部另有運作機制?

醫學界的答案相當明確:復康頭數週的顯著進步,主要來自神經適應,而非肌肉肥大。初期力量增長由神經因素主導,要到第三至五週後,肌肉肥大才逐漸接力(Moritani & deVries 1979)。透過重複且任務專一的動作再學習,重新喚醒體內原有的肌肉,正是推動初期驚人進步的核心動力(Kleim & Jones 2008)。本頁將集中剖析復原背後的神經機制,解構長者為何能夠重新活動、初期進度又為何特別快。至於身體功能當初為何會急劇下滑,則屬於另一條退化曲線,詳情可參閱 失用性衰退的退化機制。

長者頭幾週「感覺到」的變強,主要是大腦與脊髓學會了如何運用肌肉;真正的肌肉變大,其實一開始已在默默進行,只是要更長時間才在體積上顯現。
Moritani & deVries 1979;Folland & Williams 2007

復康初期進步快是因為神經變靈敏,而不是肌肉變大

首先必須釐清一個最常見的誤解。Moritani 與 deVries(1979)在一項為期 8 週的阻力訓練研究中發現,最初數週的力量增長由神經因素主導,直至第三至五週後,肌肉肥大才躍升為主要貢獻來源。換言之,長者在復康頭幾個星期看似「突然恢復力氣」,並非肌肉體積真的變大了,而是神經系統重新學會如何更有效率地調動原有的肌肉。

不過,坊間亦有一個常被過度簡化的觀念需要糾正:肌肉肥大並非到了後期才開始啟動,而是由訓練第一日已同步展開,只是初期所佔比重較小,需要累積更長時間才會在外觀體積上顯現(Folland & Williams 2007)。因此,最準確的描述並非「先神經、後肌肉」的單純接力,而是兩者由始至終同步進行,惟初期以神經適應佔較大比重。這項生理細節,直接推翻了舊式教科書將兩者截然二分的老舊說法。

甚麼是神經可塑性(use-dependent)

長者之所以能夠重新活動,底層原理在於人類神經系統終生保留「越用越靈活」的可塑性。Kleim 與 Jones(2008)歸納出十條建基於經驗(experience-dependent)的神經可塑性原則,這正是健康大腦學習新動作、以及受損大腦重新掌握動作的共同基礎。當中以下幾項原則,正好解釋了長者接受復康訓練時體內的實際變化:

Use it or lose it(用進廢退)神經通路如果長期不用就會慢慢退化。長者長期臥床後覺得手腳「不聽使喚」,在神經層面就是這個原因,而且肌肉和骨質也會同時因為缺乏活動而流失。
Use it and improve it(越用越好)重新使用一條神經通路,不但可以阻止它繼續退化,還可以令它運作得更有效率。這就是復康初期進步得特別快的原因。
Specificity(任務專一)病人練習甚麼動作,大腦就會重組負責那個動作的部分。如果想練回起身和行路,就一定要直接練習起身和行路,不能單靠做一些不相關的體能操。
Repetition & Intensity(重複與強度)要有足夠的重複次數和適當的強度,才能刺激神經系統作出改變。如果只是間中做幾下,並不足以令神經通路重新連結。

「任務專一」這項原則有確實的實驗數據支持。Adkins 等人(2006)曾比較不同訓練模式所誘發的神經可塑性:技巧訓練能促使運動皮質突觸新生,並重組動作代表區;耐力訓練只會誘發皮質血管新生,卻不會改變大腦的動作地圖;力量訓練則會改變脊髓運動神經元的興奮程度。三種訓練各自在神經系統不同層面誘發可塑性,正好從實驗層面印證了「練甚麼得甚麼」的道理——動作再學習必須緊貼長者真正需要恢復的目標任務。

頭幾星期進步特別快的原因:神經適應與肌肉生長的先後次序

復康進度之所以在最初階段特別快,關鍵在於神經適應——主動肌的活化程度增加、峰值力量與發力速率雙雙提升,反映神經系統學會了更有效率地徵召及協調肌肉(Sale 1988)。由於這些神經層面的改變無須等待肌纖維變粗,見效自然遠比肌肉肥大迅速。這種「神經先行、肥大隨後接力」的時間軸,正是支撐頭幾週急速進步的核心機制。

頭幾週
以神經適應為主的階段
初期力量增加的主要原因(Moritani & deVries 1979)
第 3–5 週後
肌肉變大開始成為主力
肌肉增大開始成為力量主要來源的時間點(Moritani & deVries 1979)
第 1 日起
肌肉生長其實同時開始
肌肉並不是後期才開始生長,只是初期佔的比例較小(Folland & Williams 2007)

至於整個復康過程各階段歷時多久、各項功能里程碑何時出現,則屬於另一條臨床時間線,詳見 住院後復原的時間軸分期。

重新學習動作的三個原則:重複練習、針對實際動作、訓練量充足

將上述神經機制轉化為實際訓練設計,核心原則離不開三點:重複、任務專一、足夠劑量。這並非單憑臨床經驗之談,而是有臨床指引(guideline)級別的研究證據支持。French 等人(2007)發表的 Cochrane 系統性文獻回顧,綜合了 14 項臨床試驗、共 659 名受試者的數據,證實重複性任務訓練能顯著改善步行距離、步速以及起立坐下的功能——這正好呼應「重複 × 任務專一 × 足量劑量」這套動作再學習的劑量原則。

步行距離 +54.6 米
重複性任務訓練
組間平均差;有足夠重複次數和針對特定動作的訓練量(French 2007, Cochrane)
步速顯著提升
行走速度
步行速度有顯著改善;綜合 14 項試驗、659 人(French 2007, Cochrane)

「練甚麼得甚麼」的實際意思:如果長者想恢復從椅子站起來的能力,就必須反覆練習從椅子站起來,而不是離開日常環境去踩健身器械。因為只有直接練習目標動作,才能夠引導大腦入面的「動作地圖」朝着那個方向重組(Adkins 2006;Kleim & Jones 2008)。如果只是間中做幾下,或者只做一些抽象的體能操,無論重複次數還是針對性都不夠,無法刺激神經通路重組。

「任務專一」原則還有一個常被忽略的延伸層面——就連「在哪裏練習」,都會影響訓練成果能否順利轉移至日常生活。同樣一個起身動作,在長者睡慣的床邊、用慣的家居洗手間實地練習,遠比在診所模擬場景練習更容易融入日常起居。

90 歲長者透過訓練恢復肌力的研究數據

家屬最常有的顧慮,是擔心長者年紀太大、身體已經練不動。Fiatarone 等人(1990)於醫學期刊 JAMA 發表的研究,正面解答了這個疑問:研究團隊安排一批平均 90±1 歲的體弱院舍長者接受 8 週高強度阻力訓練,結果顯示受試者的肌力平均大增 174%、大腿中段肌肉橫切面面積增加 9.0%,串聯步速亦提升 48%。這項經典研究充分證明,神經可塑性與身體適應能力並無年齡上限,逆轉老年衰弱絕對切實可行。

+174%
肌力增幅
接受 8 週高強度訓練後(Fiatarone 1990, JAMA)
+48%
串聯步速
日常活動和走動能力得到改善(Fiatarone 1990, JAMA)
90±1 歲
受試者年齡
對象是體弱的院舍長者,並不是運動員(Fiatarone 1990, JAMA)

為何長者的身體功能一旦跌穿某個臨界點便會急轉直下,而重拾活動又能將其推回正軌?在醫學上,「衰弱」屬於一個獨立的臨床表型(在以下五項指標中符合三項或以上:非自願體重下降、疲乏、握力弱、步速慢、活動量低),在社區長者中的盛行率約為 6.9%,並且能預測跌倒、失能、住院及死亡風險(Fried et al. 2001)。長者一旦跌穿這個臨界點,日常功能便會急速滑落;而動作再學習的作用,正是將身體功能重新推回臨界線之上。至於如何將這些原則化為具體的漸進式訓練方案,可參閱 循序漸進的復康訓練。

神經適應與肌肉生長其實同時發生

坊間常將神經適應與肌肉肥大形容為「一先一後」的接力賽,這種說法其實流於過度簡化。更準確的生理圖像是:兩者由訓練開始的第一刻已經同步進行,只是初期由神經適應佔較大比重,肌肉肥大佔較小比重;隨著訓練日子累積,肌肉肥大的貢獻才逐漸浮現(Folland & Williams 2007;Moritani & deVries 1979)。

釐清這個迷思具有重要的實際價值:家屬無須因為長者訓練了數星期、四肢肌肉看似仍未變粗而感到灰心。因為頭幾個星期的進步本來就不是靠肌肉變大,而是由神經適應先行開路。外觀上未見明顯變化,絕不代表身體內部沒有進展。

常見的家居照顧誤解:不少家人見長者身體弱,就叫他們不要亂動,整天坐着休息。這樣做反而會令神經通路因為缺乏使用而退化得更快(即「用進廢退」,use-it-or-lose-it)。長者真正需要的,是由物理治療師評估後,安全地一步步增加活動,而不是過度保護。一旦停止給身體刺激,好不容易練回來的能力又會再次退步(Kleim & Jones 2008)。

上門復康服務怎樣在日常環境中應用這些原則

將神經可塑性的科學原則應用於香港的家居環境,做法其實非常直接。物理治療師上門評估時,最常見的起點並非要求長者「練大肌肉」,而是針對起身、轉身、上落一級樓梯等跌穿臨界線的日常動作,將其重新推回可以自理的程度。由於復康初期正值神經適應的快速期,這類訓練往往在數週內便能初見成效。

在真實家居情境重複練習目標動作不少長者出院回到唐樓或公屋單位後,最怕、最不敢自己做的,往往就是從梳化或床邊企起身那一刻。上門物理治療師會將「由坐到企」的過程拆細,變成可以重複練習和量度的步驟,直接在長者自己的床邊和屋企廁所入面反覆練習。相比去診所做抽象的訓練,這種做法更貼近實際生活需要,練到的能力亦可以直接用在日常起居之中。
先喚醒神經,再談負重初期訓練不需要一開始就用很大的重量,而是先做講求協調、平衡和針對日常動作的重複練習,喚醒神經系統,讓身體重新掌握怎樣有效率地用力。等神經適應打好底子之後,才一步步增加重量(Sale 1988;Kleim & Jones 2008)。
家屬同步學習,維持持續刺激另外,上門訓練可以讓照顧者在旁邊學習正確的攙扶和協助方法。這樣就算治療師不在場,家人平時都可以陪長者繼續練習,維持足夠的訓練量,避免身體機能再次退步。這就是將「用進廢退」的神經可塑性原則應用在日常生活入面。

本地社區資源:社會福利署轄下的「家居為本」長者社區照顧及支援服務,專門為 60 歲或以上、經評估為體弱的長者提供家居復康運動、護理和個人照顧服務。有需要的人士可以透過地區綜合家庭服務中心、醫務社工或長者中心申請。如果想查詢,可以打社署熱線 2343 2255(24 小時互動話音系統),或者打東華三院營辦的照顧者支援專線 182 183(24 小時由專業社工接聽)。

至於何時應該尋求物理治療師協助?當長者經歷住院或長期臥床後,若起身、步行能力出現明顯退步,甚至跌穿了原有的自理程度,便應及早介入——越早展開訓練,越能把握神經適應的黃金快速期。Nova Health 的註冊物理治療師提供上門物理治療,會按長者的實際能力作出評估,度身設計具重複性及任務專一的動作再學習計劃,並即場指導家屬正確的協助技巧。如欲了解整套復康原則如何按不同階段落實,可先參閱 長期住院後復康總覽。

常見問題

頭幾星期進步這麼快,是否長了肌肉?
主要並非如此。初期的力量增長大多源於神經適應,即大腦與脊髓學會更有效率地徵召及協調原有肌肉;真正的肌肉肥大,要到第三至五週後才成為主要動力(Moritani & deVries 1979)。事實上,肌肉肥大由訓練第一日已經悄然展開,只是在初期所佔的比重較小(Folland & Williams 2007)。
神經可塑性有沒有年齡上限?90 歲仍然可以?
沒有年齡上限。研究顯示,90±1 歲的體弱院友接受 8 週高強度訓練後,肌力大增 174%,串聯步速亦提升 48%(Fiatarone 1990, JAMA)。人類的神經系統終生保留「用進廢退」(use-dependent)的適應能力,只要及早並循序漸進地活動,就能重新啟動。
為何物理治療師經常要求患者做與日常一樣的動作?
因為神經可塑性具有「任務專一」的特性——練習甚麼動作,大腦就重組哪一部分。技巧訓練能夠促使運動皮質重組,但耐力訓練卻不會改變大腦的動作地圖(Adkins 2006)。因此,若要恢復「起身、步行」的能力,就必須切實練習起身與步行,並累積足夠的重複次數(Kleim & Jones 2008;French 2007)。
用進廢退是否真有其事?停止訓練會否打回原形?
是的。神經可塑性的原則包括「用進廢退」(use it or lose it),長期不使用的神經通路會逐漸退化。由於神經適應需要持續刺激方能維持,一旦停止訓練,已經恢復的功能便會再次下滑(Kleim & Jones 2008)。
身體這麼虛弱,不做負重訓練怎會有力?
初期無須急於追求大重量。訓練應先透過協調、平衡及任務專一的重複練習,喚醒神經系統,讓身體重新學會有效率地運用肌肉;待神經適應打好根基後,才循序漸進增加負重(Sale 1988;Kleim & Jones 2008)。
神經適應與肌肉肥大是否一先一後?
這並非嚴格的「兩段式」過程。雖然神經因素在早期貢獻最大,但肌肉肥大其實由訓練一開始已同步進行,只是初期佔比較小,需要較長時間才會在體積上顯現出來(Folland & Williams 2007;Moritani & deVries 1979)。

免責聲明:本文內容僅供健康資訊參考,不構成專業醫療建議。如有任何健康疑慮,請諮詢合資格的醫護專業人員。

參考文獻

  1. Moritani, T., & deVries, H. A. (1979). Neural factors versus hypertrophy in the time course of muscle strength gain. American Journal of Physical Medicine, 58(3), 115–130. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/453338/
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