第四节　生理功能变化

在气功的现代研究中，气功生理效应的研究内容较充实。自20世纪50年代至今，随着生理科学的进展，方法越来越丰富，工作越来越深入，观察指标也从单一指标发展到综合性指标。本节主要介绍气功对呼吸系统、心血管系统及神经系统的生理效应。

一、 呼吸系统效应

调身、调息、调心是气功修炼的基本操作内容，其中“调息”即是对呼吸的调控，是练功的重要环节。练功过程中的呼吸生理指标的变化较明显而直观，主要观察指标为呼吸频率、呼吸节律、呼吸深度、膈肌运动、肺活量、肺通气量、肺潮气量等，以及相关的自主神经功能变化。

（一）对呼吸频率、节律、深度的影响

气功对呼吸生理的直接影响就是引起呼吸频率、节律、深度的变化。这些变化可通过客观记录呼吸运动曲线进行观察分析。气功锻炼，尤其是练静功过程中呼吸运动的生理特点主要表现为：随着入静程度的加深，呼吸周期变长，节律变慢，幅度增大，呼吸运动的变化趋向均匀柔和，形成“深长慢匀”的呼吸。

练功时的呼吸频率还与调息功夫的深浅和练功姿势有关。调息功夫深者能有意识地控制自己的呼吸，使其频率降低，但这必须在自然减慢的基础上顺水推舟，而不是用主观意识强制降低。由于体位不同，机体的耗能或氧气需求的基础水平就不同，故因站式机体耗能较大，呼吸频率的降低相对较少，而卧式的耗能量最小，呼吸频率的减慢相对较大。以坐式静功为例，呼吸频率可由正常成年人的每分钟16~20次降到4~5次，甚至1~2次，功夫极深者还可达到超越生理常识的极慢境界。

练功进入气功状态时，因呼吸频率下降，肺通气量降低，平均减少28%，但呼气深度增加，潮气量明显增大，平均增加78%；同时，氧的吸收率明显增高，血氧饱和度维持在正常水平或略有增高，为细胞摄取和利用氧气提供了方便。故长期练功者在长时间缓慢的调息中不致发生缺氧现象，其机理可能与练功诱发的呼吸类型有关。

（二）对膈肌运动的影响

用X线观察发现，习练静功时膈肌的活动范围普遍增加。如内养功锻炼时，膈肌的活动范围可达150mm，是普通状态下的3~4倍。有研究指出，在肺结核病患者群体中观察深呼吸时的膈肌运动幅度，学功前平均29.7mm，学功2个月后平均59.7mm。也有报道在X线下观察慢性支气管炎患者，练放松功或小周天功前与练功时横膈活动幅度，显示练放松功前，每一呼吸周期横膈上下移动距离之和（DD）的均值为（54.6±14.8）mm，而练功时DD的均值为（72.6±23.6）mm，t值为2.96，P<0.05，具有显著性差异。练小周天功前，DD的均值为（46.3±24.7）mm，练功时DD的均值为（95.4±57.4）mm，t值为3.68，P<0.01，具有非常显著差异。

气功练习，显著降低呼吸频率，增加呼吸幅度，膈肌活动时程随之延长，膈肌活动的总量比平时减少，说明人体从“耗能”状态转至　“贮能”状态。另外，气功调息以后加强了膈肌对腹腔内脏的按摩作用，从而促进了胃肠蠕动和腹腔脏器的血液循环，内脏机能增强。

（三）对肺活量、通气量、潮气量等的影响

2002年上海市气功研究所对312名学练健身气功者6个月前后的两次自身对照测试结果表明，6个月后最大肺活量、用力肺活量、1分钟通气量均有升高（P<0.05），其中60岁以上老年人的第1秒呼气速率增加（P<0.01）。说明长期的气功锻炼不仅可提高机体的肺容量和呼吸能力，还能改善老年人普遍存在的病理性呼吸堵塞。

对顽固性支气管哮喘患者测试练功前后强迫呼气量、极限流量和呼吸道阻抗，发现呼吸道阻抗显著下降，由（5.63±1.40）cmH2O/（L·s）降至（2.90±0.57）cmH2O/（L·s），而极限流量、深呼气量有所升高，呼吸系统功能有明显改善，为练功治疗支气管哮喘提供了实验依据。

国外也有相关研究，如Corey用体积描记仪测量了呼吸时的气体流量、胸腔外部压力和胸腔气体容积（TGV），由前两者可计算出呼吸道气流阻抗（R），其倒数（1/R）即为呼吸道导纳，（1/R）/TGV称为比导纳。Corey观测了练功组和对照组在练功前、后和练功过程中比导纳的变化。发现：①练功组和对照组比导纳的变化截然不同，前者明显升高，后者基本不变；②练功状态下比导纳迅速提高，整个练功期间平均升高12.1%，P＝0.0014，练功将结束时升高约20%。一旦收功，比导纳立即下降，但仍比对照组高约8%。这意味着练功状态下呼吸道功能有显著改善。

（四）对自主神经功能的影响

动物实验已证实，如果采用扩张肺组织的刺激方式，可使副交感神经的张力增加，表现为心脏搏动受抑制、血压下降、唾液分泌增加、消化道活动和膀胱收缩增强；如果使肺萎缩，则引起交感神经兴奋性增加，表现为血压上升、唾液分泌减少、瞳孔放大、全身毛孔收缩等。可见，有规律的气功“调息”可通过神经反射影响全身脏器与腺体的活动。

2004年美国加州大学与上海市气功研究所的合作研究发现，如果用节拍器人为控制受试者在一定时间内的呼吸频率，同步记录呼吸与心电，再将呼吸节律与心率变化进行比较，二者竟然十分吻合，也就是说，机体在固定呼吸频率的条件下可产生同频率的心率变化。心率变异程度反映了交感与副交感神经的活性，数值上正比于心率变化的幅度。这些实验表明，不仅呼吸中呼与吸的时相比值可以影响自主神经的机能状态，呼吸频率同样可以影响其机能状态。说明有规律的气功调息在气功的生理效应中起到了不容忽视的作用，同时也说明练功时如果调息不当，对机体会产生危害。

二、 心血管系统效应

气功对心血管系统的影响包括对血压、心率、心律、心输出量、肢端血管容积、血供、脉象、微循环、血液理化特性等方面。

（一）对血压的影响

1959年上海市高血压研究所首先报道，32例服用降压药无效的多年高血压患者，经6个月的气功锻炼后，全体症状减轻。1962年继续报道了415例高血压患者2年的随访结果，坚持气功锻炼者血压稳定率80.5%，偶尔练功者仅17%。其机理可能因长时间意守某一部位后在大脑皮质形成固定兴奋灶，在其周围产生同时性负诱导，这种内抑制过程扩散到下丘脑、延髓和心血管中枢，降低了交感神经张力，使血管放松，从而起到降压作用。

2002年国内报道，312名学练健身气功者经6个月锻炼后，测量安静与运动后的血压发现，较学功前均整体降低（P<0.01），其中坚持锻炼者较一般锻炼者效果更显著（P<0.001）。所以气功对血压的影响不仅在于高血压的治疗上，更多地体现在养生健身方面。

（二）对心率、心律的影响

有人观察了练功者入静过程中的心率变化，气功组16人，对照组11人，气功组在入静后心率有减慢的趋势，入静前平均83.5次/分钟，入静20分钟时降到73.5次/分钟（P<0.05），入静30分钟时降到71.2次/分钟，并持续至入静停止后20分钟。对照组入静后心率虽有减慢的趋势，但与入静前相比统计学无差异。

气功对心律失常也有明显的调节作用。对预激综合征二联、三联律，室性早搏，传导阻滞等均有肯定的疗效。其机理可能是通过气功调息，增强了肺活量，改善了肺功能，纠正了心肌缺氧，抑制异位起搏点，使心脏传导系统处于最佳状态，从而消除了心律失常。

（三）对心输出量的影响

练习松静功过程中，心输出量一般表现为下降，这与机体耗能减少有关，但练功中的变化并不完全代表练功后的效果。多数研究认为练功后的心输出量变化与原来的基础有关，低者练功后升高，高者练功后降低，提示气功对心输出量有双向调节的作用。2004年健身气功·易筋经课题组采用多普勒超声诊断仪，比较39名学功者练功前后半年的测试结果，发现每搏射血量、射血速度、心输出量都明显增加（P<0.05）。

（四）对脉搏和全身血供的影响

多年来，很多气功研究把指脉波作为衡量放松入静进入气功状态的心血管指标。据报道，通常入静2~3分钟指端血管即开始扩张，搏动幅度加大，10~15分钟达最大值，平均扩大约2倍，最大可为4~5倍，功后维持10分钟左右，后逐渐恢复到功前水平。也有少数无变化甚至减小。站桩通常出现缩血管现象。

在中医脉象方面，有报道称练功者在运气时可出现典型的滑脉，而且出现和恢复的时间都很短，有“气至则滑脉至，气止则滑脉止”的现象，说明运气时不仅能调动气血运行至肢体所需部位，而且在“脉之大会”寸口处也有脉象变化。研究者运用脉象仪对习练内养功和硬气功的两位受试者进行了寸、关、尺脉的测试，结果表明，受试者运气于身体的胸喉、上腹、下腹不同部位时，他们的寸、关、尺脉象也起了相应的改变，并且硬气功运气比内养功运气时所造成的脉象变化幅度更大。这些实验的结果，为中医脉象学说中关于寸口脉与脏腑相关原理提供了初步的实验依据，也为探索气功与中医理论的关系开辟了一条途径。

（五）对微循环的影响

据报道，一般情况下练功后动脉血管由细变粗，慢粒流减少，襻顶出血和渗出减少，正常管襻比例增加。如高血压患者甲皱微循环中的异常比例达到67%，远高于正常人，练气功后可降至31%。

有研究观察了正常人练功30天前后甲皱微循环的变化，练功前观测到的154条微血管中42条呈交叉，34条呈畸形；练功后交叉和畸形分别减少了14.32%和11.17%；在改善血流速度方面，练功前80%呈粒线或粒流，练功后仅剩20%。提示气功锻炼对血管壁退行性病变及血流缓慢的患者有作用。

（六）对脑血管弹性和脑部血供的影响

练功可改善脑血管弹性和脑搏动性血流量。功后脑血流图波型改善，从正弦波、倾斜波变为转折波甚至三峰型，并见转折点升高，重搏波从消失到出现，流入时间缩短等，这一情况与脑血管充盈程度有关。由于气功的放松和入静降低了脑动脉充盈度和动脉壁张力，故表现为弹性改善。同时发现，脑搏动性血流量大小和调息方式有关。如采用大呼大吸法的过度深长呼吸2分钟后，脑血流图波幅从练功前的0.187Ω降为0.160Ω。如采用停顿呼吸的闭气法，则脑血流图波幅于闭气30秒时从练功前的0.154Ω上升到0.170Ω，并和直接观察动物软脑膜微循环的结果基本一致。如不用调息，而以松静为主的气功锻炼，则脑血流图波幅均呈下降趋势。

（七）对血液理化特性的影响

1989年有报道30例高血压患者练功6个月后，甘油三酯与胆固醇均下降，高密度脂蛋白上升，而30例对照组基本无变化。1990年的报道中，练功者的甘油三酯、总胆固醇和载脂蛋白均低于对照组；练功1年后，与冠心病及动脉粥样硬化呈负相关的高密度脂蛋白及其亚型水平均明显升高。

在血液黏聚性方面，1986年有报道，51例患者练站桩功3个月后全血与血浆黏度明显降低。1989年报道，100例高血压患者经动静结合的气功锻炼后，血黏度与血小板聚集性均明显下降。1990年报道，150例高血压患者经松静功锻炼后，全血低切黏度和红细胞电泳率均明显下降。

这些资料表明，气功锻炼对血液的理化特性有一定影响，主要是降低血液黏聚性起到活血化瘀的作用，可防治缺血性中风与冠心病等疾病。

三、 神经电生理效应

在气功的现代科学研究中，其神经电生理效应占有重要位置。这一领域的研究主要包括气功修炼（主要是自练静功状态，尚有一部分外气发放状态）对自发脑电、诱发脑电以及神经递质的影响，另有学者将ET脑科学技术引入气功研究中，有一些值得探索的新发现。

（一）对自发电位的影响

最初报道来自1959年一批内养功练习者练功时的自发脑电记录，表现为α波的波幅增大，频率降低，逐步从枕叶向额叶扩散。随后有报道练功时额部出现θ波，波幅增大，频率降低，并向半球后部扩散，而α波不变或略增大，频率降低。脑电α波指数升高代表了人的安静程度，人的任何主动意识状态都可以引起α波节律的衰减，因此可以认为α波的增加反映了练功时大脑入静的程度。另有研究称，气功功夫越高者α波频率越接近8Hz。而地球磁场中有一个7.83Hz休曼波段，休曼波与脑电α波频率相近。有些学者认为这是大脑生物电磁场与地球谐振作用，为中国古典气功理论的“天人合一”学说提供了一个可能的物理模式。

1971年哈佛大学的Benson与Wallace对一种类似松静功的练功者练功过程中的自发脑电进行了研究，以简单直观的功率图谱，反映出练功中α频段能量增加的特征。1982年我国航天医学研究所用同样的方法获得了进一步的实验结果：①α频段能量增加；②练功前α能量枕叶高于额叶，练功后额叶高于枕叶，即出现额-枕逆转现象；③α波频左移，长期练功者最大可降至7.5~8Hz。

航天医学的ET技术，是在脑电图的基础上，应用系统科学理论，把大脑看成一个开放的、复杂的脑波巨系统，对其进行多层次、多序参量、多分支系统、多时空结构、多种类子系统分析。1984年广州中医学院用ET技术检测气功状态下大脑活动时偶然发现：大脑优化对称均衡凝聚状态呈现出“脑涨落太极图”，此时左前、右后脑脑波活动功率比值为黄金分割率0.618，两者形成相关拮抗和交叉结构，从整体上反映了全脑功能整合维持在相对平衡的稳定状态。大脑“兴奋”状态时脑波活动能量主要凝聚集中在左脑，优势活动的点位在左前脑区域“脑涨落兴奋图”（阳—1）正电能源。大脑“抑制”状态时脑波活动能量主要凝聚集中在右脑，优势活动的点位在右后脑区域“脑涨落抑制图”（阴—0）负电能源。这一研究成果与中医气功阴阳互根互用、对立制约、消长平衡的原理相符合。

1996年上海市气功研究所将工程技术上日益成熟的AR模型谱估计与混沌信号相关维数求算引入自发脑电分析，建立了定量表征静气功意识活动的意守度与入静度指标。24名长期练功者练功中二指标显著上升，功后迅速恢复；31名的气功治疗组在3~7个月的锻炼后二指标均上升，25名的对照组仅意守度上升。2000年用呼吸、心电、脑电同步采样结合32K点FFT算法，以及设计不同评估方案的方法，建立了两个以教功者为代表的功法模型。

进入21世纪以来，神经电生理效应的研究主要集中在北京中医药大学承担的4项国家自然基金和多项省部级项目关于具象思维的心身效应研究，请参阅本章第四节心理效应的相关内容。

从以上研究可以看出，练功中脑电的变化规律与功法侧重以及人的意识活动密切相关，表述非常复杂，尽管近年来此方向的研究已有相当进展，但要取得突破，仍有很长的路要走。

（二）对诱发电位的影响

据1988年以来一系列研究报道，练功中听觉皮质诱发反应的Po、Na、Pa成分较常态呈不同幅度下降，Na下降72%，收功后全部恢复；练功中听觉皮质慢反应的P1、N1、P2、N2、N3成分较常态幅度全部下降，有2人慢反应甚至消失；视觉闪光、图形诱发电位的各成分，练功中受到广泛抑制；皮质体感区诱发电位的各成分，大多数人表现为不同程度的抑制。表明练功状态在皮质广泛区域内的主要表现是活动水平低下，处于不同程度的抑制状态。此外，有研究报道，练功时耳蜗电图与耳后电位均表现为增强，由于耳蜗电位增强表示听觉的敏感性增强，耳后电位属反馈性听觉功能调节，其反射中枢位于脑干，说明练功中脑干得到易化。

诱发电位反映的是外来刺激下的脑电规律，生理意义明确，但外来刺激对练功状态有多大影响，是气功诱发电位的研究中必须要解决的问题。

（三）对神经递质的影响

既然气功对中枢神经系统的电活动有影响，那么哪些神经递质参与了作用？其机制又如何？自然受到关注。这方面的研究起步较晚，实验报道较少，但机理推断则相对较丰富。

有研究报道，气功状态时右脑的潜在能力得到发挥，同时中枢神经系统5-羟色胺含量上升，多巴胺含量下降，去甲肾上腺素的代谢降低60%。也有研究证实，经常参加气功锻炼可使体内5-羟色胺的生成速度和排泄速度比正常人提高2~3倍。

现有的研究表明：大脑内5-羟色胺对机体促肾上腺皮质激素分泌具有明显的抑制作用，而气功修炼中出现的不少效应与5-羟色胺功能增强有关。通过气功修炼，可使血浆皮质激素的分泌减少1/2，进而促进人体免疫系统功能提高，抵抗力得到增强。此外，由于人体近乎90%的5-羟色胺存在于胃肠道内，气功修炼至高水平有可能使进食量减少，甚至出现所谓辟谷现象。5-羟色胺功能增强还有助于睡眠质量的提高，入睡用时减少；睡眠期生长激素的分泌亦随5-羟色胺功能增强而增多，可对促进生长、恢复体力起到一定作用。5-羟色胺还对大脑的神经活动起着抑制和稳定作用，练功者由于5-羟色胺功能增强，促使大脑得到充分的休息放松，下意识活动（潜意识）相应增强，进而诱导开发人体潜在功能。从精神病学角度看，大脑内5-羟色胺功能的降低可导致情感障碍，而精神分裂症患者的病情则直接与其体内5-羟色胺代谢障碍密切相关。有数据证实，躁狂症和抑郁症患者的脑脊液中5-羟色胺代谢产物含量较正常人要低许多，这从侧面说明了气功“身心并修”“治身病疗心疾”的作用机理。

5-羟色胺对多巴胺有一定的抑制作用。医学研究已证实，人脑内多巴胺含量的异常增多是发生帕金森症及嗜睡症的重要因素，所以，科学的气功修炼将是预防和治疗帕金森症、嗜睡症等疾病的有效方法。有数据表明，内向型的人与外向型的人相比，其脑内多巴胺的含量明显要低。多巴胺含量的双向调整可在一定程度上起到双向调节性格的作用，使性情暴躁和性格孤僻的人由过激的情绪趋于温和，抑郁的精神得到释然解脱，练习太极拳之所以改变人的性格有这方面的原因，气功修炼亦类同。

脑啡肽的化学结构与海洛因相似，二者都会使人产生一种很强的快感。有数据表明，脑啡肽的效力比海洛因的效力要强上10~100倍。系统、科学的气功修炼能促进人体释放出脑啡肽，产生令人感到舒适、愉快的感觉，获得镇静、镇痛的效果。脑啡肽的产生还使人体大脑内核糖核酸等物质的生物活性水平得以提高，从而促进大脑功能，分析判断能力提高，智能得到开发。

复习题：

1.试从现代科学的角度，分析气功锻炼对人体呼吸系统的影响。

2.现代科学从哪些方面研究了气功锻炼的心血管系统效应？

3.如何看待气功的神经电生理研究？