八段锦源于中国古代的导引术，也是我国民族传统体育项目健身气功，突出形体活动、呼吸吐纳和心理调节的健身气功的一般特征。系统科学始于20世纪40年代，着眼于考察系统的整体涌现性，即系统组分之间按照某种方式相互联系形成系统，产生组分和组分总和所没有的新性质，这种非加和的新性质只有在系统整体中表现出来，一旦把整体还原为它的组分便不复存在，这种部分及其总和没有而系统整体具有的性质，叫作整体涌现性[1]。该文运用系统科学的方法研究八段锦运动中人体不同组分和子系统构成整体所可能达到的宏观涌现特性。

1 八段锦锻炼的子系统

八段锦通过身体肢体的运动，配合呼吸调节，具体包括预备式、收势和8个动作[2]。而八段锦呼吸一般采用逆腹式呼吸，也就是腹式呼吸配合提肛呼吸[3]。提肛呼吸是在吸气时有意识地收提肛门及会阴部肌肉，呼气时则放松肛门及会阴部肌肉[4]。八段锦动作以脊柱为轴带动四肢运动，上下相随，松紧结合，其中任何肌群的动缘于其肌肉附着点的稳定，而脊柱为肌肉活动提供了一个支点。瑞典Bergmark的研究[5]表明表层肌肉产生自主运动，而深层肌肉负责在非自主或皮质状态时的关节稳定性。因此我们可以进一步将八段锦身体运动系统看成躯干的脊柱的稳定系统与四肢头颅的自主运动系统两个子系统构成，再加上呼吸活动系统，总共3个子系统构成。

2 分系统的耦合和非线性相互作用

系统的非加和性来源于组分之间的相互作用，尤其是非线性的相互作用。我们先看八段锦练习中分系统的耦合。

2.1 呼吸活动系统与脊柱稳定系统的相互作用

有研究表明，膈肌承担主要的呼吸功能的同时还具有维持姿势的作用。早在1969年，Skladal等首先通过在立于足尖时膈肌先于腹直肌收缩间接证明膈肌具有姿势控制作用[6]。Kolar利用MRI成像的研究进一步证实膈肌具有姿势功能，自主性收缩独立于呼吸与腹内压作用；膈肌的呼吸功能和姿势维持功能可以同时进行[7]。膈肌姿势功能差可能导致脊柱稳定性降低。而随着呼吸生理需求的增加，膈肌的姿势维持功能会降低[8]。由此可见，呼吸活动与脊柱稳定和姿势维持之间有着复杂的相互作用。同样，Hodges对盆底肌的姿势和呼吸功能进行了研究[9]，发现盆底肌通过前馈机制参与姿势维持，并在安静呼吸过程中和腹部肌肉协同收缩。

2.2 肢体主动运动系统与脊柱稳定系统之间的相互作用

肢体主动运动时，脊柱稳定系统有两种工作方式。McGill认为主要是由躯干相互拮抗的肌群协同收缩来维持脊柱稳定性。协调收缩会使得脊柱承载的压缩性负荷增加，但可以更大程度上增加脊柱的稳定性[10]。Stokes描述了协调活动的两种机制：一是面对无法预测的干扰时，通过预收缩使其僵直，从而缓冲脊柱所受到的冲击；二是在受到无法预测或突然的载荷时，通过肌肉的充分快速地收缩，避免脊柱过度运动而发生屈曲[11]。这些研究表明脊柱作为一个整体在肢体主动运动时产生的屈曲应力和对抗压力下的稳定能力。Hodges进一步探讨了脊柱节段间的稳定，包括运动过程中椎间的移动和旋转。通常浅层肌控制脊柱位置维持稳定具有方向性，而通过前馈和反馈机制，腹横肌和深层多裂肌对椎间运动的控制与力的方向无关，有着不同的控制机制[12]。这就证实了脊柱在呼吸或者运动过程中，脊柱的稳定既可以是浅层肌肉协同收缩而成，轴向负荷增加的“僵直”稳定；也可以是因为脊柱节段间激活的动态弹性的稳定。如果脊柱的稳定部分独立于浅层肌肉，那么脊柱稳定和自主运动便以更加复杂的方式相互作用。

2.3 肢体主动运动系统与呼吸活动系统之间的相互作用

Hodges的系列研究发现，上肢运动时，膈肌的激活早于上肢三角肌的激活，在快速上肢反复活动中，膈肌在呼气末屏住呼吸的情况下同样被激活[13]；Lewit在康复临床领域对呼吸与肢体运动的关系做了深入的实践，提出了“呼吸联带运动”的假说，他的一项研究揭示了呼吸与视觉的联带的作用，也就是眼睛的向上看和向下看时，能够促进吸气和呼气的活动[14]。这就表明，呼吸活动不仅和大幅度的肢体主动运动存在关系，甚至和轻微眼睛的转动存在相互作用。

现有的研究成果表明，呼吸活动系统、脊柱稳定系统和肢体主动运动系统之间存在复杂的相互作用。在八段锦练习过程中，这3个分系统的演化过程中任何两个系统之间相互影响和耦合。但并不代表这3个系统整合为一个高度协调，结构稳定，出现涌现的新系统。只有当环境和这3个分系统本身在进一步变化过程中，形成稳定定态，表明这三者已经整合为一个较大的系统，形成稳定的整体结构和行为模式，产生了由稳定定态代表的整体涌现性[1]。