急性有氧運動對女大學生刷新功能的影響研究①

彭艷芳

(溫州醫科大學體育科學學院 浙江溫州 325035)

急性有氧運動對女大學生刷新功能的影響研究①

彭艷芳

(溫州醫科大學體育科學學院 浙江溫州 325035)

目的:研究急性有氧運動對刷新功能的影響。方法:將女大學生隨機分為兩組,運動干預組(60～70%心率儲備強度,持續30min自行車運動)和閱讀控制組,采用1-back任務范式測量運動前,運動30min后以及運動后30min刷新功能,用重復測量方差分析和卡方檢驗分別處理反應時和正確率行為數據,探討不同時程急性有氧運動對工作記憶的影響。結果:運動30min后1-back任務運動組正確率顯著高于控制組(X2=0.03);運動后30min運動組反應時非常顯著大于控制組(P=0.00)。結論:運動后急性有氧運動促進刷新功能,對刷新功能的影響可持續到運動后30min,且表現出負面損傷影響。

急性有氧運動 刷新功能 1-back任務

執行功能(executive function)是指在完成復雜的認知任務時對其他認知過程進行控制和協調的高級認知過程[1]。執行功能并非一個單一結構,存在多維結構,主要包括抑制、轉換、刷新和雙任務協調4個基本成分[2]。刷新功能是指執行功能根據呈現的信息不斷更改工作記憶內容的過程,主要功能是根據當前任務監控輸入信息,不斷對記憶內容進行修正[2,6]。刷新功能是執行功能的重要部分,與學生學業成績具有密切相關性[7],具有可塑性[6]。以往眾多研究表明運動能有效促進執行功能提高[3-5],急性運動通過引起調制活動神經網絡的瞬間變化有效促進執行功能的提高[8],但運動對執行功能影響與運動時間、強度、任務類型及復雜程度具有聯系。有研究表明超過8min中等強度運動對刷新功能影響顯著,其中運動30min比15min效果更加明顯[10],運動強度對刷新功能的影響也負荷倒U理論,中等強度運動對刷新功能的影響效果比大強度和小強度的效果更好[4,9]。

該研究探討30min,60～70%儲備心率強度自行車運動對刷新功能的影響。跟蹤任務、活動記憶任務和N-back任務是測量刷新功能最為常用的任務范式,其中n-back任務要求被試看一些項目串,對倒數n個項目與當前項目進行匹配。1-back任務范式能較純粹地體現對輸入信息的監控。因此該研究采用1-back任務范式,研究固定強度,固定持續時間急性有氧自行車運動對刷新功能的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象

在某大學公開招募59名20～24周歲女大學生(右利手),實驗組31名,對照組28名,BMI在18～24.99之間,實驗要求女大學生身體健康無任何疾病史及遺傳家族史,身體狀況安全問卷(PAR-Q)回答全部為“否”,確保被試者能夠負擔本次運動;被試者均自愿參加實驗,課題組支付被試者少量實驗費。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設計

采用的是2×2雙因素設計,自變量為組別(運動干預組、閱讀控制組)和時間點(運動后、運動后30min),因變量為反應時和正確率。

1.2.2 實驗程序

采用E-prime編寫實驗程序,被試者要求在運動前、運動后和運動后30min完成1-back任務:當屏幕隨機出現1～9數字,如果當前呈現的數字與上倒數第1個數字相同,按“1”鍵,如果不同按“2”鍵,以此類推,相同與不同比例均為50%;每次任務包括40個試次(trail),每個試次隨機呈現1個1～9數字,時間為1000ms,隨后呈現“+”時間1000ms,依次類推。要求被試者在屏幕呈現出數字后,又快又準地做出相應反應,每次反應時長為0～2000ms。

實驗前向被試者說明整個實驗流程,填寫被試基本情況表,平靜后測安靜心率,計算出靶心率。實驗前準備練習1-back任務2次,模擬實驗練習1次,休息3min。實驗前測,運動組運動方案設定為先4min熱身運動,后3min放松運動,共持續30min功率自行車運動,運動后測,原地閱讀休息30min,再測1-back任務。運動期間每3min記錄一次心率,控制組不參加運動,全程閱讀。采用瑞典產MONARK894E型功率自行車進行運動干預。該文選定為60%～70%心率儲備強度,安靜心率+(220-年齡-安靜心率)×60%～70%。持續時間為30min功率自行車運動,實驗實際平均運動強度為62.5%心率儲備強度。

1.2.3 數據的采集和處理

將E-prime軟件采集的行為數據導入Excel中進行預處理,個別漏選按照當事人平均值填補,反應時<100ms的按錯誤記錄,以個人平均值填補;1/3漏選的整組數據作為無效數據剔除,采用SPSS15.0統計軟件對行為數據進行重復測量方差分析,對準確率進行卡方檢驗。

2 實驗結果

2.1 反應時行為數據

通過重復測量方差分析1-back任務時間因素效應顯著(F=46.66,P=0.00),在時間和組別上具有交互作用(F=7.97,P=0.00)。隨著時間的推移,運動組與控制組1-back任務反應時上具有不同變化。分析各自單獨效應。1-back組別的單獨效應,運動后30min(F=10.13,P<0.00)組間差異具有統計學意義。

2.2 正確率行為數據

對兩任務準確率數據進行頻數卡方檢驗,1-back任務只在運動30min后運動組準確率96.4%顯著高于控制組94.6%(X2=0.03)。其他時間點間差異均無統計學意義。

3 討論

該研究目的是研究急性有氧運動對刷新功能的影響,研究發現持續30min,60～70%心率儲備強度的自行車有氧運動后,1-back任務中兩組在反應時上無差異,但運動組正確率顯著高于控制組,控制組反應時縮短都是在妥協正確率基礎上完成。運動后急性有氧運動能有效促進刷新功能,與之前研究結論相一致[3,4,9]。刷新功能依賴大腦前額葉區域,在以往對于不同強度運動對執行功能影響的研究結果中,大都表明,中等強度急性運動對執行功能的影響相較于大強度和小強度運動更加明顯,甚至有研究表明大強度急性運動對執行功能具有負面影響,其解釋的主要原因可能是因為大強度運動引起的大腦前額葉瞬間功能低下,引發了大腦資源的嚴重匱乏,進而損傷執行功能,但運動后釋放大腦資源是一個瞬間歸一化的過程。

表1 受試者基本情況

急性運動引起大腦神經遞質如多巴胺,腦源性神經遞質等化學物質的變化,在運動停止后運動引起神經一些化學物質的變化仍然存在,對刷新功能的有效影響依舊存在,進而有效促使刷新功能的提高。

運動后30min,急性有氧運動對刷新功能產生了負面影響,表現出損傷傾向,可能是60～70%心率儲備強度,30min的有氧自行車運動針對于平時鮮少運動的女大學生強度偏大,運動后30min運動引發的神經遞質等化學物質的變化逐漸恢復,但運動引發的身心疲勞依舊沒有消除,進而表現為反轉損傷。因此大強度的急性有氧運動對刷新功能的影響能持續到運動后30min,同時表現出損傷刷新功能的傾向。

圖1 1-back反應時組別單獨效應(P<0.01**;P<0.05*)

4 結語

60～70%心率儲備強度,持續30min的有氧功率自行車運動,能有效促進刷新功能,急性有氧運動對刷新功能的影響能持續到運動后30min,但是表現出反轉現象,表現為損傷刷新功能。

[1]Funahashi S.Neuronal mechanisms of executive control by the prefrontal cortex [J].Neurosci Res,2001,39(2):147-165.

[2]Collette F,Vander Linden M.Brain imaging of the central executive component of working memory[J].Meuroscience and Biobehavioral Reviews,2002,26:105-125.

[3]陳愛國,殷恒嬋,王君,等．短時中等強度有氧運動改善兒童執行功能的磁共振成像研究[J].體育科學,2011,31(10):35-40.

[4]陳愛國,殷恒嬋,顏軍,等．不同強度短時有氧運動對執行功能的影響[J].心理學報,2011,43(9):1055-1026.

G804

A

2095-2813(2015)09(c)-0030-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.27.030

浙江省教育廳2013年高等學校訪問學者專業發展項目,體育鍛煉對大學生自控能力的影響(FX2013088)。

彭艷芳(1981—),女,湖北十堰人,碩士,講師。