18.5 km不同強度負重行軍對健康男性青年執行功能的影響

王曉磊，王金之，徐盛嘉，田東，馬繼政

(1.南京體育學院 運動健康科學系，江蘇 南京 210014；2.解放軍理工大學軍人身體適應訓練研究中心，江蘇 南京 211101)

●軍體理論與應用

18.5 km不同強度負重行軍對健康男性青年執行功能的影響

王曉磊1，2，王金之1，2，徐盛嘉2，田東2，馬繼政2

(1.南京體育學院 運動健康科學系，江蘇 南京 210014；2.解放軍理工大學軍人身體適應訓練研究中心，江蘇 南京 211101)

目的：擬評定中等強度和高強度兩種運動強度下長距離負重行軍對健康男性青年執行功能產生的影響。方法受試人員完成兩次長度為18.5 km的負重行軍，持續監控整個運動過程中心率變化,詢問主觀量表，并分別采用斯特魯普色詞測試(Stroop-Word-Color Test，SWCT)和連線測試(Trail Making Test，TMT)對受試者執行功能進行測試。結果SWCT結果顯示，與安靜狀態相比較，中等強度運動后抑制控制能力存在顯著變化(p<0.05)，高強度運動后抑制控制能力也存在顯著變化(p<0.05)，但中等強度運動和高強度運動后抑制控制能力方面并沒有顯著性差異(p>0.05)。TMT結果顯示，在注意選擇能力方面，中等強度運動后結果與安靜狀態相比存在顯著變化(p<0.05)；高強度運動后結果與安靜狀態相比較無顯著變化(p>0.05)；但是中等強度與高強度運動后結果存在顯著性差異(p<0.05)。結論大強度負重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持，注意選擇功能受到影響。

中等強度；高強度；負重行軍；執行功能

單兵需要在負重的情況下，執行各種軍事行動。研究也已表明在負重的條件下進行長時大強度或短時大強度的軍事任務，單兵(分隊)移動能力下降、身體的姿勢力學發生改變、能耗增加、軀干平衡能力受到損害，同時損傷潛在的風險增加[1—4]。此外，長距離負重行軍可能對認知能力產生不利影響，從而影響后繼任務實施。執行功能(反應時間和注意力)作為認知功能的一部分，包括注意力程度、意識的控制以及對新信息處理。這些執行功能涉及到腦部的額葉、前額葉、頂葉[5]。生理上的應激可影響執行功能，此次研究擬評定長距離不同強度負重行軍對執行功能產生的影響，為目前以及將來軍事情況下負重訓練提供依據。

目前對于執行功能的測試方法較為廣泛，主要包括Flanker Task，N-back Task，Stroop-Word-Color Test，Trail Making Test和Visual Target Detection Task等。Hayato等人通過Stroop-Word-Color Test發現單次急性有氧運動可以在短時間內提高執行功能，但高強度間歇運動可以使執行功能水平維持時間更長，Marianna等人則研究了負重狀態下執行功能的變化情況，發現單純的負重運動對于執行功能的變化影響總體上并不明顯。本研究采用Stroop-Word-Color Test和Trail Making Test兩種測試方法對健康男性青年執行功能中抑制控制能力和注意靈活性方面進行探索，進一步探索長距離不同強度對執行功能的影響。

1 研究對象與方法

1.1研究對象

健康成年男性學員18名，年齡(21.40±1.30)y；身高(1.76±0.05)m；體重(69.73±6.68)kg；體脂數(22.38±1.43)kg/m2。訓練年限2年，每周進行3～5次有氧耐力訓練。受試者經詢問病史、查體、心電圖及超聲心動圖等檢查均未發現有器質性心臟病者。

1.2實驗方案

受試者完全熱身后，分別完成兩次距離為18.5 km負重行軍(行軍著裝，負重總重量約為27 kg)：一次運動強度為中等強度運動(Moderate-intensity exercise，MIE)，一次為高強度運動(High-intensity exercise，HIE)，兩次測試的間隔至少72 h。兩次運動完成時間分別為MIE：(158.54±10.82)min，HIE：(141.24±11.75)min。

1.3測試指標

1.3.1 主客觀運動強度的評定

主觀強度的評定，采用運動自覺量表(RPE scale)。并運用Polar TEAM 2團隊心率檢測進行客觀運動強度的評定。有效記錄數據人數為15名。

1.3.2 執行功能測試

A.斯特魯普色詞測試(Stroop-Word-Color Test, SWCT)

測試分為三步：1)盡快并且準確的說出卡片A上由4種顏色(黃，紅，藍，綠)書寫的30個漢字詞語；2)盡快并且準確的說出由4種顏色(黃，紅，藍，綠)組成的30個純色原點；3)將上述4種顏色漢字以4種另外顏色(黃，紅，藍，綠)填充，同樣盡快并且準確的說出漢字的顏色，而不是文字。

評價指標：(測試3時間-測試2時間)/測試1時間。

B.連線測試(Trail Making Test, TMT)

測試分為圖A與圖B兩部分，圖A為1—25這25個數字隨機分布于普通A4紙上，要求受試者以最快的速度按照1-2-3-…-25的順序將數字相連，記錄時間(s)；圖B為數字1—13這13個數字和字母A-L這12個字母隨機分布于普通A4紙上，要求受試者以1-A-2-…-L-13的順序將數字相連，記錄時間(s)。當出現順序錯誤，測試者提醒下一個正確順序，每出現一次記錄錯誤次數為一次。

評價指標：B部分完成時間-A部分完成時間。

1.4統計學方法

2 結果

2.1主客觀運動強度

運動自覺量表(RPE scale)測試結果為MIE：15.05±2.16，HIE：17.52±2.53，結果顯示在MIE過程中受試者主觀感覺介于費力狀態與很費力狀態之間，HIE過程中受試者主觀感覺介于很費力和非常費力之間。整體上，兩次運動負荷均較大。

心率結果顯示見表1，依照心率值范圍，根據計算公式：220-0.7×年齡。中等強度平均心率為66%HRmax，大強度平均心率為82%HRmax，兩者存在顯著差異(p<0.05)

表1 18.5 km不同強度運動前與運動過程中心率指標的變化(n=15)

表2 不同強度運動前與運動后SWCT與TMT測試結果的變化(n=15)

2.2 18.5 km不同強度運動后執行功能的變化

通過表2可以看出，在SWCT測試中，與安靜狀態相比，中等強度運動和高強度運動后結果均出現顯著降低(p<0.05)，但中等強度運動和高強度運動兩者之間卻并沒有發現顯著性差異(p>0.05)。在TMT測試中，相比安靜狀態下，中等強度運動測試結果出現明顯下降(p<0.05)，而高強度運動后測試結果卻出現上升，但是并沒有顯著性差異(p>0.05)，此外中等強度運動后測試結果與高強度運動后測試結果之間存在顯著性差異(p<0.05)。

3 分析與討論

大腦是人體結構中最重要的器官，大腦可塑性指大腦的形態和功能變化的能力，對于個體的認知行為調控有重要的作用，同時處于大腦中的中樞神經系統被認為是人體所有行為的調控中心，它在人體外周與內部環境之間接收和傳遞感覺信息，表現形式之一就是執行功能[12]，已知的研究認為執行功能的核心有三點，包括抑制控制，工作記憶和認知靈活性[6]。

研究認為，執行功能與個體的年齡、有氧運動能力和急性有氧運動的運動強度有關[7]。中等強度有氧運動可以有效地改善執行功能[8]，據Pontifex等人[9]研究認為，有氧運動誘導的執行功能改善在運動結束后仍然能保持30 min左右。同時Tsukamoto等人[10]研究發現中等強度運動和高強度運動對于核心執行功能存在促進作用，但二者影響的水平并不一致。在本實驗中，我們選擇了TMT及SWCT分別評價選擇注意功能與抑制控制功能[11,12]。TMT操作過程中，個體需協調手運動速度、視覺掃描、視覺運動、精神靈活性等能力，反應注意選擇的過程。而在SWCT評估過程中要求被試抑制詞匯語義方面的信息，而將注意資源完全投放到字詞的物理特征(顏色)上，這在很大程度上反應了被試者對注意的控制以及抑制能力。

本研究發現與安靜狀態相比，完成MIE和HIE后在SWCT中完成的時間均顯著下降，但是二者之間沒有差異變化，表明大強度負重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持；此外，本研究發現完成MIE后，在TMT中完成的時間顯著下降；在完成HIE后，在TMT中完成的時間不變，但與MIE相比顯著增加，表明大強度負重行軍，注意選擇功能受到影響。

執行功能的改變受到多種因素的影響。高體力活動情況下誘發交感神經系統的改變，例如不同程度升高的心率、腎上腺素和去甲腎上腺素[13,14]，個體適應運動表現在腦血流量增加，血管舒張，外周血管收縮等方面[15]。運動過程的進行導致個體壓力與情緒改變，長時間運動導致的疲勞狀態對于個體在注意能力方面存在影響[16]。同時，下丘腦-垂體-腎上腺軸的激活作用，如分解代謝皮質醇水平升高和合成代謝睪酮水平改變等因素可以提高個體對于外界壓力刺激的抵御能力，對于執行功能有一定的促進作用[17]。除此以外，溫度變化與炎癥反應也可能是影響執行功能的相關因素[18]。

4 結論

SWCT結果顯示，與安靜狀態相比較，中等強度運動后抑制控制能力存在顯著變化(p<0.05)，高強度運動后抑制控制能力也存在顯著變化(p<0.05)，但中等強度運動和高強度運動后抑制控制能力方面并沒有顯著性差異(p>0.05)。TMT結果顯示，在注意選擇能力方面，中等強度運動后結果與安靜狀態相比存在顯著變化(p<0.05)；高強度運動后結果與安靜狀態相比較無顯著變化(p>0.05); 但是中等強度與高強度運動后結果存在顯著性差異(p<0.05)。大強度負重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持，注意選擇功能受到影響。

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Influenceofan18.5kmIntensityMilitaryLoadCarriageActivityonExecutiveFunctioninHealthyYoungMen

WANG Xiao-lei1,2, WANG Jin-zhi1,2, XU Sheng-jia2, TIAN Dong2, MA Ji-zheng2

(1. Department of Exercise and Heath, Nanjing sports Institute, Nanjing 210014;2. The Research Center of Military Physical Adaptation and Training, the PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

Objective: This study was to evaluate the effect of long-distance weight march on the executive function of healthy male youth under moderate and high intensity.MethodThe individual needs to complete twice the total length of 18.5 km weight march, continuous monitoring of the entire process of heart rate changes. Asking the subjective feeling and using the Stroop-Word-Color Test and the Trail Making Test to evaluate the executive function before and after the whole process.ResultThe results of SWCT showed that there was significant change in the inhibition control function after moderate-intensity exercise (p<0.05), there was also significant change after high-intensity exercise (p<0.05), but there was no significant difference between moderate-intensity exercise and high-intensity exercise in inhibition control function (p>0.05).The results of TMT showed that there was no significant change in the results of moderate intensity after exercise (p<0.05). However, there was no significant change in the results after high intensity exercise (p>0.05), there was a significant difference between the moderate-intensity and the high-intensity exercise (p<0.05).ConclusionAttention control ability in the large strength after the march can still be better maintained, but selection and attention functions are affected.

moderate intensity; high intensity; weight march; executive function

G804.23

A

1671-1300(2017)03-0001-04

解放軍理工大學預先研究基金(jl2015021)

2017-05-09

王曉磊(1992—)，男，江蘇海門人，在讀碩士研究生。研究方向：運動生理學。