體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響及其機制研究述評

王葉瓊　宋鑫平

摘 要：兒童時期處于大腦功能發(fā)展的快速期，是執(zhí)行功能發(fā)展的高峰期。而運動干預(yù)對發(fā)育期腦的可塑性具有積極的影響。因此，身體活動與鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響相關(guān)問題日益受到研究者的關(guān)注，并獲得了一定的研究成果。本文綜述了體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能影響的相關(guān)研究，探討提高兒童執(zhí)行功能的手段及途徑，旨在為探索體育鍛煉促進兒童認知發(fā)展提供一定的理論價值及實踐意義。

關(guān)鍵詞：體育鍛煉 體育運動 兒童 執(zhí)行功能

中圖分類號：G806 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2813（2018）10（a）-0025-02

執(zhí)行功能（Executive Function，EF）是指在完成復(fù)雜的認知任務(wù)時，協(xié)調(diào)控制各種基本活動的重要認知過程，它保證認知系統(tǒng)靈活、優(yōu)化的實現(xiàn)特定目標，其根本目的是產(chǎn)生協(xié)調(diào)有序的、目的性的行為，是一種高級認知功能。主要包括抑制、刷新和轉(zhuǎn)換功能。研究發(fā)現(xiàn)兒童時期處于大腦功能發(fā)展的快速期，是執(zhí)行功能發(fā)展的高峰期。而運動干預(yù)對發(fā)育期腦的可塑性具有積極的影響。因此，身體活動與鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響相關(guān)問題日益受到研究者的關(guān)注，并獲得了一定的研究成果。筆者擬綜述體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能影響的相關(guān)研究，探討提高兒童執(zhí)行功能的手段及途徑，旨在為探索體育鍛煉促進兒童認知發(fā)展提供一定的理論價值及實踐意義。

1 體育鍛煉對普通兒童執(zhí)行功能的影響

1.1 不同類型體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響

研究者采用多種多樣的運動方式探討體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響，如功率自行車、籃球、足球、羽毛球、乒乓球、網(wǎng)球、棒球、跆拳道、太極拳、健美操、游泳、力量素質(zhì)訓(xùn)練、障礙跑、花樣跑步、趣味田徑游戲等。雖然相關(guān)領(lǐng)域還存在不一致的研究結(jié)果，但眾多研究表明，體育鍛煉可以作為提高兒童執(zhí)行功能的手段，且不同鍛煉方式對兒童執(zhí)行功能及各子功能的影響存在差異性。有研究者探討5種運動干預(yù)方案（（1）花樣跑步；（2）趣味田徑游戲；（3）“小手球+素質(zhì)練習(xí)”；（4）“踢毽+游戲”；（5）“武術(shù)+花樣跳繩+8字跑”）對小學(xué)生腦執(zhí)行功能的影響。結(jié)果表明，5種方案對小學(xué)生的執(zhí)行功能均有積極的促進作用，但不同方案對3個子功能產(chǎn)生的效果存在差別。方案（2）（4）（5）能有效提高抑制功能；方案（1）（5）能有效提高刷新功能；方案（1）（3）（5能有效提高轉(zhuǎn)換功能[1]。

有研究表明，有氧運動與控制認知發(fā)展的神經(jīng)電活動的改變存在相關(guān)。相較于靈敏運動和阻力運動，有氧運動更有利于促進小學(xué)生執(zhí)行功能的提高[2，3]。越來越多來自運動心理學(xué)領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn)有氧運動對執(zhí)行功能具有積極效益，建議把它作為改善和提高執(zhí)行功能的手段。

1.2 不同持續(xù)時間體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響

迄今，大多數(shù)的研究表明不管是短時還是長時運動，對兒童的身體和大腦執(zhí)行功能都有積極的促進作用，且運動對執(zhí)行功能改善效果與運動的持續(xù)時間相關(guān)。但不同研究采用的運動持續(xù)時間長短不一，且較少有不同持續(xù)時間的效果比較研究。馮磊選取180名四年級小學(xué)生為被試，分別對其進行8min、15min、30min的中等強度運動干預(yù)及同等時間室內(nèi)自由活動對照。結(jié)果表明，30min籃球運動訓(xùn)練對兒童執(zhí)行功能改善效果最好[4]。陳愛國，馮磊，朱麗娜等人的研究支持了這一結(jié)果[5]。有研究者探索長時不同持續(xù)時間鍛煉對執(zhí)行功能的影響，指出3次/周、30min/次的運動效果較好[6]。

1.3 不同強度體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響

近年來，研究者采用小強度、中強度和大強度探索不同強度鍛煉對兒童執(zhí)行功能發(fā)展的有效性，結(jié)果表明，中等強度的改善效果更好[6，7]。陳愛國，趙莉，李煥玉等人探討30min不同強度籃球運球訓(xùn)練對小學(xué)生執(zhí)行功能的積極效益，發(fā)現(xiàn)不同強度訓(xùn)練均能產(chǎn)生積極的影響，但效果存在差異，其中，中等強度訓(xùn)練的改善效果最佳[7]。因而，中等強度成為大多數(shù)研究者的選擇。

也有研究者探索年齡對兒童執(zhí)行功能的影響，發(fā)現(xiàn)7～9歲和10～12歲兩個時期，兒童執(zhí)行功能的各成分會加速發(fā)展[8]。許多標準執(zhí)行功能測試將于12歲左右達到成人水平[9]。在對性別的探討中，一般反應(yīng)出來的是認知風(fēng)格或反應(yīng)偏好等方面的差異，如女生在認知靈活性上的表現(xiàn)較男生好[8]。也有研究表明，所有執(zhí)行功能任務(wù)測量均沒有發(fā)現(xiàn)性別主效應(yīng)，且性別和年齡的交互作用不顯著[10]。

2 體育鍛煉對特殊兒童執(zhí)行功能的影響

隨著體育鍛煉對普通兒童執(zhí)行功能研究地不斷深入，部分研究者將注意力轉(zhuǎn)移向特殊兒童。研究一般集中在超重、肥胖兒童、ADHD兒童、自閉癥兒童、認知障礙兒童、攻擊性兒童、學(xué)習(xí)困難兒童、聾啞兒童及留守兒童等。雖然相關(guān)研究數(shù)量較少，但大多數(shù)研究表明，體育鍛煉能夠?qū)μ厥鈨和膱?zhí)行功能產(chǎn)生積極性的影響。陳愛國，蔣任薇，吉曉海等人的研究指出8周中等強度的花樣跳繩運動能夠改善和提高聾啞兒童的執(zhí)行功能，主要體現(xiàn)在對刷新和轉(zhuǎn)換功能產(chǎn)生了積極影響，對抑制功能則沒有產(chǎn)生顯著性影響[11]。梁洪英以“BAMS”身心運動為干預(yù)方式，對留守兒童進行研究，結(jié)果與其一致[12]。潘家禮，殷恒嬋，陳愛國等人采用籃球運動干預(yù)對學(xué)習(xí)困難、正常小學(xué)生進行對比分析，結(jié)果表明運動干預(yù)對兩類學(xué)生的執(zhí)行功能均具有促進作用，且學(xué)習(xí)困難組的改善效果優(yōu)于正常組[6]。

3 體育鍛煉對兒童執(zhí)行功能的影響機制

鍛煉涉及運動皮質(zhì)、腦干、小腦等腦的局部區(qū)域的活動，更與多個區(qū)域緊密相關(guān)，如大腦前額葉、頂葉、顳葉、丘腦、邊緣系統(tǒng)等[6]。而執(zhí)行功能是由前額葉、頂葉、前扣帶回、皮層下結(jié)構(gòu)（基底節(jié)、丘腦、小腦）組成的皮層——皮層下網(wǎng)絡(luò)等多個腦區(qū)協(xié)同作用的結(jié)果[13]。體育鍛煉具有改變兒童腦結(jié)構(gòu)（包括腦重的變化、皮層厚度的變化、不同腦區(qū)溝回面積的改變等）、腦功能（相關(guān)腦區(qū)激活水平的改變和腦功能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的變化）的能力，能改善兒童腦的可塑性[14]。

陳愛國，殷恒嬋，王君等人借助fMRI技術(shù)，發(fā)現(xiàn)短時中等強度有氧運動能夠使得兒童執(zhí)行功能腦激活模式產(chǎn)生雙側(cè)額上回、雙側(cè)額中回、雙側(cè)頂上小葉和左側(cè)頂下小葉激活程度增加，左側(cè)前扣帶回激活減弱等積極變化，從而改善兒童的執(zhí)行功能[13]。另一項研究表明短時中等強度有氧運動通過增加兒童靜息狀態(tài)下腦功能ReHo值，可改善大腦的可塑性，提高執(zhí)行功能[15]。也有研究表明，有氧鍛煉與參與和控制認知發(fā)展的神經(jīng)電活動的改變相關(guān)。更多的鍛煉與更好的體能在各種認知任務(wù)中能夠使得P3振幅更大、潛伏期更短，ERN波幅更小[16]。潘家禮，殷恒嬋，陳愛國等人對特殊兒童進行研究，他們認為相較于正常小學(xué)生，學(xué)習(xí)困難小學(xué)生的神經(jīng)通路可能不一樣，由于發(fā)育不完善或許出現(xiàn)了障礙，經(jīng)過鍛煉后神經(jīng)通路可能被激活或出現(xiàn)新的神經(jīng)通路，導(dǎo)致干預(yù)后學(xué)習(xí)困難小學(xué)生較正常小學(xué)生的神經(jīng)通路改善或激活程度更好[6]。

4 展望

雖然探討體育鍛煉與小學(xué)生執(zhí)行功能關(guān)系的研究已相當(dāng)充分，但其因果關(guān)系證據(jù)積累有限，需要更多的腦科學(xué)證據(jù)，且相關(guān)研究仍不盡一致，尚需更全面和系統(tǒng)地挖掘。體育鍛煉與執(zhí)行功能的劑量效應(yīng)研究相對有限，亦較少考慮中介變量、調(diào)節(jié)變量的影響。此外，干預(yù)過程中，如何嚴格地控制無關(guān)變量的影響？這些都是未來的研究需要考慮的問題。另外，在今后的探究中，對特殊人群亦需進行更深入地探索。

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