有氧舞蹈運動對青少年神經認知功能的影響

董云

1. 引言

有氧舞蹈是健美操運動包含的項目之一，是一種配合音樂有節奏地舞動的有氧運動，它起源70年代初期的美國，近年來開始在全球蔓延，深受健身人士的追捧。有氧舞蹈一方面能消耗較多熱量，另一方面能把許多舞蹈動作健美操化，通過有氧健美操的鍛煉形式，反復或進行組合練習，形式活潑多樣，簡單易學[1]。本研究意在探究對青少年認知功能(執行能力)存在積極影響的有氧舞蹈的種類。

2. 研究方法

2.1 研究對象

選擇武漢市洪山區卓刀泉小學9-12歲健康的青少年參與研究。根據每年的體檢報告，確保所有參與者都沒有慢性疾病。排除在過去的三年中，進行過系統性體育鍛煉的人，如慢跑、游泳或跳舞等，最終確定40人為研究對象(男20人，女20人)。在研究開始之前，對有氧舞蹈及本研究注意事項進行了講解說明，并獲得了所有參與者的知情同意書。將40名參與者使用微軟Excel 2007進行隨機分配成兩組：FR組(N=20人，男10人，女10人)，CB組(N=20人，男10人，女10人)。

2.2 有氧舞蹈

為保證試驗順利，在正式測試前進行兩次統一的有氧舞蹈培訓，培訓時間為40分鐘，由正式測試時的同一位舞蹈教練執教，以消除潛在的偏見或教學技能的差異。有氧舞蹈試驗時間為40分鐘，包括10分鐘熱身，20分鐘有氧舞蹈鍛煉，和10分鐘的放松。利用卡爾沃寧公式將有氧舞蹈鍛煉強度控制在40-50%之間。使用速度控制器對應用的音樂節拍進行速度控制，熱身的音樂選擇是100拍子/分鐘。主要訓練音樂速度設定為120拍/分鐘。 兩個舞蹈節目要求參與者完成四個舞蹈元素，FR組要求每個動作重復16次，動作順序自由支配，在CB組中，要求完成由四個舞蹈元素組成的一個長套路。參與者的心率在運動中進行評估，在運動前后的10分鐘內測量他們的認知能力。由于使用的測量設備的技術限制，有2名參加者沒有收到實際的評估。

2.3 有氧舞蹈運動中的強度監測

為了確認舞蹈練習的強度，在運動過程中連續監測心率40分鐘，心率變異性(HRM)由無線心率監測(S810 HRM，Polar Electro Oy)彈性電極帶(T61，Polar Electro Oy)進行實時監測。電極帶被放置在胸部肌肉。HRM的信號被轉移到極精密的高性能軟件(版本3；Polar Electro Oy)和RER間隔下的ASCII格式輸出。

任務轉換測驗對執行認知功能的評估

本研究假設CB組有氧舞蹈對認知能力的刺激作用明顯強于FR組。為了證實這一假設，比較兩組有氧舞蹈對轉換實驗成績的影響。使用E-prime 1.1(心理Software工具，Inc.)呈現刺激和記錄反應。

2.4 統計分析

數據采用SPSS 14.0軟件分析結果。用獨立樣本t檢驗評估各組之間的差異。組間性別分布經C2檢驗。采用三因素方差分析(ANOVA)和重復測量設計分析任務轉換試驗的RTS和正確反應率。進行三因素方差分析，以揭示是否有氧運動后，測試組、時間和任務之間立即發生相互作用。以在p<0.05為統計學存在意義。數據采用SPSS 14.0軟件分析結果。

3. 研究結果

3.1 參與者基本信息

如表1所示，參與者的身體質量指數(BMI)均在正常水平(參考中國兒童超重、肥胖體重指數BMI分類標準)。表1還顯示了CB和FR組特性比較的統計分析結果，不存在顯著差異，表明兩組表現出類似的特點。

表1 參與者基本信息(p<0.05)

3.2 任務轉換測試中的反應次數和正確反應率

表2顯示了有氧舞蹈練習對執行認知能力的影響。三因素方差分析，反應時間(RTS)存在非常顯著性差異顯著(前與后的運動P<0.001)，有三個因素之間的交互作用顯著( P=0.004)然而，后續的雙向方差分析沒有揭示時間和組之間有明顯的相互作用對于每個轉換和轉換重復RT之間的關系。運動后的RTS顯著短于運動前RTS。此外，在交替試驗中，RTS與RTS相比有顯著差異性。轉換試驗對RTS的影響不受時間和組別因素的影響。

對正確反應率的分析發現，運動前后時間存在非常顯著性差異(P<0.001)。有沒有主效應組正確反應率，運動后的正確反應率明顯高于運動前。與重復試驗的正確反應率相比，雙向方差分析(組和時間)沒有發現任何顯著的差異，相反，它顯示組和時間之間的交互作用顯著。

表2 任務轉換測試中的反應次數和正確反應率(p<0.001)

4. 討論

本研究探討了兩種有氧舞蹈練習對青少年認知功能的影響，并比較了兩種有氧舞蹈項目的效果。FR組的有氧舞蹈包括四種舞蹈動作。參加者只需按照教練的要求隨機重復每個舞步動作，CB組的有氧舞蹈也包括和FR組相同的四種舞蹈動作，但在CB組參與者完成的是將這些舞蹈動作組合成套路的長舞蹈套路。

采用任務轉換反應時間測驗評定不同有氧舞蹈種類對執行認知功能的影響。研究發現CB組的轉換成本(轉換與重復條件之間的差異反應時間)在運動后相對于運動前減少。然而，在FR組，運動前后轉換成本并沒有顯著性差異，盡管在FR組的參與者以同樣的運動強度進行同樣的舞蹈動作。相比重復的RT，轉換RT轉換的成本是額外的時間，改變一個刺激反應的配置到另一個刺激反應，轉換成本可能表達更高的認知加工所需的時間，可以不考慮剩余時間如時間在感覺和運動過程和肌肉收縮。因此，目前的研究結果表明，套路性有氧舞蹈可以顯著影響青少年高級認知過程，特別是執行認知功能。而自由形式的有氧舞蹈對青少年的認知功能沒有明顯的影響。

當然，我們不能忽略RTS和重復條件下RTS中任務性能的結果和正確的反應率。研究顯示感知過程同典型的急性作用中的覺醒水平的增加相一致。因此，本研究也證實了先前研究簡單的有氧運動(即慢跑或騎自行車運動)對知覺運動速度的影響的效果。目前討論的重點是CB和FR有氧舞蹈轉換成本(執行功能)的不同效應的重要性。

一般來說，執行功能被概念化為四個組成部分：形成目標、計劃、執行目標導向的計劃和有效執行的能力。這些成分是通過認知過程來介導的，如工作記憶、注意力、抑制、以及在行為之間順利轉移的能力(阿爾瓦雷斯和埃默里，2006；戴維森等人，2006；胡拉多和羅塞利，2007)。計算機認知訓練的方法已經證明，認知訓練提高記憶力和注意力的控制影響執行功能(Ball 等，2002；bherer等.，2005； Simons，2008)。這些以前的研究表明，一個活動，吸引注意和記憶過程可以改善認知功能。成套的有氧舞蹈包括促進注意力控制和記憶過程的動作。例如，參與者為了能夠完成成套的舞蹈動作，被要求記住每一個舞蹈動作。此外，他們必須注意各種運動模式的銜接，靈活地把注意力轉移到那些動作上。在成套有氧舞蹈動作條件下，記憶使用和注意過程的結合可能有助于改善與執行功能相關的認知功能。

此外，有研究表明，需要雙重任務性質的復雜運動功能的活動可以改善未經訓練的執行認知能力。更復雜的體育活動，如籃球和足球，具有顯著提高和保持球員的執行能力和注意力的作用(科爾蒂斯等，2011, 2009)。此外，Budde，Voelcker Rehage，Pietrabyk Kendziorra，(2008)研究了短時間的運動量鍛煉對青少年認知能力的效果影響。與健康青少年慢跑的簡單有氧運動相比，10分鐘的協調運動對注意力有明顯的影響。協調運動的參與者被要求用右手或左手交替擊球，同時站在旋轉的運動凳上。他們發現協調運動對注意能力有積極的影響，認為這種復雜的任務有效地促進了由注意和執行功能介導的認知行為神經元網絡。同樣，成套的有氧舞蹈也有一個協調或雙重任務性質，參與者即使在頻繁的表演中斷，也就是在切換舞蹈元素時，也必須努力跟隨老師的指揮。因此，可以推斷，控制在成套有氧舞蹈條件下的性能干擾可能會產生對認知活動更有益的影響。

然而，本研究方法也存在以下的局限性，首先，本研究最終可用的樣本量只有38人，在雙向方差分析在轉換成本的作用以及在CB和FR之間的差異的信度是不夠的。第二，這項研究不能觀察和監測參與者是否在近期從事過日常鍛煉活動以及飲食習慣的改變。在整個實驗期間，兩組的日常鍛煉和鍛煉活動可能不太匹配。第三，仍有可能在降溫期間兩組之間的心率差異可能會導致兩組之間對認知的影響不同。最后，我們不能觀察參與者舞蹈動作的準確性，個體表現或困難的差異可能會影響目前的結果。

本研究揭示了一個復雜的有氧舞蹈套路對青少年在執行認知功能的影響。進一步的干預研究將需要徹底調查長時間的有氧舞蹈培訓對認知功能影響的效果。理想情況下，這種研究應解決以下幾個遺留的問題，例如，成套的有氧舞蹈對認知功能的影響是否比其他有氧運動更有益，如散步、跑步等，是否鍛煉提高了一般認知能力是日常生活所需要的，如果是這樣的話，終止運動后，這種效能能保留多長時間。此外，我們還需要系統地研究步頻、類型、動作模式的影響以及各種組合對認知功能的影響。這些有氧舞蹈運動的研究有望為青少年改善和提高認知功能建立新的原則。