間歇性跳繩在改善兒童認知中發揮的作用

（天津師范大學體育科學學院 天津300387）

1、研究對象與方法

1.1、研究對象與分組

本文以間歇性跳繩對兒童認知影響效果為研究對象。試驗對象為天津市某小學二年級的學生90名，年齡均在8-9歲之間。將其按性別1:1隨機分為3組。第1組為高強度間歇跳繩組，第2組為中強度間歇跳繩組，第3組為對照組，不進行跳繩干預。

已有的研究表明，個體的一些身體狀況以及家庭經濟情況等因素會影響兒童認知的發展。因此，在試驗之前需要對受試者的身體狀況（健康狀況、智力情況、視力情況、體質情況）以及家庭經濟情況進行調查，以選取符合本試驗要求的受試者，并盡可能地避免這些因素對試驗結果的影響。通過對影響兒童執行功能發展的人口統計學變量進行描述和分析發現，試驗組與對照組之間在身體質量指數、智力情況、體質情況以及心理能力情況均不存在顯著差異（P＞0.05），各組受試者的人口統計學變量具有同質性，可以進行比較研究。

表1 受試學生人口統計學變量的描述性統計結果（M±SD）

1.2、運動方案

（1）運動強度的確定。

①跳繩組合的確定：在預實驗中，隨機選取30名受試者（高強度間歇跳繩組15人，中強度間歇跳繩組15人）根據他們的實際情況嘗試不同數量（30個/組、40個/組、50個/組）和不同節奏（2個/秒、1個/秒、2個/秒）的跳繩組合，每種組合共測試10次，每次結束時記錄下受試者即時心率。每兩次跳繩之間的間隔時間根據受試者的主觀疲勞感覺程度最終確定為1分鐘。為了能夠達到既定的運動強度，同時保證每次干預時兩組的干預時間盡可能相等，最終確定高強度間歇跳繩組每組跳30個，節奏為20快（2個/秒）+10慢（1個/秒），此時受試者心率在170次/分-190次/分之間；中強度間歇跳繩組每組跳30個，節奏為1.2/秒。此時受試者心率在150次/分-169次/分之間。跳繩節奏通過錄音的形式記錄下來用于之后運動干預的語音提示；

②跳繩組合及運動強度的驗證：60名受試者（高強度間歇跳繩組30名，中強度間歇跳繩組30名）佩戴心率表，分別在語音提示下進行20次的跳繩干預，每組之間間歇1分鐘，并記錄受試者的心率情況。結果發現，高強度間歇跳繩組受試者心率在170次/分-190次/分之間，中強度間歇跳繩組受試者的心率在150次/分-169次/分之間。這表明兩種跳繩組合滿足試驗要求。

（2）運動方案的具體實施。

在進行運動干預之前進行10分鐘左右的熱身運動（方式為間歇跳繩），10分鐘后開始進行正式的運動干預。2個組分別在不同的鍛煉環境中完成跳繩30次/每組×20組的訓練。高強度間歇跳繩組完成跳繩的節奏為：前20下快速（每秒約2個），后10下（每秒約1個）；中強度間歇跳繩組完成跳繩的節奏為：勻速完成30個（約每秒1.2個/個）；每組之間的間歇時間為1分鐘，間歇方式為原地休息。受試者佩戴心率表全程監控運動強度。

1.3、執行功能測量

實驗中所有操作程序都通過電腦的E-prime1.1系統來實現，具體測量執行功能的任務設計程序如下：More-odd shifting任務：要求被試對數字1到9（5除外）進行數字大小判斷或奇偶數判斷。首先，呈現黑色數字，讓被試者判斷數字大于5還是小于5（“大/小”判斷）。然后，呈現綠色數字，讓被試判斷數字是奇數還是偶數（“奇/偶”判斷）。最后，如果數字是黑色，就進行“大/小”判斷，如果數字是綠色，就進行“奇/偶”判斷（“大/小—奇/偶”轉換）。正式測驗分6小段，采用ABCCBA的順序。A和B段不需要轉換，各16次；C段需要轉換32次，其中包含16次轉換過程。第一次進行A或B段前練習8次，C段前練習8次。測驗成績為轉換條件與不轉換條件下的平均反應時相減，差異越小，轉換能力越好。

1.4、試驗程序

整個試驗包括任務前測、運動干預和任務后測3個部分組成。前測：先讓受試者在安靜環境里休息2分鐘，然后在計算機上使用認知任務測量受試者的認知功能。運動干預部分：按設計的運動方案進行運動干預。后測：運動完之后10分鐘（受試者心率恢復到正常心率左右）使用與前測相同的認知任務再次測量受試者。

2、結果與分析

表2 中、高強度間歇運動干預對兒童認知影響的主體間效應檢驗

采用重復測量方差分析不同強度間歇運動干預對兒童認知的影響。結果發現，時間和組別交互作用效應邊緣性顯著，F（2，87）=3.188，P=0.051；時間因素主效應顯著，F（2，87）=5.967，P=0.023＜0.05；組別因素主效應不顯著，F（2，87）=0.340，P=0.714＞0.05。進一步對組別因素采用LSD多重比較分析不同組別變化幅度差異，結果發現，中強度間歇跳繩組兒童的odd-shifting任務的反應時與運動干預前有顯著性差異（P＜0.001），說明中強度間歇跳繩干預能夠顯著提高兒童的認知。高強度間歇跳繩組兒童odd-shifting任務的反應時與運動干預前存在顯著性差異（P＜0.05），說明高強度間歇跳繩能夠顯著提高兒童的認知。進一步多重比較發現，中強度間歇跳繩組的odd-shifting任務的反應時與高強度間歇跳繩組存在顯著性差異（P＜0.05），說明相比高強度間歇跳繩，中強度間歇跳繩能夠更好的改善兒童的認知。

3、討論

本研究以8-9歲兒童為研究對象,揭示了兩種不同強度間歇跳繩對兒童認知的影響。研究結果顯示，中強度間歇跳繩對兒童的認知表現出更好的改善效果。本研究再次證明了運動強度是運動影響執行功能各子功能發展的重要因子，這與以往的研究結果是一致的。從神經生理學角度看，運動干預可以通過改善腦功能局部一致性、腦區網絡功能連接以及腦激活模式等腦功能指標進而促進兒童執行功能的發展。本研究采用的中、高強度的間歇跳繩能夠激活大腦中與運動相關的初級感覺皮層、輔助運動皮質以及小腦等區域，而這些腦區在運動干預的影響下會加強與認知相關的腦區的功能連接。

4、結論

中、高強度間歇運動干預后受試者在三個執行功能測量任務中均表現出不同的水平，其中HIIT有效改善了兒童的抑制功能，MIIT有效改善了兒童執行功能的三個子功能。與非綠色鍛煉環境相比，在綠色鍛煉環境中進行HIIT能夠更有效地改善兒童抑制功能。不同鍛煉環境下MIIT對兒童執行功能的三個子功能均有積極影響，且無明顯差異。