短時有氧運動對超重大學生執行功能效益的影響

余 倩

(閩南理工學院，福建 石獅 362799)

引言

超重問題已經成為一個嚴重的公共衛生挑戰，威脅著人類的健康和福祉。依據絕對人口數進行計算，中國的肥胖人數位居全球第一，現已經有六億人肥胖或者超重。除了肥胖與超重的基數大的問題外，其增長率也令人擔憂。大學生作為主要人群，除了受到現代的快節奏生活帶來生活與學習壓力的影響，久坐行為以及外賣服務等都是導致超重或者肥胖的重要因素。學術研究顯示，有氧運動對執行功能的提升和改善具有積極作用，這一發現備受學者們的關注和認可。進行一次簡短的中等強度有氧運動就足以提升執行功能，這一發現具有實際應用價值。

一、對象與方法

(一)對象

1.實驗一：探究超重大學生執行功能的特點

在泉州市某大學招募超重大學生20名，納入標準如下：(1)根據中國肥胖問題工作組制定的超重標準，實驗組成員的BMI均≥25；(2)沒有影響腦部功能和結構相關的疾病或者其他疾病；(3) 按照國際身體活動量表 (IPAQ) 的核定標準，被試的代謝當量為低等(<600METs)；(4)裸眼視力正常或者視力矯正為正常，且為右利手。(5)自愿參與積極實驗研究。體重正常組的大學生20名，除了BMI<25，其他標準同上。超重組與體重正常組的代謝當量與年齡不存在顯著差異性(P>0.05)，不過體重正常組的BMI值顯著小于超重組(體重正常組：(20.92±1.78)超重組：(26.28±1.03)，t=-11.641，P<0.05)。

2.實驗二：急性有氧運動對BMI超重大學生執行功能的影響

從泉州市某大學再招募超過正常范圍BMI的大學生共計60名，不與實驗一的人員重復。納入標準和上一研究的超重組相同。隨機分成三組，分別為急性中等強度有氧運動組、急性高等強度有氧運動組與對照組，三組在安靜心率、年齡、IPAQ、BMI上沒有顯著差異性。(P>，0.05)。

表1 實驗二被試基本情況表

(二)運動干預

實驗二中的運動方案重點從時間、強度以及運動內容來進行綜合設計。所有運動組被試先進行5分鐘熱身，隨后在Lode Corival 有氧功率自行車上完成20min的有氧運動，中等強度運動組的心率應該維持在最大心率的65%到75%之間。高等強度組的心理維持在75%-85% HRmax，在運動進行時通過RPE自我報告與Polar對實驗對象的心率進行監測。

(三)執行功能測量

用于測量執行功能的任務包括More-odd shifting范式、Two-back范式和Flanker范式。其中More-odd shifting任務用來監測執行功能中的轉換功能；Two-back任務被用于刷新功能的監測；Flanker任務用來監測抑制功能。評估執行功能的指標通常是正確反應時，反應時間越短，說明該功能水平越高。

(四)實驗程序

實驗一：在符合篩選標準的40名超重大學生中進行了執行功能的測量，測量的順序是抑制(Flanker)測試、刷新(Two-back)測試和轉換(More-odd shifting)測試。在所有執行功能任務測試前，由主試介紹并指導被試進行操作，確保所有被試完全理解實驗操作后再進入正式實驗。

實驗二：實驗分為實驗干預前測、進行運動干預和實驗干預后測。前測：對進行運動干預前，對所有被試進行執行功能及基礎心率的測量。在運動干預期間，實驗組進行了有氧運動，而對照組則只是坐著閱讀。后測：運動結束后，待運動組的心率恢復至基礎心率±10%左右時，再次測量所有被試的執行功能。

(五)數據收集和分析

行為實驗的數據均采用E-prime進行記錄并保存，并導入excel中進行數據預處理，采用SPSS23.0進行統計分析。

二、結果與分析

(一)超重大學生執行功能特點的研究

研究使用獨立樣本t檢驗來分析參與More-odd shifting任務、Two-back任務、Flanker任務被試的正確反應時間。結果表明兩組之間的差異均具有統計學意義。結果顯示，相對于體重正常的組別，超重組在進行執行功能任務時的正確反應時間顯著更長，說明體重會對大學生的執行功能產生影響。

表2 執行功能的獨立樣本t檢驗

(二) 短時有氧運動對超重大學生執行功能的影響

1. 短時有氧運動對超重大學生抑制功能的影響

研究對參與Flanker任務的被試進行了3(急性高等強度運動組、急性中等強度運動組、對照組)×2(前測、后測)的重復測量方差分析。

表3 Flanker測試正確反應時的分析表

如上表所示，運動前后的主效應具有顯著性[F=9.211，P=0.005]，組別的主效應差異無統計學意義[F=1.118，P=0.342]，急性有氧運動前后×組別的交互效應顯著[F=0.208，P=0.002]。

由于組別和運動前后存在交互作用，因此對Flanker任務正確反應時采用簡單效應分析。結果表明，在進行短時有氧運動之前，三組的Flanker任務正確反應時差異不顯著[F=0.15，P=0.859]；經過急性有氧運動干預之后，三組的Flanker任務正確反應時的組間差異具有邊緣顯著性，[F=3.18，P=0.058]；其中短時中等強度有氧運動組經過運動干預后的差異具有統計學意義[F=24.10，P=0.000]；短時高等強度有氧運動組在運動干預前后的差異不顯著 [F=1.06，P=0.312]；對照組前后測的差異不顯著[F=0.47，P=0.500]。說明短時中等強度有氧運動能夠改善超重者的抑制功能。

2.短時有氧運動對超重大學生刷新功能的影響

針對Two-back任務中的正確反應時，研究進行了一項重復測量方差分析，包括三個運動組別(短時高等強度運動組、短時中等強度運動組、對照組)和兩個測試時間點(運動干預前測、運動干預后測)。

如表4所示，運動前后的主效應具有顯著性[F=62.514，P=0.000]，組別的主效應差異不顯著，[F=1.568，P=0.227]，急性有氧運動前后×組別的交互效應顯著[F=50.851，P=0.000]。

表4 Two-back測試正確反應時的分析表

由于組別和運動前后存在交互作用，因此對Two-back任務正確反應時采用簡單效應分析。結果表明，在進行短時有氧運動之前，三組的Two-back任務正確反應時差異不顯著[F=0.01，P=0.992]；經過急性有氧運動干預之后，三組的Two-back任務正確反應時的組間差異具有顯著性，[F=6.21，P=0.006]；其中短時中等強度有氧運動組經過運動干預后差異具有統計學意義[F=163.81，P=0.000]；短時高等強度有氧運動組在運動干預前后的差異不顯著 [F=0.19，P=0.667]；對照組前后測的差異不顯著[F=0.21，P=0.649]。說明短時中等強度有氧運動能夠改善超重者的刷新功能。

3. 短時有氧運動對超重大學生轉換功能的影響

針對More-odd shifting任務中的正確反應時，進行了包括短時高等和中等強度運動組、對照組在內的三個組別，以及運動干預前測和后測在內的兩個時間點的重復測量方差分析。

如表5所示，運動前后的主效應顯著[F=9.422，P=0.005]，組別的主效應差異不具有顯著性，[F=0.879，P=0.429]，有氧運動前后×組別的交互效應顯著[F=14.179，P=0.000]。

表5 More-odd shifting測試正確反應時的分析表

由于組別和運動前后存在交互作用，因此對More-odd shifting任務正確反應時采用簡單效應分析。結果表明，在進行短時有氧運動之前，三組的More-odd shifting任務正確反應時差異不顯著[F=0.02，P=0.978]；經過急性有氧運動干預之后，三組的More-odd shifting任務正確反應時的組間差異具有顯著性，[F=4.63，P=0.019]；其中短時中等強度有氧運動組經過運動干預后差異具有統計學意義[F=36.04，P=0.000]；短時高等強度有氧運動組在運動干預前后的差異不顯著 [F=0.27，P=0.605]；對照組前后測的差異不顯著[F=1.46，P=0.237]。說明短時中等強度有氧運動能夠改善超重者的轉換功能。

三、分析

實驗一針對三個不同的任務對體重正常組和超重組的正確反應時進行的獨立樣本t檢驗的結果顯示，在三個測試中，超重組的正確反應時均顯著長于體重正常組。以往的研究表明，體重可能會對執行功能產生負面影響。體重指數(BMI)較高的個體在執行抑制、轉換、刷新任務時表現較差[1]，和以往研究結果一致的是，在實驗一中超重組的抑制、轉換、刷新正確反應時顯著長于體重正常組。這可能與大腦結構功能受損有關[2]。

實驗二的結果發現，短時中等有氧運動一定程度上能夠改善超重大學生的抑制、刷新和轉換功能，而短時高等有氧運動和對照組沒有出現顯著變化。本研究中經過急性中等強度有氧運動干預后的超重大學生其More-odd shifting、Two-back任務的正確反應時也顯著縮短，其機制可能是短時中等強度提升了生理喚醒水平及神經元的激活，促進了資源分配的效率[4]。

結語

短時有氧運動對超重大學生的執行功能改善效果具有重要影響，短時中等強度的有氧運動可能會產生更為顯著的改善作用。研究結果顯示單次時長二十分鐘的有氧運動能夠明顯改善超重大學生的各項執行功能，而強度過大對超重大學生執行功能的影響不顯著，進一步揭示了運動強度和超重大學生執行功能各子功能發展的關系，并且也說明開展短時有氧運動干預執行功能的可行性。