郭艷花，陳 平

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有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)肥胖兒童認(rèn)知功能的積極影響：1H-MRS及事件相關(guān)電位研究的探索

郭艷花，陳 平

目的：采用全腦功能磁共振成像(1H-MRS)方法分析有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)前、后肥胖兒童額葉、海馬感興趣區(qū)腦代謝的變化特點(diǎn)，以事件相關(guān)電位P300潛伏期反映肥胖兒童注意力的分布、執(zhí)行功能和學(xué)習(xí)記憶等情況，探討有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)肥胖兒童額葉和海馬感興趣區(qū)腦代謝及認(rèn)知功能的影響。方法：對(duì)象為2012-2013年北京市金色湖畔兒童夏令營(yíng)的小學(xué)生。采用有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)措施對(duì)11名肥胖兒童進(jìn)行飲食、運(yùn)動(dòng)、教育聯(lián)合干預(yù)治療，應(yīng)用多維度神經(jīng)心理測(cè)試對(duì)比評(píng)估肥胖兒童干預(yù)前、后的認(rèn)知功能，磁共振測(cè)定腦部海馬和額葉部位腦代謝的變化特點(diǎn)，時(shí)間相關(guān)電位測(cè)定P300潛伏期。結(jié)果：有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖兒童神經(jīng)心理學(xué)測(cè)驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)學(xué)習(xí)記憶能力、注意能力、執(zhí)行功能以及語(yǔ)言能力均顯著升高(P<0.01)；額葉部位的氮-乙酰天門冬氨酸(NAA)、額葉膽堿類復(fù)合物(Cho)濃度、顳葉氮-乙酰天門冬氨酸與肌酸比值(NAA/Cr)均較干預(yù)前顯著升高(P<0.05)；P300潛伏期顯著縮短。結(jié)論：肥胖可能影響兒童的腦代謝過(guò)程，并對(duì)認(rèn)知功能產(chǎn)生負(fù)性影響；有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)于提高肥胖兒童的認(rèn)知功能具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性意義，有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)肥胖兒童認(rèn)知功能的改善主要是通過(guò)提高肥胖兒童額葉感興趣區(qū)腦代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

有氧運(yùn)動(dòng)；肥胖； 磁共振波譜 ；研究

氫質(zhì)子磁共振波譜分析(1H-MRS)是利用磁共振顯像和化學(xué)位移作用，檢測(cè)活體腦組織能量代謝、生化改變以及化合物定量分析的一種無(wú)創(chuàng)性影像學(xué)檢測(cè)技術(shù)，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病鑒別診斷的重要方法之一[7]。近年來(lái)，國(guó)際上已有大量的學(xué)者利用磁共振波譜分析技術(shù)來(lái)研究肥胖、抑郁癥、2型糖尿病、焦慮癥和強(qiáng)迫癥等患者與健康對(duì)照者的大腦結(jié)構(gòu)、功能以及代謝物之間有無(wú)潛在的差異[17]。本研究通過(guò)1H-MRS成像技術(shù)對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)前、后肥胖兒童額葉、海馬組織N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)3種代謝物進(jìn)行定量分析，以事件相關(guān)電位P300潛伏期反映肥胖兒童認(rèn)知過(guò)程中大腦的神經(jīng)電生理的變化，旨在探討有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)肥胖兒童額葉和海馬感興趣區(qū)腦代謝及認(rèn)知的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2013年北京巨人金色湖畔健康減肥夏令營(yíng)的學(xué)員作為研究對(duì)象。對(duì)所有研究對(duì)象按照《中國(guó)學(xué)生超重、肥胖BMI篩查標(biāo)準(zhǔn)》篩查超重、肥胖。在向其介紹本次研究的目的和內(nèi)容后，在所有學(xué)員知情同意原則的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照納入標(biāo)準(zhǔn)選取愿意參加者11例兒童(男8例，女3例)。同時(shí)按1∶1配對(duì)的原則，選取體脂量正常、年齡 、身高 、性別、教育程度相匹配的健康對(duì)照組11例兒童(男8例，女3例)。研究對(duì)象的納入標(biāo)準(zhǔn)為：右利手，無(wú)腦外傷、腦手術(shù)病史，無(wú)精神、神經(jīng)疾患家族史，無(wú)高血壓、糖尿病(表1)。

n年齡(歲)體重(kg)BMI(kg/m2)肥胖組1112．24±1．0863．12±10．62??30．26±8．52??對(duì)照組1111．67±1．2339．98±6．2617．47±7．48

注：與對(duì)照組相比,**P<0.01。

1.2 方法

1.2.1 認(rèn)知功能評(píng)定

采用人機(jī)對(duì)話的方式，在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用兒童威斯康星卡片分類測(cè)驗(yàn)(Wisconsin Card Sorting Test ，WCST)評(píng)估肥胖兒童干預(yù)前、后神經(jīng)心理學(xué)特征[3]。測(cè)量指標(biāo)共13個(gè)：總應(yīng)答數(shù)(Response Administered，Ra)、完成分類數(shù)(Categories Completed，CC)、正確應(yīng)答數(shù)(RC)及正確率(RCP)、錯(cuò)誤應(yīng)答數(shù)(PE)、持續(xù)性錯(cuò)誤數(shù)(RPE)、完成第一個(gè)分類所需應(yīng)答數(shù)(RF)、概念化水平(RFP)、持續(xù)性應(yīng)答數(shù)(RP)、持續(xù)性錯(cuò)誤百分?jǐn)?shù)(PPEP)、非持續(xù)性錯(cuò)誤(NRPE)、不能維持完整分類數(shù)(FM)、學(xué)習(xí)到學(xué)會(huì)(LL)。認(rèn)知功能測(cè)試均由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專門人員負(fù)責(zé)進(jìn)行，所有測(cè)試均在安靜室內(nèi)45～60 min內(nèi)完成。

1.2.2 腦代謝活動(dòng)測(cè)定

腦代謝活動(dòng)測(cè)定在北京大學(xué)附屬第三醫(yī)院完成。采用1H-MRS法，使用高場(chǎng)強(qiáng)全身MR掃描儀(2.0 T，Prestige)和標(biāo)準(zhǔn)頭線圈，測(cè)定額葉、海馬NAA、Cho、Cr波譜。MRS檢測(cè)主要技術(shù)參數(shù)包括：?jiǎn)稳莘e波譜定位序列，激勵(lì)回波探測(cè)法，掃描參數(shù)TR 2 000 ms；TE 144 ms，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，感興趣區(qū)取20 mm×20 mm×20 mm，激勵(lì)次數(shù)256，采集時(shí)間390 s。

1.2.3 磁共振波譜分析

應(yīng)用Elscint/GE儀器公司提供的數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)所得譜線進(jìn)行相位、基線矯正，分別得到N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)的波譜峰值及波峰曲線下面積。最后按照通常的計(jì)算方法，以Cr為內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算NAA、Cho與Cr的比值。取樣部位為額葉、海馬，取樣容積為2 cm3。額葉、海馬的波譜定位圖如圖1、圖2所示。

1.2.4 P300測(cè)定

P300測(cè)定使用丹麥丹迪Keypoint腦誘發(fā)電位儀參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)前首先向被檢測(cè)者說(shuō)明目的和要求。每位被檢測(cè)者均接受2次檢測(cè)，第1次為學(xué)習(xí)和適應(yīng)，第2次為正式檢測(cè)。

1.2.5 有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)措施

有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)措施參考文獻(xiàn)[4]根據(jù)其年齡特征重新設(shè)計(jì)有氧運(yùn)動(dòng)(表2)。

在整個(gè)干預(yù)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)員要隨時(shí)進(jìn)行全面醫(yī)學(xué)觀察和監(jiān)控，每周對(duì)他們的人體測(cè)量學(xué)指標(biāo)、體成分和生理等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)每天訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練心率、訓(xùn)練后的自我感覺等進(jìn)行記錄，及時(shí)了解他們對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和飲食處方的反應(yīng)，及時(shí)調(diào)整處方。在整個(gè)干預(yù)過(guò)程中，參與者也要做好自我監(jiān)控。

表 2 本研究肥胖青少年有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)措施一覽表Table 2 The Comprehensive Aerobic Exercise Intervention Measures on Obese Adolescents

1.2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 額葉、海馬興趣區(qū)波譜取樣部位(圖1、 圖2)

圖 1 額葉興趣區(qū)取樣部位Figure 1. Sampling Sites of Frontal Region of Interest

2.2 干預(yù)前、后肥胖兒童WCST測(cè)驗(yàn)成績(jī)變化的比較

與對(duì)照組相比，WCST的13個(gè)指標(biāo)中肥胖兒童成績(jī)都比對(duì)照組差，其中，RA、CC、RPE差異具有非常顯著性(P<0.01)，RCP、RE、RFP、RP差異具有顯著性(P<0.05)。有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖兒童WCST的13個(gè)指標(biāo)成績(jī)均較干預(yù)前升高，其中，RA、CC、RCP、RFP差異具有非常顯著性(P<0.01)，RE、RP、RPE差異具有顯著性(P<0.05；表3)。

圖 2 海馬興趣區(qū)取樣部位Figure 2. Sampling Sites in Hippocampal Region of Interest

2.3 干預(yù)前、后肥胖兒童額葉、海馬代謝的質(zhì)子波譜變化比較

與對(duì)照組相比，肥胖組額葉部位NAA、Cho、Cr水平均顯著低于對(duì)照組，差異具有非常顯著性(P<0.01)；NAA /Cr高于對(duì)照組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05) ；海馬部位 NAA、Cr、NAA/Cr 、Cho均較對(duì)照組較高，但均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖組額葉部位NAA、Cho、Cr水平均較干預(yù)前顯著升高(P<0.01)；海馬部位NAA、Cr、NAA/Cr 、Cho變化較干預(yù)前無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05；表4、表5，圖3、圖4、圖5)。

對(duì)照組干預(yù)前P干預(yù)后PRA118．48±29．14129．60±30．22??0．006119．08±17．16##0．001CC3．78±1．812．97±1．63??0．0043．87±1．16##0．006RC73．52±14．2770．02±17．340．28774．77±22．800．350RCP61．21±18．1855．73±15．21?0．03768．47±12．28##0．002RE48．53±16．4558．38±19．03??0．00251．74±11．15#0．039RF24．24±7．6325．37±8．970．42123．97±7．890．295RFP48．76±15．0239．58±13．20?0．02950．17±12．37##0．008RP27．71±9．2333．88±11．05?0．04028．01±6．43#0．025RPE22．32±7．7829．14±8．29??0．00923．68±7．98#0．043RPEP20．30±6．0521．67±7．160．31918．21±5．060．542

續(xù)表 3

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05, **P<0.01；與干預(yù)前相比，#P<0.05,##P<0.01；下同。

對(duì)照組干預(yù)前tP干預(yù)后tPNAA162．30±30．54123．76±15．358．8920．000??159．89±11．6712．8240．000##Cr73．45±10．1672．83±5．581．8120．10071．53±9．440．1470．249Cho103．35±15．7582．57±12．549．5670．000??105．63±14．6110．1620．000##NAA/Cr2．21±0．361．70±0．477．7460．000??2．23±0．399．3180．000##Cho/Cr1．40±0．461．13±0．3010．8130．000??1．47±0．2310．2120．000##

圖 3 本研究正常組右側(cè)額葉皮質(zhì)1H-MRSFigure 3. The Normal Group the Right Frontal Cortex 1H-MRS

圖 4 本研究肥胖組右側(cè)額葉皮質(zhì)1H-MRSFigure 4. Obese Group Right Frontal Cortex 1H-MRS

圖 5 本研究干預(yù)后右側(cè)額葉皮質(zhì)1H-MRSFigure 5. Intervention in the Right Frontal Cortex 1H-MRS

2.4 干預(yù)前、后肥胖兒童P300變化比較

與對(duì)照組相比，肥胖兒童P300潛伏期(391.30±31.30)顯著大于對(duì)照組兒童(316.24±16.29)，差異具有非常顯著性(P<0.01)；有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖兒童P300潛伏期(309.43±29.34)較干預(yù)前(391.30±31.30)顯著降低，差異具有非常顯著性(P<0.01，表6)。

3 討論

威斯康星卡片分類測(cè)驗(yàn)(Wisconsin Card Sorting Test，WCST)是一種單項(xiàng)神經(jīng)心理測(cè)定方法，是目前廣泛使用的一種神經(jīng)心理學(xué)測(cè)驗(yàn)。反映測(cè)試者的認(rèn)知功能狀況，即抽象概括、工作記憶、認(rèn)知轉(zhuǎn)移、神經(jīng)心理過(guò)程、注意力、信息提取、分類維持、分類轉(zhuǎn)換、刺激再識(shí)和加工、感覺輸入和運(yùn)動(dòng)輸出等。

表 5 本研究干預(yù)前、后肥胖兒童海馬代謝的質(zhì)子波譜變化的比較一覽表Table 5 Comparison of Changes before and after the Intervention in Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Hippocampus Metabolism of Obese Children

表 6 本研究干預(yù)前、后肥胖兒童P300潛伏期變化的比較一覽表Table 6 Comparison of P300 Latency Change before and after the Intervention in Obese Children

事件相關(guān)電位(ERP)是一種特殊的腦誘發(fā)電位，由于其能夠客觀地反映大腦高級(jí)思維活動(dòng)，因而在研究認(rèn)知功能中得到了極為廣泛的應(yīng)用。而作為其內(nèi)源性成分的P300是ERP中最典型用來(lái)反映人體記憶、注意、辨別等認(rèn)知過(guò)程的生物學(xué)指標(biāo)，其潛伏期延長(zhǎng)說(shuō)明信息加工速度減慢，是腦發(fā)育狀況及腦認(rèn)知功能的反映。

NAA是由天門冬氨酸和乙酰輔酶A在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的線粒體產(chǎn)生[6]，是反映神經(jīng)細(xì)胞、突觸數(shù)量及其生存能力的標(biāo)志物。它的濃度的變化意味著神經(jīng)細(xì)胞、軸突的受損程度或功能的變化(變性)[29]。

Cho信號(hào)反映了大腦內(nèi)膽堿的總量。膽堿既是合成乙酰膽堿的重要前體，又是合成卵磷脂髓鞘磷脂的重要組成成分，廣泛存在于動(dòng)植物組織中(特別是腦、膽汁、卵黃、種子)，是動(dòng)物和人腦發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)素，參與細(xì)胞膜、髓鞘的生物合成[27]，是細(xì)胞膜受損和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生的標(biāo)志物。

Cr反映了膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞密集程度，它在大腦中的濃度相對(duì)穩(wěn)定，是大腦細(xì)胞除ATP外能量代謝的主要儲(chǔ)能形式[11]。在腦代謝物中最為穩(wěn)定，被用為參照值。

3.1 肥胖對(duì)兒童認(rèn)知功能的影響及可能機(jī)制

大量研究發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童注意集中能力明顯下降[12]；肥胖兒童注意集中能力、工作記憶負(fù)荷、手眼協(xié)調(diào)能力以及對(duì)問(wèn)題的理解能力均降低[10]；肥胖兒童心理動(dòng)作協(xié)調(diào)性較正常體重兒童較差，掌握要點(diǎn)的能力、反應(yīng)速度、感知覺及接受能力明顯下降[30]。提示，肥胖對(duì)兒童的認(rèn)知功能產(chǎn)生不利的影響。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童WSCT的13個(gè)指標(biāo)測(cè)試成績(jī)均較對(duì)照組差，特別是RA、CC、RPE、RCP、RE、RFP、RP 7個(gè)指標(biāo)測(cè)試成績(jī)顯著低于對(duì)照組。表明肥胖兒童存在認(rèn)知功能、認(rèn)知轉(zhuǎn)移能力、抽象概括能力、概念形成能力、執(zhí)行功能、注意功能下降，與已有的研究結(jié)果一致。

P300電位變化是腦認(rèn)知功能的反映。潛伏期越長(zhǎng)，說(shuō)明大腦對(duì)信息加工這個(gè)認(rèn)知過(guò)程的速度越慢[28]。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童的認(rèn)知過(guò)程的速度與注意力、工作記憶的神經(jīng)導(dǎo)電指數(shù)以及反應(yīng)速度呈負(fù)相關(guān)；肥胖兒童P300潛伏期延長(zhǎng)[2]。另?yè)?jù)研究發(fā)現(xiàn)，智商與P300潛伏期呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，智商越高P300潛伏期越短[21]。還有一些研究表明，注意缺陷多動(dòng)障礙(ADHD)兒童的P300潛伏期延長(zhǎng)，而超重/肥胖又可能是導(dǎo)致兒童注意多動(dòng)障礙的一個(gè)因素[1]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童P300潛伏期顯著高于對(duì)照組。提示，肥胖兒童可能存在執(zhí)行功能、記憶功能、注意功能的損害，從神經(jīng)電生理方面進(jìn)一步揭示肥胖兒童存在認(rèn)知功能受損。

研究發(fā)現(xiàn)，與正常體重人相比，肥胖程度越大其大腦認(rèn)知功能越差。研究認(rèn)為，這可能與大腦神經(jīng)纖維周圍白質(zhì)惡化有關(guān)，會(huì)影響神經(jīng)纖維傳遞信號(hào)[13]。另?yè)?jù)研究發(fā)現(xiàn)，早期病態(tài)肥胖者M(jìn)RS顯示大腦白質(zhì)受到損傷，與認(rèn)知功能的下降顯著相關(guān)[19]；超重和肥胖可能導(dǎo)致大腦顳葉萎縮[14]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童額葉部位NAA、Cho、NAA/ Cr、Cho/ Cr均較對(duì)照組顯著降低，肥胖兒童可能存在額葉神經(jīng)元數(shù)量減少和(或)代謝受損害的現(xiàn)象。有無(wú)腦及是否額葉局灶性損害的WSCT測(cè)試指標(biāo)持續(xù)性反映數(shù)(RP)和持續(xù)性錯(cuò)誤數(shù)(RPE)肥胖兒童較對(duì)照組兒童顯著升高；肥胖兒童較對(duì)照組兒童P300顯著延長(zhǎng)，進(jìn)一步提示，肥胖兒童可能存在額葉功能損傷。

大腦額葉是一個(gè)重要的神經(jīng)組織區(qū)域，其前區(qū)有著豐富的、復(fù)雜的雙向性神經(jīng)聯(lián)系和結(jié)構(gòu)圖式。過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里，額葉被認(rèn)為是無(wú)功能的“沉默的腦區(qū)”，但現(xiàn)研究結(jié)果證實(shí)，額葉幾乎涉及所有諸如智力、記憶、語(yǔ)言、人格等廣泛復(fù)雜的心理功能。研究表明，額葉眶面和內(nèi)側(cè)面后部的兩側(cè)受到損傷時(shí)，病人不僅喪失了有組織的邏輯思維能力、計(jì)劃能力，而且，不能形成牢固的動(dòng)機(jī)和有目的的回憶。前額葉皮質(zhì)的完整性對(duì)空間工作記憶的操作極為重要。大量臨床觀察表明，大腦前額葉損傷的主要癥狀是觀察和思考問(wèn)題時(shí)注意力不能集中，周密的邏輯推理更是無(wú)法順利的進(jìn)行，健忘，動(dòng)作反應(yīng)遲鈍，性格孤僻、偏執(zhí)、情緒波動(dòng)等。有關(guān)肥胖對(duì)兒童認(rèn)知功能影響的腦機(jī)制目前還不清楚，可能與下列因素有關(guān)：肥胖兒童由于脂肪含量過(guò)多，血量大多分布周圍組織，導(dǎo)致腦血流速度及血流量顯著降低；腦供血不足，血氧飽和度下降，有效呼吸量相對(duì)減少和限制性通氣障礙，引起腦慢性輕度缺血缺氧，腦能源物質(zhì)生成不足[26]。而3～6歲又是兒童額葉發(fā)展最迅速的時(shí)期，在上述這些不良因素的影響下，導(dǎo)致兒童額葉神經(jīng)元數(shù)量減少和(或)代謝受損，最終引起信息傳導(dǎo)速度減慢，導(dǎo)致思維減慢，反應(yīng)遲鈍，記憶力下降，認(rèn)知功能發(fā)展受到不良影響。

3.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖兒童認(rèn)知功能的影響及可能機(jī)制

大量有關(guān)人和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)幾周有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠明顯改善大腦的認(rèn)知和行為功能；每周堅(jiān)持4次，每次30～40 min的低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)能夠顯著提高超重兒童的記憶能力、計(jì)劃能力、執(zhí)行功能，并能保證他們?cè)谡n堂上更好的控制自己的行為，保持良好的注意力，從而提高他們短時(shí)記憶的效率，提示，適量運(yùn)動(dòng)對(duì)促進(jìn)肥胖者認(rèn)知功能具有積極的意義[16]。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)與有氧代謝能力呈顯著的正相關(guān)，而與體重指數(shù)呈負(fù)相關(guān)[15]；學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)與學(xué)校的體育教育沒有顯著關(guān)系，而學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)與其是否經(jīng)常參與運(yùn)動(dòng)有一定的關(guān)系[18]。這可能是有氧運(yùn)動(dòng)本身并不能提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)，但對(duì)經(jīng)常參與有氧運(yùn)動(dòng)的學(xué)生的注意力、記憶力、思維能力、反應(yīng)能力以及課堂表現(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生積極的影響。但過(guò)度運(yùn)動(dòng)會(huì)適得其反，研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量或充滿爆發(fā)力的運(yùn)動(dòng)，會(huì)使骨骼肌對(duì)氧量的需求急速增加，致使流入大腦的血量驟減，進(jìn)而使大腦處于相對(duì)缺血缺氧的狀態(tài)，影響其正常功能[23]。此外，大負(fù)荷過(guò)量運(yùn)動(dòng)時(shí)，特別是長(zhǎng)時(shí)間的大負(fù)荷過(guò)量運(yùn)動(dòng)，會(huì)使機(jī)體能量消耗趨于耗竭，機(jī)體為防止能量進(jìn)一步消耗而出現(xiàn)機(jī)能抑制，這時(shí)人就會(huì)感覺渾身極度乏力、極度疲勞、大腦反應(yīng)變得遲鈍。如果長(zhǎng)期進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間過(guò)量運(yùn)動(dòng)，機(jī)體的這種“保護(hù)性抑制”機(jī)能敏感度會(huì)下降，損傷大腦機(jī)能，出現(xiàn)失眠、健忘、注意力下降等癥狀[24]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖兒童WSCT的13個(gè)指標(biāo)測(cè)試成績(jī)均顯著升高，P300潛伏期顯著降低，提示，有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)改善了肥胖兒童的認(rèn)知功能。

大量研究結(jié)果表明，適量運(yùn)動(dòng)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)和功能能夠產(chǎn)生積極的影響。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期小白鼠脊髓前角神經(jīng)元產(chǎn)生積極的影響，使小白鼠脊髓前角神經(jīng)元細(xì)胞核與核仁都增大；促使生長(zhǎng)發(fā)育期小白鼠大腦皮脂神經(jīng)元樹突棘增多；促使大鼠脊髓前角神經(jīng)元的線粒體數(shù)量增多，體積增大，嵴多而致密；耐力訓(xùn)練使大鼠椎體細(xì)胞層變厚，神經(jīng)元密度增加[25]。長(zhǎng)期適宜的運(yùn)動(dòng)可使肥胖大鼠載脂蛋白E4等位基因頻率降低，從而使淀粉樣多肽對(duì)神經(jīng)元的胞體和突起生長(zhǎng)的毒性作用降低；降低神經(jīng)元鈣離子水平，增強(qiáng)神經(jīng)元膜的流動(dòng)性，提高神經(jīng)元功能和可塑性[5]。長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)使肥胖青少年腦血氧飽和度提高、血液循環(huán)改善，神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)和氧供給充分[9]。長(zhǎng)期參與有氧運(yùn)動(dòng)，可使腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體在腦內(nèi)的表達(dá)與利用增加，中樞神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[20]；運(yùn)動(dòng)還能夠提高肥胖者肌肉中代謝調(diào)節(jié)分子PGC-1α的活性，這種分子又刺激FNDC5表達(dá)量的增加，反過(guò)來(lái)促進(jìn)與大腦健康相關(guān)的蛋白質(zhì)——腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)蛋白的升高，從而維持神經(jīng)元以及突觸的健康生長(zhǎng)[22]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)后，肥胖兒童額葉部位的氮-乙酰天門冬氨酸(NAA)、額葉膽堿類復(fù)合物(Cho)濃度、額葉膽堿類復(fù)合物與肌酸的比值(Cho/Cr)、顳葉氮-乙酰天門冬氨酸與肌酸比值(NAA/ Cr)較干預(yù)前顯著升高。表明有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)可能通過(guò)影響肥胖兒童腦部額葉代謝從而對(duì)肥胖兒童的認(rèn)知功能起到積極的影響。

4 結(jié)論

1.肥胖可能引起兒童額葉神經(jīng)元代謝異常，并對(duì)認(rèn)知功能產(chǎn)生負(fù)性影響。

2.有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)于提高肥胖兒童的認(rèn)知功能具有明顯的有益影響。

3.有氧運(yùn)動(dòng)綜合干預(yù)對(duì)肥胖兒童認(rèn)知功能的改善主要是通過(guò)提高肥胖兒童額葉感興趣區(qū)腦代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

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The Positive Effect of the Comprehensive Intervention of Aerobic Exercise on the Cognitive Function of Obese Children:Exploration of 1H-MRS and Event-related Potential Studies

GUO Yan-hua,CHEN Ping

Objective:To study the change characteristics of aerobic exercise in obese children before and after comprehensive intervention of frontal lobe and hippocampus region of the brain in the sense of metabolism.Take the event-related potential P300latency to reflect distribution of obese children with attention,executive function and learning memory,this paper analyzes the effect of comprehensive intervention of aerobic exercise on the frontal lobe and hippocampus of sense in brain metabolism and cognitive function of obese children.Methods:the subject is the primary students from Beijng Golden Lake children’s summer camp in 2012—2013,with aerobic exercise comprehensive intervention measures on 11 obese children of diet,exercise,education combined intervention therapy,using multidimensional neuropsychological tests and comparative assessment of cognitive function before and after the intervention of childhood obesity,the determination of brain hippocampus and frontal lobe of brain metabolic changes of magnetic resonance,event-related potential determination of P300latency.Result:After aerobic exercise intervention,obese children neuropsychological test indicators of learning memory ability,attention and executive function and language ability were significantly higher(P<0.01);frontal lobe of N-acetyl aspartic acid (NAA),frontal lobe choline compound (CHO) concentration,temporal leaf N-acetyl aspartic acid and creatine ratio (NAA/Cr) were compared with those before intervention was significantly increased (P<0.05);P300latency significantly shortened.Conclusion:Obesity may affect children's brain metabolic processes,and have a negative impact on cognitive function,aerobic exercise intervention to improve cognitive function in obese children with statistical significance,aerobic exercise intervention on cognitive function in children with obesity improvement is mainly through the increase of the frontal lobe of obese children of cerebral metabolism.

aerobicexercise;obesity;magneticresonancespectroscopy;research

2014-11-15；

2015-05-06

山西省高等學(xué)校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目資助 (2013274)。

郭艷花(1974-)，女，山西文水人，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與健康，E-mail：490182453@qq.com；陳 平(1983-),男，湖北人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)轶w育保健與運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)。

呂梁學(xué)院 體育系，山西 呂梁 033000 Luliang University，Lvliang 033000,China.

1002-9826(2015)04-0079-07

10.16470/j.csst.201504011

G804.8

A