全明輝，張涵彬，張佳儀，趙廣高，張金銘，曹振波，王茹，陳佩杰

體力活動(dòng)與學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力關(guān)聯(lián)關(guān)系的中介變量研究

全明輝1，張涵彬2，張佳儀1，趙廣高3，張金銘4，曹振波1，王茹1，陳佩杰1

1 前言

體力活動(dòng)對(duì)于不同年齡階段人群認(rèn)知能力的有益影響，已逐步得到研究證實(shí)。其內(nèi)在可能的作用機(jī)理，目前主流觀點(diǎn)主要分為生理和心理兩方面因素。其中，生理因素主要包括體力活動(dòng)改善大腦血流供氧量，增加大腦神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子含量從而改善神經(jīng)發(fā)生和突觸可塑性等。

作用于大腦認(rèn)知功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜，具體的作用機(jī)理還不是很清楚。其中，可能的影響通路有生長(zhǎng)激素/胰島素樣生長(zhǎng)因子系統(tǒng)（Growth hormone/insulin-like growth factor，GH/IGF-1）和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子/cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（Brain-derived Neurotrophic Factor/cAMP Response Element Binding Protein，BDNF/CREB）通路，而IGF-1和BDNF是影響兩條通路的關(guān)鍵蛋白。運(yùn)動(dòng)干預(yù)試驗(yàn)已經(jīng)提示我們，IGF-1和BDNF對(duì)于神經(jīng)發(fā)生、突觸發(fā)生、細(xì)胞增殖和大腦發(fā)育等過程發(fā)揮重要作用［25，28，30］，而體力活動(dòng)又能促使IGF-1和BDNF的表達(dá)上調(diào)［5，31］，同時(shí)，體力活動(dòng)又對(duì)大腦認(rèn)知功能發(fā)揮有益作用［15，16，37］。因此，我們假設(shè)體力活動(dòng)對(duì)于學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力有益作用，可能是通過提高相關(guān)蛋白（如IGF-1和BDNF）的表達(dá)來介導(dǎo)，即相關(guān)的生長(zhǎng)因子和/或神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在體力活動(dòng)對(duì)認(rèn)知能力的有益作用發(fā)揮著中介作用。據(jù)我們所知，目前對(duì)于體力活動(dòng)、認(rèn)知能力與外周血相關(guān)蛋白3個(gè)變量?jī)蓛芍g的關(guān)聯(lián)性研究較多，但對(duì)于三者之間的關(guān)聯(lián)性報(bào)道較少，而在生命早期的學(xué)齡前兒童階段更是未見報(bào)道。

本研究的目的在于探索外周血IGF-1、BDNF與學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力之間的關(guān)聯(lián)性，研究外周血IGF-1和/或BDNF是否影響體力活動(dòng)與認(rèn)知能力的相關(guān)關(guān)系。我們研究假設(shè)，外周血IGF-1和/或BDNF作為中介變量影響體力活動(dòng)與認(rèn)知能力的相關(guān)關(guān)系。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

本研究數(shù)據(jù)來源于“學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)對(duì)體質(zhì)及認(rèn)知發(fā)展的影響研究”（Trial Registration:ChiCTR-OOC-15007439），截至2015年10月本研究共募集上海市7所幼兒園的306名學(xué)齡前兒童，詳細(xì)募集過程見圖1。所有受試者經(jīng)家長(zhǎng)同意參與此研究項(xiàng)目并簽署知情同意書，研究過程中受試者如有不適可隨時(shí)無條件退出。

圖1 受試者招募流程圖Figure 1.The Flow Chart of Recruitment

2.2 測(cè)試指標(biāo)與方法

2.2.1 體力活動(dòng)水平測(cè)量

體力活動(dòng)水平利用三軸加速度器ActiGraph GT3X+（Actigraph LLC，Pensacola，F(xiàn)L）連續(xù)佩戴7天進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)儀器固定在腰帶上，置于右側(cè)髂脊上部。由于受試者年齡較小，測(cè)試開始前由工作人員向受試者家長(zhǎng)對(duì)測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，并指導(dǎo)受試者家長(zhǎng)如何佩戴和摘除測(cè)試儀器，并告知除洗澡、游泳和睡覺外其他時(shí)間都應(yīng)佩戴，測(cè)試期間儀器佩戴和摘除均由受試者家長(zhǎng)協(xié)助完成。工作人員在7 d測(cè)試結(jié)束后的第8 d收回儀器，儀器收回后首先利用Actilife（Version 6.11.5）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載、查看，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)不符合要求或有缺失數(shù)據(jù)的受試者，在征得家長(zhǎng)同意后進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)測(cè)。

加速度器中各個(gè)測(cè)量參數(shù)的設(shè)置，對(duì)于后期得到體力活動(dòng)相關(guān)結(jié)果至關(guān)重要，結(jié)果會(huì)隨著參數(shù)的改變而發(fā)生相應(yīng)變化。參數(shù)設(shè)置中主要包括如下幾個(gè)：采樣間隔（epoch time）、未佩戴時(shí)間定義（define a non-wear time period）、每天佩戴多少時(shí)間定義為有效日（definition of a valid day）、至少幾天有效該受試者數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計(jì)分析（Minimum number of wear days to be included in analyses）、不同強(qiáng)度界值等，其中，以強(qiáng)度界值的選擇對(duì)結(jié)果影響最大。本研究中所采用參數(shù)，均經(jīng)過已發(fā)表的學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)測(cè)量方法學(xué)綜述的甄別與比較［6，11］，并選擇現(xiàn)有研究中使用較多的、較為合理的數(shù)值對(duì)參數(shù)賦值，以保證本研究結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確性及與其他同類研究的可比性，具體設(shè)置詳見表1。

表1 ActiGraph GT3X+體力活動(dòng)測(cè)量參數(shù)設(shè)置Table 1 The Parameters Setting for Physical Activity Measurement

2.2.2 認(rèn)知能力測(cè)試

認(rèn)知能力水平利用《中國(guó)—韋氏幼兒智力量表（CWYCSI）》（第3套，城市版）測(cè)量結(jié)果來反映，該量表已被證明在中國(guó)幼兒智力測(cè)量中具有良好的信度及效度［1，2］?？紤]到全部11項(xiàng)分測(cè)驗(yàn)時(shí)間約為1 h 45 min，3～6歲學(xué)齡前兒童無法保持這么長(zhǎng)時(shí)間的注意力。所以，我們根據(jù)《中國(guó)修訂韋氏智力量表簡(jiǎn)式手冊(cè)》，選取其中4項(xiàng)（言語(yǔ)分測(cè)驗(yàn)與操作分測(cè)驗(yàn)各2項(xiàng)）具有代表性的分測(cè)驗(yàn)組成“兒童智力簡(jiǎn)式測(cè)驗(yàn)”，分別是知識(shí)、圖片詞匯、圖畫填充和木塊圖案?！逗?jiǎn)式量表》已被證明與《全式量表》存在高度相關(guān)性，并已被應(yīng)用于同類研究中［18，21，22］。

測(cè)試由測(cè)試者與受試者一對(duì)一進(jìn)行，所有受試者測(cè)試由3名受過系統(tǒng)培訓(xùn)的固定測(cè)試者完成，每一項(xiàng)測(cè)試所得原始分依據(jù)《中國(guó)-韋氏幼兒智力量表手冊(cè)》等值量表?yè)Q算為每一分測(cè)驗(yàn)的量表分。知識(shí)得分和圖片詞匯測(cè)驗(yàn)所得量表分之和為言語(yǔ)智商分，圖片填充和木塊圖案所得量表分之和為操作智商分，總智商根據(jù)4項(xiàng)測(cè)試量表分以及《中國(guó)修訂韋氏智力量表簡(jiǎn)式手冊(cè)》賦予各測(cè)試項(xiàng)目權(quán)重計(jì)算而得。

2.2.3 家庭背景及受試者基本信息

家庭背景信息及受試者基本信息，是探討體力活動(dòng)對(duì)認(rèn)知能力影響的重要研究變量，在本研究中作為影響受試者認(rèn)知能力的影響因素進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。

家庭背景信息通過受試者家長(zhǎng)填寫調(diào)查問卷獲取，主要調(diào)查內(nèi)容包括父親、母親最高學(xué)歷，父母婚姻狀況，學(xué)齡前兒童日常行為表現(xiàn)，家庭月收入等；受試者基本信息包括年齡（月齡）、身高、體重、BMI等。

2.2.4 外周血IGF-1和BDNF檢測(cè)

1.標(biāo)本收集

受試者經(jīng)家長(zhǎng)同意并簽署知情同書后，參加外周血IGF-1和BDNF檢測(cè)。要求檢測(cè)者空腹12 h，在清晨7:00～8:00靜坐約5 min后，采集肘正中靜脈血2ml，置于含EDTA抗凝劑的血液采集管。后經(jīng)4℃、3 500 r/min低溫離心15 min分離血漿，于-800C冰箱保存待測(cè)。

2.主要試驗(yàn)儀器

冷凍高速度離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf，5417R。

微孔板分光光度計(jì)：美國(guó)BioTek，Eonc。

純水儀：美國(guó)Millipore。

超低溫冰箱：美國(guó)Forma。

3.血漿IGF-1和BDNF測(cè)定

血漿IGF-1和BDNF均采用酶聯(lián)免疫吸附法（Enzymelinked Immunosorben Assay，ELISA）測(cè)定，測(cè)試試劑盒由美國(guó)R&D System公司生產(chǎn)（Human IGF-1 Quantikine ELISA Kit；Human BDNF Quantikine ELISA Kit），上海一級(jí)代理公司提供，測(cè)試方法嚴(yán)格按照測(cè)試試劑盒說明書要求執(zhí)行。

2.3 統(tǒng)計(jì)方法

研究利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，對(duì)于符和正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（X±SD）進(jìn)行描述，對(duì)于不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用中位數(shù)和四分位間距（Median，IQR）進(jìn)行描述。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（Independent T test）和曼惠特尼U檢驗(yàn)（Mann-Whitney U test），分別對(duì)正態(tài)分布和非正態(tài)分布的男、女童基本信息數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。本研究假設(shè)外周血IGF-1和/或BDNF作為中介變量影響體力活動(dòng)與認(rèn)知能力的相關(guān)關(guān)系。

根據(jù)Baron和Kenny原則［4］外周血IGF-1和/或BDNF要成為中介變量，應(yīng)滿足以下3個(gè)條件：1）體力活動(dòng)水平與認(rèn)知能力顯著相關(guān)（A-C）；2）體力活動(dòng)水平應(yīng)與外周血IGF-1和/或BDNF含量顯著相關(guān)（A-B）；3）外周血IGF-1 和/或BDNF含量在校正體力活動(dòng)水平的前提下，與認(rèn)知能力顯著相關(guān)（B-C）（圖2）。如果B是A對(duì)C的完全中介變量，在校正B后A與C的關(guān)聯(lián)應(yīng)為0；若校正B后只是減弱了A與C的關(guān)聯(lián)程度，那么B應(yīng)為部分中介變量。

圖2 體力活動(dòng)、認(rèn)知能力與外周血IGF-1和BDNF關(guān)系一覽圖Figure 2. The Association among Physical Activity，Cognitive Abilities，IGF-1 and BDNF

根據(jù)以上原則，利用線性回歸模型探討外周血IGF-1 和/或BDNF是否為體力活動(dòng)對(duì)于認(rèn)知能力影響的中介變量，我們將通過兩次線性回歸分析檢驗(yàn)上述3個(gè)條件。

第1次回歸分析分3步進(jìn)行操作：第1步，以認(rèn)知能力為因變量，體力活動(dòng)水平（LPA、MVPA）為自變量進(jìn)入模型，檢驗(yàn)A-C關(guān)系；第2步，潛在中介變量外周血IGF-1和BDNF含量作為自變量進(jìn)入模型，檢驗(yàn)B-C關(guān)系；第3步，父母教育程度、父母婚姻情況、幼兒行為表現(xiàn)、家庭收入、BMI及幼兒年齡等因素作為自變量進(jìn)入模型，校正可能的干擾因素。分別計(jì)算每一步中各因素對(duì)認(rèn)知能力的影響程度（回歸系數(shù)），并計(jì)算每一個(gè)模型的擬合程度（R2）。

第2次回歸分析分兩步進(jìn)行：第1步，以潛在中介變量外周血IGF-1、BDNF含量作為因變量，體力活動(dòng)水平（LPA、MVPA）作為自變量進(jìn)入模型，檢驗(yàn)A-B關(guān)系；第2步，父母教育程度、父母婚姻情況、幼兒行為表現(xiàn)、家庭收入、BMI及幼兒年齡等因素作為自變量進(jìn)入模型，校正可能的干擾因素。分別計(jì)算每一步中各因素對(duì)外周血IGF-1 和BDNF含量的影響程度（回歸系數(shù)），并計(jì)算每一個(gè)模型的擬合程度（R2）。

對(duì)不符合正態(tài)分布的連續(xù)型變量，進(jìn)入模型前先進(jìn)行對(duì)數(shù)或平方根數(shù)值轉(zhuǎn)換，使得數(shù)據(jù)分布轉(zhuǎn)換為正態(tài)或近似正態(tài)。因?yàn)樾詣e間體力活動(dòng)水平存在顯著性差異，因此，線性回歸模型分男童與女童分別進(jìn)行，設(shè)定P＜0.05具有顯著性水平。

3 研究結(jié)果

3.1 受試者基本特征及家庭背景情況

306名學(xué)齡前受試者中，自愿參加外周血IGF-1和BDNF檢測(cè)189名（男，109名；女，80名），其中，體力活動(dòng)水平、認(rèn)知能力測(cè)試、外周血IGF-1和BDNF數(shù)據(jù)完整的，共174名（男，97名；女，77名，表2）。

總體來看，受試幼兒身高、體重和BMI分別為111.8 cm、20.5 kg和16.4 kg/m2，體重和BMI男童顯著高于女童；全智商得分平均110.1分，男、女之間無差異；血漿IGF-1含量女童顯著高于男童（142.7 ng/ml vs.124.7 ng/ml），BDNF含量性別間無顯著差異（中位數(shù)，女vs.男，6.1 ng/ml vs.5.3 ng/ml）。

表2 受試幼兒基本信息Table 2 The Basic Characteristics for Participants

表3 受試幼兒家庭背景基本情況Table 3 The Characteristics of Family Background for Participants

3.2 線性回歸模型結(jié)果

從表4結(jié)果來看，體力活動(dòng)與全智商、言語(yǔ)智商和操作智商存在正相關(guān)關(guān)系，但只在男童中出現(xiàn)；同時(shí)，在校正體力活動(dòng)水平后并未發(fā)現(xiàn)外周血IGF-1和/或BDNF與言語(yǔ)智商、操作智商和全智商存在顯著相關(guān)關(guān)系。

此外，從表5顯示的結(jié)果看，也并未發(fā)現(xiàn)IGF-1和/或BDNF與體力活動(dòng)水平之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。因此，根據(jù)Baron和Kenny原則［4］，不能認(rèn)為外周血IGF-1和/或BDNF作為中介變量，在男童體力活動(dòng)對(duì)認(rèn)知能力的正相關(guān)關(guān)系中發(fā)揮作用。

表4 認(rèn)知能力與體力活動(dòng)、外周血IGF-1和BDNF線性回歸分析結(jié)果Table 4 Linear Regression Analysis with Cognitive Abilities as Dependent Variable

續(xù)表4

表5 男童外周血IGF-1和BDNF與體力活動(dòng)線性回歸分析結(jié)果Table 5 Linear Regression Analysis with IGF-1 and BDNF as Dependent Variables

4討論

4.1 主要研究結(jié)果

本研究結(jié)果顯示，體力活動(dòng)水平與認(rèn)知能力水平呈正相關(guān)關(guān)系，但僅存在于男童中；此外，本研究結(jié)果不支持外周血IGF-1和/或BDNF作為中介變量影響體力活動(dòng)與認(rèn)知能力相關(guān)關(guān)系的假設(shè)。IGF-1和/或BDNF要成為中介變量，必須滿足3個(gè)條件（詳見統(tǒng)計(jì)方法部分描述），但本研究結(jié)果中只滿足其中1個(gè)條件，即體力活動(dòng)與認(rèn)知能力顯著性正相關(guān)，但另外兩個(gè)方面體力活動(dòng)與外周血IGF-1和/ 或BDNF表達(dá)量，以及外周血IGF-1和/或BDNF表達(dá)量和認(rèn)知能力之間均無顯著關(guān)聯(lián)性。

4.2 同類研究結(jié)果比較

體力活動(dòng)對(duì)于認(rèn)知能力的有益作用已經(jīng)得到已有研究證據(jù)的證實(shí)，其表象背后的作用機(jī)理一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。體力活動(dòng)有益作用的生理基礎(chǔ)中，相關(guān)中樞和外周的生長(zhǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其級(jí)聯(lián)反應(yīng)增強(qiáng)是其重要假說［12］。IGF-1和BDNF因其在血管生成、神經(jīng)發(fā)生、突觸可塑性和細(xì)胞增殖等過程中的重要作用，成為體力活動(dòng)影響認(rèn)知功能生理基礎(chǔ)的研究焦點(diǎn)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)證明了外周血中的IGF-1是運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)成年大鼠新生神經(jīng)元的重要中介物質(zhì)，當(dāng)阻斷IGF-1后，運(yùn)動(dòng)對(duì)于增加海馬新生神經(jīng)元的有益作用同時(shí)被抑制［32］；Vaynman研究中將BDNF阻斷，由自主運(yùn)動(dòng)鍛煉誘發(fā)的學(xué)習(xí)記憶任務(wù)（Morris水迷宮）優(yōu)越表現(xiàn)也被抑制［34］。說明IGF-1和BDNF在體力活動(dòng)對(duì)于認(rèn)知能力作用中發(fā)揮重要生理作用，IGF-1和BDNF被抑制后體力活動(dòng)原有的促進(jìn)作用消失，顯示了其所發(fā)揮的重要中介作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，是否能在人體試驗(yàn)中得到證實(shí)？已有研究對(duì)此問題進(jìn)行探討。Ferris［17］以15名健康成年人（男，11名；女，4名）為受試對(duì)象，探討急性運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知能力的影響，同時(shí)研究認(rèn)知能力與外周血BDNF變化的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果顯示，急性運(yùn)動(dòng)顯著增加了BDNF的表達(dá)量，同時(shí)增強(qiáng)了認(rèn)知能力任務(wù)測(cè)試的表現(xiàn)，但BDNF與任務(wù)表現(xiàn)變化之間的關(guān)聯(lián)性不顯著。因此，根據(jù)判斷中介變量的3個(gè)條件，不能認(rèn)為BDNF在急性運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)認(rèn)知能力任務(wù)中發(fā)揮中介作用。作者解釋到，BDNF與任務(wù)表現(xiàn)變化之間關(guān)聯(lián)不顯著的原因可能是因?yàn)闃颖玖刻?，檢驗(yàn)力（Power）不夠原因所致。當(dāng)受試者增加到27人時(shí)，Winter［36］同樣得到上述研究中具有顯著正相關(guān)的結(jié)果，同時(shí)還檢驗(yàn)出BDNF與學(xué)習(xí)記憶任務(wù)表現(xiàn)之間顯著正關(guān)聯(lián)性。因此，可以判斷BDNF在其中發(fā)揮了重要的中介作用。在Erickson［14］有關(guān)有氧運(yùn)動(dòng)改善學(xué)習(xí)記憶任務(wù)能力及海馬體積的研究中，也得到與Winter類似的結(jié)果，即發(fā)現(xiàn)BDNF的中介作用。

4.3 出現(xiàn)本研究結(jié)果的可能原因

由于學(xué)齡前兒童年齡的特殊性，較難完成體力活動(dòng)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。因此，本研究旨在探討體力活動(dòng)、認(rèn)知能力與外周血IGF-1和BDNF三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本研究結(jié)果并沒有顯示出上述成果中體力活動(dòng)與外周血認(rèn)知相關(guān)蛋白，以及外周血認(rèn)知相關(guān)蛋白與認(rèn)知能力之間的關(guān)聯(lián)性。造成這種差異可能有以下幾個(gè)原因：1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及受試對(duì)象的選擇。上述研究皆為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，受試對(duì)象分為運(yùn)動(dòng)干預(yù)組和對(duì)照組，兩組間體力活動(dòng)量差異性明顯；本研究為觀察性實(shí)驗(yàn)，研究中未對(duì)受試幼兒進(jìn)行任何體力活動(dòng)行為干預(yù)，僅是觀測(cè)受試者日常的習(xí)慣性體力活動(dòng)水平，差異性不如隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)明顯；2）外周血樣本采集時(shí)間。上述試驗(yàn)外周血采集時(shí)間均在運(yùn)動(dòng)干預(yù)后即刻，血液相應(yīng)蛋白含量反映的是運(yùn)動(dòng)后即刻的水平。本研究血液樣本采集在清晨安靜狀態(tài)下，IGF-1和BDNF含量反映的是安靜時(shí)水平。對(duì)于運(yùn)動(dòng)后即刻與靜息不同狀態(tài)下血液中蛋白表達(dá)的差異性，前期研究已有報(bào)道。如Chan［8］和Nofuji［26］發(fā)現(xiàn)，體力活動(dòng)量和安靜狀態(tài)下血清BDNF水平呈顯著負(fù)相關(guān)，即體力活動(dòng)多者血清BDNF水平顯著低于體力活動(dòng)少或有靜坐習(xí)慣者。由于BDNF能夠雙向通過血腦屏障［27］，因此Curriey［13］認(rèn)為，安靜狀態(tài)下體力活動(dòng)高者外周血BDNF濃度更低的原因，可能是活動(dòng)多者外周血BDNF通過血腦屏障進(jìn)入大腦發(fā)揮作用的效率更高。此外，Cho的研究結(jié)果還顯示，在不同身體狀態(tài)下，外周血BDNF與體力活動(dòng)水平關(guān)聯(lián)性會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。Cho［9］設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)心肺能力與外周血中BDNF濃度動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后即刻心肺能力與BDNF濃度顯著正相關(guān)，安靜狀態(tài)下關(guān)聯(lián)性反轉(zhuǎn)呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。作者認(rèn)為，這種關(guān)系倒轉(zhuǎn)的原因可能是由于運(yùn)動(dòng)作為一種刺激激活了血小板，使得貯存在里面的BDNF釋放出來［24］。有氧能力高者可能具備更多有活化的、可以貯存BDNF的血小板。因此，本研究中用清晨時(shí)相對(duì)“沉靜”的外周血液蛋白水平與相對(duì)穩(wěn)定的智力水平作關(guān)聯(lián)性分析，可能也是影響本研究結(jié)果的因素之一。在后續(xù)的研究中，有待于進(jìn)一步理清外周血中BDNF的來源與其發(fā)揮的作用。3）認(rèn)知能力測(cè)量方法的差異。本研究中采用智力水平來反映認(rèn)知能力水平，智力作為一種相對(duì)穩(wěn)定而且較寬泛的認(rèn)知能力，受晝夜變化、身體狀態(tài)影響較小。不如執(zhí)行能力、注意、處理速度和學(xué)習(xí)記憶等測(cè)試針對(duì)性強(qiáng)，如目前關(guān)注度非常高的BDNF、海馬與學(xué)習(xí)記憶之間研究，無論在動(dòng)物或是人體試驗(yàn)中都顯示出BDNF與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)測(cè)試任務(wù)的高度關(guān)聯(lián)性［34，35］。4）數(shù)據(jù)分布較集中。在橫斷面觀察性實(shí)驗(yàn)中，樣本量越大數(shù)據(jù)分布越廣，更容易發(fā)現(xiàn)目標(biāo)變量之間的真實(shí)關(guān)系，在本研究中可能受到外周血液檢測(cè)樣本量的限制使得結(jié)果受到一定的影響。如在同類研究中，Gunnel［19］以547名（男，301名；女，246名）7～8歲白人兒童為受試，研究血清中IGF-1與兒童全智商之間的關(guān)系。研究結(jié)果顯示兩者呈顯著性正相關(guān)關(guān)系，而且血清中IGF-1濃度每提高100 ng/ ml，智商得分就提高3.18分（95%CI：0.52～5.84）。

與最新發(fā)表的體力活動(dòng)對(duì)青少年認(rèn)知能力影響的系統(tǒng)綜述結(jié)果類似［15］，本研究結(jié)果也出現(xiàn)了體力活動(dòng)與認(rèn)知能力關(guān)聯(lián)性的性別差異，即僅在男童中存在顯著正相關(guān)，而在女童中無此相關(guān)性，造成這種現(xiàn)象可能有以下幾個(gè)原因：1）劑量—效應(yīng)關(guān)系。本研究的數(shù)據(jù)顯示，男孩體力活動(dòng)水平在LPA和MVPA都顯著性高于女孩，體力活動(dòng)對(duì)認(rèn)知能力的關(guān)聯(lián)效應(yīng)可能需要累積到一定的量。如，在Martinez-Gomez［23］等的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)認(rèn)知任務(wù)的積極作用，僅出現(xiàn)在累積更多積極性通勤方式的女孩中。2）生理反應(yīng)差異。雖然目前還不清楚體力活動(dòng)引起的效應(yīng)存在性別差異的真正原因，但部分證據(jù)顯示，這可能由于男、女之間糖代謝和下丘腦-垂體-腎上腺軸系統(tǒng)對(duì)于體力活動(dòng)引起的一系列反應(yīng)存在差異所引起［3］。3）心理反應(yīng)差異。體力活動(dòng)對(duì)于認(rèn)知能力的作用除了生理作用外，心理反應(yīng)在其中也可能發(fā)揮重要作用。如心理機(jī)制中起重要作用的是自尊（self-esteem），體力活動(dòng)與自尊存在正向關(guān)聯(lián)，即體力活動(dòng)可以提高自尊從而對(duì)認(rèn)知能力發(fā)揮作用［33］，男、女童可能對(duì)于體力活動(dòng)引起的心理反應(yīng)有所不同。

本研究中另一個(gè)有意思的結(jié)果是僅LPA，而不是MVPA與認(rèn)知能力存在顯著關(guān)聯(lián)，與現(xiàn)行的MVPA為主要推薦活動(dòng)強(qiáng)度的觀點(diǎn)不符，造成這種現(xiàn)象可能有以下幾個(gè)原因：1）不同強(qiáng)度/形式體力活動(dòng)有益于認(rèn)知能力的不同方面。如12周的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明，較大強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練能顯著改善實(shí)踐能力的任務(wù)表現(xiàn)；中等強(qiáng)度的有氧訓(xùn)練對(duì)注意和分析任務(wù)表現(xiàn)的提高更加有效［20］。2）不同體力活動(dòng)強(qiáng)度在不同年齡階段作用有差異。心肺適能被認(rèn)為是體力活動(dòng)提高認(rèn)知能力的重要中介［7］，而心肺適能的提高在3～6歲的生命早期階段可能通過較低強(qiáng)度的體力活動(dòng)就能現(xiàn)實(shí)。雖然在我們的研究中，MVPA沒有顯示出對(duì)認(rèn)知能力的關(guān)聯(lián)作用，但是，這并不意味著學(xué)齡前兒童階段可以忽視中等及以上強(qiáng)度的活動(dòng)，而只關(guān)注低強(qiáng)度的體力活動(dòng)。現(xiàn)行的學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)推薦量，更多強(qiáng)調(diào)的是每天活動(dòng)總量，如每日累積至少180 min各種強(qiáng)度活動(dòng)量［29］。從事MVPA同樣可以增加每日活動(dòng)總量，從而達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的要求。如在本研究中若以總體力活動(dòng)水平（等于LPA+MVPA）代替LPA和MVPA進(jìn)入模型，同樣發(fā)現(xiàn)在男童中總體力活動(dòng)水平與全智商顯著關(guān)聯(lián)（β= 0.160，P=0.039；其他詳細(xì)數(shù)據(jù)未列出），提示整體體力活動(dòng)水平的重要性。

4.4 本研究局限性

本研究以客觀測(cè)量工具測(cè)量體力活動(dòng)水平，并探討其與認(rèn)知能力及相關(guān)蛋白表達(dá)的相關(guān)關(guān)系，雖有創(chuàng)新點(diǎn)，但仍存在一些不足。如：1）橫斷面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。橫斷面的設(shè)計(jì)只能證明變量間的相關(guān)關(guān)系，不能得出因果關(guān)系。由于學(xué)齡前兒童年齡的特殊性，隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)可能需要設(shè)計(jì)更為縝密、有充分趣味性的體育游戲進(jìn)行介入；2）《簡(jiǎn)式智力量表》選擇?？紤]到研究的實(shí)際可操作性，本研究中選擇《韋氏幼兒智力簡(jiǎn)式量表》作為認(rèn)知能力測(cè)量工具，雖然《簡(jiǎn)式量表》已被證明與《全式量表》高度相關(guān)并被相似研究應(yīng)用，但測(cè)量精度會(huì)受到一定程度影響。

5 結(jié)論

根據(jù)本研究結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)外周血IGF-1和/或BDNF在體力活動(dòng)對(duì)于學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力的正關(guān)聯(lián)關(guān)系中發(fā)揮中介作用。后期有待于更嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如長(zhǎng)期縱向跟蹤研究和干預(yù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行進(jìn)一步的探索和分析。

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The Mediating Effect Study between Physical Activity and Cognitive Abilities in Preschool Children

QUAN Ming-hui1，ZHANG Han-bin2，ZHANG Jia-yi1，ZHAO Guang-gao3，ZHANG Jin-ming4，CAO Zhen-bo1，WANG Ru1，CHEN Pei-jie1

目的：旨在探討外周血認(rèn)知相關(guān)蛋白表達(dá)水平，是否在體力活動(dòng)與學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力的關(guān)聯(lián)中發(fā)揮中介作用。方法：共在上海7個(gè)幼兒園募集受試學(xué)齡前兒童306名（男，176名；女，130名），利用美國(guó)產(chǎn)ActiGraph GT3X＋測(cè)量日常體力活動(dòng)水平，以《韋氏幼兒智力簡(jiǎn)式量表》測(cè)量受試者認(rèn)知能力，酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)外周血IGF-1和BDNF水平，所有測(cè)試均由家長(zhǎng)同意并簽署知情同意書。結(jié)果：306名受試者中，共174名（男，97名；女，77名）體力活動(dòng)水平、認(rèn)知能力測(cè)試、外周血IGF-1和BDNF數(shù)據(jù)都完整，無論男童或女童的回歸分析結(jié)果中，均未見體力活動(dòng)水平與外周血IGF-1和/或BDNF含量，以及外周血IGF-1和/或BDNF含量與認(rèn)知能力之間顯著關(guān)聯(lián)性。結(jié)論：研究未發(fā)現(xiàn)外周血IGF-1和/或BDNF在體力活動(dòng)對(duì)于學(xué)齡前兒童認(rèn)知能力的正關(guān)聯(lián)關(guān)系中發(fā)揮中介作用。

學(xué)齡前兒童，體力活動(dòng)，認(rèn)知能力，IGF-1，BNDF

Objective:To explore whether peripheral blood levels of cognition-related proteins play a mediator role in the impact of physical activity on cognitive abilities.Methods:Atotal of 306 participants recruited(boys 176；girls 130)from 7 kindergartens in Shanghai.Participants’physical activity was assessed using ActiGraph GT3X＋accelerometer(GT3X＋，ActiGraph，Pensacola，F(xiàn)L，USA)，"China-Wechsler Abbreviated Intelligence Scale for children(C-WAISC)"(City version) was used to examine the cognitive abilities，ELISA(Enzyme-linked Immunosorben Assay，ELISA) and R&D System(Human IGF-1 Quantikine ELISAKit；Human BDNF Quantikine ELISAKit，U. S.)kit were used to detect the concentrations of IGF-1 and BDNF.Results:A total of 174 preschoolers(boys 97；girls 77)among 306 participants have the complete data of level of physical activity，cognitive ability tests and peripheral cognition-related proteins.Regardless of the results of the regression analysis of the boys or girls，the results did not support the hypothesis that peripheral blood levels of IGF-1and/or BDNF play a mediator role in the impact of physical activity on cognitive abilities.Conclusions:The results from our study did not find the mediator effect of peripheral blood IGF-1 and/or BDNF on the association between physical activity and cognitive abilities.

preschool children；physical activity；cognitive abilities；IGF-1；BDNF

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2016-10-28；

2017-01-16

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目（13BTY044）；上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人計(jì)劃（12XD1404500）；上海市學(xué)生健康促進(jìn)工程重大委托項(xiàng)目（HJTY-2014-A10）；教育部人會(huì)社科青年項(xiàng)目（15YJC890029）；上海體育局騰飛計(jì)劃（T002）。

全明輝，男，講師，博士，主要研究方向?yàn)榍嗌倌牦w質(zhì)健康，Tel：（021）51253248，E-mail：quanminghui@163.com；王茹，女，副教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)免疫學(xué)，孩童體質(zhì)健康，E-mail：wangru0612@ 163.com；陳佩杰，男，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)免疫學(xué)與青少年體質(zhì)，E-mail：chenpeijie@sus.edu.cn。

1.上海體育學(xué)院，上海200438；2.浙江省人民醫(yī)院，浙江杭州310014；3.南昌大學(xué)，江西南昌330031；4.泰山醫(yī)學(xué)院，山東泰安271016 1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438，China；2.Zhejiang Provincial People's Hospital, Hangzhou 310014，China；3.Nanchang University，Nanchang 330031，China；4.Taishan Medical University，Tai'an 271016，China.