王曉磊，王金之，徐盛嘉，田東，馬繼政

(1.南京體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系，江蘇 南京 210014；2.解放軍理工大學(xué)軍人身體適應(yīng)訓(xùn)練研究中心，江蘇 南京 211101)

●軍體理論與應(yīng)用

18.5 km不同強(qiáng)度負(fù)重行軍對(duì)健康男性青年執(zhí)行功能的影響

王曉磊1，2，王金之1，2，徐盛嘉2，田東2，馬繼政2

(1.南京體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系，江蘇 南京 210014；2.解放軍理工大學(xué)軍人身體適應(yīng)訓(xùn)練研究中心，江蘇 南京 211101)

目的：擬評(píng)定中等強(qiáng)度和高強(qiáng)度兩種運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下長(zhǎng)距離負(fù)重行軍對(duì)健康男性青年執(zhí)行功能產(chǎn)生的影響。方法受試人員完成兩次長(zhǎng)度為18.5 km的負(fù)重行軍，持續(xù)監(jiān)控整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中心率變化,詢問主觀量表，并分別采用斯特魯普色詞測(cè)試(Stroop-Word-Color Test，SWCT)和連線測(cè)試(Trail Making Test，TMT)對(duì)受試者執(zhí)行功能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果SWCT結(jié)果顯示，與安靜狀態(tài)相比較，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力存在顯著變化(p<0.05)，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力也存在顯著變化(p<0.05)，但中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力方面并沒有顯著性差異(p>0.05)。TMT結(jié)果顯示，在注意選擇能力方面，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果與安靜狀態(tài)相比存在顯著變化(p<0.05)；高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果與安靜狀態(tài)相比較無(wú)顯著變化(p>0.05)；但是中等強(qiáng)度與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果存在顯著性差異(p<0.05)。結(jié)論大強(qiáng)度負(fù)重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持，注意選擇功能受到影響。

中等強(qiáng)度；高強(qiáng)度；負(fù)重行軍；執(zhí)行功能

單兵需要在負(fù)重的情況下，執(zhí)行各種軍事行動(dòng)。研究也已表明在負(fù)重的條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)大強(qiáng)度或短時(shí)大強(qiáng)度的軍事任務(wù)，單兵(分隊(duì))移動(dòng)能力下降、身體的姿勢(shì)力學(xué)發(fā)生改變、能耗增加、軀干平衡能力受到損害，同時(shí)損傷潛在的風(fēng)險(xiǎn)增加[1—4]。此外，長(zhǎng)距離負(fù)重行軍可能對(duì)認(rèn)知能力產(chǎn)生不利影響，從而影響后繼任務(wù)實(shí)施。執(zhí)行功能(反應(yīng)時(shí)間和注意力)作為認(rèn)知功能的一部分，包括注意力程度、意識(shí)的控制以及對(duì)新信息處理。這些執(zhí)行功能涉及到腦部的額葉、前額葉、頂葉[5]。生理上的應(yīng)激可影響執(zhí)行功能，此次研究擬評(píng)定長(zhǎng)距離不同強(qiáng)度負(fù)重行軍對(duì)執(zhí)行功能產(chǎn)生的影響，為目前以及將來(lái)軍事情況下負(fù)重訓(xùn)練提供依據(jù)。

目前對(duì)于執(zhí)行功能的測(cè)試方法較為廣泛，主要包括Flanker Task，N-back Task，Stroop-Word-Color Test，Trail Making Test和Visual Target Detection Task等。Hayato等人通過Stroop-Word-Color Test發(fā)現(xiàn)單次急性有氧運(yùn)動(dòng)可以在短時(shí)間內(nèi)提高執(zhí)行功能，但高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)可以使執(zhí)行功能水平維持時(shí)間更長(zhǎng)，Marianna等人則研究了負(fù)重狀態(tài)下執(zhí)行功能的變化情況，發(fā)現(xiàn)單純的負(fù)重運(yùn)動(dòng)對(duì)于執(zhí)行功能的變化影響總體上并不明顯。本研究采用Stroop-Word-Color Test和Trail Making Test兩種測(cè)試方法對(duì)健康男性青年執(zhí)行功能中抑制控制能力和注意靈活性方面進(jìn)行探索，進(jìn)一步探索長(zhǎng)距離不同強(qiáng)度對(duì)執(zhí)行功能的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

健康成年男性學(xué)員18名，年齡(21.40±1.30)y；身高(1.76±0.05)m；體重(69.73±6.68)kg；體脂數(shù)(22.38±1.43)kg/m2。訓(xùn)練年限2年，每周進(jìn)行3～5次有氧耐力訓(xùn)練。受試者經(jīng)詢問病史、查體、心電圖及超聲心動(dòng)圖等檢查均未發(fā)現(xiàn)有器質(zhì)性心臟病者。

1.2實(shí)驗(yàn)方案

受試者完全熱身后，分別完成兩次距離為18.5 km負(fù)重行軍(行軍著裝，負(fù)重總重量約為27 kg)：一次運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)(Moderate-intensity exercise，MIE)，一次為高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)(High-intensity exercise，HIE)，兩次測(cè)試的間隔至少72 h。兩次運(yùn)動(dòng)完成時(shí)間分別為MIE：(158.54±10.82)min，HIE：(141.24±11.75)min。

1.3測(cè)試指標(biāo)

1.3.1 主客觀運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的評(píng)定

主觀強(qiáng)度的評(píng)定，采用運(yùn)動(dòng)自覺量表(RPE scale)。并運(yùn)用Polar TEAM 2團(tuán)隊(duì)心率檢測(cè)進(jìn)行客觀運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的評(píng)定。有效記錄數(shù)據(jù)人數(shù)為15名。

1.3.2 執(zhí)行功能測(cè)試

A.斯特魯普色詞測(cè)試(Stroop-Word-Color Test, SWCT)

測(cè)試分為三步：1)盡快并且準(zhǔn)確的說(shuō)出卡片A上由4種顏色(黃，紅，藍(lán)，綠)書寫的30個(gè)漢字詞語(yǔ)；2)盡快并且準(zhǔn)確的說(shuō)出由4種顏色(黃，紅，藍(lán)，綠)組成的30個(gè)純色原點(diǎn)；3)將上述4種顏色漢字以4種另外顏色(黃，紅，藍(lán)，綠)填充，同樣盡快并且準(zhǔn)確的說(shuō)出漢字的顏色，而不是文字。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：(測(cè)試3時(shí)間-測(cè)試2時(shí)間)/測(cè)試1時(shí)間。

B.連線測(cè)試(Trail Making Test, TMT)

測(cè)試分為圖A與圖B兩部分，圖A為1—25這25個(gè)數(shù)字隨機(jī)分布于普通A4紙上，要求受試者以最快的速度按照1-2-3-…-25的順序?qū)?shù)字相連，記錄時(shí)間(s)；圖B為數(shù)字1—13這13個(gè)數(shù)字和字母A-L這12個(gè)字母隨機(jī)分布于普通A4紙上，要求受試者以1-A-2-…-L-13的順序?qū)?shù)字相連，記錄時(shí)間(s)。當(dāng)出現(xiàn)順序錯(cuò)誤，測(cè)試者提醒下一個(gè)正確順序，每出現(xiàn)一次記錄錯(cuò)誤次數(shù)為一次。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：B部分完成時(shí)間-A部分完成時(shí)間。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1主客觀運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度

運(yùn)動(dòng)自覺量表(RPE scale)測(cè)試結(jié)果為MIE：15.05±2.16，HIE：17.52±2.53，結(jié)果顯示在MIE過程中受試者主觀感覺介于費(fèi)力狀態(tài)與很費(fèi)力狀態(tài)之間，HIE過程中受試者主觀感覺介于很費(fèi)力和非常費(fèi)力之間。整體上，兩次運(yùn)動(dòng)負(fù)荷均較大。

心率結(jié)果顯示見表1，依照心率值范圍，根據(jù)計(jì)算公式：220-0.7×年齡。中等強(qiáng)度平均心率為66%HRmax，大強(qiáng)度平均心率為82%HRmax，兩者存在顯著差異(p<0.05)

表1 18.5 km不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)前與運(yùn)動(dòng)過程中心率指標(biāo)的變化(n=15)

表2 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)前與運(yùn)動(dòng)后SWCT與TMT測(cè)試結(jié)果的變化(n=15)

2.2 18.5 km不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后執(zhí)行功能的變化

通過表2可以看出，在SWCT測(cè)試中，與安靜狀態(tài)相比，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果均出現(xiàn)顯著降低(p<0.05)，但中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)兩者之間卻并沒有發(fā)現(xiàn)顯著性差異(p>0.05)。在TMT測(cè)試中，相比安靜狀態(tài)下，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)明顯下降(p<0.05)，而高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后測(cè)試結(jié)果卻出現(xiàn)上升，但是并沒有顯著性差異(p>0.05)，此外中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后測(cè)試結(jié)果與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后測(cè)試結(jié)果之間存在顯著性差異(p<0.05)。

3 分析與討論

大腦是人體結(jié)構(gòu)中最重要的器官，大腦可塑性指大腦的形態(tài)和功能變化的能力，對(duì)于個(gè)體的認(rèn)知行為調(diào)控有重要的作用，同時(shí)處于大腦中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)被認(rèn)為是人體所有行為的調(diào)控中心，它在人體外周與內(nèi)部環(huán)境之間接收和傳遞感覺信息，表現(xiàn)形式之一就是執(zhí)行功能[12]，已知的研究認(rèn)為執(zhí)行功能的核心有三點(diǎn)，包括抑制控制，工作記憶和認(rèn)知靈活性[6]。

研究認(rèn)為，執(zhí)行功能與個(gè)體的年齡、有氧運(yùn)動(dòng)能力和急性有氧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)[7]。中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可以有效地改善執(zhí)行功能[8]，據(jù)Pontifex等人[9]研究認(rèn)為，有氧運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的執(zhí)行功能改善在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后仍然能保持30 min左右。同時(shí)Tsukamoto等人[10]研究發(fā)現(xiàn)中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)于核心執(zhí)行功能存在促進(jìn)作用，但二者影響的水平并不一致。在本實(shí)驗(yàn)中，我們選擇了TMT及SWCT分別評(píng)價(jià)選擇注意功能與抑制控制功能[11,12]。TMT操作過程中，個(gè)體需協(xié)調(diào)手運(yùn)動(dòng)速度、視覺掃描、視覺運(yùn)動(dòng)、精神靈活性等能力，反應(yīng)注意選擇的過程。而在SWCT評(píng)估過程中要求被試抑制詞匯語(yǔ)義方面的信息，而將注意資源完全投放到字詞的物理特征(顏色)上，這在很大程度上反應(yīng)了被試者對(duì)注意的控制以及抑制能力。

本研究發(fā)現(xiàn)與安靜狀態(tài)相比，完成MIE和HIE后在SWCT中完成的時(shí)間均顯著下降，但是二者之間沒有差異變化，表明大強(qiáng)度負(fù)重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持；此外，本研究發(fā)現(xiàn)完成MIE后，在TMT中完成的時(shí)間顯著下降；在完成HIE后，在TMT中完成的時(shí)間不變，但與MIE相比顯著增加，表明大強(qiáng)度負(fù)重行軍，注意選擇功能受到影響。

執(zhí)行功能的改變受到多種因素的影響。高體力活動(dòng)情況下誘發(fā)交感神經(jīng)系統(tǒng)的改變，例如不同程度升高的心率、腎上腺素和去甲腎上腺素[13,14]，個(gè)體適應(yīng)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)在腦血流量增加，血管舒張，外周血管收縮等方面[15]。運(yùn)動(dòng)過程的進(jìn)行導(dǎo)致個(gè)體壓力與情緒改變，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的疲勞狀態(tài)對(duì)于個(gè)體在注意能力方面存在影響[16]。同時(shí)，下丘腦-垂體-腎上腺軸的激活作用，如分解代謝皮質(zhì)醇水平升高和合成代謝睪酮水平改變等因素可以提高個(gè)體對(duì)于外界壓力刺激的抵御能力，對(duì)于執(zhí)行功能有一定的促進(jìn)作用[17]。除此以外，溫度變化與炎癥反應(yīng)也可能是影響執(zhí)行功能的相關(guān)因素[18]。

4 結(jié)論

SWCT結(jié)果顯示，與安靜狀態(tài)相比較，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力存在顯著變化(p<0.05)，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力也存在顯著變化(p<0.05)，但中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抑制控制能力方面并沒有顯著性差異(p>0.05)。TMT結(jié)果顯示，在注意選擇能力方面，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果與安靜狀態(tài)相比存在顯著變化(p<0.05)；高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果與安靜狀態(tài)相比較無(wú)顯著變化(p>0.05); 但是中等強(qiáng)度與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后結(jié)果存在顯著性差異(p<0.05)。大強(qiáng)度負(fù)重行軍后注意力控制能力仍能夠較好維持，注意選擇功能受到影響。

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Influenceofan18.5kmIntensityMilitaryLoadCarriageActivityonExecutiveFunctioninHealthyYoungMen

WANG Xiao-lei1,2, WANG Jin-zhi1,2, XU Sheng-jia2, TIAN Dong2, MA Ji-zheng2

(1. Department of Exercise and Heath, Nanjing sports Institute, Nanjing 210014;2. The Research Center of Military Physical Adaptation and Training, the PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

Objective: This study was to evaluate the effect of long-distance weight march on the executive function of healthy male youth under moderate and high intensity.MethodThe individual needs to complete twice the total length of 18.5 km weight march, continuous monitoring of the entire process of heart rate changes. Asking the subjective feeling and using the Stroop-Word-Color Test and the Trail Making Test to evaluate the executive function before and after the whole process.ResultThe results of SWCT showed that there was significant change in the inhibition control function after moderate-intensity exercise (p<0.05), there was also significant change after high-intensity exercise (p<0.05), but there was no significant difference between moderate-intensity exercise and high-intensity exercise in inhibition control function (p>0.05).The results of TMT showed that there was no significant change in the results of moderate intensity after exercise (p<0.05). However, there was no significant change in the results after high intensity exercise (p>0.05), there was a significant difference between the moderate-intensity and the high-intensity exercise (p<0.05).ConclusionAttention control ability in the large strength after the march can still be better maintained, but selection and attention functions are affected.

moderate intensity; high intensity; weight march; executive function

G804.23

A

1671-1300(2017)03-0001-04

解放軍理工大學(xué)預(yù)先研究基金(jl2015021)

2017-05-09

王曉磊(1992—)，男，江蘇海門人，在讀碩士研究生。研究方向：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)。