趙敬國(guó)，周潔

（山東師范大學(xué)體育學(xué)院體質(zhì)測(cè)評(píng)與健康促進(jìn)中心，濟(jì)南250014）

1 引 言

2008年約翰·瑞迪《運(yùn)動(dòng)改造大腦》的新理念，使人們認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)的價(jià)值不僅在于健身，更在于健腦[1]。運(yùn)動(dòng)通過(guò)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等一系列中介變量，誘發(fā)海馬體區(qū)等腦區(qū)神經(jīng)新生，通過(guò)使用-依賴可塑性，改善腦結(jié)構(gòu)、增進(jìn)腦功能[1-4]。調(diào)節(jié)變量的研究顯示，受試者的體適能水平[5-8]、年齡與文化程度[8-9]以及評(píng)價(jià)指標(biāo)不同均對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響。就運(yùn)動(dòng)干預(yù)本身而言，不同運(yùn)動(dòng)方式（定性指標(biāo)）對(duì)認(rèn)知功能的影響既有其普遍性也有其選擇性[4，7-11]。運(yùn)動(dòng)量（定量指標(biāo)）的影響雖有大量的研究文獻(xiàn)[12-19]，但結(jié)論不一甚至相互矛盾，究其原因是許多研究?jī)H僅是通過(guò)改變不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或不同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)研究，而未嚴(yán)格控制受試者的運(yùn)動(dòng)總量，即能耗量，無(wú)法回答造成差異的原因是由于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不同或運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同所致，還是由于運(yùn)動(dòng)量不同而產(chǎn)生的，也無(wú)法回答有效改進(jìn)認(rèn)知功能的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷域值。Stroop效應(yīng)是指字義對(duì)字體顏色的干擾效應(yīng)，Stroop Word-Color任務(wù)中的反應(yīng)時(shí)常用以測(cè)評(píng)認(rèn)知加工速度和執(zhí)行控制功能[20]。為了進(jìn)一步探討不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量對(duì)認(rèn)知功能尤其是認(rèn)知抑制功能的影響規(guī)律，確定有效改進(jìn)認(rèn)知抑制功能運(yùn)動(dòng)干預(yù)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷域值，便于健腦運(yùn)動(dòng)的處方制定和指導(dǎo)，本研究采用自身前后對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)為認(rèn)知抑制功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，以健康在校研究生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以功率自行車(chē)為運(yùn)動(dòng)負(fù)荷工具，觀察比較了不同能耗量的運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制能力的即刻影響；并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或運(yùn)動(dòng)時(shí)間的影響作用。

2 對(duì)象與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

選取山東師范大學(xué)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專(zhuān)業(yè)在校健康研究生11人（女8人，男3人），平均年齡（23.33±0.50）歲，平均身高（167.21±6.53）cm，平均體重（61.10±11.23）Kg。實(shí)驗(yàn)前告知受試者本次研究的有關(guān)事項(xiàng)，所有受試者均知情同意并愿意配合完成本實(shí)驗(yàn)，且書(shū)面簽訂受試者知情同意書(shū)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)有兩部分組成，實(shí)驗(yàn)1：不同能耗量（0～300 Kcal、級(jí)差為25 Kcal）功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)2：等能耗量不同強(qiáng)度（10～100 watt、級(jí)差為10 watt）功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)的測(cè)定。

2.2.2 運(yùn)動(dòng)方案 以瑞典產(chǎn)MONARK 839E功率自行車(chē)為負(fù)荷工具，隨機(jī)抽取所要完成的運(yùn)動(dòng)能耗量值（實(shí)驗(yàn)1）或運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)（實(shí)驗(yàn)2）。相鄰兩次運(yùn)動(dòng)間隔2 d以上。

2.2.3 Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)測(cè)定 每次運(yùn)動(dòng)后即刻測(cè)定Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)值。Stroop Color-Word Test測(cè)試是在E-Prime2.0實(shí)驗(yàn)生成系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行的，分別計(jì)算其準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)，只有準(zhǔn)確率在95%以上者反應(yīng)時(shí)納入統(tǒng)計(jì)分析。每次測(cè)試共出現(xiàn)64個(gè)刺激，計(jì)算其平均反應(yīng)時(shí)。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 15.0 for windows分別進(jìn)行了描述性統(tǒng)計(jì)和推斷性統(tǒng)計(jì)。組內(nèi)差異顯著性檢驗(yàn)采用重復(fù)測(cè)量的方差分析，兩兩比較采用LSD。差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)選用P＜0.05，所有結(jié)果均用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示。

實(shí)驗(yàn)于2018年10～11月在山東師范大學(xué)體育學(xué)院體質(zhì)測(cè)評(píng)與健康促進(jìn)中心完成，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得到該中心相應(yīng)倫理委員會(huì)認(rèn)可。

3 結(jié)果

3.1 不同能耗量功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的比較

對(duì)每位受試者不同時(shí)間點(diǎn)、不同能耗量（0～300 Kcal，級(jí)差為25 Kcal）運(yùn)動(dòng)后即刻所測(cè) Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)值進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量的方差分析和LSD兩兩比較，結(jié)果見(jiàn)圖1和表1。

圖1 不同能耗量功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的變化規(guī)律Fig 1 The change features of reaction time immediately after ergometry cycle exercise with different energy consumptions

表1 不同能耗量功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的兩兩比較（mean±SD）（n=11）Table1 The pairwise comparison of reaction timeimmediately after ergometry cycle exercise with different energy consumptions（mean±SD）（n=11）

以功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的能耗量為劑量指標(biāo)，以運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)較安靜（0 Kcal）時(shí)反應(yīng)時(shí)值的差值（變化量）為運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制能力影響的效應(yīng)指標(biāo)，繪制其劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線，見(jiàn)圖2。

3.2 不同強(qiáng)度等能耗量功率車(chē)運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的比較

對(duì)每位受試者不同時(shí)間點(diǎn)、不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（10～100 watt，級(jí)差為10 watt）完成 100 Kcal能耗量運(yùn)動(dòng)后即刻所測(cè)Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)值進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量的方差分析和LSD兩兩比較，結(jié)果見(jiàn)表2和圖3。

圖2 功率車(chē)運(yùn)動(dòng)能耗量與運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)變量的劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線Fig 2 The dose-effect curve between the energy consumption of ergometry cycle exercise and the reaction time immediately after exercise

表2 總能耗量為100 Kcal時(shí)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的比較 （mean±SD）（n=10）Table 2 Comparison of reaction time immediately after exercise of different intensities with total energy consumption 100 Kcal（mean±SD）（n=10）

圖3 總能耗量為100 Kcal時(shí)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)的變化趨勢(shì)Fig 3 The change trend of reaction time immediately after different intensity exercise with total energy consumption 100 Kcal

4 討論

某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量（做功量）取決于運(yùn)動(dòng)練習(xí)的強(qiáng)度（功率）和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的乘積（W=P×t），此時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間之間是緊密相關(guān)的變量。有關(guān)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)認(rèn)知功能影響的早期研究顯示，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)認(rèn)知功能的影響呈現(xiàn)“倒U型”關(guān)系，即中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)效果最佳[13，15-17]，然而近年來(lái)有研究顯示高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能也具有顯著效應(yīng)[21-23]，造成這些不一致的原因可能是運(yùn)動(dòng)量的不同所致。在運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的影響中，究竟是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度重要還是運(yùn)動(dòng)量重要？如果運(yùn)動(dòng)量相等的情況下，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的影響又如何？

認(rèn)知抑制功能是腦認(rèn)知功能的重要組成之一，主要受前額葉背外側(cè)皮層所調(diào)節(jié)[24]，該大腦區(qū)域的功能尤其容易受到老化的影響，但也是對(duì)運(yùn)動(dòng)影響最為敏感的區(qū)域。Stroop Color-Word Test是目前評(píng)估認(rèn)知抑制功能的主要刺激方式之一[25]，其原理為目標(biāo)字顏色與目標(biāo)字字義之間產(chǎn)生的干擾對(duì)受試者做出選擇施加影響，借以評(píng)估受試者的認(rèn)知抑制能力。

本研究采用自身前后對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，以Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)改變?yōu)檎J(rèn)知抑制功能變化的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以健康在校研究生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以功率自行車(chē)為運(yùn)動(dòng)負(fù)荷工具，首先比較了不同能耗量（0～300 Kcal，級(jí)差為 25 Kcal）的運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制能力即刻影響的規(guī)律。受試者通過(guò)隨機(jī)方式確定每次運(yùn)動(dòng)時(shí)的能耗量等級(jí)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度自主確定，運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)能耗量停止，運(yùn)動(dòng)后即刻測(cè)定Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示（見(jiàn)圖1、表1），25 Kcal能量消耗的運(yùn)動(dòng)后即刻，與安靜時(shí)（0 Kcal）相比，反應(yīng)時(shí)雖有縮短，但并無(wú)顯著性改變（P＞0.05）。50 Kcal能量消耗的運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)繼續(xù)縮短，雖與25 Kcal時(shí)相比，差異無(wú)顯著性意義（P＞0.05），但與安靜時(shí)（0 Kcal）相比，則顯著性縮短（P＜0.05）。75 Kcal能量消耗的運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)繼續(xù)縮短，且與50 Kcal能量消耗的運(yùn)動(dòng)后即刻相比也顯著性縮短（P＜0.05）。100～275 Kcal能量消耗運(yùn)動(dòng)后即刻的反應(yīng)時(shí)與75 Kcal能量消耗運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)之間均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。300 Kcal能量消耗運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)有所增加，且與275 Kcal能量消耗運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)相比顯著延長(zhǎng)（P＜0.05）。若以功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的能耗量為劑量指標(biāo)，以運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)較安靜（0 Kcal）時(shí)反應(yīng)時(shí)值的差值（變化量）為運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制能力影響的效應(yīng)指標(biāo)，其劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。上述結(jié)果顯示，對(duì)運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生最大影響的最低運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量值為75 Kcal，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量過(guò)大（300 Kcal）則導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)后即刻反應(yīng)時(shí)反而延長(zhǎng)，顯示75～275 Kcal能量消耗的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量為有效改善認(rèn)知抑制功能的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷域值。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了等能耗量（100 Kcal）情況下不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制功能的影響。實(shí)驗(yàn)采用10～100 watt、級(jí)差為10 watt的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，受試者通過(guò)隨機(jī)方式確定每次運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)，運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)能耗量（100 Kcal）停止，運(yùn)動(dòng)后即刻測(cè)定Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表2、圖3，可見(jiàn)能耗量均為100 Kcal時(shí)，受試者采用10～100 watt（級(jí)差為10 watt）任一強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后即刻的反應(yīng)時(shí)值之間兩兩比較（LSD），均顯示無(wú)顯著性差異（P＜0.05）。提示采用同一種方式的運(yùn)動(dòng)、不同強(qiáng)度（或不同時(shí)間）運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)能耗量相同的情況下對(duì)運(yùn)動(dòng)后即刻Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的影響是相似的，也即提示運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知抑制能力即刻影響的效果主要取決于運(yùn)動(dòng)練習(xí)的負(fù)荷量，即能耗量而非運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或運(yùn)動(dòng)時(shí)間。本結(jié)果一方面為健腦運(yùn)動(dòng)處方制定運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的確定提供了參考，另一方面也為理解具有顯著時(shí)間效益的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練在認(rèn)知功能促進(jìn)中的作用，提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)或理論支持。

5 結(jié)論

在以功率車(chē)為工具的運(yùn)動(dòng)中，以Stroop Color-Word Test反應(yīng)時(shí)為認(rèn)知抑制功能評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，每次運(yùn)動(dòng)消耗能量75～275 Kcal為有效改善認(rèn)知抑制功能的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷域值。且在該運(yùn)動(dòng)方式中，運(yùn)動(dòng)能耗量相同的情況下，不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的即刻效應(yīng)是相似的。