朱 莉, 余少兵, 王樹明, 程 楓

(1.滁州學(xué)院 體育學(xué)院，安徽 滁州 239000；2.華東師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院，上海 200241；3.福建農(nóng)林大學(xué) 體育教學(xué)部，福建 福州 350007)

引言

執(zhí)行功能(Executive Function，EF)是目前認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)等范疇內(nèi)研究的一個重要概念，指人們想達(dá)到某種目標(biāo)或者遇到某些困難的時候，會動用一些高級的認(rèn)知功能進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)的過程，主要涵蓋抑制功能、刷新功能和轉(zhuǎn)換功能[1]。執(zhí)行功能的健康發(fā)展，對于兒童的學(xué)業(yè)保障、自我控制、邏輯思維和創(chuàng)造性解決問題的能力發(fā)展具有舉足輕重的作用。執(zhí)行功能缺陷會影響兒童乃至成年后的各種功能，與兒童的注意力缺陷、學(xué)業(yè)障礙、腦功能輕微失調(diào)綜合征以及成年后的抑郁、焦慮等多種精神疾病成正相關(guān)[2]。執(zhí)行功能最早出現(xiàn)在發(fā)展早期，當(dāng)我們在幼兒時期，執(zhí)行功能就開始不斷發(fā)展，一直持續(xù)到青少年時期才能逐漸發(fā)展完善，這些研究揭示了一個可能：在兒童早期的執(zhí)行功能發(fā)展過程中，我們能夠通過一定的手段和措施，幫助兒童能夠更好地發(fā)展他們的執(zhí)行功能。因此，探索如何增強(qiáng)兒童的執(zhí)行功能已經(jīng)廣泛地引起心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、教育學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，最近此方面的研究也呈現(xiàn)越來越多、實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計過程合理、數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的態(tài)勢。

通過文獻(xiàn)檢索，來自體育領(lǐng)域的不同學(xué)者對兒童執(zhí)行功能的干預(yù)從不同的運(yùn)動方式，不同的訓(xùn)練手段，不同的強(qiáng)度等諸多方面進(jìn)行研究。研究結(jié)果顯示體育運(yùn)動手段可以增強(qiáng)中國兒童的執(zhí)行功能，但干預(yù)的最終效果也不盡相同，而且樣本量都偏小，在研究中也沒形成統(tǒng)一合理的運(yùn)動處方，兒童的執(zhí)行功能干預(yù)在實(shí)踐中難以得到切實(shí)有效的運(yùn)動指導(dǎo)。鑒于此，本研究選擇關(guān)于運(yùn)動對中國兒童執(zhí)行功能干預(yù)的隨機(jī)對照試驗(yàn)進(jìn)行Meta分析。在對各研究結(jié)果一致性進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上，通過定量合成多項(xiàng)相關(guān)的隨機(jī)試驗(yàn)研究成果，形成一個可視化的量化結(jié)果，最終達(dá)到提升檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效能的目標(biāo)，為制定干預(yù)兒童執(zhí)行功能的運(yùn)動處方時提供理論依據(jù)與實(shí)踐幫助。

1 研究方法

1.1 文獻(xiàn)檢索

檢索中國知網(wǎng)(CNKI)、超星期刊、中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(CBM)、維普數(shù)據(jù)庫(VIP)、萬方數(shù)據(jù)庫、EBSCO學(xué)術(shù)資源檢索平臺等收集相關(guān)文獻(xiàn)。檢索主題詞或關(guān)鍵詞為“執(zhí)行功能”“兒童”“運(yùn)動干預(yù)”“實(shí)驗(yàn)研究”，檢索方式為主題詞與關(guān)鍵詞結(jié)合的方式。檢索時間從2009年1月到2019年4月，得到相關(guān)文獻(xiàn)482 篇。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn) 1)研究樣本為我國兒童；2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計屬于隨機(jī)對照試驗(yàn)(RCT)，實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)組與對照組沒有顯著差異；3)文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)記載完整；4)實(shí)驗(yàn)組實(shí)施運(yùn)動干預(yù)，對運(yùn)動方式?jīng)]有要求，對照組不做運(yùn)動干預(yù)；5)文獻(xiàn)發(fā)表在中文核心期刊(北大)、CSSCI、統(tǒng)計源期刊(中信所)、CSCD上。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn) 1)綜述性文獻(xiàn)；2)文獻(xiàn)研究的對象為非兒童；3)重復(fù)、質(zhì)量差的文獻(xiàn)；4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描述不清或不完整的文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)的篩選與提取

從各個數(shù)據(jù)庫檢索到的文獻(xiàn)統(tǒng)一導(dǎo)入Note Express軟件進(jìn)行重復(fù)檢查并進(jìn)行刪除。然后由2名獨(dú)立的研究人員分別按照納入與排除標(biāo)準(zhǔn)篩選文獻(xiàn)，對各自選取的合格文獻(xiàn)進(jìn)行匯總，對于有爭議的文獻(xiàn)進(jìn)行討論，取得一致性認(rèn)定結(jié)果后最終確定是否納入。

確定納入文獻(xiàn)后，對文獻(xiàn)的相關(guān)資料進(jìn)行整理、提取，分別由兩名獨(dú)立的研究人員提取文獻(xiàn)相關(guān)信息。1)文獻(xiàn)一般資料的提?。喊ㄗ髡摺l(fā)表期刊、年份；2)實(shí)驗(yàn)基本特征：納入實(shí)驗(yàn)的樣本量、干預(yù)項(xiàng)目、實(shí)施周期、頻次，運(yùn)動強(qiáng)度等；3)實(shí)驗(yàn)的測量項(xiàng)目。

1.4 質(zhì)量評價

對納入的文獻(xiàn)采用方法學(xué)質(zhì)量評價，運(yùn)用Cochrane風(fēng)險偏倚評估工具，對每條指標(biāo)采用“低度偏倚風(fēng)險”“偏倚不確定”“高度偏倚風(fēng)險”進(jìn)行判定。

1.5 統(tǒng)計分析

圖1 研究納入文獻(xiàn)篩選流程圖Fig.1 Flow chart of literature selection

統(tǒng)計學(xué)分析軟件采用Review Manager5，采用Homogeneity test(Q檢驗(yàn))對納入研究的隨機(jī)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)異質(zhì)性進(jìn)行檢驗(yàn)(檢驗(yàn)水準(zhǔn)為a=0.1)，檢驗(yàn)后再結(jié)合I2定量分析異質(zhì)性的大小，當(dāng)P>0.1且I2<50%時，就能認(rèn)定所抽取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是同質(zhì)的，需要運(yùn)用固定效應(yīng)模型(Fixed Effects Model)進(jìn)行合并分析；否則就運(yùn)用隨機(jī)效應(yīng)模型(Randomized Effects Model)進(jìn)行分析。效應(yīng)量都采用OR值和95%CI來表示。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)篩選方法

檢索相關(guān)學(xué)術(shù)資源平臺，共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)482篇，首先利用計算機(jī)相應(yīng)軟件去除重復(fù)的文獻(xiàn)，然后通過閱讀題目、摘要等去除與本研究相關(guān)度不高的411篇文獻(xiàn)，得到有可能符合的71篇文獻(xiàn)，再通過閱讀全文，排除不合格文獻(xiàn)，由兩名獨(dú)立研究人員綜合信息，最終納入11篇13個隨機(jī)對照試驗(yàn)進(jìn)行研究，文獻(xiàn)篩選方法流程見圖1。

2.2 納入研究文獻(xiàn)的特征與質(zhì)量評價

納入研究的11篇文獻(xiàn)中一共存在13個實(shí)驗(yàn)，累計研究對象870名，其中試驗(yàn)組451名，對照組419名，其中有聾啞兒童、留守兒童、正常兒童和學(xué)習(xí)困難兒童。干預(yù)項(xiàng)目有趣味游戲、花樣跳繩、花樣跑、籃球、健美操等，干預(yù)時間分為短時運(yùn)動干預(yù)和長期運(yùn)動干預(yù)，13個實(shí)驗(yàn)中用來測試執(zhí)行功能任務(wù)的均為陳愛軍等開發(fā)的軟件，分別對執(zhí)行功能的三個子功能：抑制功能(Flanker任務(wù))、刷新功能(1-back任務(wù))和轉(zhuǎn)換功能(shifting任務(wù))進(jìn)行評價(具體見表1)。該11篇文獻(xiàn)均發(fā)表在核心期刊，文獻(xiàn)質(zhì)量較高，其中四篇文獻(xiàn)明確說明采用雙盲試驗(yàn)，一篇采用單盲試驗(yàn)，所有文獻(xiàn)均采用隨機(jī)分組方式。

利用Cochrane系統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)對納入的11篇文獻(xiàn)進(jìn)行偏倚風(fēng)險綜合評價，評價的指標(biāo)為是否雙盲實(shí)驗(yàn)、是否隨機(jī)分組、是否隱蔽分組、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否完整、效應(yīng)指標(biāo)盲檢、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的選擇性表格以及其他偏倚風(fēng)險等。由圖2可知11篇納入的研究文獻(xiàn)存在一定的偏倚性。

表1 納入分析文獻(xiàn)的基本特征

圖2 偏倚風(fēng)險示意圖

Fig.2 Diagram about the risk of bias

2.3 meta分析結(jié)果

2.3.1 運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中抑制功能的影響 最終納入的11篇文獻(xiàn)13個研究實(shí)驗(yàn)中，比較干預(yù)后對照組與試驗(yàn)組抑制功能的差異，meta分析發(fā)現(xiàn)(見圖3)，Chi2=22.24，df=12(P=0.03)，I2=46%，顯示研究間不存在異質(zhì)性，所以選擇固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。13個CRT的加權(quán)均數(shù)差WMD=-18.58,95%CI：-21.62—-15.54，總效應(yīng)值Z=11.99，P<0.01，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明干預(yù)后試驗(yàn)組與對照組之間的抑制功能測量得分的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。森林圖菱形落于左側(cè)，說明試驗(yàn)組的指標(biāo)小于對照組，結(jié)合數(shù)值變小抑制功能增強(qiáng)來看，不同運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中的抑制功能具有較好的干預(yù)效果。

圖3 不同運(yùn)動干預(yù)兒童執(zhí)行功能中的抑制功能影響的森林圖

2.3.2 運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中刷新功能的影響 對最終納入的11篇文獻(xiàn)13個研究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，干預(yù)后對照組與試驗(yàn)組刷新功能的差異，meta分析發(fā)現(xiàn)(見圖4)，Chi2=51.38，df=12(P<0.00001)，I2=77%，顯示樣本有可能存在高度異質(zhì)性，所以利用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。13個CRT的加權(quán)均數(shù)差WMD=-173.55,95%CI：-217.43—-129.68，總效應(yīng)值Z=7.75，P<0.01，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明試驗(yàn)組與對照組之間的刷新功能測量得分的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。森林圖菱形落于左側(cè)，說明試驗(yàn)組的指標(biāo)小于對照組，結(jié)合數(shù)值變小刷新功能增強(qiáng)來看，不同運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中的刷新功能具有較好的干預(yù)效果。

Light提出的漏斗圖是一種定性測量發(fā)表偏倚常用的方法，本研究對運(yùn)動干預(yù)兒童執(zhí)行功能中刷新功能的影響作漏斗圖，從圖5可以看出有4個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在漏斗圖圖形以外，說明存在一定的偏倚。

圖4 不同運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中刷新功能影響的森林圖

圖5 不同運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中刷新功能影響的漏斗圖

按照可能引起異質(zhì)性差異的研究特征進(jìn)行亞組分析(見圖6)。對普通兒童的干預(yù)進(jìn)行meta分析顯示Chi2=1.97，df=5(P=0.85)，I2=0%，這說明對普通兒童進(jìn)行干預(yù)的文獻(xiàn)中不存在異質(zhì)性；而對特殊兒童的干預(yù)進(jìn)行meta分析顯示Chi2=27.84，df=6(P=0.0001)，I2=78%，說明對特殊兒童進(jìn)行干預(yù)的文獻(xiàn)依然存在較高的異質(zhì)性。

圖6 對不同類型兒童刷新功能干預(yù)效果的亞組分析森林圖

2.3.3 運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中轉(zhuǎn)換功能的影響 由圖7可知，最終納入的11篇文獻(xiàn)13個研究實(shí)驗(yàn)中，比較干預(yù)后對照組與試驗(yàn)組轉(zhuǎn)換功能的差異，meta分析發(fā)現(xiàn)，Chi2=23.75，df=12(P=0.02)，I2=49%，顯示研究間不存在異質(zhì)性，所以選擇固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析，13個CRT的加權(quán)均數(shù)差WMD=-115.62,95%CI：-134.07—-97.16，總效應(yīng)值Z=12.28，P<0.01，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，試驗(yàn)組與對照組直接的轉(zhuǎn)換功能測量得分的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。森林圖菱形落于左側(cè)，說明試驗(yàn)組的指標(biāo)小于對照組，結(jié)合數(shù)值變小轉(zhuǎn)換功能增強(qiáng)來看，不同運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能中的轉(zhuǎn)換功能具有較好的干預(yù)效果。

圖7 不同運(yùn)動干預(yù)兒童執(zhí)行功能中的轉(zhuǎn)換功能影響的森林圖

3 討論

執(zhí)行功能(Executive Function)的研究始于英國，執(zhí)行功能對兒童的早期發(fā)展和今后的健康生活都至關(guān)重要。執(zhí)行功能發(fā)展的好壞可以很大程度上預(yù)測兒童的數(shù)學(xué)和閱讀能力[14]、以及今后的事業(yè)、婚姻、友誼和身心健康水平[15]。兒童的執(zhí)行功能在幼兒期發(fā)展迅速，12歲左右基本形成，但之后一直到成年時期都在不斷發(fā)展中。近10年來，體育運(yùn)動干預(yù)促進(jìn)執(zhí)行功能改善的研究成果越來越豐富。研究表明，體育運(yùn)動可以作為一種替代藥物的經(jīng)濟(jì)有效的手段來改善兒童的執(zhí)行功能，腦科學(xué)的研究也已經(jīng)證明了其有效性。陳愛國、董曉曉等利用多模態(tài)核磁共振進(jìn)行研究，結(jié)果表明，體育運(yùn)動干預(yù)能導(dǎo)致大腦灰質(zhì)體積的增加，并且伴隨著與執(zhí)行功能相關(guān)的腦功能區(qū)連接的重組，從腦科學(xué)的實(shí)證層面證實(shí)了運(yùn)動對執(zhí)行功能的促進(jìn)作用[16]。Catherine L.Davis對7-11歲的超重兒童進(jìn)行有氧運(yùn)動干預(yù)，對被干預(yù)兒童進(jìn)行核磁共振掃描，發(fā)現(xiàn)被干預(yù)兒童大腦中與人類的高級認(rèn)知功能密切相關(guān)的前額葉皮層增厚，從而可以改善被干預(yù)兒童的認(rèn)知能力，進(jìn)而增強(qiáng)執(zhí)行功能[17]。

本文對近10年發(fā)表的運(yùn)動干預(yù)中國兒童執(zhí)行功能的研究進(jìn)行系統(tǒng)評價。本系統(tǒng)評價共納入11篇文獻(xiàn)13個RCT，最終研究結(jié)果顯示，運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能的抑制功能影響的分析結(jié)果顯示，運(yùn)動干預(yù)能夠明顯提升兒童的抑制功能(提高了0.77個標(biāo)準(zhǔn)差)、刷新功能(提高了1.12個標(biāo)準(zhǔn)差)和轉(zhuǎn)換功能(提高了0.76個標(biāo)準(zhǔn)差)。采用干預(yù)對象的不同類型來進(jìn)行亞組分析，結(jié)果顯示普通兒童亞組不存在異質(zhì)性，而特殊兒童亞組依然顯示為高異質(zhì)性，這可能與特殊兒童亞組中又包含不同類型的兒童，比如：聾啞兒童、學(xué)習(xí)困難兒童等不同的被干預(yù)對象有關(guān)。

運(yùn)動能夠增強(qiáng)兒童的抑制、刷新和轉(zhuǎn)換三個執(zhí)行功能的子功能，這說明運(yùn)動可以改善兒童的執(zhí)行功能，其機(jī)制可能是：(1)不同運(yùn)動項(xiàng)目的干預(yù)設(shè)計執(zhí)行起來都需要協(xié)調(diào)、控制、轉(zhuǎn)換等各種基本信息的加工過程；(2)運(yùn)動中需要多種認(rèn)知成分的共同協(xié)作和及時變換，需要多變的執(zhí)行控制能力；(3)運(yùn)動中的情境瞬息萬變，能夠鍛煉刷新功能和在不同情境和動作之間變換的功能，也需要抑制不需要的優(yōu)勢反應(yīng)，從而能鍛煉和改善執(zhí)行功能；(4)運(yùn)動可以增加血液流動的速度，提高血液養(yǎng)分的運(yùn)輸能力，促進(jìn)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的產(chǎn)生以及激活神經(jīng)內(nèi)分泌通路，從而影響執(zhí)行功能。

從研究的文獻(xiàn)中可以看出，不同的運(yùn)動干預(yù)手段可能會影響執(zhí)行功能的不同維度。為了給準(zhǔn)備利用體育運(yùn)動干預(yù)兒童執(zhí)行功能的人制定運(yùn)動處方提供參考，也為了更加有的放矢地改善兒童的執(zhí)行功能，本研究追溯納入研究的參考文獻(xiàn)，根據(jù)對執(zhí)行功能不同維度所起到的效果量的不同，總結(jié)如下：(1)需要干預(yù)兒童的抑制功能時，如果想利用短時運(yùn)動進(jìn)行干預(yù)，建議采用中等強(qiáng)度、合作性的阻力練習(xí)，如果想利用長期運(yùn)動進(jìn)行干預(yù)，建議采用中等強(qiáng)度的籃球、足球的運(yùn)動方式，干預(yù)時間越長越好；(2)需要干預(yù)兒童的刷新功能時，如果想利用短時運(yùn)動進(jìn)行干預(yù)，建議采用中、大強(qiáng)度、合作性的有氧練習(xí)，如果想進(jìn)行長期的運(yùn)動干預(yù)，首選身心運(yùn)動、足球、籃球、花樣跳繩等運(yùn)動形式，中等強(qiáng)度，干預(yù)時間越長越好；(3)需要干預(yù)兒童的轉(zhuǎn)換功能時，如果想利用短時運(yùn)動進(jìn)行干預(yù)，建議采用中等強(qiáng)度、合作性的靈敏性練習(xí)，如果想利用長期運(yùn)動進(jìn)行干預(yù)，建議采用中等強(qiáng)度籃球、足球、花樣跳繩、花樣跑步、身心運(yùn)動等方式，干預(yù)時間越長越好。

本研究的局限：(1)納入分析的各研究間干預(yù)對象、運(yùn)動項(xiàng)目、干預(yù)時間長短等不一致，可能增加研究的異質(zhì)性并影響meta分析的結(jié)果；(2)通過最終能夠納入研究的11篇文獻(xiàn)來看，研究者多為同一團(tuán)隊(duì)的成員，研究的范圍和干預(yù)的范式相似，可能對于推廣研究成果具有一定的局限性；(3)納入文獻(xiàn)的國界性會在一定程度上影響到研究的效應(yīng)量。

根據(jù)上面研究所示，體育運(yùn)動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能有改善效果，不同的運(yùn)動強(qiáng)度和形式對執(zhí)行功能的各個子功能有不同的作用，可以為制定運(yùn)動處方提供參考依據(jù)。由于選取的隨機(jī)試驗(yàn)在數(shù)量和研究面上存在一定的局限性，所以所得結(jié)論還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。