常振亞,王樹(shù)明

相關(guān)研究表明,兒童青少年的體力活動(dòng)(physical activity,PA)與認(rèn)知功能顯著相關(guān)[1],且已在動(dòng)物和老年群體的研究中發(fā)現(xiàn)了PA 和認(rèn)知功能的關(guān)聯(lián)機(jī)制[2]。執(zhí)行功能被認(rèn)為是人類(lèi)認(rèn)知活動(dòng)的最高級(jí)過(guò)程,幾乎體現(xiàn)了人的所有認(rèn)知功能,且在兒童早期發(fā)展迅速[3]。然而當(dāng)前關(guān)于兒童早期PA 與執(zhí)行功能的關(guān)系,研究對(duì)象主要為成年人或?qū)W齡兒童,較少涉及學(xué)齡前兒童。在有限的以學(xué)齡前兒童為被試的研究中,主要揭示了結(jié)構(gòu)化體力活動(dòng),如健美操[4]、足球游戲[5]、網(wǎng)球游戲[6]對(duì)執(zhí)行功能有積極影響。這些不同項(xiàng)目對(duì)執(zhí)行功能的促進(jìn)作用存在差異,背后的原理可能是兒童的非結(jié)構(gòu)化體力活動(dòng)本身就存在較大差異。由此近些年也開(kāi)始有學(xué)者揭示非結(jié)構(gòu)化體力活動(dòng)與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)[7]。另外,伴隨當(dāng)今社會(huì)生活的日趨便利,靜坐行為(sedentary behavior,SB)即清醒狀態(tài)下能量消耗≤1.5 METs 的任何坐式或斜躺行為[8],受到學(xué)者日益關(guān)注。由此也產(chǎn)生了新的疑問(wèn),與PA 相對(duì)的SB 能否獨(dú)立影響執(zhí)行功能,抑或是與PA 共同作用于學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能? 本研究從這一角度出發(fā),系統(tǒng)探討學(xué)齡前兒童PA、SB 與執(zhí)行功能的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上探究不同強(qiáng)度PA 和SB 相互替代部分時(shí)間后對(duì)執(zhí)行功能的影響,進(jìn)而為兒童早期開(kāi)展體力活動(dòng)健康促進(jìn)工作提供實(shí)證支持。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究采用分層隨機(jī)取樣,從長(zhǎng)沙市城區(qū)和婁底市某鎮(zhèn)分別選取一所城市幼兒園和一所鄉(xiāng)村幼兒園。班級(jí)選取隨機(jī)取樣,每個(gè)幼兒園隨機(jī)選取一個(gè)中班和一個(gè)大班。共選取幼兒152 名。研究過(guò)程中由于數(shù)據(jù)的測(cè)量缺失和無(wú)效數(shù)據(jù)的剔除,最后剩余有效數(shù)據(jù)144 個(gè)(見(jiàn)表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 問(wèn)卷調(diào)查

使用學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能問(wèn)卷(BRIEF-P)對(duì)幼兒的執(zhí)行功能狀況進(jìn)行測(cè)評(píng)。該問(wèn)卷由Gioia 等編制,包括抑制(inhibition),轉(zhuǎn)換(shift),情感控制(emotional control),工作記憶/刷新(working memory/refresh),計(jì)劃/組織(planning/organization)等5個(gè)維度,其中抑制和情緒控制相加為抑制自我控制(inhibitory self-control),轉(zhuǎn)換和情緒控制相加為認(rèn)知靈活性(cognitive flexibility),工作記憶和計(jì)劃/組織相加為元認(rèn)知(metacognition)[9]。北大六院王玉鳳教授將其引入國(guó)內(nèi)并進(jìn)行了校驗(yàn),重測(cè)信度為0.54～0.72,內(nèi)部一致性系數(shù)為0.78～0.95,適用于中國(guó)文化背景[10]。

表1 研究對(duì)象基本情況Table 1 Basic information of the subjects

1.2.2 體力活動(dòng)測(cè)量

使用ActiGraph GT3X-BT 三軸加速度計(jì)(Pensacola,FL,USA)測(cè)量?jī)和捏w力活動(dòng)和靜坐行為。學(xué)齡前兒童在一周內(nèi)連續(xù)7 天(5 個(gè)工作日和2個(gè)周末日)佩戴,期間除洗澡、游泳、睡覺(jué)外其他時(shí)間均要求佩戴。佩戴于右側(cè)骼棘上部。

加速度計(jì)主要測(cè)評(píng)學(xué)齡前兒童以下幾項(xiàng)指標(biāo):(1)靜坐行為;(2)低強(qiáng)度體力活動(dòng)(light physical activity,LPA);(3)中等強(qiáng)度體力活動(dòng)(moderate physical activity,MPA);(4)高強(qiáng)度體力活動(dòng)(vigorous physical activity,VPA)。在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步計(jì)算出中高強(qiáng)度體力活動(dòng)(moderate-to-vigorous physical activity,MVPA)和總體力活動(dòng)(total of physical activity,TPA)等指標(biāo)。

采用Butte Preschoolers VM (2013)[11]對(duì)學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí),該方法采用室內(nèi)量熱法、雙標(biāo)水法和心率監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行校驗(yàn),體力活動(dòng)分級(jí)可靠度高,具體情況見(jiàn)表2。

表2 ActiGraph GT3X-BT 體力活動(dòng)測(cè)量參數(shù)設(shè)置Table 2 Physical Activity Measurement Parameter Setting List of GT3X-BT

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)

對(duì)于正態(tài)分布的連續(xù)變量,計(jì)算均值和標(biāo)準(zhǔn)差,并通過(guò)t 檢驗(yàn)進(jìn)行分析。對(duì)于非正態(tài)變量,計(jì)算中位數(shù)和四分位距,然后使用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)進(jìn)行分析。使用Pearson 相關(guān)分析雙變量相關(guān)性。使用多元回歸分析探究不同強(qiáng)度PA、SB 對(duì)執(zhí)行功能的影響。模型1 的控制變量為性別,年齡,城鄉(xiāng)和監(jiān)測(cè)時(shí)間。對(duì)于MPA,VPA 和MVPA,模型2根據(jù)模型1 中控制變量和SB 進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于SB,模型2 根據(jù)模型1 中控制變量和MVPA 進(jìn)行調(diào)整。最后,采用等時(shí)替代分析(Isotemporal substitution analysis)來(lái)考察一種行為等時(shí)替代另一種行為部分時(shí)間(通常是30 min)后執(zhí)行功能的變化[12]。

2 結(jié)果

2.1 研究的基本情況

男童SB 顯著低于女童,但MPA、VPA、MVPA 和TPA 均顯著高于女童;城市兒童抑制、轉(zhuǎn)換和刷新得分均顯著低于鄉(xiāng)村兒童(見(jiàn)表3)。按照世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《5 歲以下兒童的體力活動(dòng)、靜坐行為和睡眠指南》[13]推薦量標(biāo)準(zhǔn),學(xué)齡前兒童MVPA 達(dá)標(biāo)率為59%,其中男童和女童MVPA 達(dá)標(biāo)率依次為71.1%和45.6%,城市和鄉(xiāng)村兒童MVPA 達(dá)標(biāo)率依次為62.8%和54.5%。

2.2 學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為與執(zhí)行功能的相關(guān)性

不同強(qiáng)度PA 均與SB 呈負(fù)相關(guān)(r=-0.315～-0.533,P ＜0.01),不同強(qiáng)度PA 之間均呈正相關(guān)(r=0.259～0.969,P ＜0.01),不同強(qiáng)度PA 與執(zhí)行功能部分維度得分之間均存在負(fù)相關(guān)(r=-0.177～-0.252,P ＜0.05),而SB 與執(zhí)行功能各指標(biāo)均無(wú)相關(guān)性(表4)。

表3 相關(guān)研究變量的基本情況(單位:min)Table 3 Basic situation of important variables in preschool children

表4 學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為與執(zhí)行功能的相關(guān)性(r:相關(guān)系數(shù))Table 4 Correlation between physical activity level,sedentary time and executive function of preschool children

2.3 學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為對(duì)學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的影響

控制性別、年齡、城鄉(xiāng)和佩戴時(shí)間等因素后,MPA(b=-0.296,P=0.004)、VPA(b=-0.513,P=0.004)和MVPA(b=-0.212,P=0.002)對(duì)執(zhí)行功能得分依然保持負(fù)向的影響力,而SB(b=0.070,P=0.009)開(kāi)始具有正向的影響力。在上述基礎(chǔ)上,增加控制SB,僅MVPA(b=-0.062,P=0.048)和VPA(b=-0.126,P=0.046)對(duì)抑制功能依然具有顯著的影響力,在執(zhí)行功能其他維度上體力活動(dòng)對(duì)執(zhí)行功能的影響力不再顯著,增加控制MVPA,SB 對(duì)執(zhí)行功能的影響也不再顯著(見(jiàn)表5)。另外,模型1 和模型2 兩種條件下,學(xué)齡前兒童LPA與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)均不顯著[模型1 中bLPA=-0.069(95%CI:-0.139,0.002),P=0.055;模型2中bLPA=0.176(95% CI:-0.031,0.384),P=0.095],因此鑒于表格的精簡(jiǎn)性,本研究不再單獨(dú)加以呈現(xiàn)。

2.4 不同強(qiáng)度體力活動(dòng)及靜坐行為的等時(shí)替代變化對(duì)執(zhí)行功能的影響

MVPA 等時(shí)替代SB 30min/d 后,學(xué)齡前兒童抑制(b=-1.830,P=0.010)、刷新(b=-1.980,P=0.009)、抑制自我控制(b=-2.400,P=0.025)、元認(rèn)知得分(b=-2.640,P=0.024)和執(zhí)行功能總得分(b=-5.820,P=0.015)均顯著下降,相反,抑制(b=1.830,P=0.010)、刷新(b=1.980,P=0.009)、抑制自我控制(b=2.400,P=0.025)、元認(rèn)知得分(b=2.640,P=0.024)和執(zhí)行功能總得分(b=5.820,P=0.015)均顯著上升;MVPA 等時(shí)替代LPA 后,抑制功能得分(b=-1.860,P=0.048)顯著下降,但在其他執(zhí)行功能維度上得分變化沒(méi)有顯著性(見(jiàn)表6)。

表5 不同強(qiáng)度PA、SB 對(duì)學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的影響Table 5 Effects of different PA intensity and SB on executive function of preschool children

表6 不同強(qiáng)度PA 及SB 30min/d 替代變化對(duì)執(zhí)行功能的影響Table 6 Effect of different PA intensity and SB 30 min/d substitution changes on executive function

3 討論

本研究運(yùn)用近些年備受學(xué)者關(guān)注的“整體研究范式”——等時(shí)替代回歸分析結(jié)合傳統(tǒng)的相關(guān)分析和回歸分析系統(tǒng)探討了學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為與執(zhí)行功能關(guān)系,主要有以下幾個(gè)主要發(fā)現(xiàn)。

首先,MVPA 與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的緊密關(guān)聯(lián),其中VPA 相對(duì)于MPA 與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)更為緊密。研究表明,積極參與運(yùn)動(dòng)游戲[14]有利于改善學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能。中等強(qiáng)度的體育鍛煉可以改善學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能,持續(xù)時(shí)間均在30 min 左右,干預(yù)時(shí)間基本都在8 周以上[4-6]。然而,最近也有研究表明,MPA 與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)[7],這可能是由于體力活動(dòng)強(qiáng)度分界值標(biāo)準(zhǔn)選用不同導(dǎo)致的,相關(guān)研究表明,不同體力活動(dòng)強(qiáng)度分界值會(huì)顯著影響學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)水平的測(cè)量[15],也有可能是因?yàn)閳?zhí)行功能使用的測(cè)評(píng)工具不同,該研究選用早期兒童執(zhí)行功能測(cè)量工具包可能更多反映的是學(xué)齡前兒童計(jì)算機(jī)情景化操作背景下的兒童執(zhí)行功能水平,而本研究選用的執(zhí)行功能測(cè)試量表則更加注重兒童執(zhí)行功能的日常生活表現(xiàn),生態(tài)效度更佳[16]。盡管如此,本研究和該研究結(jié)果相近,均揭示了VPA 與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能顯著相關(guān),同時(shí)這一結(jié)果與以往以非學(xué)齡前兒童群體為被試的研究結(jié)果也基本一致[17]。經(jīng)幼兒園一線(xiàn)教師訪(fǎng)談發(fā)現(xiàn),幼兒園教師在組織幼兒體育活動(dòng)時(shí)出于安全考慮,往往不敢組織或者較少組織中高強(qiáng)度的體育活動(dòng)[18]。因此,未來(lái)幼兒園需要努力嘗試破解組織中高強(qiáng)度體力活動(dòng)的現(xiàn)實(shí)“窘境”,在實(shí)踐中進(jìn)一步探究MPA 和VPA對(duì)學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能的積極健康效益。另外,本研究表明,學(xué)齡前兒童MVPA 與執(zhí)行功能的抑制功能維度關(guān)聯(lián)最為密切,與以往研究的側(cè)重點(diǎn)基本一致。以往相關(guān)研究通常只關(guān)注執(zhí)行功能的某一維度與體力活動(dòng)的關(guān)系,其中關(guān)注最多的是體力活動(dòng)與抑制自我控制的關(guān)系[17,19],本研究進(jìn)一步表明,抑制功能與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的緊密關(guān)聯(lián)有可能導(dǎo)致了抑制自我控制這個(gè)執(zhí)行功能二階因子與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能的緊密關(guān)聯(lián)。

其次,SB 不能獨(dú)立影響學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能,而是與體力活動(dòng)共同發(fā)揮作用。學(xué)齡前兒童MVPA與執(zhí)行功能得分負(fù)向關(guān)聯(lián),而SB 卻與執(zhí)行功能得分正向關(guān)聯(lián)。那么MVPA 和SB 是獨(dú)立地還是共同作用于學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能呢? 通常來(lái)說(shuō),每天的時(shí)間是固定的,MVPA 時(shí)間增加的同時(shí),學(xué)齡前兒童的LPA、SB 或睡眠中必然有一部分或幾部分的時(shí)間會(huì)下降。由此,我們割裂式的探究MVPA 或SB 與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)并不適宜,從本文研究結(jié)果來(lái)看,一旦在MVPA 與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)中納入SB 或在SB與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)中納入MVPA,諸多關(guān)聯(lián)效果均發(fā)生了改變,表明MVPA 和SB 可能存在較高的共線(xiàn)性,二者對(duì)執(zhí)行功能的影響作用并不獨(dú)立,需要進(jìn)一步考查二者與執(zhí)行功能的綜合關(guān)聯(lián)。近些年,將體力活動(dòng)和靜坐時(shí)間的使用視為獨(dú)立成分的研究局限性在行為流行病學(xué)中也越來(lái)越受重視,然而目前為止將體力活動(dòng)和靜坐行為聯(lián)系起來(lái),考察這些行為的綜合影響依然證據(jù)有限,主要是因?yàn)橐坏┩瑫r(shí)考慮這些因素,分析數(shù)據(jù)建構(gòu)模型時(shí)會(huì)出現(xiàn)多重共線(xiàn)性的問(wèn)題,這使得研究人員無(wú)法同時(shí)將SB、LPA、MPA 和VPA 等作為常用回歸模型中的解釋變量[20]。2009 年,由Mekary 等人提出了一種新的研究范式——“等時(shí)替代分析”,該方法推動(dòng)了體力活動(dòng)健康效益研究“整體研究范式”的發(fā)展[21]。其基于多元線(xiàn)性回歸模型,模型中包含了研究者所有感興趣的時(shí)間使用組件以及總時(shí)間(所有時(shí)間使用組件的總和),每次除去一個(gè)用作解釋變量,由于在被排除組件時(shí)間的減少,就相當(dāng)于其余部分組件中花費(fèi)的時(shí)間相等的增加。之后等時(shí)替代方法得到了廣泛的關(guān)注,并且被逐步地運(yùn)用于流行病學(xué)研究[22]。本研究即運(yùn)用這一“整體研究范式”對(duì)學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為和執(zhí)行功能之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了考察,結(jié)果表明,體力活動(dòng)和靜坐行為不僅不獨(dú)立而且所花費(fèi)的時(shí)間還可能相互轉(zhuǎn)換,進(jìn)而會(huì)對(duì)執(zhí)行功能產(chǎn)生不同的影響。

最后,促使SB 和LPA,尤其是SB 向MVPA 適度轉(zhuǎn)化可以有效改善學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能表現(xiàn)。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《5 歲以下兒童的體力活動(dòng)、靜坐行為和睡眠指南》[13]強(qiáng)調(diào)要減少學(xué)齡前兒童的靜坐行為,提高學(xué)齡前兒童的體力活動(dòng)水平,本研究不僅強(qiáng)化了這一點(diǎn),而且指出了這一觀(guān)點(diǎn)在學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能上的特異性,為體力活動(dòng)健康促進(jìn)實(shí)踐提供了方向和路徑。具體來(lái)說(shuō),MVPA 等時(shí)替代SB 時(shí),執(zhí)行功能得分顯著下降,相反,SB 等時(shí)替代MVPA 時(shí),執(zhí)行功能得分顯著上升,然而MVPA 等時(shí)替代LPA 時(shí),執(zhí)行功能得分沒(méi)有顯著變化。啟示我們要逐步改變“減少靜坐=體力活動(dòng)充足=認(rèn)知健康效益提升”的錯(cuò)誤認(rèn)知,人們?cè)趯W(xué)齡前兒童的健康促進(jìn)工作中往往認(rèn)為,只要減少幼兒的靜坐行為,即提高了幼兒的體力活動(dòng)水平,然后就促進(jìn)了學(xué)齡前兒童的認(rèn)知健康效益。殊不知SB 雖然減少了,有可能只是轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)PA,加上一天的時(shí)間有限,不可能無(wú)限制地減少幼兒的靜坐行為,這種簡(jiǎn)單的干預(yù)行為對(duì)于提升學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能表現(xiàn)并無(wú)太大幫助。教育工作者應(yīng)該在有限的時(shí)間內(nèi)尋求合理的活動(dòng)時(shí)機(jī),適當(dāng)提高M(jìn)VPA 的比例,以更好地提升學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能表現(xiàn)。需要注意的是,本研究雖然將等時(shí)替代分析應(yīng)用于探究體力活動(dòng)、靜坐行為與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián),但更有意義的組合方法有賴(lài)于更多活動(dòng)類(lèi)型的拆解與分析。例如,可以考慮將靜坐行為細(xì)分為屏幕時(shí)間、電子游戲時(shí)間和學(xué)習(xí)時(shí)間等,不同類(lèi)型的靜坐行為可能與執(zhí)行功能的關(guān)聯(lián)不同。Ruiz 等認(rèn)為屏幕時(shí)間、電子游戲時(shí)間和學(xué)習(xí)時(shí)間與兒童認(rèn)知表現(xiàn)(言語(yǔ),數(shù)字和推理)沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)[23],而Syvaoja 等卻報(bào)告,屏幕時(shí)間和學(xué)習(xí)成績(jī)反向關(guān)聯(lián)[24]。另外,本研究限于統(tǒng)計(jì)手段因素的制約,僅探討了不同強(qiáng)度體力活動(dòng)和靜坐行為之間一對(duì)一等時(shí)替代以后對(duì)執(zhí)行功能的影響情況,未來(lái)研究可以借助更加完善的統(tǒng)計(jì)手段探究一對(duì)多或多對(duì)一條件下執(zhí)行功能的變化,例如可以同時(shí)將靜坐行為減少10 min、低強(qiáng)度體力活動(dòng)減少10 min,而中高強(qiáng)度體力活動(dòng)相應(yīng)增加20 min,在此條件下探究學(xué)齡前兒童體力活動(dòng)、靜坐行為對(duì)執(zhí)行功能的影響?？傊?體力活動(dòng)、靜坐行為與學(xué)齡前兒童執(zhí)行功能之間的具體關(guān)聯(lián)機(jī)制目前研究還十分有限,未來(lái)學(xué)者需要綜合使用主客觀(guān)工具在該領(lǐng)域進(jìn)一步深入探究,以期更好地指導(dǎo)實(shí)踐。

4 結(jié)論

加速度計(jì)客觀(guān)監(jiān)測(cè)的MVPA 與學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能尤其是抑制功能關(guān)聯(lián)緊密,促使SB 和LPA,尤其是SB 向MVPA 適度轉(zhuǎn)化可以有效改善學(xué)齡前兒童的執(zhí)行功能表現(xiàn)。