黨鵬 馬海林

摘要：高海拔環(huán)境和運(yùn)動(dòng)都會(huì)影響個(gè)體的認(rèn)知功能，尤其是注意網(wǎng)絡(luò)。本研究系統(tǒng)梳理了相關(guān)領(lǐng)域的研究與綜述類文獻(xiàn)，探討長期在高海拔環(huán)境下運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知功能的影響，以及高海拔低氧環(huán)境和有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知表現(xiàn)的交互影響作用。為因?qū)W習(xí)、工作等需求來到高海拔地區(qū)生活的個(gè)體進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動(dòng)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高海拔;運(yùn)動(dòng);注意網(wǎng)絡(luò)

調(diào)查研究表明，全球居住在高海拔地區(qū)（海拔3000m以上）的人口約有0.42億。中國青藏高原面積近240萬平方公里，約占總國土總面積的1/4，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。近年來到青藏高原地區(qū)旅游、工作和生活的人越來越多，其中從平原地區(qū)長期移居到此的人口約600萬。隨海拔升高空氣氧分壓降低，人體在高海拔地區(qū)由于氧分壓的降低，肺內(nèi)血液的氧合作用減少，從而導(dǎo)致機(jī)體缺氧，大腦是人體需氧量及耗氧量最大的器官，缺氧是高原環(huán)境對(duì)人體最大的影響因素（葉任高&陸再英，2004）。研究表明，長期反復(fù)的高海拔暴露會(huì)引起大腦的功能及神經(jīng)元的改變，損害神經(jīng)系統(tǒng)及認(rèn)知功能，如記憶、注意、言語能力，決策、抑制能力和認(rèn)知靈活性等。

神經(jīng)生理學(xué)研究表明體育運(yùn)動(dòng)會(huì)影響個(gè)體的認(rèn)知功能。對(duì)經(jīng)常進(jìn)行規(guī)律有氧運(yùn)動(dòng)人群的EEG研究表明，theta頻帶，alpha頻帶和beta頻帶的振蕩激活增加。也就是說，體育鍛煉會(huì)影響基線皮質(zhì)功能，因此可能會(huì)影響認(rèn)知行為表現(xiàn)。研究表明，長期高海拔暴露會(huì)引起大腦的功能及神經(jīng)元的改變，損害神經(jīng)系統(tǒng)及認(rèn)知功能 如記憶功能、注意能力、轉(zhuǎn)換抑制能力、抑制控制能力等。注意被定義為個(gè)體心理活動(dòng)對(duì)一定事物的指向和集中。研究表明，注意能力是其他一切心理活動(dòng)與認(rèn)知功能的前提與基礎(chǔ)，是個(gè)體認(rèn)識(shí)世界了解世界最根本的認(rèn)知能力。有關(guān)高原缺氧環(huán)境對(duì)認(rèn)知功能影響的研究中，注意網(wǎng)絡(luò)的改變備受研究者關(guān)注。20世紀(jì)90年代Ponser等提出了注意網(wǎng)絡(luò)理論，將注意力分為三個(gè)子網(wǎng)絡(luò)：警覺、定向和執(zhí)行控制。警覺是指保持一定的覺醒狀態(tài)以處理外部刺激。定向是指選擇目標(biāo)信息并將注意力放在關(guān)注的事件上。執(zhí)行控制是通過抑制干擾和解決沖突來完成目標(biāo)任務(wù)。范津等（2002年）設(shè)計(jì)了注意網(wǎng)絡(luò)測試（ANT），以注意網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合線索提示和Franker任務(wù)來測量大腦的注意力網(wǎng)絡(luò)功能的效率。

之前采用ANT范式對(duì)不同海拔高度世居者的研究發(fā)現(xiàn)，4200米世居者相較于2900米和3700米被試其定向功能受到負(fù)面影響，執(zhí)行控制功能在行為結(jié)果和腦電波幅結(jié)果上呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢。表明高海拔環(huán)境不僅會(huì)影響個(gè)體的注意網(wǎng)絡(luò)功能，其不同子網(wǎng)絡(luò)所受到的影響也有所差異。長期暴露于高海拔環(huán)境的移居者相較于出生并成長于低海拔地區(qū)的人群而言，警覺功能和執(zhí)行控制功能在行為學(xué)結(jié)果上呈現(xiàn)下降趨勢，而這一差異在形象網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中沒有得到體現(xiàn)，但ERP結(jié)果顯示高海拔移居者出現(xiàn)N1、P1波幅的改變即定向能力的下降。高海拔移居者在警覺階段需要調(diào)用更多的注意資源。暴露時(shí)長是高海拔環(huán)境影響移居者注意網(wǎng)絡(luò)的主要因素。安心等2017年通過對(duì)高海拔駐留一周、一個(gè)月和兩年的大學(xué)生研究發(fā)現(xiàn)，在注意網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的三個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中相較于警覺、定向功能，個(gè)體的執(zhí)行控制功能受高海拔缺氧環(huán)境影響更加明顯，且隨著駐留時(shí)間的推移，呈現(xiàn)出先下降、再恢復(fù)、再下降的變化趨勢。

運(yùn)動(dòng)能夠增加前額葉皮層血液的含氧量進(jìn)而提高或者改善人體的認(rèn)知功能。這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在關(guān)于衰老、兒童及青少年認(rèn)知發(fā)展及疾病干預(yù)等方面的實(shí)證研究中得到驗(yàn)證。高海拔環(huán)境會(huì)影響個(gè)體認(rèn)知功能，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以改善個(gè)體認(rèn)知。那么在高海拔環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練又會(huì)怎樣影響個(gè)體的注意網(wǎng)絡(luò)呢？影響的方向、程度、機(jī)制又是什么呢？研究表明，在高海拔環(huán)境中運(yùn)動(dòng)可以改善個(gè)體的認(rèn)知功能。具體表現(xiàn)為高海拔環(huán)境可能導(dǎo)致個(gè)體在簡單反應(yīng)任務(wù)中表現(xiàn)下降，而有氧運(yùn)動(dòng)能夠提高這一任務(wù)的表現(xiàn)，具體表現(xiàn)為反應(yīng)時(shí)下降且正確率不變。8小時(shí)的低氧環(huán)境暴露會(huì)增在被試在相應(yīng)任務(wù)中的反應(yīng)時(shí)，降低其任務(wù)的正確率。低氧條件下連續(xù)60分鐘的中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，抵消了低氧所引起的反應(yīng)時(shí)的下降。Ando等在模擬的中度低氧環(huán)境下，通過GNG任務(wù)發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度的急性運(yùn)動(dòng)能夠提高個(gè)體的認(rèn)知表現(xiàn)。Komiyama等的研究驗(yàn)證了該結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)即使個(gè)體暴露于高海拔環(huán)境下（3800m），運(yùn)動(dòng)仍能夠改善個(gè)體的抑制控制能力。

雖然有研究表明運(yùn)動(dòng)可以改善高海拔地區(qū)人群的認(rèn)知功能，但也有研究得出了相反的結(jié)果，即在高海拔低壓缺氧環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)會(huì)損傷個(gè)體認(rèn)知功能，低氧對(duì)認(rèn)知表現(xiàn)的損傷效果大于運(yùn)動(dòng)的提升效果，運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知表現(xiàn)的影響可能是負(fù)向的。有學(xué)者通過經(jīng)典的GNG范式研究發(fā)現(xiàn)，在缺氧條件下，高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)降低了該任務(wù)的準(zhǔn)確率。Shannon等采用AST1任務(wù)發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)降低了嚴(yán)重缺氧環(huán)境下（4300m）被試AST任務(wù)的表現(xiàn)。中度缺氧環(huán)境下進(jìn)行急性有氧運(yùn)動(dòng)提高了被試個(gè)體CWST（color word stroop task）的反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)也有學(xué)者認(rèn)為，低氧和運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知表現(xiàn)的影響效果可能相互抵消，即高海拔環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)干預(yù)不會(huì)對(duì)個(gè)體的認(rèn)知產(chǎn)生影響。

高海拔運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能影響的不一致結(jié)果，可能是由于暴露的海拔高度、暴露時(shí)長和運(yùn)動(dòng)劑量的不同導(dǎo)致的。人體會(huì)隨著暴露時(shí)間的增加產(chǎn)生生理方面的適應(yīng)性變化，并影響認(rèn)知表現(xiàn)。有研究表明，7天是高海拔暴露的初步習(xí)服期，停留的時(shí)間多于一星期時(shí)，個(gè)體逐漸適應(yīng)高海拔環(huán)境。進(jìn)入高原1個(gè)月以上基本習(xí)服。完全習(xí)服需要至少進(jìn)入高原半年以上。有關(guān)高海拔環(huán)境對(duì)認(rèn)知功能影響的綜述研究表明，缺氧對(duì)認(rèn)知的損傷會(huì)隨著海拔高度的升高、氧含量下降而加重運(yùn)動(dòng)劑量的影響主要包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)長。低等強(qiáng)度/中強(qiáng)度/高強(qiáng)度訓(xùn)練和急性訓(xùn)練/長期干預(yù)訓(xùn)練對(duì)個(gè)體認(rèn)知功能有著不同的影響在高海拔運(yùn)動(dòng)影響認(rèn)知功能的研究中需要注意，真實(shí)高海拔的低壓低氧環(huán)境和模擬高海拔環(huán)境可能引起不一致的生理反應(yīng)。高海拔暴露時(shí)間和運(yùn)動(dòng)劑量也是影響個(gè)體認(rèn)知的重要因素。

以往研究主要聚焦于實(shí)驗(yàn)室模擬暴露和急性暴露。對(duì)自然條件下在高海拔地區(qū)長期規(guī)律性運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的影響的了解較少。并且目前已有研究主要分別探討有氧運(yùn)動(dòng)（張斌&劉瑩，2019）和低氧環(huán)境對(duì)個(gè)體認(rèn)知功能的影響。但是在高原環(huán)境下進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)存在一定的特殊性。由于氧分壓不足，在平原地區(qū)進(jìn)行的常規(guī)有氧運(yùn)動(dòng)在高海拔環(huán)境下可能會(huì)加劇缺氧情況，低氧環(huán)境進(jìn)行運(yùn)動(dòng)是會(huì)改善認(rèn)知功能還是會(huì)加劇認(rèn)知損傷呢？目前，在高海拔條件下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的影響尚不明確。此外，高海拔低氧環(huán)境下，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知、生理、腦結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)能力的影響也可能受到運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間等因素的交互影響。這使得高海拔環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體的影響機(jī)制更為復(fù)雜。但是鮮有研究探討長期在高海拔環(huán)境下運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知功能的影響，以及高海拔低氧環(huán)境和有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)個(gè)體認(rèn)知表現(xiàn)的交互影響作用。近幾年，因?qū)W習(xí)、工作等需求使越來越多生長在平原地區(qū)者移居到高原地區(qū)，且居住時(shí)間較長（多為兩年以上），對(duì)于這一批人，使之在高海拔地區(qū)的科學(xué)訓(xùn)練提供理論依據(jù)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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