房國梁，張 漓，韓天雨，鄒 煦，張 晗，李 茜，汪 涵，沈鈺琳

隨著年齡的增長，老年人身體的各項(xiàng)機(jī)能逐漸衰退，其中認(rèn)知功能衰退最為顯著（Simen et al.，2011）。它不僅會(huì)對(duì)老年人的生活質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致癡呆等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，影響老年人的正常生活（Miksys et al.，2010），同時(shí)還會(huì)給個(gè)人和家庭帶來沉重精神負(fù)擔(dān)，給社會(huì)和國家造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。如何有效延緩老年人認(rèn)知功能衰退，已成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)和老年科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一。

研究表明，適宜有規(guī)律的體育運(yùn)動(dòng)能夠有效延緩大腦認(rèn)知功能衰退，提高大腦學(xué)習(xí)和記憶功能，特別是對(duì)改善某些神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，如阿爾茨海默癥有積極作用（房國梁等，2019；劉瑾彥 等，2018；楊子燚 等，2019；Ahlskog et al.，2011；Beckett et al.，2015；Fang et al.，2017；Radak et al.，2010；Smith et al.，2014；Tanigawa et al.，2014）。因此，探尋適合老年人并能有效延緩認(rèn)知功能衰退的運(yùn)動(dòng)方式，具有十分重要的意義。

近年來，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（high intensity interval training，HIIT）作為一種新興的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式，因其訓(xùn)練時(shí)間短而效果顯著迅速受到廣大健身人士的喜愛。它是一種以高強(qiáng)度進(jìn)行多次相對(duì)較短時(shí)間的訓(xùn)練方式，兩次高強(qiáng)度訓(xùn)練之間以較低強(qiáng)度訓(xùn)練或完全休息為間歇，與傳統(tǒng)中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練相比，HIIT對(duì)機(jī)體的刺激更大，提高有氧能力更為顯著（孫景權(quán)等，2015）。但目前國內(nèi)外有關(guān)HIIT對(duì)老年人認(rèn)知功能影響的研究報(bào)道較少。本文通過對(duì)60歲以上老年人進(jìn)行為期12周的HIIT，探究HIIT對(duì)老年人認(rèn)知功能中短時(shí)記憶能力、反應(yīng)速度、注意力和抗干擾能力的影響。

1 材料與方法

1.1 受試者招募及分組

受試者招募須同時(shí)符合以下3個(gè)條件：1）年齡60～75歲北京地區(qū)老年人，男女不限；2）BMI在25～35之間，無運(yùn)動(dòng)習(xí)慣；3）無嚴(yán)重冠心病、糖尿病、高血壓等疾病及精神性疾病。實(shí)驗(yàn)前讓受試者清楚了解該項(xiàng)研究的目的和研究過程，所有受試者均自愿簽署《知情同意書》，然后通過運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)問卷篩查和運(yùn)動(dòng)平板測(cè)試。所有研究過程和技術(shù)手段已通過國家體育總局體育科學(xué)研究所人體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)倫理審查（No.CISSIRB-2018003）和中國臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心注冊(cè)審批（No.ChiCTR1900022315）。共報(bào)名57人，其中男性31人，女性26人。經(jīng)運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)問卷篩查和運(yùn)動(dòng)平板測(cè)試后有33人合格成為受試者，其中男性21人，女性12人。將受試者隨機(jī)分為3組，對(duì)照組（CON，n=11人）、高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組（HIIT，n=11人）和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練組（MICT，n=11人），每組均為男性7人，女性4人。HIIT組與MICT組均采用臥式上下肢康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練儀訓(xùn)練。

1.2 訓(xùn)練方案

在訓(xùn)練第1～3周，HIIT組保持60 r/min轉(zhuǎn)速，通過增加負(fù)荷使受試者達(dá)到80%最大攝氧量（O2max）心率，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)3 min；保持轉(zhuǎn)速不變，減少負(fù)荷使受試者降到50%O2max心率，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)3 min；重復(fù)4組。MICT組則同樣保持60 r/min轉(zhuǎn)速，以60%.O2max心率運(yùn)動(dòng)30 min。在訓(xùn)練第4～12周，HIIT組保持60 r/min轉(zhuǎn)速，通過增加負(fù)荷使受試者達(dá)到90%.O2max心率，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)3 min；然后保持轉(zhuǎn)速不變，減少負(fù)荷使受試者降到60%.O2max心率，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)3 min；重復(fù)4組。MICT組同樣保持60 r/min轉(zhuǎn)速，以70%.O2max心率運(yùn)動(dòng)30 min。HIIT組與MICT組訓(xùn)練前后均以60%O2max心率熱身10 min、整理活動(dòng)5 min。每周一、三、五訓(xùn)練，共12周。CON組正常生活不參加任何運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)期間給每位受試者佩戴心率表，密切觀察、記錄實(shí)時(shí)心率和主觀體力感受，控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

1.3 最大攝氧量測(cè)試

采用德國耶格運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)所有受試者訓(xùn)練前后的最大攝氧量進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)動(dòng)方案采用功率車逐漸遞增阻力負(fù)荷。保持60 r/min轉(zhuǎn)速，男受試者起始負(fù)荷為30 W，每級(jí)遞增負(fù)荷20 W，每級(jí)負(fù)荷持續(xù)2 min；女受試者起始負(fù)荷為20 W，每級(jí)遞增負(fù)荷15 W，每級(jí)負(fù)荷持續(xù)2 min。測(cè)試過程中密切觀察受試者12導(dǎo)聯(lián)心電圖及血壓變化、氣體代謝指標(biāo)和體征，注意詢問受試者的癥狀。當(dāng)達(dá)到下列3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中任何2個(gè)時(shí)即可確定達(dá)到O2max：1）吸氧量不再繼續(xù)增加而出現(xiàn)平臺(tái)；2）呼吸商大于1.10；3）心率大于220-年齡。如果O2max尚未出現(xiàn)而受試者已達(dá)力竭或者心電圖、血壓出現(xiàn)異常，則立即終止測(cè)試，取最大值作為O2max。

1.4 數(shù)字廣度測(cè)試（digit span test，DST）

在訓(xùn)練前、后對(duì)所有受試者進(jìn)行DST測(cè)試，用于評(píng)估老年人認(rèn)知功能中的短時(shí)記憶能力。向受試者展示一串?dāng)?shù)字，每個(gè)數(shù)字展示時(shí)間為1 s，當(dāng)全部數(shù)字展示結(jié)束后，要求受試者按照順序或者倒序重復(fù)這些數(shù)字（Lavner et al.，2015）。

1.5 連線測(cè)試（trail making test，TMT）

在訓(xùn)練前、后對(duì)所有受試者進(jìn)行TMT測(cè)試，用于評(píng)估老年人認(rèn)知功能中的執(zhí)行能力（Araujo et al.，2015）。包括A、B兩部分，A部分要求受試者按順序依次連接數(shù)字1～25，用于反應(yīng)速度的測(cè)試；B部分要求受試者按順序交替連接數(shù)字1～13和字母A～L，用于注意力的測(cè)試（Llinas-Regla et al.，2017）。

1.6 Stroop測(cè)試

在訓(xùn)練前、后對(duì)所有受試者進(jìn)行Stroop測(cè)試，用于評(píng)估老年人認(rèn)知功能中的抗干擾能力（朱敏敏等，2015）。測(cè)試時(shí)，使用紅、黃、藍(lán)和綠等顏色詞，但詞義與書寫該詞的顏色并不匹配，例如“紅”字用黃色寫，“藍(lán)”字用綠色寫等。測(cè)試前先讓受試者認(rèn)清顏色和字，測(cè)試時(shí)要求受試者盡快說出字的顏色。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。將訓(xùn)練方式和受教育年限作為組間主效應(yīng)，進(jìn)行雙因素方差分析，若有交互作用，采用LSD簡單效應(yīng)檢驗(yàn)，若無交互作用，則采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為3次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 受試者基本情況

在訓(xùn)練過程中，CON組有2名男性受試者因病退出，HIIT組有1名女性受試者因病退出，MICT組有1名男性受試者因家中有事退出。最終收集到29名受試者的有效信息，其中男性18人，女性11人（圖1）。

受試者基本情況見表1?？梢钥闯龈鹘M年齡、身高、體重、BMI以及受教育年限并無顯著性差異。

圖1 受試者招募及分組情況Figure 1.Subjects Recruitment and Grouping

表1 受試者基本信息Table 1 Basic Information of Subjects

2.2 HIIT對(duì)老年人最大攝氧量的影響

2.3 HIIT對(duì)老年人短時(shí)記憶能力的影響

在訓(xùn)練前、后我們分別對(duì)3組受試者進(jìn)行了DST測(cè)試，用于評(píng)估HIIT對(duì)老年人短時(shí)記憶能力的影響。從圖3可以看出，在訓(xùn)練前，3組受試者完成DST順序和倒序測(cè)試所能重復(fù)數(shù)字的位數(shù)，并無顯著性差異。而HIIT組受試者經(jīng)過12周的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前和CON組相比，其完成DST順序和倒序測(cè)試所能重復(fù)數(shù)字的位數(shù)均顯著增加（P＜0.05）。MICT組受試者經(jīng)過12周的中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前相比其完成DST順序測(cè)試所能重復(fù)數(shù)字的位數(shù)顯著增加（P＜0.05），與CON組相比其完成DST順序和倒序測(cè)試所能重復(fù)數(shù)字的位數(shù)均顯著增加（P＜0.05）。上述結(jié)果說明，HIIT和MICT對(duì)于提高老年人認(rèn)知功能中的短時(shí)記憶能力均有顯著效果。

圖2 訓(xùn)練前后老年人最大攝氧量變化情況Figure 2.The Results of Maximal Oxygen Uptake Test Before andAfter Training

2.4 HIIT對(duì)老年人反應(yīng)速度及注意力的影響

在訓(xùn)練前、后分別對(duì)3組受試者進(jìn)行了TMT-A/B測(cè)試，用于評(píng)估HIIT對(duì)老年人反應(yīng)速度及注意力的影響。從圖4A可以看出，在訓(xùn)練前3組受試者完成TMT-A測(cè)試的時(shí)間并無顯著性差異。而HIIT組受試者經(jīng)過12周的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前和CON組相比，其完成TMT-A測(cè)試的時(shí)間均顯著減少（P＜0.05）；MICT組受試者經(jīng)過12周的中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前和CON組相比，其完成TMT-A測(cè)試的時(shí)間略有降低，但無顯著性差異。從圖4B可以看出，與訓(xùn)練前和CON組相比，HIIT組和MICT組受試者完成TMT-B測(cè)試的時(shí)間均略有減少，但無顯著性差異。上述結(jié)果說明，HIIT對(duì)于提高老年人的反應(yīng)速度效果顯著，但對(duì)于提高注意力效果不明顯。

圖3 訓(xùn)練前后老年人DST測(cè)試結(jié)果Figure 3.The Results of Digit Span Test Before andAfter Training

圖4 訓(xùn)練前后老年人TMT-A/B測(cè)試結(jié)果Figure 4.The Results of Trail Making TestAand B Before andAfter Training

2.5 HIIT對(duì)老年人抗干擾能力的影響

在訓(xùn)練前、后分別對(duì)3組受試者進(jìn)行了Stroop測(cè)試。結(jié)果顯示，在訓(xùn)練前3組受試者完成Stroop測(cè)試的時(shí)間和準(zhǔn)確率并無顯著性差異。而HIIT組受試者經(jīng)過12周的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前和CON組相比，其完成Stroop測(cè)試的時(shí)間顯著減少（P＜0.05，圖5A），準(zhǔn)確率顯著提高（P＜0.05，圖5B）。MICT組受試者經(jīng)過12周的中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練后，與訓(xùn)練前和CON組相比，其完成Stroop測(cè)試的時(shí)間略有減少，但無顯著性差異（圖5A）；而準(zhǔn)確率與訓(xùn)練前相比顯著性提高（P＜0.05，圖5B）。上述結(jié)果說明，HIIT對(duì)于提高老年人的抗干擾能力效果顯著。

3 討論

人類的認(rèn)知功能包括多方面內(nèi)容，如記憶、語言、心理、感覺和知覺等能力，是大腦對(duì)外界環(huán)境事物的認(rèn)識(shí)和客觀反映（Murman，2015）。研究顯示，老年人有規(guī)律地進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)可以延緩認(rèn)知功能衰退，甚至在一定程度上可以提高老年人的認(rèn)知表現(xiàn)。早在1978年，Spirduso等（1978）就研究發(fā)現(xiàn)，老年運(yùn)動(dòng)員與普通老年人相比其反應(yīng)時(shí)更短，說明老年運(yùn)動(dòng)員比普通老年人反應(yīng)速度更快，認(rèn)知表現(xiàn)更好。隨后越來越多的研究表明，老年人經(jīng)常參加體育運(yùn)動(dòng)其認(rèn)知表現(xiàn)更好，且與年輕人相比其認(rèn)知表現(xiàn)差異縮?。–hang et al.，2010）。不僅如此，大量研究表明，體育運(yùn)動(dòng)對(duì)延緩老年人認(rèn)知功能下降有積極作用（徐暢等，2014）。Muscari等（2010）在對(duì)120名老年受試者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照干預(yù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，參加每周3 h有氧運(yùn)動(dòng)，并能堅(jiān)持12個(gè)月的老年人，與對(duì)照組受試者相比，其認(rèn)知功能下降速度放緩。因此適度的體育運(yùn)動(dòng)可以有效延緩老年人的認(rèn)知功能下降。

圖5 訓(xùn)練前后老年人Stroop測(cè)試結(jié)果Figure 5.The Results of Stroop Test Before andAfter Training

研究發(fā)現(xiàn)，老年人的認(rèn)知功能與其心肺功能密切相關(guān)（Andrianopoulos et al.，2017），提示能夠提高心肺功能或有氧能力的體育項(xiàng)目對(duì)提高老年人認(rèn)知功能將更有利。Barnes等（2003）對(duì)349名55歲以上的老年人進(jìn)行了長達(dá)6年的追蹤研究，發(fā)現(xiàn)心肺功能水平越高的受試者，其認(rèn)知功能測(cè)試表現(xiàn)也越好。另外，研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度也影響老年人的認(rèn)知功能。Angevaren等（2007）對(duì)1 927名55～70歲的老年人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)調(diào)查與認(rèn)知水平測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，每周運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與整體認(rèn)知水平之間均存在顯著一致性。隨后Angevaren等（2010）又進(jìn)行了一項(xiàng)長達(dá)5年的跟蹤研究，以進(jìn)一步判斷運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)老年人認(rèn)知水平影響的連續(xù)變化過程，他們發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間與老年人認(rèn)知水平不存在相關(guān)性，而平均每周運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與認(rèn)知水平存在顯著一致性。上述結(jié)果說明，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度比運(yùn)動(dòng)時(shí)間更能提高大腦的認(rèn)知功能，因此中等強(qiáng)度甚至是高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)于提高老年人的認(rèn)知功能、延緩認(rèn)知功能下降，效果更顯著。

HIIT能夠顯著提高心肺耐力，已在運(yùn)動(dòng)員身上取得良好成效。HIIT也同樣適用于老年人（Garcia-Pinillos et al.，2017；Hwang et al.，2016；Jabbour et al.，2017；Moro et al.，2017）。Adamson等（2014）對(duì)老年人的HIIT訓(xùn)練中，采取了6 s全力的功率自行車訓(xùn)練，負(fù)荷為男7%、女6.5%體重的阻力重量，組數(shù)為10組，組間休息至少1 min且心率必須降至120次/min以下，才能開始下一組練習(xí)，經(jīng)過6周訓(xùn)練后受試者O2max提高8%。我們的研究表明，受試者經(jīng)過12周的HIIT訓(xùn)練后其.O2max與訓(xùn)練前相比提高22.98%，而受試者經(jīng)過12周的中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練后其O2max與訓(xùn)練前相比僅提高10.03%。因此，老年人HIIT訓(xùn)練能獲得比傳統(tǒng)中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)更顯著的鍛煉效果。

已有研究表明，HIIT對(duì)于延緩老年人認(rèn)知功能下降具有明顯作用。Zimmer等（2017）以年齡60歲左右的多發(fā)性硬化癥患者為受試者，采用3周的HIIT訓(xùn)練，每次訓(xùn)練20 min，3周后測(cè)試發(fā)現(xiàn)，與中等強(qiáng)度訓(xùn)練受試者相比，其記憶力、認(rèn)知反應(yīng)速度顯著提升。Coetsee等（2017）以13名年齡64.5±6.3歲受試者為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用90%～95%O2max強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練4 min×4次，間歇以70%O2max強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練3 min×3次，每周3次，訓(xùn)練16周后進(jìn)行Stroop測(cè)試發(fā)現(xiàn)，受試者抗干擾能力顯著提升。我們的研究表明，老年人受試者經(jīng)過12周的HIIT訓(xùn)練后，DST測(cè)試、TMT-A測(cè)試和Stroop測(cè)試結(jié)果與訓(xùn)練前及對(duì)照組相比，均有顯著性差異，說明HIIT能夠有效提高老年人認(rèn)知功能中的短時(shí)記憶、反應(yīng)速度和抗干擾能力；但是TMT-B測(cè)試結(jié)果與訓(xùn)練前及對(duì)照組相比，并無顯著性差異，說明HIIT對(duì)于提高老年人注意力效果并不顯著。

雖然HIIT適用于老年人，但和其他運(yùn)動(dòng)方式一樣存在一定的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。老年人應(yīng)在專業(yè)人員的指導(dǎo)和監(jiān)督下進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)自身能力合理制定訓(xùn)練方案。每次訓(xùn)練前對(duì)老年人的血壓、心率、血氧飽和度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，在訓(xùn)練過程中盡量佩戴心率表監(jiān)控實(shí)時(shí)心率，以避免風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

4 結(jié)論

綜上所述，HIIT適用于我國老年人群。它能夠顯著提高老年人認(rèn)知功能中的短時(shí)記憶能力、反應(yīng)速度和抗干擾能力，但對(duì)于提高注意力效果并不明顯。這些積極改變可能與HIIT提高了老年人O2max水平有關(guān)。與傳統(tǒng)中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練相比，HIIT對(duì)改善老年人認(rèn)知功能作用更加顯著。