胡琰茹 武亭亭 溫柔*

(1.北京舞蹈學(xué)院人文學(xué)院 北京 100081;2.中南大學(xué)體育教研部 湖南長沙 410083)

高強度間歇訓(xùn)練（High Intensity Interval Training，HIIT）是指以大于等于無氧閾或最大乳酸閾穩(wěn)態(tài)的負荷強度進行多次持續(xù)時間為幾秒到幾分鐘的練習(xí)，且每兩次練習(xí)之間練習(xí)者不足以完全恢復(fù)（間歇時進行靜息或者低強度練習(xí)）的訓(xùn)練方法［1］，屬于間歇訓(xùn)練的一種，具有訓(xùn)練時間短、訓(xùn)練強度高的特點。目前，被廣泛應(yīng)用于訓(xùn)練的各個領(lǐng)域，與傳統(tǒng)低強度耐力訓(xùn)練相比，高水平運動員采用高強度間歇訓(xùn)練能夠顯著提高運動能力，但不一定能夠提高最大攝氧量或通氣量［2］。作為一種省時有效的健身鍛煉方式，高強度間歇訓(xùn)練能夠同時提高普通人的有氧和無氧能力，增強脂肪氧化能力，提高胰島素敏感性，軟化動脈血管，降低由于體力活動不足導(dǎo)致相關(guān)疾病的風(fēng)險［3］。針對慢性疾病患者，傳統(tǒng)推薦的練習(xí)方法是連續(xù)訓(xùn)練，近年來，越來越多的證據(jù)表明，HIIT似乎也是一種有效的選擇，如糖尿病患者降脂［4］，改善心血管功能［5］。

認(rèn)知功能是指人腦對事物相關(guān)特征信息的加工、信息編碼之后的儲存和當(dāng)受到外界刺激喚醒記憶之后提取信息的能力，即人們對外物的構(gòu)成、事物的作用與其他事物之間的相互關(guān)聯(lián)性、引起發(fā)展的作用力、可能發(fā)展的脈絡(luò)以及事物本身所蘊含的內(nèi)在規(guī)律的把控力。認(rèn)知包括記憶、注意、執(zhí)行功能及其他方面。研究表明，高強度間歇訓(xùn)練通過促進腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（Brain-Derived Neurotrophic Factor，BDNF）的分泌［6］，改善氧化應(yīng)激［7］，增強線粒體功能［8］，增加腦乳酸水平和利用率［9］，對腦血管功能起到改善作用［10］，進而提高腦的認(rèn)知功能［11，12］。

因此，該文采用CiteSpace分析工具，以知識圖譜為導(dǎo)向，概述高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知功能影響的國內(nèi)外現(xiàn)有研究情況，從不同時空維度揭示這一領(lǐng)域的研究熱點及演變趨勢，闡明運動與腦認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，以期能探索學(xué)科熱點，尋求新的研究思路，為今后的相關(guān)研究提供一定的參考。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以中國知網(wǎng)（CNKI）及Web of ScienceTM核心合集為來源，對數(shù)據(jù)庫進行檢索，數(shù)據(jù)來源如表1所示。

表1 高強度間歇訓(xùn)練數(shù)據(jù)來源一覽表

1.1.1 中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫

進入知網(wǎng)高級檢索頁面，文獻檢索式為主題=［（高強度間歇訓(xùn)練OR HIIT）AND（認(rèn)知OR 認(rèn)知功能OR 記憶力OR 注意力OR 執(zhí)行功能OR 智力）］，時間=2015—2021（2015 年之前經(jīng)查詢無研究記錄），檢索出相關(guān)文獻17篇，以Refworks格式導(dǎo)出。

1.1.2 WOS數(shù)據(jù)庫

進入Web of ScienceTM核心合集檢索頁面，時間選擇為1999—2021年（1999年之前經(jīng)查詢無研究記錄），語言選擇為英語，文獻類型選擇為Article OR Review，主題檢索式為“TS=（High-Intensity Interval Training OR HIIT OR High-Intensity Interval exercise OR HIIE OR high intensity intermittent training OR sprint interval training OR repeated sprint training）AND（TS=cognit*OR Cognitive function OR Attention OR Executive function OR intelligence OR memory OR learning OR feeling OR thinking OR imagination OR language OR perception）”，共檢索出相關(guān)索引文獻514篇，以全文本格式導(dǎo)出；檢索日期均為2021年7月15日。

1.2 研究工具

通過Excel 軟件制作中英文文獻年度發(fā)文量曲線圖；借助知識圖譜Citespace 軟件分別對中英文文獻進行分析。進入軟件新建頁面，對英文文獻進行參數(shù)設(shè)置，將Years per slice 選擇為3，Time Slicing 選擇為1999—2021，裁剪方式為（Pruning）：Pathfinder、Pruning Sliced Networks 和Pruning the Merged Network，其他設(shè)置保持不變，依次選擇作者（Author）、機構(gòu)（Institution）以及關(guān)鍵詞（Keyword）等功能按鍵進行可視化分析。中文文獻先進行格式轉(zhuǎn)化后，新建頁面，將Time Slicing選擇為2015—2021年，由于中文文獻較少，相關(guān)圖譜顯示閾值參數(shù)進行適當(dāng)調(diào)整，其他節(jié)點的選擇、時間切片和裁剪方式設(shè)置同英文文獻。

1.3 主要觀察指標(biāo)

納入文獻的發(fā)文量、機構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和突顯探測結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 年度發(fā)文量情況分析

由圖1 可以看出，國外關(guān)于高強度間歇訓(xùn)練改善認(rèn)知功能的研究大致可劃分為3 個階段：第一階段，1999—2006 年，處于起步階段，發(fā)文量相對稀少，發(fā)文量在5 篇以下；第二階段，2007—2015 年，該領(lǐng)域發(fā)文量呈波浪式增長，由前期的不足5 篇，增長至30 篇；第三階段，2016—2020 年，該領(lǐng)域發(fā)文量急劇增加，達到100 余篇。這表明越來越多的研究人員開始重視高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知功能的影響。而2021 年發(fā)文量僅22 篇，造成這一結(jié)果的主要原因是，該文對于2021 年的發(fā)文量統(tǒng)計并不全面（見圖1）。

圖1 國內(nèi)外發(fā)文量折線圖

我國關(guān)于高強度間歇訓(xùn)練改善認(rèn)知功能起步較晚，發(fā)文量較少，整體呈波浪式增長，2015 年開始出現(xiàn)相關(guān)研究，但是發(fā)文量僅1篇，2018—2020年發(fā)文量快速增長，最高達到9 篇，2021 年發(fā)文量下降，由于該文對于2021年的發(fā)文量統(tǒng)計不完全所致，預(yù)測2021年發(fā)文量將達到9篇，總體來說，我國該領(lǐng)域的研究還處于起步階段。

2.2 研究作者及機構(gòu)情況分析

2.2.1 作者可視化分析

該文對國內(nèi)外文獻作者分別進行分析，得到圖2和表2，從作者間的聯(lián)系及研究團隊分布來看，國內(nèi)外有關(guān)該領(lǐng)域的研究中，作者之間的合作不多，研究團隊數(shù)量較少，且僅團隊內(nèi)形成了緊密的聯(lián)系，但是各團隊之間聯(lián)系不多，團隊成員的學(xué)科背景構(gòu)成單一，直接影響了該研究領(lǐng)域的質(zhì)量，未來該領(lǐng)域的研究還有很大的發(fā)展空間。

圖2 作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

借助CiteSpace軟件導(dǎo)出國內(nèi)外該研究領(lǐng)域排名前5 位的作者，通過Excel 進一步將發(fā)文量排名前5 位的作者制作成表（見表2），由表2 可以看出，國外發(fā)文量排名前3 的分別是Charles H Hillman、Narelle Eather 和Tom J Hazell，發(fā)文量均在7篇及以上，其他作者發(fā)文量依次緊隨其后，前5 名發(fā)文量均在5 篇及以上；國內(nèi)發(fā)文前5位的發(fā)文篇數(shù)相等，均僅有2篇。

表2 國內(nèi)外發(fā)文量前5作者統(tǒng)計表

2.2.2 機構(gòu)可視化分析

該文對國內(nèi)外機構(gòu)分別進行分析，得到圖3 和表3，發(fā)文機構(gòu)分布情況如圖3 所示，圖3A 為國外主要機構(gòu)合作圖譜，各機構(gòu)之間聯(lián)系并不密切；圖3B 為國內(nèi)主要機構(gòu)合作圖譜，僅武漢、北京和上海地區(qū)的高校、研究所和醫(yī)院之間有小范圍的合作。

圖3 機構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

進一步將發(fā)文量排名前5 位的機構(gòu)制作成表（見表3），由表3可以看出，中英文文獻中各機構(gòu)發(fā)文量均相差不大，國外Univ Sao Paulo、Northeastern Univ、German Sport Univ Cologne 和Univ British Columbia 發(fā)文量并列第一，發(fā)文量均為10 篇，其他機構(gòu)發(fā)文量依次緊隨其后，發(fā)文量均在7篇及以上。

表3 國內(nèi)外高強度間歇訓(xùn)練研究機構(gòu)發(fā)文量前5統(tǒng)計表

我國該研究領(lǐng)域研究機構(gòu)發(fā)文量排名第一的是國家體育總局體育科學(xué)研究所，發(fā)文量僅2篇，其他機構(gòu)發(fā)文量均僅為1篇。

2.3 關(guān)鍵詞可視化分析

該部分運用CiteSpace對國內(nèi)外關(guān)于高強度間歇訓(xùn)練改善認(rèn)知功能的相關(guān)文獻進行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，文章分析前對相同含義關(guān)鍵詞進行合并，如高強度間歇訓(xùn)練和HIIT 統(tǒng)一為高強度間歇訓(xùn)練，認(rèn)知和認(rèn)知功能統(tǒng)一為認(rèn)知等。運行軟件分別得到國內(nèi)外該領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（見圖4）。

借助CiteSpace軟件導(dǎo)出國內(nèi)外該研究領(lǐng)域排名前10 位的關(guān)鍵詞，通過Excel 進一步整理，得到國內(nèi)外該研究領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞表（見表4）。

綜合關(guān)鍵詞表和圖（見圖4和表4），首先從高頻關(guān)鍵詞來看，排除與運動相關(guān)的詞匯，國外該研究領(lǐng)域出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞為Performance，排名第2 位的是Fatigue，排名第3 位的是Cognitive；我國高頻關(guān)鍵詞排名第1的是認(rèn)知功能，第2名、第3名分別是執(zhí)行功能和老年人。其次從中心性來看，國外排名前3 的關(guān)鍵詞分別是Muscle、Hypertension、Insulin Sensitivity；而我國的關(guān)鍵詞分別是認(rèn)知功能、前額葉皮層和青少年。

圖4 國內(nèi)外關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表4 國內(nèi)外高頻關(guān)鍵詞前10統(tǒng)計表

2.4 研究前沿可視化分析

該文在國外關(guān)于高強度間歇訓(xùn)練改善認(rèn)知功能的研究文獻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜的基礎(chǔ)上，把術(shù)語類型設(shè)置為Burst Term（突現(xiàn)詞），其他設(shè)置默認(rèn)不變，運行得到國外突現(xiàn)強度關(guān)鍵詞一覽圖（見圖5）。

圖5 國外突現(xiàn)強度關(guān)鍵詞一覽圖

根據(jù)突現(xiàn)詞的時間分布可將該研究領(lǐng)域分為2個熱點研究階段：第一，前期（1999—2018），主要是初步探索階段，研究涉及范圍較廣，該階段雖然學(xué)者也關(guān)注了高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知的影響，但是大多數(shù)關(guān)于高強度間歇訓(xùn)練的研究還是集中于生理研究和體質(zhì)健康；第二，近期（2019—2021），研究熱點突現(xiàn)詞匯變?yōu)榱饲嗌倌旰驼J(rèn)知功能等，而高強度突現(xiàn)詞有執(zhí)行功能，推測高強度間歇訓(xùn)練對青少年執(zhí)行功能影響的相關(guān)研究可能會成為該研究領(lǐng)域的熱點。中文文獻中未出現(xiàn)突現(xiàn)關(guān)鍵詞，通過人工閱讀中文文獻，與英文文獻近期研究基本一致。

3 討論

3.1 研究量逐年增長

國外在1999年發(fā)表了第一篇涉及高強度間歇訓(xùn)練與認(rèn)知功能的論文，但是在研究前期學(xué)者僅僅提出一些假設(shè)和推斷，直到2009年，Annamarie Vogt 等人［13］在Restorative Neurology and Neuroscience 上發(fā)表了《Working memory training in patients with multiple sclerosis-comparison of two different training schedules》，研究發(fā)現(xiàn)，4周的高強度間歇訓(xùn)練能夠改善多發(fā)性硬化癥患者的工作記憶。國內(nèi)在2015年開始才有了相關(guān)的研究，相關(guān)研究由北京體育大學(xué)運動心理學(xué)教研室的郭璐、陳碩卒［14］發(fā)表在第十八屆全國心理學(xué)學(xué)術(shù)會議上。雖然開始研究的年限并不長，但是從作者和機構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，近年來越來越多的研究團隊開始關(guān)注到了高強度間歇訓(xùn)練和認(rèn)知的關(guān)系，并發(fā)表了系列的研究成果，高強度間歇訓(xùn)練干預(yù)認(rèn)知功能已成為該領(lǐng)域的研究發(fā)展態(tài)勢。

3.2 研究范圍進一步拓寬

高強度間歇訓(xùn)練作為一種省時高效的運動方式，能夠促進人們身心健康的發(fā)展［15］。從關(guān)鍵詞、關(guān)鍵詞聚類以及突現(xiàn)詞可以看出，高強度間歇訓(xùn)練改善認(rèn)知功能研究，關(guān)注的人群包括健康人群和慢性病患者，且研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高強度間歇訓(xùn)練對此類人群認(rèn)知功能均有良好的干預(yù)效果。高強度間歇訓(xùn)練能夠通過提高久坐的超重人群血漿中BDNF 的水平，促進認(rèn)知功能的發(fā)展［16］，對肥胖患者具有同樣的功效［17］。此外，高強度間歇訓(xùn)練還可以通過提高I 型糖尿病患者血清中BDNF 的水平，促進糖尿病患者認(rèn)知功能的發(fā)展［18］。由此可以看出，慢性病患者的認(rèn)知受損與BDNF 水平的下降有密切的關(guān)系［17，18］，高強度間歇訓(xùn)練能夠通過促進這類人群分泌BDNF［19］，從而改善受損的認(rèn)知功能［20］；高強度間歇訓(xùn)練能夠改善中風(fēng)患者的認(rèn)知功能［21］，這主要與高強度間歇訓(xùn)練能減輕腦部炎癥、增強腦的神經(jīng)可塑性［22］以及提高血液中BDNF 水平［23］有關(guān)；高強度間歇訓(xùn)練可以改善老年人以及阿爾茲海默癥患者的認(rèn)知功能［24］，可能機制是高強度間歇訓(xùn)練通過調(diào)節(jié)腦內(nèi)的線粒體功能及能量代謝，促進了認(rèn)知功能的發(fā)展［8，25］。有研究通過18F-脫氧葡萄糖正電子發(fā)射斷層掃描（18F-fluoroethy1-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography，18F-FDGET）觀察高強度間歇訓(xùn)練對青年人運動后腦葡萄糖攝取的影響，得出高強度間歇訓(xùn)練能夠促進受試者頂葉和顳葉腦區(qū)內(nèi)葡萄糖的攝取，并增強這些腦區(qū)代謝活動，從而有利于提高認(rèn)知功能，且與常規(guī)有氧運動相比效果更好［26］。

3.3 青少年的研究是未來熱點

認(rèn)知功能是學(xué)業(yè)表現(xiàn)和成績的基礎(chǔ)［22］，青少年階段是認(rèn)知功能發(fā)展的重要階段，兒童青少年體育鍛煉與其認(rèn)知能力、學(xué)業(yè)成績的關(guān)系也一直是學(xué)界關(guān)注的焦點之一［27］。高強度間歇訓(xùn)練不僅是增強認(rèn)知健康的一種省時有效的方法，而且其省時、高效的特點更是貼合青少年的日常體力活動模式［28］，高強度間歇訓(xùn)練可以促進青少年認(rèn)知功能的發(fā)展，但是目前研究的數(shù)量不多，僅有研究進行了初步探索，相關(guān)的研究結(jié)果顯示，急性高強度間歇訓(xùn)練后1～2h對青少年的注意力有影響［29］，高強度間歇訓(xùn)練和中等強度有氧運動均能提高激活相關(guān)腦區(qū)改善執(zhí)行功能，但與有氧運動相比高強度間歇訓(xùn)練效果更好［30，31］，高強度間歇訓(xùn)練和中等強度有氧運動均能縮短Stroop 任務(wù)反應(yīng)時，提高準(zhǔn)確率，從而提高執(zhí)行功能［32］，且高強度間歇訓(xùn)練組對執(zhí)行功能的改善，效果明顯優(yōu)于持續(xù)有氧訓(xùn)練組［33］。從突現(xiàn)詞可以看出，在未來關(guān)于高強度間歇與認(rèn)知功能相關(guān)研究方面，青少年的研究將會成為熱點。

3.4 神經(jīng)科學(xué)技術(shù)逐步開始應(yīng)用

高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知功能影響研究主要是探索性研究，研究方法較為單一，主要運用一些量表對認(rèn)知功能進行測量，但是腦科學(xué)作為一門新興學(xué)科，研究過程中有功能性核磁共振、腦電圖、腦磁圖、事件相關(guān)電位以及功能性近紅外光譜技術(shù)等多種方法手段。已有研究采用Stroop 任務(wù)和多通道近紅外光譜功能成像技術(shù)對神經(jīng)可塑性和執(zhí)行功能進行了研究，發(fā)現(xiàn)高強度間歇訓(xùn)練可以通過提高背外側(cè)前額葉皮質(zhì)（DLPFC）［31，34］和左眶額葉皮層（OFC）［35］的神經(jīng)激活水平，來提高執(zhí)行功能；也有研究，通過18F-脫氧葡萄糖正電子發(fā)射斷層掃描來觀測腦區(qū)代謝活動，發(fā)現(xiàn)高強度間歇訓(xùn)練能夠促進受試者頂葉和顳葉腦區(qū)內(nèi)葡萄糖的攝取，從而有利于提高認(rèn)知功能［36］。與僅用量表測量認(rèn)知功能相比，運用這些方法手段能更進一步地探討發(fā)生的機制。但是相對來說，目前這些方法手段在該研究領(lǐng)域應(yīng)用較少，未來如果在該研究領(lǐng)域加入更多新的方法手段，則能使該研究領(lǐng)域出現(xiàn)更多的可能性，且能夠多維度、多數(shù)據(jù)地證實高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知功能的改善作用。

4 結(jié)語

高強度間歇訓(xùn)練對認(rèn)知功能影響的研究，雖然起步較晚，但發(fā)展快，研究人群范圍較廣，未來對青少年的研究可能是重點，采用多手段的神經(jīng)生物學(xué)技術(shù)的研究，可能是該領(lǐng)域的趨勢。