舞蹈動(dòng)作視頻游戲?qū)夏耆斯ぷ饔洃浀挠绊?/h1>
2022-06-25 02:31:20王麗巖董傳升王麗娟王洪彪
天津體育學(xué)院學(xué)報(bào) 2022年3期
王麗巖，董傳升，王麗娟，蔡 明，趙 李，王洪彪
隨著人口老齡化的到來(lái)，與衰老有關(guān)的認(rèn)知功能下降成為重要議題。學(xué)者們思考，采用何種有效、低成本的方法來(lái)延緩老年人認(rèn)知下降呢[1]？他們發(fā)現(xiàn)了一種新的技術(shù)手段——?jiǎng)幼饕曨l游戲[2]，該技術(shù)整合了身體運(yùn)動(dòng)和視頻游戲特點(diǎn)，利用感應(yīng)裝置捕捉三維空間被試的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行人機(jī)交互，動(dòng)作視頻游戲交互的操作方式受到老年人的歡迎[2]。動(dòng)作視頻游戲?qū)夏耆擞?xùn)練干預(yù)已經(jīng)得到部分研究者的關(guān)注。TORIL等[4]使用元分析對(duì)發(fā)表的20 篇視頻游戲訓(xùn)練改善老年人認(rèn)知研究進(jìn)行探討，表明使用視頻游戲訓(xùn)練老年人認(rèn)知，在反應(yīng)時(shí)間、注意、記憶和一般認(rèn)知上具有中等積極意義的效果量，但是對(duì)執(zhí)行功能并沒(méi)有改善效益。A.LAMPIT 等[4]的元分析也發(fā)現(xiàn)這些積極的效益，但這些效益受到部分變量的調(diào)節(jié)，如年齡、訓(xùn)練的計(jì)劃和訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間或訓(xùn)練頻率等。最新的綜述也報(bào)告了一些動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練研究的積極結(jié)果[5]，即通過(guò)動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以提升認(rèn)知能力[6]。
最近研究表明，商業(yè)性動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以改善健康老年人的執(zhí)行功能和加工速度等認(rèn)知功能[7-9]。這種獲益不僅表現(xiàn)在認(rèn)知上，在神經(jīng)機(jī)制上也進(jìn)行了探索。ANGUERA 等[10]使用NeuroRacer 汽車駕駛游戲探討了多任務(wù)處理能力對(duì)老年人神經(jīng)心理機(jī)制的影響，發(fā)現(xiàn)持續(xù)訓(xùn)練6 個(gè)月后，老年人額葉中線theta頻率能量增強(qiáng)和額葉theta頻率的相干性增加，前額中線theta 能量的增加預(yù)測(cè)訓(xùn)練導(dǎo)致的持續(xù)注意力提高和多任務(wù)處理能力的保存，汽車駕駛游戲訓(xùn)練導(dǎo)致大腦前額葉的可塑性。然而，商業(yè)性動(dòng)作視頻游戲是否可對(duì)健康老年人認(rèn)知功能有遷移影響仍存在爭(zhēng)論，內(nèi)在的神經(jīng)機(jī)制仍不明確。需要更多的研究實(shí)踐來(lái)證明。
工作記憶是與日常生活相關(guān)的非常重要的能力。到目前為止，僅有少數(shù)研究探討老年人視頻游戲訓(xùn)練與工作記憶之間的關(guān)系[11-13]。W.R.BOOT等[14]發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后未發(fā)現(xiàn)空間記憶任務(wù)的轉(zhuǎn)移，認(rèn)為未來(lái)的研究需要關(guān)注特定工作記憶任務(wù)是否能發(fā)生變化。因此，有必要進(jìn)一步評(píng)估動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練與工作記憶任務(wù)之間的聯(lián)系。鑒于工作記憶對(duì)老年人日常生活的重要性，考慮到BALLESTEROS 等[12]基于非動(dòng)作視頻游戲干預(yù)的結(jié)果，本研究使用舞蹈動(dòng)作游戲進(jìn)行干預(yù)，探討舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練對(duì)老年人工作記憶的影響和潛在的神經(jīng)心理機(jī)制。
1 研究對(duì)象與方法
1.1 研究對(duì)象
通過(guò)在社區(qū)服務(wù)站張貼廣告募集年齡55 歲以上的健康老年人30 名。被試納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥55 歲；中國(guó)版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估≥26；抑郁量表得分＜16分；右利手；日常生活活動(dòng)量表≤16分；沒(méi)有任何精神疾病和創(chuàng)傷性腦損傷。試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)組流失1人，對(duì)照組流失1 人，最終實(shí)際統(tǒng)計(jì)人數(shù)為試驗(yàn)組14 人，對(duì)照組14 人（見表1）。所有參加者在試驗(yàn)前簽署知情同意書，本研究通過(guò)某學(xué)院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)。
表1 樣本基本情況一覽表Table 1 Demographic Information About Participants in Each Group
1.2 研究方法
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用隨機(jī)前后測(cè)對(duì)照組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用Microsoft Excel 2007生成隨機(jī)數(shù)，分配30名參與者分別進(jìn)入舞蹈動(dòng)作視頻游戲組和對(duì)照組。本研究采用混合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，組間變量分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，組內(nèi)變量為測(cè)試時(shí)間（干預(yù)前測(cè)t1 和干預(yù)后測(cè)t2），因變量為游戲的運(yùn)動(dòng)技能成績(jī)、工作記憶任務(wù)行為數(shù)據(jù)的反應(yīng)時(shí)和正確率、alpha腦電頻率的事件相關(guān)去同步化（Event-related desynchronization，ERD）和事件相關(guān)同步化（Event-related synchronization，ERS）值。
1.2.2 試驗(yàn)儀器 采用外星科技ET-07 體感游戲機(jī)（深圳，2006），用于呈現(xiàn)游戲。采用TOSHIBA 投影儀（TLP-X3000C，分辨率1 024×768）將游戲畫面放大9倍投影到幕布上，清晰呈獻(xiàn)給參加者，使其更接近現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)感。采用E-prime2.0心理程序設(shè)計(jì)軟件編制和呈現(xiàn)工作記憶測(cè)試程序材料。64 導(dǎo)Neuro-scan腦電記錄系統(tǒng)。2 臺(tái)Dell 臺(tái)式機(jī)，分別用于呈現(xiàn)刺激和記錄腦電信號(hào)。
1.2.3 動(dòng)作視頻游戲的干預(yù)方案 試驗(yàn)在某體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。通過(guò)USB 接口將ET-07 體感游戲機(jī)連接到電腦，通過(guò)投影儀顯示到幕布上，游戲開始時(shí)屏幕上的箭頭向上滾動(dòng)，當(dāng)箭頭達(dá)到頂端固定光柵時(shí)參加者在舞蹈墊上及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行踩踏。參考前人研究[15]，通過(guò)舞蹈動(dòng)作游戲的音樂(lè)控制強(qiáng)度，節(jié)拍控制32～127 次/min，即保持中等強(qiáng)度，佩戴Geonaute 胸帶式心率運(yùn)動(dòng)手表（On Rhythm 310 Access型號(hào)）監(jiān)控心率。第1周中采用2支較慢音樂(lè)進(jìn)行指導(dǎo)培訓(xùn)，以確保參加者對(duì)于游戲任務(wù)的理解，1周后進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練，每次訓(xùn)練結(jié)束記錄游戲得分。在每次訓(xùn)練中，參加者完成4～6 支音樂(lè)，音樂(lè)平均長(zhǎng)度約3 min，每支音樂(lè)后休息1 min。音樂(lè)速度由慢到快，每2周換不同音樂(lè)。每次訓(xùn)練干預(yù)時(shí)間為40 min，具體包括5 min 準(zhǔn)備活動(dòng)，30 min 舞蹈動(dòng)作視頻游戲任務(wù)，5 min 拉伸放松活動(dòng)，每周3 次，共12 周（見圖1）。
圖1 試驗(yàn)干預(yù)的過(guò)程Figure1 The Process of Experimental Intervention
參考前人研究[16]，對(duì)照組進(jìn)行每周2 次健康知識(shí)學(xué)習(xí)，每次40 min。不進(jìn)行與試驗(yàn)任務(wù)有關(guān)的干預(yù)。
1.2.4 試驗(yàn)任務(wù) N-back 任務(wù)是讓被試瀏覽依次呈現(xiàn)的刺激，要求判斷每一個(gè)出現(xiàn)的刺激是否與此前剛呈現(xiàn)過(guò)的前面第n個(gè)刺激相匹配[17]，包含4 個(gè)block（2個(gè)1-back 任務(wù)和2 個(gè)2-back 任務(wù)）。采用心理程序軟件E-prime 2.0 在計(jì)算機(jī)屏幕上呈現(xiàn)2-back 任務(wù)，同時(shí)記錄反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)正確率。被試坐在距離計(jì)算機(jī)屏幕50 cm 處，雙手在鍵盤上進(jìn)行相應(yīng)的按鍵反應(yīng)。試驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)：歡迎參加本試驗(yàn)，首先屏幕中央呈現(xiàn)1個(gè)白色“+”符號(hào)注視點(diǎn)，之后在屏幕的8 個(gè)位置會(huì)隨機(jī)在其中1 個(gè)位置呈現(xiàn)1 個(gè)小四邊形，如果小四邊形出現(xiàn)在屏幕左上方時(shí)為目標(biāo)刺激，請(qǐng)用右手食指按“J”鍵，非目標(biāo)刺激時(shí)按“F”鍵；明白指導(dǎo)語(yǔ)后，請(qǐng)按任意鍵開始，整體持續(xù)時(shí)間約為10 min（見圖2）。
圖2 2-back任務(wù)Figure2 2-back Tasks
1.2.5 ERP 的記錄 采用Neuro-scan（美國(guó)）腦電記錄系統(tǒng)記錄腦電信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)際10-20 系統(tǒng)擴(kuò)展的64 導(dǎo)電極帽，電極帽的電極為Ag/AgCI 電極，參考點(diǎn)FCz，接地點(diǎn)為AFz，參考電極置于雙側(cè)乳突。左眼上下記錄垂直眼電，雙眼外側(cè)記錄水平電極眼電。每個(gè)電極處的頭皮電阻小于5 kΩ，濾波帶通為0.01～100 Hz，采樣頻率為1 000 Hz。
1.2.6 數(shù)據(jù)的采集與處理 舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能得分，包括踩踏正確點(diǎn)的總數(shù)、沒(méi)有踩踏上的個(gè)數(shù)和正確踩踏的百分率。
E-prime 軟件采集工作記憶任務(wù)行為數(shù)據(jù)，剔除平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差之外的異常值，隨后采用SPSS 20.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，采用重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行處理。
腦電數(shù)據(jù)預(yù)處理?；贛atlab2014a 平臺(tái)，使用EEGLAB 數(shù)據(jù)包對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：主要包括轉(zhuǎn)換參考、去除眨眼偽跡、濾波、去除市電干擾、剔除波幅大于100 μV 的偽跡，對(duì)EEG 片段進(jìn)行基線校正后對(duì)所有電極進(jìn)行疊加平均。選取F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1和O2 8個(gè)電極進(jìn)行分析，提取每個(gè)電極帶寬alpha 頻率為8～13 Hz。
將去偽跡分段后的腦電基于FFT進(jìn)行轉(zhuǎn)換。FFT使用韋爾奇技術(shù)，變換的窗口類型設(shè)置為Hanning windowing（1 Hz 分辨率）。為了確定alpha 帶寬，依據(jù)W.KLIMESCH[18]方法確定個(gè)人alpha 頻率的峰值（individual alpha frequency，IAF），IAF定義為在腦電頻率8～13 Hz內(nèi)頻譜的最大能量值。參照IAF，本研究感興趣的alpha 頻段為：低頻alpha 波段的帶寬從IAF-2 Hz到IAF，高頻alpha波段的帶寬從IAF到IAF＋2 Hz。
ERD/ERS的獲得表現(xiàn)為在指定頻率范圍內(nèi)，腦電中與特定事件相關(guān)的腦電頻率能量的衰減過(guò)程；與之相反的是ERS，表現(xiàn)為能量的上升過(guò)程[19]。根據(jù)ERD/ERS 的定義，計(jì)算事件相關(guān)腦電在特定頻率內(nèi)相對(duì)于事件發(fā)生前的能量比，以確認(rèn)是否存在ERD/ERS。依據(jù)G.PFURTSCHELLER 等[20]的 公 式 計(jì) 算ERD/ERSERD（IV）用來(lái)計(jì)算ERD/ERS 值，ERD 正向表示能量的減少過(guò)程，負(fù)向表示能量的增加過(guò)程。
本研究考慮2 個(gè)時(shí)間段，刺激前200 ms 到刺激開始時(shí)間（-200～0 ms）定義為事件前200 ms，刺激視頻呈現(xiàn)時(shí)間（0～1 000 ms）為事件時(shí)間1 s。為了了解工作任務(wù)過(guò)程中大腦活動(dòng)變化，本研究對(duì)ERD/ERS 的值以300 ms 為間隔從刺激開始到刺激結(jié)束（0～1 000 ms）分成3 個(gè)時(shí)間窗。用每個(gè)時(shí)間窗頻率能量與事件前時(shí)間段頻率能量的比值獲得ERD 或ERS（見公式（2）），評(píng)估大腦活動(dòng)模式。
EEG 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行初期統(tǒng)計(jì)后，采用重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行處理，采用Mauchley’s test球型檢驗(yàn)評(píng)估方差分析的齊性，對(duì)不滿足球型檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量采用Greenhouse-geisser 法矯正自由度和P值，事后比較采用LSD法，a水平定義為P＜0.05。依據(jù)前人研究和本試驗(yàn)?zāi)康?，選擇額區(qū)（F3、F4）、中央皮層（C3、C4）、頂區(qū)（P3、P4）、枕區(qū)（O1、O2）共8個(gè)電極點(diǎn)進(jìn)行分析。按照COHEN標(biāo)準(zhǔn)[21]，確定效應(yīng)量（effect size）達(dá)到0.15、0.06和0.01時(shí)，分別屬于強(qiáng)效應(yīng)、中等效應(yīng)和弱效應(yīng)。本研究只對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果進(jìn)行分析。
2 結(jié) 果
2.1 舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能結(jié)果
舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練組第1周成績(jī)和第12周成績(jī)配對(duì)樣本T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：舞蹈動(dòng)作視頻游戲的失誤得分存在差異（t=9.126，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈失誤得分顯著減少；舞蹈動(dòng)作視頻游戲正確率存在顯著差異（t=-9.644，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈正確率顯著提高；舞蹈動(dòng)作視頻游戲得分存在差異（t=-6.528，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈得分?jǐn)?shù)顯著提高；經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈動(dòng)作技能顯著提升（見圖3）。
圖3 試驗(yàn)組舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能得分比較Figure3 Comparison of Scores of Dance Games in Experimental Group
2.2 工作記憶任務(wù)反應(yīng)時(shí)結(jié)果
組別為組間變量，測(cè)試時(shí)間為組內(nèi)變量，2-back反應(yīng)時(shí)為因變量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示：組別的主效應(yīng)顯著[F（1，27）=5.655，P＜0.05，partialη2=0.212]；時(shí) 間 主 效 應(yīng) 顯 著[F（1，27）=1.711，P＞0.05，partialη2=0.013]；組別與時(shí)間交互作用顯著[F（1，27）=5.484，P＜0.05，partialη2=0.248]。簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干預(yù)后2組反應(yīng)時(shí)間存在差異（P＜0.05），試驗(yàn)組[M=（901±102）ms]顯著快于對(duì)照組[M=（1 009±88）ms]。提示，舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練干預(yù)后，老年人工作記憶任務(wù)反應(yīng)時(shí)間變快。
2.3 工作記憶任務(wù)反應(yīng)正確率結(jié)果
組別為組間變量，測(cè)試時(shí)間為組內(nèi)變量，2-back任務(wù)反應(yīng)正確率為因變量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析果顯示：2-back 任務(wù)反應(yīng)正確率不存在顯著差異；組別與時(shí)間交互作用不顯著[F（1，27）=1.484，P＞0.05，partialη2=0.08]；組別和時(shí)間的主效應(yīng)也不顯著。
2.4 腦電結(jié)果
行為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有試驗(yàn)組干預(yù)后的行為反應(yīng)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，所以本研究只對(duì)試驗(yàn)組干預(yù)前后參加者不同腦區(qū)電極點(diǎn)低頻／高頻alpha的ERD/ERS的值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表2）。
表2 低頻／高頻alpha不同腦區(qū)不同時(shí)間窗干預(yù)前后的ERDERS值/%（M±SD）Table2 ERDERS Values Pre-re test in Different Brain Regions of Different Time Windows
（1）試驗(yàn)組不同時(shí)間窗低頻alpha 的ERDERS。時(shí)間2（前測(cè)和后測(cè)）×8 腦區(qū)（F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2）×3 時(shí)間窗（300、600、900 ms）為變量進(jìn)行重復(fù)方差測(cè)量顯示：時(shí)間主效應(yīng)顯著[F（1，42）=11.661，P＜0.01，partialη2=0.328]；腦區(qū)主效應(yīng)顯著[F（7，42）=6.418，P＜0.05，partialη2=0.296]；時(shí)間窗主效應(yīng)顯著[F（2，42）=4.067，P＜0.05，partialη2=0.112]；時(shí)間與腦區(qū)交互作用顯著[F（1，14）=9.547，P＜0.01，partialη2=0.390]。進(jìn)一步簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：干預(yù)前后額葉、中央?yún)^(qū)和頂葉3個(gè)腦區(qū)存在顯著差異（P＜0.05），枕葉腦區(qū)干預(yù)前后工作記憶任務(wù)不存在顯著差異（P＞0.05）；時(shí)間窗和腦區(qū)存在顯著的交互作用[F（3，42）=3.49，P＜0.05，partialη2=0.14]。交互作用后簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在300 ms時(shí)間窗干預(yù)前后P3存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后表現(xiàn)為低頻alpha的ERD；600 ms時(shí)間窗干預(yù)前后F3、O1、O2存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后表現(xiàn)為F3、O1、O2 腦區(qū)低頻alpha ERS 增強(qiáng)；900 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P3、O1、O2 存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后P3 腦區(qū)向ERD 轉(zhuǎn)化，O1、O2 腦區(qū)向ERS 增強(qiáng)轉(zhuǎn)換（見圖4）。顯示在干預(yù)后表現(xiàn)為枕葉低頻alpha同步化（ERS）活動(dòng)，還顯示額葉和右側(cè)顳葉區(qū)域的變化，由最初測(cè)試時(shí)以ERD為主的模式，到后測(cè)時(shí)以ERS為主的模式。
圖4 試驗(yàn)組不同時(shí)間窗低頻alpha的ERDERS結(jié)果Figure 4 Means of the Low Frequency alpha ERD/ERS
（2）試驗(yàn)組不同時(shí)間窗高頻alpha 的ERDERS。時(shí)間2（前測(cè)和后測(cè)）×8 腦區(qū)（F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2）×3 時(shí)間窗（300、600、900 ms）為變量進(jìn)行重復(fù)方差測(cè)量顯示：時(shí)間主效應(yīng)顯著[F（1，42）=7.355，P＜0.01，partialη2=0.269]；腦 區(qū) 主 效 應(yīng) 顯 著[F（7，42）=8.199，P＜0.01，partialη2=0.387]；時(shí) 間 窗 主 效 應(yīng) 顯 著[F（2，42）=1.159，P＞0.05，partialη2=0.010]；腦區(qū)和時(shí)間之間存在顯著交互作用[F（7，14）=3.28，P＜0.05，partialη2=0.20]，時(shí)間、腦 區(qū) 和 時(shí) 間 窗 之 間 存 在 顯 著 交 互 作 用[F（7，42）=4.45，P＜0.05，partialη2=0.14。交互作用后的簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：300 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P4 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為右側(cè)額葉ERD；600 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P3、P4、O2 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為頂葉和右側(cè)枕葉腦區(qū)ERD；900 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后F3、C3、P3、P4、O2 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為左側(cè)額頂葉和中央皮層ERD 增強(qiáng)和右側(cè)頂枕葉ERD。表明，在動(dòng)作視頻游戲干預(yù)后，試驗(yàn)組工作記憶任務(wù)大腦活動(dòng)右半球頂枕葉高頻alpha ERD增加存在偏側(cè)化現(xiàn)象，在時(shí)間段上表現(xiàn)出高頻alpha ERD 由早期右側(cè)頂枕葉腦區(qū)到600～900 ms之間擴(kuò)展的整個(gè)左半球（見圖5）。
圖5 試驗(yàn)組不同時(shí)間窗的高頻alpha的ERDERS結(jié)果Figure 5 Amplitude of the High Frequency alpha ERD/ERS
3 討 論
本研究目的是探討舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練對(duì)健康老年人工作記憶的影響，進(jìn)而了解對(duì)老年人工作記憶影響的神經(jīng)心理機(jī)制。結(jié)果表明，試驗(yàn)組經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練，提高了工作記憶任務(wù)測(cè)試的反應(yīng)時(shí)間，這可能與舞蹈動(dòng)作視頻游戲干預(yù)手段有關(guān)。舞蹈動(dòng)作視頻游戲需要參加者在看到箭頭時(shí)，在有限時(shí)間內(nèi)用腳對(duì)正確位置進(jìn)行點(diǎn)踏，對(duì)時(shí)間和準(zhǔn)確性都有要求，在通過(guò)這種訓(xùn)練可能提高了老年人工作記憶任務(wù)反應(yīng)。本研究結(jié)果與前人關(guān)于視頻游戲?qū)夏耆苏J(rèn)知效益結(jié)果相一致[10，17]。BASAK 等使用實(shí)時(shí)策略性游戲干預(yù)老年人發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練23.5 h 后老年人工作記憶任務(wù)得到改善。ANGUERA等使用Neuroracer駕駛游戲?qū)夏耆诉M(jìn)行為期4 周的干預(yù)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組老年人任務(wù)處理能力提高，而且訓(xùn)練效益也擴(kuò)展到工作記憶任務(wù)，工作記憶反應(yīng)時(shí)得到提升，并在訓(xùn)練停止6 個(gè)月后工作記憶能力仍能保持。
老年人工作記憶改善機(jī)制可能來(lái)源于腦區(qū)神經(jīng)電生理活動(dòng)模式的變化。腦電結(jié)果發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后，工作記憶任務(wù)低頻alpha 額葉腦區(qū)事件相關(guān)同步化和頂葉腦區(qū)事件相關(guān)去同步化表現(xiàn)為額葉腦區(qū)神經(jīng)振蕩能量上升和頂葉腦區(qū)神經(jīng)振蕩能量降低。高頻alpha 顯示為事件相關(guān)同步化，這種同步化比較集中在額頂葉腦區(qū)，從早期右側(cè)頂枕葉腦區(qū)活動(dòng)到600～900 ms擴(kuò)展到整個(gè)左側(cè)半球，即表現(xiàn)為神經(jīng)振蕩能量上升的過(guò)程。
已有研究證明神經(jīng)振蕩過(guò)程與工作記憶過(guò)程相聯(lián)系[20-22]，工作記憶過(guò)程中theta波和alpha波的去同步化，反映了在進(jìn)行具體信息處理過(guò)程中提供神經(jīng)的最優(yōu)化。W.KLIMESCH 等[23]認(rèn)為，高頻alpha 神經(jīng)振蕩與長(zhǎng)時(shí)記憶過(guò)程有關(guān)，alpha頻段的去同步化與任務(wù)操作的績(jī)效有關(guān)。試驗(yàn)干預(yù)后，alpha頻段去同步化強(qiáng)度增加，表明參加者工作記憶任務(wù)操作績(jī)效明顯提升。研究者認(rèn)為，alpha同步活動(dòng)不僅反映了大腦皮層的失活，也反映了自上而下的加工過(guò)程，是對(duì)大腦區(qū)域的選擇性抑制[24]。類似于BADDELEY（1992 年）提出的工作記憶和注意控制的執(zhí)行過(guò)程，注意控制功能是通過(guò)抑制與任務(wù)無(wú)關(guān)的大腦區(qū)域來(lái)維持任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的關(guān)注，因此工作記憶系統(tǒng)有具體自上而下的過(guò)程，該過(guò)程可能基于theta和高頻alpha頻段管理信息的存取和操作[25]。
游戲干預(yù)后，對(duì)工作記憶任務(wù)大腦神經(jīng)電生理活動(dòng)影響表現(xiàn)為早期低頻alpha 事件相關(guān)同步化，到600～900 ms 更明顯的左半球腦區(qū)高頻alpha 去同步化的增加，具體表現(xiàn)在額葉和頂枕葉腦區(qū)。早期額頂葉腦區(qū)同步化反映了alpha 波編碼和檢索過(guò)程（頂葉）的特征，也反映了中央執(zhí)行和注意控制期間（額葉）的特征[26]。考慮到低頻alpha的注意功能，在枕葉腦區(qū)的活動(dòng)可能暗示了抑制過(guò)程，即枕葉視覺(jué)皮層抑制了與任務(wù)無(wú)關(guān)的信息，進(jìn)而導(dǎo)致工作記憶過(guò)程更快[27]。特別是工作記憶后期alpha 振蕩活動(dòng)增強(qiáng)，代表視覺(jué)皮質(zhì)的抑制功能，因?yàn)閍lpha 振蕩功率增加是視覺(jué)皮質(zhì)抑制的標(biāo)志[28]。工作記憶機(jī)制是通過(guò)枕區(qū)alpha 能量振蕩防止感覺(jué)信息的輸入來(lái)影響內(nèi)部信息處理，控制自上而下的信息，維持短時(shí)記憶的有效加工。訓(xùn)練后，工作記憶神經(jīng)電生理活動(dòng)隨著時(shí)間推移發(fā)生了很大變化。動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后，工作記憶任務(wù)神經(jīng)電活動(dòng)表現(xiàn)為600～900 ms由右側(cè)頂葉高頻alpha事件相關(guān)去同步化向左側(cè)半球事件相關(guān)去同步化增強(qiáng)的模式，說(shuō)明這期間老年人注意力資源的快速動(dòng)員。左半球高頻alpha 事件相關(guān)去同步化表明，與長(zhǎng)時(shí)記憶相關(guān)的過(guò)程也受到影響，在頂葉區(qū)域內(nèi)快速募集神經(jīng)元，展現(xiàn)了工作記憶編碼和維持階段的神經(jīng)電生理活動(dòng)特征。
本研究由于樣本量有限，未探討動(dòng)作視頻游戲?qū)Σ煌詣e老年人認(rèn)知能力的影響，未來(lái)應(yīng)開展動(dòng)作視頻游戲?qū)Σ煌詣e老年人腦健康的促進(jìn)效益。
4 結(jié) 論
舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以促進(jìn)老年人工作記憶能力的改善。老年人工作記憶任務(wù)過(guò)程中大腦活動(dòng)模式由額葉和頂枕葉腦區(qū)的低頻alpha 事件相關(guān)同步化，到左半球腦區(qū)的高頻alpha去同步化增加。
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天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)2022年3期
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王麗巖，董傳升，王麗娟，蔡 明，趙 李，王洪彪
隨著人口老齡化的到來(lái)，與衰老有關(guān)的認(rèn)知功能下降成為重要議題。學(xué)者們思考，采用何種有效、低成本的方法來(lái)延緩老年人認(rèn)知下降呢[1]？他們發(fā)現(xiàn)了一種新的技術(shù)手段——?jiǎng)幼饕曨l游戲[2]，該技術(shù)整合了身體運(yùn)動(dòng)和視頻游戲特點(diǎn)，利用感應(yīng)裝置捕捉三維空間被試的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行人機(jī)交互，動(dòng)作視頻游戲交互的操作方式受到老年人的歡迎[2]。動(dòng)作視頻游戲?qū)夏耆擞?xùn)練干預(yù)已經(jīng)得到部分研究者的關(guān)注。TORIL等[4]使用元分析對(duì)發(fā)表的20 篇視頻游戲訓(xùn)練改善老年人認(rèn)知研究進(jìn)行探討，表明使用視頻游戲訓(xùn)練老年人認(rèn)知，在反應(yīng)時(shí)間、注意、記憶和一般認(rèn)知上具有中等積極意義的效果量，但是對(duì)執(zhí)行功能并沒(méi)有改善效益。A.LAMPIT 等[4]的元分析也發(fā)現(xiàn)這些積極的效益，但這些效益受到部分變量的調(diào)節(jié)，如年齡、訓(xùn)練的計(jì)劃和訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間或訓(xùn)練頻率等。最新的綜述也報(bào)告了一些動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練研究的積極結(jié)果[5]，即通過(guò)動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以提升認(rèn)知能力[6]。
最近研究表明，商業(yè)性動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以改善健康老年人的執(zhí)行功能和加工速度等認(rèn)知功能[7-9]。這種獲益不僅表現(xiàn)在認(rèn)知上，在神經(jīng)機(jī)制上也進(jìn)行了探索。ANGUERA 等[10]使用NeuroRacer 汽車駕駛游戲探討了多任務(wù)處理能力對(duì)老年人神經(jīng)心理機(jī)制的影響，發(fā)現(xiàn)持續(xù)訓(xùn)練6 個(gè)月后，老年人額葉中線theta頻率能量增強(qiáng)和額葉theta頻率的相干性增加，前額中線theta 能量的增加預(yù)測(cè)訓(xùn)練導(dǎo)致的持續(xù)注意力提高和多任務(wù)處理能力的保存，汽車駕駛游戲訓(xùn)練導(dǎo)致大腦前額葉的可塑性。然而，商業(yè)性動(dòng)作視頻游戲是否可對(duì)健康老年人認(rèn)知功能有遷移影響仍存在爭(zhēng)論，內(nèi)在的神經(jīng)機(jī)制仍不明確。需要更多的研究實(shí)踐來(lái)證明。
工作記憶是與日常生活相關(guān)的非常重要的能力。到目前為止，僅有少數(shù)研究探討老年人視頻游戲訓(xùn)練與工作記憶之間的關(guān)系[11-13]。W.R.BOOT等[14]發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后未發(fā)現(xiàn)空間記憶任務(wù)的轉(zhuǎn)移，認(rèn)為未來(lái)的研究需要關(guān)注特定工作記憶任務(wù)是否能發(fā)生變化。因此，有必要進(jìn)一步評(píng)估動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練與工作記憶任務(wù)之間的聯(lián)系。鑒于工作記憶對(duì)老年人日常生活的重要性，考慮到BALLESTEROS 等[12]基于非動(dòng)作視頻游戲干預(yù)的結(jié)果，本研究使用舞蹈動(dòng)作游戲進(jìn)行干預(yù)，探討舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練對(duì)老年人工作記憶的影響和潛在的神經(jīng)心理機(jī)制。
1 研究對(duì)象與方法
1.1 研究對(duì)象
通過(guò)在社區(qū)服務(wù)站張貼廣告募集年齡55 歲以上的健康老年人30 名。被試納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥55 歲；中國(guó)版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估≥26；抑郁量表得分＜16分；右利手；日常生活活動(dòng)量表≤16分；沒(méi)有任何精神疾病和創(chuàng)傷性腦損傷。試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)組流失1人，對(duì)照組流失1 人，最終實(shí)際統(tǒng)計(jì)人數(shù)為試驗(yàn)組14 人，對(duì)照組14 人（見表1）。所有參加者在試驗(yàn)前簽署知情同意書，本研究通過(guò)某學(xué)院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)。
表1 樣本基本情況一覽表Table 1 Demographic Information About Participants in Each Group
1.2 研究方法
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用隨機(jī)前后測(cè)對(duì)照組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用Microsoft Excel 2007生成隨機(jī)數(shù)，分配30名參與者分別進(jìn)入舞蹈動(dòng)作視頻游戲組和對(duì)照組。本研究采用混合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，組間變量分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，組內(nèi)變量為測(cè)試時(shí)間（干預(yù)前測(cè)t1 和干預(yù)后測(cè)t2），因變量為游戲的運(yùn)動(dòng)技能成績(jī)、工作記憶任務(wù)行為數(shù)據(jù)的反應(yīng)時(shí)和正確率、alpha腦電頻率的事件相關(guān)去同步化（Event-related desynchronization，ERD）和事件相關(guān)同步化（Event-related synchronization，ERS）值。
1.2.2 試驗(yàn)儀器 采用外星科技ET-07 體感游戲機(jī)（深圳，2006），用于呈現(xiàn)游戲。采用TOSHIBA 投影儀（TLP-X3000C，分辨率1 024×768）將游戲畫面放大9倍投影到幕布上，清晰呈獻(xiàn)給參加者，使其更接近現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)感。采用E-prime2.0心理程序設(shè)計(jì)軟件編制和呈現(xiàn)工作記憶測(cè)試程序材料。64 導(dǎo)Neuro-scan腦電記錄系統(tǒng)。2 臺(tái)Dell 臺(tái)式機(jī)，分別用于呈現(xiàn)刺激和記錄腦電信號(hào)。
1.2.3 動(dòng)作視頻游戲的干預(yù)方案 試驗(yàn)在某體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。通過(guò)USB 接口將ET-07 體感游戲機(jī)連接到電腦，通過(guò)投影儀顯示到幕布上，游戲開始時(shí)屏幕上的箭頭向上滾動(dòng)，當(dāng)箭頭達(dá)到頂端固定光柵時(shí)參加者在舞蹈墊上及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行踩踏。參考前人研究[15]，通過(guò)舞蹈動(dòng)作游戲的音樂(lè)控制強(qiáng)度，節(jié)拍控制32～127 次/min，即保持中等強(qiáng)度，佩戴Geonaute 胸帶式心率運(yùn)動(dòng)手表（On Rhythm 310 Access型號(hào)）監(jiān)控心率。第1周中采用2支較慢音樂(lè)進(jìn)行指導(dǎo)培訓(xùn)，以確保參加者對(duì)于游戲任務(wù)的理解，1周后進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練，每次訓(xùn)練結(jié)束記錄游戲得分。在每次訓(xùn)練中，參加者完成4～6 支音樂(lè)，音樂(lè)平均長(zhǎng)度約3 min，每支音樂(lè)后休息1 min。音樂(lè)速度由慢到快，每2周換不同音樂(lè)。每次訓(xùn)練干預(yù)時(shí)間為40 min，具體包括5 min 準(zhǔn)備活動(dòng)，30 min 舞蹈動(dòng)作視頻游戲任務(wù)，5 min 拉伸放松活動(dòng)，每周3 次，共12 周（見圖1）。
圖1 試驗(yàn)干預(yù)的過(guò)程Figure1 The Process of Experimental Intervention
參考前人研究[16]，對(duì)照組進(jìn)行每周2 次健康知識(shí)學(xué)習(xí)，每次40 min。不進(jìn)行與試驗(yàn)任務(wù)有關(guān)的干預(yù)。
1.2.4 試驗(yàn)任務(wù) N-back 任務(wù)是讓被試瀏覽依次呈現(xiàn)的刺激，要求判斷每一個(gè)出現(xiàn)的刺激是否與此前剛呈現(xiàn)過(guò)的前面第n個(gè)刺激相匹配[17]，包含4 個(gè)block（2個(gè)1-back 任務(wù)和2 個(gè)2-back 任務(wù)）。采用心理程序軟件E-prime 2.0 在計(jì)算機(jī)屏幕上呈現(xiàn)2-back 任務(wù)，同時(shí)記錄反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)正確率。被試坐在距離計(jì)算機(jī)屏幕50 cm 處，雙手在鍵盤上進(jìn)行相應(yīng)的按鍵反應(yīng)。試驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)：歡迎參加本試驗(yàn)，首先屏幕中央呈現(xiàn)1個(gè)白色“+”符號(hào)注視點(diǎn)，之后在屏幕的8 個(gè)位置會(huì)隨機(jī)在其中1 個(gè)位置呈現(xiàn)1 個(gè)小四邊形，如果小四邊形出現(xiàn)在屏幕左上方時(shí)為目標(biāo)刺激，請(qǐng)用右手食指按“J”鍵，非目標(biāo)刺激時(shí)按“F”鍵；明白指導(dǎo)語(yǔ)后，請(qǐng)按任意鍵開始，整體持續(xù)時(shí)間約為10 min（見圖2）。
圖2 2-back任務(wù)Figure2 2-back Tasks
1.2.5 ERP 的記錄 采用Neuro-scan（美國(guó)）腦電記錄系統(tǒng)記錄腦電信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)際10-20 系統(tǒng)擴(kuò)展的64 導(dǎo)電極帽，電極帽的電極為Ag/AgCI 電極，參考點(diǎn)FCz，接地點(diǎn)為AFz，參考電極置于雙側(cè)乳突。左眼上下記錄垂直眼電，雙眼外側(cè)記錄水平電極眼電。每個(gè)電極處的頭皮電阻小于5 kΩ，濾波帶通為0.01～100 Hz，采樣頻率為1 000 Hz。
1.2.6 數(shù)據(jù)的采集與處理 舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能得分，包括踩踏正確點(diǎn)的總數(shù)、沒(méi)有踩踏上的個(gè)數(shù)和正確踩踏的百分率。
E-prime 軟件采集工作記憶任務(wù)行為數(shù)據(jù)，剔除平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差之外的異常值，隨后采用SPSS 20.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，采用重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行處理。
腦電數(shù)據(jù)預(yù)處理?；贛atlab2014a 平臺(tái)，使用EEGLAB 數(shù)據(jù)包對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：主要包括轉(zhuǎn)換參考、去除眨眼偽跡、濾波、去除市電干擾、剔除波幅大于100 μV 的偽跡，對(duì)EEG 片段進(jìn)行基線校正后對(duì)所有電極進(jìn)行疊加平均。選取F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1和O2 8個(gè)電極進(jìn)行分析，提取每個(gè)電極帶寬alpha 頻率為8～13 Hz。
將去偽跡分段后的腦電基于FFT進(jìn)行轉(zhuǎn)換。FFT使用韋爾奇技術(shù)，變換的窗口類型設(shè)置為Hanning windowing（1 Hz 分辨率）。為了確定alpha 帶寬，依據(jù)W.KLIMESCH[18]方法確定個(gè)人alpha 頻率的峰值（individual alpha frequency，IAF），IAF定義為在腦電頻率8～13 Hz內(nèi)頻譜的最大能量值。參照IAF，本研究感興趣的alpha 頻段為：低頻alpha 波段的帶寬從IAF-2 Hz到IAF，高頻alpha波段的帶寬從IAF到IAF＋2 Hz。
ERD/ERS的獲得表現(xiàn)為在指定頻率范圍內(nèi)，腦電中與特定事件相關(guān)的腦電頻率能量的衰減過(guò)程；與之相反的是ERS，表現(xiàn)為能量的上升過(guò)程[19]。根據(jù)ERD/ERS 的定義，計(jì)算事件相關(guān)腦電在特定頻率內(nèi)相對(duì)于事件發(fā)生前的能量比，以確認(rèn)是否存在ERD/ERS。依據(jù)G.PFURTSCHELLER 等[20]的 公 式 計(jì) 算ERD/ERSERD（IV）用來(lái)計(jì)算ERD/ERS 值，ERD 正向表示能量的減少過(guò)程，負(fù)向表示能量的增加過(guò)程。
本研究考慮2 個(gè)時(shí)間段，刺激前200 ms 到刺激開始時(shí)間（-200～0 ms）定義為事件前200 ms，刺激視頻呈現(xiàn)時(shí)間（0～1 000 ms）為事件時(shí)間1 s。為了了解工作任務(wù)過(guò)程中大腦活動(dòng)變化，本研究對(duì)ERD/ERS 的值以300 ms 為間隔從刺激開始到刺激結(jié)束（0～1 000 ms）分成3 個(gè)時(shí)間窗。用每個(gè)時(shí)間窗頻率能量與事件前時(shí)間段頻率能量的比值獲得ERD 或ERS（見公式（2）），評(píng)估大腦活動(dòng)模式。
EEG 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行初期統(tǒng)計(jì)后，采用重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行處理，采用Mauchley’s test球型檢驗(yàn)評(píng)估方差分析的齊性，對(duì)不滿足球型檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量采用Greenhouse-geisser 法矯正自由度和P值，事后比較采用LSD法，a水平定義為P＜0.05。依據(jù)前人研究和本試驗(yàn)?zāi)康?，選擇額區(qū)（F3、F4）、中央皮層（C3、C4）、頂區(qū)（P3、P4）、枕區(qū)（O1、O2）共8個(gè)電極點(diǎn)進(jìn)行分析。按照COHEN標(biāo)準(zhǔn)[21]，確定效應(yīng)量（effect size）達(dá)到0.15、0.06和0.01時(shí)，分別屬于強(qiáng)效應(yīng)、中等效應(yīng)和弱效應(yīng)。本研究只對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果進(jìn)行分析。
2 結(jié) 果
2.1 舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能結(jié)果
舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練組第1周成績(jī)和第12周成績(jī)配對(duì)樣本T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：舞蹈動(dòng)作視頻游戲的失誤得分存在差異（t=9.126，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈失誤得分顯著減少；舞蹈動(dòng)作視頻游戲正確率存在顯著差異（t=-9.644，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈正確率顯著提高；舞蹈動(dòng)作視頻游戲得分存在差異（t=-6.528，P=0.00），經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈得分?jǐn)?shù)顯著提高；經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后，舞蹈動(dòng)作技能顯著提升（見圖3）。
圖3 試驗(yàn)組舞蹈動(dòng)作視頻游戲技能得分比較Figure3 Comparison of Scores of Dance Games in Experimental Group
2.2 工作記憶任務(wù)反應(yīng)時(shí)結(jié)果
組別為組間變量，測(cè)試時(shí)間為組內(nèi)變量，2-back反應(yīng)時(shí)為因變量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示：組別的主效應(yīng)顯著[F（1，27）=5.655，P＜0.05，partialη2=0.212]；時(shí) 間 主 效 應(yīng) 顯 著[F（1，27）=1.711，P＞0.05，partialη2=0.013]；組別與時(shí)間交互作用顯著[F（1，27）=5.484，P＜0.05，partialη2=0.248]。簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干預(yù)后2組反應(yīng)時(shí)間存在差異（P＜0.05），試驗(yàn)組[M=（901±102）ms]顯著快于對(duì)照組[M=（1 009±88）ms]。提示，舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練干預(yù)后，老年人工作記憶任務(wù)反應(yīng)時(shí)間變快。
2.3 工作記憶任務(wù)反應(yīng)正確率結(jié)果
組別為組間變量，測(cè)試時(shí)間為組內(nèi)變量，2-back任務(wù)反應(yīng)正確率為因變量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析果顯示：2-back 任務(wù)反應(yīng)正確率不存在顯著差異；組別與時(shí)間交互作用不顯著[F（1，27）=1.484，P＞0.05，partialη2=0.08]；組別和時(shí)間的主效應(yīng)也不顯著。
2.4 腦電結(jié)果
行為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有試驗(yàn)組干預(yù)后的行為反應(yīng)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，所以本研究只對(duì)試驗(yàn)組干預(yù)前后參加者不同腦區(qū)電極點(diǎn)低頻／高頻alpha的ERD/ERS的值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表2）。
表2 低頻／高頻alpha不同腦區(qū)不同時(shí)間窗干預(yù)前后的ERDERS值/%（M±SD）Table2 ERDERS Values Pre-re test in Different Brain Regions of Different Time Windows
（1）試驗(yàn)組不同時(shí)間窗低頻alpha 的ERDERS。時(shí)間2（前測(cè)和后測(cè)）×8 腦區(qū)（F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2）×3 時(shí)間窗（300、600、900 ms）為變量進(jìn)行重復(fù)方差測(cè)量顯示：時(shí)間主效應(yīng)顯著[F（1，42）=11.661，P＜0.01，partialη2=0.328]；腦區(qū)主效應(yīng)顯著[F（7，42）=6.418，P＜0.05，partialη2=0.296]；時(shí)間窗主效應(yīng)顯著[F（2，42）=4.067，P＜0.05，partialη2=0.112]；時(shí)間與腦區(qū)交互作用顯著[F（1，14）=9.547，P＜0.01，partialη2=0.390]。進(jìn)一步簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：干預(yù)前后額葉、中央?yún)^(qū)和頂葉3個(gè)腦區(qū)存在顯著差異（P＜0.05），枕葉腦區(qū)干預(yù)前后工作記憶任務(wù)不存在顯著差異（P＞0.05）；時(shí)間窗和腦區(qū)存在顯著的交互作用[F（3，42）=3.49，P＜0.05，partialη2=0.14]。交互作用后簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在300 ms時(shí)間窗干預(yù)前后P3存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后表現(xiàn)為低頻alpha的ERD；600 ms時(shí)間窗干預(yù)前后F3、O1、O2存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后表現(xiàn)為F3、O1、O2 腦區(qū)低頻alpha ERS 增強(qiáng)；900 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P3、O1、O2 存在顯著差異（P＜0.05），干預(yù)后P3 腦區(qū)向ERD 轉(zhuǎn)化，O1、O2 腦區(qū)向ERS 增強(qiáng)轉(zhuǎn)換（見圖4）。顯示在干預(yù)后表現(xiàn)為枕葉低頻alpha同步化（ERS）活動(dòng)，還顯示額葉和右側(cè)顳葉區(qū)域的變化，由最初測(cè)試時(shí)以ERD為主的模式，到后測(cè)時(shí)以ERS為主的模式。
圖4 試驗(yàn)組不同時(shí)間窗低頻alpha的ERDERS結(jié)果Figure 4 Means of the Low Frequency alpha ERD/ERS
（2）試驗(yàn)組不同時(shí)間窗高頻alpha 的ERDERS。時(shí)間2（前測(cè)和后測(cè)）×8 腦區(qū)（F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2）×3 時(shí)間窗（300、600、900 ms）為變量進(jìn)行重復(fù)方差測(cè)量顯示：時(shí)間主效應(yīng)顯著[F（1，42）=7.355，P＜0.01，partialη2=0.269]；腦 區(qū) 主 效 應(yīng) 顯 著[F（7，42）=8.199，P＜0.01，partialη2=0.387]；時(shí) 間 窗 主 效 應(yīng) 顯 著[F（2，42）=1.159，P＞0.05，partialη2=0.010]；腦區(qū)和時(shí)間之間存在顯著交互作用[F（7，14）=3.28，P＜0.05，partialη2=0.20]，時(shí)間、腦 區(qū) 和 時(shí) 間 窗 之 間 存 在 顯 著 交 互 作 用[F（7，42）=4.45，P＜0.05，partialη2=0.14。交互作用后的簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：300 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P4 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為右側(cè)額葉ERD；600 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后P3、P4、O2 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為頂葉和右側(cè)枕葉腦區(qū)ERD；900 ms 時(shí)間窗干預(yù)前后F3、C3、P3、P4、O2 存在顯著差異（P＜0.05），表現(xiàn)為左側(cè)額頂葉和中央皮層ERD 增強(qiáng)和右側(cè)頂枕葉ERD。表明，在動(dòng)作視頻游戲干預(yù)后，試驗(yàn)組工作記憶任務(wù)大腦活動(dòng)右半球頂枕葉高頻alpha ERD增加存在偏側(cè)化現(xiàn)象，在時(shí)間段上表現(xiàn)出高頻alpha ERD 由早期右側(cè)頂枕葉腦區(qū)到600～900 ms之間擴(kuò)展的整個(gè)左半球（見圖5）。
圖5 試驗(yàn)組不同時(shí)間窗的高頻alpha的ERDERS結(jié)果Figure 5 Amplitude of the High Frequency alpha ERD/ERS
3 討 論
本研究目的是探討舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練對(duì)健康老年人工作記憶的影響，進(jìn)而了解對(duì)老年人工作記憶影響的神經(jīng)心理機(jī)制。結(jié)果表明，試驗(yàn)組經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練，提高了工作記憶任務(wù)測(cè)試的反應(yīng)時(shí)間，這可能與舞蹈動(dòng)作視頻游戲干預(yù)手段有關(guān)。舞蹈動(dòng)作視頻游戲需要參加者在看到箭頭時(shí)，在有限時(shí)間內(nèi)用腳對(duì)正確位置進(jìn)行點(diǎn)踏，對(duì)時(shí)間和準(zhǔn)確性都有要求，在通過(guò)這種訓(xùn)練可能提高了老年人工作記憶任務(wù)反應(yīng)。本研究結(jié)果與前人關(guān)于視頻游戲?qū)夏耆苏J(rèn)知效益結(jié)果相一致[10，17]。BASAK 等使用實(shí)時(shí)策略性游戲干預(yù)老年人發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練23.5 h 后老年人工作記憶任務(wù)得到改善。ANGUERA等使用Neuroracer駕駛游戲?qū)夏耆诉M(jìn)行為期4 周的干預(yù)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組老年人任務(wù)處理能力提高，而且訓(xùn)練效益也擴(kuò)展到工作記憶任務(wù)，工作記憶反應(yīng)時(shí)得到提升，并在訓(xùn)練停止6 個(gè)月后工作記憶能力仍能保持。
老年人工作記憶改善機(jī)制可能來(lái)源于腦區(qū)神經(jīng)電生理活動(dòng)模式的變化。腦電結(jié)果發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后，工作記憶任務(wù)低頻alpha 額葉腦區(qū)事件相關(guān)同步化和頂葉腦區(qū)事件相關(guān)去同步化表現(xiàn)為額葉腦區(qū)神經(jīng)振蕩能量上升和頂葉腦區(qū)神經(jīng)振蕩能量降低。高頻alpha 顯示為事件相關(guān)同步化，這種同步化比較集中在額頂葉腦區(qū)，從早期右側(cè)頂枕葉腦區(qū)活動(dòng)到600～900 ms擴(kuò)展到整個(gè)左側(cè)半球，即表現(xiàn)為神經(jīng)振蕩能量上升的過(guò)程。
已有研究證明神經(jīng)振蕩過(guò)程與工作記憶過(guò)程相聯(lián)系[20-22]，工作記憶過(guò)程中theta波和alpha波的去同步化，反映了在進(jìn)行具體信息處理過(guò)程中提供神經(jīng)的最優(yōu)化。W.KLIMESCH 等[23]認(rèn)為，高頻alpha 神經(jīng)振蕩與長(zhǎng)時(shí)記憶過(guò)程有關(guān)，alpha頻段的去同步化與任務(wù)操作的績(jī)效有關(guān)。試驗(yàn)干預(yù)后，alpha頻段去同步化強(qiáng)度增加，表明參加者工作記憶任務(wù)操作績(jī)效明顯提升。研究者認(rèn)為，alpha同步活動(dòng)不僅反映了大腦皮層的失活，也反映了自上而下的加工過(guò)程，是對(duì)大腦區(qū)域的選擇性抑制[24]。類似于BADDELEY（1992 年）提出的工作記憶和注意控制的執(zhí)行過(guò)程，注意控制功能是通過(guò)抑制與任務(wù)無(wú)關(guān)的大腦區(qū)域來(lái)維持任務(wù)相關(guān)腦區(qū)的關(guān)注，因此工作記憶系統(tǒng)有具體自上而下的過(guò)程，該過(guò)程可能基于theta和高頻alpha頻段管理信息的存取和操作[25]。
游戲干預(yù)后，對(duì)工作記憶任務(wù)大腦神經(jīng)電生理活動(dòng)影響表現(xiàn)為早期低頻alpha 事件相關(guān)同步化，到600～900 ms 更明顯的左半球腦區(qū)高頻alpha 去同步化的增加，具體表現(xiàn)在額葉和頂枕葉腦區(qū)。早期額頂葉腦區(qū)同步化反映了alpha 波編碼和檢索過(guò)程（頂葉）的特征，也反映了中央執(zhí)行和注意控制期間（額葉）的特征[26]。考慮到低頻alpha的注意功能，在枕葉腦區(qū)的活動(dòng)可能暗示了抑制過(guò)程，即枕葉視覺(jué)皮層抑制了與任務(wù)無(wú)關(guān)的信息，進(jìn)而導(dǎo)致工作記憶過(guò)程更快[27]。特別是工作記憶后期alpha 振蕩活動(dòng)增強(qiáng)，代表視覺(jué)皮質(zhì)的抑制功能，因?yàn)閍lpha 振蕩功率增加是視覺(jué)皮質(zhì)抑制的標(biāo)志[28]。工作記憶機(jī)制是通過(guò)枕區(qū)alpha 能量振蕩防止感覺(jué)信息的輸入來(lái)影響內(nèi)部信息處理，控制自上而下的信息，維持短時(shí)記憶的有效加工。訓(xùn)練后，工作記憶神經(jīng)電生理活動(dòng)隨著時(shí)間推移發(fā)生了很大變化。動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練后，工作記憶任務(wù)神經(jīng)電活動(dòng)表現(xiàn)為600～900 ms由右側(cè)頂葉高頻alpha事件相關(guān)去同步化向左側(cè)半球事件相關(guān)去同步化增強(qiáng)的模式，說(shuō)明這期間老年人注意力資源的快速動(dòng)員。左半球高頻alpha 事件相關(guān)去同步化表明，與長(zhǎng)時(shí)記憶相關(guān)的過(guò)程也受到影響，在頂葉區(qū)域內(nèi)快速募集神經(jīng)元，展現(xiàn)了工作記憶編碼和維持階段的神經(jīng)電生理活動(dòng)特征。
本研究由于樣本量有限，未探討動(dòng)作視頻游戲?qū)Σ煌詣e老年人認(rèn)知能力的影響，未來(lái)應(yīng)開展動(dòng)作視頻游戲?qū)Σ煌詣e老年人腦健康的促進(jìn)效益。
4 結(jié) 論
舞蹈動(dòng)作視頻游戲訓(xùn)練可以促進(jìn)老年人工作記憶能力的改善。老年人工作記憶任務(wù)過(guò)程中大腦活動(dòng)模式由額葉和頂枕葉腦區(qū)的低頻alpha 事件相關(guān)同步化，到左半球腦區(qū)的高頻alpha去同步化增加。
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