余澤華

(廣州體育學(xué)院研究生院 廣東廣州 510000)

該文通過(guò)在中國(guó)知網(wǎng)、Pubmed、Nature等數(shù)據(jù)庫(kù)中收集大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有關(guān)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)久坐大學(xué)生抑制控制與腦機(jī)制影響的研究成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。目前，我國(guó)大學(xué)生日常鍛煉時(shí)間呈下降趨勢(shì)，尤其是久坐大學(xué)生日漸增多，長(zhǎng)時(shí)間固定姿勢(shì)坐著對(duì)人的身體健康會(huì)造成一定程度的危害，如腿部變形、腰椎間盤(pán)突出、心腦血管病、心臟病等，也會(huì)讓大腦的反應(yīng)能力顯著下降。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)是一種科學(xué)、系統(tǒng)、效能很高的訓(xùn)練方法，與中低強(qiáng)度的慢跑相比，它可以很好地改善大腦認(rèn)知，如抑制控制能力，對(duì)久坐人群的身體健康也能夠起到一定的改善作用。該文主要對(duì)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)久坐人群認(rèn)知功能方面的影響和作用及國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1 高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)

高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)指的是以人體最大攝氧量的85%～90%的強(qiáng)度，不斷地進(jìn)行短時(shí)間的、可間歇的劇烈活動(dòng)。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)的構(gòu)成要素包括訓(xùn)練密度、鍛煉時(shí)間、機(jī)體休息時(shí)間、訓(xùn)練數(shù)量等。此外，它涉及鍛煉方式、訓(xùn)練組數(shù)等因素。從中可以看出，由間歇運(yùn)動(dòng)和循環(huán)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成了高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，有很多人采用這種鍛煉方式減肥和強(qiáng)身健體，最終達(dá)到更好的鍛煉效果。與中等強(qiáng)度有氧持續(xù)運(yùn)動(dòng)相比，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)的最大特點(diǎn)就是提高對(duì)大腦的抑制控制能力所需時(shí)間較少。從傳統(tǒng)的角度看，長(zhǎng)時(shí)間的慢跑是一種中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有間歇時(shí)間，是推薦的最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)方式，可以改善身體的健康水平。

高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)可以很好地替代中度強(qiáng)度的有氧持續(xù)訓(xùn)練，更能降低收縮壓和增加最大攝氧量，對(duì)大腦的認(rèn)知功能具有促進(jìn)作用。但人們對(duì)高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的手段和方法了解深度不夠，還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間去探究其內(nèi)在規(guī)律。未來(lái)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)在各類人群中的研究會(huì)很多，會(huì)有更多的研究成果被發(fā)現(xiàn)，人采用這種高效的方式能夠更快提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)，減少不必要的能量輸出和消耗，減小運(yùn)動(dòng)者關(guān)節(jié)損傷的概率，從而在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中得到高效的鍛煉，提高運(yùn)動(dòng)水平。

2 運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知

2.1 身體活動(dòng)與改進(jìn)認(rèn)知功能之間的關(guān)系

在日常生活中，身體活動(dòng)的多少對(duì)大腦認(rèn)知能力的發(fā)展具有一定影響。越來(lái)越多的研究表明，在人的整個(gè)生命周期中，身體活動(dòng)與大腦認(rèn)知功能之間有著非常積極的關(guān)系。目前，相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，急性和慢性中等強(qiáng)度持續(xù)有氧運(yùn)動(dòng)具有積極作用。Mcmorris發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度鍛煉或長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉，會(huì)抑制認(rèn)知功能，這與Yerkes Dodson 倒U 假說(shuō)是相一致的。此外，身體和情緒疲勞可能會(huì)抑制更高強(qiáng)度鍛煉的認(rèn)知表現(xiàn)。這幾年一些學(xué)科研究發(fā)現(xiàn)，在身體活動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的影響因素中，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度比體力活動(dòng)的次數(shù)作用更大，但目前還沒(méi)有充分的數(shù)據(jù)去證實(shí)。每天體育運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知水平影響的效果會(huì)受到年齡、性別、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和訓(xùn)練強(qiáng)度等因素的制約。

現(xiàn)在有一部分研究討論了不同體育項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)不同年齡人群認(rèn)知表現(xiàn)的影響。對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)，一部分研究表明，兒童、青少年的抑制控制水平可以在較短時(shí)間或者長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后得到明顯提高。有研究顯示，一定的體力活動(dòng)對(duì)大腦認(rèn)知表現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生良好的改善，但還需要不斷探索和延伸到相關(guān)領(lǐng)域來(lái)解釋這些關(guān)系。

綜上所述，身體活動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能有一定作用，對(duì)大腦認(rèn)知水平有一定的改善，兩者之間有著非常密切的聯(lián)系，但還需要更多的實(shí)驗(yàn)去證明兩者之間的關(guān)系和解釋其中的奧秘。

2.2 高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)改善認(rèn)知功能及腦機(jī)制

國(guó)外調(diào)查了高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)超重人群認(rèn)知功能的影響，發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)后，超重人群認(rèn)知能力明顯提升，在抑制控制方面也提升明顯。Quintero在2018 年對(duì)超重的成年男性認(rèn)知功能進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能中的抑制控制有著積極的改進(jìn)效果。急性高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)超重人群的認(rèn)知功能影響的研究處于起步階段，事實(shí)上，國(guó)外研究表明，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦有一定的改變，特別是對(duì)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)和功能，BDNF是一種在保持或提高多種大腦功能方面起著關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)。

在認(rèn)知功能方面，Travlos通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，使用85%最大心率的高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)，可以使青少年在課前的數(shù)學(xué)水平得到提升。從國(guó)外研究資料中發(fā)現(xiàn)，有些研究探討了長(zhǎng)期的高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)受試者認(rèn)知能力的作用。例如，對(duì)7～13 歲小孩每天的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)，研究結(jié)果顯示，6 周的高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)使兒童的認(rèn)知測(cè)試水平得到改變，包含抑制控制和工作記憶等。從這項(xiàng)研究結(jié)果分析，急性高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)能夠?qū)η邦~葉皮質(zhì)的執(zhí)行功能產(chǎn)生一定效果，在國(guó)內(nèi)的研究中，黎涌明把高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)稱為以最大乳酸穩(wěn)態(tài)的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行多次持續(xù)時(shí)間為幾秒到幾分鐘的訓(xùn)練，且每次練習(xí)之間練習(xí)者沒(méi)有完全恢復(fù)的休息或安排較低強(qiáng)度訓(xùn)練的方法。

Robinson發(fā)現(xiàn)，只有完成HIIT 訓(xùn)練計(jì)劃的受試者，其大腦代謝才會(huì)得到提高，這些結(jié)果可以解釋認(rèn)知結(jié)果，但運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、大腦代謝、認(rèn)知之間的關(guān)系目前還沒(méi)有清晰的解釋。有研究表明，高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知的實(shí)踐能力有幫助，但是對(duì)高級(jí)認(rèn)知功能沒(méi)有效果。

綜上所述，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能方面的改善有顯著的作用，對(duì)大腦抑制控制和記憶能力都有一定幫助，改善了大腦神經(jīng)對(duì)事物的反應(yīng)速度，能快速做出相應(yīng)的判斷。通過(guò)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)刺激大腦神經(jīng)，讓認(rèn)知達(dá)到相應(yīng)的能力水平，這種訓(xùn)練方法可以用于不同人群進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，用這種方式證明訓(xùn)練的有效性和實(shí)用性，在未來(lái)將是一個(gè)新的突破方向，需要更多的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究探索。

2.3 中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)改善認(rèn)知功能及腦機(jī)制

Drollette把40 名年齡在8～10 歲的兒童作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，急性中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童的執(zhí)行功能有一定的改善，時(shí)間較短的運(yùn)動(dòng)是調(diào)節(jié)兒童神經(jīng)活動(dòng)非常好的一種手段，可以促進(jìn)兒童專注力提升。在國(guó)內(nèi)，一些研究探討了單次運(yùn)動(dòng)和每天進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)認(rèn)知功能的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，一次體育鍛煉后可以讓兒童和老年人的執(zhí)行功能得到改善。堅(jiān)持有氧運(yùn)動(dòng)可以使兒童的執(zhí)行功能得到改變（抑制控制和認(rèn)知靈活性），同時(shí)也可以讓老年人的記憶能力得到改進(jìn)，延遲海馬區(qū)腦量下降等。研究認(rèn)為，體育鍛煉會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的腦區(qū)和高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)的腦區(qū)的激活水平產(chǎn)生影響。

陳愛(ài)國(guó)用10歲的兒童作為研究對(duì)象，使用功能磁共振技術(shù)檢測(cè)一次30min 中等強(qiáng)度持續(xù)鍛煉對(duì)兒童執(zhí)行功能及其腦喚醒模式的特征性變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，30min急性中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)提高了兒童的執(zhí)行功能，其腦機(jī)制是急性中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)誘發(fā)了兒童執(zhí)行功能腦激活模式的變化。中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能方面的改善有一定效果。

綜上所述，中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)受試者的執(zhí)行能力，如專注力、認(rèn)知靈活性都有一定的改善和提高，它對(duì)大腦相應(yīng)的腦區(qū)激活有一定促進(jìn)作用，通過(guò)有氧運(yùn)動(dòng)提高大腦的記憶水平，可以提高工作效率，讓大腦的專注力得到長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)，有利于工作和學(xué)習(xí)，還可以促進(jìn)兒童的大腦發(fā)育，使頭腦更加靈活。但還需要在其他領(lǐng)域采用更多先進(jìn)的儀器設(shè)備進(jìn)行研究探索，從而彌補(bǔ)現(xiàn)階段成果的不足。

2.4 高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)和中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析

Kramer等對(duì)124名久坐不動(dòng)的成年人進(jìn)行了一系列測(cè)試，并將他們分成有氧組和對(duì)照組，訓(xùn)練的時(shí)間為半年，最后發(fā)現(xiàn)，僅有氧組中執(zhí)行能力和有氧能力有一定程度的提高，其中有氧能力提高了5.1%，認(rèn)為執(zhí)行功能的改善是由于有氧健身能力的增強(qiáng)。急性高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)可以改善成年人的詞匯學(xué)習(xí)、選擇性注意和執(zhí)行功能。與長(zhǎng)時(shí)間有氧運(yùn)動(dòng)相比，這種鍛煉方式更好，效果持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的效果還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)。Russo 等在2017年發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)可能會(huì)對(duì)超重成年人的認(rèn)知能力有一定的提高作用。在之前的研究中，發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)在改善正常成年人的認(rèn)知能力方面可能要比長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的有氧運(yùn)動(dòng)效果更佳。

Lambrick 等在2016 年發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)對(duì)抑制控制的改善與前額葉皮層紅外光譜測(cè)量的調(diào)制有關(guān)，輕度的運(yùn)動(dòng)只會(huì)帶來(lái)非常小的改善，與前額葉激活無(wú)關(guān)。因此，前額葉皮層血流和氧合的增加可能是高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)相對(duì)于CAE在抑制控制方面起作用的另一個(gè)合理解釋。事實(shí)上，有國(guó)外研究表明，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦有積極影響，特別是對(duì)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)和功能的影響。BDNF是一種蛋白質(zhì)，在維持或改善多種大腦功能方面起著關(guān)鍵作用。最近的一項(xiàng)研究表明，海馬脂質(zhì)過(guò)氧化，導(dǎo)致記憶衰退。

從以上的文獻(xiàn)資料可知，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)和中等強(qiáng)度有氧持續(xù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)久坐人群的抑制控制能力有著明顯的改善作用，對(duì)大腦神經(jīng)迅速做出反應(yīng)有著積極的促進(jìn)作用。通過(guò)兩種訓(xùn)練手段的對(duì)比研究，可以更好地篩選出最高效、適宜的訓(xùn)練方式，針對(duì)特殊人群進(jìn)行體育訓(xùn)練，從而達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。這兩種訓(xùn)練手段對(duì)不同人群都有著積極的作用，通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選，選擇適合的訓(xùn)練方式進(jìn)行針對(duì)性鍛煉，最后有效改善久坐人群的認(rèn)知功能。中等強(qiáng)度有氧訓(xùn)練更傾向于日常鍛煉和健身，但對(duì)大腦認(rèn)知功能的改善程度沒(méi)有高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)明顯，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦各個(gè)腦區(qū)的激活和轉(zhuǎn)換能力提升明顯，可以帶動(dòng)更多的神經(jīng)元參與，可以讓腦部的血液循環(huán)加快，這對(duì)認(rèn)知能力提升也有一定幫助。未來(lái)還需要轉(zhuǎn)變?cè)兴季S模式，在機(jī)制方面不斷探索。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)能夠改善大腦抑制控制的能力。在改善大腦認(rèn)知功能和提高對(duì)事物的反應(yīng)能力方面，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)比中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)效果更為突出。通過(guò)高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練使久坐不動(dòng)人群的抑制控制能力和大腦腦區(qū)相應(yīng)功能得到提升，同時(shí)也降低了患抑郁癥和慢性病的風(fēng)險(xiǎn)。許多受試者最后的認(rèn)知表現(xiàn)比運(yùn)動(dòng)干預(yù)前提高明顯，以前認(rèn)為中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)改善大腦抑制控制能力效果最好，但通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦抑制控制的能力效果更好，尤其是對(duì)大腦反應(yīng)能力和對(duì)事物的判斷能力，這也是高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)所在。目前，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對(duì)久坐大學(xué)生的抑制控制及腦機(jī)制方面的研究深度不夠，一些研究的技術(shù)手段和方法上需要?jiǎng)?chuàng)新，特別是機(jī)制方面的研究比較欠缺，還需要不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，以待新的研究成果。研究主要是以年輕人為主，對(duì)患慢性疾病的中老年人的研究還較少，國(guó)外在該領(lǐng)域的研究較多，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究深度還不夠，這將是以后實(shí)驗(yàn)研究的重點(diǎn)。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦認(rèn)知的改善程度比較高，尤其是進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)干預(yù)后通過(guò)和對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比。高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)是很高效有利的訓(xùn)練方式，對(duì)運(yùn)動(dòng)者的整體身體素質(zhì)指標(biāo)變化有明顯影響，也是被廣泛推廣的訓(xùn)練方法，對(duì)受試者各個(gè)腦區(qū)刺激激活效果最佳，海馬旁回面積增加，記憶能力提升，對(duì)腦部起到較好的鍛煉作用。