李志超 李?yuàn)檴?陳子超

(四川大學(xué)體育科學(xué)研究所，四川 成都 610064)

由于國際上對(duì)腦科學(xué)的重視，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的興起，體育鍛煉與認(rèn)知功能的關(guān)系探究便結(jié)合神經(jīng)電生理共同發(fā)展和研究。Hillman等〔1〕首次采用ERP技術(shù)，探討不同身體活動(dòng)量對(duì)老年人認(rèn)知功能的影響，及其大腦神經(jīng)電位特征。事件相關(guān)電位(EPR)反映了認(rèn)知過程中大腦高級(jí)功能中的神經(jīng)電生理的變化，也被稱為認(rèn)知電位，也就是指當(dāng)人們對(duì)某事物進(jìn)行認(rèn)知加工時(shí)，從頭顱表面反映出的腦電位。P300是Sutton在實(shí)驗(yàn)研究過程中發(fā)現(xiàn)，其為晚成分的第三個(gè)正波〔2〕。另外Sutton在識(shí)別不同聲調(diào)時(shí)記錄到一個(gè)潛伏期約300 ms的正波(P300)，有研究結(jié)果表明P300是與注意、辨認(rèn)、決策、記憶等認(rèn)知功能有關(guān)的ERP成分〔3,4〕。P300作為一種特殊的誘發(fā)電位是ERP的內(nèi)源性成分，它是判斷大腦高級(jí)功能的一個(gè)客觀、科學(xué)的指標(biāo)〔2〕。ERP與認(rèn)知過程有密切關(guān)系，被認(rèn)為是了解人們心理活動(dòng)的重要手段，也為研究大腦認(rèn)知活動(dòng)過程提供了新的方法和途徑〔5〕。

EPR的存在、發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用，可有效改善及提高心理測驗(yàn)的手段。EPR反映人對(duì)一個(gè)事件認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理的改變，能夠真實(shí)反映腦的認(rèn)知能力。研究〔6〕發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉或運(yùn)動(dòng)干預(yù)能夠有效干預(yù)和影響健康成年人P300潛伏期與波幅，意味著可以改善和提高鍛煉人群的認(rèn)知能力。Meta分析是對(duì)同一課題的多項(xiàng)獨(dú)立研究分析的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的、定量的綜合性分析。目前在體育鍛煉對(duì)健康成年人P300影響的Meta分析中，Jonasson等〔7〕對(duì)體育鍛煉與健康成年人P300潛伏期及波幅影響效果進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并證實(shí)其置信效果。但是在這些研究中探討關(guān)系之間的調(diào)節(jié)變量的研究較少，如干預(yù)時(shí)間、干預(yù)頻率、干預(yù)周期等，缺乏一個(gè)統(tǒng)籌多個(gè)變量下、較為完整的一套鍛煉方案。基于以上，本研究就體育鍛煉對(duì)健康成年人認(rèn)知能力的影響進(jìn)行Meta分析。

1 資料與方法

1.1文獻(xiàn)搜集 檢索web of science、SpringerLink、ScienceDirect數(shù)據(jù)庫，檢索收集體育鍛煉對(duì)健康成年人P300影響的相關(guān)文獻(xiàn)，檢索時(shí)間為1979年到2019年4月。根據(jù)PICOS原則，分別以“exercise”“sport”“P300”“ERP”“cognitive ability”為主題詞，采用自由、隨機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并應(yīng)用NOTEEXPRESS軟件對(duì)全文進(jìn)行檢索，共檢索相關(guān)文獻(xiàn)289篇。

1.2文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①受試對(duì)象是健康成年人;②采用RCT，清晰地描述了實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的基本情況;③清晰描述了體育鍛煉前后，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差;④運(yùn)用體育鍛煉方式對(duì)健康成年人P300影響的文獻(xiàn);⑤同作者對(duì)同人群的研究選擇發(fā)表時(shí)間最早的一篇。排除標(biāo)準(zhǔn)：無法獲得全文信息的會(huì)議摘要和綜述研究;未發(fā)表的期刊(碩士、博士畢業(yè)論文)。

1.3文獻(xiàn)篩選 檢索得到289篇與本研究相關(guān)的文獻(xiàn)，通過閱讀題目和摘要初步篩選出245篇文獻(xiàn)。經(jīng)過閱讀文獻(xiàn)全文，排除數(shù)據(jù)不完整、數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)不恰當(dāng)?shù)奈墨I(xiàn)，最終納入的合格文獻(xiàn)為12篇。

1.4文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)估 通過Cochrane協(xié)助網(wǎng)提供的Review Manager5.3對(duì)所納入的RCT文獻(xiàn)做方法學(xué)質(zhì)量評(píng)估。對(duì)納入的12篇研究從6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分。分別以Random sequence generation(隨機(jī)序列產(chǎn)生)、Allocation concealment(分配隱藏)、Blinding of participants and personnel(參與者和人員盲法)、Blinding of outcome assessment(結(jié)果評(píng)估的盲法)、Incomplete outcome data(不完整的結(jié)果數(shù)據(jù))、Selective reporting(選擇性報(bào)告)、Other bias(其他偏倚)，每方面以“低風(fēng)險(xiǎn)”“不清楚”和“高風(fēng)險(xiǎn)”作為評(píng)價(jià)結(jié)果。如圖1，對(duì)納入研究的RCT文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)估可知，其中有3篇文獻(xiàn)達(dá)到中度偏倚風(fēng)險(xiǎn)，9篇為低度偏倚風(fēng)險(xiǎn)，不存在高度偏倚風(fēng)險(xiǎn)的文章。

1.5納入文獻(xiàn)的基本特征 共納入文獻(xiàn)12篇，其中3篇為EI期刊，9篇為SCI期刊。實(shí)驗(yàn)組人數(shù)為411人，對(duì)照組人數(shù)為417人。納入文獻(xiàn)特征見表1。

1.6研究方法

1.6.1元分析法

1.6.1.1廣義 即運(yùn)用定量方法匯總多個(gè)研究結(jié)果的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，指全面收集所有相關(guān)研究并逐個(gè)進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)價(jià)和分析，再用定量合成的方法對(duì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得出綜合結(jié)論的整個(gè)過程〔3〕。

圖1 文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)估

表1 納入研究的文獻(xiàn)特征

C為實(shí)驗(yàn)組，E為對(duì)照組

1.6.1.2狹義 元分析是一種系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

Glass(1976)提出，Me為實(shí)驗(yàn)組均數(shù)，Mc為控制組均數(shù)，SDp為合并方差。

1.7統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用stata13.0對(duì)納入的12篇體育鍛煉對(duì)健康成年人P300影響的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇SMD和95%CI為效應(yīng)尺度進(jìn)行合并效應(yīng)量。采用Cochrane的Review Manager5.3對(duì)所納入的RCT文獻(xiàn)做方法學(xué)質(zhì)量評(píng)估。采用Cohen的d指標(biāo)評(píng)估效應(yīng)量的大小，即0.2≤d<0.5時(shí)，為小效應(yīng)量；0.5≤d<0.8時(shí)，為中等效應(yīng)量；當(dāng)d≥0.8時(shí)，為大效應(yīng)量。

1.8異質(zhì)性檢驗(yàn) 異質(zhì)性大小用I2表示，I2<30%表明有輕度異質(zhì)性，基本可以忽略；30%≤I2≤60%表明有中度異質(zhì)性；60%

1.9相關(guān)變量分類 由于體育鍛煉具體是從鍛煉人群、鍛煉方式、鍛煉周期、鍛煉強(qiáng)度進(jìn)行控制，所以本研究設(shè)置4個(gè)變量并進(jìn)行分類。①干預(yù)人群。將納入的文獻(xiàn)分為：健康老年人、健康成年人兩個(gè)組別。②干預(yù)方式。將納入的文獻(xiàn)分為：休閑類鍛煉干預(yù)方式、體能類鍛煉干預(yù)方式兩個(gè)組別。③干預(yù)周期。將納入的文獻(xiàn)分為：長周期干預(yù)(12 w以上)、短周期干預(yù)(12 w以下)兩個(gè)組別。④干預(yù)強(qiáng)度。將納入文獻(xiàn)分為分中等強(qiáng)度、高等強(qiáng)度。

2 結(jié) 果

2.1體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的敏感性分析 各組結(jié)局指標(biāo)敏感性分析可見，波幅的點(diǎn)估計(jì)值為1.93，95%CI為1.29～2.58；潛伏期的點(diǎn)估計(jì)值為-1.56，95%CI為-2.48～-0.64，得出所納入的文章質(zhì)量較高，每篇的數(shù)值都在點(diǎn)的估計(jì)值內(nèi)上下浮動(dòng)。見圖2。說明本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定，可信度較高，具有較高的參考價(jià)值。

圖2 體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的敏感性

2.2體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的異質(zhì)性檢驗(yàn) 體育鍛煉對(duì)健康成年人的P300具有良好的干預(yù)效果。波幅的異質(zhì)性檢驗(yàn)中，d=1.934，95%CI為1.289～2.580，P<0.001，I2=93.3%；潛伏期的異質(zhì)性檢驗(yàn)中d=-1.559，95%CI為-2.477～-0.641，P=0.001，I2=95.5%。可以看出體育鍛煉對(duì)健康成年人P300潛伏期及波幅的干預(yù)效果明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，說明體育鍛煉能夠改善和提高健康成年人的認(rèn)知能力。但各項(xiàng)結(jié)局指標(biāo)的合并d和異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，均具有不可忽略的異質(zhì)性且具有顯著性差異。

2.3體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的偏倚性分析 散點(diǎn)分布在偏上的位置，但是基本左右平衡；潛伏期指標(biāo)中幾篇文獻(xiàn)稍微存在一些偏倚，不是很嚴(yán)重，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能造成太大的影響，表明偏倚結(jié)果在允許的范圍內(nèi)，可以接受，本研究納入的各研究不存在明顯的發(fā)表偏倚。

由于結(jié)局指標(biāo)為P300潛伏期和波幅均為連續(xù)性變量，因此采用egger檢驗(yàn)法進(jìn)行發(fā)表偏倚的檢驗(yàn)分析較為準(zhǔn)確。Meta分析中偏倚性檢驗(yàn)中，波幅的P=0.011、潛伏期的P=0.121，潛伏期的P=0.05沒有發(fā)生偏倚；波幅的P值顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生了偏倚，可能由于樣本量少，文章納入情況導(dǎo)致，在許可的范圍之內(nèi)，屬于正?，F(xiàn)象?？梢暈閷?shí)驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定，未發(fā)表偏倚。見表2。

表2 體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的偏倚性分析

2.4體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的元回歸分析 由表3可知，潛伏期及波幅的Meta回歸分析中，干預(yù)人群、干預(yù)周期、干預(yù)強(qiáng)度的亞組內(nèi)容分別進(jìn)行回歸分析顯示P均>0.05，無顯著性差異。說明本研究納入的文章可靠性較高，具有較高的參考價(jià)值。但異質(zhì)性檢驗(yàn)中存在較大的異質(zhì)性，所以說明體育鍛煉對(duì)健康成年人P300潛伏期及波幅影響效果異質(zhì)性的來源也可能是臨床異質(zhì)性、方法學(xué)異質(zhì)性或統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性。

2.5體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的亞組分析

2.5.1通過干預(yù)人群亞組分析 體育鍛煉對(duì)健康老年人P300潛伏期的d為-1.897、P=0.000，波幅的d為2.038、P=0.000，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)健康青年人的干預(yù)效果P300潛伏期d為-1.051，波幅的d為1.815，說明體育鍛煉對(duì)健康成年人P300潛伏期及波幅都具有較好的干預(yù)效果。但通過d大小比較，體育鍛煉對(duì)健康老年人的干預(yù)效果要優(yōu)于健康青年人，因此得出結(jié)論，體育鍛煉干預(yù)對(duì)健康老年人P300潛伏期及波幅改善效果的效應(yīng)明顯。見表4。

表3 體育鍛煉對(duì)健康成年人P300干預(yù)作用的元回歸分析

2.5.2通過干預(yù)方式亞組分析 休閑類鍛煉項(xiàng)目對(duì)P300潛伏期及波幅的d分別為-1.605、1.555，體能類鍛煉項(xiàng)目對(duì)P300潛伏期及波幅的效應(yīng)量分別為-1.548、2.265，均P<0.05，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表4。

2.5.3通過干預(yù)周期亞組分析 短鍛煉周期的d分別為-1.291、2.158，長鍛煉周期的d分別為-1.682，1.672，P均<0.05，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，通過d的大小比較，得出運(yùn)動(dòng)干預(yù)長鍛煉周期對(duì)健康成年人P300潛伏期及波幅的干預(yù)效果優(yōu)于短周期鍛煉。因此，短干預(yù)周期對(duì)健康成年人P300潛伏期及波幅改善效果的效應(yīng)明顯。見表4。

2.5.4通過干預(yù)強(qiáng)度亞組分析 低等強(qiáng)度對(duì)P300潛伏期及波幅的d分別為-1.605、1.555，中等強(qiáng)度對(duì)P300潛伏期及波幅的d分別為-1.548、2.265，均P<0.05，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表4。

表4 Meta 分析的分亞組調(diào)節(jié)d檢驗(yàn)

3 討 論

P300 作為客觀評(píng)價(jià)認(rèn)知功能的電生理指標(biāo)，具有較高的敏感性和特異性，可以準(zhǔn)確地反映出測試者的認(rèn)知功能的變化。體育鍛煉能夠增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)的功能，提高記憶和反應(yīng)能力，增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)可使神經(jīng)細(xì)胞具有較高的靈活性。體育鍛煉對(duì)機(jī)體的晝夜節(jié)律、中樞代謝、心血管功能、腦干和下丘腦-垂體軸在內(nèi)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能具有有效的改善功能〔6，19〕。體育鍛煉能增加內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)、紋狀體、海馬、下丘腦和杏仁核的p-mtor陽性神經(jīng)元。體育鍛煉可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)和記憶，并產(chǎn)生抗抑郁和焦慮等與壓力相關(guān)的精神疾病的能力〔20，21〕。

21世紀(jì)以來，眾多學(xué)者應(yīng)用P300潛伏期與波幅的指標(biāo)來探究體育鍛煉與運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)鍛煉者認(rèn)知功能加工的影響。如Kida等〔22〕的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的老年人與不經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的老年人相比，反應(yīng)速度更快，P300幅度更大。Marr等〔23〕通過2016～2018年的文獻(xiàn)進(jìn)行元分析得到，健康的老年人在參與體育活動(dòng)干預(yù)時(shí)更有可能看到認(rèn)知能力的改善。Northey等〔24〕通過對(duì)36項(xiàng)研究的333項(xiàng)依賴效應(yīng)大小分析表明，體育鍛煉能夠有效改善老年人的認(rèn)知功能。

本研究設(shè)置4個(gè)不同的變量進(jìn)行了效應(yīng)量檢驗(yàn)。干預(yù)方式的變量效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以運(yùn)動(dòng)處方的干預(yù)方式進(jìn)行干預(yù)健康成年人P300的潛伏期及波幅的效果明顯。L?vdén等〔25〕通過對(duì)60名老年人進(jìn)行6個(gè)月有氧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)干預(yù)的實(shí)驗(yàn)中，得到有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能有廣泛的影響。 Kennedy等〔26〕提出不同個(gè)體之間與年齡相關(guān)的認(rèn)知能力下降率差異很大。相比于青年人，老年人認(rèn)知能力下降現(xiàn)象更明顯。基于運(yùn)動(dòng)方案(干預(yù)周期、干預(yù)時(shí)間、干預(yù)強(qiáng)度)的調(diào)節(jié)變量d檢驗(yàn)得出，長鍛煉周期(大于12 w)、低等強(qiáng)度體育鍛煉對(duì)健康成年人P300的潛伏期及波幅的干預(yù)效果最佳。

通過閱讀文章來探討異質(zhì)性的來源發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)干預(yù)對(duì)象選取方面，納入文章的實(shí)驗(yàn)對(duì)象存在一定的差異。實(shí)驗(yàn)對(duì)象的性別比例不同；實(shí)驗(yàn)對(duì)象的樣本數(shù)量不同；實(shí)驗(yàn)對(duì)象地區(qū)來源存在差異；實(shí)驗(yàn)對(duì)象體質(zhì)自身的差異，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在體質(zhì)方面可能會(huì)存在先天差異，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定。在干預(yù)措施選擇方面，干預(yù)環(huán)境的選擇不同；實(shí)施對(duì)象的參與程度不同，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一、無趣，導(dǎo)致某些實(shí)驗(yàn)對(duì)象參與度低，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，造成異質(zhì)性；干預(yù)的形式不同，存在體能類體育鍛煉與休閑類體育鍛煉。Meta分析異質(zhì)性檢驗(yàn)中，文章具有較大的異質(zhì)性，研究分析發(fā)現(xiàn)，可能是數(shù)據(jù)精確度不同，也可能在測量結(jié)果的差異與多樣性方面，會(huì)存在系統(tǒng)誤差，由于測量儀器的選取不同及測量儀器存在不可避免的誤差及測試者的主觀傾向性等方面均是研究間存在差異的主要原因。另外，納入文獻(xiàn)樣本量不足；未發(fā)表的文獻(xiàn)及無法獲得全文的摘要和綜述，沒有進(jìn)行鍛煉頻率與鍛煉時(shí)間的分亞組整體分析，后期會(huì)進(jìn)行整理與修補(bǔ)；文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)估方面的不足，部分文章沒有說明是否采用“雙盲”及主觀評(píng)價(jià)和判斷文章質(zhì)量，這都是造成文章異質(zhì)性的原因。