急性有氧运动对女大学生刷新功能的影响研究①

彭艳芳

(温州医科大学体育科学学院 浙江温州 325035)

急性有氧运动对女大学生刷新功能的影响研究①

彭艳芳

(温州医科大学体育科学学院 浙江温州 325035)

目的:研究急性有氧运动对刷新功能的影响。方法:将女大学生随机分为两组,运动干预组(60～70%心率储备强度,持续30min自行车运动)和阅读控制组,采用1-back任务范式测量运动前,运动30min后以及运动后30min刷新功能,用重复测量方差分析和卡方检验分别处理反应时和正确率行为数据,探讨不同时程急性有氧运动对工作记忆的影响。结果:运动30min后1-back任务运动组正确率显著高于控制组(X2=0.03);运动后30min运动组反应时非常显著大于控制组(P=0.00)。结论:运动后急性有氧运动促进刷新功能,对刷新功能的影响可持续到运动后30min,且表现出负面损伤影响。

急性有氧运动 刷新功能 1-back任务

执行功能(executive function)是指在完成复杂的认知任务时对其他认知过程进行控制和协调的高级认知过程[1]。执行功能并非一个单一结构,存在多维结构,主要包括抑制、转换、刷新和双任务协调4个基本成分[2]。刷新功能是指执行功能根据呈现的信息不断更改工作记忆内容的过程,主要功能是根据当前任务监控输入信息,不断对记忆内容进行修正[2,6]。刷新功能是执行功能的重要部分,与学生学业成绩具有密切相关性[7],具有可塑性[6]。以往众多研究表明运动能有效促进执行功能提高[3-5],急性运动通过引起调制活动神经网络的瞬间变化有效促进执行功能的提高[8],但运动对执行功能影响与运动时间、强度、任务类型及复杂程度具有联系。有研究表明超过8min中等强度运动对刷新功能影响显著,其中运动30min比15min效果更加明显[10],运动强度对刷新功能的影响也负荷倒U理论,中等强度运动对刷新功能的影响效果比大强度和小强度的效果更好[4,9]。

该研究探讨30min,60～70%储备心率强度自行车运动对刷新功能的影响。跟踪任务、活动记忆任务和N-back任务是测量刷新功能最为常用的任务范式,其中n-back任务要求被试看一些项目串,对倒数n个项目与当前项目进行匹配。1-back任务范式能较纯粹地体现对输入信息的监控。因此该研究采用1-back任务范式,研究固定强度,固定持续时间急性有氧自行车运动对刷新功能的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象

在某大学公开招募59名20～24周岁女大学生(右利手),实验组31名,对照组28名,BMI在18～24.99之间,实验要求女大学生身体健康无任何疾病史及遗传家族史,身体状况安全问卷(PAR-Q)回答全部为“否”,确保被试者能够负担本次运动;被试者均自愿参加实验,课题组支付被试者少量实验费。

1.2 研究方法

1.2.1 实验设计

采用的是2×2双因素设计,自变量为组别(运动干预组、阅读控制组)和时间点(运动后、运动后30min),因变量为反应时和正确率。

1.2.2 实验程序

采用E-prime编写实验程序,被试者要求在运动前、运动后和运动后30min完成1-back任务:当屏幕随机出现1～9数字,如果当前呈现的数字与上倒数第1个数字相同,按“1”键,如果不同按“2”键,以此类推,相同与不同比例均为50%;每次任务包括40个试次(trail),每个试次随机呈现1个1～9数字,时间为1000ms,随后呈现“+”时间1000ms,依次类推。要求被试者在屏幕呈现出数字后,又快又准地做出相应反应,每次反应时长为0～2000ms。

实验前向被试者说明整个实验流程,填写被试基本情况表,平静后测安静心率,计算出靶心率。实验前准备练习1-back任务2次,模拟实验练习1次,休息3min。实验前测,运动组运动方案设定为先4min热身运动,后3min放松运动,共持续30min功率自行车运动,运动后测,原地阅读休息30min,再测1-back任务。运动期间每3min记录一次心率,控制组不参加运动,全程阅读。采用瑞典产MONARK894E型功率自行车进行运动干预。该文选定为60%～70%心率储备强度,安静心率+(220-年龄-安静心率)×60%～70%。持续时间为30min功率自行车运动,实验实际平均运动强度为62.5%心率储备强度。

1.2.3 数据的采集和处理

将E-prime软件采集的行为数据导入Excel中进行预处理,个别漏选按照当事人平均值填补,反应时<100ms的按错误记录,以个人平均值填补;1/3漏选的整组数据作为无效数据剔除,采用SPSS15.0统计软件对行为数据进行重复测量方差分析,对准确率进行卡方检验。

2 实验结果

2.1 反应时行为数据

通过重复测量方差分析1-back任务时间因素效应显著(F=46.66,P=0.00),在时间和组别上具有交互作用(F=7.97,P=0.00)。随着时间的推移,运动组与控制组1-back任务反应时上具有不同变化。分析各自单独效应。1-back组别的单独效应,运动后30min(F=10.13,P<0.00)组间差异具有统计学意义。

2.2 正确率行为数据

对两任务准确率数据进行频数卡方检验,1-back任务只在运动30min后运动组准确率96.4%显著高于控制组94.6%(X2=0.03)。其他时间点间差异均无统计学意义。

3 讨论

该研究目的是研究急性有氧运动对刷新功能的影响,研究发现持续30min,60～70%心率储备强度的自行车有氧运动后,1-back任务中两组在反应时上无差异,但运动组正确率显著高于控制组,控制组反应时缩短都是在妥协正确率基础上完成。运动后急性有氧运动能有效促进刷新功能,与之前研究结论相一致[3,4,9]。刷新功能依赖大脑前额叶区域,在以往对于不同强度运动对执行功能影响的研究结果中,大都表明,中等强度急性运动对执行功能的影响相较于大强度和小强度运动更加明显,甚至有研究表明大强度急性运动对执行功能具有负面影响,其解释的主要原因可能是因为大强度运动引起的大脑前额叶瞬间功能低下,引发了大脑资源的严重匮乏,进而损伤执行功能,但运动后释放大脑资源是一个瞬间归一化的过程。

表1 受试者基本情况

急性运动引起大脑神经递质如多巴胺,脑源性神经递质等化学物质的变化,在运动停止后运动引起神经一些化学物质的变化仍然存在,对刷新功能的有效影响依旧存在,进而有效促使刷新功能的提高。

运动后30min,急性有氧运动对刷新功能产生了负面影响,表现出损伤倾向,可能是60～70%心率储备强度,30min的有氧自行车运动针对于平时鲜少运动的女大学生强度偏大,运动后30min运动引发的神经递质等化学物质的变化逐渐恢复,但运动引发的身心疲劳依旧没有消除,进而表现为反转损伤。因此大强度的急性有氧运动对刷新功能的影响能持续到运动后30min,同时表现出损伤刷新功能的倾向。

图1 1-back反应时组别单独效应(P<0.01**;P<0.05*)

4 结语

60～70%心率储备强度,持续30min的有氧功率自行车运动,能有效促进刷新功能,急性有氧运动对刷新功能的影响能持续到运动后30min,但是表现出反转现象,表现为损伤刷新功能。

[1]Funahashi S.Neuronal mechanisms of executive control by the prefrontal cortex [J].Neurosci Res,2001,39(2):147-165.

[2]Collette F,Vander Linden M.Brain imaging of the central executive component of working memory[J].Meuroscience and Biobehavioral Reviews,2002,26:105-125.

[3]陈爱国,殷恒婵,王君,等．短时中等强度有氧运动改善儿童执行功能的磁共振成像研究[J].体育科学,2011,31(10):35-40.

[4]陈爱国,殷恒婵,颜军,等．不同强度短时有氧运动对执行功能的影响[J].心理学报,2011,43(9):1055-1026.

G804

A

2095-2813(2015)09(c)-0030-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.27.030

浙江省教育厅2013年高等学校访问学者专业发展项目,体育锻炼对大学生自控能力的影响(FX2013088)。

彭艳芳(1981—),女,湖北十堰人,硕士,讲师。