急性有氧负荷对老年人执行功能的影响：来自fNIRS和行为实验的证据

文世林，夏树花，李 思，蒋长好



急性有氧负荷对老年人执行功能的影响：来自fNIRS和行为实验的证据

文世林1，夏树花2，李 思1，蒋长好1

目的：采用脑成像技术监测心理学任务过程中脑激活模式的变化来反映有氧运动对执行功能的影响，并结合认知行为表现来评价有氧运动对执行功能所产生的训练效益。方法：通过行为测量和近红外光谱功能成像(fNIRS)的方法探讨10 min中等强度自行车蹬踏运动对15名老年人在Flanker任务过程中的行为表现和脑激活模式的影响。结果：运动任务的Flanker效应的反应时显著低于对照任务[t(1,14)=-2.64，P<0.05]。在左侧额极区(L-FPA)上，运动任务的Flanker效应的oxy-Hb信号显著高于对照任务[t(1,14)=3.94，P<0.001]。结论：10 min中等强度有氧负荷显著提高了老年人Flanker任务的行为操作表现，并增强了左侧额极区(L-FPA)的神经活性，且局部脑区神经活性的增加与认知表现的提高同步出现。

有氧负荷;老年人;执行功能;Flanker效应;近红外光谱;脑激活模式

执行功能是一种最高级和最复杂的认知能力[6]，包括刷新、抑制和转换3个子功能[38]。身体活动的计划、执行和控制与执行功能相关，同时，身体活动也会反过来影响执行功能。来自心理学、运动机能学、认知神经科学和生物心理学的证据表明，经常从事有氧运动的儿童执行控制能力显著高于不运动的儿童[12]。可见，身体活动与执行功能的关系密切，且近年来有氧运动对执行功能影响的有关机制引起了研究者的广泛关注。

国外主流研究表明，适宜的身体活动可改善人脑的认知功能[33,45]。该领域的研究内容主要包括有氧运动对执行功能[27]、记忆能力[43]、智力发展[26]、情商[48]、精神疾病[39]等方面的影响，特别是有氧运动与执行功能关系的研究逐渐引起了研究者的重视。国外学者主要从如下方面进行了探索：有氧体能(aerobic fitness)与执行功能的关系[7,50]；急性有氧运动(acute exercise)[15,51]、长期有氧运动(chronic exercise)[13,17]对执行功能的影响。国内学者也系统研究了不同强度[1]、不同持续时间[3]、不同运动类型[4]的急性有氧负荷，以及不同运动任务的长期有氧运动[5]对儿童执行功能的影响。虽然前人的研究积累了大量关于有氧运动与执行功能关系的实验证据，但纵观国内外的现有文献，有氧运动对老年人执行功能影响的研究仍非常少。

有元分析对影响老年人执行功能的多个变量的效果量进行了计算与权重，结果显示，运动类型、锻炼天数、一次锻炼时间、性别、年龄阶段(55～80岁)等调节变量对有氧体能和执行控制产生作用[23]。上述结果说明，有氧体能是影响老年人脑功能较为敏感的变量之一[29,53]。虽然脑功能(如记忆能力)在老年期会随年龄的增加而递减，但递减速度与体能水平相关，如记忆任务过程中不同体能水平人群的任务表现存在显著差异[21]。另有一项长达6年的纵向研究发现，有氧体能可有效改善老年人脑功能的退行性衰退[9]。那么，有氧体能为何能缓解老年人脑功能的退行性衰退？首先，有氧体能可改善大脑的结构，如有氧体能可增加老年人海马的体积来保持良好的记忆功能[25]，或是增加老年人前额叶皮质的灰质体积来增强执行功能[50]；其次，短期的有氧运动可降低由于年龄所引起的结构和功能的下降[18]。因此，在老年人脑功能的退行性衰退、结构的萎缩等方面来看，有氧运动对老年人的神经可塑性和脑健康的意义显著。

有氧运动与脑健康关系的研究得益于脑功能成像技术的发展和应用，如核磁共振技术(functional magnetic resonance imaging,fMRI)、事件相关电位(Event-Related Potentials,ERPs)以及近红外光谱技术(functional near infrared spectroscopy,fNIRS)等。上述脑成像方法可直接观测到心理任务过程中大脑的神经活性、神经电活动或血液动力学变化情况，并可通过功能成像为研究结果提供更直观的数据呈现，其中，多通道fNIRS是通过连续监测脑组织微血管血氧信号的变化来反映局部脑区血液动力学波动的非介入性脑成像技术[19]。相比另外两种成像技术(fMRI和ERPs)，fNIRS有较高的时间分辨率并可移动测量[24]，更适合于运动领域的研究，为运动负荷对认知表现及脑激活模式影响的研究提供了现实的条件。

那么，急性有氧负荷对老年人的认知行为表现和脑激活模式有何影响？针对上述问题，本文提出假设1：行为实验中，运动任务与对照任务之间Flanker效应的反应时差异显著；假设2：近红外光谱实验中，运动任务与对照任务之间局部脑区Flanker效应的oxy-Hb信号至少在一个功能脑区上差异显著。

1 研究方法

1.1 实验对象

实验对象为北京市海淀区某小区的15名老年人(男6人，女9人)，身高161.0±7.8 cm，体重61.1±7.3 kg，年龄58.7±7.2岁。筛选的条件：1)无脑创伤、精神病史、心肺疾病、鼻炎等；2)右利手；3)辨色正常；4)实验前2天不能饮酒、熬夜、大负荷运动；4)Flanker任务的错误率在40%以上的数据应予以剔除；5)运动任务中未完成10 min有氧负荷的数据应予以剔除；6)此外，存在较多头动噪声的血氧信号数据应被剔除。研究中招募的15名被试均以中文为母语，且符合上述实验要求。实验开始前被试仔细阅读研究知情协议书，并签名确认。

1.2 实验设计

采用重复测量3个因素的3因素被试内设计，其中，自变量包括有氧负荷(对照任务和运动任务2个水平)、Flanker任务(一致任务与不一致任务2个水平)和前后测(前测和后测2个水平)。研究将有氧负荷、Flanker任务和前后测3个自变量均作为被试内因素，这样就构成2×2×2重复测量3个因素的3因素实验设计。

实验中每名被试随机参加运动任务和对照任务2个session的测试，每个session包括 4个处理水平：前测和后测，一致任务和不一致任务。运动任务被试在前测之后完成10 min中等强度自行车蹬踏运动，然后休息15 min再进行后测，并在运动前、后接受主观疲劳感受(RPE)的测试。对照任务被试不进行有氧运动，而是在自行车上坐立休息25 min。两个session之间的时间间隔不少于72 h。被试参加对照条件和运动条件测试的顺序按照ABBA进行平衡处理。在每个水平的测试中，被试在静息状态下进行Flanker任务，并通过fNIRS监测Flanker任务过程中的大脑活动。实验中选择10 min的有氧负荷，其依据为10 min66%HRmax有氧负荷可对认知水平产生增益效果[49]。运动后休息15 min再进行后测，被试的心率可恢复到静息状态水平[52]。一般而言，72 h的组间间隔可消除前一次运动效益对后测认知表现的影响[31]。

实验通过Flanker任务来测量执行功能。Flanker任务具有如下特点：在黑色屏幕的中间位置呈现白色的箭头刺激，其中箭头刺激共包括2种：一致的刺激(>>>>>，<<<<<)和不一致的刺激(<<><<，>><>>)。实验开始后，被试对刺激中央的靶箭头朝向做出反应，如果靶箭头是“<”就按键盘左侧的“F”键，是“>”则按键盘右侧的“J”键。每个session包括8个block，其中一致任务刺激4个block，不一致任务刺激4个block。每个block包括30个trail，每个trail的持续时间为1 000 ms，其中，任务呈现400 ms，间隙为600 ms。实验过程中Flanker任务自动记录被试的反应时等相关的行为数据。

1.3 有氧运动方案

首先，计算中等强度有氧负荷的目标心率值。研究将66%最大心率(HRmax，中等强度)的负荷强度作为实验中被试的目标负荷[2]。计算公式：66%HRmax=(220-年龄)×66%。其次，确定有氧负荷方式。通过以恒定负荷蹬踏功率自行车来完成有氧运动方案。功率自行车(Ergoselect_II_1000)可通过调节阻力大小和踏车频率来调整运动强度。根据预实验的结果，当功率自行车的阻力为110 W,踏车频率为60～70 rpm时，被试可达到中等运动强度所对应的目标心率。此外，监控运动过程的实时心率。采用ALPHA心率监测仪来监控被试的目标心率(http://www.mioglobal.com/)。这样，被试可根据心率监测仪的实时心率来调节踏车频率，将运动强度控制在60%～69%HRmax的范围。有氧负荷开始前，先进行2 min的热身活动，被试达到相应心率水平后开始10 min的有氧负荷(保持66%HRmax的目标心率踏车时间不少于8 min)，在第8 min时主试将负荷调至25 W，让被试进入恢复阶段。主试记录运动前静息心率、运动中每分钟的心率和运动结束15 min后的心率值。

1.4 fNIRS监测方案

实验采用多通道fNIRS系统(ETG-4000， Japan)监测Flanker任务过程中局部脑区的血氧信号。fNIRS操作包括3个步骤：

正确佩戴fNIRS光极帽。根据10～20系统法和人脑生理解剖结构来佩戴fNIRS光极帽。ETG-4000的光极帽由左右2块测量面板组成，每块测量面板包括8个发射光极和8个接收光极，光极间距为3 cm，测量面板的光极排列方式为3×5。每块面板包括22个测量通道，共计44个通道。依据执行功能的神经激活脑区分布特征和fNIRS设备的功能特点，实验中光极帽主要覆盖大脑前额叶皮质区，其中，左侧面板的第23号发射光极放置在FP1位置，右侧面板的第11号发射光极放置在FP2位置(图3)。为了确保前、后测光极帽佩戴的位置一致，在前测结束后，主试用彩色笔将光极放置的主要生理标志点在被试头皮上做出标记，以便后测时可将同一光极放置在原有的位置；可通过拍摄照片来对照不同session的光极帽佩戴位置。

检查光谱仪各通道的信号强度。fNIRS系统通过785 nm和830 nm两种波长的近红外光来采集人脑活动时的光学数据(采样频率为10 Hz)。由于光极和头皮之间存在毛发、油脂等非介质物，在信号测试时个别通道的信号强度有可能出现偏弱的现象。主试需对通道的信号强度进行检查，及时调整信号强度偏弱通道所对应的光极与头皮的接触位置，提高通道的信号强度。如果调整后仍出现信号强度不正常的情况，主试记录下该通道的代码，以便数据分析时将该通道数据进行处理或剔除。

最后，数据的输出与统计。实验结束后直接将解算出的数据导出计算机进行离线分析。ETG-4000系统可通过Beer-Lambert定律对采集的光学数据进行解算，得到含氧血红蛋白(oxygenated hemoglobin，oxy-Hb)、脱氧血红蛋白(deoxygenated hemoglobin，deoxy-Hb)和总血红蛋白(total hemoglobin，total-Hb)的血氧信号数据。应用NFRI 2012软件进行MNI空间坐标配准(virtual spatial registration)和功能成像[47]。

1.5 统计学分析

采用IBM SPSS Statistic 22对行为和fNIRS数据进行计算和统计分析：1)通过重复测量方差分析检验Flanker任务的主效应，并检验Flanker效应的有氧负荷和前后测的交互作用。2)配对样本t检验比较运动条件和对照条件下Flanker效应的反应时和oxy-Hb信号的差异。

2 研究结果

2.1 运动过程心率监控与RPE结果

为确保10 min有氧运动过程中达到中等负荷强度，运动中实时监测被试的心率。结果显示，被试运动中的平均心率为108.02±25.22次/min，已达到66%HRmax的目标心率值(106.47±4.85次/min)。为了评估运动前、后的主观感觉疲劳程度，要求被试报告RPE值。结果显示，运动后15 min与运动前即刻的RPE值分别为10.0±0.9和10.3±0.8，该数值所对应的主观疲劳感受处于“很轻松”与“轻松”之间。这说明，自行车蹬踏运动过程中达到了既定的运动负荷强度，且运动后没有产生主观疲劳感受。

2.2 Flanker任务的行为表现

首先，对行为数据进行预处理。统计一致任务和不一致任务条件下的反应时(ms)和错误率的均值(图1A、B)。

在此基础上，检验Flanker任务的主效应；通过重复测量方差分析对有氧负荷、Flanker任务与前后测进行统计分析。结果显示，因变量为反应时时，Flanker任务的主效应十分显著[F(1,14)=188.38，P<0.001，η2=0.93]；因变量为错误率时，Flanker任务的主效应也十分显著[F(1,14)=328.11，P<0.001，η2=0.96]，说明Flanker任务能有效地反映实验中各自变量的处理效应。

为了考察急性有氧负荷对行为表现的影响，接下来对Flanker任务的冲突效应(Flanker interference，简称Flanker效应)进行分析。Flanker效应是指由周边分心刺激对中央靶刺激所引起的干扰，通常以不一致任务与一致任务的行为数据的差值来表示[2]。通过重复测量方差分析对有氧负荷和前、后测的Flanker效应的统计结果显示，反应时的有氧负荷和前后测的交互作用显著[F(1,14)=6.97，P<0.05，η2=0.33，图2]，但错误率的交互作用不显著[F(1,14)=0.22，P>0.05]，说明反应时比错误率能更有效地反映Flanker效应的变化。

接下来进一步检验有氧负荷和前后测的交互作用：通过配对样本t检验比较运动任务与对照任务之间(后测Flanker效应-前测Flanker效应)的反应时差异。结果显示，运动任务的反应时显著低于对照任务[t(1,14)=-2.64，P<0.05，η2=0.33，图1C、D]。结果表明,急性有氧负荷促进了老年人Flanker任务的行为操作表现，接受原假设1。

图1 本研究老年人的行为数据和Flanker效应示意图

注：图1A和图1B：对照任务和运动任务各水平上的反应时与错误率均值，其中**代表P<0.001,n.s.代表P>0.05，congruent为一致任务，incongruent为不一致任务。图1C：各组前、后测Flanker效应的反应时变化。图1D：对照任务与运动任务之间Flanker效应的反应时差异(P<0.05)。

图2 本研究有氧负荷与前、后测的交互作用示意图

注：n.s.表示P>0.05；**表示P<0.05；control为对照任务，exercise为运动任务，pre为前侧，post为后测，RT为反应时。

2.3 fNIRS结果

对fNIRS原始数据进行预处理，将频率小于0.04 Hz和大于0.7 Hz 的成分滤除。预处理之后，计算不同任务水平和实验条件下的oxy-Hb信号均值。

根据已有的解剖标定体系(anatomical labeling systems,LBPA40)来划分感兴趣区(ROIs)[46]，共划分出6个ROIs(图3A)：左侧脑区：背外侧前额叶皮质区(L-DLPFC,由通道12、16、17、21组成)，腹外侧前额叶皮质区(L-VLPFC,由通道3、7、8组成)，额极区(L-FPA,由通道4、9、13组成)。同理，右侧脑区：背外侧前额叶皮质区(R-DLPFC，由通道33、37、38、42组成)，腹外侧前额叶皮质区(R-VLPFC，由通道24、28、29组成)，额极区(R-FPA,由通道23、27、32组成)。根据多通道fNIRS数据空间配准到MNI空间的方法[47]，上述感兴趣区的所有通道均分布在前额叶皮质区(图3B)。

其次，计算ROIs的oxy-Hb信号均值。将ROIs所包含的3～4个通道的oxy-Hb信号进行平均，该均值即为该ROI的血氧信号(图4)。这样，就可进一步对比不同ROIs之间血氧信号的差异。

在ROIs水平上检验有氧负荷和前后测对Flanker效应所引发的oxy-Hb信号变化的影响。同理，各ROIs的Flanker效应为：不一致任务与一致任务的oxy-Hb信号的差值。分别对6个ROIs的有氧负荷与前后测的Flanker效应的交互作用进行的检验结果显示，R-PFA的有氧负荷与前后测的交互作用显著[F(1，14)=15.51，P<0.001，η2=0.53，图5]。

图3 本研究fNIRS光极分布与ROIs划分的影像图

注：图3A：圆形图标表示测量光极，其中，红色图标代表发射光极，蓝色图标代表接收光极；正方型图标代表测量通道位置；两个测量面板的每个黑色框内的通道组成一个感兴趣区(ROI)。图3B：第1～第44个通道在MNI空间投射的示意图；红色通道代表DLPFC，绿色通道代表FPA，黄色通道代表VLPFC。

图4 本研究某通道一致任务(图左)和不一致任务(图右)整合后的波幅对比示意图

最后，对L-FPA脑区的有氧负荷和前后测交互作用进行计算，通过配对样本t检验比较运动任务与对照任务之间(后测Flanker效应-前测Flanker效应)的oxy-Hb信号差异。结果显示，运动任务oxy-Hb信号显著高于对照任务[t(1,14)=3.94，P<0.001，η2=0.53，图6B、C]。上述结果说明，在Flanker任务过程中，急性有氧负荷显著提高了左侧额极区(L-FPA)的神经激活水平，接受原假设2(图6D)。

3 分析讨论

本研究旨在通过行为实验和神经影像学的方法来探讨急性中等强度有氧负荷对老年人Flanker效应的影响，并通过Flanker效应的行为数据和血氧信号的同步变化来反映有氧负荷与执行功能的关系。

图5 本研究L-FPA脑区有氧负荷和前、后测交互作用示意图

注：n.s.表示P>0.05，**表示P<0.05；control为对照任务，exercise为运动任务，pre为前侧，post为后测。

行为实验的结果显示，一致任务的反应时相对较短，错误率较低，而不一致任务的反应时则更长，错误率也更高，且这种差异出现在组别、前后测的各个水平。因此，可通过反应时在各变量水平上的差异来评价运动负荷对老年人执行功能的影响，其中，Flanker效应的反应时差值越小，说明相应的执行功能就要好。运动任务Flanker效应的反应时差值显著低于对照任务，说明10 min中等强度的有氧负荷增进了老年人的认知操作表现，为中等强度有氧负荷促进老年人执行功能提供了实验证据。此外，错误率在各变量水平上变化不显著，这一结果可能是因为错误率的变化不如反应时那么敏感。

图6 运动负荷对老年人oxy-Hb信号和脑激活模式的影响影像图

注：图6-A：Flanker任务过程中oxy-Hb信号的变化，其中，congruent为一致任务，incongruent为不一致任务(**P<0.05)。图6-B：各组前后测水平上的Flanker效应。图6-C：对照任务和运动任务之间Flanker效应的oxy-Hb信号差异(L-FPA，P<0.001)。图6-D：各脑区oxy-Hb信号的组别与前后测交互作用的F值可视化图。红色通道代表运动负荷对L-FPA脑区oxy-Hb信号的影响[F(1,14)=15.51，P<0.001]，其中，蓝色通道表示激活水平不显著，灰色通道则表示被剔除的数据。

老年人大脑半球非对称性减弱模型 (hemispheric asymmetry reduction in older adults,HAROLD)认为，老年人在认知过程中大脑的偏侧优势比青年人有所降低，老年人之所以会出现这种现象，是因为随着年龄的增加，大脑功能所出现的下降需要对侧脑区的激活来进行功能补偿[16]。例如，在相同的认知任务下，青年成人只需募集左侧的PFC脑区，但如果老年人要想获得较高的认知表现则需动员双侧的PFC脑区[16]，且神经影像研究已证明，HAROLD模式发生在工作记忆、语义记忆、抑制控制等认知过程中[16,41]。在词汇记忆任务中，青年人的左侧前额叶出现神经激活，然而，老年人却需募集双侧前额叶脑区的神经元共同参与词汇记忆任务[41]。此外，经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation ，rTMS)研究显示，对青年人而言，只有出现在左侧前额叶皮质区的刺激才会损害认知记忆，而出现在老年人双侧前额叶皮质区的刺激均会对其认知记忆产生影响[44]。这说明老年人右侧前额叶皮质的神经激活对左侧脑区具有补偿效应。近年来，在HAROLD理论的基础上，有人提出代偿相关神经环路利用假说 (compensation-related utilisation of neural circuits hypothesis，CRUNCH)，即老年人可动员对侧脑区之外的其他脑区来提供更多的认知策略以应对认知问题[11]。fMRI研究结果显示，老年人在认知过程中仅出现了少量HAROLD激活模式，而较多地发生了CRUNCH的补偿激活模式[11]。那么，研究中之所以6个ROIs中L-FPA的神经激活水平在运动后出现了显著的增加，可能是因为运动负荷可短暂促进老年人动用L-FPA脑区资源弥补大脑认知功能的下降。可见，急性有氧负荷对脑区补偿效应的影响同样适应于CRUNCH理论。

PET[10]、fMRI[36]以及fNIRS[30]等神经影像的研究曾报道，Stroop效应可引起R-FPA脑区的神经激活水平增加。大脑功能连接的研究表明，由Stroop效应引发了L-DLPFC和R-FPA两个脑区之间的与任务相关的功能连接增强[28]，说明R-FPA的激活与冲突效应相关。另外，有一项关于猴脑的研究进一步为FPA参与认知控制提供证据，DLPFC和FPA富含抑制神经元，ACC富含兴奋性神经元，DLPFC和FPA均受ACC的支配，且二者在认知控制中承担了不同的角色[34]。还有研究认为，FPA是为完成复杂多任务操作而被募集的大脑功能脑区[8]。由此可见，FPA脑区在执行控制过程中起着重要作用。这为运动负荷促进老年人L-FPA的神经激活来补偿其对侧脑区的功能下降的观点提供了依据。

一直以来，研究者在寻找有氧运动可提高认知水平和改善脑功能的证据，包括分子、细胞、系统和行为水平等维度[23,29]。有研究认为，有氧运动可引起大脑多巴胺和去肾上腺激素等神经递质水平的增加，这两种物质可激发大脑神经活性，从而提高认知功能[14]。但有氧运动提高认知功能与负荷强度有关，只有中等强度有氧运动才能获得最佳的认知表现，而太小或是太大的运动负荷都不能引起认知水平的增益效果[20]，相反，大强度有氧运动还会损害认知功能[31]。所以，在研究中，虽然没有采用实验方法来监控大脑中神经递质的变化，但当被试运动到66%HRmax强度水平时，实验结果显示，此时被试的认知表现提高了，且局部脑区oxy-Hb信号的增加与认知表现的提高同步出现。

在后测水平上，对照任务多个ROIs的oxy-Hb信号出现了降低，这可能是由于对照任务被试在休息时间里几乎没有肢体活动，神经系统处于抑制状态，因此，大脑的激活水平出现了降低。而运动任务的被试，各脑区的oxy-Hb信号在后测水平上均有提高，说明运动负荷让被试保持着清醒的状态，从而增加了大脑神经活性。这也进一步支持了急性中等强度有氧负荷可促进大脑功能的观点。

那么，急性有氧负荷对执行功能的影响是否与长期有氧运动具有相似的机制呢？二者既有联系又有差异。急性有氧负荷对老年人左侧脑区神经激活的影响验证了CRUNCH理论，支持了老年人的认知任务表现的提高与神经网络之间相互补偿相关的观点。由于急性有氧负荷可短暂地增加大脑的神经激活水平，可以推断，急性运动负荷对神经功能网络的有效利用起到了短暂的作用。然而，有fMRI研究对老年人(无对照组)集中注意力任务的变化进行了纵向跟踪，结果表明，在通过6个月有氧负荷之后，被试额区和颞区的脑神经自动参与到了执行控制过程，同时，对冲突行为特别敏感的背侧ACC出现了激活水平的降低[22,23]。由此可见，长期有氧运动促进了功能脑区自身的神经活性，而不仅仅是功能补偿。上述观点不适应急性有氧负荷促进老年人大脑的补偿功能及其相应的HAROLD和CRUNCH理论。

另外，Park等[40]在HAROLD研究中提出了老化和认知的脚手架理论(scaffolding theory of aging and cognition，STAC)。该理论认为，随着年龄的增加，人脑的结构和功能逐渐下降，大脑会自适应地产生补偿神经网络来增加原有神经网络的功能，但补偿神经网络没有原有神经网络那么高的处理效率。可见，维持和增强原有神经网络的功能才能长久地保持大脑的工作效率。后来研究者又提出了STAC-r理论，引入了寿命因素来纵向评估人脑的结构和功能的变化，以及运动因素对神经功能网络的干预作用[42]。综上可知，无论是急性有氧负荷对神经活性所产生的短暂作用，还是长期有氧运动对脑部结构和功能所带来的影响，均说明有氧负荷有益于老年人的脑健康。那么，长期有氧运动所获得的运动受益是否为若干次急性有氧负荷累积刺激的结果？这一假设需在今后的研究中作进一步论证。

4 结论

10 min中等强度有氧负荷显著提高了老年人Flanker任务过程中的行为操作表现，并增强了左侧额极区(L-FPA)由Flanker效应所引发的神经激活水平，且脑区神经激活的增加与认知表现的提高同步出现。研究结果为急性有氧负荷增进老年人执行功能提供了新的实验证据。

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Effect of Acute Aerobic Exercise on Executive Function (EF) of Elderly People:Evidences from fNIRS and Behavior Experiments

WEN Shi-lin1,XIA Shu-hua2,LI Si1,JIANG Chang-hao1

Objective:Brain imaging technique was used to monitor the changes of the brain activation patterns in the process of psychological task to reflect the effect of the aerobic exercise on the executive function and to evaluate the training effect of the aerobic exercise on the performance of the executive function.Methods:The behavior and brain activation patterns of 15 elderly people with 10min moderate intensity cycling were discussed by means of behavioral measurement and near infrared spectroscopy (fNIRS).Results:The Flanker interference of reaction time (RT) of the experiment group was significant lower than the control group (t(1,14)=-2.64，P<0.05).The flanker interference of oxy-Hb single of experiment group was significant higher than the control group in left frontopolar area (L-FPA) (t(1,14)=3.94，P<0.001),Conclusions:10min moderate intensity aerobic load can significantly improve the operation behaviors of the elderly flanker task,and enhance the neural activity in the left frontal pole (L-FPA) and the improvement of local regions of the brain neural activity increased with cognitive performance synchronization occurs.

aerobicexercise;elderlypeople;executivefunction;Flankerinterference;fNIRS;cerebralactivationpatterns

2015-03-18；

2015-08-10

教育部人文社会科学研究课题(11YJA190008)。

文世林(1980-)，男，湖南桃江人，讲师，博士，主要研究方向为体育运动与身心和谐发展，Tel：(010)82099055，E-mail:313811819@qq.com。

1.首都体育学院 教育训练学院，北京 10086；2.河南师范大学 体育学院，河南 新乡 453007 1.Capital University of Physical Education,Beijing 10086,China;2.Henan Normal University,Xinxiang 453007,China.

1000-677X(2015)10-0037-09

10.16469/j.css.201510006

G804.8

A