高海拔运动影响个体注意网络

党鹏 马海林

摘要：高海拔环境和运动都会影响个体的认知功能，尤其是注意网络。本研究系统梳理了相关领域的研究与综述类文献，探讨长期在高海拔环境下运动对个体认知功能的影响，以及高海拔低氧环境和有氧运动对个体认知表现的交互影响作用。为因学习、工作等需求来到高海拔地区生活的个体进行科学运动提供理论依据。

关键词：高海拔;运动;注意网络

调查研究表明，全球居住在高海拔地区（海拔3000m以上）的人口约有0.42亿。中国青藏高原面积近240万平方公里，约占总国土总面积的1/4，具有十分重要的战略地位。近年来到青藏高原地区旅游、工作和生活的人越来越多，其中从平原地区长期移居到此的人口约600万。随海拔升高空气氧分压降低，人体在高海拔地区由于氧分压的降低，肺内血液的氧合作用减少，从而导致机体缺氧，大脑是人体需氧量及耗氧量最大的器官，缺氧是高原环境对人体最大的影响因素（叶任高&陆再英，2004）。研究表明，长期反复的高海拔暴露会引起大脑的功能及神经元的改变，损害神经系统及认知功能，如记忆、注意、言语能力，决策、抑制能力和认知灵活性等。

神经生理学研究表明体育运动会影响个体的认知功能。对经常进行规律有氧运动人群的EEG研究表明，theta频带，alpha频带和beta频带的振荡激活增加。也就是说，体育锻炼会影响基线皮质功能，因此可能会影响认知行为表现。研究表明，长期高海拔暴露会引起大脑的功能及神经元的改变，损害神经系统及认知功能 如记忆功能、注意能力、转换抑制能力、抑制控制能力等。注意被定义为个体心理活动对一定事物的指向和集中。研究表明，注意能力是其他一切心理活动与认知功能的前提与基础，是个体认识世界了解世界最根本的认知能力。有关高原缺氧环境对认知功能影响的研究中，注意网络的改变备受研究者关注。20世纪90年代Ponser等提出了注意网络理论，将注意力分为三个子网络：警觉、定向和执行控制。警觉是指保持一定的觉醒状态以处理外部刺激。定向是指选择目标信息并将注意力放在关注的事件上。执行控制是通过抑制干扰和解决冲突来完成目标任务。范津等（2002年）设计了注意网络测试（ANT），以注意网络理论为基础，结合线索提示和Franker任务来测量大脑的注意力网络功能的效率。

之前采用ANT范式对不同海拔高度世居者的研究发现，4200米世居者相较于2900米和3700米被试其定向功能受到负面影响，执行控制功能在行为结果和脑电波幅结果上呈现增强的趋势。表明高海拔环境不仅会影响个体的注意网络功能，其不同子网络所受到的影响也有所差异。长期暴露于高海拔环境的移居者相较于出生并成长于低海拔地区的人群而言，警觉功能和执行控制功能在行为学结果上呈现下降趋势，而这一差异在形象网络的数据中没有得到体现，但ERP结果显示高海拔移居者出现N1、P1波幅的改变即定向能力的下降。高海拔移居者在警觉阶段需要调用更多的注意资源。暴露时长是高海拔环境影响移居者注意网络的主要因素。安心等2017年通过对高海拔驻留一周、一个月和两年的大学生研究发现，在注意网络系统的三个子网络中相较于警觉、定向功能，个体的执行控制功能受高海拔缺氧环境影响更加明显，且随着驻留时间的推移，呈现出先下降、再恢复、再下降的变化趋势。

运动能够增加前额叶皮层血液的含氧量进而提高或者改善人体的认知功能。这一发现已经在关于衰老、儿童及青少年认知发展及疾病干预等方面的实证研究中得到验证。高海拔环境会影响个体认知功能，运动训练可以改善个体认知。那么在高海拔环境中进行运动训练又会怎样影响个体的注意网络呢？影响的方向、程度、机制又是什么呢？研究表明，在高海拔环境中运动可以改善个体的认知功能。具体表现为高海拔环境可能导致个体在简单反应任务中表现下降，而有氧运动能够提高这一任务的表现，具体表现为反应时下降且正确率不变。8小时的低氧环境暴露会增在被试在相应任务中的反应时，降低其任务的正确率。低氧条件下连续60分钟的中等强度的运动，抵消了低氧所引起的反应时的下降。Ando等在模拟的中度低氧环境下，通过GNG任务发现，中等强度的急性运动能够提高个体的认知表现。Komiyama等的研究验证了该结论，并发现即使个体暴露于高海拔环境下（3800m），运动仍能够改善个体的抑制控制能力。

虽然有研究表明运动可以改善高海拔地区人群的认知功能，但也有研究得出了相反的结果，即在高海拔低压缺氧环境下，运动会损伤个体认知功能，低氧对认知表现的损伤效果大于运动的提升效果，运动对认知表现的影响可能是负向的。有学者通过经典的GNG范式研究发现，在缺氧条件下，高强度的有氧运动干预降低了该任务的准确率。Shannon等采用AST1任务发现有氧运动降低了严重缺氧环境下（4300m）被试AST任务的表现。中度缺氧环境下进行急性有氧运动提高了被试个体CWST（color word stroop task）的反应时间。同时也有学者认为，低氧和运动对个体认知表现的影响效果可能相互抵消，即高海拔环境下的运动干预不会对个体的认知产生影响。

高海拔运动对认知功能影响的不一致结果，可能是由于暴露的海拔高度、暴露时长和运动剂量的不同导致的。人体会随着暴露时间的增加产生生理方面的适应性变化，并影响认知表现。有研究表明，7天是高海拔暴露的初步习服期，停留的时间多于一星期时，个体逐渐适应高海拔环境。进入高原1个月以上基本习服。完全习服需要至少进入高原半年以上。有关高海拔环境对认知功能影响的综述研究表明，缺氧对认知的损伤会随着海拔高度的升高、氧含量下降而加重运动剂量的影响主要包括运动强度和持续时长。低等强度/中强度/高强度训练和急性训练/长期干预训练对个体认知功能有着不同的影响在高海拔运动影响认知功能的研究中需要注意，真实高海拔的低压低氧环境和模拟高海拔环境可能引起不一致的生理反应。高海拔暴露时间和运动剂量也是影响个体认知的重要因素。

以往研究主要聚焦于实验室模拟暴露和急性暴露。对自然条件下在高海拔地区长期规律性运动对认知功能的影响的了解较少。并且目前已有研究主要分别探讨有氧运动（张斌&刘莹，2019）和低氧环境对个体认知功能的影响。但是在高原环境下进行有氧运动存在一定的特殊性。由于氧分压不足，在平原地区进行的常规有氧运动在高海拔环境下可能会加剧缺氧情况，低氧环境进行运动是会改善认知功能还是会加剧认知损伤呢？目前，在高海拔条件下进行运动对认知功能的影响尚不明确。此外，高海拔低氧环境下，有氧运动对个体认知、生理、脑结构和运动能力的影响也可能受到运动的强度、運动的持续时间等因素的交互影响。这使得高海拔环境下，运动对个体的影响机制更为复杂。但是鲜有研究探讨长期在高海拔环境下运动对个体认知功能的影响，以及高海拔低氧环境和有氧运动对个体认知表现的交互影响作用。近几年，因学习、工作等需求使越来越多生长在平原地区者移居到高原地区，且居住时间较长（多为两年以上），对于这一批人，使之在高海拔地区的科学训练提供理论依据，具有一定的现实意义。

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