开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童执行功能的影响

2020-10-22张运亮蔡春先李忠丽

湖北体育科技 2020年9期

尚宁，张运亮，蔡春先，李忠丽

良好的执行功能是个体拥有正确认知的基础，是个体合理行为方式的保证［1］。有关研究指出，儿童时期是执行功能发展的重要时期［2-3］。执行功能对儿童生理和认知发展起着不可或缺的作用［4］，执行功能的良好发展，对儿童智力水平、学业成就［5］及反向推理能力［6］均有显著的促进作用；执行功能的不良发展不但会造成儿童学习动机水平下降［7］、注意力低下［8］，甚至也会导致抑郁［9］、多动［10］、自闭［11］等心理疾病的产生。因此寻找有效方法促进儿童执行功能的良好发展十分重要［12］。

许多研究已证实，不同时间、不同强度的运动干预对肥胖儿童执行功能的影响效果存在差异［25-28］。目前，有关运动干预肥胖儿童执行功能的方案设计包含训练强度［25，29］、运动类型［30-31］、干预时间［32］等因素的不同。在不同运动类型的实验设计中以运动技能特征为分类标准的研究较少。美国学者Poulton在1957年根据练习过程中外部因素的变化能否被预测的标准，将运动技能分为开放式和封闭式技能［33-34］。有研究表明，开放式运动技能改善执行功能的效果比封闭式运动技能更有效［35-37］。因此，进一步研究开放式运动技能对肥胖儿童执行功能的影响具有重要意义。

本研究通过分析开放式运动技能练习前后不同性别单纯性肥胖儿童执行功能水平的变化，探讨开放式运动技能练习对男女单纯性肥胖儿童执行功能的影响，为深入理解开放式运动技能与单纯性肥胖儿童执行功能的关系问题提供理论依据和实践基础，同时为改善单纯性肥胖儿童执行功能水平提供科学有效的运动干预方案。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取某小学三、四年级学生进行体质监测，实际调查711名，其中男生396名，女生315名。根据WHO儿童肥胖诊断标准进行筛选，在排除继发性肥胖的前提下，将实测体重超过标准体重均值20%的学生诊断为单纯性肥胖儿童［38］。在711名学生中，单纯性肥胖儿童共52名（7.3%），其中男生34名（8.6%），女生18名（5.7%）。

1.2 研究方法

1.2.1 实验分组

将52名受试者随机分为实验组26人和对照组26人，每组男生17人、女生9人。

1.2.2 干预方案

采用2（组别：实验组、对照组）×2（测试时间：前测、后测）×2（性别：男、女）三因素混合实验设计。共分8周进行，两周为一个阶段，每周一、三、五利用课外体育活动时间进行干预，每次持续50～60min左右。实验组依据开放式运动技能需要根据情景变化做出适宜决策的核心特征［39］与小学生身心发展的水平和特点，以开放式运动技能类体育游戏的形式进行干预。依据开放式运动技能完成过程中所需经历的4个阶段：本体对外部情境变化的感知阶段、外部情境变化阶段、本体进行决策阶段、本体完成应答阶段［40］设计练习方案。第一阶段：受试者通过不同的感觉通路获取教师传递的多类型任务信息以及同伴间的变换配合状况，大脑快速进行综合感知并灵活作出反应。第二阶段：高度关注外部环境中同伴、器材等因素的变化，并迅速作出判断。第三阶段：受试者对不断变换的各环境因素及教师口令迅速判断，并尽可能快地对下一个动作作出决策。第四阶段：受试者抑制习惯惯性，根据环境及教师口令的变换快速做出下一步应答。对照组根据常规体育教学要求进行教学。实验前后对两组受试者执行功能各子功能水平进行测试。实验组各阶段具体安排见表1。

同时，材料的力学性能也是重中之中，比如屈服极限、弹性模量、弯曲强度、表面硬度等都应该在合适的条件内。如下表所示：

1.2.3 测试方法

采用陈爱国等人设计的测量工具［41］在计算机上通过E-prime1.1系统完成测量。其中，Flanker任务、2-back任务和More-odd shifting任务分别测试抑制、刷新和转换功能。所有任务以反应时为评价指标，反应时越短，则该功能水平越高。

表1 实验组各阶段干预目的及练习活动名称

受试者在安静、舒适、无干扰的环境中完成各项任务的测量。开始前，确保受试者在研究者的协助下已进行相关适应练习，并且掌握（正确率高于85%）操作方法，实验大约持续40min左右。

1.3 统计学处理

采用SPSS17.0对实验前后数据进行统计分析。

2 研究结果

2.1 实验前执行功能同质性检验

2.1.1 实验前两组间执行功能水平同质性检验

对两组受试者执行功能抑制、刷新、转换功能的前测结果进行单因素方差分析，核实两组受试者执行功能在测试前是否处于相同的水平。结果发现，抑制功能［F（1，50）=0.05，p=0.825>0.05］，刷新功能［F（1，50）=0.156，p=0.694>0.05］，转换功能［F（1，50）=0.156，p=0.695>0.05］，3个子功能水平的差异性均不显著，即运动干预前，两组受试者执行功能水平为同质。

2.1.2 实验前性别间执行功能水平同质性检验

对不同性别受试者执行功能抑制、刷新、转换功能的前测结果进行单因素方差分析，核实不同性别受试者执行功能在测试前是否处于相同的水平。结果发现，抑制功能［F（1，50）=0.6，p=0.442>0.05］，刷新功能［F（1，50）=1.197，p=0.279>0.05］，转换功能［F（1，50）=0.322，p=0.573>0.05］，3个子功能水平的差异性均不显著，即运动干预前，不同性别受试者执行功能水平为同质。

2.2 不同性别单纯性肥胖儿童干预前、后执行功能的描述性统计

实验组与对照组不同性别单纯性肥胖儿童运动干预前、后执行功能水平如表2所示。

2.3 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童抑制功能的影响

对实验组和对照组单纯性肥胖儿童抑制功能前后测得分进行2（前后测）×2（性别）×2（组别）的混合设计方差分析，检验开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童抑制功能的影响。结果如表3所示，时间主效应极其显著（p<0.001），时间与组别的交互作用非常显著（p<0.01），性别、组别的主效应以及其他交互作用均不显著。

对时间与组别的交互作用进行简单效应分析，结果显示，实验组前后测水平具有极其显著性差异，均值差为17.515，p=0.000，对照组前后测水平不具有显著性差异，均差值为3.822，p=0.278。结果说明，开放式运动技能练习能够显著提高单纯性肥胖儿童抑制功能水平。

2.4 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童刷新功能的影响

对实验组和对照组单纯性肥胖儿童刷新功能前后测得分进行2（前后测）×2（性别）×2（组别）的混合设计方差分析，检验开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童刷新功能的影响。结果如表4所示，时间主效应极其显著（p<0.001），时间与组别的交互作用极其显著（p<0.001），性别、组别的主效应以及其他交互作用均不显著。

对时间与组别的交互作用进行简单效应分析，结果显示，实验组前后测水平具有极其显著性差异，均值差为376.491，p=0.000，对照组前后测水平不具有显著性差异，均差值为37.181，p=0.48。结果说明，开放式运动技能练习能够显著提高单纯性肥胖儿童刷新功能水平。

2.5 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童转换功能的影响

对实验组和对照组单纯性肥胖儿童转换功能前后测得分进行2（前后测）×2（性别）×2（组别）的混合设计方差分析，检验开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童转换功能的影响。结果如表5所示，时间主效应极其显著（p<0.001），时间与组别的交互作用极其显著（p<0.001），性别、组别的主效应以及其他交互作用均不显著。

表2 实验组与对照组运动干预前、后执行功能水平一览表

表3 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童抑制功能影响的方差分析

表4 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童刷新功能影响的方差分析

表5 开放式运动技能练习对不同性别单纯性肥胖儿童转换功能影响的方差分析

对时间与组别的交互作用进行简单效应分析，结果显示，实验组前后测水平具有极其显著性差异，均值差为141.391，p=0.000，对照组前后测水平具有显著性差异，均差值为36.727，p=0.037。结果说明，开放式运动技能练习和常规体育教学均可提高单纯性肥胖儿童转换功能水平，但开放式运动技能练习的效果更为显著。

3 分析与讨论

3.1 开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童执行功能的影响

本研究初步揭示了开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童执行功能的改善作用。结论与前人研究结果一致，已有学者证明运动可以影响相关脑区结构［42］、提高大脑前扣带皮质等区域的激活程度［43］、增加多种神经生长因子的释放［44］、促进相关脑区神经及血管的生长［45］、提高肥胖儿童额叶感兴趣区脑代谢［46］，进而强化儿童执行功能的水平。Colcombe等人发现，儿童处于有一定难度、陌生、时刻变化且需要立刻反应的运动场景中时，小脑和前额叶区域神经网络的预活化（pre-activation）程度将提高［47］，执行功能水平将会改善。付全等人在探讨不同技能分类的运动干预对青少年执行功能的影响中发现，相较于封闭式运动技能类体育活动，开放式运动技能类体育活动能够对青少年认知功能产生更多积极的影响［48］。开放式运动技能练习中肥胖儿童大脑会经过接收新信息、交替新旧信息、将交接后的信息保存转换以及最终执行信息4个阶段，在此过程中执行功能的3个子功能都会得到频繁练习，因此得到提高。研究结果进一步证明，开放式运动技能练习是改善单纯性肥胖儿童执行功能的有效途径。

本研究发现，开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童执行功能的影响不存在性别差异。有学者发现，体育对执行功能水平的影响不存在性别的差异［49-50］。正常人的执行功能具有特定的活动模式，且该模式不受性别影响，主要根据年龄的变化进行调节［51］。儿童执行功能在发展的过程中，随着年龄的增长，男孩与女孩在执行功能的发展方向上基本是一致的［52］。由于本实验受试者年龄接近，大脑发育水平相似，因此实验中开放式运动技能练习对执行功能的影响不存在性别差异。

3.2 开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童抑制功能的影响

研究发现，8周开放式运动技能练习能够显著提高单纯性肥胖儿童抑制功能水平。发展抑制功能以抑制学生直接反应趋向和克服习惯惯性为指导思想，需要充分考虑外界环境的交互［53］。练习中，通过创设“乱序追逐情境”“比赛情境”，使肥胖儿童在依据教师口令进行练习的过程中，不但要抑制大脑自动化加工、压制个体固有优势运动模式，同时也要适应新的动作和教学情景。这种在特殊情境下作出的具体而迅速的转换，能够提高前额叶等部位神经元数量，激活大脑区域［46］，相比常规体育教学而言能够更好地提高单纯性肥胖儿童大脑对肢体的控制力，进而改善其抑制功能。

3.3 开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童刷新功能的影响

研究发现，8周开放式运动技能练习能够显著提高单纯性肥胖儿童刷新功能水平。发展刷新功能以提高学生主动储存和提取动作的能力为指导思想，需要对各类信息进行活跃的操作。常规体育教学模式偏向于运动技术的学习［54］，教学过程脱离情境，而开放式运动技能练习通过创设“多记忆点的情境”“问题情境”，调动肥胖儿童主动储存任务信息的积极性，提高其在不同运动情境中对信息快速提取加工并做出反应的能力。这种多次重复记忆并重现的练习方法，能够提高大脑神经纤维周围白质结构的连通性，进而改变大脑的激活模式和部分结构［55］，相比常规体育教学而言能够更好地提高单纯性肥胖儿童持续修正各项记忆内容的能力，使其能够更加活跃地操作各类信息，进而改善其刷新功能。

3.4 开放式运动技能练习对单纯性肥胖儿童转换功能的影响

研究发现，8周开放式运动技能练习和常规体育教学都能提高单纯性肥胖儿童转换功能水平，但开放式运动技能练习对转换功能的改善效果显著优于常规体育教学。发展转换功能以练习动作的设计包含多项任务为指导思想，需要对信息进行统筹、协调和控制。练习中，通过创设“多任务情境”，使肥胖儿童单一化的操作任务变得多元，从而促进其在不同动作任务间转换能力的发展。这种往复转换的练习方法，能够充分调动大脑各区域，改变相关脑区体积［56］，提高内源性注意转移的灵活性，相比常规体育教学而言能够更好地提高单纯性肥胖儿童快速判断并控制的能力，进而改善其转换功能。