运动对肥胖青少年认知功能的影响

王福平

（吕梁学院 体育系，山西 吕梁033000）

0 前 言

单纯性肥胖是一种与生活方式密切相关，主要以过度营养、运动不足为特征的全身脂肪组织过度增生为主的慢性疾病。肥胖不仅对青少年的身体形态、生理功能产生影响，还严重威胁他们的健康和生命质量，造成肥胖青少年心理损伤及行为偏离，升学就业受到种种歧视，严重影响他们的生命质量及将来的发展。研究发现，肥胖青少年脑血流速度和脑血流量显著低于正常体重青少年［1］，而且，肥胖青少年存在限制性的通气功能障碍，易发生低氧血症和高碳酸血症［2］，因此，肥胖青少年可能存在脑供血不足、血氧饱和度较低，长期以往会引起大脑慢性、轻度的缺氧缺血，使脑能源物质生成不足，影响认知功能的发展。研究表明，经常参与体育锻炼，在大量的传入和传出信息的作用下，必将导致中枢神经元发生形态结构的改变。同时，由于血流循环改善，使神经元得到充分的营养供给和氧供给，为神经元的形态结构改变提供了物质基础［3］。那么，肥胖对青少年认知功能等高级神经工作能力的影响是怎么样的，以及有氧运动是否对肥胖青少年认知功能等高级神经工作能力产生有益的影响，很少有研究报道。本研究通过给予肥胖青少年一定的脑力负荷（标准化智力测验），观察剂量作业的完成速度及正确率的变化特点，了解肥胖青少年推理能力和智商水平，同时探讨有氧运动干预前后肥胖青少年注意能力有无变化。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取山西省吕梁市初一、初二、高一、高二年级的学生目测超重及肥胖者，向其介绍本次研究的目的和内容后，共选取愿意参加者共200人，其中男生118人，女生82人。以BMI作为肥胖的判定标准，最终确定肥胖男生30人，肥胖女生22人，同时按l:l配对的原则，选取BMI判定为体重正常、年龄不相差±3个月、身高不相差±4.0cm、同性别的正常组作为对照组，根据知情同意原则最终选取男生30人、女生22人。本次研究对象共104人，年龄11～17岁，平均12.32士1.28岁。

1.2 研究方法

1.2.1 人体测量和肥胖判定标准。采用升高体重测量仪计测量身高和体重，并计算BMI值（体重/身高2），采用中国肥胖问题工作组最新公布的“中国学龄青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准”筛查肥胖［4］。

1.2.2 体成分的测定。运用生物电阻抗体成分测定仪对所有目测肥胖和目测正常体重对照组进行体成分测定。

1.2.3 瑞文标准推理测验。对受试者进行瑞文推理测试，测试题包括测定受试者5个方面能力，分别为知觉辨别能力（A类）、类同比较能力（B类）、比较推理能力（C类）、系列关系能力（D类）、抽象推理能力（E类）及推理智商（IQ）。每位受试者独立完成图形推理题，时间40min，测试现场保持安静，主试者不向受试对象给予提示性言语［5］。

1.2.4 智力测验。测试项目依次为数字广度测验（顺背、倒背）、木块图测验、算术测验、填图测验4项。数字广度（背数）测验其记忆/不分心因素，填图、木块图评价知觉组织能力，年龄小于16岁的学生采用龚耀先、蔡太生编订《中国修订韦氏儿童智力量［6］》，超过16岁的学生采用龚耀先编订《中国修订韦氏成人智力量表》［7］。

1.2.5 注意能力测试。使用数字划消测验和视觉追踪测验，评价被试注意力的稳定性。用数字广度测验、木块图测验、算术测验、填图测验以及瑞文标准推理测验作为脑力负荷。所有受试对象均在进行上述测验的60～70min时进行第二次划消试验。两项测试均在脑力负荷前、后各测定一次，每次测试时间2min。计算阅字数、错漏数、应删数，根据下列公式计算整体每次的平均阅读速度、错误率、脑力工作能力综合评价指标（即大脑工作能力指数，IMC）［8］。

阅读速度（个/min）＝阅字数÷2

错误率（%）＝（错漏数÷阅字数）×100%

脑力工作能力指数（IMC）＝（阅字数÷2）×（应删数－错漏数）÷应删数

上述各测试，主试者是由经过培训的测试员担任，每种测试都由主试者向测试对象详细讲解示范，并经3次预试验，使受试者掌握方法后进行正式测试。

1.2.6 有氧运动实施方法。运动项目:慢跑、走跑交替、医疗步行、游戏、游泳、爬山、仰卧起坐、减肥操、器械训练等。

运动强度:运动过程中目标心率保持在（220－年龄－安静心率）/2＋安静心率［9］。

运动时间:每次运动60～90min。

运动频率:每天1次。

在教练员的带领下完成8周的有氧训练，采用普通膳食。

1.2.7 数据整理和统计分析。采用SPSS13.0统计软件包对数据资料进行统计分析，结果以均数±标准差±SD）表示。组间均数比较采用单因素方差分，选择Homogeneityof－variance显示方差齐性，选择Turkey比较各组间差异，P＜0.05表示组间差异具有显著性。

2 结 果

2.1 一般情况

肥胖组52人，其中女生22人，男生30人。对照组52人，男女分别为30、22人。年龄11～17岁，平均12.32±1.28岁。肥胖男生FM%在25.0%～36.7%之间，其中低于30%占63%；肥胖女生FM%在35.1%～38.6%之间。由表1可见，肥胖组和对照组在FM%、BMI之间差异有非常显著性。

表1 肥胖组与对照组BMI、WHR、FM%的比较（±sD）

表1 肥胖组与对照组BMI、WHR、FM%的比较（±sD）

注:与正常组相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01

n BMI WHR FM%肥胖组 52 28.12±2.71＊＊0.93±0.064＊＊31.45±4.89组别＊＊正常组52 21.29±4.34 0.79±0.052 17.89±5.38

2.2 肥胖青少年推理能力和智力水平比较

肥胖青少年推理能力的五个因子得分、推理IQ总分均低于正常组，但差异无显著性（P＞0.05）；数字广度、算术、填图、木块图四项上，肥胖青少年有低于正常组的趋势，差异无显著性（P＞0.05）。

2.3 有氧运动干预前后注意能力测试指标的比较

表2显示，脑力作业负荷前，肥胖组青少年阅读速度、错误率、脑力工作指数与对照组青少年之间无显著性差异（P＞0.05）；脑力作业负荷后，肥胖组第2次划消试验中阅读速度、脑力工作指数明显低于正常组，错误率高于正常组，有显著性差异（P＜0.05）；有氧运动干预后、脑力作业负荷前，肥胖组青少年阅读速度、脑力工作指数较有氧运动干预前及脑力作业负荷前升高（P＞0.05），错误率下降（P＞0.05）；有氧运动干预后、脑力作业负荷后肥胖青少年阅读速度、脑力工作指数显著高于有氧运动干预前及脑力作业负荷后（P＜0.01），错误率显著下降（P＜0.01）；与对照组相比，阅读速度、错误率、脑力工作指数都无显著性差异（P＞0.05）。

表2 有氧运动干预前后划消实验各指标的比较（±sD）

表2 有氧运动干预前后划消实验各指标的比较（±sD）

注:与正常组相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01；与肥胖组运动前相比，#:P＜0.05，##:P＜0.01；表3同

脑力负荷前脑力负荷后指标 正常组 运动前 运动后阅读速度（个/min）426.33±76.46 425.91±77.59 427.62±74.52 432.35±78.67 414.05±79.74＊433.68±78.61正常组 运动前 运动后##错误率% 2.763±0.25 2.932±0.27 2.848±0.74 2.382±0.46 3.371±0.37＊ 2.425±0.42##IMC 352.72±55.26 349.69±58.04 351.83±56.65 366.74±64.57 323.36±54.38＊364.61±59.31##

表3显示，肥胖组脑力负荷后视觉追踪测验所用时间明显长于对照组（P＜0.05），脑力作业负荷后正确数均少于对照组，差异无统计学意义（P＞0.05）；有氧运动干预后、脑力负荷作业前，肥胖组青少年视觉追踪测验所用时间短于有氧运动干预前及脑力作业负荷前（P＞0.05），正确数高于有氧运动干预前及脑力作业负荷前（P＞0.05）；有氧运动干预后、脑力负荷作业后，肥胖组青少年视觉追踪测验所用时间明显短于有氧运动干预前及脑力作业负荷后（P＜0.01），正确数显著高于有氧运动干预前及脑力作业负荷后（P＜0.01）；与对照组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 视觉追踪测验各指标在脑力负荷前后的组间比较（±sD）

表3 视觉追踪测验各指标在脑力负荷前后的组间比较（±sD）

脑力负荷前 脑力负荷后指标 正常组 运动前 运动后所用时间（s） 75.92±16.61 80.25±16.07 77.18±14.34 78.43±11.47 102.16±17.45＊ 79.83±16.08正常组 运动前 运动后##正确数 11.29±1.39 10.01±1.95 12.83±1.67 12.32±1.18 9.27±1.38 12.58±1.52##

3 讨 论

本次研究的肥胖青少年大多为轻中度肥胖，对照组的选择上也考虑了父母文化程度及父母职业等可能混杂智商的社会因素，但结果显示肥胖青少年推理智商、数字广度、算术、填图以及木块拼装得分均低于对照组，但差异无显著性意义，与很多国内外研究结果一致［10］，即尚不能认为轻中度肥胖对智商有影响。一定的脑力负荷造成大脑皮层疲劳时，高级神经功能活动就会出现一定障碍，使手眼协调能力下降，表现为完成剂量作业的速度减慢、错误增加、注意、记忆等认知功功能降低［11］。本研究结果表明，在脑力作业负荷前，肥胖青少年注意能力、手眼协调能力与正常体重个体无差异；脑力作业负荷后，肥胖青少年工作速度和准确度较正常组显著降低，表明肥胖青少年注意集中能力明显下降。这可能是因为肥胖青少年体脂含量高，腹部脂肪堆积，内脏脂肪明显增加。内脏脂肪比外周脂肪需要更多的血流供应，大量的血液分布于内脏脂肪组织中，加之有效呼吸量减少，使肥胖青少年最大有氧运动能力下降，心肺功能损伤，脑血流供应减少，引起大脑慢性的、轻度的缺氧缺血，在一定的脑力负荷下，大脑缺血、缺氧表现更为明显，大脑能源物质生成减少，神经突触功能降低，信息传导速度减慢，导致注意稳定性和灵活性下降。

研究表明，体育运动对神经系统的影响，主要体现于神经元的变化。动物实验发现，适量运动负荷可使生长发育期小白鼠脊髓前角神经元细胞核与核仁增大，大脑皮质躯体感觉区和运动区椎体细胞的核仁增大；适量运动负荷还能使生长发育期小白鼠大脑皮质躯体感觉区椎体细胞、皮质下运动中枢尾壳核神经元树突棘增多，促使小脑皮质蒲肯野细胞的树突扩大，树突棘增多，使神经元线粒体数量增多，嵴多而致密，提高线粒体储能，供能能力［3］。本研究结果发现，有氧运动干预后、脑力作业负荷后，肥胖青少年工作速度和准确度较有氧运动干预前、脑力作业负荷后显著升高，表明有氧运动改善了肥胖青少年注意集中能力。这可能是因为长期参与有氧运动，在大量的传入和传出信息的作用下，中枢神经元形态结构发生改变；此外，长期有氧运动使肥胖青少年体脂含量降低，内脏脂肪减少，呼吸量增高，最大有氧运动能力增强，心肺功能提高，使肥胖青少年脑血氧饱和度提高、血液循环改善，神经元得到充分的营养和氧供给，为神经元的形态结构的改变提供了物质基础，进而影响到认知功能等高级神经工作能力。

4 结 论

4.1 轻度肥胖尚未对青少年智力水平产生影响；

4.2 肥胖青少年注意集中能力在正常体重青少年注意力未受明显影响的脑力作业负荷强度下明显下降，提示一定的脑力负荷强度可影响肥胖青少年的认知功能；

4.3 有氧运动干预后肥胖青少年注意集中能力较有氧运动干预前显著升高，提示长期有氧运动对肥胖青少年的注意能力有明显的有益影响。

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