认知老化的机制及不同健身项目的改善效果

徐 壯，林焕军



认知老化的机制及不同健身项目的改善效果

徐 壯1，林焕军2

目的：考察不同健身项目提高老年男性执行功能和一般性认知功能的效果，探讨认知老化的机制和利用运动的改善方法。方法：选取长期进行乒乓球，交际舞，健步走的，和没有健身习惯的老年男性共201人，利用stroop任务、1-back任务、more-odd shifting任务分别考察他们的执行功能的抑制、刷新、转换这3个子功能，利用简易精神状态评价量表（MMSE）测量他们的一般性认知功能。结果：有健身习惯的被试者在执行功能任务以及MMSE的总分、注意力与计算力、回忆力上表现更好，3个健身项目中乒乓球组的表现最好。结论：支持认知老化的执行衰退假说，即执行功能的衰退引起认知老化；开放式的、动作复合型的健身项目更有利于改善认知老化。

认知老化；机制；不同健身项目；改善效果

随着全球人口老龄化的持续发展，老年人健康问题成为广受关注的重大公共卫生问题[1]。认知功能是人类最重要的高级心理机能，随着年龄的增长认知功能会渐渐衰退。认知老化是老年人普遍面临的健康问题，会给老年人自身、家庭以及社会带来严重影响。目前认知老化的机制主要有两种存在分歧的理论：一个是加工资源理论，另一个是执行衰退理论[2]。执行衰退理论强调大脑的某一特定功能——执行功能，对认知老化的特殊影响；而加工资源理论强调认知老化的普遍性机理，即一般性因素（如加工速度下降等）[3]。

运动健身是改善老年人认知功能的有效手段[4，5]，本研究同时考察健身对老年男性的执行功能（包括抑制、刷新和转换3个子功能）和一般性认知功能的提高效果，对加工资源理论和执行衰退理论进行检验。另外，选取的健身项目有乒乓球、交际舞和健步走，覆盖了开放式和闭锁式、动作复合型的运动类型，为更有效地选取合适的健身项目来改善认知老化提供了实践指导。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

在南京、扬州、徐州3个城市的公园和运动俱乐部，选取了201名年龄在60到70岁之间老年男性被试（乒乓球练习者47人，交际舞练习者51人，健步走练习者50人，对照组53人）。

1.2 研究方法

1.2.1 简易精神状态检查表（MMSE）使用李格等人编订的MMSE中文版[6]来测量被试的一般性认知能力，包括5个部分：定向力、记忆力、注意力和计算力、回忆能力、以及语言能力。定向力部分共10题，记忆力部分共3题，注意力和计算力部分共5题，回忆力部分共3题，语言能力部分共9题，每题答对得1分，满分为30分。

1.2.2 stroop任务 利用E-prime2.0软件编制stroop任务来检验被试执行功能中的抑制功能[7]。在电脑屏幕中央随机出现“红”“绿”“黄”“蓝”4个汉字中的一个，并且汉字的颜色是红色、绿色、黄色、蓝色中的一种。总共有16种情况，每种情况出现4次，共有64个trials，其中汉字的意义与其颜色一致的情况（如红色的“红”字）出现16次，汉字的意义与其颜色不一致的情况（如绿色的“绿”字）出现48次。被试需要判断出现的汉字的意义和其颜色是否一致，若一致就迅速按F键做反应，若不一致则迅速按J键做反应。选取正确率的干扰量（=词色一致条件正确率– 词色不一致条件正确率）和反应时的干扰量（=词色不一致反应时– 词色一致反应时）作为指标，干扰量越小抑制功能越强。

1.2.3 1-back任务 利用E-prime2.0软件编制1-back任务来检验被试执行功能中的刷新功能[8，9]。在电脑屏幕中央按顺序呈现一系列大写英文字母，被试需要判断出现的英文字母与上一个英文字母是否是同一字母，如果不是同一字母就迅速按F键做反应，如果是则迅速按J键做反应。有15个trails的英文字母与上一个英文字母是同一字母，有45个tirals的英文字母与上一个英文字母是不同字母，共60个trails。选取正确率和正确的反应时作为指标。

1.2.4 more-oddshifting任务 利用E-prime2.0软件编制more-oddshifting任务来检验被试执行功能中的转换功能，共包含3个子实验[9]。实验1中，在屏幕中央随机呈现1、2、3、4、6、7、8、9中的一个红色数字，被试需要判断数字是大于5还是小于5，如果大于5就迅速按F键做反应，如果小于5就迅速按J键做反应。大于5和小于5各有15个trails，共30个trails。实验2中，在屏幕中央随机呈现1、2、3、4、6、7、8、9中的一个绿色数字，被试需要判断数字是奇数还是偶数，如果是奇数就迅速按F键做反应，如果是偶数就迅速按J键做反应。奇数和偶数各有15个trails，共30个trails。实验3中，在屏幕中央随机呈现1、2、3、4、6、7、8、9中的一个红色或绿色数字，被试需要根据数字颜色来判断任务操作，如果数字是红色，就进行实验1中的任务操作，对数字是大于5还是小于5进行判断和反应，如果数字是绿色，就进行实验2中的任务操作，对数字是奇数还是偶数进行判断和反应。红色的大于5和小于5的刺激各有15个trails，绿色的奇数和偶数的刺激各有15个trails，共60个trails。选取正确率的干扰量（=混合判断条件正确率–（混合判断条件正确率 +大小判断条件正确率）/2）和反应时的干扰量（=（混合判断条件反应时 +大小判断条件反应时）/2–混合判断条件反应时）作为指标，干扰量越小转换功能越强。

2 研究结果

用SPSS19.0软件进行统计分析。结合描述性统计和前人实验结果，剔除23名MMSE总分和3个执行功能任务正确率过低的被试数据，最终保留180名被试的数据（对照组45人，交际舞44人，乒乓球45人，健步走46人）。然后删除3个执行功能任务的正确反应时在±3之外的极端数据。对数据进行单因素重复测量方差分析和LSD多重分析。

2.1 四组被试MMSE的得分

四组被试在MMSE总分上有显著性差异（F（3，176）=9.60，p=0.00）。四组被试在注意力和计算力上有显著性差异（F（3，176）=6.85，p=0.00）。四组被试在回忆能力上有显著性差异（F（3，176）=3.42,p=0.02）。

表1 四组被试MMSE得分总体情况

注：四组被试比较，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比较四组被试在MMSE总分、注意和计算力、回忆能力的得分。MMSE总分从高到低如下：乒乓球组≈交际舞组≈健步走组>对照组（“≈”表示无显著差异，“>”表示显著大于，顺序按照平均分高到低排列）。注意和计算力得分从高到低如下：乒乓球组≈交际舞组>健步走组>对照组。回忆能力得分从高到低如下：交际舞组≈乒乓球组>健步走组>对照组。

2.2 四组被试stroop任务的指标

在stroop任务中，四组被试的正确率的干扰量有显著差异（F（3,176）=39.83,p=0.00），反应时的干扰量有显著差异（F（3,176）=14.00,p=0.00）。

表2 四组被试stroop任务的干扰量

注：四组被试比较，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比较四组被试stroop任务的干扰量。干扰量和抑制能力成反比，干扰量越小抑制能力越高。从正确率的干扰量来看，抑制能力从高到低如下：乒乓球组>健步走组>交际舞组≈对照组。从反应时的干扰量来看，抑制能力从高到低如下：乒乓球组>健步走组≈交际舞组>对照组。

2.3 四组被试1-back任务的指标

在1-back任务中，四组被试的正确率没有显著性差异（F（3,176）=1.33,p=0.27），正确反应时没有显著性差异（F（3,176）=0.12,p=0.95）。

2.4 四组被试more-odd shifting任务的指标

在more-odd shifting任务中，四组被试的正确率的干扰量有显著性差异（F（3,176）=210.39,p=0.00），反应时的干扰量有显著性差异（F（3,176）=36.42,p=0.00）。

表3 四组被试more-odd shifting任务的干扰量

注：四组被试比较，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比较四组被试more-odd shifting任务的干扰量。干扰量和抑制能力成反比，干扰量越小抑制能力越高。从正确率的干扰量看，转换能力从高到低如下：乒乓球组>交际舞组>健步走组>对照组。从反应时的干扰量看，转换能力从高到低如下：乒乓球组>交际舞组≈健步走组>对照组。

3 讨 论

交际舞、乒乓球和健步走这3个运动项目组的抑制功能要好于对照组，进一步发现乒乓球组的抑制功能比健步走组、交际舞组更好，这种优势可能和乒乓球运动的特点有关，乒乓球是一种开放式运动，过程充满对抗性和不确定性，双方会在攻防转换中使用丰富的策略，在做假动作或者应付针对自己弱点的进攻时都需要抑制习惯性的反应[10,11]。3个运动项目组的转换能力要好于对照组，进一步发现乒乓球组的转换能力要好于健步走组和交际舞组。乒乓球还是一种快速攻防转换的动作复合型运动，需要落点、力度、旋转的组合变化和选择。

运动可以提高老年男性的执行功能，提高的效果在执行功能的子成分上具有差异，总体来看在抑制功能和转换功能上的效果更好。另外不同的运动项目由于自身的特点对于执行功能的提高也不一样，乒乓球这样开放式的、动作复合型的项目对于执行功能的积极影响更加明显。

乒乓球、交际舞和健美操这3个运动组的被试的得分在MMSE总分、注意和计算力部分和回忆能力部分上高于对照组。注意和计算力部分的题目设计是让被试者连续做减法，被试者需要运用执行功能中的刷新功能，每次运算完后记住结果，作为下一次运算的减数，不停的刷新工作记忆中作为减数的数字。回忆力部分被试者需要回忆起在记忆力部分记住的信息，这样两个部分中间插入的注意和计算力部分的题目就对先前记忆力部分保持的信息造成了干扰，只有抑制其他信息的干扰才能保持信息的准确和完整，所以回忆力部分和抑制功能也有很密切的联系。

健身可以提高老年男性的一般性认知功能，但是这种效果在一般性认知功能的所有子成分上并不是均等的，而是在和执行功能紧密相关的子成分上更加显著。这种相关符合执行衰退假说的理论，因为执行能力的特异性衰退，和执行能力紧密有关的认知功能也会受到影响，而和执行功能关系较弱的认知功能受到的影响较小。从事健身活动可以通过提高个体的执行能力，进而改善认知老化，提高一般性认知能力，这种改善效果在和执行功能相关较紧密的认知功能上更加明显。

4 结 论

认知老化是由执行功能的衰退引起的，运动健身能通过提高老年人的执行功能，改善认知老化。不同健身项目的改善效果也不一样，乒乓球这样的开放式、动作复合型的项目的改善效果要好于闭锁式、动作单一型的项目。

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The Mechanism of Cognitive Aging and the Effect of Different Exercise Events Onameliorating Cognitive Aging

XU Zhuang1, LIN Huanjun2

Objective: Study the effect of different exercise events to improve executive function and general cognitive function of elderly male，explore the mechanism of cognitive aging and methods to improve cognitive function of elderly men.Method:Selected 201 elderly males（control group was 53，table tennis group was 47，ballroom dancing group was 51,and vigorous walking group was 50）.The Minimum Mental State Examination（MMSE）was used to measure their general cognitive function; Stroop task，1-back task，and shifting more-odd task were used to measure their inhibition function，refresh function and conversion function which are three components of executive function. Result: Compared to the control group，the three exercise groups had better performance in attention and computing ability，recall ability and total score of MMSE，and the three executive function tasks.Table tennis group had better performance than the other two exercise groups. Conclusion: Cognitive aging was the result of the decline of executive function. Exercise eventsincluding open motor skills and mixed movements worked better to ameliorate cognitive aging.

Cognitive aging; Mechanism; Different exercise events; Executive function;

1007―6891（2017）01―0065―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.01.13

G804.82

A

2016-06-02

2016-06-21

1.金陵中学仙林分校中学部体育组，江苏南京，210023；

南京师范大学体育科学学院，江苏南京，210046；

2.南京师范大学心理学院，江苏南京，210097。

1.Jinling High School Xianlin Campus, Jiangsu Nanjing, 210023, China; Institute of Physical Education&Sports Science, Nanjing Normal University, Nanjing Jiangsu, 210046, China；

2.Dept. of Psychology, Nanjing Normal University, Nanjing Jiangsu, 210097, China.