18.5 km不同强度负重行军对健康男性青年执行功能的影响

王晓磊，王金之，徐盛嘉，田东，马继政

(1.南京体育学院 运动健康科学系，江苏 南京 210014；2.解放军理工大学军人身体适应训练研究中心，江苏 南京 211101)

●军体理论与应用

18.5 km不同强度负重行军对健康男性青年执行功能的影响

王晓磊1，2，王金之1，2，徐盛嘉2，田东2，马继政2

(1.南京体育学院 运动健康科学系，江苏 南京 210014；2.解放军理工大学军人身体适应训练研究中心，江苏 南京 211101)

目的：拟评定中等强度和高强度两种运动强度下长距离负重行军对健康男性青年执行功能产生的影响。方法受试人员完成两次长度为18.5 km的负重行军，持续监控整个运动过程中心率变化,询问主观量表，并分别采用斯特鲁普色词测试(Stroop-Word-Color Test，SWCT)和连线测试(Trail Making Test，TMT)对受试者执行功能进行测试。结果SWCT结果显示，与安静状态相比较，中等强度运动后抑制控制能力存在显著变化(p<0.05)，高强度运动后抑制控制能力也存在显著变化(p<0.05)，但中等强度运动和高强度运动后抑制控制能力方面并没有显著性差异(p>0.05)。TMT结果显示，在注意选择能力方面，中等强度运动后结果与安静状态相比存在显著变化(p<0.05)；高强度运动后结果与安静状态相比较无显著变化(p>0.05)；但是中等强度与高强度运动后结果存在显著性差异(p<0.05)。结论大强度负重行军后注意力控制能力仍能够较好维持，注意选择功能受到影响。

中等强度；高强度；负重行军；执行功能

单兵需要在负重的情况下，执行各种军事行动。研究也已表明在负重的条件下进行长时大强度或短时大强度的军事任务，单兵(分队)移动能力下降、身体的姿势力学发生改变、能耗增加、躯干平衡能力受到损害，同时损伤潜在的风险增加[1—4]。此外，长距离负重行军可能对认知能力产生不利影响，从而影响后继任务实施。执行功能(反应时间和注意力)作为认知功能的一部分，包括注意力程度、意识的控制以及对新信息处理。这些执行功能涉及到脑部的额叶、前额叶、顶叶[5]。生理上的应激可影响执行功能，此次研究拟评定长距离不同强度负重行军对执行功能产生的影响，为目前以及将来军事情况下负重训练提供依据。

目前对于执行功能的测试方法较为广泛，主要包括Flanker Task，N-back Task，Stroop-Word-Color Test，Trail Making Test和Visual Target Detection Task等。Hayato等人通过Stroop-Word-Color Test发现单次急性有氧运动可以在短时间内提高执行功能，但高强度间歇运动可以使执行功能水平维持时间更长，Marianna等人则研究了负重状态下执行功能的变化情况，发现单纯的负重运动对于执行功能的变化影响总体上并不明显。本研究采用Stroop-Word-Color Test和Trail Making Test两种测试方法对健康男性青年执行功能中抑制控制能力和注意灵活性方面进行探索，进一步探索长距离不同强度对执行功能的影响。

1 研究对象与方法

1.1研究对象

健康成年男性学员18名，年龄(21.40±1.30)y；身高(1.76±0.05)m；体重(69.73±6.68)kg；体脂数(22.38±1.43)kg/m2。训练年限2年，每周进行3～5次有氧耐力训练。受试者经询问病史、查体、心电图及超声心动图等检查均未发现有器质性心脏病者。

1.2实验方案

受试者完全热身后，分别完成两次距离为18.5 km负重行军(行军着装，负重总重量约为27 kg)：一次运动强度为中等强度运动(Moderate-intensity exercise，MIE)，一次为高强度运动(High-intensity exercise，HIE)，两次测试的间隔至少72 h。两次运动完成时间分别为MIE：(158.54±10.82)min，HIE：(141.24±11.75)min。

1.3测试指标

1.3.1 主客观运动强度的评定

主观强度的评定，采用运动自觉量表(RPE scale)。并运用Polar TEAM 2团队心率检测进行客观运动强度的评定。有效记录数据人数为15名。

1.3.2 执行功能测试

A.斯特鲁普色词测试(Stroop-Word-Color Test, SWCT)

测试分为三步：1)尽快并且准确的说出卡片A上由4种颜色(黄，红，蓝，绿)书写的30个汉字词语；2)尽快并且准确的说出由4种颜色(黄，红，蓝，绿)组成的30个纯色原点；3)将上述4种颜色汉字以4种另外颜色(黄，红，蓝，绿)填充，同样尽快并且准确的说出汉字的颜色，而不是文字。

评价指标：(测试3时间-测试2时间)/测试1时间。

B.连线测试(Trail Making Test, TMT)

测试分为图A与图B两部分，图A为1—25这25个数字随机分布于普通A4纸上，要求受试者以最快的速度按照1-2-3-…-25的顺序将数字相连，记录时间(s)；图B为数字1—13这13个数字和字母A-L这12个字母随机分布于普通A4纸上，要求受试者以1-A-2-…-L-13的顺序将数字相连，记录时间(s)。当出现顺序错误，测试者提醒下一个正确顺序，每出现一次记录错误次数为一次。

评价指标：B部分完成时间-A部分完成时间。

1.4统计学方法

2 结果

2.1主客观运动强度

运动自觉量表(RPE scale)测试结果为MIE：15.05±2.16，HIE：17.52±2.53，结果显示在MIE过程中受试者主观感觉介于费力状态与很费力状态之间，HIE过程中受试者主观感觉介于很费力和非常费力之间。整体上，两次运动负荷均较大。

心率结果显示见表1，依照心率值范围，根据计算公式：220-0.7×年龄。中等强度平均心率为66%HRmax，大强度平均心率为82%HRmax，两者存在显著差异(p<0.05)

表1 18.5 km不同强度运动前与运动过程中心率指标的变化(n=15)

表2 不同强度运动前与运动后SWCT与TMT测试结果的变化(n=15)

2.2 18.5 km不同强度运动后执行功能的变化

通过表2可以看出，在SWCT测试中，与安静状态相比，中等强度运动和高强度运动后结果均出现显著降低(p<0.05)，但中等强度运动和高强度运动两者之间却并没有发现显著性差异(p>0.05)。在TMT测试中，相比安静状态下，中等强度运动测试结果出现明显下降(p<0.05)，而高强度运动后测试结果却出现上升，但是并没有显著性差异(p>0.05)，此外中等强度运动后测试结果与高强度运动后测试结果之间存在显著性差异(p<0.05)。

3 分析与讨论

大脑是人体结构中最重要的器官，大脑可塑性指大脑的形态和功能变化的能力，对于个体的认知行为调控有重要的作用，同时处于大脑中的中枢神经系统被认为是人体所有行为的调控中心，它在人体外周与内部环境之间接收和传递感觉信息，表现形式之一就是执行功能[12]，已知的研究认为执行功能的核心有三点，包括抑制控制，工作记忆和认知灵活性[6]。

研究认为，执行功能与个体的年龄、有氧运动能力和急性有氧运动的运动强度有关[7]。中等强度有氧运动可以有效地改善执行功能[8]，据Pontifex等人[9]研究认为，有氧运动诱导的执行功能改善在运动结束后仍然能保持30 min左右。同时Tsukamoto等人[10]研究发现中等强度运动和高强度运动对于核心执行功能存在促进作用，但二者影响的水平并不一致。在本实验中，我们选择了TMT及SWCT分别评价选择注意功能与抑制控制功能[11,12]。TMT操作过程中，个体需协调手运动速度、视觉扫描、视觉运动、精神灵活性等能力，反应注意选择的过程。而在SWCT评估过程中要求被试抑制词汇语义方面的信息，而将注意资源完全投放到字词的物理特征(颜色)上，这在很大程度上反应了被试者对注意的控制以及抑制能力。

本研究发现与安静状态相比，完成MIE和HIE后在SWCT中完成的时间均显著下降，但是二者之间没有差异变化，表明大强度负重行军后注意力控制能力仍能够较好维持；此外，本研究发现完成MIE后，在TMT中完成的时间显著下降；在完成HIE后，在TMT中完成的时间不变，但与MIE相比显著增加，表明大强度负重行军，注意选择功能受到影响。

执行功能的改变受到多种因素的影响。高体力活动情况下诱发交感神经系统的改变，例如不同程度升高的心率、肾上腺素和去甲肾上腺素[13,14]，个体适应运动表现在脑血流量增加，血管舒张，外周血管收缩等方面[15]。运动过程的进行导致个体压力与情绪改变，长时间运动导致的疲劳状态对于个体在注意能力方面存在影响[16]。同时，下丘脑-垂体-肾上腺轴的激活作用，如分解代谢皮质醇水平升高和合成代谢睾酮水平改变等因素可以提高个体对于外界压力刺激的抵御能力，对于执行功能有一定的促进作用[17]。除此以外，温度变化与炎症反应也可能是影响执行功能的相关因素[18]。

4 结论

SWCT结果显示，与安静状态相比较，中等强度运动后抑制控制能力存在显著变化(p<0.05)，高强度运动后抑制控制能力也存在显著变化(p<0.05)，但中等强度运动和高强度运动后抑制控制能力方面并没有显著性差异(p>0.05)。TMT结果显示，在注意选择能力方面，中等强度运动后结果与安静状态相比存在显著变化(p<0.05)；高强度运动后结果与安静状态相比较无显著变化(p>0.05); 但是中等强度与高强度运动后结果存在显著性差异(p<0.05)。大强度负重行军后注意力控制能力仍能够较好维持，注意选择功能受到影响。

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Influenceofan18.5kmIntensityMilitaryLoadCarriageActivityonExecutiveFunctioninHealthyYoungMen

WANG Xiao-lei1,2, WANG Jin-zhi1,2, XU Sheng-jia2, TIAN Dong2, MA Ji-zheng2

(1. Department of Exercise and Heath, Nanjing sports Institute, Nanjing 210014;2. The Research Center of Military Physical Adaptation and Training, the PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China)

Objective: This study was to evaluate the effect of long-distance weight march on the executive function of healthy male youth under moderate and high intensity.MethodThe individual needs to complete twice the total length of 18.5 km weight march, continuous monitoring of the entire process of heart rate changes. Asking the subjective feeling and using the Stroop-Word-Color Test and the Trail Making Test to evaluate the executive function before and after the whole process.ResultThe results of SWCT showed that there was significant change in the inhibition control function after moderate-intensity exercise (p<0.05), there was also significant change after high-intensity exercise (p<0.05), but there was no significant difference between moderate-intensity exercise and high-intensity exercise in inhibition control function (p>0.05).The results of TMT showed that there was no significant change in the results of moderate intensity after exercise (p<0.05). However, there was no significant change in the results after high intensity exercise (p>0.05), there was a significant difference between the moderate-intensity and the high-intensity exercise (p<0.05).ConclusionAttention control ability in the large strength after the march can still be better maintained, but selection and attention functions are affected.

moderate intensity; high intensity; weight march; executive function

G804.23

A

1671-1300(2017)03-0001-04

解放军理工大学预先研究基金(jl2015021)

2017-05-09

王晓磊(1992—)，男，江苏海门人，在读硕士研究生。研究方向：运动生理学。