体育锻炼对儿童执行功能的影响及其机制研究述评

王叶琼　宋鑫平

摘 要：儿童时期处于大脑功能发展的快速期，是执行功能发展的高峰期。而运动干预对发育期脑的可塑性具有积极的影响。因此，身体活动与锻炼对儿童执行功能的影响相关问题日益受到研究者的关注，并获得了一定的研究成果。本文综述了体育锻炼对儿童执行功能影响的相关研究，探讨提高儿童执行功能的手段及途径，旨在为探索体育锻炼促进儿童认知发展提供一定的理论价值及实践意义。

关键词：体育锻炼 体育运动 儿童 执行功能

中图分类号：G806 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2018）10（a）-0025-02

执行功能（Executive Function，EF）是指在完成复杂的认知任务时，协调控制各种基本活动的重要认知过程，它保证认知系统灵活、优化的实现特定目标，其根本目的是产生协调有序的、目的性的行为，是一种高级认知功能。主要包括抑制、刷新和转换功能。研究发现儿童时期处于大脑功能发展的快速期，是执行功能发展的高峰期。而运动干预对发育期脑的可塑性具有积极的影响。因此，身体活动与锻炼对儿童执行功能的影响相关问题日益受到研究者的关注，并获得了一定的研究成果。笔者拟综述体育锻炼对儿童执行功能影响的相关研究，探讨提高儿童执行功能的手段及途径，旨在为探索体育锻炼促进儿童认知发展提供一定的理论价值及实践意义。

1 体育锻炼对普通儿童执行功能的影响

1.1 不同类型体育锻炼对儿童执行功能的影响

研究者采用多种多樣的运动方式探讨体育锻炼对儿童执行功能的影响，如功率自行车、篮球、足球、羽毛球、乒乓球、网球、棒球、跆拳道、太极拳、健美操、游泳、力量素质训练、障碍跑、花样跑步、趣味田径游戏等。虽然相关领域还存在不一致的研究结果，但众多研究表明，体育锻炼可以作为提高儿童执行功能的手段，且不同锻炼方式对儿童执行功能及各子功能的影响存在差异性。有研究者探讨5种运动干预方案（（1）花样跑步；（2）趣味田径游戏；（3）“小手球+素质练习”；（4）“踢毽+游戏”；（5）“武术+花样跳绳+8字跑”）对小学生脑执行功能的影响。结果表明，5种方案对小学生的执行功能均有积极的促进作用，但不同方案对3个子功能产生的效果存在差别。方案（2）（4）（5）能有效提高抑制功能；方案（1）（5）能有效提高刷新功能；方案（1）（3）（5能有效提高转换功能[1]。

有研究表明，有氧运动与控制认知发展的神经电活动的改变存在相关。相较于灵敏运动和阻力运动，有氧运动更有利于促进小学生执行功能的提高[2，3]。越来越多来自运动心理学领域的研究发现有氧运动对执行功能具有积极效益，建议把它作为改善和提高执行功能的手段。

1.2 不同持续时间体育锻炼对儿童执行功能的影响

迄今，大多数的研究表明不管是短时还是长时运动，对儿童的身体和大脑执行功能都有积极的促进作用，且运动对执行功能改善效果与运动的持续时间相关。但不同研究采用的运动持续时间长短不一，且较少有不同持续时间的效果比较研究。冯磊选取180名四年级小学生为被试，分别对其进行8min、15min、30min的中等强度运动干预及同等时间室内自由活动对照。结果表明，30min篮球运动训练对儿童执行功能改善效果最好[4]。陈爱国，冯磊，朱丽娜等人的研究支持了这一结果[5]。有研究者探索长时不同持续时间锻炼对执行功能的影响，指出3次/周、30min/次的运动效果较好[6]。

1.3 不同强度体育锻炼对儿童执行功能的影响

近年来，研究者采用小强度、中强度和大强度探索不同强度锻炼对儿童执行功能发展的有效性，结果表明，中等强度的改善效果更好[6，7]。陈爱国，赵莉，李焕玉等人探讨30min不同强度篮球运球训练对小学生执行功能的积极效益，发现不同强度训练均能产生积极的影响，但效果存在差异，其中，中等强度训练的改善效果最佳[7]。因而，中等强度成为大多数研究者的选择。

也有研究者探索年龄对儿童执行功能的影响，发现7～9岁和10～12岁两个时期，儿童执行功能的各成分会加速发展[8]。许多标准执行功能测试将于12岁左右达到成人水平[9]。在对性别的探讨中，一般反应出来的是认知风格或反应偏好等方面的差异，如女生在认知灵活性上的表现较男生好[8]。也有研究表明，所有执行功能任务测量均没有发现性别主效应，且性别和年龄的交互作用不显著[10]。

2 体育锻炼对特殊儿童执行功能的影响

随着体育锻炼对普通儿童执行功能研究地不断深入，部分研究者将注意力转移向特殊儿童。研究一般集中在超重、肥胖儿童、ADHD儿童、自闭症儿童、认知障碍儿童、攻击性儿童、学习困难儿童、聋哑儿童及留守儿童等。虽然相关研究数量较少，但大多数研究表明，体育锻炼能够对特殊儿童的执行功能产生积极性的影响。陈爱国，蒋任薇，吉晓海等人的研究指出8周中等强度的花样跳绳运动能够改善和提高聋哑儿童的执行功能，主要体现在对刷新和转换功能产生了积极影响，对抑制功能则没有产生显著性影响[11]。梁洪英以“BAMS”身心运动为干预方式，对留守儿童进行研究，结果与其一致[12]。潘家礼，殷恒婵，陈爱国等人采用篮球运动干预对学习困难、正常小学生进行对比分析，结果表明运动干预对两类学生的执行功能均具有促进作用，且学习困难组的改善效果优于正常组[6]。

3 体育锻炼对儿童执行功能的影响机制

锻炼涉及运动皮质、脑干、小脑等脑的局部区域的活动，更与多个区域紧密相关，如大脑前额叶、顶叶、颞叶、丘脑、边缘系统等[6]。而执行功能是由前额叶、顶叶、前扣带回、皮层下结构（基底节、丘脑、小脑）组成的皮层——皮层下网络等多个脑区协同作用的结果[13]。体育锻炼具有改变儿童脑结构（包括脑重的变化、皮层厚度的变化、不同脑区沟回面积的改变等）、脑功能（相关脑区激活水平的改变和脑功能网络联结的变化）的能力，能改善儿童脑的可塑性[14]。

陈爱国，殷恒婵，王君等人借助fMRI技术，发现短时中等强度有氧运动能够使得儿童执行功能脑激活模式产生双侧额上回、双侧额中回、双侧顶上小叶和左侧顶下小叶激活程度增加，左侧前扣带回激活减弱等积极变化，从而改善儿童的执行功能[13]。另一項研究表明短时中等强度有氧运动通过增加儿童静息状态下脑功能ReHo值，可改善大脑的可塑性，提高执行功能[15]。也有研究表明，有氧锻炼与参与和控制认知发展的神经电活动的改变相关。更多的锻炼与更好的体能在各种认知任务中能够使得P3振幅更大、潜伏期更短，ERN波幅更小[16]。潘家礼，殷恒婵，陈爱国等人对特殊儿童进行研究，他们认为相较于正常小学生，学习困难小学生的神经通路可能不一样，由于发育不完善或许出现了障碍，经过锻炼后神经通路可能被激活或出现新的神经通路，导致干预后学习困难小学生较正常小学生的神经通路改善或激活程度更好[6]。

4 展望

虽然探讨体育锻炼与小学生执行功能关系的研究已相当充分，但其因果关系证据积累有限，需要更多的脑科学证据，且相关研究仍不尽一致，尚需更全面和系统地挖掘。体育锻炼与执行功能的剂量效应研究相对有限，亦较少考虑中介变量、调节变量的影响。此外，干预过程中，如何严格地控制无关变量的影响？这些都是未来的研究需要考虑的问题。另外，在今后的探究中，对特殊人群亦需进行更深入地探索。

参考文献

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[3] 王源.不同类型短时中等强度运动对小学生执行功能影响的实验硏究[D].扬州大学，2015.

[4] 冯磊.不同运动持续时间对小学生执行功能影响的实验研究[D].扬州大学，2014.

[5] 陈爱国，冯磊，朱丽娜，等.不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童执行功能的影响[J].首都体育学院学报，2015，27（3）：223-227.

[6] 潘家礼，殷恒婵，陈爱国，等.运动干预对学习困难、正常小学生执行功能影响的实验研究[J].体育科学，2016，36（6）：84-91.

[7] 陈爱国，赵莉，李焕玉，等.不同强度短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响[J].天津体育学院学报，2014，29（4）：352-355.

[8] 王晶，陈英和，仲宁宁.对低执行功能小学儿童的训练研究[J].中国临床心理学杂志，2009，17（6）：777-779.

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[10]文萍，李红.6～11岁儿童执行功能发展研究[J].心理学探新，2007，27（103）：38-42.

[11]陈爱国，蒋任薇，吉晓海，等.8周中等强度的花样跳绳运动对聋哑儿童执行功能的影响[J].体育与科学， 2015，36（4）：105-109.

[12]梁洪英.“BAMS”身心运动改善留守儿童执行巧能的实践硏究[D].扬州大学，2016.

[13]陈爱国，殷恒婵，王君，等.短时中等强度有氧运动改善儿童执行功能的磁共振成像研究[J].体育科学，2011，31（10）：35-40.

[14]陈爱国，殷恒婵，颜军.让孩子赢在体育课：脑科学研究对体育的启示[J].全球教育展望，2013（2）：93-99.

[15]陈爱国，朱丽娜，王鑫，等.短时中等强度有氧运动对儿童脑的可塑性影响：来自脑功能局部一致性的证据[J].体育科学，2015，35（8）：24-29.

[16]蒋长好，阎守扶，王守恒.身体活动促进脑的执行功能：行为、脑电和核磁共振研究[J].中国运动医学杂志，2012，31（7）：636-641.