有氧舞蹈运动对青少年神经认知功能的影响

董云

1. 引言

有氧舞蹈是健美操运动包含的项目之一，是一种配合音乐有节奏地舞动的有氧运动，它起源70年代初期的美国，近年来开始在全球蔓延，深受健身人士的追捧。有氧舞蹈一方面能消耗较多热量，另一方面能把许多舞蹈动作健美操化，通过有氧健美操的锻炼形式，反复或进行组合练习，形式活泼多样，简单易学[1]。本研究意在探究对青少年认知功能(执行能力)存在积极影响的有氧舞蹈的种类。

2. 研究方法

2.1 研究对象

选择武汉市洪山区卓刀泉小学9-12岁健康的青少年参与研究。根据每年的体检报告，确保所有参与者都没有慢性疾病。排除在过去的三年中，进行过系统性体育锻炼的人，如慢跑、游泳或跳舞等，最终确定40人为研究对象(男20人，女20人)。在研究开始之前，对有氧舞蹈及本研究注意事项进行了讲解说明，并获得了所有参与者的知情同意书。将40名参与者使用微软Excel 2007进行随机分配成两组：FR组(N=20人，男10人，女10人)，CB组(N=20人，男10人，女10人)。

2.2 有氧舞蹈

为保证试验顺利，在正式测试前进行两次统一的有氧舞蹈培训，培训时间为40分钟，由正式测试时的同一位舞蹈教练执教，以消除潜在的偏见或教学技能的差异。有氧舞蹈试验时间为40分钟，包括10分钟热身，20分钟有氧舞蹈锻炼，和10分钟的放松。利用卡尔沃宁公式将有氧舞蹈锻炼强度控制在40-50%之间。使用速度控制器对应用的音乐节拍进行速度控制，热身的音乐选择是100拍子/分钟。主要训练音乐速度设定为120拍/分钟。 两个舞蹈节目要求参与者完成四个舞蹈元素，FR组要求每个动作重复16次，动作顺序自由支配，在CB组中，要求完成由四个舞蹈元素组成的一个长套路。参与者的心率在运动中进行评估，在运动前后的10分钟内测量他们的认知能力。由于使用的测量设备的技术限制，有2名参加者没有收到实际的评估。

2.3 有氧舞蹈运动中的强度监测

为了确认舞蹈练习的强度，在运动过程中连续监测心率40分钟，心率变异性(HRM)由无线心率监测(S810 HRM，Polar Electro Oy)弹性电极带(T61，Polar Electro Oy)进行实时监测。电极带被放置在胸部肌肉。HRM的信号被转移到极精密的高性能软件(版本3；Polar Electro Oy)和RER间隔下的ASCII格式输出。

任务转换测验对执行认知功能的评估

本研究假设CB组有氧舞蹈对认知能力的刺激作用明显强于FR组。为了证实这一假设，比较两组有氧舞蹈对转换实验成绩的影响。使用E-prime 1.1(心理Software工具，Inc.)呈现刺激和记录反应。

2.4 统计分析

数据采用SPSS 14.0软件分析结果。用独立样本t检验评估各组之间的差异。组间性别分布经C2检验。采用三因素方差分析(ANOVA)和重复测量设计分析任务转换试验的RTS和正确反应率。进行三因素方差分析，以揭示是否有氧运动后，测试组、时间和任务之间立即发生相互作用。以在p<0.05为统计学存在意义。数据采用SPSS 14.0软件分析结果。

3. 研究结果

3.1 参与者基本信息

如表1所示，参与者的身体质量指数(BMI)均在正常水平(参考中国儿童超重、肥胖体重指数BMI分类标准)。表1还显示了CB和FR组特性比较的统计分析结果，不存在显着差异，表明两组表现出类似的特点。

表1 参与者基本信息(p<0.05)

3.2 任务转换测试中的反应次数和正确反应率

表2显示了有氧舞蹈练习对执行认知能力的影响。三因素方差分析，反应时间(RTS)存在非常显著性差异显著(前与后的运动P<0.001)，有三个因素之间的交互作用显著( P=0.004)然而，后续的双向方差分析没有揭示时间和组之间有明显的相互作用对于每个转换和转换重复RT之间的关系。运动后的RTS显著短于运动前RTS。此外，在交替试验中，RTS与RTS相比有显著差异性。转换试验对RTS的影响不受时间和组别因素的影响。

对正确反应率的分析发现，运动前后时间存在非常显著性差异(P<0.001)。有没有主效应组正确反应率，运动后的正确反应率明显高于运动前。与重复试验的正确反应率相比，双向方差分析(组和时间)没有发现任何显著的差异，相反，它显示组和时间之间的交互作用显著。

表2 任务转换测试中的反应次数和正确反应率(p<0.001)

4. 讨论

本研究探讨了两种有氧舞蹈练习对青少年认知功能的影响，并比较了两种有氧舞蹈项目的效果。FR组的有氧舞蹈包括四种舞蹈动作。参加者只需按照教练的要求随机重复每个舞步动作，CB组的有氧舞蹈也包括和FR组相同的四种舞蹈动作，但在CB组参与者完成的是将这些舞蹈动作组合成套路的长舞蹈套路。

采用任务转换反应时间测验评定不同有氧舞蹈种类对执行认知功能的影响。研究发现CB组的转换成本(转换与重复条件之间的差异反应时间)在运动后相对于运动前减少。然而，在FR组，运动前后转换成本并没有显着性差异，尽管在FR组的参与者以同样的运动强度进行同样的舞蹈动作。相比重复的RT，转换RT转换的成本是额外的时间，改变一个刺激反应的配置到另一个刺激反应，转换成本可能表达更高的认知加工所需的时间，可以不考虑剩余时间如时间在感觉和运动过程和肌肉收缩。因此，目前的研究结果表明，套路性有氧舞蹈可以显著影响青少年高级认知过程，特别是执行认知功能。而自由形式的有氧舞蹈对青少年的认知功能没有明显的影响。

当然，我们不能忽略RTS和重复条件下RTS中任务性能的结果和正确的反应率。研究显示感知过程同典型的急性作用中的觉醒水平的增加相一致。因此，本研究也证实了先前研究简单的有氧运动(即慢跑或骑自行车运动)对知觉运动速度的影响的效果。目前讨论的重点是CB和FR有氧舞蹈转换成本(执行功能)的不同效应的重要性。

一般来说，执行功能被概念化为四个组成部分：形成目标、计划、执行目标导向的计划和有效执行的能力。这些成分是通过认知过程来介导的，如工作记忆、注意力、抑制、以及在行为之间顺利转移的能力(阿尔瓦雷斯和埃默里，2006；戴维森等人，2006；胡拉多和罗塞利，2007)。计算机认知训练的方法已经证明，认知训练提高记忆力和注意力的控制影响执行功能(Ball 等，2002；bherer等.，2005； Simons，2008)。这些以前的研究表明，一个活动，吸引注意和记忆过程可以改善认知功能。成套的有氧舞蹈包括促进注意力控制和记忆过程的动作。例如，参与者为了能够完成成套的舞蹈动作，被要求记住每一个舞蹈动作。此外，他们必须注意各种运动模式的衔接，灵活地把注意力转移到那些动作上。在成套有氧舞蹈动作条件下，记忆使用和注意过程的结合可能有助于改善与执行功能相关的认知功能。

此外，有研究表明，需要双重任务性质的复杂运动功能的活动可以改善未经训练的执行认知能力。更复杂的体育活动，如篮球和足球，具有显著提高和保持球员的执行能力和注意力的作用(科尔蒂斯等，2011, 2009)。此外，Budde，Voelcker Rehage，Pietrabyk Kendziorra，(2008)研究了短时间的运动量锻炼对青少年认知能力的效果影响。与健康青少年慢跑的简单有氧运动相比，10分钟的协调运动对注意力有明显的影响。协调运动的参与者被要求用右手或左手交替击球，同时站在旋转的运动凳上。他们发现协调运动对注意能力有积极的影响，认为这种复杂的任务有效地促进了由注意和执行功能介导的认知行为神经元网络。同样，成套的有氧舞蹈也有一个协调或双重任务性质，参与者即使在频繁的表演中断，也就是在切换舞蹈元素时，也必须努力跟随老师的指挥。因此，可以推断，控制在成套有氧舞蹈条件下的性能干扰可能会产生对认知活动更有益的影响。

然而，本研究方法也存在以下的局限性，首先，本研究最终可用的样本量只有38人，在双向方差分析在转换成本的作用以及在CB和FR之间的差异的信度是不够的。第二，这项研究不能观察和监测参与者是否在近期从事过日常锻炼活动以及饮食习惯的改变。在整个实验期间，两组的日常锻炼和锻炼活动可能不太匹配。第三，仍有可能在降温期间两组之间的心率差异可能会导致两组之间对认知的影响不同。最后，我们不能观察参与者舞蹈动作的准确性，个体表现或困难的差异可能会影响目前的结果。

本研究揭示了一个复杂的有氧舞蹈套路对青少年在执行认知功能的影响。进一步的干预研究将需要彻底调查长时间的有氧舞蹈培训对认知功能影响的效果。理想情况下，这种研究应解决以下几个遗留的问题，例如，成套的有氧舞蹈对认知功能的影响是否比其他有氧运动更有益，如散步、跑步等，是否锻炼提高了一般认知能力是日常生活所需要的，如果是这样的话，终止运动后，这种效能能保留多长时间。此外，我们还需要系统地研究步频、类型、动作模式的影响以及各种组合对认知功能的影响。这些有氧舞蹈运动的研究有望为青少年改善和提高认知功能建立新的原则。