有氧运动对儿童执行功能干预效果研究——以近红外脑血流为研究手段

南京体育学院

一、前言

有氧运动干预可促进儿童执行功能发展，为该问题研究提供了理论和实践基础；但在有氧运动干预改善儿童执行功能的神经机制研究尚有待进一步深入[1]。基于此，本项目运用近红外脑血流[2]为研究手段探讨有氧运动干预对儿童执行功能的影响，分析有氧运动改善儿童执行功能的效果，揭示有氧运动改善儿童执行功能，阐明有氧运动干预促进儿童执行功能发展的机制。

二、研究对象

挑选1 名8 岁儿童为实验对象，实验时间为2018年6月——2018年8月。入选标准：①无严重躯体疾病、脑创伤、药物和酒精依赖史或其他有可能影响脑结构与功能的疾病；②无精神障碍，目前精神状态良好。

三、研究方法

1.文献资料法

通过搜集图书资料，查阅相关文献，通过对相关有氧运动、儿童执行功能、近红外脑血流等的研究进行梳理，尤其是有氧运动对儿童执行功能干预效果方面研究的文献进行进一步分析。

2.实验法

实验前后对研究对象进行执行功能以及脑血流前额叶进行测试。

（1）实验研究方法。本研究采用的运动干预方案为“花样跳绳+武术操+花样跑步”组合运动，总共干预时长为12周，每周4 次，每次30 分钟。运动强度设定为中等强度，中等强度有氧运动负荷设定为个体的最大心率60%～69%，其中最大心率=220-年龄。运动干预方案的内容与实施包括花样跑步、武术操、花样跳绳[3]（见表1）。

（2）执行能力测量。采用1-back 任务[5]，由45 个英文字母构成的字符序列，其中每一个字母在屏幕上显示的时间是500ms，两个相邻出现的字母之间有2500 ms 的时间间隔，间隔期屏幕上呈现区为空屏。当每一个字母在屏幕上出现时，要求被试判断该字母是否与其前面紧邻出现的字母相匹配（不区分大小写，只要求读音相同），相同则用左手敲击F 健，不同则用右手敲击L 键。实验期间要求被试坐于计算机前，眼睛与屏幕上字母呈现区保持约 70 cm 的水平距离[6]。共135 秒，满分44 分。

表1 运动干预方案

（3）功能近红外脑血流测量。测量工具：EEG-fNIRS[7]成像系统（脑电监测系统、功能近红外检测仪、控制计算机和脑电-光极联合帽）[8]。作为脑血流实验仪器，检测儿童的脑血流情况。

表2 研究对象前额叶脑血流变化

四、研究结果

（一）研究对象执行能力变化

在实验之前，研究对象在进行1-back 任务时在满分44 分的测试中得到了32 分的成绩。在运动干预之后研究对象的测试成绩为38 分。

（二）研究对象前额叶脑血流变化

如表2所示。

五、讨论

（一）有氧运动对儿童执行功能的影响

实验前后该名儿童的执行功能测试1-back 任务的成绩从32 分增长到了38 分。在这个过程中，这名儿童的执行功能是进步了，成绩增长了6 分，占总分的13.6%。测试成绩从72.7%增长到86.4%。在实验过程中，实验对象对测试软件的使用方法进一步的成熟，另一方面12 周的成长孩子的执行能力在理论上应该有一定的增长。在有氧运动的方案设计中，笔者设计的花样跑步、武术操、花样跳绳都在进行不同程度的变化[9]。在进行非对称运动的过程中，孩子的感觉统合进一得到锻炼，对指令性信息的敏感程度随之提高。执行功能不仅是反馈的过程，还是信息收集、处理、归纳的过程。机械式运动对本体感觉的锻炼有一定的帮助，本次运动干预实验的方法更加的丰富，效果也会进一步优化[10]。所以，有氧运动可以提高儿童的执行功能。

（二）有氧运动对前额叶脑血流的影响

从表2中，我们可以发现，fNIRS（功能近红外光谱）检查提示：双侧额区通道 通道 21、28、29、32、37、38、40，氧合血红蛋白、去氧血红蛋白和总血红蛋白曲线轻微变化。经3D 定位后，氧合血红蛋白、去氧血红蛋白和总血红蛋白曲线明显变化通道对应脑区为双侧额上回、额中回，左侧额下回。总血红蛋白的含量可以间接的推测血流量，在运动干预前后前额叶脑血流量轻微增加[11]。大脑的前额叶对运动功能记忆功能都有一定的支配，说明有氧运动的运动干预可以增加大脑前额叶的脑血流量。

六、结论

（1）有氧运动干预可以提高执行功能的能力。

（2）有氧运动干预后，前额叶脑血流量会增加。

七、建议

在对儿童尤其是执行功能类障碍的患者进行运动干预时，可以运用有氧干预的方式。脑血流量的增加可以提高运动能力和促进儿童发育。