运动干预对注意缺陷多动障碍儿童执行功能的影响研究进展

宋以玲 任园春 姜稳 谢永涛 陈梦歌

北京师范大学体育与运动学院（北京100875）

注意缺陷多动障碍(attention deficit and hyperactivity disorder，ADHD)是儿童时期最常见的神经发育障碍，我国儿童ADHD 总患病率为5.6%[1]，主要表现为与年龄不相称的注意力分散、注意广度缩小、不分场合的过度活动和情绪冲动[2]，并且常伴随学习困难和社交障碍，严重影响患儿的生活、学业和社会功能[3]。文献报道70%的患儿症状持续到青春期，30%～50%持续到成年期[4]。

执行功能损害是ADHD的核心缺陷[5，6]。执行功能是个体在需要专心和集中注意时一系列自上而下的心理过程，是个体对思想和行动的有意识监控，其中抑制控制、工作记忆和认知灵活性是执行功能的三个核心成分[7]。执行功能与儿童多种能力的发展密切相关，是儿童具备各类日常生活能力的基础，如有研究发现执行功能中的工作记忆成分可以预测儿童随后的学业成就[8]；抑制控制对儿童的情绪胜任力发展具有重要作用[9]；此外，执行功能还与注意力、自我管理、身体健康、工作成就、社会职能和生活质量有关[10-15]。

既往研究表明，ADHD 儿童在工作记忆[16]、抑制控制[17]、认知灵活性以及计划和问题解决能力[18]等方面均存在功能缺陷。执行功能损害直接与患儿的学业成绩和社交功能障碍相关，对儿童的日常活动造成不良影响，也对人际交往、自我效能等产生深远影响。且在学龄前儿童中，ADHD的症状越严重，其执行功能损害也越严重[19]。研究证实哌甲酯可改善执行功能[20]，但需要一定的起效时间[21]；此外，30%的患儿有食欲下降、失眠等药物治疗的副作用，且需长期服用[22]；而行为和心理干预等非药物治疗难以维持持续治疗[23]。因此，ADHD儿童执行功能的改善迫切需要简单易行、有效的替代或辅助手段。

研究表明，合理的运动干预能够促进儿童大脑发育，提升大脑执行功能，促进儿童学业水平，与成年后成就水平相关[24]。近些年来，国外已经大量开展ADHD儿童运动干预的研究，发现运动对患儿的影响与兴奋性药物的治疗效果相似[22]，认为规律运动可作为ADHD的替代或补充的非药物治疗方法[25]。国内ADHD 的运动干预研究较少，有研究者初步探讨了运动干预可改善ADHD 儿童的平衡能力及认知功能[26]，个案研究显示运动干预可改善ADHD儿童的注意力水平和多动行为[27]。本文梳理国内外运动干预对ADHD 儿童执行功能的影响，分析现有研究的不足，以期为我国开展ADHD儿童的运动干预治疗、提高ADHD儿童的执行功能提供借鉴。

1 文献检索资源与检索策略

中文文献检索资源来自中国知网、万方数据库，以关键词“运动干预”、“体力活动”、“注意缺陷多动障碍”、“注意缺陷障碍”、“多动症”、“儿童”、“执行功能”进行检索；以“physical activity”、“physical activities”、“exercise”、“intervention”和“attention deficit hyperactivity disorder”、“attention deficit disorder”、“hyperactivity disorder”“ADHD”、“children”、“executive function”为关键词在Pubmed、Web of Science数据库中进行检索，时间均截止到2021年4月22日。通过阅读摘要，按照本文的框架结构进行分类整理和总结，最终纳入34篇文献，纳入标准是随机对照试验、准实验研究、临床对照试验、Meta分析以及系统综述类文献；没有全文、对采用运动干预注意缺陷多动障碍只进行简单概述而没有实验结果的文献一律不纳入。

2 运动干预对ADHD儿童不同维度执行功能的影响

执行功能包括一系列复杂的认知过程，如抑制控制、注意控制、工作记忆、认知灵活性及计划、推理、问题解决等，下面从抑制控制、工作记忆、认知灵活以及计划和问题解决能力4 个维度具体阐述运动干预ADHD儿童的效果。

2.1 运动干预对ADHD儿童抑制控制的影响

抑制控制是指个体在认知活动中对无关刺激作出抑制反应的能力，允许儿童控制自动、冲动的行为，并执行最少的自动反应。研究发现ADHD儿童的抑制功能较正常儿童受损严重[17]，此外，抑制控制与ADHD 儿童的行为问题存在相关性[28]。因此，抑制控制能力的提高对于ADHD儿童行为的改善至关重要。

在一项随机对照实验中，研究者将招募的ADHD男童随机分为运动组和对照组，对运动组实施8 周运动干预后发现，在Go/No-Go任务和Stroop测验中，运动组显著好于对照组，提示运动有助于改善ADHD 儿童的抑制功能[29]。Chuang 等[30]采用交叉实验设计，让19名ADHD儿童在不同时间交叉进行30分钟跑步机运动或观看视频后执行Go/No-Go任务，运动后患儿的反应时间较运动前明显缩短，提示运动可提高ADHD 儿童的抑制功能。另一研究者在2020年的一项交叉实验中，让ADHD 儿童在不同时间进行一次有氧运动或视频观看任务，运动后完成Flanker 任务，患儿运动后正确率提高，也支持运动对抑制功能的改善作用[31]。但Verret等[32]让ADHD儿童进行了30次有氧运动后，发现患儿的反应抑制能力并没有产生显著改善。这种不一致的结果可能是由运动类型、运动强度或认知任务类型不同造成的。

2.2 运动干预对ADHD儿童工作记忆的影响

工作记忆是人类认知活动的核心，是认知能力的重要组成部分，包括反省和预期两个亚功能，并对儿童未来的学业能力有预测作用[33]。有研究者发现ADHD儿童的视空间工作记忆和反应时成绩明显落后于正常儿童，认为工作记忆缺陷是ADHD的核心缺陷，可作为检测ADHD儿童的重要指标[34]。

Ziereis 等[25]将43名ADHD 儿童随机分为运动干预组和对照组，采用HAWIK-Ⅳ的数字广度和字母数字排序测试ADHD 儿童运动前后的工作记忆水平，结果发现运动组在两项测试任务中的表现均显著好于对照组。Hung 等[35]采用交叉实验设计，让ADHD 儿童在不同时间进行30分钟跑步或观看视频后发现，30分钟的跑步对ADHD儿童的工作记忆具有积极影响。在一项随机对照试验中，运动组ADHD 患儿进行了一次15 分钟的运动体感游戏，采用Flanker 任务评估抑制和转换能力，用颜色跨度任务评估视觉工作记忆功能，结果发现运动对ADHD儿童的抑制和转换反应时有显著的有益影响，但对准确度和视觉工作记忆性能没有显著影响[36]，研究者认为可能由于体力活动的持续时间太短没有激活大脑内发挥作用的一些潜在机制。

2.3 运动干预对ADHD儿童认知灵活性的影响

认知灵活性是一种转换心理表征的能力，也是将反应定式转换到适应变化的或者不可预测的情景中去的能力，是人类智力的一个重要特征，对个体适应环境起着重要作用。Mary等[37]发现ADHD儿童认知灵活性明显落后于正常儿童。

Kang等[38]在一项随机对照试验中对13名ADHD男童进行2 次/周、每次90 分钟的体育活动干预，采用连线测试中的B 部分评估认知灵活性，结果显示干预后运动组ADHD 儿童完成测试的时间显著减少，提示运动对ADHD儿童的认知灵活性有积极影响。Ludyga等[39]运用交叉实验设计先对ADHD儿童进行20分钟自行车运动任务，两天后再进行20 分钟记录片观看任务，每次任务后测试患儿的认知灵活性，发现运动有助于提高ADHD儿童认知灵活性。在巴西的一项随机对照实验中，ADHD运动组患儿进行8周游泳训练后认知灵活性显著提高[40]。Chang等[41]将被试儿童随机分为ADHD运动组和ADHD对照组，运动组进行30分钟有氧跑步，对照组观看30 分钟运动视频，采用Stroop、威斯康辛卡片分类测试(Wisconsin Card Sorting Test，WCST)评估患儿的执行功能水平，结果ADHD运动组在Stroop测试、WCST的非持续性错误和完成的类别中的表现较干预前显著改善。

2.4 运动干预对ADHD儿童计划和问题解决能力的影响

南非的一项研究报告采用伦敦塔任务比较ADHD儿童与正常儿童，结果显示ADHD 儿童存在计划和问题解决缺陷，并且注意缺陷型和混合型比多动冲动型ADHD儿童在伦敦塔任务中表现更差[18]。

一项随机对照实验中，Labban 等[42]对ADHD 运动组进行20分钟有氧跑步机运动，对照组观看20分钟视频，采用伦敦塔任务、颜色变化测试任务评估ADHD儿童的执行功能，结果显示运动干预后，运动组在两个测试中的表现均显著提高，与对照组相比，运动组在伦敦塔任务和颜色变化测试中表现更好，提示运动干预对ADHD儿童的规划能力和处理速度有提升作用。一项Meta分析显示，20～30分钟的体育锻炼可对ADHD青少年的加工速度、工作记忆、计划和问题解决产生积极影响[43]。Piepmeier等[44]采用交叉实验设计，在不同时间对被试儿童进行运动干预或纪录片观看，采用Stroop 任务、伦敦塔任务、连线任务评估执行功能，结果ADHD儿童和正常儿童的处理速度和抑制控制能力在一次运动后均有显著提高，但计划和问题解决及认知灵活性未见显著改善，这与已有研究结果不一致，可能是由于运动干预方案不同，故运动干预对ADHD 儿童计划和问题解决能力的影响有待进一步研究。

3 不同运动时长对ADHD儿童执行功能的影响

3.1 短时运动对ADHD儿童执行功能的影响

短时运动一般指一次性持续10～60 min 的运动。Miklós和Pontifex 等[45，46]的研究均发现在跑步机上进行一次20分钟有氧运动即可改善ADHD儿童的执行功能。有研究者采用交叉实验设计让16名ADHD儿童和18 名正常儿童在不同时间段分别进行一次20 分钟的有氧自行车运动、一次20分钟协调运动和一次20分钟的视频观看任务，结果显示一次短时运动可以改善抑制控制和注意资源的分配，并且有氧运动比协调运动能更有效地减少患儿持续存在的抑制控制缺陷[47]。在一项随机对照实验中，Gawrilow等[48]让ADHD男童进行了一次5 分钟的跳跃运动，结果其运动后在完成测试任务时抑制反应改善17%，错误数减少28%，执行功能显著提高。一项系统综述显示，与其他久坐任务(如看视频)相比，进行运动的ADHD 儿童的症状(主要是注意力缺陷和多动)得到改善，一次5分钟的跳跃或30分钟的跑步机或自行车运动都足以促使抑制控制等执行功能显著改善[49]。此外，运动对个体的反应时、反应准备、运动技能或大脑活动等方面具有积极影响，提示运动干预可能是ADHD儿童治疗的替代或辅助手段。

3.2 长期规律运动对ADHD儿童执行功能的影响

研究表明长时间规律运动对儿童的执行功能影响可能更为显著，并且随着时间的推移影响更深远。一项Meta 分析显示，运动干预对注意缺陷多动障碍有一定的积极影响，尤其是执行功能和运动技能，并且较长的干预时长会产生更好的干预效果[50]。有研究者将ADHD 儿童随机分成两组，一组接受单纯的有氧运动(跑步)干预，另一组接受运动和认知训练，两组均进行每次40～50分钟、每周3次、持续4～5周的干预，干预前后对两组儿童进行执行功能测评，结果显示两组的执行功能均有改善，但有认知需求的运动与单纯运动相比，其对执行功能的改善有更好、更持久的影响[51]。一项涉及346 名参与者的Meta 分析显示，长期运动干预可促进ADHD 儿童的执行功能和运动技能，尤其是在抑制控制、认知灵活性和动作技能方面[52]。

4 不同运动对ADHD儿童执行功能的影响

4.1 综合运动对ADHD儿童执行功能的影响

一项随机对照实验中，患儿进行为期一年半的跆拳道练习，每次课包括10 分钟热身、30 分钟的跆拳道动作技能训练和10 分钟恢复练习，干预后，与对照组相比，运动组患儿的抑制控制能力和选择性注意显著提高，提示跆拳道运动练习有助于执行功能的改善[53]。

Pan等[54]将30名7～12岁ADHD儿童随机分为运动组和对照组，运动组进行每周2 次，每次70 分钟，共12周的乒乓球训练，每次课程包括热身活动5分钟、基本乒乓球技术和教学过程20分钟、通过乒乓球练习进行执行功能训练20分钟、小组游戏和调节身体活动20分钟，以及身体恢复活动5分钟，主要目标是提高运动技能和执行功能，结果干预运动组Stroop 冲突控制得分和WCST总得分均更高。有学者将30名5～10岁的ADHD儿童随机分配到运动干预组和对照组，运动组开展为期8周的游泳运动干预，干预后运动组在GO/NO-GO任务中的表现显著好于对照组[55]。宋阳等[56]选取44名ADHD 儿童和40 名正常儿童，随机分为定向教学班和正常教学班，实验前后测评执行功能，结果表明定向运动对ADHD儿童和正常儿童的执行功能均具有积极影响，且ADHD 儿童的执行功能改善效果优于正常儿童。Lee 等[57]对ADHD 儿童进行随机分配，ADHD 运动组进行每周3次、每次60分钟的运动干预，干预内容包含跳绳和球类运动，采用Stroop 色词干扰测试对执行功能进行评估，结果显示12 周的跳绳和球类运动对ADHD儿童的执行功能改善有积极作用。

4.2 体感游戏对ADHD儿童执行功能的影响

Best 等[58]最先利用体感游戏(Exergame)区分运动干预中的认知因素和运动因素对儿童执行功能的特异性影响和联合效应。Exergame是Exercise和Game的合成词，是一种人机交互性的视频游戏，基于视频动作捕捉和反应追踪技术，将身体动作即时反映到游戏系统中，能够激发儿童的全身运动，是儿童运动干预领域的新兴手段。

有研究者将8～12 岁的ADHD 儿童随机分为干预组和对照组，采用一款名为“shape up”的体感游戏对干预组儿童进行8 周的干预，此款运动游戏涉及身体和认知的训练，经干预后干预组儿童的工作记忆、认知灵活性以及抑制控制能力与对照组相比均有显著提升[59]。Benzing等[60]运用体感游戏对8～12岁的ADHD儿童进行了一次15分钟中等至剧烈强度运动干预，结果显示干预组儿童的执行功能显著好于对照组。随后Benzing 等[61]将ADHD 儿童随机分为运动组和对照组，运动组进行体感游戏干预，发现干预组儿童的抑制控制能力和认知灵活性显著好于对照组，提示体感游戏有助于ADHD儿童执行功能的改善。

5 运动干预对不同年龄ADHD儿童执行功能的影响

一项纳入18项研究的综述显示，急性有氧运动对ADHD 儿童的执行功能有积极影响，并且从长期运动干预中提取的效应量表明，运动对ADHD 儿童和青少年具有一致的积极作用[62]。Smith等[63]令14名ADHD学龄前儿童进行每天30分钟中等至高强度的体育活动，共干预8周，结果显示干预后学龄前ADHD儿童的执行功能显著改善。Pan等[64]随机将30名6～12岁的学龄期ADHD 男童分为运动组和对照组，运动组进行12 周乒乓球训练后与ADHD 对照组相比抑制功能明显提升。一项包含19 个研究、有586 名参与者样本的Meta 分析发现，急性体育锻炼对ADHD 执行功能有中度积极影响，这些参与者包括学龄期的儿童(6～12周岁)、青少年(13～17周岁)以及成年(18～35周岁)的ADHD 患者，可见运动对不同年龄段ADHD患者的执行功能均能产生积极作用[65]。

6 运动干预对ADHD儿童执行功能影响的机制

研究认为，运动改善执行功能的潜在机制可能是运动引起的一系列生理变化及大脑结构和功能变化[66]。研究发现ADHD 与儿茶酚胺类神经递质的异常有关，在ADHD 儿童与执行功能和注意力相关的脑网络中发现多巴胺和去甲肾上腺素水平降低，从而导致认知、执行能力下降[67]；另外，异常的前额叶皮质或基底神经节也可能是ADHD执行功能受损的基础[68]。

目前研究认为运动干预改善ADHD执行功能的可能机制主要包括两个方面：一是研究者认为短时运动能够引起即刻的神经化学物质的改变[69]，如增加大脑的血流量并释放儿茶酚胺类神经递质。大脑内血流量的增加使脑源性神经营养因子含量提高，脑源性神经营养因子与神经元和突触的生长有直接关联，有助于多巴胺的释放，能够促进注意力、抑制、学习和情绪的发展[70]。此外，运动使大脑内释放的多巴胺、去甲肾上腺素和5羟色胺等神经递质发挥神经调节作用[58]，提高儿童的注意力和执行功能等的表现。二是研究者认为长期运动能够引起大脑结构和功能的改变。社会心理和神经心理的研究推测ADHD可能的发生机制为特殊的信息加工过程异常，导致执行功能变化，并推测病变部位在大脑额叶，尤其外侧前额叶皮质和额叶视区[71]。研究认为运动能够改变前额、扣带回、小脑、顶叶、纹状体等脑区的激活模式，增加这些脑区之间的功能网络连接，从而实现对抑制控制、工作记忆、认知灵活性的改善[66]。此外，在一项神经影像学的研究中观察到运动使肥胖儿童大脑前额叶激活增加和后顶叶激活减少[72]，提示规律体育运动可通过影响与认知行为相关的大脑结构促进肥胖儿童发展，但运动改善ADHD儿童执行功能直接的影像学证据尚未见报道。

7 总结与展望

系统回顾表明，运动干预对ADHD 儿童执行功能具有确切的积极影响，运动干预有望成为改善ADHD儿童执行功能的有效替代或辅助手段。

但由于研究设计、运动项目、运动强度、测量执行功能的方法不同等原因，尚有少量研究存在不一致的结论；而且现有研究尚有一定局限，表现在干预方案的制定缺乏理论依据；没有比较不同干预项目的效果；缺乏运动干预的量效关系研究；没有针对不同性别、年龄和亚型进行运动干预和效果评价；缺乏运动干预的远期效果观察；缺乏运动干预对ADHD 儿童执行功能的脑机制研究。

未来有望从以下5 个方面开展深入研究，从而推动国内研究者科学、规范地开展ADHD的运动干预，有效改善患儿的执行功能，促进患儿学业能力的提升：①评估不同年龄、性别和亚型的患儿动作发育特点及其与执行功能的关系，为ADHD 儿童的运动干预提供客观依据；②明确ADHD 儿童运动干预的内容、时间、强度、频率等核心要素，制定有针对性的运动干预方案；③实施并评估运动干预对不同年龄、性别、亚型ADHD儿童执行功能的影响；④开展ADHD 儿童执行功能运动干预效果的远期追踪；⑤探寻运动改善ADHD 儿童执行功能的神经生物学和脑影像学证据。