高强度间歇运动对久坐大学生抑制控制与脑机制研究进展

余泽华

(广州体育学院研究生院 广东广州 510000)

该文通过在中国知网、Pubmed、Nature等数据库中收集大量国内外文献，发现有关高强度间歇运动对久坐大学生抑制控制与脑机制影响的研究成为当下研究的热点。目前，我国大学生日常锻炼时间呈下降趋势，尤其是久坐大学生日渐增多，长时间固定姿势坐着对人的身体健康会造成一定程度的危害，如腿部变形、腰椎间盘突出、心脑血管病、心脏病等，也会让大脑的反应能力显著下降。高强度间歇运动是一种科学、系统、效能很高的训练方法，与中低强度的慢跑相比，它可以很好地改善大脑认知，如抑制控制能力，对久坐人群的身体健康也能够起到一定的改善作用。该文主要对高强度间歇运动对久坐人群认知功能方面的影响和作用及国内外高强度间歇运动方面的研究进展进行介绍。

1 高强度间歇运动

高强度间歇运动指的是以人体最大摄氧量的85%～90%的强度，不断地进行短时间的、可间歇的剧烈活动。高强度间歇运动的构成要素包括训练密度、锻炼时间、机体休息时间、训练数量等。此外，它涉及锻炼方式、训练组数等因素。从中可以看出，由间歇运动和循环运动构成了高强度间歇运动。高强度间歇运动在国内应用比较广泛，有很多人采用这种锻炼方式减肥和强身健体，最终达到更好的锻炼效果。与中等强度有氧持续运动相比，高强度间歇运动的最大特点就是提高对大脑的抑制控制能力所需时间较少。从传统的角度看，长时间的慢跑是一种中等强度运动，没有间歇时间，是推荐的最常见的运动方式，可以改善身体的健康水平。

高强度间歇运动可以很好地替代中度强度的有氧持续训练，更能降低收缩压和增加最大摄氧量，对大脑的认知功能具有促进作用。但人们对高强度间歇训练的手段和方法了解深度不够，还需要很长一段时间去探究其内在规律。未来高强度间歇运动在各类人群中的研究会很多，会有更多的研究成果被发现，人采用这种高效的方式能够更快提高运动成绩，减少不必要的能量输出和消耗，减小运动者关节损伤的概率，从而在整个运动过程中得到高效的锻炼，提高运动水平。

2 运动与认知

2.1 身体活动与改进认知功能之间的关系

在日常生活中，身体活动的多少对大脑认知能力的发展具有一定影响。越来越多的研究表明，在人的整个生命周期中，身体活动与大脑认知功能之间有着非常积极的关系。目前，相关文献研究表明，急性和慢性中等强度持续有氧运动具有积极作用。Mcmorris发现，高强度锻炼或长时间的锻炼，会抑制认知功能，这与Yerkes Dodson 倒U 假说是相一致的。此外，身体和情绪疲劳可能会抑制更高强度锻炼的认知表现。这几年一些学科研究发现，在身体活动对认知功能的影响因素中，运动强度比体力活动的次数作用更大，但目前还没有充分的数据去证实。每天体育运动对认知水平影响的效果会受到年龄、性别、运动项目和训练强度等因素的制约。

现在有一部分研究讨论了不同体育项目运动干预对不同年龄人群认知表现的影响。对于儿童来说，一部分研究表明，儿童、青少年的抑制控制水平可以在较短时间或者长时间的运动干预后得到明显提高。有研究显示，一定的体力活动对大脑认知表现会产生良好的改善，但还需要不断探索和延伸到相关领域来解释这些关系。

综上所述，身体活动对认知功能有一定作用，对大脑认知水平有一定的改善，两者之间有着非常密切的联系，但还需要更多的实验去证明两者之间的关系和解释其中的奥秘。

2.2 高强度间歇运动改善认知功能及脑机制

国外调查了高强度间歇运动对超重人群认知功能的影响，发现高强度间歇运动后，超重人群认知能力明显提升，在抑制控制方面也提升明显。Quintero在2018 年对超重的成年男性认知功能进行了探究，发现运动对认知功能中的抑制控制有着积极的改进效果。急性高强度间歇运动对超重人群的认知功能影响的研究处于起步阶段，事实上，国外研究表明，高强度间歇运动对大脑有一定的改变，特别是对神经营养因子的表达和功能，BDNF是一种在保持或提高多种大脑功能方面起着关键作用的蛋白质。

在认知功能方面，Travlos通过实验证实，使用85%最大心率的高强度间歇运动，可以使青少年在课前的数学水平得到提升。从国外研究资料中发现，有些研究探讨了长期的高强度间歇运动对受试者认知能力的作用。例如，对7～13 岁小孩每天的进行运动干预，研究结果显示，6 周的高强度间歇运动使儿童的认知测试水平得到改变，包含抑制控制和工作记忆等。从这项研究结果分析，急性高强度间歇运动能够对前额叶皮质的执行功能产生一定效果，在国内的研究中，黎涌明把高强度间歇运动称为以最大乳酸稳态的负荷强度进行多次持续时间为几秒到几分钟的训练，且每次练习之间练习者没有完全恢复的休息或安排较低强度训练的方法。

Robinson发现，只有完成HIIT 训练计划的受试者，其大脑代谢才会得到提高，这些结果可以解释认知结果，但运动强度、大脑代谢、认知之间的关系目前还没有清晰的解释。有研究表明，高强度的运动对认知的实践能力有帮助，但是对高级认知功能没有效果。

综上所述，高强度间歇运动对认知功能方面的改善有显著的作用，对大脑抑制控制和记忆能力都有一定帮助，改善了大脑神经对事物的反应速度，能快速做出相应的判断。通过高强度间歇运动刺激大脑神经，让认知达到相应的能力水平，这种训练方法可以用于不同人群进行测试，进行对比实验，用这种方式证明训练的有效性和实用性，在未来将是一个新的突破方向，需要更多的实验团队进行研究探索。

2.3 中等强度有氧运动改善认知功能及脑机制

Drollette把40 名年龄在8～10 岁的儿童作为实验对象，实验后发现，急性中等强度有氧运动对儿童的执行功能有一定的改善，时间较短的运动是调节儿童神经活动非常好的一种手段，可以促进儿童专注力提升。在国内，一些研究探讨了单次运动和每天进行体育运动干预对认知功能的作用。有研究发现，一次体育锻炼后可以让儿童和老年人的执行功能得到改善。坚持有氧运动可以使儿童的执行功能得到改变（抑制控制和认知灵活性），同时也可以让老年人的记忆能力得到改进，延迟海马区脑量下降等。研究认为，体育锻炼会对运动相关的脑区和高级认知功能相关的脑区的激活水平产生影响。

陈爱国用10岁的儿童作为研究对象，使用功能磁共振技术检测一次30min 中等强度持续锻炼对儿童执行功能及其脑唤醒模式的特征性变化，结果发现，30min急性中等强度有氧运动提高了儿童的执行功能，其脑机制是急性中等强度有氧运动诱发了儿童执行功能脑激活模式的变化。中等强度的有氧运动对认知功能方面的改善有一定效果。

综上所述，中等强度有氧运动对受试者的执行能力，如专注力、认知灵活性都有一定的改善和提高，它对大脑相应的脑区激活有一定促进作用，通过有氧运动提高大脑的记忆水平，可以提高工作效率，让大脑的专注力得到长时间持续，有利于工作和学习，还可以促进儿童的大脑发育，使头脑更加灵活。但还需要在其他领域采用更多先进的仪器设备进行研究探索，从而弥补现阶段成果的不足。

2.4 高强度间歇运动和中等强度有氧运动进行对比分析

Kramer等对124名久坐不动的成年人进行了一系列测试，并将他们分成有氧组和对照组，训练的时间为半年，最后发现，仅有氧组中执行能力和有氧能力有一定程度的提高，其中有氧能力提高了5.1%，认为执行功能的改善是由于有氧健身能力的增强。急性高强度间歇运动可以改善成年人的词汇学习、选择性注意和执行功能。与长时间有氧运动相比，这种锻炼方式更好，效果持续时间更长。高强度间歇运动对认知功能的效果还需要通过实验去检验。Russo 等在2017年发现有氧运动可能会对超重成年人的认知能力有一定的提高作用。在之前的研究中，发现高强度间歇运动在改善正常成年人的认知能力方面可能要比长时间持续的有氧运动效果更佳。

Lambrick 等在2016 年发现，高强度间歇性运动对抑制控制的改善与前额叶皮层红外光谱测量的调制有关，轻度的运动只会带来非常小的改善，与前额叶激活无关。因此，前额叶皮层血流和氧合的增加可能是高强度间歇运动相对于CAE在抑制控制方面起作用的另一个合理解释。事实上，有国外研究表明，高强度间歇运动对大脑有积极影响，特别是对神经营养因子表达和功能的影响。BDNF是一种蛋白质，在维持或改善多种大脑功能方面起着关键作用。最近的一项研究表明，海马脂质过氧化，导致记忆衰退。

从以上的文献资料可知，高强度间歇运动和中等强度有氧持续运动进行比较，高强度间歇运动对久坐人群的抑制控制能力有着明显的改善作用，对大脑神经迅速做出反应有着积极的促进作用。通过两种训练手段的对比研究，可以更好地筛选出最高效、适宜的训练方式，针对特殊人群进行体育训练，从而达到预期的结果。这两种训练手段对不同人群都有着积极的作用，通过不断实验进行筛选，选择适合的训练方式进行针对性锻炼，最后有效改善久坐人群的认知功能。中等强度有氧训练更倾向于日常锻炼和健身，但对大脑认知功能的改善程度没有高强度间歇运动明显，高强度间歇运动对大脑各个脑区的激活和转换能力提升明显，可以带动更多的神经元参与，可以让脑部的血液循环加快，这对认知能力提升也有一定帮助。未来还需要转变原有思维模式，在机制方面不断探索。

3 结语

综上所述，高强度间歇运动能够改善大脑抑制控制的能力。在改善大脑认知功能和提高对事物的反应能力方面，高强度间歇运动比中等强度有氧运动效果更为突出。通过高强度间歇训练使久坐不动人群的抑制控制能力和大脑脑区相应功能得到提升，同时也降低了患抑郁症和慢性病的风险。许多受试者最后的认知表现比运动干预前提高明显，以前认为中等强度有氧运动对改善大脑抑制控制能力效果最好，但通过各种实验发现，高强度间歇运动对大脑抑制控制的能力效果更好，尤其是对大脑反应能力和对事物的判断能力，这也是高强度间歇运动的优势所在。目前，高强度间歇训练对久坐大学生的抑制控制及脑机制方面的研究深度不够，一些研究的技术手段和方法上需要创新，特别是机制方面的研究比较欠缺，还需要不断改进实验方案，以待新的研究成果。研究主要是以年轻人为主，对患慢性疾病的中老年人的研究还较少，国外在该领域的研究较多，国内在该领域的研究深度还不够，这将是以后实验研究的重点。高强度间歇运动对大脑认知的改善程度比较高，尤其是进行长时间运动干预后通过和对照组进行对比。高强度间歇运动是很高效有利的训练方式，对运动者的整体身体素质指标变化有明显影响，也是被广泛推广的训练方法，对受试者各个脑区刺激激活效果最佳，海马旁回面积增加，记忆能力提升，对脑部起到较好的锻炼作用。