HIIT和MICT游泳运动对大学生执行功能的影响

杨蕊竹 何志海

(哈尔滨体育学院 黑龙江哈尔滨 150000)

执行功能（Executive function）属于一种认知能力，指个体通过认知运动协调完成各种复杂认知任务，进而保证以灵活、完善的方式达成既定目标的一般性控制机制[1]。良好的执行功能有助于人们更好地进行计划、推理、判断以及做出决定。执行功能是由刷新功能、抑制功能和转换功能这3个部分构成。在“体医结合政策”呼吁下，体育运动与各类人群身体健康的关系研究日渐丰富，目前大量研究证实体育运动对人类大脑功能、认知功能和心肺功能有积极影响[2]。但现有研究较为单一，研究对象主要集中在青少年和老年人[3]，研究手段主要为中等强度耐力训练（Moderate Intensity Continuously Training，MICT），关于不同训练手段对不同人群的影响仍有待进一步探究。

高强度间歇训练（High Intensity Interval Training，HIIT）具有短时间、高强度的运动特点，在运动中依据心率变化，控制高强度和低强度运动的交替，近几年在专业竞技训练和大众健身中得到广泛推广。近期有学者提出HIIT 的运动效果会等同于或高于MICT。并且相关实验证明，HIIT无论对健康人群、疾病人群还是儿童、老年人等大部分人群都有积极影响[4]。HIIT 能诱发更大的外周血管和细胞应激反应[5]，也许HIIT 比MICT对人体健康有更高的相关效益，目前HIIT相关研究大量集中在减脂、身体成分等健康效益方面。

现有研究表明，MICT 可以提高记忆力、转化力和控制力等大脑控制的认知能力[6]。但由于MICT 耗时长、缺乏趣味等原因大部分人很难保障运动的持续性，尤其是年轻人很难坚持。查阅相关国外文献发现，即刻HIIT 对少年的认知能力有积极影响[7]，在认知效益方面即刻HIIT 的效果也要好于MICT[8]。介于国内关于长期HIIT和MICT对不同人群认知功能影响的研究处于起步阶段，相关研究较少，该文以在校大学生为研究对象，拟探讨相同训练时间、相同训练量，不同训练手段干预下持续12 周，每周4 次HIIT 和MICT 游泳运动对大学生认知功能的影响，为医疗康复治疗和体育教育实践活动提供参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过现场宣讲方式在大学生游泳社团招募60 名（男女各30人、年龄（20±2）岁）大学生作为研究对象，采用随机数字表法将志愿者分为3 组，每组各20 人。在实验前对全体志愿者进行身体健康调查，确定60名志愿者均无心血管疾病、视力正常，且现阶段未使用任何药物。实验1 组进行HIIT 游泳运动，实验2 组进行MICT 游泳运动，CON 组无任何游泳运动安排，运动干预时间均为12周。试验前，每名被试均签署知情同意书，告知试验目的，并提醒被试运动过程中身体有任何不适可随时停止试验。

1.2 认知任务

所有测试者均在哈尔滨体育学院游泳教研室安静、明亮的房间内的计算机上采用E-prime1.1系统完成执行功能测试，通过3 项电脑软件测试任务完成执行功能3 个子功能测试评价，评价对应的各个功能依据完成各个任务时所需反应时和题目正确率得分。反应时测试值低，完成任务的正确率高，则代表该项子功能表现好。测试顺序为Flanker任务、1-back任务、More-odd shifting 任务，分别对应抑制功能、刷新功能、转换功能，测试期间3 项测试不间断、持续地完成。

1.2.1 Flanker任务

Flanker任务主要用于评价受试者的抑制功能，在测试开始前，受试者需集中注意力紧盯电脑屏幕，当“+”号出现时代表测试开始，受试者需要根据屏幕出现的不同字母做出相应选择，要求在尽量短的时间内，做出正确选项。每组字母组合会由5 个字母组成，当5个字母中位于中间的字母为“L”如出现“LLLLL或FFLFF”的情况则选择“L”键；当5 个字母中位于中间的字母为“F”如出现“FFFFF 或LLFLL”的情况则选择“F”键；每组字母组合在屏幕中会出现1 000 ms刺激间隔为2 ms，测试中选择“L”键和“F”键的概率是一致且随机的。实验分为两部分，先进行练习试验12次在读懂规则，掌握要求后再进行正式实验96次。测试结果为不一致条件的平均反应值减去一致条件的平均反应值，差值越小说明抑制能力越好。

1.2.2 1-back任务

1-back 任务主要用于评价受试者的刷新功能。在测试开始前，受试者需集中注意力紧盯电脑屏幕；在测试中会运用26个字母作为刺激测试内容，在正式测试中，屏幕会出现单独大写字母，每个字母停留2 s，刺激间隔为3 s；受试者需要看清并记住字幕出现顺序，当屏幕出现的字母与前字母相同时按下“F”键，当不同时按下“J”键；先进行练习试验12次再读懂规则，掌握要求后再进行正式实验。正式实验分为两部分，每部分包含25 次。测验成绩的评价方法为在考虑正确率的前提下反应时越短，说明个体刷新功能越好。

1.2.3 More-odd shifting任务

More-odd shifting 任务主要用于评价受试者的转换功能，转换功能测试需完成3个小测试，其测试难度为升序，要求也是越来越严格。第一个测试计算机屏幕会出现一系列数字，每个数字停留时间为2 000 ms，刺激间隔为3 s，受试者按要求对系列数字进行判断，结果小于5 按“D”键，结果大于5 按“F”键。第二个测试计算机屏幕会出现一系列数字，每个数字停留时间为2 000 ms，刺激间隔为3 s，受试者按要求对系列数字中绿色字体的数字进行判断，如果绿色字体是奇数按“J”键，如果是偶数按“K”键。第三个测试是将第一个和第二个测试内容相结合衍生的升级版测试，计算机屏幕会出现一系列数字，每个数字停留时间为2 000 ms，刺激间隔为3 s，受试者按要求对系列数字中黑色数字进行判断，如果黑色字体数字小于5 按“D”键，结果大于5按“F”键。如果屏幕中出现的数字是绿色的，则进行“奇偶数判断”奇数按“J”键，如果是偶数按“K”键。为了让受试者能充分了解测试规则，在正式测试前先进行练习测试，这3个部分测试分别进行8次、8次、16次。之后进行正式测试，测试顺序为“123321”测试次数为“8 次、8 次、16 次、16 次、8 次、8 次”。测验成绩的评价方法为在考虑正确率的前提下将个体转换条件下的平均反应时与不转换条件下的平均反应时相减，数值越小，代表个体的转换能力越好。

1.3 运动干预方案

运动干预训练采取循序渐进原则，第一周强度较低主要目的是适应训练内容和方式，第二周开始进入正式训练环节。在正式训练中，HIIT 组和MICT组的训练时间、训练量相同，训练方案不同。HIIT组训练以≥85%HRmax 的强度完成训练，主要泳姿为8×50 m 自由泳，每运动2 min，休息1 min。MICT 组训练方案主要是持续运动30 min，以≥60%HRmax 且≤80%HRmax 的强度完成训练，主要泳姿为400 m 自由泳。训练期间密切监测两组受试者心率变化，同时记录运动过程中身体出现的不良反映情况。CON组受试者进行正常的学习和生活，无额外游泳训练安排。所有受试者在为期12 周的干预实验中，每周进行4 次游泳训练，每次训练持续30 min。

1.4 评定方法

在运动干预前、后48 h 内采用E-prime1.1系统完成执行功能测试，测试包括抑制功能评价、刷新功能评价、转换功能评价。

1.5 统计学分析

该实验利用SPSS 26 对实验过程中所得数据进行分析，实验前后组间内数据比较采用配对t检验，运用单因素方差分析对实验前后所取得的执行功能指标进行分析，检验结果P＜0.05设为差异显著，P＜0.01设定为非常显著。

2 结果

2.1 抑制功能

通过表1 数据可知，在经过12 周运动干预后3 组受试者在抑制功能方面反应时均有不同幅度上升，说明抑制功能有所下降，但数据下降幅度很小不具有统计学意义（P＞0.05）。说明12周HIIT和MICT游泳运动对大学生抑制功能没有显著性影响。

表1 运动干预前后各组执行功能指标一览表[ms，（）]

表1 运动干预前后各组执行功能指标一览表[ms，（）]

注：*表示组内有显著性差异，P＜0.05，**表示组内有非常显著性差异，P＜0.01。

2.2 刷新功能

通过表1 数据可知，在经过12 周运动干预后3 组受试者在刷新功能方面反应时均有不同幅度下降，其中HIIT组和MICT组在运动干预之后刷新功能反应时对比实验前反应时数据显著降低（P＜0.05），且具有统计学意义；CON 组实验后刷新功能反应时较前测同样有下降趋势，但实验前后两组数据差异性并不显著。组间刷新功能反应时比较HIIT组与MICT组刷新功能反应时不具有显著性异（P＞0.05），MICT组与CON组刷新功能反应时差异性显著,具有统计学差异（P＜0.05），HIIT 组与CON 组刷新功能反应时差异性不具有显著性差异（P＞0.05）。

2.3 转换功能

通过表1 数据可知，在经过12 周运动干预后3 组受试者在转换功能方面反应时均有不同幅度下降，其中HIIT组和MICT组在运动干预之后转换功能反应时对比实验前反应时数据显著降低（P＜0.05），且具有统计学意义；CON 组实验后转换功能反应时较前测同样有下降趋势，但实验前后两组数据差异性并不显著。组间转换功能反应时比较HIIT组与MICT组转换功能反应时不具有显著性异（P＞0.05）。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）12 周的HIIT 和MICT 游泳运动对大学生执行功能均有积极影响。（2）HIIT 和MICT 游泳运动在转换功能、刷新功能方面均有积极作用，MICT 游泳运动尤其是对刷新功能有显著提高。

3.2 建议

（1）在“全民健身计划”号召下，结合教育部“教学改革指导纲要”政策，全国各高校应大力推进体育文化政策，普及HIIT、MICT训练方法和相关健身知识，将中高强度运动带入高校体育课堂，丰富大学课堂的同时帮助大学生提高身体机能。（2）在高校体育课程内容安排上要考虑训练手段综合化，结合HIIT 和MICT 训练特点，合理安排体育教学内容，关注体质健康的同时尝试通过体育活动促进大学生脑功能发展，关注大学生学习、生活中的行为表现，更有利于促进大学生全面发展。