太极拳延缓认知衰退研究：脑电变化影响

越来越多的证据表明运动对成像生物标志物有显著影响，运动已被发现可以延缓正常衰老及改善MCI患者、AD患者的认知能力。在认知变化方面，EEG和ERPs提供了比神经图像具有更高时间分辨率的生物标志物。

有报道称，低强度运动组和高强度运动组在Oddball范式下诱发的视觉P1分量和P3a等ERPs分量的振幅和潜伏期存在差异。研究者认为运动调节了神经信息处理的多个阶段，包括从早期感觉处理（P1）到感知后目标分类（P3a）（Bullock et al.，2015）。在一项针对衰老和体力活动的回顾性研究中讨论了50年的终身习惯性体育活动与任务转换能力的关系。研究表明，终身体育锻炼与快速回忆反应刺激（P2）、干扰处理过程中反应选择（N2）以及工作记忆更新（P3b）相关，从而降低混合和切换成本（Gajewski and Falkenstein，2015）。

我们选取了注意、记忆、执行功能三个指标来阐述运动干预对认知功能的影响，并介绍ERP相关的研究进展情况。

（一）运动与注意的ERP研究

在注意系统方面，Fong等通过耐力锻炼、太极拳或久坐生活方式观察年轻人与老年人之间的P3振幅。与久坐生活方式的老年人相比，其他组受试者在任务切换中的P3振幅均显著增大（Fong et al.，2014）。研究者得出结论，年龄和参与体育活动影响体育活动与任务转换的关系。有氧循环运动也能改善注意力网络。这导致前额、中央和顶叶中线部位的电极在执行控制子任务时的P3振幅较大（Chang et al.，2015）。在一项精神运动警觉任务（psychomotor vigilance task，PVT）中，研究者获得了行为和电生理的ERP，并将其作为任务时间的函数进行分析。身体素质较好的参与者在整个任务中保持着较大的P3振幅，而身体素质一般的参与者随着时间的推移，P3振幅有所降低（Luque-Casado et al.，2015）。学习是认知能力的一个重要过程。长时程增强（long-term potentiation，LTP）代表了网络的可塑性，是一种学习的促进剂。在一项研究中，使用自我报告的身体活动量表分组后，高活动组在休息30分钟后保持了N1b的振幅，而低活动组则恢复到基线水平（Smallwood et al.，2015）。

Magnié等研究了有氧运动对听觉注意功能的影响。他选取了20名年轻人作为实验对象，根据每个受试者的有氧适能水平将他们分为两组：自行车锻炼组和久坐组（Magniéet al.，2000）。对每个受试者进行额定功率的自行车运动训练，采用听觉Oddball范式测试每个受试者的听觉注意功能。结果发现，运动干预后，两组的P300波幅增加和P300潜伏期降低，最大强度运动后两组的N400效应增加。研究者认为，最大强度有氧运动引发的唤醒效应，与有氧适能水平无关。

McDowell等研究了运动对老年人认知功能的改善作用（McDowell et al.，2003）。共选取了73名受试者作为实验对象，通过测试最大摄氧量将他们分为4组：青年高强度运动组、青年低强度运动组、老年高强度运动组与老年低强度运动组。采用Oddball范式测试每个受试者的注意功能。结果发现，老年高强度运动组受试者和青年高强度运动组、青年低强度运动组受试者的P300曲线下面积比老年低强度运动组受试者更小。研究者认为，老年人较高的身体活动率可能与为应对简单的认知挑战所分配的神经资源减少有关。这与心理运动效率的概念是一致的。

Hatta等研究了习惯性的适度运动对老年人中央信息处理能力的影响（Hatta et al.，2005）。他们选取20名每天参加60分钟以上运动的老年人设为运动组，20名无运动史的老年人设为对照组。对每个受试者进行体感Oddball范式测试。结果发现，运动组的反应时比对照组短，P3波幅更大。运动组的顶叶Pz电极的P3波幅大于额叶Fz和中央区Cz，对照组则没有差异。研究者认为，习惯性的适度运动不仅对老年人的反应处理有益，对其认知处理过程也有很好的作用。

Hillman等研究了运动和久坐的年轻人、老年人之间注意转换功能的差异（Hillman et al.，2006）。他们将66名受试者分为4组：老年运动组、老年久坐组、青年运动组和青年久坐组。挑选受试者的标准：每周有氧运动少于1小时的为久坐组，每周有氧运动多于5小时的为运动组。采用任务转换实验范式，进行注意转换功能的测试。结果发现，运动组受试者的反应时更短，中线的P3波幅显著大于久坐组受试者。在记忆保持与不可预测的转换任务间，运动组和久坐组受试者之间存在P3潜伏期差异，但在重复任务中没有差异。研究者认为运动锻炼对生活中与年龄相关的衰退有训练效果。

Themanson等研究了不同年龄段人群身体活动与任务转换间的关系（Themanson et al.，2006）。他们选取了53名受试者作为研究对象，分为：老年运动组、老年不运动组、青年运动组与青年不运动组。采用任务转换范式对所有受试者进行注意转换的测试。结果表明，与青年人相比，老年人在一致的试次中有更长的反应时和更小的错误相关负波（error-related negativity，ERN）波幅，老年运动组受试者有着更小的全局转换代价和降低的ERN波幅，积极活动的老年运动组和青年运动组的错误后反应减慢，研究者认为，年龄和体育活动参与都会影响行为和神经电生理检测结果。研究为体育活动对执行控制的有益影响提供了进一步的证据。

Scisco等研究了年轻人的心肺适能和执行控制的关系（Scisco et al.，2008）。他们选取了52名18～28岁的年轻人为实验对象，根据每个受试者的最大摄氧量，使用分级运动测试将所有受试者分为较高有氧适能组和较低有氧适能组。采用任务转换范式对所有受试者进行转换功能的测试。结果发现，年轻人更高的心肺适能与执行控制之间没有关系。研究者认为，结合之前的研究观点，更好的心肺适能和更好的认知功能的相关性并未在年轻人中表现出来。

Kamijo等研究了运动强度和体力活动水平对年轻人大脑和认知的交互作用（Kamijo et al.，2009）。他们选取26名年轻人作为实验对象，分为运动组和不运动组，进行低强度、中等强度和高强度的自行车运动。在运动干预前后进行Go／No-go任务测试。结果发现，不运动组运动后P3和No-go P3的波幅增大。不运动组受试者对运动强度的敏感性高于运动组受试者。尽管运动强度很大，在Go／No-go任务中，运动组受试者仍然能够很好地保持他们的注意力。在中等强度运动后，伴随性负波（contingent negative variation，CNV）波幅的增加幅度大于其他运动强度条件。研究者认为，运动强度对认知功能的影响可能取决于规律性身体活动的水平。中等强度的急性运动有助于运动前准备。

Taddei等研究了击剑运动对不同年龄段视觉注意的影响。他们选取了40名受试者，分为青年击剑组、青年非运动组、中年击剑组和中年非运动组。对每个受试者进行了视觉运动任务测试，测试其视觉注意功能。结果发现，中年非运动组受试者的反应时较长，但准确性和青年非运动组受试者没有差异，且后期P3成分潜伏期更长，击剑组则没有这一现象。中年和青年击剑组受试者的反应时相同，P1潜伏期比青年受试者更短。两个击剑组的N1波幅提高，有更短的N2潜伏期和更大的N2波幅。在No-go试验中，击剑组受试者P3成分提高。研究者认为，开放技能运动对中年人已经退化的执行功能有良好的影响（Taddei et al.，2012）。

Dai等研究了运动模式与执行功能间的关系及其对行为和神经电生理活动的影响。他们选取了48名老年人为研究对象，根据他们参加的运动项目，分为开放式运动组、封闭式运动组和无运动习惯组。对每个受试者采用任务转换实验范式测试其转换功能。结果发现，开放式运动组、封闭式运动组在全局转换和局部转换的反应时比无运动习惯组更短。两组的P3波幅也更大。开放式运动组在全局转换代价上有额外的优势效应。研究者认为，运动可以改善执行功能，在开放式运动中可以获得特定执行功能方面的认知改善（Dai et al.，2013）。

Kota等研究了运动后即刻和休息后的不同生理状态对注意功能的影响。研究者招募了一名27岁的大学足球队球员作为实验受试者，对他进行了20分钟高强度的间歇训练，包括20码冲刺跑，以及拖超过体重150%重量的雪橇。运动前后分别进行听觉Oddball范式测试，结果发现，在靶刺激下P3b波幅更大。剧烈运动后在注意任务中大脑反应的波幅和潜伏期没有显著的差异。研究者认为，ERP测试可以检验运动员在体育赛事中的注意力，并用于检测脑震荡的早期神经症状，跟踪脑震荡后大脑的恢复情况（Kota et al.，2013）。

Wu等研究了儿童有氧适能与注意功能的时间动态。他们选取了39名9～10岁的儿童为实验对象，分为较高有氧适能组和较低有氧适能组。采用横断面设计。采用注意瞬脱任务测试儿童注意功能。结果发现，较高有氧适能组的正确率显著高于较低有氧适能组。较高有氧适能组任务诱发的P3波波幅低于较低有氧适能组。研究者认为，与较低有氧适能组相比，较高有氧适能组的正确率更高，有更好的注意资源分布。有氧健身可能有益于儿童的认知健康，并涉及青春期前成熟过程中注意过程的时间动态（Wu et al.，2013）。

金成云等研究了慢性有氧运动对老年人注意功能的影响。选取了24名受试者，根据其身体活动水平分为两组：有氧运动组和对照组。对每个受试者进行数字广度顺背测试、划线测试、即刻再认词语测试、延迟再认词语测试、口语联想测试、手指敲击试验和Oddball范式测试。结果发现，有氧运动组受试者的额叶认知功能相比对照组要高，P300波幅更大，潜伏期更短。研究者认为，长期有氧运动可能有益于缓解老年人认知功能的衰退（金成云等，2013）。

Sanchez-Lopez等研究了武术运动员和无运动经验的新手在持续注意任务和瞬间注意任务中行为学和运动相关皮质电位的差异。他们选取了12名武术运动员和10名无运动经验的新手为实验对象，分为两组：武术运动组和新手组。采用持续注意任务和有序注意任务测试两组受试者的注意功能。结果发现，武术运动组在视听觉注意力持续操作测验（audiovisual attention continuous operation test，CPT）中，前额有更多的正波和慢负波分布，新手组则在中央区-顶叶显示出更强的反应相关电位P3波。在CPT任务中，新手组在运动反应前显示出很强的前额叶正波和反应相关P3波。研究者认为，在CPT任务中，武术运动员能根据CPT的需要同时分配两个不同但相关的处理，这需要控制注意力和控制运动反应（Sanchez-Lopez et al.，2014）。

Tsai等研究了不同心肺适能水平年轻人在急性有氧运动后执行认知任务的行为与神经电生理差异。他们选取了60名年轻人为研究对象，根据其最大摄氧量分为3组：较高有氧适能组、较低有氧适能组和对照组。其中，对较高有氧适能组和较低有氧适能组受试者分别进行30分钟、心率达到60%最大心率的中等强度的跑步运动。对照组不进行干预。对每个受试者进行视觉空间注意任务测试，结果发现，有氧适能组受试者急性有氧运动干预后，反应时降低，关联性负变（contingent negative variation，CNV）波幅增大。较高有氧适能组干预后出现P3波幅和额叶CNV波幅增大现象。研究者认为，在一次中等强度的急性有氧运动后，较高的有氧适能受试者获得特殊的与认知处理相关的效率，即注意资源分配和认知准备过程，说明运动改变认知能力的神经机制取决于受试者的有氧适能水平（Tsai et al.，2014）。

Hillman等研究了体育活动对青春期前儿童注意抑制的影响。随机选取了221名8～9岁的儿童，分为运动干预组和对照组。运动组受试者参加为期9个月、每周5次、每次70分钟的中等强度的体育活动。采用修改的侧抑制任务对受试者的注意力抑制进行了测试。结果发现，运动组干预前后在不一致的试次中均出现P3波幅增大，P3潜伏期缩短现象。运动组在干预前后在注意力抑制方面有更大的提高。研究者认为运动干预在需要加强执行控制的任务中增强了认知能力和大脑的功能（Hillman et al.，2014）。这证明了体育锻炼对执行功能控制的影响作用。

Kamijo等研究了儿童的有氧运动和与任务无关信息的无意注意点定向间的关系。他们选取了38名儿童作为实验对象，按照其20米折返跑的成绩分成两组：较高有氧适能组（18人）和较低有氧适能组（20人）。对每个受试者进行视觉Oddball范式测试。结果发现，较高有氧适能组儿童比较低有氧适能组儿童有更低的错误率和更小的P3a波幅。研究者认为，儿童有氧适能的水平不仅与更多的注意力资源分配用于任务相关信息有关，儿童更高的有氧能力还与更有效的对任务无关信息的抑制有关（Kamijo et al.，2015）。研究为运动促进儿童的认知发展和大脑健康提供了重要证据。

Bullock等研究了不同强度的运动对视觉注意功能的影响。他们选取了12名大学生作为研究对象。对每个受试者进行自行车静坐、低强度自行车运动和高强度自行车运动的测试，低强度运动为7～9级自我感知水平的自行车运动，高强度运动为12～14级自我感知水平的自行车运动。对每个受试者采用Oddball范式测试其注意功能。结果发现，与休息状态和低强度运动相比，高强度运动后目标检测速度更快。在低强度运动中，顶叶-枕叶电极频繁非靶刺激诱发的视觉P1成分的平均波幅比休息时更大。与休息时和高强度运动相比，在低强度运动中，非靶刺激诱发的P1成分的潜伏期更短。低、高强度运动中在顶叶电极的非靶刺激诱发的P3a成分潜伏期更短。研究者认为，视觉P1和P3a成分的调节与运动调节从早期感觉处理到感知目标分类的多个信息处理阶段一致（Bullock et al.，2015）。

Gajewski等研究了老年人的体育活动对执行功能的影响。他们选取了40名65～87岁的老年人作为研究对象，按照每个受试者体育活动情况分为运动组和不运动组。使用功率自行车对每个受试者进行心率达到130次／分的自行车运动。采用任务转换实验范式对每个受试者进行转换功能的测试。结果发现，运动组受试者比不运动组受试者的速度的混合代价更低，也有更低的准确率方面的混合和转换代价，且与自我报告的体育活动水平呈负相关。不运动组的额叶CNV比运动组更小。运动组靶刺激的P2潜伏期更短，额-中央的N2更大，P3b更小。研究者认为，终身体育活动有助于更快召集刺激反应流，在干扰处理中提高反应选择，增强工作记忆刷新期间的相应选择，从而降低混合和转换代价（Gajewski et al.，2015）。

Popovich等研究了急性有氧运动和触觉事件注意之间的关系（Popovich et al.，2015）。他们选取了15名受试者，采用Oddball范式研究方式，在运动干预前后进行触觉注意的实验。第一次触觉注意实验完成后，进行自行车有氧运动，所有受试者以60%的最大心率进行20分钟的功率自行车运动。结果显示，运动对触觉注意力P50没有影响，P50波幅没有变化，而P100和长潜伏期正波（long latency positivity，LLP）波幅均显著增加，N140在无注意的任务刺激里增强。此外，运动后与运动前相比，在刺激对侧的顶叶位置，N140幅度显著增大，而运动后额叶LLP波幅增大，而且在运动后超过顶叶。研究者认为，单次中等强度的有氧运动促进了与任务无关的触觉刺激的感觉门控，从而在健康的年轻受试者的体感处理的后期阶段增强了相关的感觉信号。

Chang等研究了中等强度有氧自行车运动对注意网络的影响（Chang et al.，2015）。他们选取了30名青年人为研究对象，进行了40分钟的自行车运动后，进行了注意网络测试（attention network test，ANT）。结果发现，执行控制任务中额区、中央区和顶区中线的电极点的P3波幅较大，只有在执行控制网络的侧抑制任务不一致的测试中，反应速度才会提高。自行车运动不影响P3波的潜伏期和正确率。研究者认为，有氧自行车运动之后，警报和执行控制网络将分配更多的资源在与任务相关的刺激中。然而，只有在有执行挑战性的冲突条件下，才能观察到表现的提高，说明急性运动后立即提供的大脑资源是否转化为更好的注意力表现取决于认知任务的复杂性。

Chuang等研究了急性运动对注意力缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）儿童的注意功能的影响。他们选取了19名8～12岁的ADHD儿童为研究对象。在持续30分钟、心率达到60%最大心率的跑步运动后，进行了Go／No-go任务的测试。结果发现，运动后比观看视频后有更短的反应时和更小的伴随性负波。研究者认为，急性运动可能对ADHD儿童有益，是通过发展运动准备，特别是在执行特定的任务前保持稳定的运动准备集产生的（Chuang et al.，2015）。

Luque-Casado等研究了有氧适能和持续注意能力间的关系。他们选取了22名年轻人作为较高有氧适能组实验对象，20名年轻人作为较低有氧适能组实验对象。对两组受试者进行了60分钟的精神运动警觉任务测试。结果发现，在任务的前36分钟，较高有氧适能组比较低有氧适能组有更短的反应时。较高有氧适能组比较低有氧适能组有更大的CNV。较高有氧适能组在整个任务过程中，保持了更大的P3波幅。研究者认为，更高的有氧适能与神经电生理有关，表明整体持续注意力更好，随着时间的推移，注意力资源的分配能力也更好。更高的有氧适能在任务的第一部分提高了反应准备（Luque-Casado et al.，2016）。

金承烈等研究了老年人肌肉力量训练对感觉刺激的影响。他们选取15名老年人作为运动组，15名老年人作为对照组。对运动组进行为期24周的力量训练，结果发现，运动组的P300潜伏期显著短于对照组。对照组的N100潜伏期在反应任务中的时间更长，波幅更大，任务之间的差异较大。运动组的EMG-RT比对照组更短、更迅速。研究者认为，长期运动可能比感官刺激治疗更能影响运动反应治疗系统（金承烈等，2016）。

Zink等研究了户外运动对听觉注意功能的影响（Zink et al.，2016）。选取了15名年轻人为实验对象。对每个受试者进行固定自行车运动和户外自行车运动的测试，每种状态12分钟。采用听觉Oddball范式测试受试者的听觉注意功能。结果发现，与固定自行车运动组相比，户外自行车运动组的P300波幅较小。研究者认为，处在一个真实自然、不受约束的环境中，测量的听觉Oddball结果主要受到认知负荷的影响。

Hung等研究了急性中等强度的有氧运动对注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童任务转换的影响。他们选取了34名ADHD儿童作为研究对象。对每个受试者进行了30分钟心率达到50%～70%最大心率强度的跑步运动。采用转换任务实验范式测试每个受试者的任务转换功能。结果发现，运动后，ADHD儿童的全局转换代价反应时减少。在任务转换的混合条件下P3波幅增大。研究者认为，单次中等强度的有氧运动对ADHD儿童的工作记忆功能有积极影响（Hung et al.，2016）。

Tsai等研究了急性有氧运动对不同心肺适能水平年轻人的任务转换功能的影响（Tsai et al.，2016）。60名年轻人被分为3组，20名为对照组，20名为较高心肺功能组，20名为较低心肺功能组。受试者的划分是通过测试其最大摄氧量来选择的。在30分钟中等强度的有氧运动后，采用转换任务实验范式测试每个受试者的转换功能，测量血清BDNF浓度，结果发现，急性有氧运动可以降低转换任务的反应时。运动后，较高心肺功能组的转换代价更小，P3波幅更大。研究者认为，达到促进神经功能效果的机制可能在于急性有氧运动。

Wang等研究了体育活动对老年人视觉空间认知的影响。他们招募了48名老年人作为研究对象，按照每个受试者的身体活动程度分为运动组和久坐组。采用视觉空间认知任务测试每个受试者的视觉注意功能。结果发现，无论认知负荷的水平高低，运动组老年受试者的行为正确率均更高，其P3波幅也更大。此外，身体活动水平和正确率成正相关关系。而在认知要求高的条件下，身体活动水平和额叶P3波幅成正相关关系。在P3潜伏期和CNV方面没有显著的影响。研究者认为，定期的体育活动可能是有效生活方式的一部分，可以减缓与年龄有关的认知衰退的速度，提高老年人维持较高认知能力的可能性（Wang et al.，2016）。

Tsai等研究了开放式和封闭式运动对老年人执行功能的影响。他们招募了64名老年人作为实验对象，随机分为3组：封闭式运动组、开放式运动组和对照组。对两个运动组受试者进行运动干预。开放式运动组受试者完成共24周、每周3次、每次40分钟的乒乓球训练、乒乓球游戏等运动。封闭式运动组受试者完成24周、每周3次、每次40分钟心率达到70%～75%最大心率的自行车或跑步运动。采用转换任务实验范式对每个受试者进行注意转换功能的测试。结果发现，在进行转换任务测试时，运动干预后，两个运动组比对照组有更短的反应时。只有开放式运动组运动前后的重复测试和转换测试反应时有增长。运动干预后，两个运动组在额叶-顶叶皮质区域的P3潜伏期延长。研究者认为，24周的开放式和封闭式运动干预对老年人额叶-顶叶皮质产生了整体的神经电生理效应。两种运动模式对任务转换功能产生了不同程度的神经心理效应（Tsai et al.，2017）。

Bianco等研究了运动、演奏乐器对视觉注意功能的影响。他们针对性地招募了48名年轻人作为实验对象，根据每个受试者参加运动与演奏乐器的经历，将其平均分为4个组：鼓手组、运动组、非鼓手组、非运动组。对每个受试者进行Go／No-go任务测试。结果发现，运动组和鼓手组的反应时比非鼓手组和非运动组要短，ERP分析显示，运动组和鼓手组的大脑运动前准备电位（BP），反映自上而下的注意控制相关的前额负性（PN）电位，以及特定刺激后的特殊成分，如P3和P2都有上升。研究者认为，运动和击鼓对行为和认知有良好影响，提供了长期神经适应机制，提升了视觉空间能力（Bianco et al.，2017）。

Isoglu-Alkac等研究了快速球类运动和舞蹈训练对注意力的影响。他们选取了12名快速球类运动员为快速球类运动组、12名舞蹈运动员为舞蹈组、12名健康成年人为对照组。舞蹈组每周锻炼5～6天、每天2～3小时，快速球类运动组每周锻炼5～6天、每天2～4小时。使用视觉Oddball范式和听觉Oddball范式对每个受试者进行注意功能的测试。结果发现，在听觉任务中，舞蹈组和快速球类运动组的N200和P300的潜伏期比对照组更短。在视觉任务中，快速球类运动组的P3潜伏期比舞蹈组和对照组更短，而且他们对非靶刺激比对照组和舞蹈组有更大的P100波幅。舞蹈组对非靶刺激比快速球类运动组和对照组有更短的P1潜伏期和更大的N100、P3波幅。研究者认为，快速球类运动组和舞蹈组都比对照组有更短的听觉N2和P3潜伏期，所以在认知处理速度上较快；在视觉任务中，两者注意的类型不同，舞蹈主要反映出内源性自上而下的特点，而快速球类运动则体现外部自下而上的处理过程（Isoglu-Alkac et al.，2018）。

（二）运动与记忆的ERP研究

Schmidt-Kassow等研究了体育运动对语言学习的影响（Schmidt-Kassow et al.，2010）。他们采用混合实验设计，招募了12名受试者。受试者被随机分为两组：室内自行车训练组和对照组。共进行为期3周、每周3次、每次30分钟的法语学习培训。自行车训练组在自行车运动的同时学习法语词汇，运动保持在中等强度。培训结束后，对每个受试者进行词汇测试。结果发现，自行车训练组相比对照组在编码阶段有更大的N400波幅和更好的表现。研究者认为，在词汇学习过程中，同时进行的体育活动有助于记忆新的词汇。

Chang等研究了身体活动对老年人工作记忆功能的影响。他们选取了40名65～72岁的老年人作为研究对象。按照每个受试者的身体活动水平将他们分为两组：过去6个月中，每周超过3次的轻度和中等强度的有氧运动的老年受试者为较高身体活动水平组；过去6个月中，每周参与运动的次数少于2次的老年受试者为较低身体活动水平组。采用斯滕伯格工作记忆任务测试每个受试者的工作记忆功能。结果发现，较高身体活动水平组受试者不论工作记忆负荷大小，反应时更短，其P3波幅和N1波幅更大，P3潜伏期更短。研究者认为，身体活动水平较高组受试者可以通过分配更多的注意力资源，提高在检索阶段评估刺激的效率，并在早期投入更多的注意力资源，提升工作记忆任务编码阶段的判别能力（Chang et al.，2013）。(www.xing528.com)

Winneke等研究了运动对不同有氧适能水平的年轻人的工作记忆功能的影响。他们选取了26名年轻人作为实验对象，根据每个受试者的有氧适能水平将他们分为高有氧适能组和低有氧适能组。采用N-back任务测试每个受试者的工作记忆功能。结果发现，高有氧适能组的工作记忆任务2-back的行为学指标比低有氧适能组更高。高有氧适能组的P3波幅比低有氧适能组更大。在P3波幅和最大摄氧量之间有显著的相关性。研究者认为，在较大工作记忆负荷的条件下，运动的益处不明显。可能的解释是运动与增加血液供应和血管生成有关。定期的体育运动可以成为对抗随年龄增长而认知能力下降的一种手段（Winneke et al.，2013）。

Hsieh等研究了体操训练对儿童空间工作记忆行为和神经生理的影响。他们招募了44名7～10岁的儿童作为实验对象，分为实验组（24人）和对照组（20人）。对实验组受试者进行为期8周、每周2次、每次90分钟的体操训练。对照组未接受干预，仅被要求维持日常活动。干预结束后，对每个受试者进行延迟性匹配任务的工作记忆功能的测试。结果发现，实验组无论工作记忆任务的难度多大，其反应的正确率都得到了提高。实验组的顶叶电极的P3波幅更大，而无关工作记忆任务的难度。研究者认为，短期的体操训练对儿童的空间工作记忆功能和神经生理水平有提高作用。涉及认知-运动相互作用的运动项目在刺激儿童空间认知功能发展方面具有很强的作用（Hsieh et al.，2017）。

Tsai等研究了开放式和封闭式运动对老年人执行功能的影响。他们招募了64名老年人作为实验对象，随机分为3组：封闭式运动组、开放式运动组和对照组。对两个运动组受试者进行运动干预。开放式运动组受试者完成共24周、每周3次、每次40分钟的乒乓球训练、乒乓球游戏等运动。封闭式运动组受试者完成24周、每周3次、每次40分钟心率达到70%～75%最大心率的自行车或跑步运动。采用N-back任务对每个受试者进行工作记忆功能的测试。两个运动组在运动干预后1-back的正确率均显著提高，但只有封闭式运动组的2-back正确率有提高。运动干预后，两个运动组在额叶-顶叶皮质区域的P3潜伏期延长。研究者认为，6个月的开放式和封闭式运动干预对老年人额叶-顶叶皮质产生整体的神经电生理效应，但两种运动模式对工作记忆功能产生了不同程度的神经心理效应（Tsai et al.，2017）。

Chueh等研究了开放式和封闭式运动对年轻人视觉空间注意力和记忆表现的影响。他们招募了48名年轻人作为实验对象，根据每个受试者的运动经历分为3个组：开放式运动组、封闭式运动组和非运动对照组。采用修改的非延迟性和延迟性匹配任务测试每个受试者视觉空间注意力和记忆能力。结果发现，两个运动组在视觉空间注意和记忆条件的反应时比非运动对照组更短，其P3波幅更大。研究者认为，更强的视觉空间注意力及记忆功能和更高效的记忆处理的神经资源分配有关（Chueh et al.，2017）。

Dodwell等研究了有氧运动对视觉工作记忆（visual working memory，VWM）功能的时间动态的影响。他们选取了18名20～30岁的年轻人为实验对象。对所有受试者进行心率达到65%最大心率的跑步运动和自行车运动。采用有氧运动中VWM的后置线索（retro-cue）任务测试受试者的视觉工作记忆功能。结果发现，有氧运动和站立姿势对视觉工作记忆功能有明显的作用，加快了后置线索任务的处理速度。这种影响主要发生在访问VWM表达和反应选择上。研究者认为，有氧运动不仅对VWM有影响，对建立在固定坐姿条件下的VWM模型也有影响（Dodwell et al.，2018）。

Hsieh等研究了儿童的身体活动和工作记忆之间的关系。通过加速度计测量身体活动量，将32名儿童平均分为较高身体活动组和较低身体活动组。采用延迟性匹配任务测试每个受试者的工作记忆能力。结果发现，较高身体活动组比较低身体活动组有更高的反应正确率。较高身体活动组在延迟条件中比较低身体活动组的反应时更短。较高身体活动组有更小的P3波幅，延迟条件下的波幅比较低身体活动组非延迟条件下的波幅更小。较高身体活动组有更大的正慢波（positive slow wave，PSW）。身体活动水平与反应时呈负相关，与延迟条件下的P3波幅和PSW波幅呈正相关（Hsieh et al.，2018）。

Walsh等研究了高强度间歇训练（high-intensity interval exercise，HIIE）如何影响大学生对奖赏反馈的奖赏正波。他们选取了25名年轻人为实验对象，采用单组随机平衡交叉设计。在运动干预前后进行新奇的博弈任务（novel gambling task）测试。对每个受试者进行共11分钟的高强度间歇训练。HIIE由4个训练单元组成，每个训练单元有4个20秒的训练时间和10秒的休息时间。每个20秒的训练包括波比跳（burpees）、开合跳（jumping jacks）、登山（mountain climbing）和蹲跳（squat-jumps）。结果发现，HIIE训练显著降低奖励正波波幅。研究者认为，强化学习机制在HIIE停止不久后效果就会减弱，这可能是由于HIIE训练后心率的升高导致了持续的、非最佳的刺激（Walsh et al.，2019）。

（三）运动与执行功能的ERP研究

Hogan等通过测量脑电图熵揭示了身体健康对执行功能的影响。研究表明，在额叶脑电图熵较低的情况下，注意力系统的功能越强，受试者的认知能力越高。该研究反复测量了刺激后1 500毫秒时间间隔内熵的变化。ERP提供了认知过程和神经电生理变化之间的密切关系（Hogan et al.，2015）。在需要更强认知控制的侧抑制任务试验中，在低强度和中等强度的运动中却观察到了认知障碍。有趣的是，ERPs显示，与休息相比，在这两种运动条件下，N2和P3的振幅都有所增大。研究者提出，运动对行为表现测量的不同影响，伴随着有氧运动中认知控制的提高（Olson et al.，2015）。这项研究只评估了3天锻炼对健康参与者的影响，而没有考虑长期影响。

Hillman等研究了急性心肺锻炼对认知功能的影响。他们选取了20名大学生作为实验受试者。在实验前后进行侧抑制任务测试。采用30分钟心率达到83.5%最大心率的跑步运动干预。实验结果发现，在中线电极点，急性运动后的P3波幅与基线相比增大了。与不同条件相比，在基线侧抑制任务中观察到更短的P3潜伏期。研究者认为，急性心血管运动通过增加神经认知资源的分配以及改变认知加工和刺激分类速度来影响执行控制的神经电生理过程（Hillman et al.，2003）。

Themanson等研究了急性有氧运动对认知功能的影响。他们将28名受试者按照最大摄氧量水平分为两组，在对每个受试者进行30分钟的心率达到82.8%最大心率的跑步干预后，对受试者进行侧抑制任务测试。结果发现，与较低有氧适能的受试者相比，较高有氧适能受试者的错误相关负波波幅减小，错误相关正波波幅增大。研究者认为，通过增加自上而下的注意控制，有氧适能较高可能有利于错误后监控的行为与电生理指标（Themanson et al.，2006）。

Pontifex等研究了中等强度有氧运动对抑制功能的神经电生理和行为的影响。他们选取了41名年轻人为实验对象。对每个受试者进行心率达到60%最大心率的自行车运动，采用侧抑制Flanker任务测试每个受试者的抑制功能。结果发现，运动降低不一致试次的反应准确性。运动中顶叶电极N1和全局N2波幅减小，额叶和中央区电极P2波幅增大，额叶和侧面电极的P3波幅增大。相对于休息状态，运动过程中N2和P3潜伏期更长。研究者认为，这些结果说明在运动中，大脑需要将注意力资源分配给大范围的身体运动，导致神经资源分配效率低下，从而导致了干预控制能力的下降（Pontifex et al.，2007）。

Hillman等研究了儿童的有氧适能水平和执行控制之间的关系。他们对38名儿童进行有氧适能水平测试，根据结果分为两组，再让每个受试者参加侧抑制任务测试。结果发现，与较低有氧适能的儿童相比，较高有氧适能儿童在侧抑制任务下有更高的正确率。与较低有氧适能的儿童相比，较高有氧适能儿童在侧抑制任务中的P3波幅更大，表现出与错误相关的负波波幅的缩小和错误正波波幅的增大。研究者认为，执行控制任务中更好的认知表现与提升的认知控制能力有关，导致在刺激编码期间更多的注意力资源分配以及随后在响应选择期间冲突的减少。该发现与成人群体中观察到的结果不同，指出了有氧适应性和认知之间的一般而非选择性关系（Hillman et al.，2009）。

Chuang等研究跳舞机锻炼对老年女性认知控制的作用。将26名受试者随机分为3组：跳舞机锻炼（dance dance revolution，DDR）组、快走（brisk walking，BW）组和对照组。对DDR组和BW组进行3个月、每周3次、每次30分钟的运动干预，对照组则保持久坐的生活习惯。在干预前后进行ERP的侧抑制任务测试。结果发现，DDR组和BW组比对照组有更短的反应时、N2潜伏期、P3潜伏期。研究者认为，跳舞机锻炼干预与快走干预对改善老年人抑制控制一样有效，并认为跳舞机锻炼可以成为提高老年人认知功能和运动能力的方式之一（Chuang et al.，2015）。

Chu等研究了急性运动对运动反应抑制的影响。他们选取了21名19～24岁的年轻人为实验对象。对每个受试者进行30分钟、心率达到65%～75%最大心率的跑步运动后，进行停止信号任务（stop-signal task）的测试。结果发现，急性运动可以缩短停止信号反应时间，但go信号的反应时间没有变化。急性运动增大P3波幅，延长了潜伏期。研究者认为，急性运动对认知功能具有选择性益处，特别是在执行功能的运动反应抑制方面，主要影响运动反应抑制过程中信息处理的后期阶段，可能导致注意力资源分配的增加，并赋予抑制反应的能力，使其成功实现运动反应抑制（Chu et al.，2015）。

Akatsuka等研究了急性有氧运动对人体抑制功能的影响。他们选取10名受试者，干预组在实验干预前后进行15分钟Go／No-go任务测试，每个受试者采用15分钟的50%最大摄氧量进行跑步运动。结果发现，在适度运动期间，Fz和Cz的No-go-N140的波幅显著增大。相反，对照组Fz和Cz没有显著变化。研究者认为，适度运动可以影响No-go-N140波幅，No-go-N140波幅可以作为抑制功能的指标。人体抑制系统可能是体育锻炼在整个生命周期中维持和改善认知能力的基础（Akatsuka et al.，2015）。

Gajewski等选取了40名65～87岁的老年人作为研究对象，按照每个受试者体育活动情况分为运动组和不运动组。使用功率自行车对每个受试者进行心率达到130次／分的自行车运动。采用斯特鲁普任务对每个受试者进行抑制优势反应能力的测试。结果发现，运动组受试者的反应时更短，个体差异更小，反应的准确性更高。与不运动组相比，运动组受试者P2潜伏期更短，额叶-中央区有更多的负波，如N2和N450分布。干预数量与自我报告的体育活动呈负相关。研究者认为，长期体育活动可能提高前额叶皮质参与斯特鲁普任务的效率（Gajewski et al.，2015）。

Wang等研究了急性运动对甲基苯丙胺（methamphetamine，MA）依赖的非药物干预的影响。实验采用受试者内平衡设计，以24名18～40岁DSMIV型（根据《精神疾病的诊断和统计手册》）受试者为研究对象，评估他们运动前后的MA依赖水平和Go／No-go任务范式的得分。运动干预采用30分钟的50转／分的功率自行车锻炼，达到65%～75%的最大心率。对照治疗为主动阅读。结果发现，与运动前相比，运动过程中、运动即刻后和运动后50分钟自我报告的MA依赖水平显著减弱，并且运动后这些时间点的依赖性低于阅读控制期。急性运动有助于Go／No-go任务中的抑制表现，在运动阶段和Nogo条件下，与阅读控制期和Go条件相比，有更大的N2波幅。研究者认为这是第一个证实中等强度急性有氧运动有助于降低MA依赖者的MA依赖性，提高抑制控制能力的实证研究。这些结果表明，急性有氧运动在治疗这种特定类型的药物滥用方面具有潜在作用（Wang et al.，2015）。

Olson等研究了不同强度的运动对年轻人的抑制功能的影响。他们招募了27名年轻人作为研究对象。对每个受试者进行40%最大摄氧量的低强度和60%最大摄氧量的中等强度自行车运动。采用侧抑制任务对每个受试者进行抑制功能的测试。结果发现，无论运动强度多大，侧抑制任务测试的准确性都下降了。而中等强度的运动反应时比其他组更短。两种运动条件下的N2和P3波幅均比休息条件时增加。研究者认为，运动对行为学指标的不同影响伴随着有氧运动中认知控制的提高（Olson et al.，2016）。

Chu等研究了年龄的调节作用和急性运动、执行功能之间的神经电生理机制来检查单次运动对青春期前儿童和青年人神经认知功能的影响。他们选取了20名青春期前儿童和20名青年人为研究对象。运动干预采用30分钟的65%～75%最大心率的跑步运动，对照组为阅读教育文件。使用斯特鲁普任务测试受试者抑制优势反应的能力。结果发现，急性运动减少了斯特鲁普反应时，青年人与青春期前儿童相比有显著的效果。青春期前儿童和青年人在急性运动后P3波幅增大，但急性运动导致青春期前儿童的冲突持续电位（冲突SP）波幅减小。研究者认为，年龄可以影响急性运动对一般认知表现的作用。此外，急性运动的ERP差异为区分急性运动对个体从青春期前到青年期的影响机制提供了潜在的线索（Chu et al.，2017）。

Chang等研究了急性中等强度运动普遍或针对性改善认知功能的作用。他们选取了30名18～30岁成年人作为实验对象，先在功率自行车上进行30分钟心率达到60%～70%最大心率的自行车运动。使用斯特鲁普任务测试受试者抑制功能。结果发现，急性运动有助于提高斯特鲁普任务中一致与不一致条件的反应时。在运动后，观察到更大的P3波幅和更小的N450波幅以及缩短的N450潜伏期。研究者认为，中等强度的急性运动导致认知的普遍性而非选择性的改善。改善可能与注意力或神经资源分配及冲突检测过程的增加有关，这些过程由较长的潜伏期内源性成分（P3，N450）反映出来（Chang et al.，2017）。

Dimitrova等研究了急性身体活动对老年人执行功能的影响。他们选取了29名年轻人和29名老年人作为研究对象。所有受试者都进行了20分钟的自行车运动，心率达到60%最大心率。采用斯特鲁普任务测试受试者的抑制优势反应能力。结果发现，年轻人和老年人在运动后，执行任务的表现提高，运动方式间并无明显差异。老年人受试者在运动前后，斯特鲁普任务的反应时比年轻人提高更多。两组受试者在运动前后的Cz电极上，从320～700毫秒的刺激后EEG波幅增大，老年人表现出更大的斯特鲁普效应。研究者认为，急性身体活动对年轻人和老年人的认知和神经功能的有益影响得到证实（Dimitrova et al.，2017）。

Kao等研究了单次高强度间歇训练和连续有氧运动对抑制控制的影响。他们选取了64名18～21岁的受试者分为3组：高强度间歇训练组、连续有氧运动组和对照组。实验采用受试者内设计。连续有氧运动干预为20分钟的心率达到60%～70%最大心率的跑步运动，高强度间歇训练干预为1分钟热身、1.5分钟的心率达到90%最大心率的跑步运动与1分钟步行。采用Flanker侧抑制任务测试每个受试者的抑制功能。结果发现，与对照组相比，高强度间歇训练组、连续有氧运动组受试者在运动后有更短的反应时。高强度间歇训练组在需要更大抑制控制的任务条件下的反应正确率比连续有氧运动组和对照组更高。连续有氧运动组的P3波幅比高强度间歇训练组和对照组更大。高强度间歇训练组的P3波幅和潜伏期相比对照组更小。研究者认为，与时间较短和运动量较小的运动相比，高强度间歇训练引起更小、更高效的P3成分，在抑制控制方面有额外的提高（Kao et al.，2017）。

Bianco等研究了专业运动训练对需要感知判断与快速反应的视觉运动任务中的准备—感知—动作阶段的影响。他们招募39名受试者作为研究对象，分为3组：13名击剑组受试者，13名拳击组受试者和13名对照组受试者。采用Go／No-go任务测试每个受试者的抑制功能。结果发现，击剑组和拳击组受试者反应时比对照组快，击剑组的正确率更高。击剑组和拳击组的运动前准备电位比对照组更高。仅在击剑组的前额叶负波增加，刺激后ERP如N1、N2、P3和P2增加。研究者认为，对抗运动需要快速的行动执行，每个项目要求不同大脑准备活动也不同。拳击运动可能要承受更多的错误，而击剑运动必须尽可能快速和准确。高水平运动训练的认知方面的益处可能转移到日常生活中（Bianco et al.，2017）。

Alderman等研究了心理训练和有氧运动对抑制功能的影响。他们选取了52名年轻人作为实验对象，根据其健康状态分为由严重抑郁症（major depressive disorder，MDD）患者组成的抑郁症组和健康组。对所有受试者进行为期8周、每周2次、每次30分钟注意力冥想和30分钟中等强度有氧锻炼。采用修改的侧抑制任务测试每个受试者的抑制功能。结果发现，在运动干预后，严重抑郁症患者的个体报告的抑郁症状和反思性思维减少。运动后，N2波幅和P3波幅相对运动前增大，特别是在MDD组。研究者认为，运动提高了检测和解决冲突刺激过程中的神经反应。有氧运动与冥想结合可以增加认知控制过程和减少反思性思考模式（Alderman et al.，2017）。

Malinowski等研究了冥想训练对老年人执行控制和情绪调节的影响。以56名55～75岁的老年人作为实验对象。所有受试者进行为期8周、每周至少5天、每天至少10分钟的冥想训练。采用情绪计数斯特鲁普任务（emotionalcounting Stroop task）测试受试者的注意力、抑制及情绪调节能力。结果发现，冥想训练后，反应时减小，额叶-中央区N2波幅增大，且反应时更短的受试者额叶-中央区N2更大。研究者认为，N2相关的效应与直角回和背侧注意网络的其他区域的变化有关。冥想训练改善目标导向的视觉空间注意的维持，对于减缓认知能力下降和脑老化是一个有效的方法（Malinowski et al.，2017）。

Wang等研究了运动对冲突过程及时间动态的影响。他们招募了36名大学生作为实验对象，其中18名为开放性运动羽毛球项目的受试者（实验组），18名为闭合性运动的受试者（对照组）。所有受试者以侧抑制任务法测试其抑制功能。结果发现，实验组在进行侧抑制任务时有更快和变化更少的反应。实验组和对照组都显示出类似的调节冲突的额中N2波和θ波，但试验中一致性的效应只在羽毛球运动组中显示。研究者认为，羽毛球运动组由冲突过程引起的反应时变化更小的原因是这些受试者的神经过程更加稳定。这些发现与有氧适能无关，所以这种差异很可能是由于训练引起的适应现象，与运动训练中包含的认知成分向一般领域特定转移的理论一致（Wang et al.，2017）。

Tsai等研究了不同身体素质ADHD儿童的抑制功能的差异（Tsai et al.，2017）。他们选取了80名8～12岁的ADHD儿童作为实验对象，按照每个受试者的身体素质水平分为较高体适能组（Higher fitness，Hf）和较低体适能组（Lower fitness，Lf）。采用侧抑制任务法测试每个受试者的抑制功能。结果发现，与Lf组受试者相比，Hf组受试者的反应时明显较短，P3波幅更大。此外，与较高体适能受试者相比，低体适能受试者有更短的反应时和更短的P3潜伏期。研究者认为，ADHD儿童的体适能，特别是肌肉耐力等的提高，有助于提高抑制功能。

Ligeza等研究了急性运动对解决冲突的认知过程的影响。他们招募了18名年轻人为实验对象。每个受试者进行中等强度的连续运动（moderateintensity exercise，MCE）、高强度间歇训练（high-intensity interval exercise，HIIE）和休息。MCE为连续24分钟的80%第二通气阈值（PVT2）中等强度功率自行车运动。HIIE为3分钟的超出PVT2的25%的运动与3分钟的PVT1主动恢复运动。对每个受试者采用侧抑制任务法测试其抑制功能。结果发现，MCE组冲突效应更小，准确性更高。HIIE组和休息组受试者，在冲突影响的反应时和准确率方面没有差异。研究者认为，MCE可能直接有利于抑制功能（Ligeza et al.，2018）。

Tsai等研究了急性有氧运动或抗阻运动对老年人执行功能的影响。他们招募了66名遗忘型轻度认知障碍（aMCI）患者作为研究对象，随机分为3组：有氧运动组、抗阻运动组与对照组。在干预前后进行了侧抑制任务测试。运动干预为：有氧运动组进行30分钟的中等强度、心率达到65%～75%最大心率的功率自行车运动，抗阻运动组进行30分钟的中等强度（75%1RM）的抗阻运动。结果显示，急性有氧运动和抗阻运动不仅改善了a MCI老年患者的行为学反应时，而且提高了侧抑制任务的P3波幅。研究者认为，通过急性有氧运动和抗阻运动改善了老年aMCI患者的认知表现，并且两种运动模式引起改变的方式不同（Tsai et al.，2018）。

Finkenzeller等研究了最大体力负荷对认知控制的影响及运动后随时间的变化过程。他们招募了12名年轻男性作为实验对象。对每个受试者进行逐渐增量、直到力竭的自行车运动。采用修改的侧抑制任务测试每个受试者的抑制功能。结果发现，运动引起侧抑制任务的中央区N2波幅的减小和P3潜伏期的缩短。即使在15分钟的恢复期后，这种效应依然存在。研究者认为，最大力竭运动有助于提高受过良好训练的人群在认知控制任务中的信息处理速度。N2波幅的减小和P3潜伏期反映的增加的刺激分类速度，可以解释最大负荷后干预控制的神经元机制（Finkenzeller et al.，2018）。

（四）运动与其他认知功能的ERP研究

Jin等研究了羽毛球运动对视觉皮质可塑性的影响（Jin et al.，2010）。他们选取了18名职业羽毛球运动员和18名无羽毛球经验的大学生作为实验对象。让受试者通过观看羽毛球运动员训练视频来预测球的落点，并检查引发的C1。结果发现，职业羽毛球运动员比无羽毛球运动经验的受试者准确率更高，虽然速度并不快。在两组受试者中，头皮枕叶电极中部都可以观察到刺激后约65毫秒的峰值的早期ERP成分，研究者将其解释为C1成分。在同样的延迟下，与无羽毛球运动经验的受试者相比，职业羽毛球运动员该成分的波幅显著增大，研究者认为，可以通过长期的体能训练对它进行调节。该研究为运动引起的主要视觉皮质的早期感觉处理提供了证据。

Jin等研究了羽毛球运动对动作预测的影响，他们选取了36名18～25岁年轻人为实验对象，按参与羽毛球运动的水平分为专业羽毛球运动组和非专业羽毛球运动组。通过观看羽毛球运动员训练视频来预测球的落点。结果发现，专业羽毛球运动组受试者的准确率明显比非专业组受试者高，显示出更好的动作预期。他们有更大的顶叶皮质分布的P300波幅，和更大的枕叶分布的P2波幅。研究者认为，P300效应解释了专业羽毛球运动员在与游戏相关的记忆表达的初级访问或引导对相关记忆表达的关注，以方便他们判断相应的行为。P2效应反应一般学习效应。研究确定了不同运动相关预测水平的神经反应（Jin et al.，2011）。

Vogt等研究了运动对智力发育障碍儿童的决策、运动反应的影响。他们选取了11名智力发育障碍儿童作为研究对象。实验采用交叉设计，对每个受试者进行了10分钟的自定强度的自行车运动，采用修改的反应时任务（modified reaction time task）测试每个受试者的决策与运动反应。结果发现，运动后反应时降低，并同样反映出N2潜伏期缩短的现象。休息状态则没有明显变化。研究者认为，运动可以暂时增强智力发育障碍儿童的认知神经元活动（Vogt et al.，2013）。

Vogt等研究了运动对虚拟环境中与决策相关的认知功能的影响。他们选取了22名中年人作为研究对象，让受试者在3种条件下（对照、前方、四周）进行5分钟的适度自行车运动和被动训练。采用决策任务（decision-making task）测试每个受试者与决策相关的认知功能。结果发现，随着存在感的增强，从额叶-中央区到枕叶电极N200和P300波幅增大，N200潜伏期缩短。研究者认为，ERP的结果提供了足够的证据表明补偿神经元资源能够平衡虚拟环境中要求的认知处理，以避免行为效率低下（Vogt et al.，2015）。