运动对执行功能的影响：太极拳延缓认知衰退的脑科学研究成果

（一）运动方式对执行功能的影响

执行功能与我们生活的方方面面息息相关，如概念的形成、抽象逻辑思维的过程、决策、对事件的排序以及动作的协调性等，同时运动的过程也与这些方面有一定的联系，大量的研究发现运动对执行功能是有促进作用的。虽然研究者们采用了不同运动形式的干预，但是得出的结论是较为一致的，即运动有助于促进执行功能的发展。

在探讨运动对执行功能的影响这一课题时，大量的研究者采用功率自行车作为运动干预。1947年，芬兰风雪交加的天气使人们无法外出骑自行车，生产自行车的唐特力公司的工程师根据自行车的原型，更改设计了全球第一台家用健身车，也就是我们所称的功率自行车，功率自行车属于典型的模拟户外运动的有氧健身器材（相对于无氧健身器材），亦被称为心肺（cardioviscular）训练器材，能改善人体的体质，促进脂肪的氧化代谢，而长时间的消耗脂肪就会出现减重减肥的效果。从健身车的阻力调节方式看，当前市场上的健身车有普及型的磁控健身车（根据飞轮的构造不同还分为内磁控和外磁控），较高阶的电磁控健身车，更加智能环保的自发电健身车。由于功率自行车可以在室内模拟完成室外的骑自行车活动，可以较为容易地控制受试者的运动时长以及运动强度，并且这项运动对运动场地要求较为宽松，因此得到了研究者们的大量使用。刘俊一在探究有氧体育锻炼对大学生执行功能的积极性影响时，对56名身体健康、无异常心理症状的大学生进行功率自行车干预，实验组进行8周、每周5天、每天1小时的功率自行车蹬骑的有氧体育锻炼干预，对照组相同时间不进行干预（刘俊一，2014）。得出结论，8周有规律的有氧体育锻炼对于提高大学生的执行功能具有统计学上的显著性意义，有氧体育锻炼对大学生执行功能的改善主要通过提高执行加工相关脑区的激活强度和范围来实现。其余以功率自行车作为运动干预的研究者也得出了一致的结论。

除了功率自行车，我们在日常生活中的运动对于执行功能也有促进作用。一些研究者从我们通常进行的体育运动入手，对执行功能进行研究。以中小学生作为受试者的研究中，以篮球作为运动干预的实验所占比重较大。篮球运动是1891年由美国人詹姆斯·奈史密斯发明的。随着时代的发展，篮球运动进一步发展和完善，也逐渐被推广，成为一种全民运动，并在各个国家和民族之间盛行起来。篮球运动具有对抗性、集体性、观赏性、趣味性和健身性等特点。它不仅要求运动员具备技术和战术能力，还要在比赛中表现出智慧、勇气、意志、活力和创造力。运动员还必须具有顽强的斗志和团结协作的精神。篮球既简单又有趣，通过参加篮球运动，人们不但可以增强身体素质，而且可以发展自己的个性、自信心、审美情趣、意志力、进取精神和自制力。同时，还有利于培养团结协作、尊重对手、公平竞争的道德品质。正是因为篮球具有以上的特点，所以对于执行功能的促进作用不言而喻。潘家礼等人通过篮球干预研究学习困难和正常儿童干预前后的执行功能的差异。实验选取实验组（篮球干预组）48人，对照组45人，运动干预10周，每周3次，每次30分钟，中等运动强度，结果发现运动干预对学习困难和正常儿童均有积极的作用，而且对于学习困难的儿童改善效果优于正常儿童（潘家礼等，2016）。除此之外，其他研究者在运用篮球运动进行干预时也发现类似的结果，篮球运动干预对于执行功能同样具有良好的影响。

为了更加贴近我国学龄期儿童的体育运动的特点，研究者们将运动干预的形式进一步扩展，武术、跳绳、八字跑、花样跑步等运动项目也作为干预手段进入实验研究当中。殷恒婵等人探讨了“武术＋跳绳＋八字跑”和“花样跑步”两种运动干预方案对小学生执行功能各个维度的效果及其随时间变化的特征（殷恒婵等，2014）。结果表明，“武术＋跳绳＋八字跑”和“花样跑步”两种运动均对小学生执行功能具有促进作用，且随干预时间增加，效果的显著性也随之增加，两种方案在改善小学生执行功能的效果上各有所长。

我们知道执行功能的另一个受到关注的研究群体是老年人，上述运动由于其特性等原因在一定程度上并不适用于老年人，因此另一项运动——太极拳逐渐走入研究者们的视野。太极拳是国家级非物质文化遗产。它以中国传统儒、道家哲学中太极、阴阳辩证概念为基础，集修身、健身、技击对抗等多种功能于一体。它结合了易学的阴阳五行变化、中医经络学的变化，以及古代的导引和吐纳术，形成了一种内外兼修、柔、慢、灵、刚的中国传统拳术。1949年以后，经国家体委统一改编，作为体操、表演和体育健身竞赛项目发展开来。改革开放以后，部分又恢复了原貌，可以进一步分为比武用的太极拳、体操运动用的太极操和太极推手。

近几年，以太极拳作为干预手段探讨老年人执行功能的研究越来越多。王乾贝等探讨太极拳运动对社区轻度认知障碍老年人认知功能的影响时发现，每次至少40分钟，每周至少4次，共3个月的太极拳训练可以改善MCI老年人的认知功能，特别是对老年人记忆力和执行功能有影响（王乾贝等，2016）。当然，除上述研究者以外，很多研究者通过太极拳干预研究老年人的执行功能的研究中也同样得出了这样的结论。

（二）运动强度对执行功能的影响

随着运动对执行功能影响等方面研究的开展，运动的不同形式都对执行功能具有促进作用已经被研究者们所证实。但是，运动的强度和运动的时间对执行功能的影响是否有明显的差异，这一问题逐渐走入研究者们的视野。

在现有的研究中，大多数的研究主要集中于某一项运动在某一种强度上对执行功能的影响，也就是将强度当成一种变量去控制，研究在某一个强度下的运动对执行功能的作用。杨阳在研究短时中等强度有氧运动影响女大学生执行功能的实验中，选取上海某大学普通专业学生6名，体育专业学生10名作为实验受试者，实验前受试者需要接受30分钟的功率自行车运动作为短时中等有氧运动的干预，紧接着进行斯特鲁普任务和Go／No-go任务测试（杨阳，2018）。研究表明，一次30分钟的短时中等强度有氧运动能改善和提高大学生的执行功能，但各种范式所提高的指标不同，测试的最佳时间点也有所不同。王巍等人研究急性高强度运动对训练者个体认知功能的影响，实验中，高强度运动被定义为80%最大输出功率（Wmax）的运动或者受试者自感疲劳程度到达最大等级，以此作为标准进行控制（王巍等，2018）。实验采用130名受试者，经过自行车或者跑步等运动干预达到高强度，在运动完10分钟后进行实验任务测试，结果表明，高强度运动后，身体素质较高个体的简单认知功能并未受明显影响，但复杂认知受到较为明确的影响。(www.xing528.com)

除了将强度作为一种变量加以控制外，一些研究者也将强度作为自变量去探讨不同运动强度对于执行功能的影响，即探讨同一种运动不同强度下的影响。王加鹏等人选取60名四年级的小学生作为研究对象，将其分为三个组别，即小强度组（20人）、中强度组（20人）、大强度组（20人），并且对各个强度进行操作性定义：小强度有氧运动负荷设定为个体的50%～59%最大心率，中等强度有氧负荷设定为个体的60%～69%最大心率，大强度有氧运动负荷设定为个体的70%～79%最大心率，其中最大心率＝220－年龄（王加鹏等，2018）。研究发现小强度运动干预降低了受试者的工作记忆的反应时，但不具有显著差异；中等强度运动干预显著降低了受试者的工作记忆的反应时；大强度运动干预显著降低了受试者的工作记忆的反应时。也就是说，中等强度运动开始就对儿童的工作记忆有明显的改善作用。周轶枫探讨了不同强度的短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响。研究对象为120名三年级小学生，分为低强度组、中强度组和高强度组（周轶枫，2017）。结果表明，不同强度的短时篮球运球训练对学生的执行功能有不同的影响，不同强度的运动能提高学生的执行功能，中等强度的有氧运动效果最好。研究人员还研究了不同运动强度对大学生执行功能的影响。研究表明，运动强度对大学生工作记忆负荷有促进作用。运动强度和工作记忆倾向于“U”形。低强度和中等强度有氧运动对大学生工作记忆负荷有促进作用。中等强度有氧运动效果最好，而大强度有氧运动抑制了大学生工作记忆的发展。

如前所述，我们可以发现在不同强度的运动对执行功能的影响的这类研究中，较多选择小学生、中学生、大学生等年龄群体，由于老年人的身体机能等方面的限制，导致这类研究无法在老年受试者群体中进行，因此目前我们无法准确判断出老年受试者的执行功能在不同强度的运动中的变化。

（三）运动持续时间对执行功能的影响

我们已经了解到运动对我们的执行功能具有促进作用。前面我们也进行了探讨，运动的不同方式以及运动的不同强度对执行功能具有不同的影响，但是我们依然可以发现，在探索运动对执行功能的影响时，除了运动的种类和运动的强度以外，运动的时间也成为影响因素之一。本节将探讨不同的运动时间对执行功能的影响。

在现有的研究中，研究者们按照运动的持续时间将其分为两大类：一类为短时运动，另一类是长时运动。短时运动一般指实验过程中，研究者要求受试者参与一种运动干预，持续时间为10～60分钟，然后进行实验任务，得出运动对执行功能的影响。长时运动一般是指，研究者要求受试者参与的运动干预时间持续较长，通常为几周，几个月，甚至更长时间，然后要求受试者进行实验任务，得出运动对执行功能的影响的相关结论。我们可以看到，当前的研究中，有一部分的研究者研究急性运动对执行功能的影响，通过阅读文献可以注意到这里的急性运动也就是我们所谓的短时运动，两者在本质上并无区别，只是名字不同。

颜军等抽取了244名小学四年级学生，研究不同类型的短期中等强度运动对学生执行功能的影响，分为了有氧运动组、抗阻运动组和灵敏运动组（颜军等，2014）。干预方式为一次30分钟中等强度运动。研究发现，短期中等强度的运动可以改善学生的执行功能。它对学生的执行功能的影响有选择性和积极作用。体育运动类型是影响学生执行功能的积极因素之一。不同类型的短时中等强度运动对执行功能及其子功能的影响不同。有氧运动较灵敏运动和抗阻运动，更有利于提高学生的执行功能。李琳等人研究了短时和中等强度功率自行车运动对大学生执行功能的影响（李琳等，2014）。87名女大学生被要求在功率自行车上训练30分钟，进行有氧运动干预。使用N-back、Go／No-go、任务转换范式测试受试者的记忆刷新、抑制优势反应和注意转换功能。实验结果表明，一次30分钟的中等强度自行车运动对执行功能的抑制、刷新和转换有积极的影响。短时的功率自行车运动是提高和改善大学生执行功能的有效手段。可以看到短时运动时间虽短，但对小学生的执行功能有积极作用，对于成年人也具有积极的影响。

相比于短时运动，长时运动的实验周期会更长一些。王叶琼等人研究健美操锻炼对小学生执行功能的影响时采用了长时运动干预的方法，实验选取了52名四年级学生，将其分为健美操干预组、手工干预组和对照组，实验干预为12周，每周2次，每次90分钟中等强度健美操锻炼对小学生执行功能的影响。结果表明，这种中等强度健美操锻炼对执行功能的三个子功能，抑制、转换和刷新功能具有积极的促进作用。

如今的研究中，将长时运动当作额外变量给予控制的研究较多，但是还是有一些研究是将长时运动的时间当作自变量分析。傅建等人在研究不同时间中等强度体育锻炼对初中生执行功能和学业成绩影响的实验中，将250名学生分为5组，实验研究的运动干预频率为3次／周，每次45分钟，持续进行8周。实验1组：中等强度体育锻炼累积时间占体育课总时间30%；实验2组：中等强度体育锻炼累积时间占体育课总时间40%；实验3组：中等强度体育锻炼累积时间占体育课总时间50%；实验4组：中等强度体育锻炼累积时间占体育课总时间60%；实验5组：对照组，即进行常规课体育教学（傅建等，2016）。对学生的执行功能以及学业成绩进行分析，结果发现，从实验前后各组的变化幅度来看，累积时间达到27±1.35分钟中等强度体育锻炼的初中生在实验后，无论是执行功能的三个子功能水平，还是学业成绩均呈现上升的趋势。也就是说并不是干预时间越长越好，时间过长可能会适得其反。

通过上述研究，我们可以看到，不论是短时运动还是长时运动都对我们的执行功能有良好的影响，但是并不是时间越长效果越好。而且我们可以看到运动的方式以及运动的类型也是影响执行功能的重要因素，因此在执行功能方面的实验中我们需要注意运动类型、时间，以及强度的选择，在不给受试者的身体造成较重负荷的情况下进行实验，选择适合受试者的运动以及实验任务是十分关键的。