运动影响执行功能认知的国内外研究综述

1、运动影响执行功能认知的国内外研究综述第10卷第4期2021年8月JournalofNaniingInstituteofPhys【l【!)坠g:!?综述研究?运动影响执行功能认知的国内外研究综述李鑫(华东师范大学体育与健康学院,上海200241)摘要:执行功能对认知加工具有重要的作用,执行功能障碍会产生多种疾病.因此,寻找一种训练和调控执行功能的手段具有重要的意义,而运动作为既经济又有效的方式越来越受研究者重视,各类研究发现:运动可以促进执行功能的开展,中等强度的有氧运动表现更明显,短时的有氧运动可以影响执行功能的各子功能,其中以抑制功能最突出,并且长期运动可以提庸置疑的,可是有些问题需要深一步

2、的研究.关键词:运动;执行功能;认知中图分类号G8005文献标识码A文章编号16715950(2021)04015204MovementAffectingtheImplementationofInternationalRe-searchReviewofCognitiveFunction/LIXinAbstract:Executivefunctiononcognitiveprocessinghasanimportantroleinexecutivedysfunctioncanproducemanykindsofdiseases.Therefore,lookingforatrainingandre

3、gulationofexecutivefunctionmeanshasthevitalsignificance,andexerciseasaneconomicalandeffectivewaytomoreandmoreattentionfromresearchers,allkindsofstudy:exercisecanpromotethedevelopmentofexecutivefunction,moderateintensityaerobicexerciseperformancemoreobviousshorttermaerobicexercisecaninfluenceexecutiv

4、efunctionthevariousfunctions,whichinhibitthefunctionofthemosttermexercisecanimprovestudentsacademicdevelopmentisbeyonddoubt,buttherearesomeproblemsneedfurtherstudy.Keywords:spots,executivefunction,cognitionAuthor'Saddress:EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China1前言生活中,经常要面对一些需要立即解决的问题并迅速恰当

5、的做出决定,包括可靠的方案,推理,判断,并做决定和预测等,功能的障碍会导致患者产生认知,情绪和社会功能等方面的异收稿日期:20210408;修回Et期:20210526作者简介:李鑫(1986一),男,在读硕士,研究方向:运动心理学.常.研究发现执行功能障碍与孤独症,注意缺陷多动障碍,精神分裂症等多种精神疾病相关,也与额叶损伤,帕金森病,痴呆等神经科疾病有关.要做到高效率的学习,执行功能可以对各种认知过程进行协调,以保证认知系统以灵活,优化的方式实现用,可是执行功能是否能通过训练得到提高?有没有一定的干预手段可以促进执行功能良好的开展?运动是否可以引起执行功能认知成分的改变?这些改变主要是在执

6、行功能内哪些成分?什么样的运动能更好地影响执行功能?这是本文要解决的问题.2研究意义执行功能的障碍会导致患者产生认知,情绪和社会功能等方面的异常.因此,对大脑执行功能的研究既具有重大的理论意义,也具有重要的现实意义.在理论上,研究执行功能使我们能够了解大脑如何产生协调有序,具有目的性的行为,从而为揭示大脑心灵或身心关系问题开辟广阔的前景,可以为执行功能的干预手段提供更多的实验论证和理论依据.在实践中,运动对执行功能的可塑性影响有助于我们为教育决策者和工作者提供充实的实验证据,可以通过运动的方式,.更好的提高儿童,青少年和大学生的执行功能,这是一种既经济又有效的手段,不仅能够增强学生体质,还可以

7、增强其认知功能.同时,如果运动可以提高执行功能,这对于有相关认知障碍的病人来说,也是一个福音,一定的运动可以作为治疗的辅助手段,从而使病人更快,更好的康复.3执行功能执行功能就是指在完成复杂的认知任务时,对各种认知过程进行协调,以保证认知系统以灵活,优化的方式实行特定目标的一般性控制机制;它的本质就是对其它认知过程进行控制和调节,而它的根本目的就是产生协调有序的,具有目的性的行为.也有学者认为,执行功能(executivefunction,简称EF)指的是涉及对思想和动作进行意识控制的心理过程;它与多种能力的开展有关,如注意,规那么运用,心理理论等.执行功能,往往被描述为"一个人能独

8、立地,有目的地,成功地实施自己行为的能力",它包括高级的认知过程,如制定方案,给出判断,做出决定,预料或推理,注意的控制和任务完成等.在神经心理学里,"执行功能"的研究开始于英国的一些学者对额叶受损病人的第4期李鑫:运动影响执行功能认知的国内外研究综述153研究.所以,经常用前额叶功能一词代替执行功能,虽然二者没有完全等同.关于执行功能的定义比拟多,但根本上是包含多种成分的认知加工,并对其进行认知控制,更好地实现行为目标.对于执行功能的研究,无论是从前额叶与脑的其他皮层以及皮层下结构的动态交互作用,还是从功能上进行阐述的各种理论,都缺乏对其内涵的深刻认识,以至于很

9、长一段时间里,一些研究者把执行功能简单狭义地理解为额叶皮层的功能,或被心理学家们看成是人脑中无所不能的"小矮人".了解执行功能的结构从生理学角度,心理学功能角度,计算机角度层出不穷.目前,执行功能逐渐被看成一些特殊的,具体的认知过程,如注意转换,对优势反响的抑制,记忆内容的监控与刷新,分时操作等.目前对执行功能的类型和成分没有一个统一的认识,虽然有学者提出,对执行功能进行分类是不科学的,执行功能是不具有别离性的,各个成分,环节是相互联系,依靠,缺一不可的,但是为了研究的需要,不得不将执行功能的成分进行划分,以几种:Smith和Jonides认为,执行功能包括:(1)注意和抑

10、制,将注意力集中于相关的信息和加工过程,抑制无关信息;(2)任务管理,即复杂任务的方案,在不同的任务中转换注意力,如双任务作业;(3)方案某一任务,以到达某一目的;(4)监控,更新和检查工作记忆的内容,以决定在序列任务中的下一步;(5)编码,在工作记忆中对时间和地点进行编码表征.Borkowaski和Buike提出三成分观点:作业分析,策略管理,策略监控.Miyake等人使用潜变量分析,将执行功能划分出三个子成分:抑制(Inhibition),转换(Shifting),刷新(Updating),并认为它在此根底上,对常用的执行功能测验成分进行了归纳.Linden采用神经成像的方法将执行功能分解

11、为四种根本成分:抑制,转换过程,刷新以及双任务协调.张婷认为,工作记忆,抑制控制及认知灵活性是执行功能的主要成分.尽管执行功能通常被划分为认知灵活性,抑制控制,工作记忆三个维度,但从实质上看,认知灵活性的实质是将工作记忆中的内容根据需要灵活地进行改变的能力,其中既包含了抑制控制,又包含了工作记忆,是属于工作记忆和抑止控制混合的执行功能.从以上可以看出,对执行功能成分的分类很多,但主要以抑制,工作记忆,认知功能转换等划分,大多的研究理论依据的是执行功能的可别离性,并主要将执行功能分为抑制功能,工作记忆和认知转换三个维度进行分析.4国内外关于运动与执行功能的研究近些年的研究发现,个体的执行功能是可

12、以通过训练和干预来提高的,其中,有氧运动作为一种改善和提高执行功能的行功能的相关研究中,只有3篇相关文献:张劲松,季星对乒乓球与游泳训练儿童的执行功能比拟研究,探讨接受不同类型运动训练儿童的执行功能特点,以40名参加乒乓球训练(乒乓球组)和41名参加游泳训练(游泳组)的69岁儿童为研究对象,分别完成GO/NOGO任务(抑制功能),采集和分析两组儿童的行为学指标(反响时间和正确率)及事件相关电位成分N2的波幅.结果发现,游泳组比乒乓球组,GO/NOGO的反响时间快,而正确率低,接受乒乓球训练的儿童在抑制性控制方面强于体育专业大学生执行功能的影响,测试其stroop效应(抑制功能).在实验中,小强

13、度的心率为110120次/min,中等强度150165/min,大强度心率为180次/min以上为标准来限定.结果发现:锻炼对认知有积极的影响,但是不同强度的影响是不一致的,似乎中等强度的运动对认知的影响更积极,而大强了Stroop效应测量了被试的执行控制功能,同时对于体育教育专业的学生来说,中等偏大的强度对他们的认知功能有更积极(抑制,转换和刷新)的影响是否与运动强度和性别有关研究,采用被试内设计,选取30名大学生(男女各半),使用功率自行车实施30rain的不同强度的有氧运动,使用Flanker任务,Nback任务和数字Moreoddshifting任务分别测查被试基线,小强度有氧运动,中

14、强度有氧运动和大强度有氧运动后执行功能的抑制,刷新和转换三个维度.小强度=53%最大心率,中等强度=66%最大心率和大强度=75%最大心率.结果发现:有氧运动对执行功能的三个维度都会产生积极的影响,但三个维度与有氧运动强度的关系不同,小强度的有氧运动能改善刷新和转换功能,而中,大强度的有氧运动那么能同时提高执行功能的三个维度,并且不随性别的变化而变化.1868年Harlow提出前额叶损伤会导致方案技能的严重丧失.在第一次世界大战中有很多前额叶受伤的士兵,他们不能前,多数研究是就大脑前额叶损伤对于某种技能的影响进行研究,到20世纪七八十年代,国外有人对执行功能的某一方面进行了研究(如对工作记忆的

15、研究等),20世纪9O年代中后期,有来,执行功能已成为认知开展研究的热点和前沿,然而研究运动与执行功能的关系是近几年研究的热点.Sahhoust等人指出,一些特殊的执行功能(如抑制,更新和分时)是正常人认知能力(与年龄相关的)下降的潜在媒介,究者开始关注运动作为一个干预变量,是否能推迟这种认知功能的退化.Katia_9等人为了研究运动能否对帕金森综合症造成执行帕金森综合症的老人分为两组,一组为实验组,一组为对照组,对实验组进行为期六个月的运动干预.执行功能用WCT测试,与对照组相比,实验组在坚持性错误(认知灵活性)与分类完成(将注意集中在当前任务上,抑制无关信息)上优于对照组.儿童群体是研究者

16、关注较多的一个群体,早期研究主要局154南京体育学院(自然科学版)第10卷限于对执行功能开展有问题的儿童,这可能是因为儿童期认知功能正经历快速的,且不均衡的开展,Diamon认为执行功能要到青春期才开始逐渐显现,但更多的研究说明执行功能的开展要更早一些.Khanum(2006)通过一项比照研究显示,幼儿期动作开展较早的人与开展较迟的儿童相比,成人后会拥有更好的执行功能,大脑结构也有所不同.Campbell(2002)等人对46岁爱动与不爱动的儿童的执行功能进行比拟,发现爱动儿童的抑制控制比不爱动儿童明显要强,于是认为经常活动可能使儿童有更多的时机学会控制他们的活动与行为.Jennifer(20

17、21)等人进行了一项随机对照实验,将患有ADHD的儿童随机分到实验组与对照组,在运动前后分别测试三项认知任务,其中有二项涉及到执行功能任务:伦敦塔任务(方案性的测量),数字广度任务(工作记忆的测量).结果显示:与对照组相比,实验组在这两项任务上的表现要好.JohnR.Best【lo在"身体活动对儿童执行功能的影响"综述里提出:执行功能的开展贯穿于儿童和青少年,并对目标定向认知和行为认知有重要的作用,急性和慢性有氧练习可以提高儿童的执行功能.此外,并非所有的有氧练习都可以提高执行功能,认知性有氧练习比非认知性有更好的效应,这个可能显示出运动和执行功能之间存在某种联系机制.周的

18、运动干预(每天20min或者40min有氧锻炼,心率=150./min),结果发现运动能提高其执行功能,并发现前额叶皮层学成绩,但在阅读能力上没有明显的提高.在不同运动量上,没有出现显着性差异.Sibley等人通过对具有不同执行功能(执行功能较好与执行功能较差)的健康成年人进行30min的运动干预(自定强度的跑台运动),发现运动对于本身执行功能较差的人有更强的影响力,这也告诉我们运动对执行功能的影响并非是一样,越是执行功能差的人越要进行体育运动.Tomporowski(2005)与他的同事进行了一项实验,发现2h的自行车运动可以促进被试的更新与抑制功能,并得出结论认ki(2021)进行了一项被

19、试内实验,首先16名被试进行30min有氧运动,然后立即进行随机生成任务(测量抑制与转换两项子间,再进行随机生成任务测试,结果显示有氧运动对转换功能有更显着的作用.Sibley(2006)等人通过对照实验发现30min的跑台运动可以促进Stroop测试的表现,特别是对SCW(色词)任务有明显促进作用,而色词任务主要测试执行功能的抑制与转换功能.但Tomporowski(2006,2021)与他的同事进行的另两项实验却没有发现运动对执行功能中转换功能的积极作用.两个不同结果似乎也预示着这一研究还要继续深入.HenningBuddel12等研究不同强度的运动干预对认知的影65%HRmax干预组1,

20、70成绩和fMRI测试.结果发现,干预组1提高学业成绩,而干预组2减弱学业成绩,低学业成绩组的学生在运动干预后认知表忆.TerryMcMorris等研究发现急性,中等强度的运动提高反应时,但是消弱准确率.提高反响速度类的工作记忆任务,适度消弱准确性类的工作记忆任务.KateLambourne(2021)等利用元回归分析研究运动对执行功能等认知功能的影响,结果发现:影响效应值依赖于运动后认束后的20min以后,认知表现提高.稳态锻炼,力竭性锻炼或者倒u型假设都可以提高认知表现.最后,认知表现受不同锻炼着认知表现提高,然而,单调的跑步机在运动前期消弱认知表能是认知的重要功能,我们可以推测这个研究的

21、结果和执行功能相比,具有很强的相关性.5评述1)执行功能是认知心理学和认知神经科学研究的重点,但是对执行功能的定义没有明确的统一的共识,国内外学者都有自己的观点,但也有其共同点,主要从认知加工角度进行论述.对执行功能的结构和成分是否具有可别离性,学者们有强烈的争议,有人为执行功能不可别离,不能简单分成几个局部,因为利用生理学和计算机等研究方法将其分为几种成分,以使执行试方法也有多种方式,而大多的研究将执行功能分成抑制控制,工作记忆,认知转换三个维度进行任务设计研究.2)执行功能的国内外研究对象主要集中于病人居多,以老年人和儿童为次,而以其他群体为被试少之又少,在运动与执行功能的关系上,也是如此

22、.3)运动对执行功能影响的研究,运动强度,运动类型,运动量等是其研究的重点,并且大多结果发现中等强度的有氧练习明显提高执行功能,但是对影响执行功能内各成分的差异性研究较少,对于运动后影响执行功能的时间点问题研究不多,并且都是短时间的干预,并没有纵向研究,而且运动影响执行功能的脑神经根底几乎没有研究.4)中等强度的有氧运动提高执行功能最明显,而中等强度提高执行功能的子功能,而研究执行功能的抑制功能居多,并且具有显着性的变化,研究工作记忆的次之,并且对不同的工作记忆种类有不同的反响效应,在认知转换上,研究较少,并且结果不一致.运动影响执行功能,对于不经常运动的人群有更好的作用,所以并不是运动一定能

23、显着提高所有人的认知表现.参考文献:2Children'sIntelligence,Cognition,andAcademicAchievementJ.EducPsycholRev.2021,20(2):111131.李美华.执行功能开展与学科学习M.武汉:华中师范大学出版社,2021:49.第4期李鑫:运动影响执行功能认知的国内外研究综述155周晓林.执行控制:一个具有广阔理论前程和应用前景的研究领域J.心理科学进展,2004,12(5):641642.理论的关系J.心理,2006,38(1):5662.究J.上海交通大学(医学版),2021,70(7):8285.J.武汉:武汉体育

24、学院,2021,(6):65.功能的影响R.上海:第九届全国运动心理学大会论文集,2021:74.ningasapotentialmediatorofagerelatedcognitivedeclineinnormaladultsJ.JExpPsycholGen.2003,132(4):56694.inducedarousaloncognitivetaskperformance:Ametaregressionanalysis,brainreseach.2021:1224.utivefunction:Contributionsofexperimentalresearchonaero-bicexe

25、rcise,DevelopmentalReview,2021,(26):67.andAchievementandAltersBrainActivationinOverweightChildren:ARandomized,ControlledTrial,HealthPsychology.,2021(1):9198.12HillmanCH,EficksonKI,KramerAF.Besmart,exerciseyourheart:exerciseeffectsonbrainandcognitionJ.Nat'RevNeurosci.2021,9(1):5865.l3TerryMcMorris.A