運動對肥胖青少年認知功能的影響

王福平

（呂梁學院 體育系，山西 呂梁033000）

0 前 言

單純性肥胖是一種與生活方式密切相關(guān)，主要以過度營養(yǎng)、運動不足為特征的全身脂肪組織過度增生為主的慢性疾病。肥胖不僅對青少年的身體形態(tài)、生理功能產(chǎn)生影響，還嚴重威脅他們的健康和生命質(zhì)量，造成肥胖青少年心理損傷及行為偏離，升學就業(yè)受到種種歧視，嚴重影響他們的生命質(zhì)量及將來的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年腦血流速度和腦血流量顯著低于正常體重青少年［1］，而且，肥胖青少年存在限制性的通氣功能障礙，易發(fā)生低氧血癥和高碳酸血癥［2］，因此，肥胖青少年可能存在腦供血不足、血氧飽和度較低，長期以往會引起大腦慢性、輕度的缺氧缺血，使腦能源物質(zhì)生成不足，影響認知功能的發(fā)展。研究表明，經(jīng)常參與體育鍛煉，在大量的傳入和傳出信息的作用下，必將導致中樞神經(jīng)元發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。同時，由于血流循環(huán)改善，使神經(jīng)元得到充分的營養(yǎng)供給和氧供給，為神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)改變提供了物質(zhì)基礎(chǔ)［3］。那么，肥胖對青少年認知功能等高級神經(jīng)工作能力的影響是怎么樣的，以及有氧運動是否對肥胖青少年認知功能等高級神經(jīng)工作能力產(chǎn)生有益的影響，很少有研究報道。本研究通過給予肥胖青少年一定的腦力負荷（標準化智力測驗），觀察劑量作業(yè)的完成速度及正確率的變化特點，了解肥胖青少年推理能力和智商水平，同時探討有氧運動干預前后肥胖青少年注意能力有無變化。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

選取山西省呂梁市初一、初二、高一、高二年級的學生目測超重及肥胖者，向其介紹本次研究的目的和內(nèi)容后，共選取愿意參加者共200人，其中男生118人，女生82人。以BMI作為肥胖的判定標準，最終確定肥胖男生30人，肥胖女生22人，同時按l:l配對的原則，選取BMI判定為體重正常、年齡不相差±3個月、身高不相差±4.0cm、同性別的正常組作為對照組，根據(jù)知情同意原則最終選取男生30人、女生22人。本次研究對象共104人，年齡11～17歲，平均12.32士1.28歲。

1.2 研究方法

1.2.1 人體測量和肥胖判定標準。采用升高體重測量儀計測量身高和體重，并計算BMI值（體重/身高2），采用中國肥胖問題工作組最新公布的“中國學齡青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)值分類標準”篩查肥胖［4］。

1.2.2 體成分的測定。運用生物電阻抗體成分測定儀對所有目測肥胖和目測正常體重對照組進行體成分測定。

1.2.3 瑞文標準推理測驗。對受試者進行瑞文推理測試，測試題包括測定受試者5個方面能力，分別為知覺辨別能力（A類）、類同比較能力（B類）、比較推理能力（C類）、系列關(guān)系能力（D類）、抽象推理能力（E類）及推理智商（IQ）。每位受試者獨立完成圖形推理題，時間40min，測試現(xiàn)場保持安靜，主試者不向受試對象給予提示性言語［5］。

1.2.4 智力測驗。測試項目依次為數(shù)字廣度測驗（順背、倒背）、木塊圖測驗、算術(shù)測驗、填圖測驗4項。數(shù)字廣度（背數(shù)）測驗其記憶/不分心因素，填圖、木塊圖評價知覺組織能力，年齡小于16歲的學生采用龔耀先、蔡太生編訂《中國修訂韋氏兒童智力量［6］》，超過16歲的學生采用龔耀先編訂《中國修訂韋氏成人智力量表》［7］。

1.2.5 注意能力測試。使用數(shù)字劃消測驗和視覺追蹤測驗，評價被試注意力的穩(wěn)定性。用數(shù)字廣度測驗、木塊圖測驗、算術(shù)測驗、填圖測驗以及瑞文標準推理測驗作為腦力負荷。所有受試對象均在進行上述測驗的60～70min時進行第二次劃消試驗。兩項測試均在腦力負荷前、后各測定一次，每次測試時間2min。計算閱字數(shù)、錯漏數(shù)、應刪數(shù)，根據(jù)下列公式計算整體每次的平均閱讀速度、錯誤率、腦力工作能力綜合評價指標（即大腦工作能力指數(shù)，IMC）［8］。

閱讀速度（個/min）＝閱字數(shù)÷2

錯誤率（%）＝（錯漏數(shù)÷閱字數(shù)）×100%

腦力工作能力指數(shù)（IMC）＝（閱字數(shù)÷2）×（應刪數(shù)－錯漏數(shù)）÷應刪數(shù)

上述各測試，主試者是由經(jīng)過培訓的測試員擔任，每種測試都由主試者向測試對象詳細講解示范，并經(jīng)3次預試驗，使受試者掌握方法后進行正式測試。

1.2.6 有氧運動實施方法。運動項目:慢跑、走跑交替、醫(yī)療步行、游戲、游泳、爬山、仰臥起坐、減肥操、器械訓練等。

運動強度:運動過程中目標心率保持在（220－年齡－安靜心率）/2＋安靜心率［9］。

運動時間:每次運動60～90min。

運動頻率:每天1次。

在教練員的帶領(lǐng)下完成8周的有氧訓練，采用普通膳食。

1.2.7 數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包對數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計分析，結(jié)果以均數(shù)±標準差±SD）表示。組間均數(shù)比較采用單因素方差分，選擇Homogeneityof－variance顯示方差齊性，選擇Turkey比較各組間差異，P＜0.05表示組間差異具有顯著性。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況

肥胖組52人，其中女生22人，男生30人。對照組52人，男女分別為30、22人。年齡11～17歲，平均12.32±1.28歲。肥胖男生FM%在25.0%～36.7%之間，其中低于30%占63%；肥胖女生FM%在35.1%～38.6%之間。由表1可見，肥胖組和對照組在FM%、BMI之間差異有非常顯著性。

表1 肥胖組與對照組BMI、WHR、FM%的比較（±sD）

表1 肥胖組與對照組BMI、WHR、FM%的比較（±sD）

注:與正常組相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01

n BMI WHR FM%肥胖組 52 28.12±2.71＊＊0.93±0.064＊＊31.45±4.89組別＊＊正常組52 21.29±4.34 0.79±0.052 17.89±5.38

2.2 肥胖青少年推理能力和智力水平比較

肥胖青少年推理能力的五個因子得分、推理IQ總分均低于正常組，但差異無顯著性（P＞0.05）；數(shù)字廣度、算術(shù)、填圖、木塊圖四項上，肥胖青少年有低于正常組的趨勢，差異無顯著性（P＞0.05）。

2.3 有氧運動干預前后注意能力測試指標的比較

表2顯示，腦力作業(yè)負荷前，肥胖組青少年閱讀速度、錯誤率、腦力工作指數(shù)與對照組青少年之間無顯著性差異（P＞0.05）；腦力作業(yè)負荷后，肥胖組第2次劃消試驗中閱讀速度、腦力工作指數(shù)明顯低于正常組，錯誤率高于正常組，有顯著性差異（P＜0.05）；有氧運動干預后、腦力作業(yè)負荷前，肥胖組青少年閱讀速度、腦力工作指數(shù)較有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷前升高（P＞0.05），錯誤率下降（P＞0.05）；有氧運動干預后、腦力作業(yè)負荷后肥胖青少年閱讀速度、腦力工作指數(shù)顯著高于有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷后（P＜0.01），錯誤率顯著下降（P＜0.01）；與對照組相比，閱讀速度、錯誤率、腦力工作指數(shù)都無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 有氧運動干預前后劃消實驗各指標的比較（±sD）

表2 有氧運動干預前后劃消實驗各指標的比較（±sD）

注:與正常組相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01；與肥胖組運動前相比，#:P＜0.05，##:P＜0.01；表3同

腦力負荷前腦力負荷后指標 正常組 運動前 運動后閱讀速度（個/min）426.33±76.46 425.91±77.59 427.62±74.52 432.35±78.67 414.05±79.74＊433.68±78.61正常組 運動前 運動后##錯誤率% 2.763±0.25 2.932±0.27 2.848±0.74 2.382±0.46 3.371±0.37＊ 2.425±0.42##IMC 352.72±55.26 349.69±58.04 351.83±56.65 366.74±64.57 323.36±54.38＊364.61±59.31##

表3顯示，肥胖組腦力負荷后視覺追蹤測驗所用時間明顯長于對照組（P＜0.05），腦力作業(yè)負荷后正確數(shù)均少于對照組，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；有氧運動干預后、腦力負荷作業(yè)前，肥胖組青少年視覺追蹤測驗所用時間短于有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷前（P＞0.05），正確數(shù)高于有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷前（P＞0.05）；有氧運動干預后、腦力負荷作業(yè)后，肥胖組青少年視覺追蹤測驗所用時間明顯短于有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷后（P＜0.01），正確數(shù)顯著高于有氧運動干預前及腦力作業(yè)負荷后（P＜0.01）；與對照組相比差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表3 視覺追蹤測驗各指標在腦力負荷前后的組間比較（±sD）

表3 視覺追蹤測驗各指標在腦力負荷前后的組間比較（±sD）

腦力負荷前 腦力負荷后指標 正常組 運動前 運動后所用時間（s） 75.92±16.61 80.25±16.07 77.18±14.34 78.43±11.47 102.16±17.45＊ 79.83±16.08正常組 運動前 運動后##正確數(shù) 11.29±1.39 10.01±1.95 12.83±1.67 12.32±1.18 9.27±1.38 12.58±1.52##

3 討 論

本次研究的肥胖青少年大多為輕中度肥胖，對照組的選擇上也考慮了父母文化程度及父母職業(yè)等可能混雜智商的社會因素，但結(jié)果顯示肥胖青少年推理智商、數(shù)字廣度、算術(shù)、填圖以及木塊拼裝得分均低于對照組，但差異無顯著性意義，與很多國內(nèi)外研究結(jié)果一致［10］，即尚不能認為輕中度肥胖對智商有影響。一定的腦力負荷造成大腦皮層疲勞時，高級神經(jīng)功能活動就會出現(xiàn)一定障礙，使手眼協(xié)調(diào)能力下降，表現(xiàn)為完成劑量作業(yè)的速度減慢、錯誤增加、注意、記憶等認知功功能降低［11］。本研究結(jié)果表明，在腦力作業(yè)負荷前，肥胖青少年注意能力、手眼協(xié)調(diào)能力與正常體重個體無差異；腦力作業(yè)負荷后，肥胖青少年工作速度和準確度較正常組顯著降低，表明肥胖青少年注意集中能力明顯下降。這可能是因為肥胖青少年體脂含量高，腹部脂肪堆積，內(nèi)臟脂肪明顯增加。內(nèi)臟脂肪比外周脂肪需要更多的血流供應，大量的血液分布于內(nèi)臟脂肪組織中，加之有效呼吸量減少，使肥胖青少年最大有氧運動能力下降，心肺功能損傷，腦血流供應減少，引起大腦慢性的、輕度的缺氧缺血，在一定的腦力負荷下，大腦缺血、缺氧表現(xiàn)更為明顯，大腦能源物質(zhì)生成減少，神經(jīng)突觸功能降低，信息傳導速度減慢，導致注意穩(wěn)定性和靈活性下降。

研究表明，體育運動對神經(jīng)系統(tǒng)的影響，主要體現(xiàn)于神經(jīng)元的變化。動物實驗發(fā)現(xiàn)，適量運動負荷可使生長發(fā)育期小白鼠脊髓前角神經(jīng)元細胞核與核仁增大，大腦皮質(zhì)軀體感覺區(qū)和運動區(qū)椎體細胞的核仁增大；適量運動負荷還能使生長發(fā)育期小白鼠大腦皮質(zhì)軀體感覺區(qū)椎體細胞、皮質(zhì)下運動中樞尾殼核神經(jīng)元樹突棘增多，促使小腦皮質(zhì)蒲肯野細胞的樹突擴大，樹突棘增多，使神經(jīng)元線粒體數(shù)量增多，嵴多而致密，提高線粒體儲能，供能能力［3］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有氧運動干預后、腦力作業(yè)負荷后，肥胖青少年工作速度和準確度較有氧運動干預前、腦力作業(yè)負荷后顯著升高，表明有氧運動改善了肥胖青少年注意集中能力。這可能是因為長期參與有氧運動，在大量的傳入和傳出信息的作用下，中樞神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；此外，長期有氧運動使肥胖青少年體脂含量降低，內(nèi)臟脂肪減少，呼吸量增高，最大有氧運動能力增強，心肺功能提高，使肥胖青少年腦血氧飽和度提高、血液循環(huán)改善，神經(jīng)元得到充分的營養(yǎng)和氧供給，為神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，進而影響到認知功能等高級神經(jīng)工作能力。

4 結(jié) 論

4.1 輕度肥胖尚未對青少年智力水平產(chǎn)生影響；

4.2 肥胖青少年注意集中能力在正常體重青少年注意力未受明顯影響的腦力作業(yè)負荷強度下明顯下降，提示一定的腦力負荷強度可影響肥胖青少年的認知功能；

4.3 有氧運動干預后肥胖青少年注意集中能力較有氧運動干預前顯著升高，提示長期有氧運動對肥胖青少年的注意能力有明顯的有益影響。

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