認知老化的機制及不同健身項目的改善效果

徐 壯，林煥軍

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認知老化的機制及不同健身項目的改善效果

徐 壯1，林煥軍2

目的：考察不同健身項目提高老年男性執行功能和一般性認知功能的效果，探討認知老化的機制和利用運動的改善方法。方法：選取長期進行乒乓球，交際舞，健步走的，和沒有健身習慣的老年男性共201人，利用stroop任務、1-back任務、more-odd shifting任務分別考察他們的執行功能的抑制、刷新、轉換這3個子功能，利用簡易精神狀態評價量表（MMSE）測量他們的一般性認知功能。結果：有健身習慣的被試者在執行功能任務以及MMSE的總分、注意力與計算力、回憶力上表現更好，3個健身項目中乒乓球組的表現最好。結論：支持認知老化的執行衰退假說，即執行功能的衰退引起認知老化；開放式的、動作復合型的健身項目更有利于改善認知老化。

認知老化；機制；不同健身項目；改善效果

隨著全球人口老齡化的持續發展，老年人健康問題成為廣受關注的重大公共衛生問題[1]。認知功能是人類最重要的高級心理機能，隨著年齡的增長認知功能會漸漸衰退。認知老化是老年人普遍面臨的健康問題，會給老年人自身、家庭以及社會帶來嚴重影響。目前認知老化的機制主要有兩種存在分歧的理論：一個是加工資源理論，另一個是執行衰退理論[2]。執行衰退理論強調大腦的某一特定功能——執行功能，對認知老化的特殊影響；而加工資源理論強調認知老化的普遍性機理，即一般性因素（如加工速度下降等）[3]。

運動健身是改善老年人認知功能的有效手段[4，5]，本研究同時考察健身對老年男性的執行功能（包括抑制、刷新和轉換3個子功能）和一般性認知功能的提高效果，對加工資源理論和執行衰退理論進行檢驗。另外，選取的健身項目有乒乓球、交際舞和健步走，覆蓋了開放式和閉鎖式、動作復合型的運動類型，為更有效地選取合適的健身項目來改善認知老化提供了實踐指導。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

在南京、揚州、徐州3個城市的公園和運動俱樂部，選取了201名年齡在60到70歲之間老年男性被試（乒乓球練習者47人，交際舞練習者51人，健步走練習者50人，對照組53人）。

1.2 研究方法

1.2.1 簡易精神狀態檢查表（MMSE）使用李格等人編訂的MMSE中文版[6]來測量被試的一般性認知能力，包括5個部分：定向力、記憶力、注意力和計算力、回憶能力、以及語言能力。定向力部分共10題，記憶力部分共3題，注意力和計算力部分共5題，回憶力部分共3題，語言能力部分共9題，每題答對得1分，滿分為30分。

1.2.2 stroop任務 利用E-prime2.0軟件編制stroop任務來檢驗被試執行功能中的抑制功能[7]。在電腦屏幕中央隨機出現“紅”“綠”“黃”“藍”4個漢字中的一個，并且漢字的顏色是紅色、綠色、黃色、藍色中的一種。總共有16種情況，每種情況出現4次，共有64個trials，其中漢字的意義與其顏色一致的情況（如紅色的“紅”字）出現16次，漢字的意義與其顏色不一致的情況（如綠色的“綠”字）出現48次。被試需要判斷出現的漢字的意義和其顏色是否一致，若一致就迅速按F鍵做反應，若不一致則迅速按J鍵做反應。選取正確率的干擾量（=詞色一致條件正確率– 詞色不一致條件正確率）和反應時的干擾量（=詞色不一致反應時– 詞色一致反應時）作為指標，干擾量越小抑制功能越強。

1.2.3 1-back任務 利用E-prime2.0軟件編制1-back任務來檢驗被試執行功能中的刷新功能[8，9]。在電腦屏幕中央按順序呈現一系列大寫英文字母，被試需要判斷出現的英文字母與上一個英文字母是否是同一字母，如果不是同一字母就迅速按F鍵做反應，如果是則迅速按J鍵做反應。有15個trails的英文字母與上一個英文字母是同一字母，有45個tirals的英文字母與上一個英文字母是不同字母，共60個trails。選取正確率和正確的反應時作為指標。

1.2.4 more-oddshifting任務 利用E-prime2.0軟件編制more-oddshifting任務來檢驗被試執行功能中的轉換功能，共包含3個子實驗[9]。實驗1中，在屏幕中央隨機呈現1、2、3、4、6、7、8、9中的一個紅色數字，被試需要判斷數字是大于5還是小于5，如果大于5就迅速按F鍵做反應，如果小于5就迅速按J鍵做反應。大于5和小于5各有15個trails，共30個trails。實驗2中，在屏幕中央隨機呈現1、2、3、4、6、7、8、9中的一個綠色數字，被試需要判斷數字是奇數還是偶數，如果是奇數就迅速按F鍵做反應，如果是偶數就迅速按J鍵做反應。奇數和偶數各有15個trails，共30個trails。實驗3中，在屏幕中央隨機呈現1、2、3、4、6、7、8、9中的一個紅色或綠色數字，被試需要根據數字顏色來判斷任務操作，如果數字是紅色，就進行實驗1中的任務操作，對數字是大于5還是小于5進行判斷和反應，如果數字是綠色，就進行實驗2中的任務操作，對數字是奇數還是偶數進行判斷和反應。紅色的大于5和小于5的刺激各有15個trails，綠色的奇數和偶數的刺激各有15個trails，共60個trails。選取正確率的干擾量（=混合判斷條件正確率–（混合判斷條件正確率 +大小判斷條件正確率）/2）和反應時的干擾量（=（混合判斷條件反應時 +大小判斷條件反應時）/2–混合判斷條件反應時）作為指標，干擾量越小轉換功能越強。

2 研究結果

用SPSS19.0軟件進行統計分析。結合描述性統計和前人實驗結果，剔除23名MMSE總分和3個執行功能任務正確率過低的被試數據，最終保留180名被試的數據（對照組45人，交際舞44人，乒乓球45人，健步走46人）。然后刪除3個執行功能任務的正確反應時在±3之外的極端數據。對數據進行單因素重復測量方差分析和LSD多重分析。

2.1 四組被試MMSE的得分

四組被試在MMSE總分上有顯著性差異（F（3，176）=9.60，p=0.00）。四組被試在注意力和計算力上有顯著性差異（F（3，176）=6.85，p=0.00）。四組被試在回憶能力上有顯著性差異（F（3，176）=3.42,p=0.02）。

表1 四組被試MMSE得分總體情況

注：四組被試比較，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比較四組被試在MMSE總分、注意和計算力、回憶能力的得分。MMSE總分從高到低如下：乒乓球組≈交際舞組≈健步走組>對照組（“≈”表示無顯著差異，“>”表示顯著大于，順序按照平均分高到低排列）。注意和計算力得分從高到低如下：乒乓球組≈交際舞組>健步走組>對照組。回憶能力得分從高到低如下：交際舞組≈乒乓球組>健步走組>對照組。

2.2 四組被試stroop任務的指標

在stroop任務中，四組被試的正確率的干擾量有顯著差異（F（3,176）=39.83,p=0.00），反應時的干擾量有顯著差異（F（3,176）=14.00,p=0.00）。

表2 四組被試stroop任務的干擾量

注：四組被試比較，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比較四組被試stroop任務的干擾量。干擾量和抑制能力成反比，干擾量越小抑制能力越高。從正確率的干擾量來看，抑制能力從高到低如下：乒乓球組>健步走組>交際舞組≈對照組。從反應時的干擾量來看，抑制能力從高到低如下：乒乓球組>健步走組≈交際舞組>對照組。

2.3 四組被試1-back任務的指標

在1-back任務中，四組被試的正確率沒有顯著性差異（F（3,176）=1.33,p=0.27），正確反應時沒有顯著性差異（F（3,176）=0.12,p=0.95）。

2.4 四組被試more-odd shifting任務的指標

在more-odd shifting任務中，四組被試的正確率的干擾量有顯著性差異（F（3,176）=210.39,p=0.00），反應時的干擾量有顯著性差異（F（3,176）=36.42,p=0.00）。

表3 四組被試more-odd shifting任務的干擾量

注：四組被試比較，*表示p<0.05，**表示p<0.01

多重比較四組被試more-odd shifting任務的干擾量。干擾量和抑制能力成反比，干擾量越小抑制能力越高。從正確率的干擾量看，轉換能力從高到低如下：乒乓球組>交際舞組>健步走組>對照組。從反應時的干擾量看，轉換能力從高到低如下：乒乓球組>交際舞組≈健步走組>對照組。

3 討 論

交際舞、乒乓球和健步走這3個運動項目組的抑制功能要好于對照組，進一步發現乒乓球組的抑制功能比健步走組、交際舞組更好，這種優勢可能和乒乓球運動的特點有關，乒乓球是一種開放式運動，過程充滿對抗性和不確定性，雙方會在攻防轉換中使用豐富的策略，在做假動作或者應付針對自己弱點的進攻時都需要抑制習慣性的反應[10,11]。3個運動項目組的轉換能力要好于對照組，進一步發現乒乓球組的轉換能力要好于健步走組和交際舞組。乒乓球還是一種快速攻防轉換的動作復合型運動，需要落點、力度、旋轉的組合變化和選擇。

運動可以提高老年男性的執行功能，提高的效果在執行功能的子成分上具有差異，總體來看在抑制功能和轉換功能上的效果更好。另外不同的運動項目由于自身的特點對于執行功能的提高也不一樣，乒乓球這樣開放式的、動作復合型的項目對于執行功能的積極影響更加明顯。

乒乓球、交際舞和健美操這3個運動組的被試的得分在MMSE總分、注意和計算力部分和回憶能力部分上高于對照組。注意和計算力部分的題目設計是讓被試者連續做減法，被試者需要運用執行功能中的刷新功能，每次運算完后記住結果，作為下一次運算的減數，不停的刷新工作記憶中作為減數的數字。回憶力部分被試者需要回憶起在記憶力部分記住的信息，這樣兩個部分中間插入的注意和計算力部分的題目就對先前記憶力部分保持的信息造成了干擾，只有抑制其他信息的干擾才能保持信息的準確和完整，所以回憶力部分和抑制功能也有很密切的聯系。

健身可以提高老年男性的一般性認知功能，但是這種效果在一般性認知功能的所有子成分上并不是均等的，而是在和執行功能緊密相關的子成分上更加顯著。這種相關符合執行衰退假說的理論，因為執行能力的特異性衰退，和執行能力緊密有關的認知功能也會受到影響，而和執行功能關系較弱的認知功能受到的影響較小。從事健身活動可以通過提高個體的執行能力，進而改善認知老化，提高一般性認知能力，這種改善效果在和執行功能相關較緊密的認知功能上更加明顯。

4 結 論

認知老化是由執行功能的衰退引起的，運動健身能通過提高老年人的執行功能，改善認知老化。不同健身項目的改善效果也不一樣，乒乓球這樣的開放式、動作復合型的項目的改善效果要好于閉鎖式、動作單一型的項目。

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The Mechanism of Cognitive Aging and the Effect of Different Exercise Events Onameliorating Cognitive Aging

XU Zhuang1, LIN Huanjun2

Objective: Study the effect of different exercise events to improve executive function and general cognitive function of elderly male，explore the mechanism of cognitive aging and methods to improve cognitive function of elderly men.Method:Selected 201 elderly males（control group was 53，table tennis group was 47，ballroom dancing group was 51,and vigorous walking group was 50）.The Minimum Mental State Examination（MMSE）was used to measure their general cognitive function; Stroop task，1-back task，and shifting more-odd task were used to measure their inhibition function，refresh function and conversion function which are three components of executive function. Result: Compared to the control group，the three exercise groups had better performance in attention and computing ability，recall ability and total score of MMSE，and the three executive function tasks.Table tennis group had better performance than the other two exercise groups. Conclusion: Cognitive aging was the result of the decline of executive function. Exercise eventsincluding open motor skills and mixed movements worked better to ameliorate cognitive aging.

Cognitive aging; Mechanism; Different exercise events; Executive function;

1007―6891（2017）01―0065―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.01.13

G804.82

A

2016-06-02

2016-06-21

1.金陵中學仙林分校中學部體育組，江蘇南京，210023；

南京師范大學體育科學學院，江蘇南京，210046；

2.南京師范大學心理學院，江蘇南京，210097。

1.Jinling High School Xianlin Campus, Jiangsu Nanjing, 210023, China; Institute of Physical Education&Sports Science, Nanjing Normal University, Nanjing Jiangsu, 210046, China；

2.Dept. of Psychology, Nanjing Normal University, Nanjing Jiangsu, 210097, China.