屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性的關系

崔潔 李琳 朱春山 韓改玲

摘?要：選取河南省320名學齡兒童為研究對象，采用兒童青少年靜坐行為問卷和體力活動問卷調查其屏前靜坐行為和體力活動，并運用More-odd shifting任務評估認知靈活性，探討屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性的關系，以及體力活動在兩者關系間的中介作用。結果表明：（1）屏前靜坐行為與認知靈活性存在顯著負向關聯;（2）屏前靜坐行為通過體力活動影響認知靈活性的間接效應為-0.0017，其95%置信區間為[-0.0049，-0.0001]且不包含零，體力活動在屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性之間存在部分中介作用;（3）各組在轉換正確率和不轉換正確率方面的差異具有統計學意義，體力活動水平較高的學齡兒童在認知靈活性方面顯著優于體力活動水平較低兒童，且屏前靜坐行為對認知靈活性的不利影響在體力活動水平較低的學齡兒童群體中更為明顯。

關?鍵?詞：運動心理學;屏前靜坐行為;體力活動;執行功能;認知靈活性;學齡兒童

中圖分類號：G804.8?文獻標志碼：A?文章編號：1006-7116（2021）03-0112-07

Abstract： The study selected 320 school-age children in Henan， measured their screen-based sedentary behaviour and physical activity by the adolescent sedentary activity questionnaire and physical activity questionnaire respectively， and evaluated their cognitive flexibility by the more-odd shifting task to investigate the relationships between screen-based sedentary behaviour and cognitive flexibility and the mediating role of physical activity between them in school-age children. The results showed that： （1） The screen-based sedentary behaviour has a significant negative relation with cognitive flexibility; （2） The indirect effect of screen-based sedentary behaviour impacted the cognitive flexibility by physical activity was -0.0017 （95% CI： -0.0049， -0.0001）， confirming that physical activity mediated partly the relationship between screen-based sedentary behaviour and cognitive flexibility; （3） There were significant group differences in the accuracy of both conditions. The cognitive flexibility of school-age children with high-level physical activity was significantly better than that of school-age children with low-level physical activity， and excessive screen-based sedentary behaviour have a more obvious negative impact on the cognitive flexibility of school-age children with low-level physical activity.

Key words： sports psychology;screen-based sedentary behaviour;physical activity;executive function;cognitive flexibility;school-age children

健康生活方式被認為是兒童基本認知、動作和社交技能發展的重要先決條件[1]。然而，隨著社會的不斷發展，人們的生活方式日趨靜態化，突出表現為體力活動嚴重不足和靜坐行為明顯增加。所謂靜坐行為，指的是個體清醒狀態下坐位或臥位時能量消耗低于1.5 MET的行為[2]。研究發現，靜坐行為是個體大腦認知健康的重要影響因素，其對認知功能的影響會因靜坐類型而不同[3]。其中，看電視等基于屏幕設備的靜坐行為統稱為屏前靜坐行為（Screen-based Sedentary Behavior）[2]，與寫作等其他類型的靜坐行為相比，屏前靜坐行為的能量消耗更低，且與認知障礙發生風險的增加存在密切關聯[4]，也是該領域備受關注的研究焦點。調查顯示，美國80%以上兒童青少年的屏前靜坐時間過長[5]，我國也有近36.8%的學齡兒童存在屏前靜坐時間過長的問題[6]，臺灣等地區甚至高達46%[7]。可見兒童屏前靜坐現狀令人擔憂，有必要進一步加強對屏前靜坐行為與兒童認知功能關系的探索[8]。

執行功能作為一種高級認知功能，是指以目標為導向，對多種認知加工進行監控和管理的能力[9]。認知靈活性作為執行功能的核心成分[10]，指的是個體基于情景要求控制或轉換行為和認知的能力[11]，是兒童靈活調整行為策略的必備能力[12]。由此，屏前靜坐行為與兒童認知靈活性的關系備受關注。但現有研究僅針對學齡前兒童進行探討[13-14]，并未涉及學齡兒童。有研究指出，學齡前兒童的執行功能分化程度較低，并不能將認知靈活性與工作記憶剝離開來[15]。可見，屏前靜坐行為與認知靈活性的關系在學齡兒童群體中仍值得進一步探究。

前人研究發現屏前靜坐行為與兒童體力活動存在關聯，即隨著屏前靜坐行為的增多，學齡兒童體力活動的參與率顯著下降，體力活動水平隨之下降[16]，而體力活動減少與執行功能下降也存在一定關聯[17]。此外，有學者在探討看電視與兒童認知功能的關系中發現，體力活動納入控制變量后，看電視時間與認知功能的負向回歸系數下降了近30%[18]。由此引發新的思考：體力活動能否調節屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性的關系？其在兩者關系中是否發揮中介效應？目前這些問題尚不清楚。而對兩者間關系的辨析，可進一步明確屏前靜坐行為影響學齡兒童認知靈活性的潛在路徑，為尋求有效的行為干預對策提供參考。此外，以往研究大多單獨探討屏前靜坐行為或探討體力活動，然而現實生活中兩種生活方式往往是共存的，所以探討屏前靜坐行為與體力活動的綜合影響更具現實意義，可以進一步明確促進學齡兒童認知靈活性發展的最佳行為方式。

基于此，本研究旨在探討：（1）屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性的關系;（2）體力活動在屏前靜坐行為與認知靈活性之間是否存在中介作用;（3）體力活動與屏前靜坐行為對學齡兒童認知靈活性的綜合影響，從而更好理解屏前靜坐行為和體力活動這些可變因素對認知靈活性的影響，為制定更加貼合現實生活的執行功能促進策略提供參考。

1?研究對象與方法

1.1?研究對象

本研究以河南省新鄉市某小學4、5年級和初中1、2年級的9～14歲學齡兒童為研究對象，每個年級隨機抽取2個班級，共320人參與調查。要求參與兒童的精神狀況良好;右利手;視力或矯正視力正常;無色盲或色弱;無嚴重軀體疾病（身體殘疾等），無腦傷及神經系統疾病病史等。本研究采用信效度良好且適用于我國兒童青少年的《長處與困難問卷》[19]和《匹茲堡睡眠質量問卷》[20]對情緒、多動注意障礙和睡眠質量進行評估，以排除具有焦慮等不良情緒、多動、注意力不集中或注意障礙（總分高于15分）以及睡眠質量不佳（總分高于7分）的兒童。對缺失數據以及無效或異常數據剔除后，最終納入數據分析的學齡兒童共213人（男78人，女135人）。本研究經華東師范大學人體實驗倫理委員會批準，同時按照最新版本赫爾辛基宣言所規定的倫理標準執行實驗操作，實驗前所有參與兒童均簽訂知情同意書。

1.2?變量測量

1）屏前靜坐行為。

采用兒童青少年靜坐行為問卷調查學齡兒童的屏前靜坐行為。該問卷是國外學者Hardy等[21]編制，后由我國學者郭強[22]修訂并在8～18歲兒童青少年群體中進行校檢，問卷各項的克隆巴赫系數為0.61～0.71，整體克隆巴赫系數為0.729，具有良好的信度和效度。問卷要求兒童回顧過去一周在學習日（周一到周五）和周末兩個時段每日看電視、玩電腦或電子游戲等行為所占用時間，將看電視、玩電腦或電子游戲等時間累加并取平均值，分別計算學習日期間每日平均屏前靜坐時間（學習日SST）和周末期間每日平均屏前靜坐時間（周末SST）。最后，將過去一周看電視、玩電腦等時間累加并取平均值，計算過去一周每日平均屏前靜坐時間，了解其過去一周整體屏前靜坐情況（SST）。

2）體力活動。

采用我國學者郭強[22]改編的體力活動問卷調查兒童體力活動情況，問卷的整體克隆巴赫系數為0.821，各項克隆巴赫系數為0.773～0.817，具有良好的信度和效度。該問卷的主體部分共設置了9個條目，每個條目有5個選項，分別記為1～5分。第1題調查兒童日常參與跳繩、籃球等不同運動項目的頻率，計算所有項目的平均分作為該題得分;第2～8題調查兒童在不同時段（體育課、課間、午休、放學后（不包括周末）、上個周末等）參與體力活動情況，每個題目選項所對應的數字即為各題得分;第9題調查兒童過去一周每日參與30 min以上體力活動頻率，計算過去7天活動頻率平均分作為該題得分。最后，計算9道題目總分并取平均值，作為學齡兒童體力活動的最終得分。

3）認知靈活性測試。

選用More-odd shifting任務評估認知靈活性，該測量任務得到同行專家的一致認可并在學齡兒童群體得到廣泛運用[23-24]。More-odd shifting任務包含轉換和不轉換兩種類型測試模塊，前者模塊中紅色和白色數字混合出現，兒童需要根據數字顏色，轉換相應的判斷規則并做出判斷。當數字為白色時，判斷呈現數字與5的大小;當數字為紅色時，判斷呈現數字的奇偶性質。后者模塊中僅出現一種顏色，不需要兒童轉換判斷規則。軟件系統自動計算和記錄兒童每次判斷的正確率和反應時。

最終測試成績指標為不轉換模塊的正確率（不轉換正確率）、轉換模塊的正確率（轉換正確率），以及兩種測試模塊的平均反應時差值（Mos反應時=轉換模塊的平均反應時-不轉換模塊的平均反應時），正確率越高，Mos反應時越小，說明成績越好，認知靈活性也越好。通過E-prime 2.0軟件將More-odd shifting任務呈現在電腦屏幕上，所有兒童在安靜、明亮的環境中完成測試，要求在保證準確的前提下盡快做出判斷，任務總時長為10 min左右。

1.3?統計分析

本研究采用SPSS 23.0完成所有數據的統計分析，主要包括：采用描述性統計分析學齡兒童人口學變量、屏前靜坐行為和體力活動情況，對正態分布數據采用均值±標準差的形式表示，對非正態分布數據采用中值（四分位距）的形式表示。通過獨立樣本t檢驗和非參數檢驗（Mann-Whitney U）比較上述指標的性別差異;通過相關分析和逐步回歸分析，在控制年齡和性別的前提下（構建模型1），檢驗屏前靜坐行為與認知靈活性的關系，繼而在模型1的基礎上將體力活動納入控制變量（構建模型2），再次分析屏前靜坐行為與認知靈活性的關系。基于Bootstrap中介效應檢驗方法開發的PROCESS中介分析插件[25]，以屏前靜坐行為為自變量，體力活動為中介變量，認知靈活性為因變量，構建中介效應模型;對主要變量進行標準化后，考察體力活動在屏前靜坐行為與認知靈活性之間的中介效應，觀察屏前靜坐行為通過體力活動影響認知靈活性的間接效應及其置信區間，若間接效應的置信區間不包含零，說明存在中介效應。最后，采用一般線性模型中的多變量方差分析，比較不同水平屏前靜坐行為與體力活動對兒童認知靈活性的差異。

2?結果與分析

2.1?屏前靜坐行為、體力活動與認知靈活性的描述性分析

如表1所示，學齡兒童體力活動的平均得分為（2.12±0.65）分，屏前靜坐時間為0.43 h/d。在體質量和周末屏前靜坐時間方面，男女生之間的差異具有統計學意義，表現為男生的體質量和周末屏前靜坐時間要高于女生（P≤0.05）;在年齡、身高、體力活動、學習日屏前靜坐時間、屏前靜坐時間以及不轉換正確率、轉換正確率和Mos反應時方面，男女生之間的差異不具有統計學意義。

2.2?屏前靜坐行為與認知靈活性的相關關系

如表2所示，屏前靜坐時長與不轉換正確率、轉換正確率以及體力活動（PA）分數均存在顯著負相關，與Mos反應時存在顯著正相關。從具體時段來看，學習日屏前靜坐時長與轉換正確率、PA分數均存在顯著負相關，與不轉換正確率和Mos反應時之間的相關性不顯著（P>0.05）;周末屏前靜坐時長與不轉換正確率、轉換正確率、PA分數之間均存在顯著負相關，與Mos反應時存在顯著正相關。體力活動與不轉換正確率、轉換正確率均存在顯著正相關，與Mos反應時存在顯著負相關。從上述結果可以看出，屏前靜坐行為、體力活動、認知靈活性之間均存在顯著相關。

如表3所示，在轉換正確率方面，控制年齡和性別后（模型1）屏前靜坐時長（B=-0.169，P=0.015）、學習日屏前靜坐時長（B=-0.163，P=0.018）、周末屏前靜坐時長（B=-0.156，P=0.027）都能夠對轉換正確率產生顯著負向影響，在此基礎上將體力活動納入控制變量后（模型2），屏前靜坐時長（B=-0.148，P=0.034）和學習日屏前靜坐時長（B=-0.144，P=0.037）依然能夠對轉換正確率產生負向影響，而周末屏前靜坐時長對轉換正確率的影響不顯著（P>0.05）。

在Mos反應時方面，控制年齡和性別后（模型1）屏前靜坐時長（B=0.182，P=0.007）、學習日屏前靜坐時長（B=0.182，P=0.006）、周末屏前靜坐時長（B=0.159，P=0.019）都能夠對Mos反應時產生顯著正向影響。在此基礎上將體力活動納入控制變量后（模型2），屏前靜坐時長（B=0.163，P=0.016）、學習日屏前靜坐時長（B=0.165，P=0.013）、周末屏前靜坐時長（B=0.140，P=0.041）依然能夠對Mos反應時產生正向影響。

2.3?體力活動的中介作用分析

由圖1-α可知，當轉換正確率作為因變量時，屏前靜坐行為與轉換正確率的關系具有統計學意義（P=0.015），標準化路徑系數β為-0.169;與此同時，屏前靜坐行為與體力活動的關系也具有統計學意義（P=0.032），標準化路徑系數β為-0.136。當體力活動加入模型后，體力活動與轉換正確率的關系具有統計學意義（P=0.039），標準化路徑系數β為0.156，而且屏前靜坐時長與轉換正確率的關系依然具有統計學意義（P=0.034），標準化路徑系數β為-0.148。最后，中介效應檢驗結果顯示屏前靜坐行為通過體力活動影響轉換正確率的間接效應為-0.021，其95%置信區間為[-0.0049，-0.0002]。

由圖1-b可知，當Mos反應時作為因變量時，屏前靜坐行為與Mos反應時的關系具有統計學意義（P=0.007），標準化路徑系數β為0.182;與此同時，屏前靜坐行為與體力活動的關系也具有統計學意義（P=0.032），標準化其路徑系數β為-0.137。當體力活動加入模型后，體力活動與Mos反應時的關系為邊緣顯著（P=0.059），其標準化路徑系數β為-0.137，屏前靜坐行為與Mos反應時的關系依然具有統計學意義（P=0.015），標準化路徑系數β為0.163。最后，中介效應檢驗結果顯示屏前靜坐行為通過體力活動影響Mos反應時的間接效應為0.019，其95%置信區間為[0.001，0.046]。上述結果顯示，將體力活動加入模型后，屏前靜坐行為通過體力活動影響轉換正確率和Mos反應時的間接效應分別為-0.021和0.019，其95%置信區間范圍均不包含零，表明體力活動在屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性關系中存在部分中介作用。

2.4?屏前靜坐行為與體力活動對認知靈活性的影響

為進一步了解屏前靜坐行為和體力活動對認知靈活性的綜合影響，依據屏前靜坐時間和體力活動分數，將學齡兒童劃分為高水平體力活動和高水平屏前靜坐組（HPHS組）、高水平體力活動和低水平屏前靜坐組（HPLS組）、低水平體力活動和高水平屏前靜坐組（LPHS組）、低水平體力活動和低水平屏前靜坐組（LPLS組）。

如表4所示，組別主效應在不轉換正確率（F（3， 207）=2.937，P=0.034，η2=0.041）和轉換正確率（F（3， 207）=3.328，P=0.021，η2=0.046）方面具有統計學意義。多重比較顯示，在不轉換正確率方面，HPHS組與LPHS組（P=0.047）和LPLS組（P=0.027）的差異具有統計學意義，表現為HPHS組的正確率高于LPHS組和LPLS組。同樣，HPLS組與LPHS組（P=0.042）和LPLS組（P=0.023）的差異也具有統計學意義，表現為HPLS組的正確率高于LPHS組和LPLS組。在轉換正確率方面，HPLS組與LPHS組的差異具有統計學意義（P=0.004），同樣LPLS組與LPHS組（P=0.023）的差異也具有統計學意義，表現為HPLS組和LPLS組的正確率都高于LPHS組。在Mos反應時方面，HPLS組與LPHS組（P=0.029）的差異具有統計學意義，表現為HPLS組的反應時比LPHS組短。

3?討論

本研究表明，屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性存在顯著負向關聯，這與以往研究結果[26-27]相似，都表明過度屏前靜坐行為不利于學齡兒童執行功能發展，而本研究從執行功能的具體成分入手，進一步支持這一觀點。究其原因，可能是看電視、玩電腦等屏前靜坐行為會擠占學齡兒童做作業、閱讀等有益于認知發展的活動時間[28]，而視屏—閱讀時間比例的上升會引起兒童注意力、認知資源加工速度、活動轉換能力和記憶能力的降低[29]。由此，屏前靜坐行為擠占做作業等活動所引起的認知發展受阻，可能是導致學齡兒童認知靈活性下降的原因之一。上述結果提示：在日常生活中，學齡兒童要減少屏前靜坐行為，以保證認知靈活性的良好發展。

本研究進一步揭示了體力活動在屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性之間的中介作用，即屏前靜坐行為不僅能夠直接影響學齡兒童的認知靈活性，還可以通過減少體力活動來間接影響學齡兒童的認知靈活性，這與“時間替代理論模型”的觀點相一致。該模型認為，看電視等屏前靜坐行為通常能夠讓兒童獲得強烈且刺激的感官體驗，使得兒童參與這類行為的欲望不斷增加，繼而導致兒童參與其他有益于執行功能的活動時間不斷縮減，最終對個體認知健康產生影響[30]。已有研究顯示，屏前靜坐行為增加與體力活動減少存在關聯[31]。與屏前靜坐水平較低兒童相比，屏前靜坐水平較高兒童參與體力活動的概率明顯較少[32]，而體力活動水平較低兒童的認知靈活性往往較差[33]。由此可見，屏前靜坐行為可能通過擠占兒童參與體力活動時間，繼而導致兒童執行功能下降。值得注意的是，體力活動在本研究中介模型中的間接效應較小，說明體力活動在屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性關系中所發揮的中介作用較為有限，未來還需要更多研究作進一步探討和驗證。上述結果提示：體力活動一定程度上介導了屏前靜坐行為對學齡兒童認知靈活性的影響，是屏前靜坐行為影響學齡兒童認知靈活性的潛在路徑之一，故除了直接減少學齡兒童屏前靜坐時間外，改變其體力活動也是調節屏前靜坐行為影響學齡兒童認知靈活性關系的手段之一。因此，在減少學齡兒童屏前靜坐時間的同時增加其體力活動，可能更有助于學齡兒童認知靈活性的發展。

本研究還進一步考察了屏前靜坐行為與體力活動對學齡兒童認知靈活性的綜合影響，發現體力活動水平較高的學齡兒童，不管屏前靜坐水平如何，其認知靈活性都要優于體力活動水平較低的學齡兒童，這與已有研究觀點[34]一致，表明體力活動是學齡兒童認知健康發展的重要保護因素，積極參與體力活動有助于兒童認知靈活性的發展。更重要的是，本研究還發現屏前靜坐行為對認知靈活性的不利影響，在體力活動較低的學齡兒童群體中更為明顯。在體力活動水平較低的學齡兒童群體中，與屏前靜坐水平較低兒童相比，屏前靜坐水平較高兒童在認知靈活性方面表現更差;在體力活動水平較高的學齡兒童群體中，與屏前靜坐水平較低兒童相比，屏前靜坐水平較高兒童在認知靈活性方面有所下降，但未達到顯著性水平，這與已有研究結果相似。有學者在體力活動水平不同群體中分別探討了靜坐行為與執行功能的關系，結果僅在體力活動水平較低群體中發現了靜坐行為與執行功能的負向關聯[35]。究其原因，可能是因為當兒童本身的體力活動水平較高時，體力活動的積極認知效益一定程度上抵消了一部分屏前靜坐行為的消極認知效益;其次，還可能是兒童本身體力活動水平較高時，因屏前靜坐行為增加所引起的體力活動減少，尚不能對認知靈活性產生顯著影響。這些研究結果，一方面再一次證實了體力活動對兒童認知靈活性發展的積極效益，另一方面還提示保持較高水平體力活動能夠在一定程度上緩解屏前靜坐行為對學齡兒童認知靈活性的不利影響。這些結果提示：在屏前靜坐行為日益普遍的當下社會環境中，除了限制學齡兒童屏前靜坐行為這一直接方法，增加學齡兒童體力活動或許是確保學齡兒童認知靈活性良好發展的另一關鍵著手點，可作為改善屏前靜坐時間過長兒童群體認知靈活性的重要干預手段。

綜上所述，本研究發現屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性存在負向關聯，且進一步揭示體力活動在屏前靜坐行為與學齡兒童認知靈活性之間的中介作用，為學齡兒童認知靈活性干預方案的制定提供了科學依據，具有重要的現實意義。建議學齡兒童在日常生活中，既要減少屏前靜坐行為，又要積極參與體力活動，以此確保認知靈活性的良好發展。此外，本研究為橫斷面觀察性研究，僅能揭示屏前靜坐行為與認知靈活性之間的可能關聯，卻并不能確定其因果關系，未來研究可采用縱向追蹤或實驗對照研究設計，對兩者間關系做進一步探討，從而為學齡兒童執行功能發展促進方案的制定提供更為充分的實踐支撐和科學依據。

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