間歇運動干預對兒童執行功能的影響及其延遲效益研究

蔡春先 張運亮 朱艷彤 馮淑瑞 劉杰

摘 ? ?要：探究不同強度間歇運動干預對兒童執行功能的影響及其延遲效益。方法：以5年級小學生為實驗對象，依據跳繩的節奏將其隨機分成低強度組（LIIT組）、中強度組（MIIT組）和高強度組（HIIT組），各組按照運動方案進行跳繩干預。運動前、運動后0.5 h、運動后48 h均使用兒童執行功能測量工具，運用Flanker任務、2-back任務、More-odd shifting任務全面評價小學生的抑制、刷新、轉換3個子功能。結果：1）抑制功能。HIIT組和MIIT組在不同時間點上完成Flanker任務的反應時存在顯著性差異（p<0.05），LIIT組則未見顯著性差異（p>0.05）。2）刷新功能。HIIT組和LIIT組在不同時間點上完成2-back任務的反應時未見顯著性差異（p>0.05），MIIT組存在非常顯著性差異（p<0.001）。3）轉換功能。HIIT組在不同時間點上完成More-odd shifting任務的反應時未見顯著性差異（p>0.05），而MIIT組和LIIT組存在非常顯著性差異（p<0.001）。4）在運動后0.5 h，中強度組、低強度組與高強度組完成More-odd shifting任務的反應時存在顯著性差異（p<0.05）;在運動后48 h，不同強度實驗組完成More-odd shifting任務的反應時未見顯著性差異（p>0.05）。結論：不同強度間歇運動對兒童執行功能的促進作用不同，中強度間歇運動對兒童執行功能的促進作用更顯著。間歇運動干預對兒童執行功能的促進有一定的延遲效益，效益延遲時間與運動強度有關。

關鍵詞：間歇性運動;兒童;執行功能;延遲效益;跳繩

中圖分類號：G 804.55 ? ? ? ? ?學科代碼：040302 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：To explore the effects of intermittent exercise interventions with different intensities on childrens executive function and their delayed benefits. Methods： The fifth-grade students in a primary school were randomly divided into low-intensity intermittent group （LIIT group）， medium-intensity intermittent group （MIIT group） and high-intensity intermittent group （HIIT group） according to the rhythm of rope jumping. Each group performed rope skipping intervention according to the exercise program. With childrens executive function measurement tools， the sub-functions （inhibition， updating and shifting） of primary school students were evaluated via Flanker task， 2-back task， and More-odd shifting task before exercise， 0.5 hours and 48 hours after exercise， respectively. Results： 1） Inhibition function： Both HIIT and MIIT groups exhibited significant differences （p<0.05） in the responses of performing Flanker task at different measure time， while no significant difference （p>0.05） showed in LIIT group. 2） Updating function： Both HIIT and LIIT groups exhibited no significant differences （p >0.05） showed in the responses of performing 2-back task at different measure time， while a significant difference （p<0.001） showed in MIIT group. 3） Shifting function： HIIT group showed no significant difference （p>0.05） in the response of performing More-odd shifting task at different measure time， while a significant difference （p<0.001） showed in MIIT and LIIT groups. 4） There was significant difference （p<0.05） showed in the response time of performing More-odd shifting tasks between medium intensity group， low intensity group and high intensity group at 0.5 h after exercise; there was no significant difference （p<0.05） in the response time of performing More-odd shifting tasks in different experimental groups with different intensity 48 hours after exercise. Conclusions： Intermittent exercise of different intensities promotes childrens executive function at varying level. Medium-intensity intermittent exercise is most significant compared with the others. Intermittent exercise interventions have a delayed effect on the promotion of childrens executive function. Benefit delay time is related to exercise intensity.

Keywords： intermittent exercise; children; execution function; delayed benefit; rope jumping

作為兒童認知、情緒和社會功能的核心，執行功能在兒童身心健康發展過程中具有重要作用，良好的執行功能是兒童形成正確認知的基礎和進行恰當行為的保證，一旦執行功能的發展出現障礙就會誘發諸如注意力缺陷、學習障礙等多種問題。以往的研究發現，適宜的運動能夠對兒童執行功能的發展產生積極效益[1]。在此基礎上，學者們開始探究運動要素（運動強度、運動時間、運動項目、運動方式等）與兒童執行功能發展之間的關系，以期設計出有效促進兒童執行功能發展的最佳運動方案。

間歇運動是近年來競技體育界與大眾健身領域新興的運動方式，其按照強度可分為低強度間歇運動（low-intensity interval training，LIIT）、中等強度間歇運動（moderate-intensity interval training，MIIT）和高強度間歇運動（high-intensity interval training，HIIT）[2]。已有的研究表明，間歇運動能夠對人的認知發展產生積極影響[3-4]。此外，在現實生活中，與持續運動相比，青少年更喜歡進行間歇式運動[5-6]。這提示間歇運動可以作為一種有效促進兒童執行功能發展的運動方式。

以往的研究還發現，由運動引起的認知水平的變化在運動后仍能持續一段時間[7-9]，而持續時間的長短可能與運動強度有關[10]。在此基礎上，探究不同強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的延遲效益有助于進一步明確運動強度與效益延遲時間之間的關系。

基于以上分析，本研究以間歇運動為切入點，以單人跳繩為干預手段，探究一次性不同強度間歇運動干預對兒童執行功能的影響及其延遲效益，為兒童執行功能的發展提供有效的運動方式，同時也為把握體育鍛煉等健康行為與執行功能的關系以及長期運動干預方案的設計（主要指運動頻率）提供依據[11]。

1 ? 研究對象與方法

1.1 ?研究對象

本文以不同強度間歇運動干預對兒童執行功能的影響及其延遲效益為研究對象。本實驗招募的被試為小學五年級的學生，年齡為（11.07±0.52）歲。受試者均為右利手，無色盲，正常視力或矯正視力大于0.8。采用聯合瑞文智力量表選取智力正常的兒童（排除IQ<90）;根據學校組織的學生體質健康測試和心理健康測試，選取體質健康測試和心理測試達標、無腦創傷及神經系統疾病病史、無神經障礙及遺傳病史的兒童;運用注意力及行為評定量表排除注意缺陷多動障礙癥狀兒童。選取的被試均未參與過類似的實驗，并且自愿參加本次實驗。實驗負責人與學生家長簽訂了實驗知情同意書。

最終選取有效被試96人。然后將96人隨機分為高強度組、中強度組和低強度組，分別進行不同強度的間歇運動。

1.2 ?實驗程序

考慮到以往的研究通常以運動后0.5 h作為實驗結果的測試時間[8，12]，而在該時間點上有研究出現了不一致的結果[3，13];此外，單次運動干預對執行功能的積極影響可能會持續到48 h以后[14-17]，但是實際該時間點上運動干預的積極效果是否仍能存在，在以往的研究中沒有得到有效證實。本研究的實驗程序設計如下：1）執行功能前測。先讓被試在安靜環境里休息2 min，然后在計算機上使用3項認知任務測量被試的執行功能水平。2）運動干預部分。按設計的運動方案進行運動干預。3）執行功能后測。運動后0.5 h以及運動后48 h再次測量被試的執行功能水平。

為避免體力活動或學習活動等其他因素給實驗帶來的干擾，本研究從3個平行班里選取被試，3個班的課程安排基本保持一致，并且確保實驗期間各班無體育課。同時，告知被試在實驗期間盡量減少身體活動，尤其是劇烈運動。

1.3 ?運動方案

本研究以單人跳繩作為干預手段，高強度組心率控制在兒童最大心率的80%～90%，中強度組心率控制在兒童最大心率的65%～75%，低強度組心率控制在兒童最大心率的55%～64%[11，18]。通過跳繩數量和跳繩節奏控制負荷量和負荷強度。每組每次跳繩數量均為30次，高強度組對應節奏為2次/s，中強度組對應節奏為1.5次/s，低強度組對應節奏為1.2次/s。跳繩節奏通過語音提示控制。

在進行運動干預之前以10 min左右的間歇跳繩作為熱身，10 min后開始進行正式的運動干預。3個組分別完成跳繩30次/組×20組的運動干預，每組之間的間歇時間為1 min。間歇期間，高強度組心率維持在145～155次/min之間，中強度組心率維持在125～135次/min之間，低強度組心率維持在105～115次/min之間。間歇方式為原地自行休息。

1.4 ?執行功能測量

采用陳愛國開發的兒童執行功能測量工具（效度大于0.85）。運用Flanker任務評價抑制功能，運用More-odd shifting任務評價轉換功能，運用2-back任務評價刷新功能。

測試之前先讓被試在安靜環境里休息2 min，然后進行正式實驗。所有被試在安靜、寬敞、明亮的室內環境中完成執行功能任務的測量。被試距電腦屏幕約60 cm，平視電腦屏幕并點擊電腦鍵盤上指定的按鍵對任務進行反應。預實驗階段，被試在操作人員的引導下進行了執行功能測量任務的適應性練習，并已熟練掌握操作方式（正確率不低于85%）。在正式測試時，被試要完成隨機安排的執行功能測量任務，每完成一項測量任務被試要向操作人員舉手示意，由操作人員為其切換下一個任務，正式測試的總時間為0.5 h左右。

執行功能的測試任務均在計算機“E-prime1.1”系統中實現，具體測試任務如下：1）采用 Flanker 任務測試抑制功能。在實驗任務中，首先刺激間隔屏幕呈現“+”，時間為500 ms，然后電腦屏幕上會出現一個符號串，時間為1 000 ms，包含一致條件（如“<<<<<”“>>>>>”）和不一致條件（如“<<><<”“>><>>”），刺激間隔為3 s。要求被試者在保證正確的情況下盡可能快地對中間的符號作出反應，如果第3個符號是“<”，則用食指按鍵盤上的“F”鍵，如果是“>”就按“L”鍵。兩種條件出現機會均等且隨機出現。正式測驗分為2段，每小段60次，在正式測驗前練習10次。測驗成績為不一致條件的平均反應時減去一致條件的反應時，時間越小，抑制能力越好。2）采用2-back任務測量刷新功能。屏幕上會出現1～9的數字，首先刺激間隔屏幕出現“+”，時間為500 ms，刺激數字出現時間為2 000 ms，刺激間隔為3 s，前兩個數字出現時不進行反應，從第3個數字開始，如果所出現的數字與前前一個數字相同就按“F”鍵，如果不同就按“J”鍵。正式測驗分為3段，每小段22次，在正式測驗前練習6次。反應時越短，刷新功能越好。3）采用More-odd shifting任務測量轉換功能。要求被試對數字1～9（5除外）進行數字大小判斷或奇偶數判斷。刺激間隔屏幕出現“+”，時間為500 ms，電腦屏幕中央逐個出現數字，時間為2 000 ms，刺激間隔為3 s。首先出現黑色數字，讓被試判斷數字大于5還是小于5（“大/小”判斷）。然后，出現綠色數字，讓被試判斷數字是奇數還是偶數（“奇/偶”判斷）。最后，如果數字是黑色，就進行“大/小”判斷，如果數字是綠色，就進行“奇/偶”判斷（“大/小-奇/偶”轉換）。正式測驗分6小段，采用ABCCBA的順序。A段和B段不需要轉換，各16次;C段需要轉換32次，其中包含16次轉換過程。第一次進行A段或B段前練習8次，C段前練習8次。測驗成績為轉換條件與不轉換條件下的平均反應時相減，差異越小，轉換能力越好。

1.5 ?數理統計法

采用統計分析軟件“SPSS23.0”對從測試軟件E-prime 中獲得的數據進行統計分析。采用單因素方差分析對運動前不同組別兒童的執行功能水平進行同質性檢驗，采用重復測量方差檢驗分析3種強度間歇運動對兒童3項執行功能子功能影響的延遲效益，如果效益顯著，則進一步用LSD法進行多重比較。

2 ? 結果與分析

2.1 ?不同強度間歇運動干預在不同時間點兒童執行功能水平的描述

通過對數據進行統計分析得出，不同強度間歇運動干預在不同時間點上兒童執行功能的反應時平均值和標準差見表1。

2.2 ?執行功能前測同質性檢驗

對3個實驗組兒童的抑制功能、刷新功能和轉換功能的前測成績進行單因素方差分析，結果顯示，抑制功能（F（2，62） = 0.248，p>0.05）、刷新功能（F（2，62） = 2.485，p>

0.05）、轉換功能（F（2，62） = 0.296，p>0.05）均不存在顯著性差異，表明實驗前3個實驗組兒童的執行功能水平同質。

2.3 ?不同強度間歇運動干預對兒童抑制功能的影響

2.3.1 ?不同強度間歇運動干預對兒童抑制功能影響的方差分析

采用兩因素重復測量方差分析不同強度間歇運動干預對兒童抑制功能的影響。結果顯示：組別主效應不顯著（F（2，62） = 0.174，p>0.05），表明不同組別抑制功能不具有顯著性差異;時間主效應顯著（F（2，62） = 13.830，p<0.001），表明抑制功能隨時間變化趨勢明顯;時間×組別的交互作用顯著（F（4，124） = 2.799，p < 0.05），表明不同組別在不同時間節點上抑制功能水平變化顯著。

2.3.2 ?不同強度間歇運動干預對兒童抑制功能影響的時程變化特征

對抑制功能的時間×組別的交互作用進行進一步簡單效應檢驗，結果發現：高強度組在不同時間節點上Flanker任務的反應時存在顯著性差異（F（2，62） = 6.330，p<0.05）。多重比較發現，運動后0.5 h、運動后48 h均與運動前存在顯著性差異（p< 0.05），而兩者之間無顯著性差異（p> 0.05）。抑制功能測量任務的成績表現為，運動后0.5 h、運動后48 h高于運動前，表明高強度間歇運動對兒童抑制功能的促進效益能夠維持到運動后48 h（如圖1所示）。

中強度組在不同時間節點上Flanker任務的反應時存在非常顯著性差異（F（2，62） = 9.967，p< 0.001）。多重比較發現，運動后0.5 h與運動前、運動后48 h之間均存在顯著性差異（p < 0.05），運動后48 h與運動前不存在顯著性差異（p > 0.05）。抑制功能測量任務的成績表明，運動后0.5 h高于運動前和運動后48 h（如圖1所示）。

低強度組在不同時間節點上Flanker任務的反應時不存在顯著差異（F（2，62） = 3.071，p>0.05）。多重比較發現，運動后0.5 h與運動前存在顯著性差異（p< 0.05），運動后48 h與運動前不存在顯著性差異（p>0.05）。抑制功能測量任務的成績表明，運動后0.5 h高于運動前和運動后48 h（如圖1所示）。

2.3.3 ?不同強度間歇運動干預對兒童抑制功能影響的時程變化特征的比較

將后測各時間節點上抑制功能任務反應時作為因變量，強度作為自變量，進行方差分析。結果顯示，在運動后0.5 h時間節點上，強度因素不顯著（F（2，62） = 2.175，p>0.05）;在運動后48 h時間節點上，強度因素不顯著（F（2，62） = 1.487，p>0.05）。這表明在這兩個時間節點上不同組別被試的抑制功能在同一水平上。

2.4 ?不同強度間歇運動干預對兒童刷新功能的影響

2.4.1 ?不同強度間歇運動干預對兒童刷新功能影響的方差分析

采用兩因素重復測量方差分析不同強度間歇運動干預對兒童刷新功能的影響。結果顯示：組別主效應不顯著（F（2，62） = 1.244，p>0.05），表明不同組別刷新功能不具有顯著性差異;時間主效應顯著（F（2，62）= 4.647，p<0.05），表明刷新功能有隨時間變化的趨勢;時間×組別的交互作用顯著（F（4，124） = 2.498，p < 0.05），表明不同組別在不同時間節點上的刷新功能水平變化顯著。

2.4.2 ?不同強度間歇運動干預對兒童刷新功能影響的時程變化特征

對3個實驗組刷新功能測試任務的成績進行簡單效應檢驗，結果發現：高強度組在不同時間節點上2-back任務的反應時不存在顯著性差異（F（2，62） = 1.474，p > 0.05），表明高強度間歇運動未對兒童的刷新功能產生積極影響。

中強度組在不同時間節點上2-back任務的反應時存在非常顯著性差異（F（2，62） = 7.453，p < 0.001）。多重比較發現，運動后0.5 h與運動前、運動后48 h均存在顯著性差異（p< 0.05），運動后48 h與運動前不存在顯著性差異（p> 0.05）。刷新功能測量任務的成績表現為，運動后0.5 h高于運動前和運動后48 h（如圖2所示）。

低強度組在不同時間點執行2-back任務的反應時不存在顯著性差異（F（2，62） = 0.649，p>0.05），表明低強度間歇運動未對兒童的刷新功能產生積極影響。

2.4.3 ?不同強度間歇運動干預對兒童刷新功能影響的時程變化特征的比較

將后測各時間點刷新功能任務反應時作為因變量，強度作為自變量進行方差分析。結果顯示，在運動后0.5 h時間節點上，強度因素不顯著（F（2，62） = 0.336，p>0.05）;在運動后48 h時間節點上，強度因素不顯著（F（2，62） = 2.865， p>0.05）。這表明在這兩個時間節點上不同組別被試的刷新功能在同一水平上。

2.5 ?不同強度間歇運動干預對兒童轉換功能的影響

2.5.1 ?不同強度間歇運動干預對兒童轉換功能影響的方差分析

采用兩因素重復測量方差分析不同強度間歇運動干預對兒童轉換功能的影響。結果顯示：組別主效應顯著（F（2，62）=5.107，p<0.05），表明不同組別轉換功能存在顯著性差異;時間主效應顯著（F（2，62）=14.581，p<0.001），表明轉換功能隨時間變化趨勢明顯;時間×組別的交互作用顯著（F（4，124）=4.472，p<0.05），表明不同組別在不同時間節點上轉換功能變化明顯。

2.5.2 ?不同強度間歇運動干預對兒童轉換功能影響的時程變化特征

進一步對3個實驗組轉換功能的時間×組別的交互作用進行簡單效應檢驗，結果發現：高強度組在不同時間節點上More-odd shifting任務的反應時不存在顯著性差異（F（2，62）=0.467，p>0.05），表明高強度間歇運動未對兒童的轉換功能產生積極影響。

中強度組在不同時間節點上More-odd shifting任務的反應時存在顯著性差異（F（2，62） =66.110，p<0.001）。多重比較發現，運動后0.5 h與運動前存在非常顯著的差異（p<0.001），運動后48 h與運動前不存在顯著性差異（p>0.05）。轉換功能測量任務的成績表明，運動后0.5 h高于運動前和運動后48 h（如圖3所示）。

低強度組在不同時間節點上More-odd shifting任務的反應時存在顯著性差異（F（2，62）=14.196，p<0.05）。多重比較發現，運動后0.5 h與運動前存在非常顯著性差異（p<0.001），運動后48 h與運動前不存在顯著性差異（p>0.05）。轉換功能測量任務的成績表明，運動后0.5 h高于運動前和運動后48 h（如圖3所示）。

2.5.3 ?不同強度間歇運動干預對兒童轉換功能影響的時程變化特征的比較

將后測各時間點轉換功能任務反應時作為因變量，強度作為自變量進行方差分析。結果顯示，在運動后0.5 h的時間節點上，強度因素顯著（F（2，62）=13.105，p< 0.001）;進行多重比較發現，中強度組、低強度組與高強度組存在顯著性差異（p< 0.05），中強度組與低強度組不存在顯著性差異（p> 0.05）。這表明不同強度間歇運動在運動后0.5 h的時間節點上對兒童轉換功能的促進效果不同。在運動后48 h的時間節點上，強度因素不顯著（F（2，62） =2.738，p>0.05），這表明在該時間節點上不同組別被試的轉換功能在同一水平上。

3 ? 分析與討論

3.1 ?不同強度間歇運動干預對兒童執行功能的影響

本研究結果顯示，高強度間歇運動過后兒童在抑制功能任務中取得更好的成績，中強度間歇運動過后兒童在抑制功能、刷新功能和轉換功能任務中均取得更好的成績，低強度間歇運動過后兒童在抑制功能和轉換功能任務中均取得更好的成績，這表明不同強度間歇運動干預對兒童執行功能的影響效果不同。

本研究發現，高強度間歇運動過后兒童的抑制功能水平得到了提高。這可能是由于高強度運動能夠減少葡萄糖的攝取并增強腦乳酸的代謝，而增加的腦乳酸可以作為運動后認知活動的能量來源。此外，高強度運動還可以提高大腦的神經活動水平。這些因素都有助于大腦抑制功能更好地發揮作用[11，19]，但本研究未發現高強度間歇運動過后兒童刷新功能和轉換功能水平的提高。這可能是由于高強度間歇運動對認知的影響具有選擇性。已有的一項研究也發現，高強度運動雖然可以改善執行功能中的抑制控制能力，但卻使信息加工表現受損[20]。高強度的運動更有利于簡單的認知操作，而對高級認知功能影響不大[10]。還有研究顯示，高強度運動需要更多的代謝資源來控制身體動作，這使得用于處理執行功能的資源減少，進而損害了執行功能[21]。本研究未發現高強度運動對兒童執行功能的損害，這可能與認知任務測量時間有關，本研究第一次任務測試為運動后0.5 h，此時被試身體機能得到一定程度的恢復，能夠集中更多的大腦資源來完成測試任務 [22]。

中強度間歇運動過后兒童執行功能的3項子功能水平均有所提高，而在其他強度運動中并未發現這種促進效益。這一結果符合倒U型理論，即在中等強度時運動對兒童認知的促進作用最佳。中強度運動的這種促進能力與運動強度對機體中激素、神經生長因子等化學物質的刺激程度有一定的關系。有研究發現，不同運動強度引起的激素、神經遞質及神經生長因子的增長含量存在差異，其中中等強度運動的刺激效果最佳[23-24]。本研究采用的中強度間歇運動更有利于與認知發展相關的化學物質的釋放，進而提高兒童轉換功能和刷新功能的發展水平。在本研究中，運動后0.5 h中強度間歇運動提高轉換功能水平效果好于低、高強度間歇運動與此有關。

本實驗發現，低強度間歇運動過后兒童的轉換功能、抑制功能水平有所提高。低強度間歇運動可以通過多次變化的運動刺激使人體的相關生理機制在更高水平上對運動產生適應，這種適應有利于提高兒童的轉換功能和抑制功能水平。本研究未發現低強度間歇運動對兒童刷新功能的積極影響，這可能與運動對刷新功能的影響效果有關。已有的研究表明，體育活動對刷新能力的影響較小（效應大小為0.07-0.32）[22]，這會使運動本身難以對刷新功能產生顯著的積極影響。此外，運動強度也會影響運動對刷新功能的促進效益。本研究推測過高或過低（低負荷+有間歇）的運動刺激量都難以使刷新功能產生明顯的變化。

3.2 ?不同強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的延遲效益

3.2.1 ?高強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的延遲效益

本研究發現，在不同時間節點上高強度組僅在抑制功能任務中存在顯著差異，具體表現為：運動后0.5 h、運動后48 h的抑制功能水平高于運動前。這表明高強度間歇運動對兒童抑制功能的積極影響能夠持續到運動后48 h。然而，Alberto等并未發現運動后48 h高強度間歇運動對認知能力（記憶、選擇性注意力、注意力集中）產生積極影響[25]。以上結果的不一致與認知指標的選擇有關。以往的研究發現，運動能夠對大腦的多種認知功能產生積極的影響，然而這種積極影響具有一定的選擇性，其中對執行功能的影響最為顯著[26]。此外，高強度的運動還可以提高大腦的神經活動水平，而神經活動的提高有助于認知能力的發揮[19]。運動對執行功能較為顯著的影響效果以及高強度運動對大腦神經過程的強烈刺激支持了本實驗的結果。當然也不能忽略實驗設計對這一結果造成的影響，由于本研究主要探討固定運動模型在固定時間節點對抑制功能的影響，無法具體描述運動后抑制功能變化態勢，此外，運動后0.5 h與運動后48 h時間跨度大，中間并無其他測試時間點，因此很難闡明運動后48 h高強度間歇運動對抑制功能影響的可能機制。此外，抑制功能測量任務的練習效應也會對結果造成一定的影響。盡管如此，本實驗結果可以為未來研究其他運動模型對抑制功能延遲效益的影響提供參考。

3.2.2 ?中強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的延遲效益

中強度間歇運動對兒童執行功能3項子功能的積極影響均體現出一定的延遲效益。本研究發現，中強度間歇運動對兒童執行功能3項子功能的促進效益均能夠持續到運動后0.5 h。該結果與之前的報道一致[4，12]。有研究發現，一次性中強度運動（最大心率的70%）能夠引起大腦血流量的增加以及激素、神經遞質等化學物質的分泌，而增加的血流量和化學物質在運動后0.5 h仍然存在[27-30]。本研究采用運動負荷相當的中強度間歇運動可以通過增加大腦的血流量，提高激素、神經遞質等化學物質的分泌延遲運動促進兒童執行功能發展的時間。此外，本研究中采用的中強度間歇運動干預無論在運動強度還是運動時間等方面都能夠更高效地提高大腦喚醒水平，促進兒童執行功能的發展[31-32]。

3.2.3 ?低強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的延遲效益

低強度間歇運動對兒童轉換功能的促進效益能夠持續到運動后0.5 h，這與Brush等的研究相一致[4]。有所不同的是本研究并未發現低強度間歇運動對工作記憶的延遲效益。已有的研究表明，與有氧適能水平低的個體相比，有氧適能水平高的個體在運動后其執行功能會更好。本研究的被試為11歲左右的兒童，其執行功能雖然已基本發育成熟，但有氧適能水平相對較低。而Brush等的研究被試為有氧適能水平較高的18～30歲成年人，被試之間有氧適能水平的差異可能會造成以上實驗結果的不一致。低強度間歇運動對抑制功能、轉換功能的積極影響還與運動持續的時間有關。有研究表明，運動時間超過20 min就能夠對認知產生積極的影響，并且運動的強度和持續時間對認知功能的影響也與延續時間有關[13]。本研究中被試進行為期0.5 h的運動，較長時間的運動會對低強度間歇運動促進執行功能的效果產生影響。

3.3 ?在不同時間節點3種強度間歇運動干預對兒童執行功能影響的比較

本研究顯示，運動后0.5 h的時間節點上3種強度間歇運動干預對抑制功能的影響效果沒有差異。有研究顯示，一次運動會對不同的認知產生選擇性影響[7]，相對于其他認知，抑制功能更容易受到運動的影響[3，11，31]，但是運動提升執行功能的水平又是有限的[4]，這在一定程度上會削弱運動強度在運動促進兒童抑制功能發展中的作用。在運動后48 h，低、中強度組抑制功能任務反應時已回到基線水平。盡管運動后48 h高強度組抑制功能任務反應時與基線水平存在顯著差異，但與另兩個組別的任務反應時不存在顯著差異。這表明運動后48 h高強度間歇運動促進兒童抑制功能的效果是有限的。

本研究發現，中強度間歇運動對兒童刷新功能的積極影響存在延遲效益，而高、低強度間歇運動對兒童的刷新功能沒有積極影響。在不同時間節點上（0.5 h和48 h）3種強度間歇運動干預對刷新功能的影響沒有差異。這表明中強度間歇運動對兒童刷新功能的促進效果是有限的。

運動后48 h低、中強度間歇運動在執行功能3項子功能任務上的表現回到了基線水平。這表明低、中強度間歇運動對兒童執行功能的促進效益并不能持續到運動后48 h。這可能與低、中強度間歇運動對大腦的刺激程度有關。驅動理論認為，高強度的運動能夠更好地刺激大腦以獲得對認知促進的最大效果。而本研究中采用的低、中強度間歇運動對大腦的刺激有限。Chang等也指出，當認知能力測試在運動后立即進行時，較輕強度的運動更有益，但當測試在運動后延遲進行時，較強的運動產生的效果更強[7]。這在一定程度上支持了本研究的結果。關于低、中強度間歇運動對兒童執行功能各子功能的影響到底能夠持續多久，還需要進一步探究。

4 ? 結論

不同強度間歇運動對兒童執行功能的促進作用不同：高強度間歇運動對抑制功能有積極影響，中強度間歇運動對兒童執行功能3項子功能均有積極影響，低強度間歇運動對兒童抑制功能、轉換功能有積極影響。整體來看，中強度間歇運動對兒童執行功能的促進作用更好。

間歇運動干預對兒童執行功能的促進有一定的延遲效益。效益延遲時間與運動強度有一定關系，高強度間歇運動對抑制功能積極作用的延遲效益持續時間最長。

參考文獻

[1] ?陳愛國，殷恒嬋，顏軍，等. 不同強度短時有氧運動對執行功能的影響[J]. 心理學報，2011，43（9）：1055.

[2] ?孟憲欣，管澤毅，葛吉生，等. 間歇運動干預自發性高血壓大鼠病理性心臟肥大：運動強度與健康效應的關系[J]. 體育科學，2019，39（6）：73.

[3] ?HAYATO T， TADASHI S， SAKI T， et al.Greater impact of acute high-intensity interval exercise on post-exercise executive function compared to moderate-intensity continuous exercise[J]. Physiology and Behavior， 2016（155）：224.

[4] ?BRUSH C J ， OLSON R L ， EHMANN P J ， et al. Dose-response and time course effects of acute resistance exercise on executive function[J]. Journal of Sport and Exercise Psychology， 2016，38（4）：1.

[5] ?BAILEY R C， OLSON J， PEPPER S L ， et al. The level and tempo of childrens physical activities： an observational study[J]. Medicine & Science in Sports & Exercise， 1995， 27（7）：1033.

[6] BARKLEY J E， EPSTEIN L H， ROEMMICH J N. Reinforcing value of interval and continuous physical activity in children [J]. Physiology & Behavior， 2009， 98（1）：31.

[7] ?CHANG Y K， LABBAN J D， GAPIN J I， et al. The effects of acute exercise on cognitive performance： a meta-analysis[J]. Brain Research， 2012（1453）：87.

[8] ?HSIEH S S， CHANG Y K， HUANG T M， et al. The effects of acute resistance exercise on young and older malesworking memory[J]. Psychology of Sport & Exercise， 2016， 22（12）：286.

[9] ?JOYCE J， GRAYDON J， MCMORRIS T， et al. The time course effect of moderate intensity exercise on response execution and response inhibition[J]. Brain and Cognition， 2009，71（1）：1.

[10] ?張連成，王肖，高淑青. 身體活動的認知效益：量效關系研究及其啟示[J]. 體育學刊，2020，27（1）：66.

[11] ?DENVER M Y， STEVEN R B. Acute effects of continuous and high-intensity interval exercise on executive function[J]. Journal of Applied Biobehavioral Research， 2018，23（3）：1.

[12] ?PONTIFEX M B， HILLMAN C H， FERNHALL B， et al. The effect of acute aerobic and resistance exercise on working memory[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise， 2009，41（4）：927.

[13] ?彭艷芳，周成林. 急性有氧運動對女大學生工作記憶影響的時程特點[J]. 中國運動醫學雜志，2016，35（5）：473.

[14] ?殷恒嬋，陳愛國，馬錚，等. 兩種運動干預方案對小學生執行功能影響的追蹤研究[J]. 體育科學，2014，34（3）：24.

[15] ?陳愛國，金柳，朱麗娜，等.11周運動干預對聾啞兒童工作記憶的影響：來自行為和腦成像研究的證據[J]. 中國運動醫學雜志，2016，35（12）：1132.

[16] ?陳愛國，陳麗萍，顏軍. 8周足球運動促進留守兒童執行功能的實驗研究[J]. 山東體育學院學報，2017，33（1）：85.

[17] ?潘家禮，殷恒嬋，陳愛國， 等. 運動干預對學習困難、正常小學生執行功能影響的實驗研究[J]. 體育科學， 2016，36（6）：84.

[18] ?MALIK A A， WILLIAMS C A， WESTON K L， et al. Perceptual responses to high-and moderate-intensity interval exercise in adolescents.[J]. Medicine & Science in Sports & Exercise， 2017，50（5）：1.

[19] ?KEMPPAINEN J， AALTO S， FUJIMOTO T， et al. High intensity exercise decreases global brain glucose uptake in humans[J]. Journal of Physiology （Oxford）， 2005， 568（1）：323.

[20] ?CHEN C C J J， RINGENBACH S D R. Dose-response relationship between intensity of exercise and cognitive performance in individuals with down syndrome： a preliminary study[J]. Journal of Intellectual Disability Research， 2016， 60（6）：606.

[21] ?DIETRICH A. Functional neuroanatomy of altered states of consciousness： the transient hypofrontality hypothesis[J].Consciousness and Cognition，2003， 12（2）：231.

[22] ?TYLER J M， BURNS K C. After depletion： the replenishment of the selfs regulatory resources[J]. Self and Identity， 2008， 7（3）：305.

[23] ?王京京，張海峰. 高強度間歇訓練運動處方健身效果研究進展[J]. 中國運動醫學雜志，2013，32（3）：246.

[24] ?ALVES C R ， TESSARO V H ， TEIXEIRA L A ， et al. Influence of acute high-intensity aerobic interval exercise bout on selective attention and short-term memory tasks[J]. Perceptual & Motor Skills， 2014，118（1）：63.

[25] ?ALBERBO M H， ALBERBO R A， SARA S M， et al.48-hour effects of monitored cooperative high-intensity interval training on adolescent cognitive functioning[J]. Perceptual & Motor Skills， 2019， 126（10）：1.

[26] ?徐暢. 體力活動對絕經后婦女的執行功能影響特點及機制研究[D]. 上海：上海體育學院，2014.

[27] ?MACINTOSH B J， CRANE D E， SAGE M D， et al. Impact of a single bout of aerobic exercise on regional brain perfusion and activation responses in healthy young adults[J]. PLOS ONE， 2014，9（1）：1.

[28] ?GOLD S M， SCHULZ K H， HARTMANN S， et al. Basal serum levels and reactivity of nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor to standardized acute exercise in multiple sclerosis and controls[J]. Journal of Neuroimmunology， 2003， 138（1-2）： 99.

[29] ?婁淑杰，劉瑾彥，陳佩杰. 不同強度運動對幼齡大鼠海馬組織BDNF及NMDA R1 mRNA表達的影響[J]. 第二軍醫大學學報，2007，28（8）：916.

[30] ?李倩茗，龐輝. 不同強度運動時大鼠伏隔核多巴胺及其代謝產物的測定[J]. 廣西醫科大學學報，1998，15（3）：50.

[31] ?陳愛國. 不同強度短時籃球運球訓練對小學生執行功能的影響[J]. 天津體育學院學報， 2014，29（4）：352.

[32] ? 陳愛國，馮磊，朱麗娜，等. 不同持續時間的中等強度籃球運動對兒童執行功能的影響[J]. 首都體育學院學報， 2015，27（3）：223.

收稿日期：2020-01-09

基金項目：天津市哲學社會科學規劃課題（TJTY20-014）。

第一作者簡介：蔡春先（1995—），男，碩士，研究方向為體育健康促進，E-mail： 1149831115@qq.com。

通信作者簡介：張運亮（1980—），男，博士，副教授，研究方向為體育教育訓練學，E-mail： yunliangzhang@126.com。

作者單位：1.天津體育學院，天津 301617;2.天津市造甲城小學，天津 300000。

1. Tianjin University of Sport， Tianjin 301617， China;2. Tianjin Zaojiacheng Primary School， Tianjin 300000， China.