運動作息行為對3～6歲兒童心理健康影響的等時替代效益研究

常振亞，王樹明

1963 年，O.E.BYRD[1]對精神科醫生進行了一項調查，91%的精神科醫生表示，體力活動可以減輕個體的緊張感。次年，他以保齡球運動員為被試繼續進行研究，發現87%的被試報告參與保齡球運動后緊張感降低[2]。H.A.DEVRIES[3]通過肌電圖測量張力，發現參與急性和慢性劇烈體力活動均能夠顯著減少肌肉緊張。早期相關研究還表明，體力活動可能是一種比meprobamate更有效的減壓劑[4]。

然而到目前為止，體力活動與學齡前兒童心理健康的關系依然疑問。一方面，學齡前兒童體力活動對心理健康作用得到了專業人士和非專業人士的高度共識，認為學齡前兒童一天中大部分時間都在玩，通過所謂的“玩”，可以促進學齡前兒童認知、社交和情感健康。相關研究表明，隨著孩子的成長，從學前期到青春期，無論性別如何，外化行為癥狀都會減輕[5]。另一方面，當今學齡前兒童的實際活躍程度從目前研究看并不十分樂觀，學齡前兒童是否充分實現體力活動的健康效益，具體劑量效應如何，依然是個未知數。另外，學齡前兒童的心理問題似乎并不會隨著年齡增長而自然消除。具有外化行為的兒童，隨著年齡增加往往會轉向違法行為，而存在內化行為問題的兒童，成年后患抑郁癥和焦慮癥的幾率更大[6]。更有研究指出，兒童在內化行為和外化行為癥狀的表現上存在一些性別差異[7]；也有學者指出，相比女童，男童隨著年齡增加出現外化行為問題的幾率更高[8]。

從近年學齡前兒童的體力活動與心理健康關聯研究來看，大多數研究報告沒有關聯[9-10]或反向關聯[11-12]。導致這種局面可能有以下幾個方面的原因。（1）上述實證研究中，體力活動的測評工具基本是主觀評估，采用客觀工具（如加速度計）測評的研究十分缺乏。目前僅發現一項研究部分支持體力活動與學齡前兒童心理健康的積極關聯[13]。（2）對學齡前兒童體力活動積極心理健康的探究，局限于中高強度體力活動（moderate-to-vigorous physical activity，MVPA）。雖然MVPA 無疑是一種重要的健康行為，但低強度體力活動（light physical activity，LPA）、靜坐行為（sedentary behavior，SB）和睡眠（Sleep，SP）在一天24 h 內占主導[14]。因此，近些年不斷有學者開始整體關注體力活動、靜坐行為和睡眠的綜合健康效益，合稱為“運動作息行為（movement behavior）”，即無強度到高強度的運動連續體[15]。相關學術觀點表明，24 h 內的運動作息行為模式應與兒童的最佳健康狀況緊密關聯[16]。（3）學齡前兒童心理健康的測評工具不一致，測評工具的差異可能導致研究結果不一致，甚至相互矛盾。另外，當前將兒童睡眠、體力活動和靜坐行為聯系起來，考察這些行為的綜合健康效益研究十分有限。主要因為，一旦同時考慮這些因素，數據模型建構時會出現多重共線性問題，使研究人員無法將所有身體行為花費的時間作為多元回歸模型中的解釋變量，協方差矩陣是單維的。2009 年，M.HAMER 等[17]提出“等時替代范式”，并迅速普及，、越來越多地用于流行病學研究[18-19]。然而，這種等時替代方法將時間單位視為絕對量度，因此違反了時間使用數據的組成屬性，可能產生誤導性結果。由此，后來有學者提出、等距對數比（isometric log ratio），借助成分數據的分析來解決這個問題，可以稱之為等距對數等時替代范式[20]。等距對數比變換，不僅消除了成分數據的定和約束，消除了冗余維度，而且構造了單形空間到歐氏空間上的正交變換，確保在變換后的歐氏空間中應用傳統統計分析方法建模的合理性[20]。

因此，本研究采用經典的學齡前兒童心理測評工具和客觀的體力活動測評工具，綜合測評學齡前兒童的運動作息行為與心理健康的關聯，并引入新的數據統計方法，探討：（1）運動作息行為時間相對分布對心理健康的綜合影響；（2）調整行為整體及單個其他行為所花費的時間后，每種身體行為與心理健康的關聯；（3）一種行為等時替代另一種行為部分時間后，心理健康變化的“劑量-效應”。以期為我國學齡前兒童心理健康促進提供實證支持。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

依托長沙市7 所幼兒園（公辦3 所，民辦4 所），分別從7 個年齡層（3、3.5、4、4.5、5、5.5 和6 歲）中隨機抽取60 名，共420 名兒童參與研究。按照相關數據篩選標準，體力活動和靜坐行為數據缺失率或無效率最高（12.4%），連續佩戴7 天加速度計對學齡前兒童是一個挑戰，尤其是周末，睡眠時間缺失率最低（5.2%），心理健康測試數據缺失率居中（8.3%），睡眠時間和心理健康數據缺失具有隨機性，睡眠時間缺失即無效，心理健康數據缺失超過3 項即無效。因此，實際有效參與研究的兒童有348名。

1.2 研究方法

1.2.1 實地測試法 采用ActiGraph GT3X-BT 三軸加速度計（Pensacola，FL，USA）測量兒童的體力活動和靜坐行為[21]。學齡前兒童在一周內連續7天（5個工作日和2個周末日）佩戴加速度計，期間除洗澡、游泳、睡覺外其他時間均要求佩戴。每個加速計都有一個識別號碼，按識別號碼給幼兒佩戴加速度計，佩戴部位位于右側髂脊上部。

Butte Preschoolers（2013）標準[22]，作為學齡前兒童體力活動強度的分界值之一，采用室內量熱法、雙標水法和心率監測等方法，校驗學齡前兒童的體力活動強度分界值，校驗過程嚴謹且認可度高，因此，本研究予以采用。

1.2.2 問卷調查法 （1）睡眠時間調查。本研究的睡眠時間指用于睡眠的實際時間，是幼兒白天或晚上上床時間至起床時間的總和。由此，通過以下3 個問題綜合計算睡眠時間：最近1個月，通常您的孩子晚上幾點鐘上床睡覺？最近1 個月，通常您的孩子早上幾點鐘起床？請您回想一下，您孩子白天的小睡次數和睡眠持續時間，包括午休，然后勾選出孩子白天睡覺的總時長。在周內和周末睡眠時間的選項設置上，主要時段或時長（6:00～10:00；20:00～23:00；白天1～3 h）選項之間間隔0.5 h，其他時段或時長選項之間間隔1 h，取選項的中間值作為實際睡眠時間。

（2）心理健康狀況調查。采用中文版《兒童長處和困難量表》（strength and difficulties questionnaire）對學齡前兒童的心理健康狀況進行評估[23]，該量表共25題，包括多動/注意缺陷、情緒癥狀、品行問題、同伴交往問題和親社會行為等5個因子[24-28]。

（3）不同類型靜坐行為狀況調查。借鑒歐洲Toy-Box 項目中靜坐行為類型的調查方式，將靜坐行為分為安靜學習類靜坐行為、屏幕觀看類靜坐行為和電子游戲類靜坐行為3 個部分。具體調查問題分別為：過去1 個月中，您的孩子閑暇時間每天有多長時間在安靜地玩耍（看書、玩積木、玩布娃娃、涂色、畫畫、坐著聽音樂或唱歌等）？您孩子在他/她的空閑時間每天花多少時間看電視（包括看DVD 和視頻）？您的孩子在閑暇時間每天有多長時間使用電腦/手機/游戲機等玩電子游戲？家長根據上述問題，分別勾選出周內和周末靜坐行為的時長選項。選項設置方式借鑒英國拉夫堡大學D.BINGHAM 等[29]的兒童早期體力活動量表（the early years physical activity questionnaire，EYPAQ）的時間設置方式和計算方式，設置為10 項（1 沒有；2 每天少于15 min；3 每天16～30 min；4 每天31～60 min；5 每天1～2 h；6 每天3～4 h；7 每天5～6 h；8 每天7～8 h；9 每天8 h 以上；10 我不知道）。家長勾選以后，均根據選項的最大時長（即15、30和60 min）來估計學齡前兒童SB 的每日時長，因為父母填報體力活動問卷時傾向于過度報告PA 而低報SB[29]。另外，由于加速度計只能提供SB 的總時間，而不能提供SB 類型，問卷可以提供不同類型的SB 時間，由此加速度計監測到的SB 被分為4 個部分，即SB=安靜學習類SB+屏幕觀看類SB+電子游戲類SB+其他類型SB。

（4）相關控制變量調查。本研究控制變量主要有性別、年齡、父親BMI、母親BMI 和家庭經濟地位（social economic status，SES）。性別和年齡來自測試班級花名冊，父親BMI、母親BMI及SES來自問卷調查。SES 問卷編制主要參考北京師范大學發展心理研究所袁曉嬌[30]的問卷，包括父母文化程度、父母職業和家庭經濟收入。袁曉嬌等編制問卷時，考慮到青少年可能不了解家庭收入，所以采用調查家庭資源的方式間接了解家庭收入，而本研究由于是父母直接填寫，因此，直接選用家庭經濟收入指標。再根據國際學生評估項目（PISA）計算SES的方法[31]。按4個步驟計算SES，其中職業分類按照Ganzeboom 等[32]的國際社會經濟地位職業分類索引（ISEI）中的記分標準進行。

1.3 統計分析

（1）描述性統計，呈現數據的集中趨勢和離散程度。成分數據統計中，通常呈現成分均值來反映數據的集中程度，即分別計算每個成分的幾何平均值，然后將數據標準化為與原始數據相同的常數（通常為1 或100）來獲得。此外，通過標準差評估的單變量的分散統計量與成分數據的固有相互依賴的多變量性質不一致。成分變量的單變量方差，實質上不包含獨立的離散信息，因為在單個行為上花費的時間必然與其他行為中花費的時間相關聯。因此，成分數據統計使用變異矩陣，即所有成分之間成對比率的對數的方差來估計成分數據的離散度，對數比越小，意味著在比率中涉及的2 個行為所花費的時間相互依賴性程度越高，反之亦然。（2）采用傳統相關分析來揭示學齡前兒童運動作息行為與心理健康之間的關聯。（3）采用成分數據統計中的線性回歸模型，檢查運動作息行為與心理健康之間的關聯。具體來說，主要采用一種基于等距對數比數據變換的組合方法進行回歸。在所有模型中，非正態分布的因變量均進行了對數變換，所有分析過程使用R統計軟件3.6.1版和SPSS 25.0進行。

2 結果與分析

2.1 基本情況

學齡前兒童父親BMI 為23.97±3.96，母親BMI 為21.27±4.08，父親BMI略高，但均在世界衛生組織BMI標準的正常范圍內（18.5～24.9）。兒童家庭經濟地位為高中低的比例依次為14.4%、69.5%和16.1%，高SES 比例略大于低SES，可能與本次研究的樣本均來自城區，缺失鄉村樣本有關。學齡前兒童日均SP、SB、LPA 和MVPA 4 部分的比例依次為42.70%、36.33%、16.89%和4.08%，單位換算為min/天，4 部分依次為614.94、523.13、243.23 和58.69。依據變異矩陣可知，最高對數比方差都涉及MVPA，表明在MVPA 中花費的時間與其他行為的相互依賴性程度最低（見表1）。同時，最低對數比方差涉及的2 種行為分別為SB和SP，表明SB和SP在學齡前兒童4種行為中相互依賴性程度最高（0.16）。

表1 成分數據的集中趨勢和離散程度Table1 Centralized Trend and Dispersion of Compositional Data

2.2 學齡前兒童運動作息行為與心理健康的相關性

學齡前兒童安靜學習類SB 與內外化行為問題（情緒癥狀、品行問題、多動和同伴交往）均顯著負相關，但屏幕觀看類SB 和電子游戲類SB 與上述維度均顯著正相關；LPA 和MVPA 僅與外化行為問題（品行問題、多動）顯著正相關，與內化行為問題（情緒癥狀和同伴交往）沒有顯著關聯；SP 與心理健康各維度無顯著相關（見表2）。

表2 學齡前兒童運動作息行為與心理健康的相關性Table2 Correlation Between Movement Behavior and Mental Health of Preschool Children

2.3 運動作息行為對心理健康的影響情況

運動作息行為與心理健康的關聯表明，運動作息行為的時間分布與多動、外化行為問題和困難均具有顯著的統計學意義（P＜0.05），然而相對于其他身體行為，僅SB 與外化行為問題相關具有顯著性（P=0.031）（見表3）。

表3 運動作息行為對心理健康的影響情況Table3 Effect of movement behavior on mental health

情緒癥狀同伴交往問題內化行為問題品行問題多動/注意缺陷外化行為問題困難親社會行為0.675-0.064 0.611 0.140 1.184 1.324 1.935 0.406 0.585 0.942 0.730 0.862 0.380 0.476 0.514 0.767-0.678 0.001-0.677-1.155-2.139-3.294-3.971 0.039 0.504 0.999 0.641 0.082 0.054 0.031 0.103 0.973-0.190 0.001-0.188 1.006 0.190 1.196 1.008-0.750 0.848 0.998 0.894 0.120 0.859 0.420 0.670 0.875 0.192 0.062 0.254 0.009 0.764 0.773 1.027 0.305 0.738 0.881 0.758 0.981 0.224 0.371 0.457 0.633 0.212 0.263 0.152 0.066 0.033 0.015 0.009 0.083

2.4 運動作息行為等時替代變化后外化行為問題的變化情況

（1）屏幕觀看類SB 等時替代電子游戲類SB、安靜學習類SB、SP和LPA 時，外化行為問題得分均顯著上升（20 min 電子游戲類SB 除外）；屏幕觀看類SB 等時替代MVPA 時，外化行為問題得分雖有所下降，但下降幅度沒有顯著性。（2）電子游戲類SB 替代屏幕觀看類SB 和SP 時，外化行為問題均有所下降，但在替代SP 時沒有顯著性；電子游戲類SB 等時替代安靜學習類SB、LPA 和MVPA 時，外化行為問題均有所上升，但僅等時替代MVPA 時不同替代時間均具有顯著性。（3）安靜學習類SB 等時替代其他類型身體行為時，外化行為問題得分均有所降低（20 min 電子游戲SB 除外），其中等時替代MVPA、LPA 和屏幕觀看類SB時均具有顯著性（見表4）。

3 討 論

本研究首先分析了運動作息行為與3～6歲兒童心理健康的簡單相關（見表4），與V.EBENEGGER 等[11]和M.L.YU等[12]研究結果一致，揭示了體力活動與3～6歲兒童外化行為問題的反向關聯。這就意味著，學齡前兒童體力活動水平越高，家長評定的外化行為問題越多，心理健康水平越低。同時，本研究發現，SB 不僅與外化行為問題顯著負相關，與內化行為問題也顯著負相關，意味著家長在心理健康評定方面更加傾向于給靜坐時間長的兒童較高的評分，喜歡孩子安靜一些。由此，應建議家長鼓勵孩子多坐少動，以減少學齡前兒童心理行為問題的發生，然而這一建議顯然與當今各國學齡前兒童運動指南均背道而馳。基于傳統研究割裂的研究視角，這一相關研究結果本身就可能具有一定的誤導性，至今這一研究視角的適宜性還在探討之中。有學者認為，SB 與個體健康之間的關聯獨立于其他體力活動[24-25]；而另一些學者卻認為，SB 與健康的關聯并不獨立于其他體力活動[26]。運動作息行為時間有限性的事實表明，關于單一行為的影響，是否獨立于另一行為的爭論可能在前提上就是不成立的。在一種行為中花費的時間自然地與在其他行為中花費的時間相關，并且在一種行為中花費時間的影響自然應該取決于當天剩余時間的構成。由此帶來的研究焦點是研究中采用的流行病學模型是否正確調整了當天剩余時間，尤其是MVPA 和睡眠時間的混雜效應。

由此，本研究第1個使用成分數據統計分析法，來系統探究我國學齡前兒童運動作息行為與心理健康之間的關系。主要解決了2 個問題：（1）明確3～6 歲兒童運動作息行為與心理健康的綜合關聯，而不是像以往研究那樣割裂地對單一行為進行探究；（2）引入研究健康和時間預算之間關系的統計解決方案，以應對傳統統計中的共線性問題。與傳統相關分析結果不同，成分數據視角下LPA 和MVPA 與學齡前兒童的心理健康各維度不再顯著相關，SB 與內化行為問題也不再顯著相關。然而，成分數據統計分析整體揭示出SP、SB、LPA和MVPA整體時間分布與多動、外化行為問題和困難均具有顯著的統計學意義。提示，在處理學齡前兒童心理問題時需要整體進行考量，從全局中把握每一個身體行為的具體作用。也就是說，運動作息行為中的單一行為的作用要同時依賴于其他行為。在此條件下，本研究構建了4 個關聯模型，結果顯示，相對于其他身體行為，僅SB 與外化行為問題相關具有顯著性（見表5）。

等時替代分析的結果，進一步揭示了SB 與外化行為問題影響的可能作用機制。首先，SB 可能由SP、LPA 和MVPA 而來，在減少學齡前兒童外化行為問題時，可以適度降低學齡前兒童的睡眠時長和體力活動時間，然而這一建議需要審慎對待。相關研究表明，睡眠時長對學齡前兒童的注意[33]、認知[34]、心理衛生[35]和身心健康[36]均具有積極的影響。本研究結果與以往研究不一致，也沒有發現睡眠時長對心理健康的影響。可能是因為，對于學齡前兒童來說，用于睡眠的時間差異不大。本研究對于睡眠時長的界定指，實際用于睡眠的時間（躺在床上可能并未睡著），而不是兒童真實的睡眠時間，也未監控孩子的睡眠質量。睡眠時長和睡眠質量的關系應該是復雜的，建議后續學者進一步將睡眠時間劃分為2 個部分：高質量的睡眠時長和低質量的睡眠時長，更有效地探究學齡前兒童睡眠與心理健康的關聯。此外，在體力活動和靜坐行為時間分布方面，似乎促進學齡前兒童心理健康水平和體質健康水平之間存在矛盾，諸多相關研究均強調增加學齡前兒童體力活動水平的健康益處，尤其是體質健康效益[18-19]。經專家訪談，發生這一矛盾的可能原因在于，本研究以《困難與長處量表》作為學齡前兒童心理健康評定的測評工具，雖然其是經典有效的評定量表，然而該量表中包含2個重要的維度，即多動和品行，可能導致體力活動和外化行為問題之間的顯著正相關。本研究結果也的確顯示，品行和多動均與體力活動顯著相關（見表4）。未來學者還可以使用其他類型的評定量表或者更加客觀的評測手段，來深入剖析運動作息行為與學齡前兒童心理健康之間的具體關聯。其次，不同SB 類型之間相互替代，可以有效減少學齡前兒童的外化行為問題。SB 不僅與學齡前兒童外化行為問題顯著相關，且隨著SB 類型的不同而呈現出不同的健康效益。具體來說，在兒童的靜坐問題上，家長對兒童的心理健康評定有著明顯的判斷標準：如果靜坐時間用于畫畫、唱歌、下棋等活動，家長評定的心理狀況更佳；如果孩子靜坐時間看電視、玩電子游戲，則家長認為孩子的心理健康狀況不佳（見表6）。如20 min/天屏幕觀看類SB 替代20 min/天安靜學習類SB 時，可使外化行為問題的家長評分上升39.8%，反之可以使外化行為問題得分下降46.8%。此外，本文關于屏幕觀看類SB 對學齡前兒童外化行為問題的消極影響與以往諸多研究基本一致。相關研究表明，兒童早期屏幕時間每增加1 h，攻擊性行為就會增加16%[37]；也有學者認為，發生攻擊性行為的概率會增加2 倍[38]，課堂參與度降低7%[39]；甚至有學者在縱向研究中也揭示了這一關系，屏幕時間在1～3 歲中每增加1 h，7 歲時的注意力問題會增加9%[40]。由此，建議家長要學會控制兒童每日過長的屏幕靜坐時間。綜上所述，本研究建議未來學者減少學齡前兒童外化行為問題時可以首先著眼于不同類型SB 比例的調整，對于降低學齡前兒童的睡眠時長和體力活動時間則需要審慎對待。

表4 不同類型運動作息行為等時替代對外化行為問題的影響情況Table4 Impact of Isotemporal Alternatives to Externalizing Problem in Different Types of Movement Behavior

雖然，成分數據統計方法可以被簡單的視為方法論問題，但它實際上導致了我們在一天中對兒童體力活動概念理解的根本改變。一個整體研究范式的打開，有利于探究全天不同身體行為所花費的時間的最佳分布，有利于進一步研制體力活動、靜坐行為和睡眠的綜合指南。本研究通過線性回歸，將成分數據整體研究范式應用于健康與日常活動之間的關聯研究，但更為深遠的組合方法有賴于多數研究類型的分析與設計，如可以考慮將個體行為細分為躺、坐、站、走、跑等活動類型。此外，未來研究可以進一步提高運動作息行為評估的客觀性與準確性，測評準確性的改進與成分數據分析相結合，可能會帶來更深入系統的健康關聯解析。

4 結 論

運動作息行為的時間分布與3～6歲兒童外化行為問題關聯緊密，其中，SB 時間比發揮著關鍵作用。屏幕觀看類SB 替代電子游戲類SB、安靜學習類SB、SP和LPA 時，外化行為問題得分均顯著上升（20 min 電子游戲類SB 除外）；安靜學習類SB 替代其他類型身體行為時，外化行為問題得分均有所降低（20 min 電子游戲SB 除外）；電子游戲SB 類替代屏幕觀看類SB時，外化行為問題得分均顯著下降，而替代MVPA 時，外化行為問題得分均顯著上升。未來教育者減少學齡前兒童外化行為問題時，需著眼于不同類型SB 比例的調整，審慎對待睡眠和體力活動時間的調整。其中，通過適度增加安靜學習類SB，降低屏幕觀看類SB和電子游戲類SB，以降低學齡前兒童的外化行為問題是當前最為切實可行的路徑。