高強度間歇運動對久坐大學生抑制控制與腦機制研究進展

余澤華

(廣州體育學院研究生院 廣東廣州 510000)

該文通過在中國知網、Pubmed、Nature等數據庫中收集大量國內外文獻，發現有關高強度間歇運動對久坐大學生抑制控制與腦機制影響的研究成為當下研究的熱點。目前，我國大學生日常鍛煉時間呈下降趨勢，尤其是久坐大學生日漸增多，長時間固定姿勢坐著對人的身體健康會造成一定程度的危害，如腿部變形、腰椎間盤突出、心腦血管病、心臟病等，也會讓大腦的反應能力顯著下降。高強度間歇運動是一種科學、系統、效能很高的訓練方法，與中低強度的慢跑相比，它可以很好地改善大腦認知，如抑制控制能力，對久坐人群的身體健康也能夠起到一定的改善作用。該文主要對高強度間歇運動對久坐人群認知功能方面的影響和作用及國內外高強度間歇運動方面的研究進展進行介紹。

1 高強度間歇運動

高強度間歇運動指的是以人體最大攝氧量的85%～90%的強度，不斷地進行短時間的、可間歇的劇烈活動。高強度間歇運動的構成要素包括訓練密度、鍛煉時間、機體休息時間、訓練數量等。此外，它涉及鍛煉方式、訓練組數等因素。從中可以看出，由間歇運動和循環運動構成了高強度間歇運動。高強度間歇運動在國內應用比較廣泛，有很多人采用這種鍛煉方式減肥和強身健體，最終達到更好的鍛煉效果。與中等強度有氧持續運動相比，高強度間歇運動的最大特點就是提高對大腦的抑制控制能力所需時間較少。從傳統的角度看，長時間的慢跑是一種中等強度運動，沒有間歇時間，是推薦的最常見的運動方式，可以改善身體的健康水平。

高強度間歇運動可以很好地替代中度強度的有氧持續訓練，更能降低收縮壓和增加最大攝氧量，對大腦的認知功能具有促進作用。但人們對高強度間歇訓練的手段和方法了解深度不夠，還需要很長一段時間去探究其內在規律。未來高強度間歇運動在各類人群中的研究會很多，會有更多的研究成果被發現，人采用這種高效的方式能夠更快提高運動成績，減少不必要的能量輸出和消耗，減小運動者關節損傷的概率，從而在整個運動過程中得到高效的鍛煉，提高運動水平。

2 運動與認知

2.1 身體活動與改進認知功能之間的關系

在日常生活中，身體活動的多少對大腦認知能力的發展具有一定影響。越來越多的研究表明，在人的整個生命周期中，身體活動與大腦認知功能之間有著非常積極的關系。目前，相關文獻研究表明，急性和慢性中等強度持續有氧運動具有積極作用。Mcmorris發現，高強度鍛煉或長時間的鍛煉，會抑制認知功能，這與Yerkes Dodson 倒U 假說是相一致的。此外，身體和情緒疲勞可能會抑制更高強度鍛煉的認知表現。這幾年一些學科研究發現，在身體活動對認知功能的影響因素中，運動強度比體力活動的次數作用更大，但目前還沒有充分的數據去證實。每天體育運動對認知水平影響的效果會受到年齡、性別、運動項目和訓練強度等因素的制約。

現在有一部分研究討論了不同體育項目運動干預對不同年齡人群認知表現的影響。對于兒童來說，一部分研究表明，兒童、青少年的抑制控制水平可以在較短時間或者長時間的運動干預后得到明顯提高。有研究顯示，一定的體力活動對大腦認知表現會產生良好的改善，但還需要不斷探索和延伸到相關領域來解釋這些關系。

綜上所述，身體活動對認知功能有一定作用，對大腦認知水平有一定的改善，兩者之間有著非常密切的聯系，但還需要更多的實驗去證明兩者之間的關系和解釋其中的奧秘。

2.2 高強度間歇運動改善認知功能及腦機制

國外調查了高強度間歇運動對超重人群認知功能的影響，發現高強度間歇運動后，超重人群認知能力明顯提升，在抑制控制方面也提升明顯。Quintero在2018 年對超重的成年男性認知功能進行了探究，發現運動對認知功能中的抑制控制有著積極的改進效果。急性高強度間歇運動對超重人群的認知功能影響的研究處于起步階段，事實上，國外研究表明，高強度間歇運動對大腦有一定的改變，特別是對神經營養因子的表達和功能，BDNF是一種在保持或提高多種大腦功能方面起著關鍵作用的蛋白質。

在認知功能方面，Travlos通過實驗證實，使用85%最大心率的高強度間歇運動，可以使青少年在課前的數學水平得到提升。從國外研究資料中發現，有些研究探討了長期的高強度間歇運動對受試者認知能力的作用。例如，對7～13 歲小孩每天的進行運動干預，研究結果顯示，6 周的高強度間歇運動使兒童的認知測試水平得到改變，包含抑制控制和工作記憶等。從這項研究結果分析，急性高強度間歇運動能夠對前額葉皮質的執行功能產生一定效果，在國內的研究中，黎涌明把高強度間歇運動稱為以最大乳酸穩態的負荷強度進行多次持續時間為幾秒到幾分鐘的訓練，且每次練習之間練習者沒有完全恢復的休息或安排較低強度訓練的方法。

Robinson發現，只有完成HIIT 訓練計劃的受試者，其大腦代謝才會得到提高，這些結果可以解釋認知結果，但運動強度、大腦代謝、認知之間的關系目前還沒有清晰的解釋。有研究表明，高強度的運動對認知的實踐能力有幫助，但是對高級認知功能沒有效果。

綜上所述，高強度間歇運動對認知功能方面的改善有顯著的作用，對大腦抑制控制和記憶能力都有一定幫助，改善了大腦神經對事物的反應速度，能快速做出相應的判斷。通過高強度間歇運動刺激大腦神經，讓認知達到相應的能力水平，這種訓練方法可以用于不同人群進行測試，進行對比實驗，用這種方式證明訓練的有效性和實用性，在未來將是一個新的突破方向，需要更多的實驗團隊進行研究探索。

2.3 中等強度有氧運動改善認知功能及腦機制

Drollette把40 名年齡在8～10 歲的兒童作為實驗對象，實驗后發現，急性中等強度有氧運動對兒童的執行功能有一定的改善，時間較短的運動是調節兒童神經活動非常好的一種手段，可以促進兒童專注力提升。在國內，一些研究探討了單次運動和每天進行體育運動干預對認知功能的作用。有研究發現，一次體育鍛煉后可以讓兒童和老年人的執行功能得到改善。堅持有氧運動可以使兒童的執行功能得到改變（抑制控制和認知靈活性），同時也可以讓老年人的記憶能力得到改進，延遲海馬區腦量下降等。研究認為，體育鍛煉會對運動相關的腦區和高級認知功能相關的腦區的激活水平產生影響。

陳愛國用10歲的兒童作為研究對象，使用功能磁共振技術檢測一次30min 中等強度持續鍛煉對兒童執行功能及其腦喚醒模式的特征性變化，結果發現，30min急性中等強度有氧運動提高了兒童的執行功能，其腦機制是急性中等強度有氧運動誘發了兒童執行功能腦激活模式的變化。中等強度的有氧運動對認知功能方面的改善有一定效果。

綜上所述，中等強度有氧運動對受試者的執行能力，如專注力、認知靈活性都有一定的改善和提高，它對大腦相應的腦區激活有一定促進作用，通過有氧運動提高大腦的記憶水平，可以提高工作效率，讓大腦的專注力得到長時間持續，有利于工作和學習，還可以促進兒童的大腦發育，使頭腦更加靈活。但還需要在其他領域采用更多先進的儀器設備進行研究探索，從而彌補現階段成果的不足。

2.4 高強度間歇運動和中等強度有氧運動進行對比分析

Kramer等對124名久坐不動的成年人進行了一系列測試，并將他們分成有氧組和對照組，訓練的時間為半年，最后發現，僅有氧組中執行能力和有氧能力有一定程度的提高，其中有氧能力提高了5.1%，認為執行功能的改善是由于有氧健身能力的增強。急性高強度間歇運動可以改善成年人的詞匯學習、選擇性注意和執行功能。與長時間有氧運動相比，這種鍛煉方式更好，效果持續時間更長。高強度間歇運動對認知功能的效果還需要通過實驗去檢驗。Russo 等在2017年發現有氧運動可能會對超重成年人的認知能力有一定的提高作用。在之前的研究中，發現高強度間歇運動在改善正常成年人的認知能力方面可能要比長時間持續的有氧運動效果更佳。

Lambrick 等在2016 年發現，高強度間歇性運動對抑制控制的改善與前額葉皮層紅外光譜測量的調制有關，輕度的運動只會帶來非常小的改善，與前額葉激活無關。因此，前額葉皮層血流和氧合的增加可能是高強度間歇運動相對于CAE在抑制控制方面起作用的另一個合理解釋。事實上，有國外研究表明，高強度間歇運動對大腦有積極影響，特別是對神經營養因子表達和功能的影響。BDNF是一種蛋白質，在維持或改善多種大腦功能方面起著關鍵作用。最近的一項研究表明，海馬脂質過氧化，導致記憶衰退。

從以上的文獻資料可知，高強度間歇運動和中等強度有氧持續運動進行比較，高強度間歇運動對久坐人群的抑制控制能力有著明顯的改善作用，對大腦神經迅速做出反應有著積極的促進作用。通過兩種訓練手段的對比研究，可以更好地篩選出最高效、適宜的訓練方式，針對特殊人群進行體育訓練，從而達到預期的結果。這兩種訓練手段對不同人群都有著積極的作用，通過不斷實驗進行篩選，選擇適合的訓練方式進行針對性鍛煉，最后有效改善久坐人群的認知功能。中等強度有氧訓練更傾向于日常鍛煉和健身，但對大腦認知功能的改善程度沒有高強度間歇運動明顯，高強度間歇運動對大腦各個腦區的激活和轉換能力提升明顯，可以帶動更多的神經元參與，可以讓腦部的血液循環加快，這對認知能力提升也有一定幫助。未來還需要轉變原有思維模式，在機制方面不斷探索。

3 結語

綜上所述，高強度間歇運動能夠改善大腦抑制控制的能力。在改善大腦認知功能和提高對事物的反應能力方面，高強度間歇運動比中等強度有氧運動效果更為突出。通過高強度間歇訓練使久坐不動人群的抑制控制能力和大腦腦區相應功能得到提升，同時也降低了患抑郁癥和慢性病的風險。許多受試者最后的認知表現比運動干預前提高明顯，以前認為中等強度有氧運動對改善大腦抑制控制能力效果最好，但通過各種實驗發現，高強度間歇運動對大腦抑制控制的能力效果更好，尤其是對大腦反應能力和對事物的判斷能力，這也是高強度間歇運動的優勢所在。目前，高強度間歇訓練對久坐大學生的抑制控制及腦機制方面的研究深度不夠，一些研究的技術手段和方法上需要創新，特別是機制方面的研究比較欠缺，還需要不斷改進實驗方案，以待新的研究成果。研究主要是以年輕人為主，對患慢性疾病的中老年人的研究還較少，國外在該領域的研究較多，國內在該領域的研究深度還不夠，這將是以后實驗研究的重點。高強度間歇運動對大腦認知的改善程度比較高，尤其是進行長時間運動干預后通過和對照組進行對比。高強度間歇運動是很高效有利的訓練方式，對運動者的整體身體素質指標變化有明顯影響，也是被廣泛推廣的訓練方法，對受試者各個腦區刺激激活效果最佳，海馬旁回面積增加，記憶能力提升，對腦部起到較好的鍛煉作用。