HIIT和MICT游泳運動對大學生執行功能的影響

楊蕊竹 何志海

(哈爾濱體育學院 黑龍江哈爾濱 150000)

執行功能（Executive function）屬于一種認知能力，指個體通過認知運動協調完成各種復雜認知任務，進而保證以靈活、完善的方式達成既定目標的一般性控制機制[1]。良好的執行功能有助于人們更好地進行計劃、推理、判斷以及做出決定。執行功能是由刷新功能、抑制功能和轉換功能這3個部分構成。在“體醫結合政策”呼吁下，體育運動與各類人群身體健康的關系研究日漸豐富，目前大量研究證實體育運動對人類大腦功能、認知功能和心肺功能有積極影響[2]。但現有研究較為單一，研究對象主要集中在青少年和老年人[3]，研究手段主要為中等強度耐力訓練（Moderate Intensity Continuously Training，MICT），關于不同訓練手段對不同人群的影響仍有待進一步探究。

高強度間歇訓練（High Intensity Interval Training，HIIT）具有短時間、高強度的運動特點，在運動中依據心率變化，控制高強度和低強度運動的交替，近幾年在專業競技訓練和大眾健身中得到廣泛推廣。近期有學者提出HIIT 的運動效果會等同于或高于MICT。并且相關實驗證明，HIIT無論對健康人群、疾病人群還是兒童、老年人等大部分人群都有積極影響[4]。HIIT 能誘發更大的外周血管和細胞應激反應[5]，也許HIIT 比MICT對人體健康有更高的相關效益，目前HIIT相關研究大量集中在減脂、身體成分等健康效益方面。

現有研究表明，MICT 可以提高記憶力、轉化力和控制力等大腦控制的認知能力[6]。但由于MICT 耗時長、缺乏趣味等原因大部分人很難保障運動的持續性，尤其是年輕人很難堅持。查閱相關國外文獻發現，即刻HIIT 對少年的認知能力有積極影響[7]，在認知效益方面即刻HIIT 的效果也要好于MICT[8]。介于國內關于長期HIIT和MICT對不同人群認知功能影響的研究處于起步階段，相關研究較少，該文以在校大學生為研究對象，擬探討相同訓練時間、相同訓練量，不同訓練手段干預下持續12 周，每周4 次HIIT 和MICT 游泳運動對大學生認知功能的影響，為醫療康復治療和體育教育實踐活動提供參考依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

通過現場宣講方式在大學生游泳社團招募60 名（男女各30人、年齡（20±2）歲）大學生作為研究對象，采用隨機數字表法將志愿者分為3 組，每組各20 人。在實驗前對全體志愿者進行身體健康調查，確定60名志愿者均無心血管疾病、視力正常，且現階段未使用任何藥物。實驗1 組進行HIIT 游泳運動，實驗2 組進行MICT 游泳運動，CON 組無任何游泳運動安排，運動干預時間均為12周。試驗前，每名被試均簽署知情同意書，告知試驗目的，并提醒被試運動過程中身體有任何不適可隨時停止試驗。

1.2 認知任務

所有測試者均在哈爾濱體育學院游泳教研室安靜、明亮的房間內的計算機上采用E-prime1.1系統完成執行功能測試，通過3 項電腦軟件測試任務完成執行功能3 個子功能測試評價，評價對應的各個功能依據完成各個任務時所需反應時和題目正確率得分。反應時測試值低，完成任務的正確率高，則代表該項子功能表現好。測試順序為Flanker任務、1-back任務、More-odd shifting 任務，分別對應抑制功能、刷新功能、轉換功能，測試期間3 項測試不間斷、持續地完成。

1.2.1 Flanker任務

Flanker任務主要用于評價受試者的抑制功能，在測試開始前，受試者需集中注意力緊盯電腦屏幕，當“+”號出現時代表測試開始，受試者需要根據屏幕出現的不同字母做出相應選擇，要求在盡量短的時間內，做出正確選項。每組字母組合會由5 個字母組成，當5個字母中位于中間的字母為“L”如出現“LLLLL或FFLFF”的情況則選擇“L”鍵；當5 個字母中位于中間的字母為“F”如出現“FFFFF 或LLFLL”的情況則選擇“F”鍵；每組字母組合在屏幕中會出現1 000 ms刺激間隔為2 ms，測試中選擇“L”鍵和“F”鍵的概率是一致且隨機的。實驗分為兩部分，先進行練習試驗12次在讀懂規則，掌握要求后再進行正式實驗96次。測試結果為不一致條件的平均反應值減去一致條件的平均反應值，差值越小說明抑制能力越好。

1.2.2 1-back任務

1-back 任務主要用于評價受試者的刷新功能。在測試開始前，受試者需集中注意力緊盯電腦屏幕；在測試中會運用26個字母作為刺激測試內容，在正式測試中，屏幕會出現單獨大寫字母，每個字母停留2 s，刺激間隔為3 s；受試者需要看清并記住字幕出現順序，當屏幕出現的字母與前字母相同時按下“F”鍵，當不同時按下“J”鍵；先進行練習試驗12次再讀懂規則，掌握要求后再進行正式實驗。正式實驗分為兩部分，每部分包含25 次。測驗成績的評價方法為在考慮正確率的前提下反應時越短，說明個體刷新功能越好。

1.2.3 More-odd shifting任務

More-odd shifting 任務主要用于評價受試者的轉換功能，轉換功能測試需完成3個小測試，其測試難度為升序，要求也是越來越嚴格。第一個測試計算機屏幕會出現一系列數字，每個數字停留時間為2 000 ms，刺激間隔為3 s，受試者按要求對系列數字進行判斷，結果小于5 按“D”鍵，結果大于5 按“F”鍵。第二個測試計算機屏幕會出現一系列數字，每個數字停留時間為2 000 ms，刺激間隔為3 s，受試者按要求對系列數字中綠色字體的數字進行判斷，如果綠色字體是奇數按“J”鍵，如果是偶數按“K”鍵。第三個測試是將第一個和第二個測試內容相結合衍生的升級版測試，計算機屏幕會出現一系列數字，每個數字停留時間為2 000 ms，刺激間隔為3 s，受試者按要求對系列數字中黑色數字進行判斷，如果黑色字體數字小于5 按“D”鍵，結果大于5按“F”鍵。如果屏幕中出現的數字是綠色的，則進行“奇偶數判斷”奇數按“J”鍵，如果是偶數按“K”鍵。為了讓受試者能充分了解測試規則，在正式測試前先進行練習測試，這3個部分測試分別進行8次、8次、16次。之后進行正式測試，測試順序為“123321”測試次數為“8 次、8 次、16 次、16 次、8 次、8 次”。測驗成績的評價方法為在考慮正確率的前提下將個體轉換條件下的平均反應時與不轉換條件下的平均反應時相減，數值越小，代表個體的轉換能力越好。

1.3 運動干預方案

運動干預訓練采取循序漸進原則，第一周強度較低主要目的是適應訓練內容和方式，第二周開始進入正式訓練環節。在正式訓練中，HIIT 組和MICT組的訓練時間、訓練量相同，訓練方案不同。HIIT組訓練以≥85%HRmax 的強度完成訓練，主要泳姿為8×50 m 自由泳，每運動2 min，休息1 min。MICT 組訓練方案主要是持續運動30 min，以≥60%HRmax 且≤80%HRmax 的強度完成訓練，主要泳姿為400 m 自由泳。訓練期間密切監測兩組受試者心率變化，同時記錄運動過程中身體出現的不良反映情況。CON組受試者進行正常的學習和生活，無額外游泳訓練安排。所有受試者在為期12 周的干預實驗中，每周進行4 次游泳訓練，每次訓練持續30 min。

1.4 評定方法

在運動干預前、后48 h 內采用E-prime1.1系統完成執行功能測試，測試包括抑制功能評價、刷新功能評價、轉換功能評價。

1.5 統計學分析

該實驗利用SPSS 26 對實驗過程中所得數據進行分析，實驗前后組間內數據比較采用配對t檢驗，運用單因素方差分析對實驗前后所取得的執行功能指標進行分析，檢驗結果P＜0.05設為差異顯著，P＜0.01設定為非常顯著。

2 結果

2.1 抑制功能

通過表1 數據可知，在經過12 周運動干預后3 組受試者在抑制功能方面反應時均有不同幅度上升，說明抑制功能有所下降，但數據下降幅度很小不具有統計學意義（P＞0.05）。說明12周HIIT和MICT游泳運動對大學生抑制功能沒有顯著性影響。

表1 運動干預前后各組執行功能指標一覽表[ms，（）]

表1 運動干預前后各組執行功能指標一覽表[ms，（）]

注：*表示組內有顯著性差異，P＜0.05，**表示組內有非常顯著性差異，P＜0.01。

2.2 刷新功能

通過表1 數據可知，在經過12 周運動干預后3 組受試者在刷新功能方面反應時均有不同幅度下降，其中HIIT組和MICT組在運動干預之后刷新功能反應時對比實驗前反應時數據顯著降低（P＜0.05），且具有統計學意義；CON 組實驗后刷新功能反應時較前測同樣有下降趨勢，但實驗前后兩組數據差異性并不顯著。組間刷新功能反應時比較HIIT組與MICT組刷新功能反應時不具有顯著性異（P＞0.05），MICT組與CON組刷新功能反應時差異性顯著,具有統計學差異（P＜0.05），HIIT 組與CON 組刷新功能反應時差異性不具有顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 轉換功能

通過表1 數據可知，在經過12 周運動干預后3 組受試者在轉換功能方面反應時均有不同幅度下降，其中HIIT組和MICT組在運動干預之后轉換功能反應時對比實驗前反應時數據顯著降低（P＜0.05），且具有統計學意義；CON 組實驗后轉換功能反應時較前測同樣有下降趨勢，但實驗前后兩組數據差異性并不顯著。組間轉換功能反應時比較HIIT組與MICT組轉換功能反應時不具有顯著性異（P＞0.05）。

3 結論與建議

3.1 結論

（1）12 周的HIIT 和MICT 游泳運動對大學生執行功能均有積極影響。（2）HIIT 和MICT 游泳運動在轉換功能、刷新功能方面均有積極作用，MICT 游泳運動尤其是對刷新功能有顯著提高。

3.2 建議

（1）在“全民健身計劃”號召下，結合教育部“教學改革指導綱要”政策，全國各高校應大力推進體育文化政策，普及HIIT、MICT訓練方法和相關健身知識，將中高強度運動帶入高校體育課堂，豐富大學課堂的同時幫助大學生提高身體機能。（2）在高校體育課程內容安排上要考慮訓練手段綜合化，結合HIIT 和MICT 訓練特點，合理安排體育教學內容，關注體質健康的同時嘗試通過體育活動促進大學生腦功能發展，關注大學生學習、生活中的行為表現，更有利于促進大學生全面發展。