不同運動強度對我國兒童認知靈活性影響的Meta分析

劉勝男 安晶

(沈陽師范大學學前與初等教育學院 遼寧沈陽 110034)

執行功能（Executive Function）對兒童的認知發展和心理健康都有著極其重要的作用。腦科學的研究證明了體育運動可以作為一種有效的手段來改善兒童的執行功能［1］。兒童獲得的知識已經比較豐富，理解能力強，是執行功能快速發展的階段權威［2］。認知靈活性（Cognitive Flexibility，CF）是個體在面對規則任務時能夠靈活切換、調整，以理解和適應不同規則的能力［3］，是兒童執行功能的核心要素之一。國內外研究顯示兒童認知靈活性與認知發展、問題解決能力、學業成就［4］有著緊密聯系，同時還關系到其適應力和心理健康水平的發展［5］。美國運動醫學會提出的健康兒童有氧運動強度的分級標準（American College of Sports Medicine，2010），其中最大心率=220-年齡。小強度為（220-年齡）×50%～59%、中強度為（220-年齡）×60%～69%、高強度為（220-年齡）×70%～79%［6］。已有研究證實，運動對提升兒童認知靈活性有著積極影響，因此，通過運動干預來提升兒童認知靈活性的研究逐漸成為新的研究方向。對于不同運動強度對兒童的認知靈活性的影響仍存在一些爭議，因此，本文通過系統綜述的方式為體育教育促進兒童認知靈活性發展而開展的干預與訓練工作提供實證依據。

1 資料來源與方法

1.1 文獻檢索

以“運動干預”“運動強度”“認知靈活性”“執行功能”“兒童”為檢索詞；檢索的中文數據庫包括中國知網、維普、萬方；文獻檢索時間為2000 年1 月1 日到2023年6月21日，共檢索到中文文獻304篇，根據文獻篩選標準最終納入23篇，共30項研究。

1.2 文獻納入與篩選

1.2.1 納入標準

篩選標準為PICOST［P為研究對象（Participants）；I為干預手段（Intervention）；C 為對照組（Comparison）；O為結局指標（Outcome）；S 為研究設計（Study Design）；T為文獻發表時間Time）］［7］。研究對象為6～12 歲的學齡兒童；實驗設計的干預手段為不同強度的體育活動，對照組為常規活動；結局指標為More-odd shifting（ms）；研究設計為隨機對照實驗；文獻發表的時間為2000年1月1日至2023年6月21日。

1.2.2 文獻篩選

將所檢索到的所有文獻導入NoteExpress文獻管理軟件進行篩選，文獻篩選流程如圖1所示。

圖1 文獻篩選流程圖

1.3 文獻質量評價

根據Jadad 評分原則進行文獻質量評價，評分1～2分為低質量，3～5分為高質量，總評分為5分［8］。

1.4 文獻發表偏倚

采用漏斗圖和Egger 線性回歸檢驗文獻發表偏倚情況。Egger 線性回歸檢驗對小樣本的敏感度更高［9］，檢驗結果更準確，判斷標準為t<1.96（P>0.05）［10］。

1.5 統計分析

采用Review Manager 5.4進行統計分析。因為納入的文獻數據的結局指標均為連續性變量，根據I2值判斷納入文獻的異質性水平，當I2=0時，認為各研究之間無異質性；當I2≤50%時，異質性較低，采用固定效應模型；當I2>50%時，異質性較大，采用隨機效應模型。對文獻加權均數差WMD、置信區間值（95%CI）、總效應值Z進行分析［11］。

2 結果

2.1 納入文獻基本信息

納入文獻共包含研究樣本2 116 人，實驗組1 164人，對照組952 人，年齡為6～12 歲。運動強度為低強度、中等強度或高強度；干預時長為8～60 min；運動頻次為1次實驗或1～7次/周，運動周期1～32周，結局指標均為More-odd shifting（ms）；文獻整體質量較好，符合Meta分析的需要。

2.2 文獻發表偏倚

Light提出的漏斗圖是一種定性測量發表偏倚常用的方法［12］，本研究通過Review Manager 5.4對納入文獻的研究數據作漏斗圖。橫坐標SMD 代表效應量，縱坐標SE（SMD）代表效應量對數值的標準誤，垂直于橫軸的虛線表示合并的效應量，圖中小圓點代表納入23篇文獻，樣本量越大，結果越可靠，方差越小，標準誤也就越小。如圖2 所示，研究數據較為平均地分布在漏斗圖的兩側，說明納入文獻存在的偏倚較小。通過Stata 17 軟件進行Egger 線性回歸檢驗，結果顯示，t=1.80<1.96，P=0.0823>0.05，說明納入文獻不存在明顯的發表偏倚。

圖2 文獻發表偏倚漏斗圖

2.3 不同運動強度對兒童認知靈活性影響的Meta 分析結果

2.3.1 低強度體育運動對兒童認知靈活性的影響

最終僅納入2 項研究，分析低強度體育運動對實驗組與對照組兒童認知靈活性的影響，Meta 分析發現Chi2=0.04，df=1（P=0.84），I2=0%，研究間不存在異質性，選擇固定效應模型：WMD=12.47，95%CI［-1.52，26.46］，Z=1.75，P=0.08>0.05，說明低強度體育運動干預對實驗組與對照組兒童認知靈活性的影響無顯著差異。

2.3.2 中等強度體育運動對兒童認知靈活性的影響

最終納入25 項研究，分析中等強度體育運動對實驗組與對照組兒童認知靈活性的影響：Chi2=1 022.00，df=24（P<0.001），I2=98%，顯示研究間存在高異質性，因此，選擇隨機效應模型分析：WMD=-131.04，95%CI［-174.30，-87.78］，Z=5.94，P<0.000 01，說明中強度體育運動對實驗組與對照組兒童認知靈活性的影響有著極其顯著性差異。由于所納入的中等強度文獻異質性較高，因此，以運動時間、運動頻次、運動周期為潛在變量進行亞組分析（如表1 所示）。在運動時間小于30 min亞組（Z=3.41，P=0.001）、等于30 min 亞組（Z=6.19，P=0.000）以及大于30 min 亞組（Z=3.53，P=0.000）中，對兒童認知靈活性的改善效果趨于一致。在運動頻次亞組中，運動頻次為每周1 次（Z=2.35，P=0.020）、2 次（Z=3.09，P=0.002）、3 次（Z=7.17，P=0.000）和大于3 次（Z=3.29，P=0.001）的中等強度體育運動對兒童認知靈活性有著顯著影響。當運動頻次為3 次/周（Z=7.17，P=0.000）時，中等強度體育運動對兒童認知靈活性有著極其顯著的影響，I2=14%，異質性較低，可以接受，效應值Z=7.17，效果最佳。在運動周期亞組中，運動周期小于8周時對兒童認知靈活性有一定的改善作用Z=1.97（P=0.050），在運動周期大于等于8 周時，中等運動強度對兒童認知靈活性有著極其顯著影響，其中，運動周期大于8 周時，效應值Z=13.46（P=0.000），對兒童認知靈活性的改善效果最佳。

表1 不同亞組對兒童認知靈活性影響的分析結果一覽表

2.3.3 高強度體育運動對兒童認知靈活性的影響

最終納入3 項研究，分析高強度體育運動對實驗組與對照組兒童認知靈活性的影響，Meta 分析發現：Chi2=0.61，df=2（P=0.74），I2=0%，顯示研究間不存在異質性，因此選擇固定效應模型分析：WMD=-107.40，95%CI［-121.49，-93.31］，Z=14.94，P<0.000 01，說明高強度體育運動干預對實組與對照組兒童認知靈活性的影響存在極其顯著性差異。

3 討論

3.1 整體效應

Meta 分析結果顯示，低強度的體育運動對兒童認知靈活性沒有明顯的影響和提升。中、高強度的運動干預能夠明顯促進兒童認知靈活性的改善和提升，對兒童認知靈活性具有極其顯著的積極影響，與以往研究一致［13-15］。中、高強度體育運動干預是改善兒童認知靈活性的有效途徑之一。

3.2 亞組效應

由于所納入的中等強度文獻異質性較高，因此，以運動時間、運動頻次、運動周期為潛在變量進行亞組分析，在干預時間長為30 min時效應值Z=6.19效果最佳，因此，單次運動時間并不是越久越好，時間過長會讓兒童身心處于疲勞狀態；運動頻次亞組中，在運動頻次小于3 次/周時，中等運動強度對兒童認知靈活性有著顯著影響；在運動頻次大于等于3次/周時，中等運動強度對兒童認知靈活性有著極其顯著的影響，其中運動頻次為3次/周時，I2=14%，異質性較低，可以接受，效應值Z=7.17，效果最佳；運動周期亞組中，在運動周期小于8周時，中等運動強度對兒童認知靈活性有一定的改善作用，在運動周期大于等于8周時，中等運動強度對兒童認知靈活性有著極其顯著影響，當運動周期大于8周時，效應值Z=13.46，效果最佳。在中等強度單次運動時間為30 min，運動頻次3 次/周時，運動周期越長，對兒童認知靈活性的積極影響越顯著。

3.3 本研究的局限

（1）納入分析的各研究干預對象的年齡、性別比例、運動項目等不一致，可能增加研究的異質性并影響Meta 分析的結果。（2）通過最終能夠納入研究的23 篇文獻來看，研究者多為同一團隊的成員，研究的范圍、干預范式和數據采集相似，可能對于推廣研究成果具有一定的局限性［16］。（3）選取的隨機試驗由于研究地區不一、實驗對象數量不一致，可能使研究結果產生差異［17］。

4 結語

低強度運動對兒童的認知靈活性無顯著的提升和改善作用。中、高強度體育運動對兒童的認知靈活性具有極其顯著的積極影響，將運動時間控制在30 min左右，運動頻次3 次/周，干預周期大于8 周，促進兒童認知靈活性的效果才會更佳。可以針對不同兒童年齡特點開展中、高強度，短時、多頻次、長期的體育運動，在幫助兒童養成良好的長期身體鍛煉習慣的同時，也能夠改善兒童認知靈活性，從而促進兒童學業的發展。