久坐間斷干預對中學生生理機能及心理健康的影響

摘要：目的：探討久坐間斷對中學生身心健康的影響，為提高中學生健康水平提供借鑒和參考。"方法：本研究納入了173名初中學生作為實驗對象，實驗持續一學年，實驗組每天增加4次課間體育鍛煉，對照組學生課間自主安排。干預前后分別對實驗對象體成分、血壓、心率變異性、屈光度及最大攝氧量（VO2max）進行監測。結果：干預前，兩組實驗對象各組數據差異均無統計學意義（Pgt;0.05）；干預后，實驗組體脂率、高壓、低壓、屈光度低于對照組，而VO2max、骨骼肌質量、心率變異性指標均高于對照組（Plt;0.05）。結論：本次研究結果提示久坐間斷干預能夠有效提升青少年身心健康水平。

關鍵詞：中學生；久坐；間斷干預；健康

The effects of prolonged sitting and intermittent intervention on the physiological function and psychological health of middle school students

Wang Jiahui 1

1 School of Physical Education， Xinjiang Normal University， Urumqi， Xinjiang Uygur Autonomous Region 830054

Abstract： Objective： To explore the impact of prolonged sitting on the physical and mental health of middle school students， and provide reference and guidance for improving their health level. Method： This study included 173 junior high school students as experimental subjects， and the experiment lasted for one academic year. The experimental group received 4 additional physical exercises during break time each day， while the control group students independently arranged their break time. Monitor the body composition， blood pressure， heart rate variability， refractive error， and maximum oxygen uptake （VO2max） of the experimental subjects before and after intervention. Result： Before intervention， there was no statistically significant difference in data between the two experimental groups （Pgt;0.05）; After intervention， the fat%， SBP， DBP， and refractive error of the experimental group were lower than those of the control group， while VO2max， skeletal muscle mass， and heart rate variability indicators were higher than those of the control group （Plt;0.05）. Conclusion： The results of this study suggest that prolonged sitting intervention can effectively improve the physical and mental health of adolescents.

Keywords： Middle school students; Sitting for long periods of time; Intermittent intervention; health

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G804.49;R179

DOI：10.16655/j.cnki.2095-2813.2024.27.000

備注：無

作者簡介：王佳輝（1997—），男，碩士在讀，無職稱; 研究方向為學生體質健康監測及流行病學研究。

普通作者：1

作者簡介：王佳輝，1997，男，碩士在讀，學生體質健康監測及流行病學研究

前言

近年來電子產品的過度使用及學業壓力的持續增加，使得久坐不動成為青少年學習與生活的常態表現。全球兒童青少年身體活動報告顯示[[[] AUBERT S， BARNES J D， ABDETA C， et al. Global Matrix 3.0 physical activity report card grades for children and youth： Results and analysis from 49 countries[J]. Journal of physical activity and health， 2018， 15（2）： 251-273.]]，我國近80%的青少年兒童久坐時間超推薦量。流行病學研究發現，久坐行為與青少年較低的最大攝氧量、肌肉力量、柔韌水平密切相關；同時，相關報道顯示久坐行為與青少年肥胖[[[] 葉榮榮，黃寶瑩，張東枚等.青少年低強度身體活動久坐時間與體成分的關聯[J].中國學校衛生，2023，44（10）：1488-1492.]]、高血壓[[[] 梁小華，安曦洲.強化兒童青少年高血壓防治策略研究[J].中國學校衛生，2023，44（10）：1441-1444+1453.]]、炎癥[[[] 翟爽，陶舒曼，陶芳標.青少年健康相關行為與全身低水平炎癥的研究進展[J].中國學校衛生，2021，42（09）：1436-1440.]][[[] HOWARD B J，BALKAU B，THORP A A，et al.Associations of overall sitting time andTV viewing time with fibrinogen and C reactive protein：the AusDiab study[J].British Journal of Sports Medicine，2015，49（4）：255-258.]]等心血管疾病、代謝綜合征及抑郁等心理疾病等疾病存在顯著的劑量關系。如何減少青少年久坐行為以及抵消久坐行為對健康的負面影響成為當下亟需解決的公共衛生問題。近年來越來越多的研究發現久坐間斷干預對大學生[[[]劉朝輝，龐亞俊，孟慧麗等.久坐間斷干預對肥胖女大學生身體成分和血脂代謝，的影響[J].中國學校衛生，2023，44（08）：1140-1144.]]、上班族[[[] 馬生霞，曹振波.久坐行為間斷干預對血糖、胰島素和血脂影響的系統綜述與Meta分析[J].中國體育科技，2018，54（04）：75-91.]]、老年人[[[] 蔣燕，陸葉，儲愛琴等.老年人久坐行為干預方法研究進展[J].護理研究，2023，37（05）：879-882.]]的健康水平均具有顯著的影響。然而現階段久坐間斷干預對中學生影響的研究還鮮有報道。

基于此，本研究以初中學生為研究對象，探究增加碎片化的體育鍛煉時間對久坐青少年兒童健康水平的影響，為有效規避久坐給青少年兒童帶來的潛在健康風險提供實證依據。

1.研究對象與方法

1.1研究對象

本研究于2021年9月在重慶市某中學開展。本次研究選取初中180名學生作為實驗對象，實驗對象平均年齡為11.9±0.42歲，男性81人，女性99人。實驗過程中5人因運動損傷，2人轉學退出實驗，最終共計7人退出實驗，173人完成干預，最終男性76人，女性97人。干預組（N=83），對照組（N=90）。

1.2方法

1.2.1干預法

將實驗班級進行編碼，并用spss20將實驗對象隨機分成運動干預組和空白對照組，進行一學年的實驗干預。干預內容如表1所示。

1.2.2學業表現

本次研究以入學測試以及2021學年期末考試成績作為學生學業表現的評價依據。

1.2.3心理健康水平測試

本次研究使用吳艷[[[] 吳艷，戴曉陽，溫忠麟，等.青少年學習倦怠量表的編制[J].中國臨床心理學雜志， 2010（2）：152-154.]]等人編制的青少年學習倦怠量表對實驗對象的學習倦怠水平進行評價。采用魏運華[[[] 魏運華.學校因素對少年兒童自尊發展影響的研究[J].心理發展與教育，1998（02）：12-16.]]等人編制的同伴關系滿意度量表對實驗對象的同伴關系質量進行評價。使用流行學研究中心抑郁量表（Center for Epidemiological Survey，Depression Scale，CES-D）[[[]" RADLOFF， L. S .The CES-D Scale A Self-Report Depression Scale for Research in the General Population[J].Applied Psychological Measurement， 1977， 1（3）：385-401.]]對學生抑郁水平進行評價。

1.2.4體質健康水平測試

使用上臂式醫用電子血壓計檢測實驗對象血壓。使用邁迪克心率變異分析儀（SA-3000P）對實驗對象的心率變異性進行測試。本次研究采用20米折返跑的方式對實驗對象進行心肺耐力測試。

2.結果

2.1實驗前后實驗對象學業成績變化情況

如表2所示，實驗組數學、語文、英語成績的增長幅度均顯著高于對照組（P=0.043、0.011、0.000）。

2.2實驗前后實驗對象心理健康水平變化情況

如表3所示實驗前后實驗組學習倦、抑郁水平怠出現顯著下降（plt;0.05）。實驗前后實驗組同伴關系質量出現顯著上升（plt;0.01）。

2.3實驗前后心肺功能情況

實驗后對照組舒張壓、收縮壓、體脂率顯著高于實驗組（P值均lt;0.05），最大攝氧量和肌肉質量均低于實驗組（P值均lt;0.05）。見表4。

2.4實驗前后心率變異情況

實驗結果顯示，實驗組低頻（Low frequency，LF）與高頻（High frequency，HF）比值（LF/HF）均顯著低于對照組。其余各項心率變異性指標均顯著高于對照組（plt;0.05），見表5。

2.5實驗前后屈光度情況

研究結果顯示，干預后實驗組屈光度顯著低于對照組，見表6。

3.討論

隨著生產生活方式的改變，現代化智能工具的普及人類的必要體力活動持續減少，久坐不動成為人們工作生活的常態。研究表明，青少年久坐行為是超重肥胖、高血壓、心臟代謝風險[[[] WERNECK A O ， OWEN N ， ARAUJO R H O ，et al.Mentally-passive sedentary behavior and incident depression： Mediation by inflammatory markers[J].Journal of affective disorders， 2023：339.]]等軀體疾病和抑郁、焦慮、自殺企圖[[[] YANG S ， YE Z ， LIU M ，et al.Different sedentary behaviors， genetic susceptibility of hypertension， and new‐onset hypertension： Mediating effects of body mass index and grip strength[J].Scandinavian journal of medicine amp; science in sports." 2024（1）：34.]]等心理障礙的相關危險因素之一。如何減少青少年久坐時間、緩解或消除久坐給青少年身心健康帶來的負面影響成為世界范圍內亟待解決的公共衛生問題，然而上學日緊密的課程安排使得降低青少年久坐時間難以實現，因此通過不同方式抑制久坐帶來的潛在風險則更值得探索和研究。

本次研究發現，課間體育鍛煉能夠顯著提高初中生學業表現和心理健康水平，肌肉質量和最大攝氧量，延緩血壓的升高和視力的降低，降低其體脂率，改善其心率變異性。

本次研究推測課間體育鍛煉對學業表現的影響主要歸因于以下原因，研究發現增加身體活動能夠刺激腦源性神經營養因子的分泌[[[] ANTONIO GARCíA-HERMOSO，IGNACIO HORMAZáBAL-AGUAYO，OMAR FERNáNDEZ-Vergara，et al.A before‐school physical activity intervention to improve cognitive parameters in children： The Active‐Start study[J].Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports， 2019， 30（1）：108-116.]][[[] MIYAMOTO T ， HASHIMOTO S ， YANAMOTO H ，et al.Response of brain-derived neurotrophic factor to combining cognitive and physical exercise[J].European journal of sport science， 2018， 18（8）：1119-1127.]]，促進大腦血管生成、神經生長、突觸可塑性以及星形膠質細胞增殖[[[] HILLMAN，"C. H.，"ERICKSON，"K. I.， amp;"KRAMER，"A. F."Be smart， exercise your heart： Exercise effects on brain and cognition[J]."Nature Reviews Neuroscience， 2008， 9（1），"58–65."]][[[] BEST，"J. R.""Effects of physical activity on children’s executive function： Contributions of experimental research on aerobic exercise[J]."Developmental Review， 2010， 30（4），"331–351."]]，從而改善大腦結構與功能進提高機體注意力、記憶力、計劃、抑制等認知功能的改善[[[] SETHU S ， RAJAMANI R .Physical activities or exercise on academic achievements - A meta analysis[J].Asian journal of multidimensional research， 2018， 7（2）：1027-1032.]]，進而影響學生的學業表現。

持續的久坐狀態會導致機體能量消耗與攝入失衡，同時久坐狀態會降低肌肉組織對脂質的氧化，進而導致脂質不斷堆積最終形成超重肥胖等問題[[[] THAKKAR V A C I .Cross-associations between physical activity and sedentary time on metabolic health： a comparative assessment using self-reported and objectively measured activity[J].Journal of public health， 2018， 40（4）：4.]][[[] BLANKENSHIP J M ， GRANADOS K ， BRAUN B .Effects of subtracting sitting versus adding exercise on glycemic control and variability in sedentary office workers[J].Applied physiology， nutrition， and metabolism = Physiologie applique?e， nutrition et me?tabolisme， 2014， 39（11）：1286.DOI：10.1139/apnm-2014-0157.]]，動物實驗還發現活動受限會導致小鼠與食欲調節、能量代謝相關的脂質蛋白2（lipocalin 2，LCN2）和與骨骼肌葡萄糖攝取有關的骨鈣素（osteocalcin， OCN）分泌紊亂，造成食物攝入水平和體重增加。早在2008年，Healy等便發現，頻繁的間斷久坐行為能夠顯著的降低成年人甘油三酯和餐后血糖等多項指標[[[] HEALY G N ， DUNSTAN D W ， SALMON J ，et al.Breaks in Sedentary Time Beneficial associations with metabolic risk[J].Diabetes Care， 2008， 31（4）：661-666.DOI：10.2337/dc07-2046.]]；Myashia等研究指出，肥胖青年進行30分鐘，累積10次的中高強度間歌運動，次日餐后7 h的TG分別下降39%[[[] MASASHI MIYASHITA， Stephen F Burns and David J Stensel.Accumulating short bouts of brisk walking reduces postprandial plasma triacylglycerol concentrations and resting blood pressure in healthy young men[J].The American Journal of Clinical Nutrition， 2008， 88（5）：p.1225-1231.]]。以上研究均表明久坐間斷干預對人體糖脂代謝能夠產生積極的影響，然而既往研究對象大多集中于老年人，成年人和大學生等群體，本次研究證明了久坐間斷運動青少年群體中同樣存在潛在效益。

久坐間斷運動對血壓及心率變異性的影響主要可能是因為，持續的久坐不動會導致下肢靜脈匯集， 動脈血流量、流速及剪切應力降低， 造成內皮素1釋放過量、一氧化氮（itric oxid eNO）的生物利用度降低最終導致血管內皮細胞受損對血管松弛和舒張，形成高血壓和血栓等情況[[[] AVOGARO A， De KREUTZENBERG SV. Mechanisms of endothelial dysfunction in obesity[J]. Clinica Chimica Acta， 2005， 360（1/2）：9 – 26.]][[[] CARTER S ， HARTMAN Y ， HOLDER S ，et al.Sedentary Behavior and Cardiovascular Disease Risk[J].Exercise amp; Sport Sciences Reviews， 2017， 45（2）：80-86.DOI：10.1249/JES.0000000000000106.]]。研究表明，較高的心率變異性值，即強迷走神經反應與積極的健康狀況有關，而心率變異性降低表明自主神經系統的適應不足，交感神經活動較高。本次發現，久坐間斷干預能夠顯著提高青少年的心率變異性，實驗組HRV總體水平以及迷走神經活性在干預后顯著優于對照組。記磁共振成像顯示持續久坐會造成前額葉皮質、島葉和邊緣系統皮質活動顯著改變，腹內側前額葉皮質失活進而引起杏仁核過度活躍，放大對恐懼、壓力的感知，使人持續處于交感神經興奮、副交感神經輸出降低的應激狀態，繼而引起心率、血壓和HRV等交感神經張力主導心血管活動變化。

研究發現隨著兒童年齡的增長，其眼球屈光度均呈現下降趨勢，間斷運動干預雖不能完全阻止兒童屈光度的下降，但能夠有效減緩其下降速率，延緩兒童近視的發生。這與Guggenheim等[[[] GUGGENHEIM J A， NORTHSTONE K， MCMAHON G， et al. Time outdoors and physical activity as predictors of incident myopia in childhood： a prospective cohort study[J]. Investigative ophthalmology amp; visual science， 2012，53（6）： 2856-2865.]]的研究結果相似，研究表明，體育運動對近視防治方面的效益主要歸因于運動過程中眼部相關肌肉功能和血液循環的改善，運動后眼壓下降，脈絡膜血流速度得到提升使視網膜血液供應充足，更高水平的視網膜血供能夠有效促進兒童眼部神經肌肉的發育[[[] JIN J X， HUA W J， JIANG X， et al. Effect of outdoor activity on myopia onset and progression in school-aged" children in northeast China： the Sujiatun Eye Care Study[J]. BMC Ophthalmol， 2015，15： 73.]]。

4.結論

通過本次研究我們發現，一學年的課間體育鍛煉能夠顯著提升學生的學業表現和同伴關系質量，緩解學生學習倦怠和抑郁水平；增加課間體育鍛煉的時間能夠降低學生體脂率、增加機體肌肉量，延緩視力下降和血壓升高，提高學生最大攝氧量、改善其心率變異性。