生长发育与体育活动、运动成绩、身体素质关系研究中的十个问题_bmi论文

生长发育与体力活动、运动表现及体适能关系研究的10大问题,本文主要内容关键词为:生长发育论文,大问题论文,体力论文,关系论文,体适能论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      投稿日期:2015-09-15

      中图分类号:G804.49 文献标志码:A 文章编号:1007-3612(2015)10-0043-15

      生长和发育的说法通常会一起出现,有时还会当作同义词使用,但其实每个词都代表了不同的生物学过程。行为发展通常会和生长、发育一起,主要指行为的变化。在生命的头20年时间里,生长、发育和行为发展同时出现、相辅相成、相互影响[1]。这3个过程都会受到体力活动的影响,同时它们也会影响体力活动、运动表现和体适能水平。在确定和讨论与其相关的10个研究问题之前,本文就生长、发育、行为发展的基本概念,以及整个儿童少年时期体力活动的变化趋势进行简要回顾。

      1 生长、发育和行为发展

      生长是指身体整体及各部分大小的增加。随着儿童生长,身高和体重逐渐增加,后者包括骨骼、肌肉、脂肪质量、身体器官等多种成分的改变。不同的身体部位生长速度不同、生长时期也不同,因此导致身体比例的不同。

      发育是指生物体走向成熟的过程。发育是一个过程,而成熟是一种状态。发育会发生在所有的器官和系统,但是成熟会因不同的生物系统而不同。性成熟意味着具备了完全的繁殖后代的能力。骨骼成熟意味着骨骼完全骨化。神经系统和内分泌系统的成熟是生殖系统、骨骼和机体生长发育的主要影响因素。

      不同个体间生长和发育的时相和速度差别很大。时相是指在生长和发育过程中出现的特殊事件或里程碑事件,速度是指生长和发育的速率。

      行为发展是在社会化过程中,儿童行为的习得和完善。通常在个人出生或生长的特定文化环境制约下,使用社会能力、智力或认知能力、情感能力或幸福感、道德能力等术语来描述个体行为的发展情况。随着儿童在家庭、邻里、学校、教堂、运动场、游乐场及其他社会活动的参与,他们逐渐发展了社会所期待的认知、情感、道德和其他行为(例如,他们在多个不同领域发展了行为能力)。

      动作技能是在横跨生物和行为领域的不同活动中,获得和细化的动作表现。运动技能的发展需要婴儿、儿童、少年的神经肌肉系统和所处环境的相互影响。动作能力的发展包含了动作掌握的里程碑性事件,如独立行走、特定的粗大动作和精细动作模式。这些过程从很大程度上反映了婴幼儿神经肌肉系统的发育与体格大小、比例的相互作用,同时受孩子在家庭、日托机构、幼儿园等其他特定环境中习得经验的影响。

      “长大”涉及3个不同过程的相互作用。生长和发育是生物学过程,行为发展主要是一个行为过程,通常包含特定文化下的社会属性。这3个过程在儿童少年前20年生活中几乎每天都要上演。在儿童少年时期,不同个体间、不同文化群体间以及群体内部,它们的相互作用都有所不同,都会受到生物学和文化背景的影响[2]。

      尽管超出了本文的讨论范围,发育(Development)一词也用于描述多能胚胎干细胞分化成特定细胞系、组织、器官及功能单元的过程。因此,发育(Development)取决于基因的激活和表达,或者基因与激素、营养素、孕期及胎儿出生后所处环境的相互作用,使得机体功能不断完善。

      虽然细胞生长和发育的生物学过程以及行为的发展并不能被直接观察或测量到,但是科技的进步为我们提供了重要的视角。生长发育的研究都是基于标准化测量和对潜在细胞活动的观察所得。身高的增加反映了骨骺处软骨细胞的分裂增殖,生殖系统的成熟则反映了神经内分泌对性腺的影响。运动皮质区的活动调节自主性动作,从而形成动作技能。

      2 体力活动和体力活动不足

      体力活动和体力活动不足是一种发生在不同情况下的多维度行为。在学习、娱乐、社会交往、自我理解方面,二者都很重要。证据表明,人们趋向于增加静坐少动、减少体力活动,这种不平衡导致了肥胖流行以及年轻人心血管疾病和代谢性疾病危险因素的出现。

      体力活动通常在能量消耗、承担体重和地面反作用力的压力和拉力中被提到。动作技能(不同动作的熟练程度)、体适能(运动体适能和健康相关体适能)是体力活动的不同维度。背景是另一个重要的、但又常常被忽略的维度。它是指体力活动的类型和环境,包括游戏、体育课、锻炼、竞技运动、舞蹈、劳动和其他的活动。不同年龄间的儿童少年、不同文化群体之间和不同文化群体内部之间的体力活动背景也不同[2]。

      体力活动不足或静坐少动行为也包含若干维度。虽然从体力活动的生物医学角度,静坐少动行为对身体有害,但社会却对多种静坐少动行为予以高度评价,如上学、学习、读书、音乐、艺术、看电视等。乘坐机动车也是一种静坐少动行为,但同时也是社会生活的重要组成部分。

      体力活动和体力活动不足是社会背景下的独立表现,但都具有重要意义。它们引起了公共卫生、医疗、教育领域的兴趣。从公共卫生和生物医学的角度来看,体力活动是健康促进、疾病预防的手段,而体力活动不足则是心血管疾病的一种主要的危险因素;从教育的角度而言,体力活动是青少年学校生活必不可很少的体育课的内容。运动项目,尤其是有组织的运动,同时包含了体力活动和静坐少动的内容(比赛者进行体力活动,观众则处于静坐少动状态)。儿童少年,同时也包括家长,他们体力活动和静坐行为的意义和动机值得关注。

      3 体格(Body size)和身体成分的生长:概述

      从出生到成年通常可划分为若干个年龄段。出生后1年(0~1岁)为婴儿期,之后进入儿童期。儿童期又分为前期和中期。前期大约是学龄前阶段,1~5岁;中期是小学阶段,大约从5~6岁到10~11岁。由于接下来是少年期,该阶段的开始年龄是变化的,因此儿童中期的上限也不确定。例如,有些9~10岁的女孩已经进入了少年期的早期。少年期的结束时间也是可变的,因此成年期的开始时间也难以固定下来。从生物学角度看,女孩性成熟大约在12岁,男孩在14岁(他们在生物学上已经成人)。但是,在社会眼中,他们仍然是少年。成年人很大程度上是一个社会学的概念,在西方文化中,通常是指高中毕业,但在某些情况下会将其定义为完成大学学业或进入工作岗位。

      身高、体重是身体维度上最常用于监测生长的指标。随着年龄增长,儿童会不断长高和增重。往往使用生长曲线上特定年龄的体格大小和生长速度来监测生长,该生长曲线是评价体格发育的一个参考,由总体或样本测量而来。许多国家都有儿童生长曲线,美国儿童从出生到20岁之间身高体重的修订曲线使用最为广泛[3]。该曲线以美国全国代表性的青少年样本为基础,描绘不同性别不同年龄身高体重的百分比曲线。

      儿童时期,身高体重逐渐增加。女孩在9~10岁,男孩在10~11岁,生长速度加快,这也标志着少年突增期的开始,在该时期少年快速生长,但不同个体间生长速度差别巨大。随着生长突增的开始,生长速率增加,直到达到一个峰值(身高速度高峰,PHV),即突增期身高增长的最大速度。之后,身高增长速度逐渐放缓,最后停止增长。有些人的身高会在20岁出头时仍旧增长。一般来说,女孩身高突增的开始、到达PHV以及停止增长的时间会比男孩早2a。但不同个体间身高突增开始的时间、到达PHV的时间以及停止增长的时间差别很大。

      体重突增期开始的时间会稍晚于身高。与身高相反,体重会在20岁以后继续增加。体重是身体各组织的组成,通常包括瘦体重(去脂体重)和脂肪成分。因此,体重=去脂体重(FFM)+脂肪重(FM)。FFM主要成分是骨骼肌和骨矿物质。FFM的生长模式类似身高和体重,会出现一个明显的少年期突增。FM会在儿童和少年时期逐渐增加。而其他大部分的身体指标和主要器官的生长都会遵循类似身高体重的增长模式。

      4 生物发育:概述

      儿童少年发育的过程和发育状态一般通过监测骨骼和第二性征的发育情况来反映。骨发育主要关注的是手腕部的骨,此部位可大体反映骨骼发育情况,通过手腕部X片可评价骨发育情况。评价骨发育的步骤各异但原则相似,都能够估测骨龄。从婴儿到少年,都可以评价骨的发育情况,而已知特定年龄时期的身高,就可以使用骨龄预测成年后的身高。

      性发育依靠第二性征出现的情况来评价:女孩乳房和阴毛发育情况、男孩睾丸和阴毛的发育情况。一般来说,女孩性发育启动的标志最先是乳房发育,然后才是阴毛出现;男孩性发育的第一个明显的标志是睾丸增大,其次是阴毛显现。从青春期前期到整个青春期,再到性成熟,每个人都会发生一系列变化。从未发育(第1阶段)到发育成熟(第5阶段),这些变化可归纳为5个阶段[4](由Tanner总结)。在临床体检中,第二性征通常由内科医生评价,但也有越来越多的人使用自我报告的方法。在他/她正学习如何应对青春发育和生长突增带来的生理改变时期,评估性发育会侵犯青少年的隐私。因此,监测第二性特征,需要最大限度地照顾青少年的感受。

      青春期分期具有一定限制。1期(青春期前期)为乳房、睾丸或阴毛无明显表现。但同样生活年龄的儿童,其骨龄的差别在4岁以上[1]。其余几个阶段只能提供调查时所处的时间阶段,但无法得知该个体何时进入该阶段或他/她处于该阶段多长时间。

      女性月经初潮的年龄,即首次月经时间,通常标志着女孩性成熟;男性在青春期并没有相应的显而易见的生理事件。前瞻性研究和回顾性研究都可以得到个人的初潮年龄,但回顾性研究的主要限制在于,有些10~16岁的女孩还没有出现初潮,因此就被排除。在一个9~17岁的大样本中,如果知道年龄和月经状态(即是否出现月经),初潮年龄可以使用现状调查的方法进行估计。样本(调查对象)的初潮年龄的推测使用统计学方法(通常用概率分析)。当然,样本估计并不能倒推到女孩个体中。

      PHV的年龄是反映成熟时相的良好指标。个体PHV的推导要求追踪测量6~7a的身高数值,女孩大约从9~16岁,男孩大约从10~17岁。男孩或女孩的身高值通过数学模型推算出PHV的年龄和PHV的增长速度。因此,这是反映成熟时间的事实指标。使用青少年生长的其他特征也可以用来估测成熟时间,它依赖于所使用的模型,如突增的年龄和体格大小、PHV时期的体格、成年初期身高等[4]。

      队列研究[5-7]通过获得特定的骨龄、第二性征阶段、PHV、其他线性发育指标的峰值速度、所占最终身高的百分比来进行年龄聚类,从而提供了男女生在少年阶段发育成熟的特征性指标,同时也提供了从青春期早期和生长突增期到发育成熟过程中其他的成熟指标。

      5 运动表现的趋势:概述

      儿童时期,随着年龄增长,通过标准化测试反映的若干种体适能项目表现也会不断提高。一般来说,男孩的表现都会优于女孩,但是在儿童早期和中期,两性之间的运动差别较大。在少年期开始阶段,男孩运动表现的提高速度加快,而女孩要到13~14岁才能提高,之后提高速度变缓或进入平台。这些是平均趋势。有部分女孩在整个少年期的运动表现都会提高。

      青少年的运动表现会部分受到青春期突增时相个体差异的影响,很多运动任务的表现都会在男孩突增期时提高。一般而言,静力力量(握力、手臂拉力)、爆发力(垂直纵跳)、功能性力量(屈臂悬垂)会在PHV之后达到峰值,而速度和灵敏素质(折返跑)、手臂移动速度(plate tapping)、腰部柔韧性(坐位体前屈)则在PHV之前就会达到峰值[1,8]。力量和爆发力的增长趋势与体重和肌肉质量一致,都会在PHV之后达到增长峰值。对于奔跑速度和腰部柔韧性而言,早期的生长期突增与下肢生长发育相关。身高由腿部、躯干、颈部、头部组成,其中,腿部首先达到生长高峰。因此,在少年身高突增期早期,男孩的腿相对于身高而言更长,可能会影响跑步速度和下躯干的柔韧性。

      女孩在突增期运动表现的相关数据并不多。和男孩一样,女孩手臂的静态力量和爆发力(垂直纵跳)在身高达到生长高峰后也会出现突增。但力量突增的大小只能够达到男孩最大值的一半。女孩在其他运动表现方面的追踪研究也是有限的[1,8],需要专门进行追踪研究了解女孩在整个生长突增期运动表现的变化情况。在月经初潮前后,女孩的运动表现就不再与生长突增呈现一致的趋势。但初潮发生在PHV之后,属于成熟晚期事件,生长和运动表现方面的主要增长已经完成了[1]。

      6 体力活动趋势:概述

      一直以来,体力活动相关研究都是基于学龄儿童少年填写问卷所得的数据。一般来说,在儿童时期,体力活动水平逐渐增加,12~14岁时达到峰值,然后逐年下降。男孩普遍比女孩更活跃,但如果控制发育水平,体力活动的性别差异就会降低[9]。但是不同研究之间采用不同的测量工具和测量环境,体力活动的年龄趋势也有所区别。

      近来越来越多的调查采用加速度计研究,关注中等到较大强度活动(MVPA)的时间,该强度通常与最大健康益处相关[10]。有研究通过观察美国青少年的代表性人群在4~7 d的加速度计数据,发现,从9岁到15岁,男女生的MVPA时间均随年龄下降,上学日比周末日高,男孩比女孩高[11]。男孩除了15岁之外,各个年龄段的MVPA时间均超过了推荐的60 min,但女孩只有9岁到13岁超过了体力活动推荐量。

      系统综述[12-13]提供了影响儿童少年体力活动水平的各种因素,但这些综述定义儿童期时间的跨度过大,从3岁到12岁。在最小的年龄时,儿童仍然在发展基本动作技能,而在最大的年龄时,大多数女孩和不少男孩已经进入了青春期。除了体重指数(BMI),与体力活动水平相关的潜在生物学指标并未被考虑。与活动水平相关的动作熟练程度和体适能水平也未能评价。双生子和家庭研究显示了体力活动相关特征的家庭聚集性,同时表明基因、环境或二者同时影响体力活动[14-15]。近期研究表明,个体间发育水平的差异也是影响少年体力活动的重要因素[16]。

      7 10大问题

      复习了之前的背景知识之后,本文提出了反映生长、发育、体力活动、运动表现和体适能水平相互关系的10大研究问题。这些问题都是基于发达国家青少年的背景提出的,外推到其他领域时需要谨慎。考虑到这些过程、行为和结果的复杂性,问题之间并不是相互排斥,而是整体分成了若干部分。

      7.1 体育锻炼和生长

      问题1 规律的体力活动对维持正常生长发育必不可少吗?

      几乎跨越近一个世纪的研究表明[17-20],规律的体力活动,包括运动训练在内,都会给机体生长带来有益影响。在一篇综述“运动与生长”中,Rarick[19]460强调了体力活动的必要性:“毫无疑问,最小量的肌肉活动对于维持正常生长和组织细胞完整性必不可少。所谓活动的最小量所涉及的活动强度和持续时间尚未确定。”

      这一问题在今天依旧存在,但在生长的领域里并不是必须解决的问题,而就儿童少年规律的体力活动对健康相关和体适能相关的益处而言,这一问题仍然重要。尤其是何种类型和多少量(频率、强度、持续时间)的体力活动可以为骨、肌肉、脂肪组织、健康状况和体适能指标带来有益影响?近期已有研究人员总结了体力活动对脂肪、骨矿物质、力量、骨骼肌功能以及体适能影响的研究证据[10,21],同时也探讨了青少年心血管和代谢性疾病的危险因素。这些结果主要是基于6~18岁的学龄儿童和少年。有必要关注在前文中提到的、年龄段更窄的人群,从儿童期到青春期,以及与生物成熟度相对的少年期。后文中会详细讨论与成熟度相关变量的问题。

      提出的这个问题的核心是能够带来益处的体力活动类型和体力活动量。除了上述问题,还有几个相关问题值得关注。例如,需要什么类型和量的体力活动才能保持体力活动对机体组织的有益影响,才能对健康和体适能指标带来好处?与体力活动相关的改变或由于体力活动而引起的变化和因生长发育带来的改变能区分开来吗?正常的生长发育过程就会出现体格增长、体重增加和各身体组成部分的增加(骨骼肌、骨矿物质、FM)。

      例如,规律进行体力活动的青少年通常比活动较少者脂肪组织少(皮褶,脂肪百分比);但把体力活动计划作为干预手段对正常体重青少年的脂肪组织影响较小。活动量的问题还未得到系统研究。正常体重的青少年可能需要更大的活动量。与正常体重者相反,对超重和肥胖少年的体力活动干预会带来整体脂肪和内脏脂肪(腹部)含量的降低[10]。此外,儿童少年通过抗阻训练增加的力量独立于身体成分和肌肉体积的改变[22]。研究中通常会纳入较大范围年龄的青少年,数据分析时也没有控制年龄本身所带来的潜在影响。力量数值与发育状况正相关,与抗阻训练相关的研究通常也没有控制个体发育水平的差异。

      与习惯性体力活动对青少年的有益作用相反,还有关注体力活动潜在的不利影响,尤其是大强度竞技运动训练对儿童少年生长发育的害处。规律的体力活动并不等同于竞技运动训练,后者是专门性的。训练和年轻运动员生长发育关系的问题已经有所研究[23,25]。需要进行青少年常规训练的综合性研究,不仅要追踪生长发育情况,同时也要同步监测各种运动项目整体的训练环境[例如赛季前和赛季中的训练方案、训练期间的工作-休息模式、运动选材和退役、所涉及的成年人(教练、父母、管理者)行为、饮食控制及相关因素]。这种综合性的研究方法会为评价青少年运动员生长发育相关问题的研究提供一个更为广阔的思路。

      7.2 体重相关问题

      问题2 BMI是评价青少年超重和肥胖的最恰当的度量方法吗?

      BMI(kg/m[2])是评价体重状态最常用的指标,尤其用于超重和肥胖的评价。虽然已经用于人口体重状况调查,但是BMI还有诸多限制[26-28]。虽然常常被作为评价肥胖的指标,但BMI并不能提供身体成分的数据。在正常体重青少年中,BMI与FFM和FM明显相关[29],在相对瘦削的青少年中,BMI与瘦体重的相关度比FM更密切[30]。区分超重肥胖的体脂百分比切点会随着年龄和性别而改变,BMI并不能准确的预测脂肪含量,该变化值男孩高于女孩(R.W.Taylor,Jones,Williams,& Goulding,2002)。身体成分、脂肪分布和BMI的种族差异还需要额外考虑[31]。

      划分体重状况,尤其是超重和肥胖状况的BMI切点有若干个。美国青少年的研究结果[31]和世界卫生组织(WHO)都提出了专门的百分位数界值点[32]。这些界定超重和肥胖的百分位点可能并不能代表真正意义上的百分位点[33]。国际肥胖任务组(IOTF)使用成年人的标准来界定超重和肥胖[34],对处于BMI下限的几个水平均界定为消瘦[35]。最近,用于预测美国青少年体脂百分比的BMI划分标准已经纳入到了FITNESSGRAM库中[36-37]。

      美国的数据是基于20世纪60年代到1994年,对普通人群的代表性样本进行全国性调查的结果[3]。1976-1980年和1988-1994年,这2个时间段里,美国儿童少年的体重显著增加,但身高并未发生明显改变[3,38]。从19世纪70年代后期到90年代中期,体重以想象不到的速度增加,超出了公共健康的预期,因此在制作新的体重和BMI数据图表时,没有使用1988—1994年的数据。因此,公共健康部门以这些图表为参考制作体重和BMI标准应该是为了更好的促进健康。

      IOTF标准所参考的数据是来自巴西、英国、中国香港、荷兰、新加坡和美国2~18岁儿童少年的代表性样本[34-35]。在确定切点时,曲线要对上述6个国家和地区的BMI数据进行数学拟合,然后再通过成年人的评判标准来界定18岁时的超重(BMI=25.0 kg/m[2])、肥胖(30 kg/m[2])和不同程度的消瘦(16.0 kg/m[2],17.0 kg/m[2],18.5 kg/m[2])(WHO,1998)。WHO的图表来自于WHO从出生到5岁的儿童的生长标准,以及美国1977年对年龄大一些的儿童使用最新统计方法得到的参考值[32]。

      在发展体适能测试参考标准时,按照1999-2004年[36]美国5~18岁儿童青少年国家调查的肱三头肌和肩胛下皮褶厚度数据得到的体脂百分比,BMI被按比例分为低风险和高风险[39]。男孩的预测方程因青春期发育不同而不同,评价青春期发育的标准直接以“唐纳分期”(Tanner stages)来描述,没有专门评价睾丸或阴毛的发育状况[4](不同发育状况的特点)。但是,全国调查并未评估青春期发育状况,因此无法参考青春期发育的BMI参考标准,只是假设男孩12岁以下为青春期前期,14岁以上为青春期后期,12~13.9岁为青春期。这种假设方法忽略了睾丸和阴毛发育的个体差异和种族差异[40]。

      鉴于使用BMI评价体重状态的参考标准各异,有必要对这些切点值进行评价。例如,美国和IOTF对于肥胖的BMI切点不同,但是对超重的切点却类似[28]。按照不同的标准分级[41-42],青少年的体重和生长发育状况会出现不同的结果,同时,潜在的行为特点也会受到体重状况错误分级的影响。

      人们通常把BMI视为体适能的组成部分[43],但BMI同时也是影响体适能水平的一个因素。BMI和体适能关系的研究通常会把焦点聚集在超重和肥胖者身上。对某一个年龄段的人群而言,还缺乏体适能水平和较广范围BMI之间关系的数据。台湾青少年的研究结果表明,BMI对不同年龄性别青少年学生的体适能测试(坐位体前屈、仰卧起坐、立定跳远、800 m/1600m跑)结果具有不同影响。上述4项测试中,有3项(仰卧起坐、立定跳远、跑)结果和年龄之间呈抛物线形关系。该结果强调,研究人员需要在不同年龄段、整个BMI范围内评价BMI对体适能的影响,且不要只局限于超重和肥胖青少年。低BMI可能也与体适能水平较差有关。

      问题3 “脂肪重聚”现象对随后的体重状态和体力活动有何启示?

      一般来说,从1岁开始到儿童中期的前几年,BMI逐渐下降,之后就会上升。5岁、6岁时,BMI会达到一个最低点,然后上升,这种上升称为“脂肪重聚”[44]。研究表明,早期的脂肪重聚与相对体重增加的速率有关[45],与儿童中期脂肪的增加有关[46],与儿童、少年和成年初期BMI的增加也有关[47]。有数据显示,较早的重聚和重聚期较高的BMI者,在接近30岁时更有可能出现超重或肥胖[48],并且,从费尔斯纵向研究(Fels Longitudinal Study)来看,35~45岁的女性更有可能超重,但是男性无该现象[49]。在4岁、6岁和8岁儿童中,不管脂肪重聚发生的早晚,骨龄并无差异,但是在10~16岁人群中,与重聚较早者相比,重聚晚者骨骼成熟也会较晚[44]。初潮年龄较低也与脂肪重聚发生较早有关[50]。

      从1岁到BMI逐渐下降到最低点表明,身高增长比体重增长速度快。腿比躯干长得快使得儿童随着年龄增长腿部比例相对更长。此外,一般而言,6~7岁时,皮下脂肪和体脂百分比也会下降[1]。那么,在脂肪重聚期间,会发生哪些特殊变化呢?有数据显示,BMI回升期间,瘦体重增长速度加快,FM降低[51-52],由此推断,儿童脂肪增加出现在BMI回升后。因此,回升较早的女孩FM增加的速率就会高于回升晚的女孩[53]。此时,脂肪分布的相对改变也值得研究,例如,躯干与四肢的皮褶厚度或内脏脂肪与皮下脂肪的比较。

      未来研究需要探秘该时期BMI回升的特点以及其他相应的变化。有些儿童,但不是所有人,在6~8岁时会出现身高的小幅增加,称为中度生长突增(mid-growth spurt)[1]。在中度生长突增时相并未出现性别差异,但男孩比女孩突增出现的频率更高[54-56]。

      在儿童早期BMI下降的阶段,基本动作模式会得到发展,5~7岁时达到成熟(如脂肪重聚阶段、中度生长突增期)[57]。在该年龄段,由于体格大小、比例、身体成分的变化,有必要更精确地评价儿童的动作发展情况。对于现有的纵向研究数据,如动作发展、身高、体重及其他变量,应该使用新的假设和分析方法重新进行处理。

      在脂肪重聚期和中度生长突增期,体力活动水平也需要进行研究。现有的有限数据表明,儿童肥胖和低水平体力活动与看电视时间不断增加之间具有相关性,所研究的儿童年龄中包括了脂肪重聚阶段[58]。需要在队列实验设计中,严格评价体力活动、静坐少动以及脂肪重聚之间的潜在关系。

      问题4 在儿童少年阶段,体力活动对于预防“不健康的体重增加”中所起的作用是什么?

      在儿童少年时期,提出“不健康的体重增加”和体力活动预防超重肥胖效果的命题必不可少。几个纵向研究提示了体力活动对预防不同生长阶段的超重肥胖具有潜在的重要作用。儿童早期以及早期向中期转换的时期是预防体重过度增加的重要时机。4~11岁时越活跃的儿童在少年早期的脂肪含量越低,同时出现脂肪重聚的时间也会越晚[59]。儿童如果在幼儿园和小学1年级时参与有组织的体育运动和室内体力活动计划,那么6~10岁时他们BMI增加的速度就会低于没有参加这些项目的同龄人[60]。此外,青少年时期体力活动的增加可能会限制男孩FM的增加,但对女孩没有此影响[61]。通过一段时间规律的体力活动,BMI和FM维持在较低的增长速度,可以潜在的预防不健康的体重增加,因此降低发生超重肥胖的风险。需要多大量的体力活动、哪种强度的体力活动才能够限制体重、FM和BMI的过度增加呢?

      由于不同个体的生长速度、青春期突增的时相和速率不同,很难明确“不健康的体重增加”。对于非肥胖儿童而言,预期体重会增加多少?在这点上,来自费尔斯队列研究的个体从出生到成人,1929—1978年间(肥胖流行之前),生长增量图可能对其有用[6263]。

      7.3 动作技能娴熟度(Movement Proficiency)

      问题5 是否存在一个临界动作技能娴熟度以便于儿童少年参与体力活动?

      有学者假设儿童从基本动作技能向复杂运动能力发展(参与游戏及专项运动)过程中存在一个娴熟度壁垒[64],相应地,缺乏基本动作技能和或未经历过基本技能学习的儿童在尝试更加复杂的活动时会相对困难,由此可以推测,可能存在一个动作技能娴熟度临界点,娴熟度在该水平以上者,会更有可能参与各种不同的体力活动,甚至包括竞技运动,而娴熟度低于该水平则不大可能参与这些活动。

      如果假设的动作技能娴熟度存在的话,就需要确定动作技能本身和儿童生长特点之间的关系,动作技能娴熟度和儿童家庭环境、社会环境、日常教育等之间的关系。例如,父母和孩子一起进行体力活动对孩子的动作发展有何影响?或户外活动时间有何影响?兄妹、玩伴、同龄人的作用在何处?托儿所或学前机构、看护人或老师又会产生何种影响?

      我们所假设的壁垒可能会在儿童早期向中期转变过程中出现,此时基本运动表现通常已经得到了充分发展,此时也是青少年开始参与各种运动项目的时候。青少年运动计划会采取适当干预措施降低能力壁垒吗?还是会增高壁垒从而导致一些儿童不再进行运动项目或体力活动锻炼?随着年龄增长,当儿童逐渐进入青春期,随着性成熟和生长突增期的到来,该能力壁垒会受到生物行为因素与个体差异的交互影响吗?

      问题6 动作技能娴熟度或能力缺乏对肥胖发展有何影响?

      运动能力越好的青少年体力活动越活跃,在3~5岁[65-66]、8~10岁[67]、13~15岁[68]时都是很明确的。对运动水平高者而言,上述关系更为明显,但运动能力对体力活动差异的解释力度相对较小。有研究表明,6岁时动作协调性较高的儿童可以减缓其6~10岁时体力活动水平的下降[69]。

      另一方面,与体重正常的5~9岁儿童相比,超重肥胖儿童的动作协调性发展较差[70]。从4年级到10年级(9~15岁),超重肥胖儿童的基本运动表现水平也会较低[71],同时,肥胖男女生在体适能相关测试中的得分也较低[72-73]。总而言之,这些数据显示,肥胖青少年的协调性较差,对于需要身体在空间移动的项目表现也会欠佳。

      通常认为低体力活动水平既是肥胖产生的因,也是肥胖产生的果(例如,体力活动下降导致体重增加,进而导致超重和肥胖,同时,超重和肥胖会进一步降低体力活动)。在此过程中,有限的动作技能娴熟度可能是一个重要的协变量(例如,低水平的动作技能可能会导致体力活动降低,进而导致体重增加和BMI增加;反过来,超重和肥胖可能又会阻碍运动表现的发展,随之又进一步降低体力活动)。

      上述过程提出了几个问题。1)早期肥胖会阻碍运动能力和协调性的发展吗?2)运动能力和协调性较差会使儿童出现肥胖风险吗?3)运动能力会影响肥胖青少年的体力活动水平吗?如果是的话,有哪些因素能够调节这个过程?4)是肥胖降低了体力活动,还是降低的体力活动导致了肥胖?对于暂时未出现肥胖今后会发展成肥胖的儿童而言,提出上述问题同样很有必要。动作技能娴熟度和体力活动会带来怎样的结果?反之,同样有必要思考那些体重回归正常的超重肥胖少年他们的运动能力和体力活动水平如何?

      7.4 个体差异

      问题7 参加运动干预计划却未出现预期结果的人有何特点?

      体力活动干预计划通常只关注样本整体结果、变化均值和效果量,而往往忽视样本内部的变异性。为什么我们预期所有人参与此类干预后都会出现同样的效果?对于运动员群体同样如此预期,尽管是专业的运动员样本。

      在制定干预方案和训练计划时,不仅需要考虑集体结果,个体差异也很关键。例如,10.9~12.8岁的35名男生和女生,12周有氧训练之后,平均峰值摄氧量(

)会从44.7 mL/(kg·min)增加到47.6mL/(kg·min)[74],平均增加6.5%,但是个体变化范围介于-2.4%~+19.7%。有6名少年峰值摄氧量的变化在0%~-2.4%。同样,对15名肥胖女生(13.1岁±1.8岁)进行12周有氧训练之后,胰岛素敏感性增加,但是体重和体脂百分比未出现显著改变[75]。其中,11名女生胰岛素相对变化的曲线下面积降低(胰岛素敏感性提高),1名女孩变化不大,还有3名女孩面积增加(敏感性更低)。血糖的曲线下面积在个体之间也出现了类似差异。

      这种对训练或体力活动干预的个体差异真实存在,同时也向我们提出了若干问题。对青少年体力活动计划未出现效果或出现负面结果的影响因素是什么?他们和其他参与者一样努力,但是却收效甚微。没有出现预期结果的青少年有何物理的、生理的、发育的、行为上的特点?对于这些人群,我们该如何调整训练计划?对训练计划出现个体反应不同的决定因素有哪些?对训练的个体反应部分取决于基因和基因—环境的交互作用[14,76-77]。当考量青少年对体力活动干预和运动训练计划的反应时,需要思考类似的因素。

      7.5 体力活动和体适能追踪

      问题8 基于成年人的健康相关体适能概念对儿童少年适用吗?

      长久以来,青少年的体适能测试主要以运动表现为导向,但考虑到成年后的健康问题,如今青少年体适能的重点几乎已经完全转移到了健康相关的内容[78-80]。当然,儿童少年并不是成年人的缩小版,体适能的各部分会随着生长、发育、行为发展及三者之间的相互作用而发生改变。

      把健康相关体适能的概念应用到青少年身上是基于下面1或2个假设:1)儿童少年进行规律的体力活动有利于健康相关体适能的提高,进而能够预防或防止成年以后的包括体力活动不足在内的、病因复杂的若干种疾病的发生;2)儿童少年时期养成的体力活动习惯有助于成年后体力活动生活方式的保持,进而对成年后的健康相关体适能及健康状态产生有益影响。

      这一假设的提出也就意味着需要从儿童期追踪到少年期,从少年期再到整个成人阶段,体力活动习惯、健康相关体适能指标及其他变量如运动能力和体重状态的变化。追踪是指,在一段时期内,保持某个特点的相对稳定,或者在某个群体中相对位置保持不变[81]。追踪研究需要至少观察2个时间点。通常使用一段时间内2个以上的时间点所观察到的相关性来研究追踪或稳定性。其他方法包括风险分析,该方法可以预测一段时间内维持特定行为或特点的比例;以及线性模型,该方法可以使用不等间距的数据,能够考虑缺失值的存在。

      现有数据表明,青少年和成年时期的体力活动水平成中等程度相关[81-84]。在成年时期(20岁以上),体力活动水平的纵向追踪数据大都持续时间较短,大约为3~7a,覆盖更长时间的研究有限。整体来说,相关度从低到高都有,随着追踪时间的延长、年龄的增长,相关度会下降[82]。相关性的研究需要考虑使用的体力活动测量工具(主要是问卷、回溯)。青少年时期的体力活动指标并不能反映成年后体力活动的内容或特点。例如,很多青少年会把体力活动和运动项目画等号,而后者并不是成年人体力活动的主要内容。

      青少年体力活动水平和体适能的关系、青少年体力活动和体适能与成年后的体力活动和健康之间的关系比相关性和比值比更为复杂。生命周期包括在特定文化背景下几个预先安排的角色转换。儿童少年时期主要在学校度过,期间包括多种形式的静坐少动行为,这些行为都是社会认可和重视的。从儿童时期过渡到整个青春期相关的生物和社会的需求,需要各种生物-社会的相互影响与适应。在许多文化里,上大学通常会延长青春期,但年轻人在走向工作岗位时也会受到额外的压力。工作需要、婚姻、家庭生活、养育子女的责任常常是成年人生活的主体。到了退休阶段,又会出现由于机体衰老而产生的功能退化。在角色转换时期,所叠加的文化和生物因素可能是影响个体本身或出现新事物的影响因素(如疾病、事故、工作变动、社会政治事件、自然事件等)。在生命过程中,特定的角色转换事件如何影响体力活动的习惯?如何影响健康相关体适能水平和健康状态?虽然过去的事情可能会预测现在的生活,但是它们无法预测未来。

      考虑到“长大成人”、成功向成年期转换的复杂性,下面一些问题值得研究。从青少年到成人,以及整个成年生活中,哪些因素会影响对儿童少年时期体力活动和体适能的追踪呢?是生物的、行为的、还是文化的?与未被追踪的人相比,所追踪的个体,他们的体力活动和体适能以及其他相关变量有什么特点?决定追踪与否的因素是什么?证据是很有限的。例如,14~40岁这26年时间里,青少年的人口统计学特点、体适能水平、运动参与情况、父母的社会经济状况和体力活动参与情况只能解释成年男性体力活动水平差异的一小部分(R[2]=0.04~0.16)。但是,当对比低体力活动和高体力活动水平的男性时,上述变量的解释效能就会提高(R[2]=0.04~0.37),但该解释效能会因使用的体力活动指标不同而不同[85]。

      上述问题可以进一步扩展到心血管和代谢的危险因素中去。目前肥胖流行,青少年肥胖与心血管风险因子以及相关并发症(如2型糖尿病)发病率上升相关,成年人的健康问题在青少年中日益凸显。虽然儿童少年的体力活动和心肺耐力独立与心血管代谢风险因素相关,但它们也只能解释一小部分的体力活动水平差异[86-89]。青少年时期的体力活动和体适能不能大范围的解释成年时体力活动、体适能和健康状况的差异[90-93]。肥胖是另外一个独立的风险因素。总的来说,控制了几个潜在的混杂因素以后,体力活动、心肺耐力和肥胖对心血管代谢风险的解释效能相对有限。研究表明,从儿童少年到成年以后,反映心脏代谢健康的指标会保持中等程度的稳定[94-95]。青少年体力活动和或体适能与追踪的从儿童少年到成年期的心血管代谢风险因素的关系还需要进一步的深入研究。例如,如果体力活动和体适能是独立风险因素,那么它们通过什么途径来影响心脏健康,是生物的还是文化的呢?

      7.6 发育(Biological Maturation)

      问题9 儿童少年时期,发育的个体差异对体适能和运动表现有哪些影响?与发育相关的个体差异会一直延续到成年时期吗?

      发育的个体差异会影响生长、运动表现和体适能水平,男孩这方面的数据比女孩多[1]。大部分数据都只限于和力量及运动表现相关的体适能,关于有氧适能的数据较少。相关研究一般都会对各年龄段的青少年发育水平进行比较。同样的年龄,早发育的男孩在力量、爆发力和速度任务上的表现会优于普通男孩和晚发育的男孩。对于特定运动项目的表现差异,人们一般会强调是由于发育和体格的相互作用导致的,而非发育自身所致。但另一方面,对比不同发育水平的群体时,女孩的运动表现呈现出了不同的结果。

      需要进一步研究男孩和女孩运动表现和体适能水平的差异与发育水平、时相之间的关系。为了更好地理解发育的个体差异和发育-行为的潜在交互作用对男孩和女孩运动表现和体适能水平的影响,有必要纳入更多其他的运动表现和体适能任务(与那些传统研究相比),同时,有必要考虑行为因素(如同伴关系、动机、认知能力、社会性体格焦虑等)的影响。

      青少年中,与成熟相关的差异也是影响比赛获胜的因素[96-98],发育状况和时相的评价也是运动员选材和培养的一部分[99]。在青春期之前,男女少年运动员中包括了所有的晚发育、正常发育和早发育个体[24,100]。在整个青少年时期,有些人坚持,有些人中途放弃,或者运动项目本身的优胜劣汰以及其他原因,这些都会使专项运动员队伍发生变化。男子少年运动队中多是早发育和正常发育的少年,但女运动员多是正常发育和晚发育者[23-24,100-101]。运动参与者在儿童到少年的行为发展过程中,青少年运动员组成的变化值得进一步研究。以PHV时的平均年龄为例(数据来自[102],出版中),晚发育(13.4岁±0.4岁)和正常发育(11.9岁±0.5岁)的女孩和正常发育(14.0岁±0.5岁)和早发育(12.6岁±0.4岁)的男孩之间生物学上(可能还有行为方面)的同步性更高。另一方面,早发育(10.2岁±0.5岁)的女孩和晚发育(15.7岁±0.6岁)的男孩与其他群体相比在生物学上和行为上的同步性较低,也就很少作为少年运动员的代表性样本。为什么会这样?早发育的女孩和晚发育的男孩在生物上、行为上有何特点,以至于不利于他们在运动中取得成功?或者青少年运动员发育水平的不同分布恰好反映了专项运动的需求?抑或是由于教练的主观选择造成的呢?

      关于竞技运动的相关研究主要关注的是与发育个体差异相关的运动表现和体适能水平特点,而较少考虑发育对选材和社会化经历的间接影响。因此,未来研究需要探讨发育的个体差异会如何影响青少年运动员的自我认识,以及如何影响同伴、教练、管理者等人对其的认识和对待。

      青少年时期明显不同的发育对成年后的体力活动和体适能有何影响?相关数据有限。不同发育水平的比利时男孩少年时期力量和运动表现有明显差异,30岁时这一差异被扩大或缩小[103],而45~49岁时,晚发育者肌肉功能相对较好[104]。但目前缺乏相应的女性数据,值得研究。

      前面的推论是从青少年期到成年期,与发育相关的身体成分差别是否会持久保持。男孩达到PHV时的年龄较小与18~20岁时的较高的BMI、FM和中心性肥胖有关[105]。青少年时期早发育、正常发育和晚发育(基于PHV模型)的男孩BMI有明显差异,但到了30岁,BMI差异不再明显,不过,早发育的男孩在整个青少年期和30岁时,躯干皮下脂肪的堆积均相对较多[106]。此外,早发育和晚发育的男孩和女孩在13~16岁和21~27岁期间,皮下脂肪的分布都未呈现出明显的与发育时相相关的特点[107]。虽然常把骨龄和生活年龄相差3个月以上作为判断不同发育水平的标准,但由于3个月的差异还处在骨龄预测的误差范围内,因此,这个判断发育水平的范围有些偏窄。尽管初潮年龄的回忆有潜在的局限性,但与正常发育和晚发育者相比,女性早发育与18~44岁时BMI和脂肪水平较高、代谢指标较差有关[108]。

      问题10 发育水平的个体差异对体力活动有何影响?由此问题得出一个重要的方法学上的推论:有效判断发育水平和发育时相的无创性方法有哪些?

      青少年发育水平和行为的交互影响长久以来都是人们感兴趣的话题(如加利福尼亚伯克利大学纵向研究—指导研究、伯克利生长研究、1929-1931年的奥克兰生长研究)[109]。体力活动是一种行为,发育水平的个体差异作为影响儿童尤其是少年阶段体力活动水平的一个影响因素正日益受到关注[16,110-111]。发育的直接和间接影响已经显现。女孩的性别本身以及比男孩更早进入青春期使得儿童少年体力活动水平呈现性别差异[9,110,112-113]。发育对少年体力活动水平的间接影响受到信仰、自我认识、社会交往、社会期待以及更微小的社会和文化因素的调节[114-115]。

      前面的观点也适用于占青少年体力活动很大比重的竞技运动。但是,在儿童向少年期转变以及整个少年期,竞技运动常表现出选择性。虽然青少年自己可以选择是否参加某项运动,但多数情况下,最后的选择还是由成年人决定,而非青少年运动员自己。我们已经提到,人们往往会选择骨龄或第二性征特点符合发育相关研究数据的少年运动员[23-24,97,100-101]。

      文献中提到的发育的个体差异对体力活动和运动天赋发展的影响越来越依靠无创性的发育相关指标来判断,这些指标需要验证其有效性。为什么要关注发育的无创性指标?传统的用于生长发育研究和临床上确定发育水平的指标有一定局限性。骨龄检测会有低剂量的射线,同时个体也需要经历各种不同的评估方案;观察第二性征会侵犯个人隐私,通常只限于临床研究(也会使用自我报告,但有人认为这也会侵犯隐私);PHV年龄是一个事后指标,要求跨越青春期追踪6~7a的身高;青少年时回忆初潮年龄也有局限性(取决于年龄,样本中很多女孩可能还未达到初潮)。

      两种无创性评估方法正在体力活动和竞技体育研究中逐渐得到使用:进行研究时身高占预测成年身高的百分比[116],所预测的性成熟开始时间(PHV前后的时间)/PHV年龄[117]。第一个指标用于估计发育水平,后一个指标用于性成熟时相估计。

      所占预测成熟身高的百分比已经应用于多个体力活动研究[110,118-119]、体适能研究[120]以及青少年运动员的相关研究[22,121]。该指标与美国男子橄榄球[122]和足球青少年运动员[123]的骨龄呈中度相关,该指标提供了一个合理区分早发育、正常发育和晚发育的方法。

      性成熟开始年龄/PHV年龄也已经应用于体力活动研究[124-130]、男[123,131-136]女青少年运动员研究[137-140]。流行的运动员长期发展模型[141]也需要用PHV时间进行评估或预测。

      把性成熟开始时间/预测的PHV年龄与纵向追踪数据库中达到PHV的实际年龄联系起来的研究还十分有限。从波兰男孩[102]和女孩(Malina &

,出版中)队列研究样本中得到的PHV实际年龄来看,性成熟开始时间和预测的PHV年龄因年龄本身和发育水平的不同而不同。在男孩和女孩中,所预测的PHV年龄会随着预测时年龄的增加而增加,预测的PHV年龄和实际PHV年龄之差在同性别内部早发育个体和晚发育个体中尤其显著。预测的PHV年龄和生活年龄之间差别范围不到一年的在整个追踪研究中所占比例不足五成,这也就限制了此方法在青少年发育水平分层中的应用。类似的年龄依赖现象在探讨性成熟开始和预测PHV年龄的比利时女子体操运动员的小型队列中也同样存在[142]。

      Mirwald等建议把性成熟开始时间当作分类变量(PHV前、PHV后)而非连续性变量[117]。这在判断男女生是否“准时”(一般情况)达到PHV是合理的,女孩是11.0~13岁,男孩是13.0~15.0岁[1]。当然,这种预测也是需要依赖年龄的。

      一般来说,使用性成熟开始时间/预测的PHV年龄的研究通常都会把跨越3年以上生活年龄的参与者结合起来,也有研究使用与PHV相对性成熟年龄来对少年的发育水平进行分级(PHV前、处于PHV、PHV后),或者会按照预测的PHV年龄分级(早发育、正常发育、晚发育)。预测方程对年龄的依赖将会影响各小组组成。同时包含男孩和女孩的研究在发育时相上会出现性别差异143-144。年龄本身和性成熟开始时的性别差异也会影响参与者的发育水平的分布。

      应用无创性指标判断发育水平和发育时相的研究不断增加,而这正是研究者们寻找的一种“快速补救”的方法来应对发育水平的个体差异与体力活动、运动表现和竞技运动关系的结果。不幸的是,没有快速补救的方法。为了开发出判断发育水平和发育时相的有效且无创的指标,为了依据现有的生长发育数据开发出新的无创的测量方法和参考值,有必要在研究设计方面下足工夫。

      8 结论

      从婴儿到童年、少年,再到成人,男孩和女孩的生长、发育和行为发展过程同时发生、相辅相成、相互影响。很多因素会影响该过程。本文关注的是可能会受体力活动影响的生长发育的指标;同时,本文也关注了影响体力活动、运动表现和体适能水平的因素。所提问题错综复杂,同时又不是相互排斥。每个问题的核心都是需要把生物和行为的交互作用作为变量的潜在因素来考虑(如生物文化的方法)。

      本文转载自《锻炼与运动研究季刊》(Research Quarterly for Exercise and Sport,RQES)2014年第2期。

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