一次短时游泳运动对儿童执行功能的影响
高俊宏1,胡 玥2
(杭州市陈经纶体育运动学校，浙江 杭州 310007;2.杭州市余杭区少年八家业余体校，浙江 杭州 311100)
摘要： 科学研究表明运动不仅可以促进身体健康、改善大脑的结构和功能，还能够改善儿童的执行功能。执行功能是儿童认知功能的重要部分，是儿童智力、社会能力、学业和职业发展的必备能力。文章探讨一次短时游泳运动对儿童执行功能的影响，并为未来儿童执行功能发展提供运动干预的参考方案。实验研究短时游泳运动对儿童执行功能的影响,选取48名9至11岁儿童(其中男生24名，女生24名)将他们分为游泳组和对照组，对游泳组进行一次60min中等强度游泳运动，对照组进行一次60min的自修课。采用Stroop任务、威斯康辛卡片分类测试和2-back任务，测量被试者运动前与运动后执行功能的抑制、刷新和转换三个子功能的变化。结果显示，短时中等强度游泳运动对儿童的抑制功能、转换功能、刷新功能的影响均存在影响，且差异具有显著性。结论：短时中等强度游泳运动可能能够改善和提高儿童执行功能的转换功能、抑制功能和刷新功能。
关键词： 儿童；执行功能；游泳运动；性别
随着认知心理学的发展，对运动与认知能力的研究越来越受到重视，运动与执行功能也逐渐成为认知心理学和体育心理学的重要研究领域。执行功能(executive function,EF)是在完成复杂的认知任务时，对各种基本认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制，其本质是对其他认知过程进行控制和调节，根本目的是为了产生协调有序、有目的性的行为[1]。科学研究表明运动不仅可以增强体质，促进身体健康，还可以改善儿童的执行功能，从而提高他们的学习成绩。执行功能始于婴儿期，在儿童时期发展得最快[2]。执行功能发展良好的儿童注意力更专注，记忆力也更好，决策能力更强，他们在数学和阅读能力方面的表现较好。执行功能发展不良的儿童容易出现学习功能受损，导致学习动机减弱、自我控制能力低、注意转换有困难等，还容易出现自闭症、多动症和注意力缺陷等症状[3,4,5]。Miyake将执行功能分为三个子功能，分为抑制功能、刷新功能、转换功能。抑制功能是指认知过程中有意识地对自动的占主导地位的优势反应的抑制。抑制控制是执行功能的核心成分，它是决定多种心理过程如何协同工作，以使得一项任务在成功实施的过程中起重要的作用。转换功能是指在执行复杂任务时根据任务目的要求，在多种任务、多种操作或心理定势之间灵活的转换。刷新功能是指对进入工作记忆的信息进行监控和编码以适应当前的任务，以及对工作记忆中的内容进行适当地修改，用新的、更合适的心理取代旧的不合适的信息。
研究发现长期和短期的体育运动均有助于儿童执行功能的发展[6]。Donnelly等人发现经过为期3年每周5次每次90min的中高强度体育运动干预后，受试儿童的体力活动水平、认知能力测试成绩和学业表现均有所提高[7]。Chaddock等人也发现经过为期9个月每周5次每次60min的有氧运动干预后，儿童的右额叶前部的激活水平下降，注意力和抗干扰表现有所改善[8]。陈爱国等人也发现短时间有氧运动，如30min的功率自行车也提高了儿童在执行功能测试中的得分[9]。不过目前大部分研究聚焦在陆上有氧运动，对于水上有氧运动对儿童执行功能的影响研究较少。因此本文研究短时体育运动对儿童执行功能的影响，研究通过将48名9至11岁儿童分为游泳组和对照组，游泳组进行一次短时间中等强度游泳运动干预，对照组进行一次60min自修课。在干预前后对他们进行执行功能测试，分析一次短时间中等强度游泳运动前后儿童执行功能的变化。旨在了解长期游泳运动对儿童执行功能的影响，并为未来提高儿童执行功能发展提供运动干预的参考方案。
3.3 ATG9和小泡膜蛋白1 在酵母细胞中，ATG9来源于高尔基体膜的单层囊泡，这些ATG9囊泡在胞质快速运动，并整合到自噬囊泡外膜上[14]。形成成熟自噬体后，哺乳动物细胞ATG9并未整合到自噬体囊泡上，而是又游离进入胞质，其对于酵母和哺乳动物自噬体膜的扩展起重要作用[15]。
1 研究对象
实验对48名9至11岁的儿童进行研究分析，将他们分为两组，分别是游泳组与对照组。游泳组的儿童就读于杭州市各个普通小学，同时利用课余时间在杭州市某体育运动学校参加业余游泳训练(每周5至7次，每次2h)。对照组的儿童为杭州市普通小学学生。要求这些受试对象：①身体机能正常，无心血管、心理和神经系统疾病；②视觉色觉正常。
2 研究方法
2.1研究流程
整个测试分为前测部分、运动干预部分、后测部分三个部分。第一步，在前测部分收集被试者的基本资料，采用问卷调查法，收集受试人员的基本资料。包括年龄、性别、身高、体重、(矫正)视力和色觉是否正常、有无心血管、心理、神经系统疾病，并测试被试者的安静心率，然后对被试者进行第一次执行功能测量。第二步，在运动干预部分，游泳组进行一次60min的中等强度运动训练，对照组进行60min自修课。第三步，干预结束后待研究对象心率恢复到100～120次/min后，进行第二次执行功能测试。
游泳组与对照组在干预前后完成威斯康辛卡片分类测试正确率的分析数据显示，运动干预时间的正确率存在差异，且差异具有显著(F(1,46)=18.355,P<0.01)，运动干预时间与组别之间交互作用显著(F(1,46)=5.681,P<0.05)，游泳组与对照组组别间差异具有显著性(F(1,46)=11.369,P<0.05)。
运动干预时间为60min，游泳训练包括5分钟岸上动态热身活动、400m自由泳水上准备活动、3×100m混合泳划手、8×50m四种泳姿打腿、2×100m自由泳混合泳各一个、4×15m自由泳、4×200m自由泳、4×50m四种泳姿配合游。运动期间运动心率范围在154.08±4.96次/min，运动结束后20min内即刻平均心率为110.46±4.68次/min。而对照组在老师的组织下，在教室进行60min自修课，上课时心率为83.17±1.40次/min，结束后20min内即刻平均心率为83.25±1.35次/min。
图 1研究流程图
2.2运动干预方案
而在每一项方案策划出来后，他都会通过深层追问式的推理进行反思和反驳，最终得到只有让老虎活下去，才能让自己生存下来的明智方案。
2.3执行功能测量方法
采用SPSS19.0对数据进行分析和处理。采用重复测量数据方差将两个组别(游泳组和对照组)和两个时间组(前测和后测)进行统计分析。
表 1受试对象的基本情况以及运动干预情况
注：BMI: Body Mass Index
2.4统计与分析
实验通过利用计算机在Inquisit软件上对被试者进行Stroop任务测试、威斯康辛卡片分类测试、2-Back任务测试的执行功能测量。使用Stroop任务测试儿童的抑制功能，使用威斯康辛卡片分类测试测试儿童的转换功能，使用2-Back任务测试儿童的刷新功能。执行功能的评价成绩为他们完成相关任务的反应时和正确率，反应时越快、正确率越高，说明执行功能越好。三项任务的测试顺序为Stroop任务测试、威斯康辛卡片分类测试、2-Back任务测试。执行功能前测和后测均在学校计算机房内进行，环境安静、明亮，测试过程中没有外界干扰。在测试前被试者在主试老师的指导下进行练习，待被试者对任务测试规则掌握后开始进入正式测试。被试者在完成每个测试之间可稍作休息，整个测试的时间大约需要45min左右。
3 研究结果
5)露头法测量时测定点不少于6处，标本法测量时同名岩矿石标本块数不少于30块，若矿区矿石标本或个别岩性标本无法采集到，可参考临近矿区或教科书上的数据。
图 2Stroop任务反应时的变化
图2和图3显示了各组受试对象在干预前后完成Stroop任务反应时与正确率的变化。研究结果显示，游泳组与对照组在运动干预前后完成Stroop任务测试的反应时存在差异，且差异具有显著性(F(1,46)=17.838,P<0.01)。运动干预时间和分组之间交互作用不显著(F(1,46)=1.574，P>0.05)，游泳组与对照组组别间差异具有显著性(F(1,46)=10.989,P<0.05)。
游泳组与对照组在干预前后完成Stroop任务的正确率差异较小，且差异不具有显著性(F(1,46)=2.023，P>0.05)。运动干预时间与分组之间交互作用显著，且差异具有显著性(F(1,46)=14.248,P<0.01)，游泳组与对照组组别间差异不具有显著性(F(1,46)=0.146,P>0.05)。
图 3Stroop任务准确率的变化
图 4威斯康辛卡片分类测试反应时的变化
图6和图7显示了各组受试对象在干预前后完成2-back任务反应时与正确率的变化。研究结果显示，游泳组与对照组在干预前后完成2-back任务反应时差异较小，差异不具有显著性(F(1,44)=0.147,P>0.05)。运动干预时间和分组之间交互作用不显著(F(1,44)=0.669，P>0.05)。
实验结果显示，在Stroop任务测试中，游泳组的后测反应时和正确率均高于对照组。在威斯康辛卡片分类测试中，游泳组的后测反应时和正确率均高于对照组。在2-back任务测试中，游泳组后测的反应时和准确率均高于对照组。
1.“三治”协同治理。加强乡村治理是乡村振兴的内在要求，“三治”协同治理就是要解决基层如何自治、怎么共治、搞好法治等现实问题。乡村治理首先要发挥基层党组织战斗堡垒作用，从提升居民群众自我管理、自我服务、自我教育能力入手，健全自治、法治和德治相结合的“三治”协同体系，进一步巩固发展农民安居乐业、农村文明有序的良好局面。
图4和图5显示了各组受试对象在干预前后完成威斯康辛卡片分类测试反应时与正确率的变化。研究结果显示，游泳组与对照组在干预前后完成威斯康辛卡片分类测试的反应时差异较小，差异不具有显著性(F(1,46)=3.514,P>0.05)，运动干预时间和分组之间交互作用显著(F(1,46)=7.693，P<0.05)，游泳组与对照组组别间不存在显著差异(F(1,46)=0.006,P>0.05)。
图 5威斯康辛卡片分类测试准确率的变化
图 62-back任务反应时的变化
游泳组与对照组在干预前后完成2-back任务正确率的分析数据显示，运动干预前后不存在统计学差异(F(1,45)=1.645,P>0.05)，运动干预时间与组别交互作用显著(F(1,45)17.771=,P<0.05)，游泳组与对照组组别间存在统计学差异，且差异具有显著性(F(1,45)=5.989,P<0.05)。
图 72-back任务准确率的变化
4 分析与讨论
本研究将9至11岁的儿童作为研究对象，将他们分为游泳组和对照组，研究一次短时中等强度游泳运动对儿童执行功能的影响。研究发现一次短时中等强度游泳运动对儿童执行功能各子功能(抑制功能、转换功能和刷新功能)均存在一定的影响。首先，短时中等强度游泳运动对抑制功能存在影响，具体表现为游泳运动干预后儿童在Stroop任务测试中的正确率均存在提高,反应时提高显著。这个研究结果与已有的研究结果一致。Sibley等人发现短时中等强度有氧运动后，大学生的Stroop任务测试成绩提高，即抑制功能提高[10]。Hillman 等人还发现20min中等强度有氧走后，儿童完成的Flanker任务准确率有所提高[11]。其次，短时中等强度游泳运动对转换功能存在影响，具体表现为游泳运动干预后儿童在威斯康辛卡片分类测试中的正确率和反应时均存在提高，正确率提高显著。第三，短时中等强度游泳运动对刷新功能存在影响，具体表现为游泳运动干预后儿童在2-back任务测试中正确率显著提高，说明运动干预后儿童的注意力更集中，记忆与思维的灵敏度更高。这些研究结果与已有的研究结果一致。陈爱国发现一次短时自行车运动后大学生的Flanker任务、More-odd shifting任务和N-back任务测试均存在提高，执行功能提高[9]。陈爱国发现一次短时中等强度有氧运动后，5名10岁儿童的磁共振成像显示运动后儿童的执行功能各子功能均有所提高[12。
研究表明，中等强度运动对执行功能存在积极影响主要基于倒U型唤醒理论和儿茶酚胺类递质假说。中等强度运动使得人体处于较好的唤醒水平，在达到最佳唤醒水平之前，唤醒水平越高表现越好，而达到最佳唤醒水平之后，则唤醒水平越高表现越差[13,14]。儿茶酚胺类递质假说，指的是短时有氧运动使得脑神经内分泌水平增加，导致脑部儿茶酚胺类递质变化，改善个体执行功能[15,16]。研究还发现，短时有氧运动能够提高血液循环，改善大脑局部血液供应，从而提高执行功[18]。
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5 结 论
短时中等强度游泳运动可能能够改善和提高儿童执行功能的转换功能、抑制功能和刷新功能。本文研究短时有氧运动对执行功能的影响，仍存在一些不足：①选取的被试仅为9-11岁的儿童，其他不同年龄段的人群受有氧运动干预后执行功能是否存在差异在本研究中不能得到证实；②在一次短时运动中仅选择了一种运动强度的(中等强度)和一种运动类型(游泳运动)来揭示有氧运动对执行功能的影响，缺乏有氧运动对执行功能影响的“剂量效应”。后续的研究还可以选取不同年龄段的被试者，用不同运动类型、不同运动强度、不同运动持续时间进行单独或交互的研究，研究有氧运动对执行功能的影响。全面揭示有氧运动对执行功能的“剂量效应”，为改善执行功能提供有效合理的有氧运动方案。
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Effects of Acute Swimming Exercise on Executive Function in Children
GAO Jun-hong1, HU Yue2
(1.Hangzhou Chen Jing-lun Sports School, Hangzhou 310007, China；2.Hangzhou Yuhang District Children's Amateur Sports School, Hangzhou 311100, China)
Abstract :Scientific studies show that exercise not only promote physical health and improve brain structure and function, but also improve executive function in children. Executive function is an important part of children's cognitive function, which is the necessary ability of children's intelligence, social ability, academic and professional development. This paper discusses the effect of a acute swimming exercise on children's executive function and provides a reference program for future children's executive function development. To study the effect of short-term swimming exercise on children's executive function, 48 children aged 9 to 11 (including 24 boys and 24 girls) were selected and divided into the swimming group and the control group. The swimming group was given a 60-minutes moderate intensity swimming exercise, and the control group was given a 60-minutes self-study class. Stroop task, Wisconsin card classification test and 2-back task were used to measure the changes in the three sub-functions of inhibition, refresh and conversion of executive function before and after exercise. The results showed that the effects of short-term moderate intensity swimming on the inhibitory function, conversion function and refresh function of children were significant. Conclusion: Short and moderate intensity swimming may improve the conversion function, inhibition function and refresh function of children's executive function.
Key words :children; executive function; swimming; gender
收稿日期： 2019-04-11
作者简介： 高俊宏(1983-),男，浙江杭州人，游泳中级教练.
文章编号： 1004- 3624( 2019) 04- 0099- 05
中图分类号: G804.82
文献标识码： A
标签：儿童论文; 执行功能论文; 游泳运动论文; 性别论文; 杭州市陈经纶体育运动学校论文; 杭州市余杭区少年八家业余体校论文;