身體活動的心理健康效應(yīng)：效果與機(jī)制*
——發(fā)展的視角

孫擁軍，吳秀峰，段再復(fù)，張 霈，李 倩，Li S

(1. 沈陽體育學(xué)院 心理學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110102；2. 沈陽師范大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽 110034；3.河北工業(yè)大學(xué) 體育部，河北 天津 300130；4. 西弗吉尼亞大學(xué) 體育學(xué)院 美國,西弗吉尼亞州摩根城 26505)

身體活動的心理健康效應(yīng)：效果與機(jī)制*
——發(fā)展的視角

孫擁軍1，吳秀峰2，段再復(fù)1，張 霈3，李 倩1，Li S4

(1. 沈陽體育學(xué)院 心理學(xué)教研室，遼寧 沈陽 110102；2. 沈陽師范大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽 110034；
3.河北工業(yè)大學(xué) 體育部，河北 天津 300130；4. 西弗吉尼亞大學(xué) 體育學(xué)院 美國,西弗吉尼亞州摩根城 26505)

身體活動在個體發(fā)展各階段具有廣泛的心理健康效應(yīng)。已有研究提示，有氧練習(xí)與抗阻練習(xí)對兒童、青少年的P3與工作記憶等認(rèn)知表現(xiàn)具有積極影響，并且對學(xué)業(yè)成就測試有潛在積極效益。身體活動還對成年群體的執(zhí)行功能及抑郁表現(xiàn)具有中等程度的改善效應(yīng)，并且對罹患阿爾茨海默癥及多發(fā)性硬化癥老年群體的認(rèn)知功能具有積極臨床效果。身體活動心理效益的生物學(xué)機(jī)制主要體現(xiàn)在血液灌注水平提升、突觸發(fā)生及腦源性營養(yǎng)因子的表達(dá)。未來研究中，應(yīng)當(dāng)豐富隨機(jī)對照與縱向性質(zhì)研究，身體活動與其它因素對腦功能影響的交互作用機(jī)制需要進(jìn)一步了解。

身體活動; 發(fā)展階段; 心理效益

人類與動物的相關(guān)研究已經(jīng)證明，身體活動對個體某些疾病的康復(fù)具有積極效果。例如，在對心血管疾病、癌癥與肥胖癥等病癥的臨床實(shí)踐中就有運(yùn)動“處方”的應(yīng)用[1-3]。身體活動具有心理健康效益業(yè)已被廣泛證實(shí)，例如，在20世紀(jì)90年代的6項(xiàng)元分析(從5項(xiàng)-159項(xiàng)研究)對之前30年主要研究所做的梳理發(fā)現(xiàn)，身體活動對焦慮具有緩解作用[4-9]，效果量從“小”(small)到“中等”(moderate)，無論其性質(zhì)是狀態(tài)的、特質(zhì)的、認(rèn)知的或軀體的，且該效應(yīng)在許多身體活動形式中都有反映，無論是急性(acute)、長期或不同強(qiáng)度與持續(xù)性的身體活動等等。同時代探索身體活動與抑郁關(guān)系的5項(xiàng)元分析也得出了與上述研究近似的結(jié)論，即身體活動具有廣泛的抗抑郁效應(yīng)[4,5,8,10,11]，但效果量以“中等”為主，這似乎提示，身體活動的抗抑郁效果要好于“抗焦慮”，而且這種積極的心理健康效益在不同年齡、性別及不同類型身體活動形式上也普遍存在。

近年的研究仍在持續(xù)不斷的證實(shí)身體活動的心理健康效應(yīng)，一項(xiàng)只針對隨機(jī)對照試驗(yàn)(randomized control trial, RCTs)的元分析發(fā)現(xiàn)，身體鍛煉具有“中等”(moderate)抗抑郁作用，該研究對方法更為嚴(yán)謹(jǐn)、充分(adequate)的4項(xiàng)研究所做的分析表明，身體活動具有抗抑郁功效，盡管效果量偏“小”[12]。

總體而言，身體活動對個體的消極心理狀態(tài)或多或少、或短或長都能夠產(chǎn)生積極效益幾乎是不爭的事實(shí)。但是，近年來學(xué)界的研究視角發(fā)生了一些變化，人們更加側(cè)重將身體活動作為一種積極生活方式來看待并進(jìn)行探索，關(guān)注其對各階段、不同人群產(chǎn)生的心理效益，例如，身體活動對青少年、老年人腦功能與及整體生活品質(zhì)有何影響，身體活動與對注意缺陷與多動障礙(attention deficit hyperactivity disorder, ADHD)及阿爾茲海默病癥(alzheimer’s disease, AD)是否具有潛在的臨床效益等。

身體活動在公共健康領(lǐng)域所具有的特殊意義是生命科學(xué)與心理科學(xué)的一個交叉與重要發(fā)展。本文將從發(fā)展的角度就身體活動與腦功能的關(guān)系及相關(guān)機(jī)制的最新研究進(jìn)展加以介紹與評述。

1 身體活動對兒童與青少年心理功能的影響

1.1 身體活動對兒童青少年認(rèn)知功能的影響

兒童的認(rèn)知加工過程能夠體現(xiàn)其所處發(fā)展階段的特征，例如，兒童在一些辨別刺激任務(wù)上的表現(xiàn)往往低于成年人，就可能與負(fù)責(zé)某些執(zhí)行功能(executive funation)的腦組織尚未發(fā)育完善有關(guān)[13]。盡管如此，從發(fā)展的角度關(guān)注身體活動與兒童認(rèn)知功能關(guān)系的研究并不多，實(shí)驗(yàn)研究數(shù)量則更少，但現(xiàn)有的研究仍能帶來一些啟示。例如，Hillman等人發(fā)現(xiàn)，高體適能水平青少年P(guān)3的波幅更大，潛伏期更短，該研究提示良好的運(yùn)動參與行為可能對青少年的認(rèn)知操作及注意分配是有利的[14]。一項(xiàng)RCTs顯示，有氧性質(zhì)身體活動對ADHD兒童(6～12歲)的工作記憶表現(xiàn)具有改善作用[15]，該研究提示身體活動可能對認(rèn)知缺陷兒童具有潛在的臨床效益。而元分析則顯示學(xué)齡兒童與少年(4～18歲)的身體活動水平與知覺技能、智商、語詞測試、數(shù)學(xué)測試呈正相關(guān)。該研究還發(fā)現(xiàn)，低年齡組(4～7歲；11～13歲)與高年齡組 (7～10歲；14～18歲) 相比較，該關(guān)系更為密切，其整體效果量為0.32[16]，該結(jié)果與另一項(xiàng)涵蓋“完整年齡階段”(6～90歲)的元分析所得的效果量(ES=0.25)相近[17]。

綜合上述研究結(jié)論，有理由相信，盡管身體活動可能使個體發(fā)展的各個階段都能 “受益”，但就終身認(rèn)知功能的“健康保持”而言，早期積極的運(yùn)動參與可能是非常必要的。

2 成年群體身體活動的心理效益

2.1 身體活動對成年群體腦認(rèn)知的影響及影像表現(xiàn)

針對成年群體身體活動心理效益的相關(guān)研究通常涉及身體活動與焦慮、抗抑郁、生活滿意度、主觀幸福感及自尊的關(guān)系等等，總體研究結(jié)論支持身體活動具有心理健康效益。但近年來，身體活動對個體認(rèn)知功能的“退行性”變化及某些神經(jīng)系統(tǒng)疾患所具有的潛在臨床效益受到格外關(guān)注，這些研究以隨機(jī)對照組實(shí)驗(yàn)設(shè)計居多。

既往研究表明，有氧性質(zhì)的身體活動對成年群體的認(rèn)知功能具有廣泛意義上的改善效應(yīng)幾乎是不爭的事實(shí)。一項(xiàng)只針對“實(shí)驗(yàn)研究”的元分析顯示，有氧健身行為對個體全面的認(rèn)知功能具有“中等”改善效應(yīng)，其中尤以執(zhí)行功能的改善更為顯著[18]，而且值得注意的是，這種改善效應(yīng)對該功能表現(xiàn)較差的群體似乎則更為顯著[19]。近期研究表明，該效應(yīng)即便在較高的年齡仍然存在，例如，研究顯示，較高有氧活動水平的老年人(63～85歲)在注意及部分執(zhí)行功能測試中都有較好的表現(xiàn)[20]，并且不同形式的身體活動對老年人(55～80歲)的腦功能影響可能存在差異，一項(xiàng)為期一年的干預(yù)研究顯示，與進(jìn)行柔韌性、肌肉力量與平衡(伸展)等練習(xí)方式相比，進(jìn)行有氧走步練習(xí)的老年人在短時記憶測試中的表現(xiàn)相對較好，而且有氧走路練習(xí)，似乎增加額葉與顳葉區(qū)大腦白質(zhì)的完整性(integrity)，而其它幾種練習(xí)方式則沒有這一發(fā)現(xiàn)[21]。上述研究結(jié)果提示，針對老年群體的健身行為，有氧性質(zhì)的身體活動形式可能是優(yōu)先選擇，而且有氧性質(zhì)身體活動對老年人腦功能的影響可能比我們以往認(rèn)識到的更加積極，因?yàn)檫@一練習(xí)形式仍然能夠?qū)μ幱凇巴诵小彪A段的腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“實(shí)質(zhì)性”的影響。

但這并不意味著有氧練習(xí)是身體活動方式的唯一選擇，抗阻練習(xí)也能夠?qū)Τ赡陚€體產(chǎn)生諸多積極的心理效益，也得到了多數(shù)研究的支持。一項(xiàng)涵蓋25篇RCTs的分析顯示，抗阻練習(xí)對個體的認(rèn)知功能具有改善作用，而其中的18篇RCTs顯示，抗阻練習(xí)對個體抑郁水平具有改善效應(yīng)[22]。而且該改善效應(yīng)，顯現(xiàn)出一定的“劑量效應(yīng)”(dose-response)，即伴隨運(yùn)動強(qiáng)度的提升，個體的認(rèn)知表現(xiàn)會相應(yīng)得到更好的改善[23]，當(dāng)然，最佳“改善”效應(yīng)出現(xiàn)在“中等”強(qiáng)度，而非極限負(fù)荷水平。

某種程度上，抗阻練習(xí)可能更多的為成年群體所選擇，這與其運(yùn)動形式的特點(diǎn)有一定關(guān)系，從生理角度看，有氧運(yùn)動可以看作主要是籍由心血管系統(tǒng)謀求身體與心理健康效應(yīng)，而抗阻練習(xí)則在此基礎(chǔ)上通常還會涉及全身各主要肌群、關(guān)節(jié)、韌帶等運(yùn)動器官的全面參與，因其特有的“健體”功效，常為謀求生活品質(zhì)改善的成年群體(尤其涉及慢性疾病的老年群體)所優(yōu)先選擇。臨床層面與抗阻練習(xí)有關(guān)的大量研究涉及骨質(zhì)酥松、下腰痛、帕金森氏病、糖尿病、血脂障礙與高血壓等成、老年群體常見(慢性)病癥[24-26]。事實(shí)上，現(xiàn)實(shí)層面的運(yùn)動干預(yù)選擇上，兩者的比例大體是均衡的，或選其一或二者相結(jié)合，具體形式的選擇完全依賴對個體及臨床需要等情況的評估。

2.2 身體活動對神經(jīng)疾患的臨床效益

總體而言，規(guī)律性的身體活動對認(rèn)知功能的改善效應(yīng)或多或少在個體發(fā)展各個階段都可以得到持續(xù)[27-29]，也許是因?yàn)樯眢w活動這種廣泛意義上的心理健康效應(yīng)在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生“退行”變化的群體上似乎更為顯著的原因，近年來，身體活動作為干預(yù)選項(xiàng)為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床實(shí)踐所關(guān)注，一項(xiàng)持續(xù)三年的臨床試驗(yàn)研究顯示，有氧活動對有罹患AD風(fēng)險老年人的注意、記憶及執(zhí)行功能均等均有改善效果，其臨床效果與服藥相當(dāng)[30]。針對AD群體嚴(yán)格意義上的RCTs目前還未見諸文獻(xiàn)，但現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)還是令人鼓舞，在一項(xiàng)為期6個月的單組重復(fù)測量設(shè)計實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有氧身體活動對AD的執(zhí)行功能與“整體認(rèn)知”表現(xiàn)(global cognition)具有改善“趨勢”(trend)，且該群體的抑郁水平也得到顯著改善[31]。

另外，有研究顯示，抗阻練習(xí)對多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis, MD)患者的心境及整體生活質(zhì)量具有改善效應(yīng)[32]。

盡管到目前為止，探索身體活動與神經(jīng)系統(tǒng)疾患關(guān)系的研究還很少，尤其是嚴(yán)格的RCTs，但目前文獻(xiàn)還是支持在這一領(lǐng)域繼續(xù)探索，研究結(jié)果也值得期待。

3 身體活動心理效益的機(jī)制

3.1 身體活動心理效益的腦電表現(xiàn)

來自腦電及神經(jīng)影像的研究證據(jù)能夠間接或直接證實(shí)身體活動的心理健康效應(yīng)。例如，研究發(fā)現(xiàn)，高水平有氧身體活動水平的個體，α、β、θ波的基線活動水平均高于低身體活動水平個體[33]，該研究提示身體活動影響基線水平的腦電活動及相關(guān)認(rèn)知表現(xiàn)。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，身體活動水平與ERP中P3的表現(xiàn)存在聯(lián)系，即高水平有氧運(yùn)動及身體活動水平的個體，其P3的波幅更大，潛伏期更短[34-36]，這一研究結(jié)果在青少年、成年及老年群體是一致的。

3.2 身體活動心理效益的生理及分子遺傳基礎(chǔ)

一項(xiàng)旨在考察抗阻練習(xí)與有氧活動對老年人的腦功能表現(xiàn)影響差別的RCTs顯示，有氧活動組被試呈現(xiàn)出明顯的與“練習(xí)任務(wù)”(task-related)相關(guān)的腦區(qū)活動(activity)水平增加，涉及額中回、額上回與頂上小葉等部分，而這些腦區(qū)與注意的控制有關(guān)，該研究認(rèn)為，相關(guān)腦區(qū)活動水平的提升可能與身體活動導(dǎo)致的“突觸發(fā)生”(synaptogenesis)、血液供應(yīng)的增加及尚未明確了解的“膽堿能效應(yīng)”(cholinergic effects)有關(guān)[37]。Fl?el等人應(yīng)用核磁共振分析發(fā)現(xiàn)，個體較高的身體活動水平與大腦前額葉與扣帶皮層灰質(zhì)體積增大有關(guān)，他認(rèn)為身體活動導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域血管數(shù)量及神經(jīng)元聯(lián)系的適應(yīng)性增加[38]。

而在一項(xiàng)應(yīng)用聚合酶鏈鎖反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR)與功能核磁共振成像技術(shù)相結(jié)合的研究中，發(fā)現(xiàn)了明顯的身體活動水平與載脂蛋白E 4型等位基因(apoe ε4)在語義記憶任務(wù)腦區(qū)激活上的交互作用[39]，apoe ε4據(jù)信與老年群體神經(jīng)系統(tǒng)的多種“退行性”變化存在密切關(guān)系[40]。而且有證據(jù)顯示，apoe ε4的出現(xiàn)與否將會影響身體活動與老年人認(rèn)知功能的關(guān)系[41]。

動物研究的相關(guān)結(jié)論，可能為更深層次理解身體活動的心理效益帶來幫助，例如，研究發(fā)現(xiàn)，身體活動增加了老鼠海馬齒狀回內(nèi)細(xì)胞的增殖與存活水平[42]，而且這種效應(yīng)在其“青壯年”、“老年”等不同階段都存在[43-44]。另外，“鍛煉”(exercise)與“玩”(play)可以阻止白鼠腦部淀粉樣蛋白(amyloid)的堆積，該物質(zhì)在腦區(qū)的沉積可以引發(fā)腦細(xì)胞及相關(guān)功能的損害[45]。依據(jù)淀粉樣蛋白級聯(lián)假說，β-淀粉樣蛋白(amyloid β-peptide, Aβ)的過量分泌與異常聚集會影響神經(jīng)細(xì)胞正常的生理功能，進(jìn)而造成阿爾茨海默癥的發(fā)生與發(fā)展[46]。

目前，在“鍛煉干預(yù)組老鼠”身上的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，海馬回的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)水平與學(xué)習(xí)及記憶效率的增加有關(guān)[47]?，F(xiàn)已證明，該分子是長時程增強(qiáng)(long-term potentiation, LTP)的必要物質(zhì)，而該分子機(jī)制據(jù)信與學(xué)習(xí)(learning)及長時記憶(long-term memory)的形成有關(guān)[48-49]，而來自對大鼠的研究證據(jù)則顯示，鍛煉行為會上調(diào)(upregulated) BDNF的表達(dá)[50]，事實(shí)上，即便人類的研究也發(fā)現(xiàn)，急性運(yùn)動計劃(acute exercise regimens)后會有血清BDNF濃度的增加[51]。

上述研究發(fā)現(xiàn)提示，身體活動的心理效益有著深刻的生物學(xué)基礎(chǔ)，不過身體活動產(chǎn)生的該基因轉(zhuǎn)錄進(jìn)程(genetic transcription)與持續(xù)機(jī)制是什么目前仍不得而知。

4 結(jié)論與未來研究方向

盡管以往研究支持身體活動在個體發(fā)展各個階段具有廣泛意義上的心理健康效應(yīng)。但是仍有許多問題需要回答?，F(xiàn)實(shí)層面，針對不同個體，怎樣操作才能設(shè)計一個優(yōu)化的鍛煉方案，即產(chǎn)生最優(yōu)心理健康效果的方案，目前所知甚少。我們可能還需要更進(jìn)一步了解一項(xiàng)合理“健身計劃”的“時空”特征，例如，何時開始最好？何時開始太晚？在強(qiáng)度、頻率及持續(xù)時間上如何調(diào)整是合適的？

對“身、心”效益的探索，在具體研究的組織上業(yè)已發(fā)生了較大變化，多范式、多技術(shù)手段在一項(xiàng)研究設(shè)計中同時出現(xiàn)漸成趨勢，例如神經(jīng)影像技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)與流行病學(xué)調(diào)查相結(jié)合，且逐漸追求“公共健康”的研究目的與意義，也越發(fā)重視其作為一種積極生活方式所產(chǎn)生的健康效益。未來，身體活動與個體其它“生活因素”(lifestyle factors) (例如飲食、社交等)的“交互作用”(interacts)對腦功能產(chǎn)生的影響將是一個值得關(guān)注的方向，就罹患諸如AD等嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)疾患群體而言，運(yùn)動干預(yù)能起何種作用？更多的RCTs與縱向研究尚缺乏，在這方面的研究未來還需要相當(dāng)多的積累。

目前來看，成年群體的研究文獻(xiàn)相對較多，而從發(fā)展的角度看，對于處于生長發(fā)育期的兒童來說，身體鍛煉對腦功能發(fā)育有什么樣的影響，其機(jī)制如何？也是值得探索的，這方面的研究還很缺乏。

就人類而言，不同基因型在身體活動對認(rèn)知功能影響中扮演何種角色開始受到關(guān)注，動物研究則可能在幫助理解該過程的分子遺傳機(jī)制方面繼續(xù)發(fā)揮作用。事實(shí)上，動物研究對于了解相關(guān)問題有許多優(yōu)勢，例如，在RCTs中諸如鍛煉干預(yù)方案有效貫徹、飲食、社交等協(xié)變量的控制等等都可以得到有效執(zhí)行。最后，抗阻練習(xí)與有氧練習(xí)抑或其它練習(xí)方式是否存在腦“適應(yīng)”過程的差異也是一個有趣的話題，亟待探索。

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MentalBenefitsofPhysicalActivityEffectandMechanism
——DevelopmentalPerspective

SUN Yong-jun1, WU Xiu-feng2, DUAN Zai-fu1, ZHANG Pei3, LI Qian1, Li S4

(1. The Section of Psychology, Shenyang Sport University, Shenyang 110102,China; 2
. College of Sports Science, Shenyang Normal University, Shenyang 110034,China;
3. The Department of Physical Education, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 4. School of Physical Activity and Sports Sciences, West Virginia University, Morgantown, WV 26505 USA)

Physical activity could improve mental health across the lifespan. The literature has documented the beneficial of academic performance, P3 and working memory through aerobic exercise and resistance training on children and adolescent. Also, the potential clinical beneficial influence of physical activity engendered through aerobic exercise and resistance training at the risk of neurological diseases such as alzheimer's disease and multiple sclerosis in older adults. The biological mechanisms of physical activity on brain function lies in levels of blood perfusion, synaptogenesis and brain-derived neurotrophic factor. The randomized control trial and longitude study are needed in future. The mechanism of interaction between physical activity and other factors on brain function need to be explored.

physical activity; development period; mental benefits

2014-04-18

孫擁軍(1972-)，男，遼寧沈陽人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師

研究方向：運(yùn)動心理學(xué)

教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目(11YJC190021)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31371046)；全國教育科學(xué)規(guī)劃“十一五”規(guī)劃教育部青年專項(xiàng)資助項(xiàng)目(ELA090432)；中國博士后基金一等資助項(xiàng)目(NPSF200904600008)；遼寧省教育廳高校科研項(xiàng)目(W2010424)；2012年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2012-12-3-4)；遼寧省教育廳人文社會科學(xué)研究項(xiàng)目(W2012128)；國家體育總局重點(diǎn)研究領(lǐng)域課題資助(2014B078)。

G804.8

A

1007-323X(2014)05-0083-05