運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖青少年認(rèn)知功能的影響

王福平

（呂梁學(xué)院 體育系，山西 呂梁033000）

0 前 言

單純性肥胖是一種與生活方式密切相關(guān)，主要以過(guò)度營(yíng)養(yǎng)、運(yùn)動(dòng)不足為特征的全身脂肪組織過(guò)度增生為主的慢性疾病。肥胖不僅對(duì)青少年的身體形態(tài)、生理功能產(chǎn)生影響，還嚴(yán)重威脅他們的健康和生命質(zhì)量，造成肥胖青少年心理?yè)p傷及行為偏離，升學(xué)就業(yè)受到種種歧視，嚴(yán)重影響他們的生命質(zhì)量及將來(lái)的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年腦血流速度和腦血流量顯著低于正常體重青少年［1］，而且，肥胖青少年存在限制性的通氣功能障礙，易發(fā)生低氧血癥和高碳酸血癥［2］，因此，肥胖青少年可能存在腦供血不足、血氧飽和度較低，長(zhǎng)期以往會(huì)引起大腦慢性、輕度的缺氧缺血，使腦能源物質(zhì)生成不足，影響認(rèn)知功能的發(fā)展。研究表明，經(jīng)常參與體育鍛煉，在大量的傳入和傳出信息的作用下，必將導(dǎo)致中樞神經(jīng)元發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。同時(shí)，由于血流循環(huán)改善，使神經(jīng)元得到充分的營(yíng)養(yǎng)供給和氧供給，為神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)改變提供了物質(zhì)基礎(chǔ)［3］。那么，肥胖對(duì)青少年認(rèn)知功能等高級(jí)神經(jīng)工作能力的影響是怎么樣的，以及有氧運(yùn)動(dòng)是否對(duì)肥胖青少年認(rèn)知功能等高級(jí)神經(jīng)工作能力產(chǎn)生有益的影響，很少有研究報(bào)道。本研究通過(guò)給予肥胖青少年一定的腦力負(fù)荷（標(biāo)準(zhǔn)化智力測(cè)驗(yàn)），觀察劑量作業(yè)的完成速度及正確率的變化特點(diǎn)，了解肥胖青少年推理能力和智商水平，同時(shí)探討有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后肥胖青少年注意能力有無(wú)變化。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選取山西省呂梁市初一、初二、高一、高二年級(jí)的學(xué)生目測(cè)超重及肥胖者，向其介紹本次研究的目的和內(nèi)容后，共選取愿意參加者共200人，其中男生118人，女生82人。以BMI作為肥胖的判定標(biāo)準(zhǔn)，最終確定肥胖男生30人，肥胖女生22人，同時(shí)按l:l配對(duì)的原則，選取BMI判定為體重正常、年齡不相差±3個(gè)月、身高不相差±4.0cm、同性別的正常組作為對(duì)照組，根據(jù)知情同意原則最終選取男生30人、女生22人。本次研究對(duì)象共104人，年齡11～17歲，平均12.32士1.28歲。

1.2 研究方法

1.2.1 人體測(cè)量和肥胖判定標(biāo)準(zhǔn)。采用升高體重測(cè)量?jī)x計(jì)測(cè)量身高和體重，并計(jì)算BMI值（體重/身高2），采用中國(guó)肥胖問(wèn)題工作組最新公布的“中國(guó)學(xué)齡青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)值分類標(biāo)準(zhǔn)”篩查肥胖［4］。

1.2.2 體成分的測(cè)定。運(yùn)用生物電阻抗體成分測(cè)定儀對(duì)所有目測(cè)肥胖和目測(cè)正常體重對(duì)照組進(jìn)行體成分測(cè)定。

1.2.3 瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)。對(duì)受試者進(jìn)行瑞文推理測(cè)試，測(cè)試題包括測(cè)定受試者5個(gè)方面能力，分別為知覺(jué)辨別能力（A類）、類同比較能力（B類）、比較推理能力（C類）、系列關(guān)系能力（D類）、抽象推理能力（E類）及推理智商（IQ）。每位受試者獨(dú)立完成圖形推理題，時(shí)間40min，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)保持安靜，主試者不向受試對(duì)象給予提示性言語(yǔ)［5］。

1.2.4 智力測(cè)驗(yàn)。測(cè)試項(xiàng)目依次為數(shù)字廣度測(cè)驗(yàn)（順背、倒背）、木塊圖測(cè)驗(yàn)、算術(shù)測(cè)驗(yàn)、填圖測(cè)驗(yàn)4項(xiàng)。數(shù)字廣度（背數(shù)）測(cè)驗(yàn)其記憶/不分心因素，填圖、木塊圖評(píng)價(jià)知覺(jué)組織能力，年齡小于16歲的學(xué)生采用龔耀先、蔡太生編訂《中國(guó)修訂韋氏兒童智力量［6］》，超過(guò)16歲的學(xué)生采用龔耀先編訂《中國(guó)修訂韋氏成人智力量表》［7］。

1.2.5 注意能力測(cè)試。使用數(shù)字劃消測(cè)驗(yàn)和視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)，評(píng)價(jià)被試注意力的穩(wěn)定性。用數(shù)字廣度測(cè)驗(yàn)、木塊圖測(cè)驗(yàn)、算術(shù)測(cè)驗(yàn)、填圖測(cè)驗(yàn)以及瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)作為腦力負(fù)荷。所有受試對(duì)象均在進(jìn)行上述測(cè)驗(yàn)的60～70min時(shí)進(jìn)行第二次劃消試驗(yàn)。兩項(xiàng)測(cè)試均在腦力負(fù)荷前、后各測(cè)定一次，每次測(cè)試時(shí)間2min。計(jì)算閱字?jǐn)?shù)、錯(cuò)漏數(shù)、應(yīng)刪數(shù)，根據(jù)下列公式計(jì)算整體每次的平均閱讀速度、錯(cuò)誤率、腦力工作能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)（即大腦工作能力指數(shù)，IMC）［8］。

閱讀速度（個(gè)/min）＝閱字?jǐn)?shù)÷2

錯(cuò)誤率（%）＝（錯(cuò)漏數(shù)÷閱字?jǐn)?shù)）×100%

腦力工作能力指數(shù)（IMC）＝（閱字?jǐn)?shù)÷2）×（應(yīng)刪數(shù)－錯(cuò)漏數(shù)）÷應(yīng)刪數(shù)

上述各測(cè)試，主試者是由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的測(cè)試員擔(dān)任，每種測(cè)試都由主試者向測(cè)試對(duì)象詳細(xì)講解示范，并經(jīng)3次預(yù)試驗(yàn)，使受試者掌握方法后進(jìn)行正式測(cè)試。

1.2.6 有氧運(yùn)動(dòng)實(shí)施方法。運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目:慢跑、走跑交替、醫(yī)療步行、游戲、游泳、爬山、仰臥起坐、減肥操、器械訓(xùn)練等。

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度:運(yùn)動(dòng)過(guò)程中目標(biāo)心率保持在（220－年齡－安靜心率）/2＋安靜心率［9］。

運(yùn)動(dòng)時(shí)間:每次運(yùn)動(dòng)60～90min。

運(yùn)動(dòng)頻率:每天1次。

在教練員的帶領(lǐng)下完成8周的有氧訓(xùn)練，采用普通膳食。

1.2.7 數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差±SD）表示。組間均數(shù)比較采用單因素方差分，選擇Homogeneityof－variance顯示方差齊性，選擇Turkey比較各組間差異，P＜0.05表示組間差異具有顯著性。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況

肥胖組52人，其中女生22人，男生30人。對(duì)照組52人，男女分別為30、22人。年齡11～17歲，平均12.32±1.28歲。肥胖男生FM%在25.0%～36.7%之間，其中低于30%占63%；肥胖女生FM%在35.1%～38.6%之間。由表1可見，肥胖組和對(duì)照組在FM%、BMI之間差異有非常顯著性。

表1 肥胖組與對(duì)照組BMI、WHR、FM%的比較（±sD）

表1 肥胖組與對(duì)照組BMI、WHR、FM%的比較（±sD）

注:與正常組相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01

n BMI WHR FM%肥胖組 52 28.12±2.71＊＊0.93±0.064＊＊31.45±4.89組別＊＊正常組52 21.29±4.34 0.79±0.052 17.89±5.38

2.2 肥胖青少年推理能力和智力水平比較

肥胖青少年推理能力的五個(gè)因子得分、推理IQ總分均低于正常組，但差異無(wú)顯著性（P＞0.05）；數(shù)字廣度、算術(shù)、填圖、木塊圖四項(xiàng)上，肥胖青少年有低于正常組的趨勢(shì)，差異無(wú)顯著性（P＞0.05）。

2.3 有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后注意能力測(cè)試指標(biāo)的比較

表2顯示，腦力作業(yè)負(fù)荷前，肥胖組青少年閱讀速度、錯(cuò)誤率、腦力工作指數(shù)與對(duì)照組青少年之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；腦力作業(yè)負(fù)荷后，肥胖組第2次劃消試驗(yàn)中閱讀速度、腦力工作指數(shù)明顯低于正常組，錯(cuò)誤率高于正常組，有顯著性差異（P＜0.05）；有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后、腦力作業(yè)負(fù)荷前，肥胖組青少年閱讀速度、腦力工作指數(shù)較有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷前升高（P＞0.05），錯(cuò)誤率下降（P＞0.05）；有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后、腦力作業(yè)負(fù)荷后肥胖青少年閱讀速度、腦力工作指數(shù)顯著高于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷后（P＜0.01），錯(cuò)誤率顯著下降（P＜0.01）；與對(duì)照組相比，閱讀速度、錯(cuò)誤率、腦力工作指數(shù)都無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

表2 有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后劃消實(shí)驗(yàn)各指標(biāo)的比較（±sD）

表2 有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后劃消實(shí)驗(yàn)各指標(biāo)的比較（±sD）

注:與正常組相比，＊:P＜0.05，＊＊:P＜0.01；與肥胖組運(yùn)動(dòng)前相比，#:P＜0.05，##:P＜0.01；表3同

腦力負(fù)荷前腦力負(fù)荷后指標(biāo) 正常組 運(yùn)動(dòng)前 運(yùn)動(dòng)后閱讀速度（個(gè)/min）426.33±76.46 425.91±77.59 427.62±74.52 432.35±78.67 414.05±79.74＊433.68±78.61正常組 運(yùn)動(dòng)前 運(yùn)動(dòng)后##錯(cuò)誤率% 2.763±0.25 2.932±0.27 2.848±0.74 2.382±0.46 3.371±0.37＊ 2.425±0.42##IMC 352.72±55.26 349.69±58.04 351.83±56.65 366.74±64.57 323.36±54.38＊364.61±59.31##

表3顯示，肥胖組腦力負(fù)荷后視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)所用時(shí)間明顯長(zhǎng)于對(duì)照組（P＜0.05），腦力作業(yè)負(fù)荷后正確數(shù)均少于對(duì)照組，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后、腦力負(fù)荷作業(yè)前，肥胖組青少年視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)所用時(shí)間短于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷前（P＞0.05），正確數(shù)高于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷前（P＞0.05）；有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后、腦力負(fù)荷作業(yè)后，肥胖組青少年視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)所用時(shí)間明顯短于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷后（P＜0.01），正確數(shù)顯著高于有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前及腦力作業(yè)負(fù)荷后（P＜0.01）；與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)各指標(biāo)在腦力負(fù)荷前后的組間比較（±sD）

表3 視覺(jué)追蹤測(cè)驗(yàn)各指標(biāo)在腦力負(fù)荷前后的組間比較（±sD）

腦力負(fù)荷前 腦力負(fù)荷后指標(biāo) 正常組 運(yùn)動(dòng)前 運(yùn)動(dòng)后所用時(shí)間（s） 75.92±16.61 80.25±16.07 77.18±14.34 78.43±11.47 102.16±17.45＊ 79.83±16.08正常組 運(yùn)動(dòng)前 運(yùn)動(dòng)后##正確數(shù) 11.29±1.39 10.01±1.95 12.83±1.67 12.32±1.18 9.27±1.38 12.58±1.52##

3 討 論

本次研究的肥胖青少年大多為輕中度肥胖，對(duì)照組的選擇上也考慮了父母文化程度及父母職業(yè)等可能混雜智商的社會(huì)因素，但結(jié)果顯示肥胖青少年推理智商、數(shù)字廣度、算術(shù)、填圖以及木塊拼裝得分均低于對(duì)照組，但差異無(wú)顯著性意義，與很多國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果一致［10］，即尚不能認(rèn)為輕中度肥胖對(duì)智商有影響。一定的腦力負(fù)荷造成大腦皮層疲勞時(shí)，高級(jí)神經(jīng)功能活動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)一定障礙，使手眼協(xié)調(diào)能力下降，表現(xiàn)為完成劑量作業(yè)的速度減慢、錯(cuò)誤增加、注意、記憶等認(rèn)知功功能降低［11］。本研究結(jié)果表明，在腦力作業(yè)負(fù)荷前，肥胖青少年注意能力、手眼協(xié)調(diào)能力與正常體重個(gè)體無(wú)差異；腦力作業(yè)負(fù)荷后，肥胖青少年工作速度和準(zhǔn)確度較正常組顯著降低，表明肥胖青少年注意集中能力明顯下降。這可能是因?yàn)榉逝智嗌倌牦w脂含量高，腹部脂肪堆積，內(nèi)臟脂肪明顯增加。內(nèi)臟脂肪比外周脂肪需要更多的血流供應(yīng)，大量的血液分布于內(nèi)臟脂肪組織中，加之有效呼吸量減少，使肥胖青少年最大有氧運(yùn)動(dòng)能力下降，心肺功能損傷，腦血流供應(yīng)減少，引起大腦慢性的、輕度的缺氧缺血，在一定的腦力負(fù)荷下，大腦缺血、缺氧表現(xiàn)更為明顯，大腦能源物質(zhì)生成減少，神經(jīng)突觸功能降低，信息傳導(dǎo)速度減慢，導(dǎo)致注意穩(wěn)定性和靈活性下降。

研究表明，體育運(yùn)動(dòng)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響，主要體現(xiàn)于神經(jīng)元的變化。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可使生長(zhǎng)發(fā)育期小白鼠脊髓前角神經(jīng)元細(xì)胞核與核仁增大，大腦皮質(zhì)軀體感覺(jué)區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)椎體細(xì)胞的核仁增大；適量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷還能使生長(zhǎng)發(fā)育期小白鼠大腦皮質(zhì)軀體感覺(jué)區(qū)椎體細(xì)胞、皮質(zhì)下運(yùn)動(dòng)中樞尾殼核神經(jīng)元樹突棘增多，促使小腦皮質(zhì)蒲肯野細(xì)胞的樹突擴(kuò)大，樹突棘增多，使神經(jīng)元線粒體數(shù)量增多，嵴多而致密，提高線粒體儲(chǔ)能，供能能力［3］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后、腦力作業(yè)負(fù)荷后，肥胖青少年工作速度和準(zhǔn)確度較有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、腦力作業(yè)負(fù)荷后顯著升高，表明有氧運(yùn)動(dòng)改善了肥胖青少年注意集中能力。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期參與有氧運(yùn)動(dòng)，在大量的傳入和傳出信息的作用下，中樞神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；此外，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)使肥胖青少年體脂含量降低，內(nèi)臟脂肪減少，呼吸量增高，最大有氧運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，心肺功能提高，使肥胖青少年腦血氧飽和度提高、血液循環(huán)改善，神經(jīng)元得到充分的營(yíng)養(yǎng)和氧供給，為神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)而影響到認(rèn)知功能等高級(jí)神經(jīng)工作能力。

4 結(jié) 論

4.1 輕度肥胖尚未對(duì)青少年智力水平產(chǎn)生影響；

4.2 肥胖青少年注意集中能力在正常體重青少年注意力未受明顯影響的腦力作業(yè)負(fù)荷強(qiáng)度下明顯下降，提示一定的腦力負(fù)荷強(qiáng)度可影響肥胖青少年的認(rèn)知功能；

4.3 有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后肥胖青少年注意集中能力較有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)前顯著升高，提示長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖青少年的注意能力有明顯的有益影響。

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