ADHD兒童執(zhí)行功能的運動干預(yù)效果Meta分析

楊 波

兒童注意缺陷多動障礙（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）主要表現(xiàn)為與身心發(fā)展水平不相符的多動、沖動等行為，其核心癥狀與低水平的執(zhí)行功能有關(guān)（Crosbie et al.，2013）。執(zhí)行功能包括：1）抑制，即反應(yīng)抑制和干擾控制；2）轉(zhuǎn)換，包括任務(wù)或思維方式的轉(zhuǎn)換；3）工作記憶，包括保持和處理信息（Diamond，2013）。由于ADHD發(fā)病期跨度較大，對患者的日常生活產(chǎn)生嚴重影響（Visser et al.，2010）。

ADHD的傳統(tǒng)治療手段包括藥物療法和精神療法，藥物療法主要包括中樞興奮劑藥物哌醋甲酯和非中樞興奮劑藥物阿莫西汀。二者均通過調(diào)節(jié)相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)濃度，實現(xiàn)執(zhí)行功能的快速改善（Fuermaier et al.，2017；Séguin et al.，2018）。然而，藥物療法因停藥后伴有不良的生理副作用，而飽受爭議（Cunill et al.，2016）。精神療法包括認知行為療法和生物反饋療法等。其中，認知行為療法通過外在強化，促使情緒行為朝健康方向發(fā)展（Pan et al.，2019b）；而生物反饋療法則通過生理信號的自身反饋，消除病理過程，實現(xiàn)行為的正?；℉uang et al.，2014）。然而，精神治療雖無生理副作用，但療程長、見效慢，因此難以大規(guī)模推廣。

基于上述方法的缺點和ADHD兒童的心理行為特性，學(xué)者擬將體育鍛煉融入治療手段中。研究發(fā)現(xiàn)，中等或大強度有氧運動能在不同程度上有效改善ADHD患者的執(zhí)行功能。如一次性中等強度運動干預(yù)對ADHD兒童的抑制控制能力有著積極作用，但認知轉(zhuǎn)換和工作記憶卻并未得到顯著改善（Piepmeier et al.，2015），而長期的跆拳道練習(xí)使ADHD兒童在抑制控制、認知轉(zhuǎn)換和工作記憶的任務(wù)測試中的表現(xiàn)顯著優(yōu)于對照組（Kadri et al.，2019）。另有研究表明，急性運動在強化抑制控制能力的同時，還能促進視覺、空間工作記憶能力的發(fā)展（Gapin et al.，2010；Ziereis et al.，2015）。然而目前多數(shù)研究還是未能發(fā)現(xiàn)運動對工作記憶的積極效應(yīng)。有研究表明，急性運動僅在抑制控制方面存在積極效應(yīng)，其余執(zhí)行功能均無顯著改善（Alan et al.，2013；Gapin et al.，2015）。而Valentin等（2018）卻發(fā)現(xiàn)，急性運動不僅能改善ADHD兒童的抑制控制能力，在轉(zhuǎn)換速度方面同樣有顯著的促進作用，但對工作記憶的改善效果同樣不佳。綜上，并非所有的核心執(zhí)行功能都能從運動中獲益，有關(guān)轉(zhuǎn)換和工作記憶的研究依舊存在爭議。為此，本研究通過Meta分析，探討運動干預(yù)對ADHD兒童執(zhí)行功能的改善效果，梳理矛盾并提供統(tǒng)計依據(jù)。

1 研究方法

1.1 檢索策略和選擇標準

在獨立雙盲的前提下，2名研究者采用主題詞+自由詞組合的方法系統(tǒng)檢索Cochrane Library、Pubmed、EBSCO、ScienceDirect、Web of Science數(shù)據(jù)庫的相關(guān)期刊論文，檢索詞分為 3類：1）問題類型（“attention deficit hyperactivity disorder”and“executive functions”or“executive dysfunction”）；2）研究對象（“children”or“teen”or“adolescent”）；3）干預(yù)措施（“exercise”or“aerobic exercise”or“acute exercise”）。此外，還仔細檢索了納入文章的參考資料。檢索時間：2010年1月1日—2019年7月22日。

1.2 文獻納入和排除標準

納入文章的受試者須經(jīng)過權(quán)威機構(gòu)確診患有ADHD的青少年兒童，實驗前的各項特征一致；有完整的干預(yù)方案和精確的后測結(jié)果。排除會議論文、綜述、非RCT研究、研究內(nèi)容不一致、重復(fù)或未經(jīng)同行審批的文獻，最終納入文獻21篇，共22個獨立研究（圖1）。

圖1 本研究文獻納入的過程示意圖Figure 1.Flowchart of Literature Search and Study Selection

1.3 Meta分析過程

1.3.1 數(shù)據(jù)提取

2名研究者單獨提取文章信息包括：實驗設(shè)計特征、人口學(xué)變量、文獻研究質(zhì)量等，當(dāng)納入的文獻無法提供完整的信息時，可直接聯(lián)系作者以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。如2人的統(tǒng)計結(jié)果有出入且經(jīng)分析討論后仍無法統(tǒng)一，則交由本文通信作者裁決。文獻特征編碼包括作者姓名、年份、樣本量、平均年齡、文化背景、鍛煉時間、鍛煉強度、鍛煉頻率、干預(yù)周期、被試脫落、服藥情況。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析

1）采取Cochrane風(fēng)險偏倚評價工具評估文獻質(zhì)量，包括：隨機分配、分配隱藏、盲法、結(jié)局完整、選擇性報告、其他偏倚來源。

2）利用Stata 15.1進行分析，異質(zhì)性的判斷標準是Q統(tǒng)計量和I2。若Q統(tǒng)計量對應(yīng)的P＞0.1表明無異質(zhì)，采用固定效應(yīng)Meta分析，若P＜0.1則選擇隨機效應(yīng)進行Meta分析，以擴大置信區(qū)間，增加小樣本量研究的比重。

3）以標準化均值差為合并效應(yīng)量，其數(shù)值無單位和實際意義，只代表大小。

2 研究結(jié)果

2.1 納入文獻特征

經(jīng)系統(tǒng)檢索5個數(shù)據(jù)庫的相關(guān)研究，初步納入文獻21篇，634個樣本，平均年齡為11周歲，平均干預(yù)周期為11.7周，每次干預(yù)平均時間約為37 min，主要采用多項目相結(jié)合的中等或中等到大強度有氧運動，1個隨機單盲實驗設(shè)計，平均脫落率為6.6%，文獻質(zhì)量均在中等以上水平（表1）。

表1 納入研究基本信息Table 1 Basic Information of Included Studies

2.2 Meta分析結(jié)果

2.2.1 異質(zhì)性檢驗及敏感性分析

由表2異質(zhì)性檢驗可知，抑制、轉(zhuǎn)換相關(guān)研究間存在高度異質(zhì)性（I2＞50%，P＜0.1），而工作記憶相關(guān)研究間不存在異質(zhì)性（I2＜20%，P＞0.1）。基于本次納入研究的數(shù)據(jù)特征，嚴重懷疑結(jié)局指標的不同是造成異質(zhì)性的主要來源，接下來通過敏感性分析進一步確認。

表2 納入研究間效應(yīng)值的異質(zhì)性檢驗Table 2 Heterogeneity Analysis on Exercise Effects of Included Studies

由圖2可知，納入的文獻主要分為兩類，即以原始分結(jié)局指標一組分布于左側(cè)（帶*號），而以反應(yīng)時為結(jié)局指標一組主要分布于圖形右側(cè)。推測結(jié)局指標的選擇會影響統(tǒng)計結(jié)果，故后續(xù)單獨合并兩類結(jié)局指標的相關(guān)研究。

圖2 納入研究間效應(yīng)值的敏感性分析Fiqure 2. Sensitivity Analysis on Exercise Effects of Included Studies

2.2.2 合并效應(yīng)量

本研究共納入21篇文獻，其中19篇報告抑制功能，10篇報告轉(zhuǎn)換功能，10篇報告工作記憶。由異質(zhì)性檢驗和敏感性分析結(jié)果可知，抑制和轉(zhuǎn)換兩類結(jié)局指標的相關(guān)研究表現(xiàn)出不同的敏感性情況，因此應(yīng)分別探討。

由合并結(jié)果可知，抑制原始分組的效應(yīng)量雖達到大效應(yīng)水平并具有統(tǒng)計學(xué)意義（SMD=1.41，P＜0.05），但各研究間存在較高異質(zhì)性；而轉(zhuǎn)換原始分組的2篇文獻間雖無異質(zhì)性，但效應(yīng)量較低且不具有統(tǒng)計與學(xué)意義（SMD=0.16，P＞0.05），該結(jié)論與反應(yīng)時組結(jié)果存在一定程度的矛盾。究其原因如下：1）本次納入文獻中，以原始分為結(jié)局的研究較少且離散情況較為嚴重。因此，實驗結(jié)果的穩(wěn)定性和對真實情況的反映程度稍遜于反應(yīng)時。2）對ADHD兒童而言，認知加工速度低于正常水平，測量得分越高勢必需要付出更多的時間進行信息處理，盡管試驗后認知水平的提高在一定程度上反映在測試總分上，但該結(jié)果只強調(diào)了認知得分而忽略了信息加工速度。因此，與反應(yīng)時組的研究結(jié)果存在一定程度的矛盾且有夸大治療效果的嫌疑（McMorris et al.，2012）。

由圖3可知：1）抑制反應(yīng)時組（I2=25%，P=0.19）、轉(zhuǎn)換反應(yīng)時組（I2=28%，P=0.21）、工作記憶組（I2=0，P=0.50）的相關(guān)研究間均表現(xiàn)輕度異質(zhì)；2）抑制反應(yīng)時組（SMD=-0.55，P＜0.05）、轉(zhuǎn)換反應(yīng)時組（SMD=-0.71，P＜0.05）的合并效應(yīng)量均達到中等效應(yīng)水平且具有統(tǒng)計學(xué)意義，表明運動干預(yù)能有效提高ADHD兒童抑制控制和轉(zhuǎn)換的水平；3）工作記憶組（SMD=-0.03，P＞0.05）的效應(yīng)量較低且不具有統(tǒng)計學(xué)意義，表明運動干預(yù)對ADHD兒童工作記憶的改善效果并不顯著。

圖3 運動干預(yù)改善ADHD兒童執(zhí)行功能的Meta分析森林圖Figure 3.Forest Plot of Exercise effects on Executive Function in ADHD Children

以上結(jié)果表明，本研究存在多個調(diào)節(jié)變量影響運動干預(yù)后的總體效應(yīng)量，但影響效果的因素有哪些？各因素間如何合理組合才能形成最佳運動處方仍需進一步分析。因此，后續(xù)研究主要圍繞納入的研究特征展開討論。

2.2.3 偏倚檢驗

因符合本研究3個指標的相關(guān)文獻均達到10篇以上，故進行發(fā)表偏倚檢測，結(jié)果如圖4所示，散點基本分布于漏斗上方，以反應(yīng)時為結(jié)局指標的研究主要分布于漏斗內(nèi)側(cè)且左右對稱，但以原始分為結(jié)局指標的研究卻嚴重偏離漏斗外部且離散程度較大。表明以反應(yīng)時為結(jié)局指標的研究不存在發(fā)表偏倚，但以原始分為結(jié)局指標的研究存在嚴重的發(fā)表偏倚。這再次表明本次以原始分為結(jié)局指標的研究會影響統(tǒng)計結(jié)果，故后續(xù)研究僅分析以反應(yīng)時為結(jié)局指標的研究結(jié)果。

圖4 納入研究的發(fā)表偏倚漏斗圖Figure 4.Funnel Plot of Publication Bias of included Studies

2.2.4 亞組調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗

由圖3可知，運動能有效改善抑制控制能力和轉(zhuǎn)換速度，但為進一步探究最佳運動處方，對納入的文獻進行亞組分析，結(jié)果如表3所示：

表3 分層亞組調(diào)節(jié)效應(yīng)分析結(jié)果Table 3 Result of Subgroup Analysis

1）通過被試年齡亞組分析可知，運動干預(yù)效果受受試者的年齡影響。其中，運動對6～13歲受試者的抑制控制（SMD=-0.62，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.76，P＜0.05）改善效果最好；而隨著年齡的增長，運動對抑制控制能力（SMD=-0.26，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.14，P＜0.05）的改善效果逐漸降低。

2）由受試者服藥情況亞組分析可知，一段時間運動干預(yù)后，運動與藥物聯(lián)合治療效果與單純的運動干預(yù)效果之間的差別并不大。具體表現(xiàn)為：服藥不一致組的抑制能力的改善效應(yīng)量為SMD=-0.56，P＜0.05；服藥一致組的改善效應(yīng)量為SMD=-0.57，P＜0.05。而服藥不一致組轉(zhuǎn)換速度的改善效應(yīng)量為SMD=-0.80，P＜0.05；服藥一致組轉(zhuǎn)換速度的改善效應(yīng)量為SMD=-0.70，P＜0.05。

3）通過運動強度的亞組分析可知，中等強度的運動干預(yù)對抑制控制（SMD=-0.64，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.78，P＜0.05）的改善效果最佳；而隨著強度增加到中等以上水平時，運動對抑制控制（SMD=-0.44，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.62，P＜0.05）的干預(yù)功效較弱。

4）通過對每次鍛煉時間的亞組分析可知，每次進行40～60 min的運動干預(yù)，對ADHD患者的抑制控制能力（SMD=-0.85，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-1.08，P＜0.05）的改善效果最佳；而30～40 min的運動干預(yù)效果僅達到中等效應(yīng)量（SMD=-0.71，P＜0.05）；15～20 min的運動干預(yù)對抑制控制能力（SMD=-0.40，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.54，P＜0.05）改善效應(yīng)量最低。

5）通過對鍛煉周期的亞組分析可知，6～8周的運動干預(yù)對抑制控制（SMD=-0.81，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.83，P＜0.05）的改善效果最佳；其次是10～12周（抑制控制（SMD=-0.40，P＜0.05）、轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.86，P＜0.05）；而當(dāng)運動周期過長超過16周時，作用效果減退，僅能改善抑制控制能力（SMD=-0.65，P＜0.05），而對轉(zhuǎn)換速度的影響效果并不顯著（SMD=-0.29，P＜0.05）。

以上亞組分析分別從5個方面探究了不同情況下的運動干預(yù)效果，以及每種干預(yù)手段所產(chǎn)生的效應(yīng)量。但運動干預(yù)在不同情況下是如何改善ADHD患者的抑制控制能力和轉(zhuǎn)換水平仍需進一步討論，因此，后續(xù)分析將主要圍繞運動產(chǎn)生的心理機制展開。

3 討論

3.1 納入文獻質(zhì)量和總體偏倚

本次共納入22個研究，質(zhì)量評估結(jié)果顯示總體質(zhì)量較高。由于以原始分為結(jié)局指標的研究存在夸大治療效果的嫌疑，因此，本次僅分析以反應(yīng)時為結(jié)局指標的研究結(jié)果。結(jié)果表明，運動能有效改善抑制控制能力（SMD=-0.55，P＜0.05）和轉(zhuǎn)換速度（SMD=-0.71，P＜0.05），但對工作記憶改善并不顯著（SMD=-0.03，P＞0.05），這與已有研究結(jié)論一致（陳愛國等，2011；Verburgh et al.，2014）。

3.2 運動方案對ADHD兒童執(zhí)行功能影響的Meta分析

被試年齡方面，運動干預(yù)對6～13歲兒童的抑制控制和轉(zhuǎn)換能力改善效果最好；而隨著年齡的增加，運動功效逐漸降低。分析認為，ADHD兒童執(zhí)行功能的發(fā)展伴隨著腦結(jié)構(gòu)和功能的變化。由于學(xué)前期兒童的腦部發(fā)育速度最快，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性較高。此時施加運動干預(yù)能夠最大限度地促進ADHD兒童神經(jīng)系統(tǒng)的快速發(fā)育，抑制控制和轉(zhuǎn)換能力也會隨之改善。而當(dāng)進入青春期后，前額葉皮質(zhì)神經(jīng)細胞發(fā)育幾近“完善”。因此，希望通過運動干預(yù)來進一步優(yōu)化的空間有限，其抑制控制和轉(zhuǎn)換能力的改善程度自然也隨之降低（Ntourou et al.，2018）。

在被試服藥一致性方面，試驗期間輔助藥物治療組與單純地運動干預(yù)組對ADHD兒童抑制控制和轉(zhuǎn)換能力最終的改善效果差別不大。分析認為，藥物可直接作用于ADHD兒童身體器官，縮短治療周期；而單純地運動干預(yù)可通過調(diào)節(jié)ADHD兒童的機體代謝，為神經(jīng)信號的高效傳遞提供生理基礎(chǔ)（Li et al.，2016）。從而確保機體在無藥物的輔助下仍然能分泌神經(jīng)遞質(zhì)，緩解認知障礙（Giorgetti et al.，2019）。但由于轉(zhuǎn)換的服藥一致性亞組分析中，不一致組的研究僅納入1篇，其結(jié)果可能會造成一定程度的偏差，因此后續(xù)研究仍需納入更多文獻來支持這一結(jié)論。

干預(yù)強度亞組分析發(fā)現(xiàn)，中等強度運動對ADHD兒童的抑制控制和轉(zhuǎn)換能力改善效果最佳，而隨著強度的增加，作用功效隨之降低。分析認為，由于ADHD兒童認知缺陷主要原因是大腦前額葉發(fā)育不良，嚴重阻礙了認知加工時多個腦區(qū)間的協(xié)同工作，而中等強度運動能確保各腦區(qū)獲得充足的氧氣，提高細胞代謝水平（蔣長好等，2013），這不僅能有效優(yōu)化ADHD兒童各腦區(qū)間的聯(lián)系，還能提高其神經(jīng)元激活的一致性水平，促進認知功能的完善和發(fā)展，從而有效改善執(zhí)行功能（Erickson et al.，2015；Gunnell et al.，2019），以便幫助ADHD兒童抑制無關(guān)信息的干擾，并實現(xiàn)向目標信息的快速轉(zhuǎn)換。

在干預(yù)時間方面，每次進行40～60 min的有氧運動才能最大限度地改善ADHD兒童抑制控制和轉(zhuǎn)換能力，且干預(yù)時間越短，運動功效也隨之降低，已有研究也支持這一結(jié)論（McKune et al.，2003）。分析認為，由于ADHD兒童的實驗依從性和認知水平稍低于正常兒童，在接受同樣時長的運動干預(yù)時，并不能獲得等量的運動功效。因此需要適當(dāng)?shù)脑黾舆\動干預(yù)時長予以彌補，但后續(xù)研究仍需納入更多文獻進一步探究最佳干預(yù)時間。

在運動干預(yù)周期方面，維持6～8周的運動干預(yù)對ADHD兒童的抑制控制和轉(zhuǎn)換能力的改善效果最佳；而超過8周后持續(xù)周期越長，改善效果越低，該結(jié)論與已有研究一致（Lee et al.，2017a）。而10～12周的干預(yù)雖能提高轉(zhuǎn)換水平，但卻降低了ADHD患者的抑制控制能力。但是，轉(zhuǎn)換的干預(yù)周期亞組分析中，僅有1篇文獻的干預(yù)周期在10～12周，因此其結(jié)果可能存在一定程度的偏差，后續(xù)研究應(yīng)納入更多的相關(guān)文獻來驗證這一結(jié)論。

4 結(jié)論

1）中等強度運動對ADHD患者抑制控制和轉(zhuǎn)換能力的改善效果最佳；2）每次鍛煉時間應(yīng)保持在40～60 min，并維持在6～8周以達到理想效果；3）6～13歲是運動改善ADHD患者抑制控制和轉(zhuǎn)換能力的最佳時期，且干預(yù)效果隨年齡的增加而降低；4）運動干預(yù)過程中加入藥物治療對ADHD兒童抑制控制和轉(zhuǎn)換能力的最終影響與單純長期的運動干預(yù)效果差異并不大。