摘要:執(zhí)行功能(Executive Function, EF)涉及高級認(rèn)知過程,如抑制控制、認(rèn)知靈活性和工作記憶,對個體的日常生活和工作至關(guān)重要。不同群體,包括老年人、長期久坐的婦女、自閉癥兒童、超重人群以及殘疾運動員,都可能面臨執(zhí)行功能受損的問題。兒童的執(zhí)行功能發(fā)展對學(xué)習(xí)效率和學(xué)業(yè)成績具有顯著影響,而老年人的執(zhí)行功能下降則可能導(dǎo)致步態(tài)穩(wěn)定性降低,增加跌倒風(fēng)險。因此,開發(fā)系統(tǒng)、科學(xué)且全面的評價方法對于檢測執(zhí)行功能和評估康復(fù)干預(yù)效果至關(guān)重要。本研究系統(tǒng)總結(jié)了國外關(guān)于體育活動干預(yù)對執(zhí)行功能影響的文獻(xiàn),對這些研究中使用的執(zhí)行功能評價方法進(jìn)行了整理和分析。本文從執(zhí)行功能的三個關(guān)鍵維度——抑制、轉(zhuǎn)移和更新——以及整體評價方法進(jìn)行詳細(xì)闡述,旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究者和實踐者提供參考和啟發(fā)。
關(guān)鍵詞:執(zhí)行功能;評價方法;子功能;體育活動;認(rèn)知康復(fù)
Research Status and Inspirations of the Application of Functional Assessment Methods in Foreign Sports Intervention Programs
Tan Yong, Meng Ling Yue, Zhang Qiu Xia
Physical Education and Sports School of Soochow University,Suzhou, Jiangsu 215000
Abstract: Executive Function (EF) encompasses advanced cognitive processes such as inhibitory control, cognitive flexibility, and working memory, which are crucial for an" individual's daily life and work. Diverse populations, including the elderly, sedentary women, autistic children, overweight individuals, and disabled athletes, may face impairments in EF. The development of EF in children significantly impacts learning efficiency and academic performance, while declines in EF among the elderly can lead to reduced gait stability and increased fall risks. Therefore, developing systematic, scientific, and comprehensive assessment methods is essential for detecting EF and evaluating the effectiveness of rehabilitation interventions. This study systematically reviewed 36 foreign literature articles on the impact of physical activity interventions on EF, organizing and analyzing the EF assessment methods employed in these studies. This paper elaborates on the three key dimensions of EF—inhibition, shifting, and updating—as well as overall assessment approaches, aiming to provide references and inspirations for researchers and practitioners in related fields.
Keywords: Executive Function; Assessment Methods; Subfunctions; Physical Activity; Cognitive Rehabilitation
執(zhí)行功能(Executive Function, EF)是指大腦控制和調(diào)節(jié)認(rèn)知過程的能力,在兒童的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。周曉林[1]將執(zhí)行功能定義為對心理活動的調(diào)控能力,它使我們能夠?qū)ν庠谛袨檫M(jìn)行有效的控制、調(diào)節(jié)、分析和整合。王源[2]以及Diamond [3] 進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了執(zhí)行功能在高級認(rèn)知過程中的核心地位,它負(fù)責(zé)監(jiān)督和調(diào)整各種基本認(rèn)知功能。執(zhí)行功能的兩個主要分支——冷執(zhí)行功能和熱執(zhí)行功能——分別關(guān)聯(lián)著不同的心理過程。冷執(zhí)行功能主要涉及反應(yīng)抑制、工作記憶和認(rèn)知靈活性等方面,而熱執(zhí)行功能則與情緒調(diào)節(jié)、延遲滿足、獎勵和懲罰相關(guān)的決策以及自我控制等心理社會能力有關(guān)[4]。
執(zhí)行功能表示大腦控制和調(diào)節(jié)認(rèn)知過程的關(guān)鍵能力,在兒童成長過程中扮演著至關(guān)重要的角色。且研究表明,執(zhí)行功能的損害是早期自殺念頭的風(fēng)險因素之一。因此,干預(yù)兒童的執(zhí)行功能可能成為預(yù)防自殺和早期干預(yù)的關(guān)鍵[5]。
EF的評價方法對于識別和干預(yù)相關(guān)障礙至關(guān)重要。在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、特殊教育等領(lǐng)域,EF的評價已成為診斷額葉受損、注意力缺陷多動障礙、學(xué)習(xí)障礙、高功能自閉癥等狀況的重要工具。這些評價方法不僅幫助專業(yè)人士理解個體的EF水平,也為教育和職業(yè)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。
鑒于EF在個體發(fā)展中的核心作用,以及體育活動在促進(jìn)認(rèn)知和心理健康方面的潛力,本研究聚焦于國外體育活動干預(yù)中EF評價方法的應(yīng)用現(xiàn)狀,通過系統(tǒng)梳理和分析,旨在總結(jié)國外體育活動中EF評價方法的應(yīng)用情況,探索這些方法的內(nèi)在規(guī)律,并分析其在不同干預(yù)措施中的有效性和適用性,期望為EF評價方法的科學(xué)應(yīng)用提供參考和啟示,進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐發(fā)展。
1.執(zhí)行功能的評價方法及其方法概述
執(zhí)行功能(Executive Function, EF)作為大腦高級認(rèn)知過程的核心,包含抑制控制、工作記憶、認(rèn)知靈活性和規(guī)劃技能等關(guān)鍵子功能,執(zhí)行功能的子維度精確評估這些子功能對于深入理解個體的執(zhí)行功能水平具有至關(guān)重要的作用。也可從從執(zhí)行功能的子維度:抑制、移位和更新來對執(zhí)行功能進(jìn)行評價。除了針對特定子功能和子維度的評價外,一些研究采用了整體評價方法,這些方法包括計算機(jī)化測試、自評量表或行為任務(wù)。
1.1執(zhí)行功能的子功能及其評價方法
1.1.1抑制控制的評價方法
抑制控制是指個體在追求認(rèn)知目標(biāo)時,能夠抑制對無關(guān)刺激的反應(yīng)的能力。評估抑制控制主要關(guān)注個體抑制沖動和不必要反應(yīng)的能力。經(jīng)典的評估工具包括Stroop測試[6]及其多種變體,如Stroop/reverse-Stroop、Stroop Color and Word Test等。這些測試因其高信度和效度,被廣泛應(yīng)用于兒童和成人的抑制控制評估。對于學(xué)齡前兒童,NIH工具箱和特定行為任務(wù)(如熊貓/獅子試驗、Grass-Snow任務(wù))提供了更為適宜的評估手段。而對于成人,則可能采用更為復(fù)雜的Stroop變體,以適應(yīng)其較高的認(rèn)知發(fā)展水平。[7]
1.1.2工作記憶的評價方法
工作記憶是個體對信息進(jìn)行暫時加工和貯存的記憶系統(tǒng)。評估工作記憶主要關(guān)注個體在短期記憶中存儲和操作信息的能力。常用的評估工具包括2-back和n-back任務(wù)、數(shù)字廣度測試(DST)、數(shù)字前后跨度測試等。其中,2-back任務(wù)在兒童群體中應(yīng)用廣泛,而n-back任務(wù)則因其對工作記憶要求較高,更多用于成人評估。此外,Corsi塊測試也適用于簡單工作記憶的評估,而Coris阻滯測驗則用于更復(fù)雜的工作記憶任務(wù)。
1.1.3認(rèn)知靈活性的評價方法
認(rèn)知靈活性是指個體根據(jù)情境變化調(diào)整思維和行為的能力。評估認(rèn)知靈活性主要采用任務(wù)轉(zhuǎn)換測試、威斯康星卡片分類測試(WCST)[8]及其計算機(jī)版本、尺寸變更卡排序(DCCS)[9]等。此外,局部-全局任務(wù)(LGT)和靈活項目選擇任務(wù)(FIST)也為評估提供了有效的手段。特別是DCCS和LGT的Navon圖形任務(wù),在兒童認(rèn)知靈活性評估中被廣泛使用。而WCST及其計算機(jī)版本則更適合成人群體。
1.1.4規(guī)劃技能的評價方法
規(guī)劃技能是執(zhí)行功能的重要組成部分,涉及個體在遵守特定規(guī)則的前提下,通過最少的步驟達(dá)成目標(biāo)狀態(tài)的能力。評估規(guī)劃技能主要采用傳統(tǒng)的河內(nèi)塔(ToH)測試。該測試不僅能夠反映個體的規(guī)劃能力,還能夠揭示問題解決過程中的認(rèn)知策略。
1.2基于抑制、移位和更新的評價方法
執(zhí)行功能的子維度包括抑制控制、認(rèn)知轉(zhuǎn)移和信息更新。這些維度可以通過特定的心理任務(wù)進(jìn)行評估。
1.2.1抑制控制的評價
抑制控制可通過改編版本的側(cè)翼[10] [11]任務(wù)進(jìn)行評估。該任務(wù)要求兒童在忽略干擾信息的情況下,對中心刺激做出反應(yīng)。例如,在喂魚任務(wù)中,兒童需要根據(jù)魚嘴的方向快速準(zhǔn)確地按下相應(yīng)按鈕。通過計算不一致條件下的準(zhǔn)確率,可以量化抑制控制的能力[12]。
1.2.2 認(rèn)知轉(zhuǎn)移的評價
認(rèn)知轉(zhuǎn)移的評價可以通過引入新規(guī)則的反向塊來實現(xiàn)。在這個任務(wù)中,兒童需要根據(jù)魚的顏色改變其反應(yīng)規(guī)則,從而評估其轉(zhuǎn)移注意力和適應(yīng)新規(guī)則的能力;或是利用口頭更新任務(wù)被用來評估更新組件;可以統(tǒng)計計算Trail Making Test-B(TMT-B)反向得分來反應(yīng)移位能力[13]。
1.2.3信息更新的評價
信息更新作為執(zhí)行功能的一個重要子維度,涉及到對工作記憶中信息的監(jiān)控、替換和整合新信息的能力。這一能力對于適應(yīng)不斷變化的環(huán)境、解決復(fù)雜問題以及進(jìn)行高效的決策至關(guān)重要。為了評估信息更新的能力,可以采用一系列設(shè)計精巧的心理任務(wù),如N-back任務(wù)、活動記憶任務(wù)(Running Memory Task)或任務(wù)切換范式中的特定變種。
1.3執(zhí)行功能的整體評價方法
除了針對特定子功能和子維度的評價外,一些研究采用了整體評價方法,這些方法包括計算機(jī)化測試、自評量表或行為任務(wù)。
1.3.1計算機(jī)化或軟件測試
計算機(jī)化測試如E-Prime軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)的測試環(huán)境,能夠精確測量執(zhí)行功能的不同方面。Open-source Psychology Experiment Builder Language v0.14 for Windows包含的Stroop顏色詞任務(wù),視覺斯滕貝格任務(wù),威斯康星州卡片分類測驗和倫敦塔任務(wù)可以對執(zhí)行功能進(jìn)行一個全方位的測試;使用早期工具箱(EYT)中的測量方法評估EF,該工具箱已在學(xué)齡前兒童中進(jìn)行了心理測量學(xué)驗證[14]。MARC YANGU?EZ 等[15]為了評估抑制、工作記憶和認(rèn)知靈活性,他們使用了九個任務(wù),所有任務(wù)都是基于計算機(jī)的。
1.3.2自評量表
量表如兒童執(zhí)行功能神經(jīng)心理學(xué)評估(ENFEN)和執(zhí)行障礙問卷(DEX)能夠從兒童自身或家長的角度評估執(zhí)行功能;還可以通過Delis-Kaplan執(zhí)行功能系統(tǒng)9個分量表的不同測試評估認(rèn)知靈活性和抑制。
1.3.3 行為任務(wù)
行為任務(wù),如Corsi塊敲擊測試、倫敦塔和視覺辨別任務(wù),是評估執(zhí)行功能的常用方法。這些任務(wù)能夠評估工作記憶、規(guī)劃和問題解決等多方面的能力。Random Number Generation task(RNG)是老年人執(zhí)行功能評價的一種行為任務(wù)。
2討論
本研究對執(zhí)行功能評價方法進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理和分析。研究表明,不同的評價方法有其獨特的優(yōu)勢和局限性。例如,計算機(jī)化測試提供了高控制性和可重復(fù)性,但可能缺乏生態(tài)效度;而行為任務(wù)雖然具有高生態(tài)效度,但可能在標(biāo)準(zhǔn)化方面存在挑戰(zhàn)。隨著科技的進(jìn)步和認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展,未來可以探索更多新的評價方法,如虛擬現(xiàn)實技術(shù)、腦成像技術(shù)等,以更全面地評估個體的執(zhí)行功能水平。為了提高評價方法的生態(tài)效度,可以更多地結(jié)合日常生活和工作場景,設(shè)計更加貼近實際的測試任務(wù)。同時,也可以考慮將多種評價方法相結(jié)合,以更全面地評估個體的執(zhí)行功能。對于老年人、兒童等特殊群體,需要更多地關(guān)注其評價需求,設(shè)計更加適合其認(rèn)知水平和特點的測試任務(wù)。同時,也可以考慮將評價結(jié)果與康復(fù)干預(yù)措施相結(jié)合,以更好地指導(dǎo)臨床實踐。由于不同文化背景下的個體在執(zhí)行功能方面可能存在差異,因此未來需要加強(qiáng)跨文化研究,以探索不同文化背景下執(zhí)行功能評價方法的適用性和有效性。行功能評價方法在國外運動干預(yù)中的應(yīng)用已取得了顯著的進(jìn)展。然而,仍需要不斷探索新的評價方法、提高評價方法的生態(tài)效度、關(guān)注特殊群體的評價需求以及加強(qiáng)跨文化研究等方面的工作。未來隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步,相信我們能夠更加全面、準(zhǔn)確地評估個體的執(zhí)行功能水平,為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供更加有力的支持。
3未來研究方向
3.1跨文化和跨年齡段的評估
未來研究應(yīng)進(jìn)一步探索跨文化和跨年齡段的執(zhí)行功能評估方法,以更全面地了解不同群體和年齡段個體的執(zhí)行功能特點。
3.2生態(tài)化評估
未來研究應(yīng)更多地采用生態(tài)化評估方法,如日常生活任務(wù)模擬、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等,以更真實地反映個體在日常生活和復(fù)雜任務(wù)中的執(zhí)行功能表現(xiàn)。
3.3多維度整合評估
未來研究應(yīng)進(jìn)一步整合不同維度的執(zhí)行功能評估方法,如子功能評估、基于抑制、移位和更新的評估以及整體評估方法,以更全面地了解個體的執(zhí)行功能水平。
3.4干預(yù)研究
未來研究應(yīng)更多地開展執(zhí)行功能干預(yù)研究,探索不同干預(yù)措施對執(zhí)行功能的影響及其機(jī)制,為預(yù)防和改善執(zhí)行功能障礙提供科學(xué)依據(jù)。
4結(jié)論
執(zhí)行功能評價在理解個體認(rèn)知能力和指導(dǎo)干預(yù)措施方面發(fā)揮著重要作用。未來的研究應(yīng)進(jìn)一步探索不同評價方法的適用性和有效性,以及它們在不同人群和不同情境下的表現(xiàn)。此外,綜合使用多種評價方法可能會提供更全面的執(zhí)行功能評估。
4參考文獻(xiàn)
[1] 周曉林. 執(zhí)行控制:一個具有廣闊理論前途和應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域[J]. 心理科學(xué)進(jìn)展, 2004(05): 641-642.
[2] 王源. 不同類型短時中等強(qiáng)度運動對小學(xué)生執(zhí)行功能影響的實驗研究[D]. 2015.
[3] Diamond A, Lee K. Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old[J]. Science, 2011, 333(6045): 959-64.
[4] 楊斌讓, 陳俏如. 注意缺陷多動障礙兒童執(zhí)行功能的評估與干預(yù)[J]. 中國兒童保健雜志, 2022, 30(12): 1277-1281.
[5] Bauer B W, Gustafsson H C, Nigg J, et al. Working memory mediates increased negative affect and suicidal ideation in childhood attention-deficit/hyperactivity disorder[J]. J Psychopathol Behav Assess, 2018, 40(2): 180-193.
[6] Jiménez-Roldán M J, Sa?udo B, Carrasco Páez L. Influence of High-Intensity Interval Training on IGF-1 Response, Brain Executive Function, Physical Fitness and Quality of Life in Sedentary Young University Women-Protocol for a Randomized Controlled Trial[J]. Int J Environ Res Public Health, 2023, 20(7).
[7] Wang Y, Wu X, Chen H. Badminton Improves Executive Function in Adults Living with Mild Intellectual Disability[J]. Int J Environ Res Public Health, 2023, 20(4).
[8] Damrongthai C, Kuwamizu R, Suwabe K, et al. Benefit of human moderate running boosting mood and executive function coinciding with bilateral prefrontal activation[J]. Sci Rep, 2021, 11(1): 22657.
[9] Wang H, Ge W, Zhu C, et al. How pom cheerleading improves the executive function of preschool children: the mediating role of speed and agility[J]. BMC Psychol, 2022, 10(1): 234.
[10] Oberer N, Gashaj V, Roebers C M. Executive functions, visual-motor coordination, physical fitness and academic achievement: Longitudinal relations in typically developing children[J]. Hum Mov Sci, 2018, 58: 69-79.
[11] Eriksen B A, Eriksen C W. Effects of noise letters upon the identification of a target letter in a nonsearch task[J]. Perception amp; Psychophysics, 1974, 16(1): 143-149.
[12] Van Duijvenvoorde A C, Jansen B R, Bredman J C, et al. Age-related changes in decision making: comparing informed and noninformed situations[J]. Dev Psychol, 2012, 48(1): 192-203.
[13] Wang R, Ekblom M M, Arvidsson D, et al. The interrelationship between physical activity intensity, cardiorespiratory fitness, and executive function in middle-aged adults: An observational study of office workers[J]. Front Public Health, 2022, 10: 1035521.
[14] Howard S J, Melhuish E. An Early Years Toolbox for Assessing Early Executive Function, Language, Self-Regulation, and Social Development: Validity, Reliability, and Preliminary Norms[J]. J Psychoeduc Assess, 2017, 35(3): 255-275.
[15] Yangüez M, Bediou B, Hillman C H, et al. The Indirect Role of Executive Functions on the Relationship between Cardiorespiratory Fitness and School Grades[J]. Med Sci Sports Exerc, 2021, 53(8): 1656-1665.