一次太极拳运动能否影响注意网络？ 一项fNIRS的研究

【作者】 李琳； 赵文睿； 崔洁； 占竺旋； 惠敏强； 张梦桐；

【机构】 华东师范大学体育与健康学院； 华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室；

【摘要】 研究目的:注意是意识对特定信息或对象的指向与集中,是产生和维持心理过程的必要条件。它作为人类最基础的认知功能,是整个认知系统的核心成分,管理着记忆、语言等其他认知功能。近些年随着认知神经科学的发展,人们发现注意可以划分为警觉、定向和执行控制三个独立的网络,各自对应着不同的脑区。Fan等人根据此理论使用经典Flanker设计了注意网络测试任务(Attention Networks Test,ANT),通过一个简单的线索提示和目标反应任务,同时测量警觉、定向和执行控制三个网络的加工效率。目前,ANT已被广泛应用于不同人群的研究。太极拳是一种将运动、认知和冥想相融合的体育锻炼形式,运动过程中需要注意力高度集中,强调呼吸和大脑等多器官的协同参与。研究发现长期练习太极拳可从行为学层面改善老年人的定向网络与执行控制网络,脑影像学证据表明,长期练习太极拳可改变老年人的脑结构、优化脑功能连接,太极拳是减缓与年龄相关的认知衰退的有效干预方式。但太极拳对年轻人认知的影响尚缺乏足够的证据,特别是太极拳影响年轻人认知的潜在脑机制仍不清楚。而且,到目前为止,几乎所有研究都是探讨太极拳运动的长期效应,而对一次太极拳运动的急性效应尚没有研究关注。已有大量研究证实一次有氧运动可提升警觉、定向和执行控制网络的表现,且相应的脑功能亦发生了可塑性变化。一次太极拳运动既是有氧运动,也是身心实践运动,其对注意网络与脑功能的影响如何值得深入研究。因此本研究采用功能性近红外光谱技术(f NIRS)、使用ANT任务揭示一次太极拳运动对注意网络的影响及脑机制。研究方法:本研究为非随机对照干预试验,选取某高校学习太极拳一年的太极拳专业硕士研究生作为实验组(17人),经统计分析后删除了行为学数据处于3个标准差以外的被试3人,剩余被试14人。在同年级的体育专业硕士研究生中招募无太极拳、冥想、瑜伽等经历的被试作为对照组(15人),删除行为学数据处于3个标准差外的被试1人,剩余被试14人。实验采用2×2的混合设计(组别×时间),所有被试均完成两次ANT任务,同时采用f NIRS技术采集脑数据。实验程序如下:在完成第一次ANT任务和脑数据采集后,实验组先进行10分钟的热身,随后跟随音乐完成一套20分钟的24式杨氏太极拳,对照组则静立30分钟,两个组别分别完成相应任务后,待心率恢复至安静心率,完成第二次ANT任务和脑数据采集。对行为学和大脑兴趣区的oxy-Hb值进行重复测量方差分析,并采用皮尔逊相关分析考查注意网络行为表现与大脑兴趣区oxy-Hb信号的关系。研究结果:实验组与对照组在年龄(t=0.67,P=0.51)、身高(t=1.24,P=0.22)、体重(t=1.59,P=0.13)及BMI(t=1.10,P=0.32)上均无显著差异。(1)在行为学层面上,一次太极拳运动可显著提高执行控制网络的行为学表现(t=9.88,P=0.04,Cohen’s d=0.55),对警觉网络、定向网络无显著影响;一次太极拳运动可使负责警觉网络的左颞中回(t=-4.49,P=0.001,Cohen’s d=-1.20)、左三角部额下回(t=-2.97,P=0.02),Cohen’s d=-0.83、左中央后回(t=-2.25,P=0.04,Cohen’s d=-0.89)、右颞中回(t=-2.31,P=0.04,Cohen’s d=-0.96)、右额中回(t=-3.57,P=0.04,Cohen’s d=-0.92)的oxy-Hb值明显提升,负责定向网络的左中央前回(t=-2.53,P=0.01,Cohen’s d=-0.83)、右中央前回(t=-2.83,P=0.01,Cohen’sd=-1.11)的oxy-Hb值显著提升,负责执行控制网络的右中央后回的oxy-Hb值明显提升(t=-2.84,P=0.006,Cohen’s d=-1.25)。(2)执行控制网络的行为表现与右中央后回的脑激活状况呈中度负相关(r=-0.61,P=0.06)。研究结论:(1)一次太极拳运动可显著提高执行控制网络的行为学表现,右中央后回是太极拳影响执行控制网络行为学改变的可能神经机制。(2)一次太极拳运动可引起注意网络的脑功能改变,主要表现在负责警觉网络的左颞中回、左三角部额下回、左中央后回、右颞中回、右额中回、负责定向网络的双侧中央前回和负责执行控制网络的右中央后回的脑激活模式发生了改变。更多还原