中国健康体育课程模式对初中生工作记忆功能的影响——基于近红外光谱成像技术

【作者】 王世玉； 李琳； 张小友；

【机构】 华东师范大学；

【摘要】 研究目的:中国健康体育课程模式的目标是努力解决学生的身心健康问题、提高学生的体质健康水平和心理健康水平。本研究旨在探究中国健康体育课程模式对初中生工作记忆功能的影响,并探明其作用的神经基础。研究方法:设置实验组(N=34,Y=13.39±0.60)与对照组(N=15,Y=13.60±0.51),实验组运用中国健康体育课程模式,紧扣模式要点((1)中高强度:运动密度在75%左右、运动心率应达到140-160次/min;(2)体能练习:每节课进行10分钟的多样化、兴趣化、补偿性体能练习;(3)结构化技能学习:运动项目以单元教学模式进行结构化教学、以活动和比赛为主)进行8周体育课教学,对照组进行8周常规体育课教学;其他变量均严格控制。采用n-back范式(0-back、2-back)和fNIRS技术进行前后测考察。对2(组别:对照组、实验组)×2(测试时间点:前测、后测)混合设计的研究采用重复测量方差分析法,对行为学数据进行检验,以分析中国健康体育课程模式对实验组学生的工作记忆功能在行为学上与对照组相比是否产生不同的影响。使用MATLAB功能包nirsLAB(v2019)对脑数据进行处理,通过一般线性模型(GLM)分析得出两组被试在0-back和2-back任务下的beta值,采用重复测量方差分析法对beta值进行检验,探究中国健康体育课程模式对实验组学生的工作记忆功能产生的影响所作用的通道及脑区,以揭示其作用的神经基础。研究结果:干预前,对可能影响两组被试工作记忆功能的各项指标及工作记忆功能前测数据进行单因素方差分析,结果显示:年龄F(1,49)=1.43,P=0.24>0.05;性别F(1,49)=0.79,P=0.38>0.05;体重指数F(1,49)=0.52,P=0.48>0.05;基础心率F(1,49)=2.18,P=0.15>0.05;体质F(1,49)=0.10,P=0.75>0.05;体力活动水平F(1,49)=0.56,P=0.46>0.05;儿童焦虑量表F(1,49)=0.75,P=0.39>0.05;儿童抑郁量表F(1,49)=0.25,P=0.62>0.05,即两组被试干预前各项指标同质;0-back任务正确率F(1,48)=0.11,P=0.74>0.05;0-back任务反应时F(1,48)=3.91,P=0.06>0.05;2-back任务正确率F(1,48)=1.97,P=0.17>0.05;2-back任务反应时F(1,48)=1.00,P=0.32>0.05,即两组被试在干预前工作记忆功能的水平差异无统计学意义。干预后,行为学结果显示:0-back任务正确率的时间×组别因素主效应不显著,F(1,48)=0.65,P=0.43>0.05;0-back任务反应时的时间×组别因素主效应不显著,F(1,48)=2.26,P=0.14>0.05;2-back任务正确率的时间×组别因素主效应显著,F(1,48)=5.17,P=0.03<0.05,根据简单效应分析结果显示,实验组正确率显著高于对照组;2-back任务反应时的时间效应显著F(1,48)=12.89,P=0.01<0.05,根据简单效应分析结果显示,实验组反应时减少的显著程度高于对照组,时间×组别因素主效应不显著,F(1,48)=0.01,P=0.96>0.05。fNIRS结果显示:0-back任务时,通道11(F=5.89,P=0.02<0.05)、通道17(F=5.25,P=0.03<0.05)、通道43(F=6.88,P=0.01<0.05)、通道44(F=5.00,P=0.03<0.05)时间×组别因素主效应显著,根据简单效应分析结果显示,以上通道实验组激活程度均显著高于对照组,显著激活通道主要位于右侧背外侧前额叶(DLPFC)区域,该区域与工作记忆、发散思维及创造力等密切相关;2-back任务时,通道11(F=4.60,P=0.04<0.05)、通道17(F=6.45,P=0.01<0.05)、通道34(F=4.54,P=0.04<0.05)通道43(F=8.20,P=0.00<0.05)时间×组别因素主效应显著,根据简单效应分析结果显示,以上通道实验组激活程度均显著高于对照组,显著激活通道主要位于DLPFC区域。研究结论:本研究证实了干预时间为8周的中国健康体育课程模式可有效提高初中生的工作记忆功能。其神经基础可能是,中国健康体育课程模式提高了初中生DLPFC激活水平,从而促进了工作记忆能力的提高,这对于初中生的个体发展及其学业水平具有重要作用。同时DLPFC激活提示中国健康体育课程模式可能对初中生的发散思维及创造力等其他方面具有促进作用,这也将成为未来研究的考察重点之一。更多还原