趙鑫，李沖

短時有氧運動對抑制控制功能的影響：效果、機制及展望

趙鑫，李沖

短時有氧運動可以提高個體的抑制控制能力。研究一般采用功率自行車或者跑步機等運動設(shè)備對青少年、成年人、老年人以及部分特殊群體進行10～60min的短時有氧運動訓(xùn)練，并結(jié)合行為、腦電以及腦成像技術(shù)，采用Stroop任務(wù)、Go/Nogo任務(wù)、Flanker任務(wù)和Stop-signal任務(wù)對訓(xùn)練效果進行評估。短時有氧運動提高個體的抑制控制能力的同時，還伴隨著大腦活動的變化。其中，運動強度、測試的時程效應(yīng)以及被試的身體機能水平會影響訓(xùn)練效果。生理因素、認知因素以及主動的自我控制能力可能是短時有氧運動影響個體抑制控制能力的中介因素。今后的研究應(yīng)采用多樣的運動形式、長期的運動方式以及選擇特殊的被試群體進一步探討短時有氧運動對個體的抑制控制能力的影響。

短時有氧運動；抑制控制；機制

抑制控制（Inhibition/Inhibitory control）一直被認為是執(zhí)行功能的一個重要成分［46］。執(zhí)行功能，是指在完成復(fù)雜的認知任務(wù)時，對各種認知過程進行協(xié)調(diào)，以保證認知系統(tǒng)以靈活、優(yōu)化的方式實行特定目標(biāo)的一般性控制機制［12］。工作記憶刷新、抑制控制及注意轉(zhuǎn)換是執(zhí)行功能的3個主要成分［4，92］。抑制控制一直是眾多研究者所關(guān)注的重點，它是指個體能夠撤銷優(yōu)勢反應(yīng)，或壓制被認為無關(guān)的、不適合的、不再要求的反應(yīng)［68，93，112］。研究者使用腦成像研究發(fā)現(xiàn)，前額葉皮層，尤其是下前額葉皮層和輔助運動區(qū)域及皮下紋狀體-丘腦與抑制控制有關(guān)［18-20，61，65］。研究指出，對優(yōu)勢反應(yīng)的抑制受到前額葉區(qū)域的調(diào)節(jié)［18，109，111］，和前額葉功能具有重要的聯(lián)系，所以，抑制控制的測量經(jīng)常在前額葉調(diào)節(jié)的認知功能框架內(nèi)被討論［98］，且前額區(qū)的優(yōu)勢反應(yīng)抑制測量實際上反映的是“抑制相關(guān)的功能”［68］。研究者依據(jù)對刺激的不同抑制加工過程，將抑制控制分為沖突抑制（interference inhibition）和反應(yīng)抑制（response inhibition/behavioral inhibition）兩種類型［134］。沖突抑制是基于不同的刺激維度所產(chǎn)生的，用以抑制不相關(guān)或不一致的競爭刺激的干擾［8］，研究范式主要有Stroop任務(wù)［14］和Flanker任務(wù)［128］。反應(yīng)抑制指抑制不符合當(dāng)前需要或不恰當(dāng)?shù)男袨榉磻?yīng)［8］，研究范式主要有Go/Nogo任務(wù)［34］和Stop-signal任務(wù)［33，126］。

Hasher等［76］提出的抑制衰退理論認為，許多與年齡相關(guān)的認知功能衰退是由于老年人抑制控制功能的缺陷所致，抑制控制功能的衰退會導(dǎo)致更多的無關(guān)信息進入工作記憶并影響當(dāng)前信息的加工，進而影響其他認知功能。來自腦成像及神經(jīng)心理學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，受損的抑制控制是多動癥人群的一個基礎(chǔ)性認知缺陷［47］，并且，抑制控制功能的失調(diào)一直和一些神經(jīng)、精神類疾病相關(guān)，如精神分裂癥［93］、孤獨癥［85］和強迫癥［107］等。抑制控制功能還能預(yù)測幼兒數(shù)學(xué)能力和讀寫能力的發(fā)展［31，51］。

最近大量的研究指出，短時有氧運動（acute aerobic exercise）可能會影響個體的抑制控制功能［46，47，60，79，118］。短時有氧運動也被稱為急性有氧運動［6］，是指一次性持續(xù)時間為10～60 min的，以有氧代謝提供能量的運動方式［96，124］，主要用于探討有氧運動的強度，每次持續(xù)時間、形式等要素對執(zhí)行功能的影響［2］，對認知功能穩(wěn)定性的影響持續(xù)時間較短；其區(qū)別于長時有氧運動（長時有氧運動主要研究多次、有計劃的有氧運動干預(yù)方案持續(xù)總時間對執(zhí)行功能的影響［2］）。Chu等［46］以21名大學(xué)生為被試，經(jīng)過30 min的短時有氧運動后，使用Stop-signal任務(wù)測量了個體的反應(yīng)抑制功能，結(jié)果顯示，被試的抑制功能比運動之前得到了顯著的提高；Gapin等［69］以10名多動癥大學(xué)生和10名正常大學(xué)生為被試，進行30 min中等強度的短時運動，結(jié)果顯示，后測Stroop色-詞測驗中多動癥組不一致試次比前測不一致試次的反應(yīng)時變短，說明短時運動改善了多動癥大學(xué)生的抑制控制功能；Wang等［132］對24名冰毒依賴人群進行短時有氧訓(xùn)練，行為結(jié)果顯示，在標(biāo)準Go/Nogo任務(wù)和與冰毒線索相關(guān)Go/Nogo任務(wù)當(dāng)中都提高了Nogo試次的正確率，說明短時有氧運動有效地促進了其抑制控制功能。

但是，短時有氧運動對抑制控制功能的改變存在著復(fù)雜的關(guān)系，并且受到多種因素的影響［44，91］，即存在所謂的“劑量效應(yīng)”，它是指有氧運動各構(gòu)成要素單獨和交互作用與認知功能的關(guān)系［2］，如運動強度、運動形式、心肺功能、測量認知任務(wù)的時程、個體差異等，而且研究證實，這些是非常顯著的中介影響因素［44，91］。所以，本文將針對短時有氧運動對抑制控制功能產(chǎn)生效果的各個影響因素作為解釋視角，并探討其背后的作用機制，以期為該領(lǐng)域的研究提供新的方向和視角。

1 短時有氧運動干預(yù)抑制控制功能效果的影響因素

1.1 運動強度對效果的影響

依據(jù)美國運動醫(yī)學(xué)學(xué)會針對健康成年人的有氧運動強度的分級標(biāo)準（American College of Sports Medicine，2006），運動強度可劃分為小強度有氧運動負荷、中等強度有氧運動負荷、高強度有氧運動負荷［15］。

不同強度的運動可能會對抑制控制功能產(chǎn)生差異的影響。陳愛國等［2］采用小強度、中強度和大強度的短時有氧運動研究對大學(xué)生執(zhí)行功能各子功能（抑制、轉(zhuǎn)換和刷新）的影響，結(jié)果顯示，與基線抑制功能比較，中、大強度的短時有氧運動能夠顯著提高被試的抑制控制功能（P＜0.05），小強度有氧運動抑制功能無顯著變化（P＞0.05）。王瑩瑩等［6］研究了不同強度的急性有氧運動與抑制功能的關(guān)系，將久坐大學(xué)生隨機分為4組，3個運動干預(yù)組和1個閱讀控制組，采用Go/Nogo任務(wù)測量被試的抑制控制功能，Nogo試次正確率的組間差異顯著（P=0.000），事后兩兩比較，其中，控制組與小強度組、中強度組、大強度組分別存在顯著性差異，中強度組與小強度組、大強度組分別存在顯著性差異，錯誤試次后試次的正確率組間差異顯著（P=0.032），事后兩兩比較僅發(fā)現(xiàn)中等強度組顯著高于控制組（P= 0.02＜0.05）。表明，短時有氧運動能夠有效地促進抑制功能（P=0.000），且運動強度與抑制控制功能呈倒U型曲線關(guān)系。Ferris等［66］采用Stroop任務(wù)發(fā)現(xiàn)，大強度和力竭性運動后大學(xué)生的抑制控制功能得到了提高。

運動強度對于生理變化的作用是非常重要的，會導(dǎo)致心率、兒茶酚胺、腦源性血清營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的變化，進而影響認知和行為能力［43］。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，中強度和大強度的短時有氧運動能顯著改善抑制控制功能。大、中強度的運動產(chǎn)生了更多的BDNF濃度，它是一種對神經(jīng)元的健康發(fā)揮關(guān)鍵作用的內(nèi)源性物質(zhì)，能促進神經(jīng)元的分化和存活，在大腦的可塑性上具有重要影響。McMorris和Hale［95］認為，運動必須超過一定的強度閾值才能對認知能力產(chǎn)生顯著的獲益。但是，Byun等［40］使用功率自行車對25名年輕人進行了10 min的小強度（30%?O2peak）運動訓(xùn)練，結(jié)果顯示，小強度運動也改善了Stroop任務(wù)能力（P＜0.05）。對此的解釋是，雖然小強度運動可能不足以分泌太多的大腦神經(jīng)遞質(zhì)，但可以改善心率，導(dǎo)致腦血流量的增加，引起大腦功能性的變化，提高喚醒水平，使用功能近紅外光譜成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，小強度運動增強了與Stroop干擾相關(guān)的背外側(cè)前額葉皮層和額極區(qū)的激活水平，這些區(qū)域和提高的抑制控制功能顯著相關(guān)。運動強度既可以導(dǎo)致腦代謝水平的提高，如分泌BDNF、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)類物質(zhì)，也可以改善心率，增加腦血流量。

一些研究沒有發(fā)現(xiàn)小強度運動對抑制功能的改善，可能是由于方法學(xué)原因的影響，如被試本身認知能力水平就很高，運動持續(xù)時間較短等。

雖然目前對于不同研究結(jié)果差異性的原因尚未形成統(tǒng)一的認識，但是一致認為，采用中等強度的短時運動會最大限度地提高抑制控制功能，且較少受其他變量的影響，獲得的認知獲益能夠最大化。

1.2 時程效應(yīng)對效果的影響

短時運動對認知能力影響的潛在假設(shè)是運動產(chǎn)生的生理變化［45，66］，且運動對BDNF有短暫的影響［44］。一些研究者認為，運動所產(chǎn)生的代謝恢復(fù)是逐漸發(fā)生的［22，125］，運動對認知功能的影響存在時間上的差異，所以，研究者把認知能力的測驗時間分為運動期間、運動后立即、運動后延遲一段時間，在這3個階段測量的認知能力獲益是不同的。Lambourne和Tomporowski［91］對40篇短時運動的研究進行元分析，結(jié)果指出，在運動期間鍛煉對認知能力有一個消極影響，但在運動之后改善了認知能力。Davranche等［55］考察了短時運動期間對Simon任務(wù)的影響，指出在運動過程期間會對反應(yīng)抑制有一個衰退的影響，這種衰退可能是由于受到暫時性額葉衰退假設(shè)（transient hypofrontality hypothesis）［57］產(chǎn)生的。Soga等［119］觀察了中等強度短時有氧運動期間和之后對青少年抑制控制功能的影響，和運動之前相比，青少年在運動期間能夠繼續(xù)保持抑制控制功能，但運動停止之后5 min進行認知測驗卻沒有發(fā)現(xiàn)短時運動對抑制控制的積極影響，其原因可能在于休息的時間太短而沒有產(chǎn)生進一步的大腦生理激活。研究發(fā)現(xiàn)，運動結(jié)束后30 min進行認知任務(wù)比結(jié)束后直接進行認知任務(wù)產(chǎn)生更高的抑制控制分數(shù)［83］。Pontifex等［108］以41名平均年齡20.2歲的大學(xué)生為研究對象，以個人最大攝氧量的60%進行30 min有氧運動，并在運動期間進行Flanker測試，結(jié)果表明，與休息時相比，運動期間完成不一致刺激任務(wù)時準確率降低，而完成一致刺激任務(wù)時準確率則沒有變化，在腦電指標(biāo)上，運動期間N1振幅下降，P2振幅上升，N2和P3潛伏期更長，認為運動期間身體活動引起了注意資源分配的消耗，導(dǎo)致抑制功能的下降。

總之，運動期間抑制功能的衰退可用暫時性額葉功能衰退假設(shè)和雙任務(wù)環(huán)境下注意資源分配理論來解釋。時程效應(yīng)可以讓我們明白在運動過程中，何時能夠使認知獲益達到最大化，且能夠保持多長時間才會消散。因此，研究在運動的同時進行抑制控制，可能有助于加深運動對認知功能干預(yù)的理解。

1.3 心肺功能對效果的影響

心肺功能是指人體心臟泵血及肺部吸入氧氣的能力，兩者的能力又直接影響全身器官與肌肉的活動，也稱為心血管機能。心血管系統(tǒng)作為身體機能的一個重要方面，其水平高低反映了人體機能水平以及體質(zhì)的強弱，是人體健康狀況的重要標(biāo)志［9，10］。大腦功能和組織完整性依賴于持續(xù)的氧氣供應(yīng)，有氧代謝是大腦主要的能量來源［136］。早期的研究指出，在缺氧狀態(tài)下認知功能可能是受損的［67，86，103］，大腦氧合代謝的降低可能損害認知功能，因此，心肺機能水平對個體的認知功能具有重要作用。運動期間的大腦氧合代謝依賴于心肺系統(tǒng)［88］。在運動期間，大腦被激活的時候，氧氣供應(yīng)的增長需要與神經(jīng)代謝水平的增加相匹配［116］。然而，在劇烈運動期間產(chǎn)生的過度換氣可能導(dǎo)致大腦氧合代謝的降低［17，30，116］，進而降低認知能力。高水平的心肺機能個體具有更強大的輸氧能力，向大腦供氧的能力更強。

Chang等［43］發(fā)現(xiàn)，心血管機能的不同水平會影響短時運動對抑制控制功能的干預(yù)程度，中等機能水平的個體在短時運動之后產(chǎn)生了更好的抑制控制功能，低的心血管機能水平對抑制控制功能沒有產(chǎn)生顯著效果［35］。Hillman等［78］以38名8～11歲的兒童為研究對象，利用臺階試驗將被試分為高心肺功能組和低心肺功能組，進行Flanker任務(wù)測試，結(jié)果表明，相對于低心肺功能組，高心肺功能組表現(xiàn)出更高的正確率。Voclcker-Rehage等［129］探究了老年人心肺功能對抑制功能的影響，72名62～79歲的老年人根據(jù)最大攝氧量分為高心肺功能組和低心肺功能組，進行Flanker任務(wù)測試，結(jié)果表明，高心肺功能組在不一致任務(wù)條件下的反應(yīng)時高于低心肺功能組。并且，事件相關(guān)電位的研究指出，相比于低心肺機能個體，高心肺機能個體在認知評估任務(wù)中顯示了更大的P3波幅，具有更大的注意資源分配［78］。一些證據(jù)顯示，短時運動產(chǎn)生的BDNF反應(yīng)取決于被試的訓(xùn)練水平，如果BDNF是一個影響因素，則機能水平可能調(diào)節(jié)短時運動的行為反應(yīng)［41，114，137］。研究發(fā)現(xiàn)，較高機能水平的個體是和更大的大腦體積［48，49］及一些前額葉、頂葉區(qū)域皮層回路模式［50］的改變相關(guān)的，且這些結(jié)構(gòu)和功能的改善是和更好的認知能力同時發(fā)生的［35］。Luque-Casado等［94］的研究顯示，高心肺機能的個體在心理運動警覺任務(wù)中具有更快的反應(yīng)時，更大的心率變化參數(shù)，提示，執(zhí)行功能的獲益可能來自于高的心肺機能水平?；谶@些研究，高心肺機能水平對短時運動和抑制功能的關(guān)系具有積極影響。

此外，在年輕人的成長過程中，增長的有氧機能導(dǎo)致了對執(zhí)行功能的積極影響［39］，長期進行有身體主要肌群參與的體育運動可以直接提高心肺功能［120］，表明運動可以改善個體的心肺機能水平。研究發(fā)現(xiàn)，運動一直和中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的一些生理改變有關(guān)，包括循環(huán)系統(tǒng)、新陳代謝和神經(jīng)激素變化［53］。這些發(fā)現(xiàn)指出，運動對認知功能的影響可能受到多種因素的影響［37，125］。

1.4 運動形式對效果的影響

短時有氧運動的訓(xùn)練一般采用功率自行車［2，6］或跑步機［47，69，119］等運動設(shè)備。功率自行車是通過調(diào)整其阻力大小、踏車節(jié)律設(shè)置不同運動強度，同時采用心率遙測儀監(jiān)控有氧運動負荷［2］；跑步機則是依靠被試腳與跑步帶的摩擦力帶動來運行，通過調(diào)整跑步速度來達到相應(yīng)的運動強度［91］，跑步機采用人體工程學(xué)設(shè)計，具有像自行車一樣的把手，在進行認知任務(wù)時，電腦鼠標(biāo)反應(yīng)按鈕位于兩邊把手的拇指位置，以進行相應(yīng)的反應(yīng)［119］。

雖然功率自行車/跑步機在短時有氧運動的訓(xùn)練中經(jīng)常被使用，并且運動形式是一個顯著的中介變量，但兩種運動形式的差異卻很少被辨別。與坐式的自行車運動相比，在跑步機上保持一個理想的跑步狀態(tài)可能需要更大的注意資源。依據(jù)注意資源有限理論，在同時執(zhí)行抑制控制任務(wù)時，跑步者可能會分配到更少的注意資源，其效果量可能會更小［91］。自行車運動和跑步運動是利用大肌肉群的有氧活動，這兩種活動中肌肉反應(yīng)模式的差異引起了運動能量消耗下不同的有氧和無氧貢獻。相比于跑步機，自行車要求很少的能量代謝，因為通過保持坐立的姿勢，身體重心的垂直移動被減少，自行車位置要求肌肉有一個更充足的接觸［32，115］。跑步運動之后，感覺傳入會繼續(xù)影響皮層激活的整合，更低的信噪比，導(dǎo)致了不充足的信息加工、辨別和覺察［91］。

2 短時有氧運動影響抑制控制功能的機制

短時有氧運動對抑制控制功能的有益作用已經(jīng)得到越來越多的實證支持，但背后是靠什么機制來發(fā)揮作用？通常認為，短時運動所產(chǎn)生的生理變化會引起大腦結(jié)構(gòu)性和功能性的變化，從而改善與抑制控制功能相關(guān)的腦區(qū)。大腦結(jié)構(gòu)性的變化是指腦白質(zhì)、灰質(zhì)體積的增加，功能性的變化是指腦代謝和腦血流量的變化。這些變化引起了與抑制控制相關(guān)的腦區(qū)變化，進而改善了認知功能。

研究發(fā)現(xiàn)，短時有氧運動可能影響與抑制控制相關(guān)的腦區(qū)，如前扣帶回、前額葉等。短時有氧運動首先引起的就是心血管機能的變化［50，89］，運動導(dǎo)致心臟向工作肌肉的輸氧能力提高［1］，進而導(dǎo)致與認知能力有關(guān)的生理機制發(fā)生改變，如大腦結(jié)構(gòu)［48，49，129］、腦血流量［38］、腦源性營養(yǎng)因子濃度［63］等，轉(zhuǎn)而影響認知功能。有研究表明，高機能水平的老年人完成抑制控制任務(wù)時，在右側(cè)額下回（rIFG）和背側(cè)前扣帶回（dorsal anterior cingulate scortex）具有顯著的體積和功能改善［48，49，129］，這些大腦結(jié)構(gòu)鞏固了抑制控制加工［20，36］。Weinstein等［133］的研究顯示，rIFG灰質(zhì)體積調(diào)節(jié)了高水平心血管機能和Stroop干擾測驗之間的關(guān)系。運動還能引起神經(jīng)遞質(zhì)釋放［6］和神經(jīng)遞質(zhì)受體表達顯著增高［3，11］，短時有氧運動增加了BDNF的濃度［87］，BDNF在神經(jīng)發(fā)展過程中負責(zé)神經(jīng)的生長和復(fù)蘇［69］。據(jù)目前所知，運動對于抑制控制功能的影響主要與突觸可塑性和能量代謝有關(guān)，運動改善了神經(jīng)細胞突觸傳遞效能，在這個過程中BDNF發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用［72］。Cooper［51］指出，短時運動增加了兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺（DA）和去甲腎上腺素（NE）的濃度。鑒于前扣帶回（ACC）和前額葉皮層（PFC）的激活和DA、NE的高度相關(guān)［29］，這些皮層區(qū)域?qū)?yōu)勢反應(yīng)抑制具有重要作用［24］，而且提高的激活水平對于短時運動對抑制控制功能的調(diào)節(jié)具有積極的作用。Tantillo等［122］使用間接測量的方式評估了多動癥兒童短時運動中多巴胺濃度的變化，指出在運動之后大腦多巴胺水平增加。相關(guān)的動物及人體實驗發(fā)現(xiàn)，健康的老鼠或者個體進行短期的運動之后，血清素、DA和NE濃度增加［23，127］。提示，運動是通過調(diào)節(jié)能量代謝和突觸可塑性來改善認知功能的［5］。

Castellano等［41］以15名10歲兒童為研究對象，在30 min中等強度有氧運動之后，被試完成Flanker任務(wù)的同時進行fMRI掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比運動前，雙側(cè)額上回、雙側(cè)額中回、雙側(cè)頂上小葉和左側(cè)頂下小葉激活程度增加，左側(cè)前扣帶回激活減弱。Yanagisawa等［135］以20名19～24歲的年輕人為研究對象，通過功率自行車評估他們的最大攝氧量，并根據(jù)個人最大攝氧量的50%確定他們的運動強度，以此強度進行30 min有氧運動，在進行Stroop任務(wù)的同時對被試進行fNIRs掃描，結(jié)果表明，短時中等強度運動引起了Stroop任務(wù)反應(yīng)時的顯著改變，fNIRs結(jié)果表明，運動引起了與抑制功能改善相關(guān)的左背外側(cè)前額葉皮層（LDLPFC）的顯著激活。

在運動的同時就促進了認知功能的發(fā)展，這是一個協(xié)同工作的過程。開放式技能鍛煉中，由于運動形式的可變性、不可預(yù)測性，需要被試調(diào)動更多的認知資源來適應(yīng)運動的變化［81］，這就達到了一種認知訓(xùn)練的目的。但也有許多研究指出，在運動期間同時進行抑制控制功能測驗，反而導(dǎo)致了抑制控制功能的衰退［55，91，108］，對此，生理作用可能并不能完全解釋其背后的機制，對此，有人認為，血流量的速率和激素的分泌所發(fā)揮的作用可能還沒有達到最大化，這需要一定的時間過程。Lambourne和Tomporowski［91］的元分析綜述中指出，在運動過程的前20 min出現(xiàn)了抑制功能的衰退，之后沒有導(dǎo)致衰退。Dietrich等［56，57］提出了暫時性額葉功能低下假說來解釋運動過程中抑制功能的衰退，運動能力和認知加工要求相似的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和新陳代謝，而在執(zhí)行運動和認知任務(wù)時使用的神經(jīng)資源會進行競爭，進而導(dǎo)致了認知能力的衰退。

還有研究認為，個體的抑制功能受到一般心理資源的能量控制。Audiffren和Andre［21］將自我控制的力量模型引入運動心理學(xué)領(lǐng)域，來解釋短時運動和執(zhí)行功能的復(fù)雜關(guān)系。該模型指出，與運動相關(guān)的執(zhí)行功能改變，可能被自我控制的能量資源解釋。人的自我控制行為依賴于一種有限的資源，或者說是一種能量，這種資源或能量會因為連續(xù)的使用而被暫時的消耗掉，但在睡眠或休息之后它可以得到恢復(fù)［26，81］。自我控制所消耗的心理資源具有領(lǐng)域一般性，所以，運動過程中所產(chǎn)生的資源消耗和抑制控制任務(wù)中所產(chǎn)生的認知消耗都需要消耗這一心理資源庫中的能量［26］。Baumeister等［27］的研究提出：1）自我控制是可訓(xùn)練的，尤其是通過身體運動；2）自我調(diào)節(jié)一個領(lǐng)域要求的自我控制力量的獲得可以轉(zhuǎn)移到其他的領(lǐng)域。Muraven等［99］的研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)的鍛煉能夠提升人們的自控資源，提高人們的自控能力，在運動之后，個體的自我控制能力提高，在之后的認知測驗中成績會高于基線水平。說明有意識的運動訓(xùn)練能夠增加人們的自控資源,但是該研究還沒有完善的證據(jù)解釋，仍處于推測階段。

3 總結(jié)與展望

3.1 總結(jié)

1.目前的研究一致認為，短時有氧運動的強度和抑制控制功能之間呈倒U型曲線關(guān)系，中等強度短時有氧運動會最大限度地提高抑制控制功能，且較少受其他變量的影響，獲得的認知獲益能夠最大化。

2.運動對認知功能的影響存在時間上的差異，稱為時程效應(yīng)。大多研究指出，在短時有氧運動期間，鍛煉對抑制控制功能有一個消極影響，但在運動后即刻、運動后延遲一段時間都一定程度地改善了抑制控制功能。

3.心肺功能水平的高低反映了人體機能以及體質(zhì)的強弱，是人體健康狀況的重要標(biāo)志。高水平的心肺功能個體具有更強大的輸氧能力，向大腦供氧的能力更強，高心肺機能水平對短時運動和抑制功能的關(guān)系具有積極影響。

4.功率自行車和跑步機是研究短時有氧運動對抑制控制功能影響的重要工具。功率自行車要求很少的能量代謝，運動幅度小，更適合于運動對腦機制方面的影響。跑步機的運動幅度大，同時需要維持身體的平衡，保持一個理想的跑步狀態(tài)可能需要更大的注意資源，大多用于行為實驗的研究。

5.短時運動對抑制控制能力的影響機制可以從3個水平進行解釋，生理因素（運動對心血管機能水平的改善、運動對體內(nèi)激素的調(diào)節(jié)作用）、認知因素和主動的自我控制能量。短時運動所產(chǎn)生的生理變化會引起大腦結(jié)構(gòu)性和功能性的變化，從而改善與抑制控制功能相關(guān)的腦區(qū)。認知因素和自我控制的能量模型從不同的角度解釋了短時有氧運動對抑制控制功能的作用機制。

3.2 展望

1.運動強度、運動形式、心肺功能、時程效應(yīng)等影響因素會對效果產(chǎn)生影響。但大多數(shù)研究只把一種影響因素作為自變量，把其他因素作為控制變量，缺乏研究的現(xiàn)實性，未來的研究應(yīng)更關(guān)注探討各種影響因素之間的交互作用對抑制控制功能的影響。例如Olson等［106］把運動強度和運動持續(xù)時間作為自變量，以40%和60%?O2max為運動強度，并且把運動期間的5 min、15 min、25 min作為測試抑制任務(wù)的時間點，來考察對抑制控制功能的影響。另外，日常生活中的許多活動都要求抑制控制和身體運動是同時發(fā)生的，尤其在體育活動中，大量的信息同時被累積，要求運動員快速而準確地做出認知控制，并且專業(yè)運動員比業(yè)余愛好者的心肺功能高，那么，把時程效應(yīng)和心肺功能作為自變量來研究兩者的交互作用對抑制控制功能的影響，可能有助于加深運動對認知功能干預(yù)的理解。

2.短時有氧運動的運動形式比較單一，目前大多數(shù)研究主要集中于跑步機或功率自行車等封閉的運動形式。依據(jù)Schmidt和Wrisberg［113］的運動分類標(biāo)準，可將運動分為開放式技能運動和封閉式技能運動。跑步機和功率自行車僅讓被試使用固定的動作模式進行鍛煉，屬于封閉式技能運動。為了考慮運動對抑制控制功能的生態(tài)效度，應(yīng)使用開放式技能的運動形式，如乒乓球、羽毛球、網(wǎng)球等。羽毛球運動需要目標(biāo)定向和注意集中等心理任務(wù)，運動過程中的本體空間感覺，對于落點判斷的精確度，都屬于認知控制功能的范疇，都需要調(diào)動更多的認知資源，這樣對抑制控制功能的改善將是非常有益的。

3.未來應(yīng)該進一步加強生理變化與喚醒水平之間的比較研究。短時運動對認知能力產(chǎn)生影響的基本假設(shè)是運動產(chǎn)生的生理變化，但運動停止之后，影響將會消散［91］。短時運動對認知能力的改善只能起到暫時性的改善。另外，喚醒水平也可能發(fā)揮與生理變化同等重要的作用，根據(jù)該理論，執(zhí)行某項任務(wù)的表現(xiàn)與喚醒水平呈倒U型，即在達到最佳喚醒水平之前，喚醒水平越高表現(xiàn)越好，而達到最佳喚醒之后，則喚醒水平越高表現(xiàn)越差。小強度運動雖然沒有產(chǎn)生生理變化，但由于喚醒水平的逐漸提高，抑制控制功能也得到了改善。

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Acute Aerobic Exercise and Inhibition Control: Effects,Mechanisms,and Prospects

ZHAO Xin，LI Chong

Recent studies have found that acute aerobic exercise can improve an individual's inhibition control.In this study,acute aerobic exercise was performed on a cycle ergometer or a treadmill by an adolescent,adult,elderly,and a special population group for 10-60 minutes.The Stroop, Go/NoGo,Flanker,and Stop-signal tests were performed during behavioral testing,ERPs,and brain imaging.The results show that acute aerobic exercise improves inhibition control,which is accompanied by changes in brain activity.Exercise intensity,the time course of the test,and level of physical fitness may alter training effects.Physiological factors,cognitive factors,and self-control may mediate the effects of acute aerobic exercise on an individual's inhibition control.Future research should use a variety of sports,long-term exercise,and select groups to explore the impact of acute aerobic exercise on inhibition control.

acute aerobic exercise；inhibition；mechanism

1002-9826（2017）02-0125-09

10.16470/j.csst.201702017

G804.8

：A

2015-10-08；

：2017-01-20

國家自然科學(xué)基金資助項目（31560283）。

趙鑫，男，博士，副教授，主要研究方向為認知心理學(xué)，E-mail：psyzhaoxin@nwnu.edu.cn。

西北師范大學(xué) 心理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070

Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China.