急性有氧运动影响抑制控制_...任务与眼动任务敏感性的差异_高淑青.pdf

中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2急性有氧运动影响抑制控制：手动任务与眼动任务敏感性的差异高淑青王肖刘洁张连成天津体育学院竞技运动心理与生理调控重点实验室（天津 301617）摘要目的：比较手动和眼动两种任务范式测量急性中等强度有氧运动对大学生抑制控制影响中敏感性的差异。方法：将60名大学生分成3个运动干预组，进行不同持续时间（15分钟、30分钟、45分钟）的中等强度自行车运动，并于运动前、后使用停止信号任务和撤销眼跳任务对参与者的抑制控制能力进行评估。结果：采用混合实验设计的重复测量方差分析发现，测量时间点（运动前、后）在撤销眼跳任务中的眼跳潜伏期、眼跳幅度和兴趣区总注视时间上的主效应均显著，即运动干预后的眼跳潜伏期短，眼跳幅度小，兴趣区总注视时间少。运动时长和测量时间点在停止信号手动任务中的主效应均不显著。结论：在运动认知效益研究中，手动任务和眼动任务在评估抑制控制能力的差异时，眼跳潜伏期、眼跳幅度和兴趣区总注视时间等眼动指标更敏感且优越。关键词急性有氧运动；抑制控制；撤销眼跳任务；停止信号任务Acute Aerobic Exercise Affects Inhibitory Control:Differences in Sensitivity between Manual and Eye-Tracking TasksGao Shuqing，Wang Xiao，Liu Jie，Zhang LianchengTianjin University of Sport，Tianjin 301617，ChinaAbstract Objective To compare differences in the sensitivity of manual and oculomotor tasks measuring the effect of acute moderate-intensity aerobic exercise on the inhibitory control of college students.Methods Sixty college students were randomly divided into three exercise intervention groups toperform moderate intensity cycling exercise for different duration（15 minutes/30 minutes/45 minutes），and their inhibition control was evaluated before and after the exercise using the stop-signal task andwithdrawal saccade task.Results A repeated measures ANOVA with a mixed experimental design foundthat after the exercise intervention，a significant decrease was observed in the saccade latency，saccade amplitude and total fixation time in the area of interest in the withdrawal saccade task.However，no significant differences were observed in all measurements in the stop-signal manual task before andafter the intervention.Conclusion In the study of sports cognitive benefits，when evaluating the difference of inhibition control ability between the manual task and eye movement task，eye movement indicators such as the saccade latency，saccade amplitude and total fixation time in the area of interestare more sensitive and superior.Key wordsacute aerobic exercise;inhibitory control;countermanding saccades task;stop-signaltask随着运动健康效益研究的拓展和深入，运动的认知效益已被学界和大众逐渐关注和认知。抑制控制（inhibitory control）是一种基础的认知机制，是对优势反应或习惯行为的抑制1，是高级认知功能的一部分2，其对于个体的健康与发展至关重要。有氧运动的认知效益已得到学界的认可，也有研究探讨了中等强度有收稿日期：2022.04.13基金项目：2021 年度天津体育学院科研培育项目；2021 年度天津市首批新文科研究与改革实践项目；国家社会科学基金项目（17BTY118）第1作者：高淑青，Email：；通信作者：张连成，Email：zlc- 102DOI:10.16038/j.1000-6710.2023.02.003中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2氧运动对抑制控制能力的促进作用3，4，但关于急性有氧运动对抑制控制的影响仍存在着争议，且急性运动对抑制控制的影响存在不一致的结果5，6，因此，有必要进一步关注急性运动对抑制控制的影响，并找到评估这种影响的有效的测量范式和评价指标。抑制控制的测量任务主要有两类7：一类是手动任务，如 Flanker任务、停止信号任务（stop-signal task）、Go/No-go 任务等；一类是眼动任务，如撤销眼跳任务（countermanding saccades task）、反向眼跳任务（antisaccade task）等。前者是较为传统、经典的测量范式，后者主要采用各种眼跳范式对抑制控制进行评估。有学者指出，以往大部分对抑制控制的测量采用的是间接手段，干扰因素较多2，8。测量执行功能的传统任务不够纯粹，联合了非执行功能任务，使其无法提供充足的辨识度来评估急性运动后与运动相关的执行功能的细微变化9，10。而眼动任务相比手动任务而言，存在较少的语言和手部动作的污染，且眼球追踪技术的时间精度高，使这种测量成为识别抑制控制变化的理想工具10。眼动任务对执行功能的测量在国外已积累了较多研究成果11，而在国内鲜见，运动与锻炼心理学领域更少涉及12。因此，为更好地使用眼动技术进行本土化锻炼认知效益的测量，推动此领域研究的深化与创新，本研究采用手动和眼动两种任务范式探讨急性中等强度有氧运动对大学生抑制控制能力的影响，以及急性运动与抑制控制能力之间的量效关系；同时探讨手动和眼动两大类指标哪种更具优势。根据以往研究，本研究的假设为急性中等强度有氧运动对大学生抑制控制能力产生积极影响，且运动时间（45分钟以内）与抑制控制表现呈正向关系，眼动任务能更有效评估抑制控制能力的变化。1 研究方法1.1 研究设计研究设计本研究采用单因素（运动时间：15分钟、30分钟、45分钟，组间变量）前后测实验设计，考察手动和眼动两种测量范式在急性中等强度有氧运动的抑制控制效益研究中的有效性和敏感性。1.2 研究参与者研究参与者招募自愿参加本实验的大学生60人，删除未完成实验、数据异常值等无效数据，剩余有效人数56人，其中，男37人，女19人，参与者年龄为22.57 1.68岁。所有参与者自我报告身体健康状态良好，视力正常或矫正视力正常，无眼部疾病或神经系统疾病，且均为右利手。参与者报告实验前12小时内未饮酒和咖啡等可能影响抑制控制的饮品，在实验前两天没有较大的情绪波动，实验前一天晚上睡眠良好。1.3 有氧运动干预方案有氧运动干预方案将参与者随机分配到3个运动时长组别。使用功率自行车（型号Ergo select 100k）完成运动活动，每位参与者热身2分钟后进行不同持续时间（15分钟、30分钟、45分钟）的中等强度自行车运动，达到规定的运动时间后停止，恢复休息3分钟。运动强度的控制是在与自行车配套的Polar表监测的参与者心率的基础上，调节功率自行车阻力的大小来实现。在运动进程中，参与者心率始终维持在最大心率的60%69%之间，同时，在运动干预过程中使用主观疲劳程度评定量表（the rate of perceived exertion，RPE）确认参与者的疲劳程度，得分均在1214分，保证了不同参与者的运动维持在中等强度水平。1.4 实验材料实验材料停止信号任务相比Go/No-go任务更加纯净13，且在某种程度上与我们的生活情境更贴近14。撤销眼跳任务是在停止信号手动任务基础上演变而来，也被称为停止信号眼动任务。因此本研究选取这两种任务范式对大学生的抑制控制能力进行测量。1.4.1 停止信号任务停止信号任务停止信号任务由 STOP-IT 软件测量15，首先要求参与者盯住中央注视点“+”（呈现250 ms），在“+”变成“”时需要按左键（“Z”），“+”变成“”出现时按右键（“/”），当听到停止信号“嘀”声（750 Hz，75 ms）出现时不做任何按键反应。该任务包含224个trial，练习阶段32个trial，正式阶段分3个block，每个block含64个trial，共192个trial，每个block完成之后有10 s的结果反馈，并休息1分钟，再开始下一个block的测试。其中，无停止信号与有停止信号的trial比为41，即25%的trial 中，在一定的停止信号延迟时间（stop-signal delays，SSD）之后有停止信号出现。SSD按跟踪法设计，初始SSD为250 ms，当参与者抑制成功之后SSD增加50 ms，抑制失败后 SSD减少 50 ms，以保证参与者对停止信号反应正确率接近50%16。每个trial平均呈现时间间隔为1250 ms，测验总时间约12分钟。此任务使用14英寸电脑（分辨率19201080）完成。1.4.2 撤销眼跳任务撤销眼跳任务参考王素霞14和zyurt等17研究中的撤销眼跳任务编制程序。实验包括练习阶段和正式阶段两部分，共 138 个 trial。练习阶段 10 个 trial，正式阶段有 2 个block，每个block有64个trial，参与者在每个block之后休息2分钟。所有trial中，有停止信号的trial占25%。在没有停止信号的trial里，中央注视点“+”只会变成绿色，此时参与者需要快速进行朝向眼跳，即看向目标刺激“”呈现的位置。在有停止信号的trial里，中央注视点“+”会先变成绿色，间隔SSD后变成红色，停止信号 103中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2出现，参与者需要继续注视“+”，而不能去看目标刺激的位置。SSD采用固定法设计，参考相关文献18，19，将SSD 设为 75 ms、125 ms、175 ms、225 ms。目标刺激可能出现在中央注视点的左侧或右侧两个位置，视角为 8。眼动任务采用加拿大 SR research公司生产的Eyelink 眼动记录仪完成，采样频率为500 Hz，空间分辨率为0.01度。被试机屏幕刷新频率为75 Hz，分辨率为1024768像素。测试时参与者距离电脑屏幕60cm。实验总时长约8分钟。眼动实验流程如图1所示。图1 撤销眼跳任务流程示意图1.5 实验步骤