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心肺适能对个人的认知能力产生阶段性影响

泰然健康网
2024-12-13 09:21

引言

心肺适能对认知能力的影响：作为体质健康中最重要的要素，心肺适能对认知有重要的积极影响。研究表明，儿童心肺健康与认知能力有关，与区域脑结构和功能有关。较低的有氧适能对大脑结构和功能存在潜在的有害影响，这些影响构成其学业表现的各个方面。我国学者李明珠、蒋长好等人表示有氧耐力更好的儿童，认知控制能力较高，学业表现和认知能力水平更好。有氧适能可能会影响认知过程及其神经基础，但作用方式说法不一。

Hillman表示相对于有氧适能水平低的同龄人，水平高的儿童表现出更快的信息处理速度，但也有研究表示有氧适能与更好的反应准确性相关，而没有观察到反应速度的差异。认知是多种因素共同影响的结果，心肺适能对其的作用也可能与其他因素有关。Voelcker等人发现心血管健康与肌肉力量相结合时，对老年人认知的影响效果更强。然而，Irene等人在最近的一项对超重肥胖儿童的研究中发现，心肺适能可能独立地与大量的皮层和皮层下的大脑结构有关，心肺耐力的提高可能会积极影响独特的大脑区域和学术指标的发展，从而抵消儿童时期超重和肥胖对大脑结构的有害影响，与肌肉适能水平无关。

此外，我国有研究发现有氧能力对儿童认知的作用受血清钙浓度的影响，二者存在交互作用。除了儿童青少年，还有很多研究关注中老年人、等认知下降特殊人群身上在老年人中，体质健康主要与执行功能控制过程相关，Voelcker等人研究发现，心血管健康与更好的执行控制过程相关，如注意力资源的分配、引发的冲突评估或刺激编码更快。

但有研究表明心肺适能与老年人执行功能和情景记忆之间的正相关关系，在年轻人中没有统计学意义。纵向研究中也表现出心肺适能与认知能力之间的正向关系。Niederer等人表示在幼儿中，基线时较高的有氧适能和运动技能与随访时更好的空间工作记忆和/或注意力有关。在一项针对122,1727名年轻人的大型研究中，15岁到18岁之间的心血管健康变化预测了18岁时的认知能力，18岁时的心血管健康预测了日后的智力和教育成就。

身体成分对认知能力的影响：儿童身体成分与认知、执行功能三者关系密切。3~5岁幼儿超重、肥胖会对认知能力、认知灵活性、工作记忆、执行功能、学习成绩和心理健康水平等产生消极影响（认知灵活性、工作记忆是执行功能核心子功能之一，前者生理机制与大脑前额叶有关，后者指认知的过程中，在头脑中暂时存储与加工信息的能力，是个体认知活动的关键能力），且肥胖与反应时无关。在小学生中，内脏脂肪与认知存在负相关关系，良好的身体质量指数对阅读能力、数学成绩、算术认知能力有积极影响。此外，一个出生队列研究表明在调整教育和经济因素后，体重指数的增加对中年认知功能和认知储备存在负面影响。

肌肉适能对认知能力的影响：Eveland表示肌肉适能可作为儿童数学成绩的预测指标，儿童的下肢肌力与学业成绩存在正相关关系。Voelcker等研究人员报告说肌肉力量与德国老年人的认知能力呈正相关，此外，65岁以后运动能力下降与认知能力下降有关。生理机制：学龄前儿童神经系统处于发育状态，处于不成熟或者逐渐成熟状态，这一发育特点导致其神经系统易被自身或环境状态等影响。较低水平的健康体适能状态可能会改变幼儿正常的神经发育轨迹以及增加认知障碍的风险，以至于对成年期及以后的生活、学习等方面产生不良的影响。对于体质健康和大脑结构之间的独特关系，有以下几种可能的解释：

(1)更好的体质健康水平可以通过对大脑结构细胞增殖和生存，突触可塑性，神经发生，以及保护大脑免受脑损伤等基本生物过程的有益作用来保护大脑结构。(2)体质健康通过改变大脑结构的体积产生作用。Chaddock等人发现具有高水平心肺功能的青春期前儿童有更大的海马体和基底神经节，特别是硬膜和苍白球的体积。

(3)可能与大脑结构的形状有关。Ortega等人表明心肺适能通过塑造皮质下脑核的形状来影响大脑，而不一定是增加体积。所有的健康体适能成分成分都与皮质下脑核的形状显著相关，这些联系既有积极的，也有消极的，儿童时期健康水平的提高与伏隔、杏仁核、尾状核、海马、苍白球、壳核和丘脑某些区域的扩张和收缩有关，心肺健康主要与扩张有关，而握力主要与收缩有关。

(4)有氧适能与上游神经电过程(与刺激参与相关)和下游过程(与动作监控相关)及神经营养因子（比如BDNF）的改变有关。有氧运动可诱导年轻小鼠特定脑区DNA复制增加。然而，对于这一机制的说法也存在争议。此外，在老年人中，额叶活动的增加常被解释为克服与年龄有关的变化所必需的一种代偿机制，研究发现，体质健康水平高的老人似乎能更有效地利用现有资源，其上额叶和中额叶区域的额叶活动减少但表现更好，即完成任务所需的资源更少，可能表明了一个事实，更健康的受试者的大脑可能看起来更年轻。

总体而言，体质健康对认知能力的积极影响已得到较充分的证实，然而以学龄前儿童为研究对象的大部分研究为证据等级不高的横断面研究，纵向研究极少；其次，虽有少量的纵向研究设计，但随访时间较短，且二者研究也存在诸多不足，比如很大一部分研究未将体质健康作为一个整体来研究，只针对心肺耐力和身体成分两个方面，研究不全面，部分研究存在体质测试方法不符、以学业成绩反映认知等问题，设计合理性存在争议。

最后，二者间的独立效应还有待进一步验证。基于目前研究现状，有相关研究采用纵向追踪研究，旨在（1）探讨学龄前儿童体质健康与其三年后认知能力之间的纵向关联关系；（2）进一步探讨这两者间关系是否独立于基线认知水平存在。研究结果将进一步丰富学龄前儿童体质健康与未来认知能力关系的认识，为生命早期认知发展研究提供参考。

与已有体质健康与认知能力研究结果比较：横断面研究中发现，学龄前儿童良好的体质健康及心肺适能水平对认知能力存在积极影响。这与研究的横断面研究结果相一致。DonnellyJE等人在关于体质健康、体力活动与认知能力三者关系的综述中表示，现有的横断面研究表明体质健康和认知活力之间的关系可能最早是在儿童中建立的。学龄前儿童的健康状况能够预测智力成熟度。增加体育教育的时间可以促进生命早期的认知效益。健康水平更高的儿童有更大的皮层激活和相应的认知表现。

Hogan,M表示体质健康可以通过提高注意力系统的效能来增强认知能力。钟云辉等人在对儿童体质、执行功能和学业成绩的三者关系的研究中发现，体质健康对小学生学业成绩有积极影响。作为体质健康中最重要的要素，心肺适能对认知也有重要的积极影响。研究表明，心肺适能的改善对年轻人的抑郁、焦虑、情绪状态和自尊有短期和长期的积极影响，似乎也与较高的学业成绩有关，但其可信度还有待进一步考量。儿童心肺健康与认知能力有关，与区域脑结构和功能有关。

较低的有氧适能对大脑结构和功能存在潜在的有害影响，这些影响构成其学业表现的各个方面。我国学者李明珠、蒋长好等人表示有氧耐力更好的儿童，认知控制能力较高，学业表现和认知水平更好。IreneEsteban-Cornejo等人在最近的一项对超重肥胖儿童的研究中发现，心肺适能可能独立地与大量的皮层和皮层下的大脑结构有关，心肺耐力的提高可能会积极影响独特的大脑区域和学术指标的发展，从而抵消儿童时期超重和肥胖对大脑结构的有害影响，与肌肉适能水平无关。除心肺适能外，众多研究证实儿童身体成分与认知、执行功能三者关系密切。

结语

3~5岁幼儿超重、肥胖会对认知功能、认知灵活性、工作记忆、执行功能、学习成绩和心理健康水平等产生消极影响（认知灵活性、工作记忆是执行功能核心子功能之一，前者生理机制与大脑前额叶有关，后者指认知的过程中，在头脑中暂时存储与加工信息的能力，是个体认知活动的关键能力），且在小学生中，内脏脂肪与认知存在负相关关系，良好的身体质量指数对阅读能力、数学成绩、算术认知能力有积极影响。而Eveland-Sayers,B.M表示肌肉适能也可作为儿童数学成绩的预测指标，儿童的下肢肌力与学业成绩存在正相关关系。