身体活动对执行功能影响的元分析

2019-10-08 09:19王积福漆昌柱韦晓娜
首都体育学院学报 2019年4期
关键词:元分析调节效应

王积福 漆昌柱 韦晓娜

摘    要:运用元分析方法进一步探明身体活动对执行功能影响的“剂量效应”及其调节变量。方法:依据PRISMA原则,共纳入62篇文献(总样本量为4 841人),运用CMA2.0软件进行效应量和调节效应的分析。结果:1)身体活动对执行功能影响的合并效应量为0.60,95%CI为(0.50,0.69),属于中等效应;2)调节效应分析表明,身体活动对执行功能的促进效应不受人群类型与身体活动类型的影响(P值均大于0.05),但受身体活动时长、身体活动强度及执行功能子成分的影响(P值均小于0.01)。结论:1)身体活动对执行功能具有中等程度的促进作用;2)中等强度的身体活动对执行功能的促进效果最显著,且身体活动对转换能力的促进作用最大;3)长时身体活动对执行功能的促进效果要显著大于短时身体活动,尤其是对刷新能力的促进作用要显著大于短时身体活动。

关键词:身体活动;执行功能;元分析;调节效应

中图分类号:G 804.8         学科代码:040302           文献标识码:A

Abstract:Objective: A meta-analysis was conducted to explore the “effect size” and its moderate variables between physical activity and executive function. Methods: According to the principle of PRISMA, a literature research yielded 62 qualified papers and 4841 participants, which were all included in the meta-analysis, and using the software of CMA 2.0 to analyze effect sizes and moderate effect. Results: 1) The combined effect of physical activity on executive function was 0.60 which belonged to a medium promotion effect and the 95% CI was (0.50, 0.69); 2) The moderate effect analysis revealed that the promotion effect of physical activity on executive function was not affected by the group type and type of physical activity (p>0.05), but was influenced by physical activity duration, physical activity intensity and the subcomponent of executive function (p<0.01). Conclusion: 1) Physical activity had a moderate effect on executive function; 2) Moderate-intensity physical activity had the most significant effect on executive function,and physical activity had the greatest effect on shifting ability. 3) The promotion of long-term physical activity on executive function was more significant than short-term physical activity, especially the promotion of updating ability was more significant than short-term physical activity.

Keywords:physical activity; executive function; meta-analysis; moderate effect

身体活动对个体心理功能的影响特别是认知功能的影响受到研究者的广泛关注,而执行功能是认知功能中的重要组成部分。执行功能也称为执行控制或认知控制,是指一组心理加工过程,能够使个体克服自动化、本能或直觉而集中注意力的一种能力[1-2]。执行功能包括一系列复杂的认知过程,如抑制控制、注意控制、工作记忆、认知灵活性及计划、推理、问题解决等[3]。Miyake将执行功能分为抑制、刷新和转换3个子成分,此3个成分模型在执行功能的后续研究中得到了广泛应用。其中:抑制能力是指抑制习惯性反应与优势反应、控制注意力、防止无关信息激活的能力;刷新能力是指个体依据新出现的信息对工作记忆中的信息进行连续恢复与修正的能力;转换能力是指个体执行复杂任务时认知上或心理定势间来回转换的能力,是执行功能中最复杂的过程[4]。

身体活动(phyical activity)也称为体力活动,是指任何因骨骼肌运动收缩而引发能量消耗的身体动作,包括日常生活中的工作、家务劳动、体育锻炼及娱乐活动等[5]。体育锻炼和运动常作为身体活动的下位概念。体育锻炼包括有氧锻炼、阻力锻炼及身心锻炼等[6]。运动有竞技的内涵,包括有计划、结构化、重复的身体动作,主要作用是改善与保持个体的身体活动能力。研究发现,维持适度身体活动的生活方式有利于促进个体的身体健康(包括认知能力的提高)[7]。总之,身体活动、体育锻炼及运动3个概念的内涵与外延有交叉融合的部分,因此,很难在概念上嚴格分开。

许多研究证实了身体活动对执行功能具有促进作用,例如:8周足球运动游戏促进了学龄前儿童执行功能的发展,提高了其抑制控制水平[8];不同强度的短时有氧运动对执行功能产生选择性的积极影响,且不随性别变化而改变[9];不同的运动干预方案对小学生执行功能产生促进作用,且在改善小学生执行功能各成分上各有优势[10]。总之,类似这种从身体活动干预时长、强度及人群分类来探讨身体活动对执行功能影响的研究有很多,但至今尚未有研究对这些研究结果进行定量分析,即探明身体活动与执行功能的量化关系。虽然有学者运用元分析方法发现,长期有氧运动对儿童执行功能具有促进作用,但这只针对身体活动类型与不同人群的某一个方面进行分析,且尚未分析相关调节变量的作用[11]。此外,不同类型、强度、持续时间的身体活动对不同人群的执行功能及其子成分之间的“剂量效应”尚未有人研究。一些研究表明,身体活动与执行功能之间存在一些调节变量,诸如身体活动强度、身体活动时长等,但这些调节变量在二者关系中是否能够起显著的调节作用有待进一步研究。

带着这些疑问,本研究采用元分析方法(Meta-analysis)对国内、外关于身体活动与执行功能的研究文献进行定量分析,尝试将已有研究结果进行量化分析,以解决下列2个方面的问题:1)身体活动与执行功能之间的“剂量效应”如何;2)身体活动类型、身体活动强度、身体活动时长、人群类型及执行功能的子成分等因素对身体活动与执行功能的关系是否产生调节作用。

1   研究方法

1.1  文献检索方式

检索了国内、外相关的研究文献,主要包括英文文献与中文文献。1)英文文献检索:主要将检索词“physical activity”“exercise”“physical fitness”“physical endurance”“motor activity”“physical education”“sport”“Tai Chi”“Yoga”与“executive function”“inhibiting ability”“updating”“working memory”“task-switching”“shifting”进行联合模糊检索,检索数据库包括PsycARTICLES、PsycINFO、WoS、EBSCO、SPORTDISCUSS、Science Direct。2)中文文献检索:主要将检索词“身体活动”“体力活动”“锻炼”“身体素质”“身体耐力”“运动活动”“体育教学及运动”“太极拳”“瑜伽”与“执行功能”“抑制能力”“刷新能力及转换能力”进行联合模糊检索,检索数据库包括中国期刊全文数据库、中国重要报纸全文数据库、中国博士论文数据库及万方数据库。运用文献回顾法,分别在百度学术与Google Scholar中进行补查。由于Baddeley等最早于1996年开始进行工作记忆与执行控制方面的研究[12],故将文献检索时间定为1996—2018年。共检索到英文文献310篇,中文文献135篇。

1.2  文献的纳入与排除标准

文献的纳入标准主要有:1)研究须为实验研究,必须探讨身体活动与执行功能的关系,自变量为身体活动、体力活动、体育锻炼、体育教学及运动等,因变量为执行功能、抑制能力、刷新能力及转换能力等。2)样本大小明确,同时分别明确实验组与对照组的样本量。3)文献中的身体活动对执行功能影响的数据须满足下列条件之一:①对照组与实验组的前后测均值、标准差及样本量;②P值、对照组与实验组的样本量;③相关系数r、t值或F值及对照组与实验组的样本量。文献的排除标准主要有:1)综述类或调查类研究;2)实验研究中只有实验组,没有对照组;3)文献中的数据不完整,例如只有均值,没有标准差,并且联系作者未获取到原始数据。

为全面综述与提高Meta分析文章的质量,Moher等[13]提出了SR与MA的27条优选条目,即PRISMA声明。本研究严格遵循PRISMA声明,并按照上述纳入与排除标准对所下载的文献进行梳理,梳理过程主要包括鉴定、初筛、合格文献和纳入4个阶段。筛查过程主要由本文第一作者和第三作者按照筛查标准分别独立完成,并互相比对筛查结果,找出不一致的结果,查找原因,对比筛查标准,进一步确定是否纳入。通过对比与分析,本次元分析最终共纳入62篇文献,其中中文文献43篇,英文文献19篇。具体筛查过程如图1所示。

1.3  文献评估与特征编码

采用Minors文献质量评价量表对所纳入的62篇文献进行评估,该量表共有12个维度,主要包括明确的研究目的、预期的数据收集、纳入连续的样本、适当的对照组及统计分析等维度,该量表总分为24分[14],从表1可见,纳入元分析文献的整体质量良好。对纳入元分析的文献从以下几个方面进行编码:1)文献信息,包括作者姓名、发表年份及期刊来源等;2)样本量,包括总体样本量、实验组与对照组人数及性别人数等;3)被试年龄,主要用来划分人群类型,例如儿童、青少年、老年人等;4)身体活动类型,广义的身体活动包括体育锻炼、运动及狭义的身体活动(家务劳动等)[15]。5)身体活动强度,主要包括小强度运动负荷:50%~59%(220-年龄);中等强度运动负荷:60%~69%(220-年龄)、大强度运动负荷:70%~79%(220-年龄)[9]。6)身体活动干预时长,可分为长时与短时,短时身体活动是指在10~60 min之内的一次性活动;而长时身体活动是指长时间持续的周期性身体活动[16]。7)执行功能子成分,主要包括抑制、刷新和转换3个维度[4]。8)前后测均值、标准差及P值、t值、F值等。本研究的文献编码部分先由本文第一作者完成,然后再由本文第三作者进行独自编码,结果发现,2次编码仅有少量数据存在误差,其他编码不存在顯著差异。

1.4  效果量的计算与异质性检验方法

Q值服从自由度为K-1的卡方分布,当求得Q值后,分析其在0.05水平或0.01水平上是否异质[19]。Q值在一定程度上可以判断各研究间的同质性大小,却不能够判断各研究间异质性的程度。I2可以用来描述研究之间的方差在总体方差中所占比例,I2=[Q-(K-1)]/Q,其判断依据为:当I2<25%时,各研究间为低度异质性;当25%< I2<75%时 ,各研究间为中度异质性;当I2>75%时,各研究间为高度异质性[20]。因此,在一定程度上,I2弥补了Q值不能判断各研究间异质程度的缺陷。

1.5  研究工具

采用Excel 2007软件对符合纳入标准的文献进行编码,主要对62篇文献的作者姓名、年份、文献来源、样本量、被试年龄与类型、身体活动类型、身体活动强度、身体活动时长、执行功能子成分、前后测均值、标准差、t值及P值等进行记录。故本研究采用CMA2.0软件[21]计算出各研究与合并研究的效应量(Hedgesg)、95%的置信区间、标准误、方差、z值及P值等。

2   结果与分析

2.1  文献纳入的基本情况

通过对文献的编码,纳入的62篇文献中,总体样本量为4 841人,其中实验组人数为3 003人,对照组人数为1 838人。有42项研究明确了性别人数,其中男性有1 354人,女性有1 575人。文献来源编码中,权威期刊7篇,核心期刊12篇,SCI期刊18篇,学位论文25篇。身体活动强度编码中,有7篇文献研究的是大强度;有53篇文献研究的是中等强度;有9篇文献研究的是小强度。身体活动干预时间编码中,有39项研究为长时身体活动,23项研究为短时身体活动。身体活动类型编码中,有36项研究为体育锻炼,24项研究为运动,2项研究的是身体活动。人群类型中,有1篇文献研究对象为青少年与老年人,有28项研究为儿童,22项研究为青少年,2项研究为中年人,11项研究为老年人。执行功能的测量方面,关于抑制能力的研究有40项,关于刷新能力的研究35项,关于转换能力的研究有42项。

2.2  总体效应量计算

通过对纳入文献进行梳理、编码与分析,同时采用CMA2.0软件计算效应量,所得结果见表1。该表呈现了62篇文献的作者姓名、文献来源、总样本量、人群类型、身体活动强度、身体活动类型、身体活动时长、Hedgesg、95%CI、P值(各研究中表示因变量受自变量的影响是否具有统计学意义的指标)。从表1中可以看出,62篇文献中Hedgesg的值主要为-0.09~2.01,62篇文献中有16篇文献报告的自变量对因变量的影响不具有统计学意义(P>0.05),46项研究中身体活动对执行功能的影响具有统计学意义(P<0.05)。通过合并分析发现,62项研究的合并效果量为0.60(中等效应,0.2~0.8),95%的置信区间为(0.50,0.69),P值为0.00,说明身体活动对个体的执行功能具有中等程度的促进效应。

2.3  异质性检验结果

元分析的一个重要步骤是要对各研究进行合并分析,而合并分析的前提是要对各研究进行异质性分析,即Q检验。在CMA2.0软件中,对62项研究的效应量进行合并分析时,发现Q值为374.47,遠大于0.01水平上(df=61)的卡方值,P=0.00<0.01,说明各研究间存在异质性。研究发现,当研究间不同质时,可采取下列2种方式解决[82]:一是可剔除极端值的研究,当各研究间达到同质时再采取固定效应模型合并,二是采取随机效应模型(该模型既分析了研究间的差异,又分析了研究内的误差)进行合并。研究发现,当研究间存在异质性人群效应时,一般采用随机效应模型进行合并分析[83],即随机效应模型涉及了各研究间样本的差异性,其求得的结论可以不局限于纳入元分析的研究,而是具有可推广性;因此,为了增加本研究结果的可推广性与说服力,在CMA2.0中将62项研究采取随机效应模型进行合并,最后得出62项研究的总效应量等于0.60,介于0.2~0.8,属于中等效应,说明身体活动与执行功能之间存在联系,且具有中等程度的促进作用。

为进一步探讨各研究间的异质性程度,求得I2=83.71%>75%,说明由效应量的差异造成的变异占总变异的83.71%,即各研究间具有高度异质性。依据Cochrane系统评价,当I2<50%时,可以忽略各研究间的异质性[84]。但是,本研究中I2>75%,异质性较高,所以不能忽略各研究间的异质性。这也预示着身体活动对个体执行功能影响的效应量中可能存在着潜在调节变量,需进一步探明其中的调节效应[85]。

2.4  调节效应检验结果

2.4.1  不同人群的调节效应

从表2中可以看出,4种人群类型异质性检验时各自Q值均在0.01水平上显著(I2基本大于0.75),所以在合并时采取随机效应模型。调节效应分析表明,身体活动对儿童执行功能的影响效果最大(ES=0.70,P<0.01),其次是青少年(ES=0.54,P<0.01)、中年人(ES=0.54,P>0.05),最后是老年人(ES=0.48,P<0.01),但是四者效应量差别不大,都介于0.2~0.8,属于中等效应。失安全系数分析表明,关于儿童、青少年和老年人研究的元分析结果的失安全系数均远大于5K+10,说明其结果受到发表偏倚影响的程度很小,而关于中年人的研究的失安全系数小于5K+10,说明其结果不稳定,有偏倚现象。4种人群类型合并时,df=3,Q合=4.19,P=0.24>0.05,说明不同人群类型对身体活动与执行功能的调节作用效果不明显。

2.4.2  身体活动对执行功能子成分的影响效果

从表3中可以看出,执行功能的3种成分异质性检验时各自Q值均在0.01水平上显著(I2均大于0.75),所以在合并时采取随机效应模型。调节效应分析表明,身体活动对转换能力的影响效果最大,ES=0.83>0.80(P<0.01),属于大效应;身体活动对刷新能力的影响次之,ES=0.76(P<0.01),介于0.2~0.8,属于中等效应;身体活动对抑制能力的影响效果最小,ES=0.53(P<0.01),也属于中等效应。3种成分合并时,df=2,Q合=11.46,P=0.003<0.01,组间效应差异显著,说明具有调节效应。

2.4.3  身体活动干预时长的调节效应

从表4中可以看出,2种身体活动干预时长异质性检验的Q值均在0.01水平上显著(I2均大于0.75),所以在合并时采取随机效应模型。调节效应分析表明,长时身体活动对个体执行功能影响的效果量(ES=0.70,P<0.01)大于短时身体活动(ES=0.43,P<0.01),不过长时与短时身体活动对执行功能的影响效果都属于中等效应,介于0.2~0.8。失安全系数分析表明,2种身体活动时长的元分析结果的失安全系数均远远大于5K+10,说明该结果受到发表偏倚影响的程度很小。2种身体活动时长合并时,df=1,Q合=8.97,P=0.003<0.01,组间效应量差异显著,说明身体活动时长具有调节效应。

进一步对身体活动时长与执行功能各子成分的交互作用检验表明(见表5),各维度合并时Q值均在0.01水平上显著,且I2基本都大于0.75,故各维度均采用随机效应模型合并。长时与短时身体活动对抑制能力的促进作用为中等效应(ES分别为0.58与0.48),且长时—抑制与短时—抑制之间合并时,df=1,Q合=0.87,P=0.352>0.05,组间效应差异不显著,说明身体活动时长对抑制能力没有调节效应;长时身体活动对刷新能力的影响效果为大效应,(ES=0.96>0.80,P<0.01),短时身体活动对刷新能力的影响为中等效应(ES=0.51,P<0.01),长时—刷新与短时—刷新之间合并时,df=1,Q合=12.11,P =0.001<0.01,说明组间效应差异显著,即身体活动时长对刷新能力具有调节效应;长时运动对转换能力的影响为大效应(ES=0.94,P<0.01),短时运动对转换能力的影响为中等偏大(ES=0.71,P<0.01),长时—转换与短时—转换之间合并时,df=1,Q合=1.77,P=0.183>0.05,组间效应差异不显著,说明身体活动时长对转换能力没有调节效应。发表偏倚分析表明,各维度失安全系数均大于5K+10,说明元分析结果受发表偏倚的影响程度较小。

2.4.4  身体活动强度的调节效应

从表6中可以看出,3种身体活动强度类型异质性检验时各自Q值均在0.01水平上显著(I2基本大于0.75),故合并时均采用随机效应模型。调节效应分析表明,中等强度的身体活动对执行功能影响最大(ES=0.66,P<0.01),小强度次之(ES=0.47,P<0.01),最后是大强度(ES=0.31,P<0.01),但是三者差别不是很大,都介于0.2~0.8,属于中等效应。失安全系数分析表明,3种身体活动强度的元分析结果的失安全系数均大于5K+10,說明该结果受到发表偏倚影响的程度很小。3种身体活动强度合并时,df=2,Q合=9.93,P=0.007<0.01,组间效应量差异显著,说明身体活动强度对执行功能影响的效果具有调节效应。

2.4.5  身体活动类型的调节作用效果

从表7中可以看出,体育锻炼与运动2个调节变量合并时各自Q值均在0.01水平上显著(I2均大于0.75),所以在合并时采取随机效应模型,而身体活动变量合并时Q值在0.05水平上不显著(I2=0.00),故采用固定效应模型。

调节效应分析表明,运动对执行功能影响的效应量最大(ES=0.64,P<0.01),其次为体育锻炼(ES=0.59,P<0.01),最后是身体活动(ES=0.23,P>0.05),3种身体活动类型效应量都介于0.2~0.8,属于中等效应。其中,身体活动对个体执行功能促进的效果最小,略大于0.2。失安全系数分析表明,体育锻炼与运动调节变量的元分析结果的失安全系数远大于5K+10,说明其结果很稳定。而身体活动变量合并时的失安全系数小于5K+10,说明该变量的效应量存在一定程度的发表偏倚,其结果难以推广。3种身体活动类型合并时,df=2,Q合=4.25,P=0.12>0.05,组间效应量差异不显著。

2.5  发表偏倚分析

目前,Meta分析主要通过漏斗图、失安全系数、Egger线性回归检验和剪补法来检验研究结果是否存在发表偏倚。漏斗图横轴为效果量大小,纵轴为标准误差,依据效应量在漏斗图上的分布对称程度来判断元分析的结果是否存在发表偏倚,若分布左右对称,则说明不存在发表偏倚,反之则存在发表偏倚[86]。失安全系数小于5K+10时,研究者需考虑纳入元分析的样本代表性问题,即元分析结果可能会受到发表偏倚的影响[86]。

从62篇文献的效应量在漏斗图中的分布情况来看(如图2所示),左右分布略有不对称,初步分析可能存在发表偏倚。采用失安全系数、Egger线性回归检验和剪补法进一步检查是否存在发表偏倚。首先,失安全系数分析:62项研究的失安全系数 =1 1343,远远大于5K+10(320),也就是说需要1万多篇阴性结果才能推翻本研究的结果,但是这又是不可能的,说明本研究结果不存在发表偏倚。在亚组分析中,有失安全系数小于或接近临界值的,例如人群类型、身体活动类型及身体活动强度等,说明亚组分析的相关文献存在发表偏倚。其次,研究发现,Egger线性回归检验中回归方程的截距越靠近零,则发生发表偏倚的可能性就越小。本研究中回归方程的截距等于2.48,95%的置信区间为(1.48,3.48),0不在此区间,P<0.01,说明可能存在一定程度的发表偏倚。最后,剪补法是基于元分析漏斗图不对称这一假设,以迭代方法估计缺失研究数量,在迭代过程中,先从漏斗图右侧修剪不对称研究,以定位无偏倚效应,再将修剪过的研究重新插入漏斗图中以矫正平均效应量。若矫正效应量变化明显,则表明存在发表偏倚。剪补法分析表明,ES调=0.35,95%置信区间为(0.25,0.45),小于总效应量ES总=0.60。综合分析,本研究元分析结果可能存在发表偏倚,但偏倚程度不大。

3   讨论

3.1  身体活动对执行功能影响的总体效应量与发表偏倚分析

对62篇相关文献进行定量分析得出身体活动对个体执行功能影响的效应量为0.60,95%CI为(0.50,0.69),按照Cohen提出的效应量评定标准[18],该效应量为中等效应,即身体活动对执行功能有中等程度的促进作用,这与许多研究的结果基本保持一致。有研究发现,8周有规律的瑜伽锻炼有助于改善个体的工作记忆表现,说明非中华民族传统的身体活动也可以防止老年人认知能力的下降[23]。陈爱国等[87]发现短时中等强度有氧运动可改善脑的可塑性与提升执行功能的水平。总之,这些研究结果证实了本研究得出的总体效应量具有一定程度的可靠性。

此外,本研究采用漏斗图、失安全系数、Egger线性回归截距法对总体效应量的发表偏倚进行分析,发现漏斗图两侧略有不对称、Egger线性回归截距显著,虽然总体效应量远大于5K+10,但是亚组中的调节变量有小于或接近临界值,例如身体活动类型、身体活动强度及人群类型等。综合分析发现,本研究结果可能存在一定程度的发表偏倚。有研究发现,采用矫正发表偏倚方法(PET和PEESE等方法)会导致元分析的效应量降低,也可能会增加无效应量及负效应量出现的风险[88]。显然这与大多数研究得出的阳性结论是违背的,所以发表偏倚是客观存在的。因此,本研究采用CMA2.0中的剪补法对总体效应量进行修剪与矫正,得出ES调=0.35,95%CI为(0.25,0.45),属于中等效应。虽然0.35小于总体效应量0.60,但是都属于中等效应,即身体活动对执行功能具有中等程度的促进作用这一结果相对稳定。

3.2  身体活动与执行功能之间的调节变量分析

依据已有研究经验与本研究特点,将身体活动与执行功能之间的调节变量主要分为人群类型、执行功能子成分、身体活动时长、身体活动强度及身体活动类型5类。且总体效应量异质性检验时,Q=374.47,P<0.01,I2=83.71%>75%,说明身体活动与执行功能之间确实存在调节变量。采用CMA2.0中的亚组分析功能进行分析,具体讨论如下。

1)人群類型调节效应不明显。身体活动对儿童执行功能改善作用最好,其次是青少年与老年人,但都属于中等效应,组间效应差异不明显。执行功能发展的关键期在5~9岁,故儿童期是执行功能发展的关键期,其脑的可塑性较其他年龄段大许多[87]。所以,大量研究发现,儿童进行体育锻炼有助于改善其执行功能的水平[8]。

2)身体活动干预时长具有调节效应。长时身体活动对执行功能的促进效果要好于短时身体活动,且都属于中等效应,组间效应差异显著。研究发现,持续一段时间的健美操锻炼可提高女大学生的执行功能水平[46]。相比于短时运动,长时运动更有利于改善儿童的执行功能[43]。进一步对身体活动时长与执行功能各成分之间的交互作用进行检验,发现身体活动时长对抑制能力与转换能力不具有调节效应,而其对刷新能力具有显著调节效应,即长时身体活动对刷新能力的促进作用要显著好于短时身体活动。刷新能力是个体对工作记忆信息进行矫正的能力,研究发现30 min的篮球运动对刷新能力的促进效果显著好于15 min的篮球运动[43]。

3)身体活动强度具有调节作用。相比于大强度与小强度,中等强度身体活动对个体的促进效果最好。调节效应分析说明,三者差异明显,但都属于中等效应。大强度与中等强度运动对执行功能的促进作用略大于小强度,且都属于中等效应,但差异不明显。关于大强度的文献只有9项研究,虽然失安全系数大于5K+10,但有些偏低,可能存在一定的发表偏倚。而中等强度有53项研究,结果稳定。许多研究发现,中等强度运动最有利于促进儿童执行功能的发展[41]。

4)身体活动类型不起调节效应。3种身体活动类型对执行功能影响的效应量差异不明显;但是,运动对执行功能的促进效果最佳,其次是体育锻炼,最小为身体活动,但都属于中等效应。其中运动与体育锻炼之间效应量比较接近,二者远大于身体活动的效应量。运动与体育锻炼从运动量与运动时间上都要强于狭义的身体活动;但身体活动在某种程度上确实可以改善个体的认知功能,有研究发现,3个月的身体活动干预可以有效增加肥胖青少年的体能,改善其执行功能中的转换能力[22]。

5)执行功能子成分调节效应明显。身体活动对转换能力的促进作用最大,属于大效应;其次是刷新能力与抑制能力,二者都属于中等效应,但对刷新能力的影响效应量接近大效应,三者组间效应差异显著。有研究发现,相比于执行功能的抑制能力,8周中等强度的花样跳绳运动对聋哑儿童转换能力与刷新能力有显著促进作用[42]。可见,本研究结果与已有的研究结果基本一致。

总之,通过对身体活动与执行功能间的调节效应分析,可进一步为改善执行功能的身体活动干预处方提供依据。虽然人群类型调节作用不显著,但身体活动对儿童执行功能的促进作用最大,即适宜的身体活动有助于改善儿童的认知表现。有研究发现,在入学准备方面,执行功能显得更为重要[89]。结合本研究来看,长时间、中等强度的身体活动干预可以显著提升执行功能水平,较高的执行功能水平可以促进个体参与体育锻炼,并进一步提高身体健康水平,形成循环往复的良性动态变化过程。较低的执行功能水平与肥胖、超重、物质滥用等密切相关[1]。这值得教育工作者及家长们关注。

4   结论与建议

身体活动对执行功能影响的元分析表明:1)身体活动对执行功能具有中等程度的促进作用。2)中等强度的身体活动对执行功能的促进效果最显著,且身体活动对转换能力的促进作用最大。3)长时身体活动对执行功能的促进效果要显著大于短时身体活动,尤其是对刷新能力的促进作用要显著大于短时身体活动。

在今后的研究中应注意以下几点:1)在进行调节效应分析时可增加性别这一调节变量的分析;2)关于身体活动对中年人执行功能的实验研究较少,今后可以增加这方面的研究;3)在基础教育阶段低年级的体育教学中,宜设置中等强度、长时的体育活动课程,同时可依据儿童执行功能各成分的水平有针对性地设计出不同的身体活动方案,以促进儿童的执行功能发展。

参考文献:

[1]  DIAMOND A. Executive functions[J]. Annual Review of Psychology, 2013, 64(1): 135.

[2]  MILLER E K, COHEN J D. An integrative theory of prefrontal cortex function[J]. Annual Review of Neuroscience, 2001, 24(1): 167.

[3]  ANNE C, ETIENNE K. Reasoning, learning, and creativity: frontal lobe function and human decision-making [J]. Plos Biology, 2012, 10(3): 1.

[4]  MIYAKE A, FRIEDMAN N P, EMERSON M J, et al. The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “frontal lobe” tasks: a latent variable analysis[J]. Cognitive Psychology, 2000, 41(1): 49.

[5]  CASPERSEN C J, POWELL K E, CHRISTENSON G M. Physical activity, exercise, and physical fitness: definitions and distinctions for health-related research[J]. Public Health Reports, 1985, 100(2): 126.

[6]  白蓉,范會勇,张进辅. 身体活动对老年认知功能的影响[J]. 心理科学进展, 2011,19(12):1777.

[7]  RUSCHEWEYH R, WILLEMER C, KRUGER K, et al. Physical activity and memory functions: an interventional study[J]. Neurobiology of Aging, 2011, 32(7): 1304.

[8]  江大雷,曾从周. 8周中等强度足球运动游戏对学龄前儿童执行功能发展的影响[J]. 中国体育科技, 2015, 51(2):45.

[9]  陈爱国,殷恒婵,颜军,等. 不同强度短时有氧运动对执行功能的影响[J]. 心理学报, 2011, 43(9):1055.

[10]  殷恒婵,李鑫楠,陈爱国,等. 5种运动干预方案对小学生脑执行功能影响的试验研究[J]. 天津体育学院学报, 2015, 30(1):7.

[11]  DE J G, BOSKER R J, OOSTERLAAN J, et al. Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: a meta-analysis[J]. Journal of Science & Medicine in Sport, 2017, 21(5): 501.

[12]  BADDELEY A, DELLA S S. Working memory and executive control[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1996, 351(1346): 1397.

[13]  MOHER D, LIBERATI A, TETZLAFF J, et al. Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement[J]. PLoS Medicine, 2009, 6(7): 3.

[14] SLIM K, NINI E, FORESTIER D, et al. Methodological index for non-randomized studies (minors): development and validation of a new instrument[J]. ANZ Journal of Surgery, 2003, 73(9): 712.

[15]  王積福,黄志剑,李焕玉. 身体活动对儿童青少年学习表现影响的元分析[J]. 首都体育学院学报, 2016, 28(6): 560.

[16]  邢淑芬, 王瑞萌, 王晓云,等. 运动对儿童执行功能影响的研究述评[J]. 首都体育学院学报, 2016, 28(6):566.

[17]  LAKENS D. Calculating and reporting effect sizes to facilitate cumulative science: a practical primer for t-tests and anovas[J]. Frontiers in Psychology, 2013(4): 863.

[18]  COHEN J. Statistical power analysis for the behavioral sciences[M]. New Jersey: Lawrence Earlbaum Associates, 1988: 35.

[19]  CARD N A. Applied meta-analysis for social science research[M]. New York: The Guilford Press, 2011: 86.

[20]  HIGGINS J P, THOMPSON S G, Deeks J J, et al. Measuring inconsistency in meta-analyses[J]. British Medical Journal, 2003, 327(7414):557.

[21]  刘红煦,曲建升. 主流Meta分析软件功能及其在领域知识发现的拓展应用研究[J]. 现代图书情报技术, 2016,32(5):13.

[22]  CHEN S R, TSENG C L, KUO S Y, et al. Effects of a physical activity intervention on autonomic and executive functions in obese young adolescents: a randomized controlled trial[J]. Health Psychology, 2016, 35(10): 1120.

[23]  NEHA P G, RAHUL K K, EDWARD M. Yoga practice improves executive function by attenuating stress levels[J]. Biological Psychology, 2016, 161(12): 109.

[24]  CHANG Y K, LIU S, YU H H, et al. Effect of acute exercise on executive function in children with attention deficit hyperactivity disorder[J]. Archives of Clinical Neuropsychology, 2012, 27(2): 225.

[25]  DEOLIVEIRA R T, FELIPPE L A, BUCKEN GOBBI L T, et al. Benefits of exercise on the executive functions in people with Parkinson Disease[J]. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 2017, 96(5):301.

[26]  BENZING V, HEINKS T, EGGENBERGER N, et al. Acute cognitively engaging exergame-based physical activity enhances executive functions in adolescents[J]. PloS One, 2016, 11(12): 3.

[27]  GAPIN J I, LABBAN J D, BOHALL S C, et al. Acute exercise is associated with specific executive functions in college students with ADHD: a Preliminary Study[J]. Journal of Sport & Health Science, 2015, 4(1): 89.

[28]  WANG C C, SHIH C H, PESCE C, et al. Failure to identify an acute exercise effect on executive function assessed by the wisconsin card sorting test[J]. Journal of Sport and Health Science, 2015, 4(1):64.

[29]  JAGER K, SCHMIDT M, CONZELMANN A, et al. The effects of qualitatively different acute physical activity interventions in real-world settings on executive functions in preadolescent children[J]. Mental Health & Physical Activity, 2015, 9 :1.

[30]  TANAKA K, J R QA, SANTOS R F, et al. Benefits of physical exercise on executive functions in older people with parkinsons disease[J]. Brain & Cognition, 2009, 69(2): 41.

[31]  KUBESCH S, WALK L, SPITZER M, et al. A 30-minute physical education program improves students' executive attention[J]. Mind Brain & Education, 2009, 3(4): 235.

[32]  SCHERDER E J, VAN P J, DEIJEN J B, et al. Physical activity and executive functions in the elderly with mild cognitive impairment[J]. Aging & Mental Health, 2005, 9(3): 272.

[33]  PUROHIT S P, PRADHAN B. Effect of yoga program on executive functions of adolescents dwelling in an orphan home: a Randomized Controlled Study[J]. Journal of Traditional & Complementary Medicine, 2016, 7(1): 99.

[34]  CHEN C C, RINGENBACH S D, CREWS D, et al. The association between a single bout of moderate physical activity and executive function in young adults with Down Syndrome: a preliminary study[J]. Journal of Intellectual Disability Research, 2015, 59(7): 589.

[35]  COETSEE C, TERBLANCHE E. The effect of three different exercise training modalities on cognitive and physical function in a healthy older population[J]. European Review of Aging & Physical Activity, 2017, 14(1): 13.

[36]  BERSE T, ROLFES K, BARENBERG J, et al. Acute physical exercise improves shifting in adolescents at school: evidence for a dopaminergic contribution[J]. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2015(9): 196.

[37]  FONG D Y, CHI L K, LI F, et al. The benefits of endurance exercise and tai chi chuan for the task-switching aspect of executive function in older adults: an ERP Study[J]. Frontiers in Aging Neuroscience, 2014, 6(295): 5.

[38]  HUNG C L, HUANG C J, TSAI Y J, et al. Neuroelectric and behavioral effects of acute exercise on task switching in children with attention-deficit/hyperactivity disorder[J]. Frontiers in Psychology, 2016, 7(65): 3.

[39]  THOMAS J A. Effect of physical activity on the cognitive performance of middle aged new zealand workers[D]. Auckland: Auckland University of Technology, 2012.

[40]  HAWKES T D, MANSELLE W, WOOLACOTT M H. Tai chi and meditation-plus-exercise benefit neural substrates of executive function: a cross-sectional, controlled study[J]. Journal of Complementary & Integrative Medicine, 2014, 11(4): 5.

[41]  陳爱国,赵莉,李焕玉,等. 不同强度短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响[J]. 天津体育学院学报,2014, 29(4):82.

[42]  陈爱国,蒋任薇,吉晓海,等. 8周中等强度的花样跳绳运动对聋哑儿童执行功能的影响[J]. 体育与科学, 2015,36(4):107.

[43]  陈爱国,冯磊,朱丽娜,等. 不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童执行功能的影响[J]. 首都体育学院学报,2015,27(3):223.

[44]  陈爱国,梁洪英,颜军,等. 留守儿童执行功能的发育特征及身心运动干预研究[J]. 中国特殊教育, 2016,11(11):69.

[45]  冯磊.不同运动持续时间对小学生执行功能影响的实验研究[D].扬州: 扬州大学, 2014.

[46]  颜军,马山山,陈爱国,等. 不同持续时间健美操锻炼对大学女生执行功能影响的实验研究[J]. 体育与科学, 2012,33(6):88.

[47]  颜军,王源,陈爱国,等. 短时中等强度不同类型运动对小学生执行功能的影响[J]. 体育与科学, 2014, 35(6):96.

[48]  文世林,夏树花,李怜军,等. 急性有氧运动对大学生执行功能的影响:来自fNIRS和行为实验的证据[J]. 天津体育学院学报, 2015, 30(6):529.

[49]  王乾贝,绳宇. 太极拳对轻度认知障碍老年人记忆力和执行功能的影响[J]. 山东体育学院学报, 2016, 32(3):69.

[50]  潘家礼,殷恒婵,陈爱国,等. 运动干预对数学学习困难小学生执行功能影响的实验研究[J]. 中国特殊教育,2016, 191(5):57.

[51]  潘家礼,殷恒婵,陈爱国,等. 运动干预对学习困难、正常小学生执行功能影响的实验研究[J]. 体育科学, 2016, 36(6):88.

[52]  王海英,刘保萍,孙大宝,等. 运动疗法联合娱乐作业疗法对脑卒中患者执行功能的影响[J]. 中国医药导报, 2014, 11(4):96.

[53]  王美娟,陈长香,邢琰,等. 运动与睡眠对老年缺血性脑卒中患者执行功能的影响[J]. 中国全科医学, 2011, 14(12):4134.

[54]  马山山. 不同持续时间健美操锻炼对大学女生脑执行功能影响的实验研究[D].扬州:扬州大学, 2012.

[55]  赵莉. 不同强度篮球运动对小学生执行功能影响的实验研究[D].扬州:扬州大学, 2014.

[56]  陈薇. 不同项目运动员执行功能的比较研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2012.

[57]  李琳,季浏. 短时中等强度功率自行车运动对大学生完成执行功能任务的影响[J]. 沈阳体育学院学报, 2014, 33(6):110.

[58]  袁荆晶. 短时中等强度有氧运动对高低心肺功能女大学生转换功能的fMRI研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2014.

[59]  李鑫. 短时中等强度有氧运动对女大学生执行功能的影响[D]. 上海:华东师范大学,2012.

[60]  殷恒婵,陈爱国,马铮,等. 两种运动干预方案对小学生执行功能影响的追踪研究[J]. 体育科学,2014, 34(3):26.

[61]  殷恒婵,潘家礼,刘敏,等. 运动干预对学习困难、普通小学生执行功能影响的时程效益比较[J]. 中国特殊教育, 2017, 6(6):59.

[62]  吉晓海.不同运动项目训练小学生执行功能的差异性研究[D].扬州: 扬州大学, 2014.

[63]  王志鹏. 8周网球运动游戏对学龄前儿童执行控制功能的影响[D]. 北京: 首都体育学院, 2017.

[64]  朱瑜,许翀,万芹,等. 适应体育运动干预对孤独症谱系障碍儿童视觉工作记忆的影响[J]. 中国体育科技, 2017, 53(3):58.

[65]  黄玲玲. 不同时间中等强度体育锻炼对高中生执行功能和学业成绩影响的实验研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2016.

[66]  刘坚. 不同时间中等强度体育锻炼对初中生执行功能与学习行为影响的实验研究[D]. 扬州: 扬州大学,2016.

[67]  朱风书,吴雪萍,周成林. 不同身体活动水平大学生不良行为习惯抑制能力的行为和脑电特征[J]. 沈阳体育学院学报,2016, 35(2):78.

[68]  李捷良. 支架式网球教学对小学生执行功能影响的实验研究[D].济南: 山东师范大学, 2016.

[69]  崔晨. 急性有氧運动对超重青少年抑制功能效益特点的研究[D].上海: 上海体育学院, 2016.

[70]  张浩.“新思维体育游戏”促进小学生执行功能发展的实践研究[D].扬州:扬州大学,2016.

[71]  刘丽丽. 8周花样跳绳运动对小学生执行功能影响的实践研究[D]. 扬州:扬州大学,2016.

[72]余婷婷. 篮球运动干预对学习困难小学生执行功能及学业成绩影响的实验研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2016.

[73]刘思. 太极拳练习对脑卒中患者执行功能影响的实验研究[D].上海:上海体育学院, 2016.

[74]  张佩佩. 软式棒垒球运动方案影响小学生执行功能、学业成绩的实践研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2016.

[75]  贠小波. 太极拳锻炼对大学生执行功能影响实验研究[D].天津: 天津体育学院, 2016.

[76]  金柳. “跑步+武术操+花样跳绳”运动对聋哑儿童工作记忆影响的fMRI研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2016.

[77]马冬静. 中等运动强度武术操对小学五年级学生执行功能影响的实验研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2015.

[78]  蒋任薇. 中等强度花样跳绳运动对聋哑儿童执行功能影响的实验研究[D]. 江苏: 扬州大学, 2015.

[79]  卫静.“心灵大比拼”体育游戏对儿童执行功能影响的实验研究[D]. 扬州:扬州大学, 2015.

[80]  王艳秋. 有氧运动对改善甲基苯丙胺类依赖者抑制能力的研究[D].上海:上海体育学院, 2015.

[81]  梁洪英. “BAMS”身心运动改善留守儿童执行功能的实践研究[D].长春:吉林大学, 2016.

[82]  LIPSEY M W, WILSON D. Practical meta-analysis[M]. Thousand Oaks: Sage Publications, 2000:57.

[83]  FIELD A P. The problems in using fixed-effects models of meta-analysis on real-world data[J]. Understanding Statistics, 2003, 2(2): 105.

[84]  HIGGINS J, GREEN S E. Cochrane handbook for systematic reviews of interventions version 5.1.0: the cochrane collaboration[M].Naunyn-Schmi-

edebergs Archiv for Experimentelle Pathologie and Pharmakologie, 2011: 38.

[85]  COOPER H M. Integrating research: A guide for literature reviews [M].2nd ed.CA: SAGE, 1989: 1.

[86]  ROTHSTEIN H R. Publication bias in meta-analysis[M]. Chichester: Wiley, 2005: 3.

[87]  陈爱国. 短时中等强度有氧运动对儿童脑的可塑性影响:来自脑功能局部一致性的证据[J]. 体育科学, 2015, 35(8): 24.

[88]  项明强,张力为,张阿佩,等. 自我损耗对运动表现影响的元分析[J]. 心理科学进展, 2017, 25(4):573.

[89]  BLAIR C, RAZZA R P. Relating effortful control, executive function, and false belief understanding to emerging math and literacy ability in kindergarten[J]. Child Development, 2007, 78(2): 647.

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