一項功能性近紅外光譜研究：確定網球運動是否有益于兒童工作記憶的更新功能
分類：
PortaLite
作者：
Lai, Y. , Wang, Z. , Yue, G. H. , Jiang, C.
來源：
《Applied Sciences》
發布時間：
2020-01-06
訪問量：
首都體育學院團隊在影響因子為2.838分的三區《Applied Sciences》期刊發表了一篇名為《Determining Whether Tennis Benefits the Updating Function in Young Children: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study》的研究。驗證了進行網球等協調運動有利于提高兒童的工作記憶、反應時間和身體素質。
01. 研究意義及目的
工作記憶(WM)與學習、推理、解決問題和智力有關，包括三個獨立的中央執行功能成分：轉移、更新和抑制。已有研究表明，在理解書面文本方面有特殊困難的兒童在執行記憶更新方面能力較差，并且與正常兒童相比，數學學習困難兒童的工作記憶更新功能相對較低。
工作記憶的更新功能是可塑的，尤其在幼兒時期。據報道，中等強度的有氧運動有利于青春期前兒童在記憶更新任務中的表現，并增強WM的神經基礎。協調運動作為一種重要的運動類型，涉及多個肌肉群的激活及小腦和運動控制網絡的激活，需要知覺和高級認知信息處理。協調運動會影響認知表現，特別是WM。協調訓練包括需要迅速更新運動信息的網球正反手擊球練習。
因此本文應用功能近紅外光譜(fNIRS)技術研究了以長期網球運動作為干預手段，幼兒園兒童WM更新功能的行為變化以及額葉皮質相關的功能的神經適應性。
02. 研究方法
實驗對象為20名學齡前兒童(5-8歲)。實驗組除了幼兒園常規的課堂活動外，還接受了進行了為期8周、每周2次、每次60 min的網球訓練項目。主要的訓練包括連續跳躍、穿梭跑、繞圈慢跑，以及拋投練習。對照組兒童在幼兒園接受由教師組織的常規課堂活動，包括自由游戲、圖畫書閱讀和主題教學，時間60分鐘。實驗組兒童的訓練前后進行1-back WM任務測試，共16次，對照組兒童活動前后進行相同的WM測試。
1-back任務。被試被要求判斷當前正方形的位置與之前出現的正方形的位置是否相同。
WM任務測試期間使用可穿戴的連續波單通道功能性近紅外光譜儀Portalite測量左側前額葉皮質的血流動力學反應。
(a)實驗中光電二極管的放置位置。(b)fNIRS設備圖片(c)通道示意圖，30,35,40 mm的光源和探測器之間對應的距離。
03. 研究結果
研究發現進行相關的運動干預后，實驗組的身體素質得到明顯改善。此外，fNIRS結果中發現相較于對照組，實驗組前額葉皮質氧合血紅蛋白(O2Hb)的增加幅度大于對照組。
在20s任務前基線期和105 s 1-back任務期間測量左側額葉平均O2Hb信號隨時間的變化過程。
1-back任務中四個105 s時間段中每個O2Hb的平均值
將測試前后的氧合血紅蛋白平均值歸一化，計算測試前后的差值，進行行為指標與神經生理指標之間的相關分析發現，行為和神經變化之間存在的一致性關聯。
04. 結論
協調運動訓練方案改善了幼兒前額葉皮質功能和WM的更新能力，對于幫助孩子和他們的父母選擇校外體育活動，以及該領域的研究人員進一步進行工作提供了有用的信息。此外，本文的研究重點是幼兒的視覺工作記憶。在1-back任務中使用的材料是正方形。可進一步嘗試使用聽覺等材料來探索協調練習和聽覺WM之間的關系。
參考文獻
Lai Y , Wang Z , Yue G H , et al. Determining Whether Tennis Benefits the Updating Function in Young Children: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study[J]. Applied Sciences, 2020, 10(1):407.
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