一项功能性近红外光谱研究：确定网球运动是否有益于儿童工作记忆的更新功能
分类：
PortaLite
作者：
Lai, Y. , Wang, Z. , Yue, G. H. , Jiang, C.
来源：
《Applied Sciences》
发布时间：
2020-01-06
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首都体育学院团队在影响因子为2.838分的三区《Applied Sciences》期刊发表了一篇名为《Determining Whether Tennis Benefits the Updating Function in Young Children: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study》的研究。验证了进行网球等协调运动有利于提高儿童的工作记忆、反应时间和身体素质。
01. 研究意义及目的
工作记忆(WM)与学习、推理、解决问题和智力有关，包括三个独立的中央执行功能成分：转移、更新和抑制。已有研究表明，在理解书面文本方面有特殊困难的儿童在执行记忆更新方面能力较差，并且与正常儿童相比，数学学习困难儿童的工作记忆更新功能相对较低。
工作记忆的更新功能是可塑的，尤其在幼儿时期。据报道，中等强度的有氧运动有利于青春期前儿童在记忆更新任务中的表现，并增强WM的神经基础。协调运动作为一种重要的运动类型，涉及多个肌肉群的激活及小脑和运动控制网络的激活，需要知觉和高级认知信息处理。协调运动会影响认知表现，特别是WM。协调训练包括需要迅速更新运动信息的网球正反手击球练习。
因此本文应用功能近红外光谱(fNIRS)技术研究了以长期网球运动作为干预手段，幼儿园儿童WM更新功能的行为变化以及额叶皮质相关的功能的神经适应性。
02. 研究方法
实验对象为20名学龄前儿童(5-8岁)。实验组除了幼儿园常规的课堂活动外，还接受了进行了为期8周、每周2次、每次60 min的网球训练项目。主要的训练包括连续跳跃、穿梭跑、绕圈慢跑，以及抛投练习。对照组儿童在幼儿园接受由教师组织的常规课堂活动，包括自由游戏、图画书阅读和主题教学，时间60分钟。实验组儿童的训练前后进行1-back WM任务测试，共16次，对照组儿童活动前后进行相同的WM测试。
1-back任务。被试被要求判断当前正方形的位置与之前出现的正方形的位置是否相同。
WM任务测试期间使用可穿戴的连续波单通道功能性近红外光谱仪Portalite测量左侧前额叶皮质的血流动力学反应。
(a)实验中光电二极管的放置位置。(b)fNIRS设备图片(c)通道示意图，30,35,40 mm的光源和探测器之间对应的距离。
03. 研究结果
研究发现进行相关的运动干预后，实验组的身体素质得到明显改善。此外，fNIRS结果中发现相较于对照组，实验组前额叶皮质氧合血红蛋白(O2Hb)的增加幅度大于对照组。
在20s任务前基线期和105 s 1-back任务期间测量左侧额叶平均O2Hb信号随时间的变化过程。
1-back任务中四个105 s时间段中每个O2Hb的平均值
将测试前后的氧合血红蛋白平均值归一化，计算测试前后的差值，进行行为指标与神经生理指标之间的相关分析发现，行为和神经变化之间存在的一致性关联。
04. 结论
协调运动训练方案改善了幼儿前额叶皮质功能和WM的更新能力，对于帮助孩子和他们的父母选择校外体育活动，以及该领域的研究人员进一步进行工作提供了有用的信息。此外，本文的研究重点是幼儿的视觉工作记忆。在1-back任务中使用的材料是正方形。可进一步尝试使用听觉等材料来探索协调练习和听觉WM之间的关系。
参考文献
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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