運(yùn)動(dòng)結(jié)合認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)健康兒童執(zhí)行功能影響的系統(tǒng)綜述

王俊宇 楊 永 郭學(xué)軍 葛嘉川 謝 婷 莊 潔

執(zhí)行功能(EFs)是一種高級(jí)認(rèn)知活動(dòng),它在進(jìn)行復(fù)雜認(rèn)知任務(wù)時(shí)起到控制和調(diào)整其他認(rèn)知過程的關(guān)鍵作用[1],主要由工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性三個(gè)子功能組成。兒童時(shí)期的EFs可以預(yù)測(cè)未來(lái)的身體和心理健康[2]。EFs良好的兒童往往在未來(lái)會(huì)有更好的成就、健康、財(cái)富和生活質(zhì)量[3]。EFs缺陷的兒童容易發(fā)生注意力缺陷多動(dòng)障礙(ADHD)和攻擊行為等多種行為問題[4,5]。運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是一種最經(jīng)濟(jì)且高效的提高兒童EFs的方式[6, 7],但并非所有類型的運(yùn)動(dòng)都能在同等程度上對(duì)EFs產(chǎn)生積極效果。除運(yùn)動(dòng)周期、頻率外[8],運(yùn)動(dòng)類型也是決定EFs干預(yù)效果的一個(gè)核心因素[9, 10]。最近有研究發(fā)現(xiàn),相較于有氧運(yùn)動(dòng)(AE)等傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)類型,運(yùn)動(dòng)結(jié)合認(rèn)知訓(xùn)練(ECT)能更顯著提高兒童的EFs[11]。ECT是在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中結(jié)合認(rèn)知任務(wù)的一種綜合訓(xùn)練方式,例如,在某一運(yùn)動(dòng)行為中融入記憶、注意力、決策等認(rèn)知任務(wù)[12]。然而,目前關(guān)于ECT對(duì)EFs影響的研究結(jié)論并不一致。有研究顯示,與單純認(rèn)知訓(xùn)練[13]和AE[14]比較,ECT能提高認(rèn)知靈活性;但也有研究[15]顯示,ECT與AE比較并不能改善EFs。而現(xiàn)有的系統(tǒng)綜述僅將認(rèn)知參與視為一個(gè)亞組[12, 16]。另外,國(guó)內(nèi)更多關(guān)注ECT對(duì)老年人或認(rèn)知障礙患者的影響[17-19],鮮少聚焦兒童。

本研究通過系統(tǒng)檢索國(guó)內(nèi)外關(guān)于ECT對(duì)兒童EFs影響的干預(yù)研究,評(píng)價(jià)其干預(yù)效果,為推動(dòng)兒童EFs的科學(xué)干預(yù)提供參考。

1 方法

1.1 文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn) ①研究對(duì)象為健康兒童;②試驗(yàn)組干預(yù)措施為ECT,干預(yù)方案包含運(yùn)動(dòng)組件和至少1個(gè)明確的認(rèn)知任務(wù)組件,例如,教給兒童一組動(dòng)作序列,如跳躍、轉(zhuǎn)身、搖擺手臂等,然后通過指令引導(dǎo)他們?cè)谒伎己笸瓿蓪?duì)應(yīng)動(dòng)作;③對(duì)照組干預(yù)措施為除認(rèn)知參與外的任何運(yùn)動(dòng)方式或傳統(tǒng)體育課(PE);④運(yùn)動(dòng)干預(yù)持續(xù)時(shí)間≥6周;⑤結(jié)局指標(biāo)至少包括1項(xiàng)EFs的相關(guān)評(píng)估,常用的工作記憶評(píng)估方法包括:數(shù)字跨度任務(wù)[1]、N-back任務(wù)[20]、反向顏色回憶任務(wù)[1]等,抑制控制評(píng)估方法包括:Go/no go測(cè)試[21]、斯特魯普范式[22]、側(cè)翼任務(wù)[23]、停止信號(hào)任務(wù)[24]等,認(rèn)知靈活性評(píng)估方法包括:切換任務(wù)[25]、Trail making 測(cè)試[26]、斯特魯普范式的混合模塊測(cè)試[22]、Mental rotation任務(wù)[27]等;⑥研究類型為 RCT或NRCT;⑦文獻(xiàn)語(yǔ)言為中、英文。

1.2 文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn) ①未明確描述具體運(yùn)動(dòng)形式、訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等;②會(huì)議論文。

1.3 檢索策略 采用主題詞和自由詞相結(jié)合的方式,在PubMed、Web of Science、Cochrane、Embase、Google Scholar和中國(guó)知網(wǎng)檢索,檢索期限為各數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2023年10月17日。不同數(shù)據(jù)庫(kù)檢索式及檢索截屏見本文附件1(http://www.cjebp.net/CN/10.3969/j.issn.1673-5501.2023.05.011)。

1.4 文獻(xiàn)篩選和數(shù)據(jù)提取 由郭學(xué)軍和葛嘉川分別獨(dú)立進(jìn)行文獻(xiàn)篩選和數(shù)據(jù)抽取,若有分歧,與楊永討論后決定。

閱讀文獻(xiàn)標(biāo)題與摘要進(jìn)行初篩,閱讀全文二篩,并回溯相關(guān)的參考文獻(xiàn)。

數(shù)據(jù)提取:①文獻(xiàn)作者、國(guó)家、發(fā)表年份,研究類型,研究場(chǎng)所;②研究對(duì)象樣本量、分組、年齡;③試驗(yàn)組和對(duì)照組的干預(yù)措施,包括運(yùn)動(dòng)方式、干預(yù)周期、運(yùn)動(dòng)頻率、單次運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)總時(shí)間(單次運(yùn)動(dòng)時(shí)間×運(yùn)動(dòng)頻率×干預(yù)周期);④EFs結(jié)局指標(biāo),工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性的測(cè)試方法,提取或計(jì)算每項(xiàng)結(jié)局指標(biāo)干預(yù)前后的變化比[(后測(cè)-前測(cè))/前測(cè)×100%]。

1.5 文獻(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 采用2010版物理治療證據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)(PEDro)量表[28]進(jìn)行文獻(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估, 共包含11項(xiàng),第1項(xiàng)不計(jì)分,其余10項(xiàng)每項(xiàng)1分。0～3分較差;～5分一般;～8分良好;～10分高。由王俊宇、葛嘉川獨(dú)立評(píng)估,如產(chǎn)生分歧,與楊永討論后決定。

1.6 數(shù)據(jù)整合 基于納入本文中的各文獻(xiàn)在ECT的具體訓(xùn)練方法、運(yùn)動(dòng)頻率、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和干預(yù)周期等方面存在很大的異質(zhì)性,故僅以系統(tǒng)綜述的方式呈現(xiàn)研究數(shù)據(jù),而不采用Meta分析進(jìn)行數(shù)據(jù)合并。

數(shù)據(jù)的整合方法:干預(yù)前后的變化比在組間比較,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;通過差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義結(jié)果在所有納入文獻(xiàn)中的占比來(lái)評(píng)估該指標(biāo)的整體效應(yīng)大小[29],即>2/3研究結(jié)果與預(yù)期方向一致時(shí),認(rèn)為此干預(yù)策略有顯著性效果,且效果的一致性較高[30]。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索情況 圖1顯示,檢索到中、英文文獻(xiàn)1 977篇,去除重復(fù)文獻(xiàn)243篇;初篩排除1 666篇,二篩排除60篇;通過回溯納入文獻(xiàn)中的參考文獻(xiàn)1篇[31];最終納入9篇英文文獻(xiàn)[13-15, 31-36]。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

2.2 納入文獻(xiàn)的一般特征 表1顯示,納入的9篇文獻(xiàn)中RCT 7篇,NRCT 2篇,發(fā)表于2015至2022年,來(lái)自澳大利亞、荷蘭、意大利各2篇,巴西、挪威和瑞士各1篇。研究對(duì)象均為學(xué)齡期兒童,樣本量60～856例。研究場(chǎng)所為學(xué)校7篇,體育中心和課后托管中心各1篇。

ECT干預(yù)措施:2篇[14,36]為戰(zhàn)術(shù)策略相關(guān)體育游戲,余7篇均為根據(jù)信號(hào)和變化規(guī)則完成動(dòng)作。4篇[13-15,33]設(shè)AE對(duì)照組,8篇[14,15,31-36]設(shè)PE對(duì)照組。干預(yù)周期為6～40周,干預(yù)頻率為每周1～10次,單次運(yùn)動(dòng)時(shí)間為10～150 min,運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為540～13 000 min。結(jié)局指標(biāo):表2顯示,各有8篇描述了工作記憶[13-15, 31, 33-36]、抑制控制指標(biāo)[13-15, 31, 32, 34-36],5篇描述了認(rèn)知靈活性指標(biāo)[13, 14, 32, 34, 36]。

2.3 文獻(xiàn)質(zhì)量 表3顯示,9篇文獻(xiàn)的PEDro量表評(píng)分為5～7分。7篇實(shí)施隨機(jī)分配[13-15, 31, 33, 35, 36];3篇實(shí)施分配隱藏[15, 31, 36],均為中心分配;1篇不滿足基線均衡[32], ECT組和對(duì)照組的年齡和抑制控制指標(biāo)的基線值組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(抑制控制指標(biāo)對(duì)照組優(yōu)于ECT組);均未對(duì)受試者和干預(yù)人員施盲,6篇對(duì)評(píng)估者施盲[13, 14, 32, 33, 35, 36];2篇受試者退出率>15%,分別為32.6%[33]和23.1%[36];3篇文獻(xiàn)行意向性分析[15, 32, 34];9篇均行組間統(tǒng)計(jì)分析,且有點(diǎn)估計(jì)/變異性測(cè)量結(jié)果。

表3 納入文獻(xiàn)PEDro量表評(píng)分

2.4 干預(yù)效果

2.4.1 工作記憶 8篇[13-15, 31, 33-36]描述了工作記憶指標(biāo),檢測(cè)方法為數(shù)字跨度測(cè)試3篇,空間跨度任務(wù)、反向顏色回憶任務(wù)、N-back任務(wù)、隨機(jī)數(shù)字生成任務(wù)、螞蟻先生測(cè)試各1篇。ECT組干預(yù)后工作記憶指標(biāo)均較干預(yù)前改善(1.9%～33.9%)。4篇設(shè)AE對(duì)照組,工作記憶改善程度ECT組與AE組比較,1篇[13]較好(32.3%vs15.8%,P=0.001),1篇較差[33](3.5%vs10.4%,P<0.05),2篇[14,15]差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,組間有效性25%(1/4)。7篇設(shè)PE對(duì)照組,工作記憶改善程度ECT組與PE組比較,5篇較好[14,15, 31, 34-36](P為0.018至<0.05),2篇較差[33, 35](P分別為<0.05和0.018),組間有效性71.4%(5/7)。

2.4.2 抑制控制 8篇描述了抑制控制指標(biāo)[13-15, 31, 32, 34-36],檢測(cè)方法為斯特魯普范式、側(cè)翼任務(wù)、Go/no go 測(cè)試各2篇,停止信號(hào)任務(wù)、隨機(jī)數(shù)字生成任務(wù)各1篇。ECT組干預(yù)后的抑制控制功能除1篇[36]外,均較干預(yù)前改善(2.9%～15.1%)。3篇設(shè)AE對(duì)照組[13-15],抑制控制改善程度ECT組與AE組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,組間有效性為0。7篇設(shè)PE對(duì)照組,抑制控制改善程度ECT組與PE組比較,3篇[31, 32, 35]較好(P為0.004～0.04),4篇[14,15, 34, 36]差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,組間有效性42.8%(3/7)。

2.4.3 認(rèn)知靈活性 5篇描述了認(rèn)知靈活性[13, 14, 32, 34, 36],采用側(cè)翼任務(wù)混合模塊測(cè)試2篇,心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)、連線測(cè)試、威斯康星卡片分類測(cè)驗(yàn)各1篇。ECT組干預(yù)后的認(rèn)知靈活性除1篇[32]外,均較干預(yù)前改善(2.5%～20.3%)。2篇[13, 14]設(shè)AE對(duì)照組,認(rèn)知靈活性改善程度ECT組均好于AE組(P分別為0.011和<0.05),組間有效性100%(2/2)。4篇設(shè)PE對(duì)照組,認(rèn)知靈活性改善程度ECT組與PE組比較,3篇[14, 34,36]較好(P為<0.001至<0.05),1篇[32]差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,組間有效性75%(3/4)。

3 討論

本研究共納入9篇ECT對(duì)兒童EFs影響的干預(yù)研究,其中7篇RCT、2篇NRCT,根據(jù)PEDro量表行文獻(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,3篇[34-36]文獻(xiàn)質(zhì)量一般,6篇[15-17,33,37,38]文獻(xiàn)質(zhì)量良好。

數(shù)據(jù)整合結(jié)果顯示,經(jīng)ECT干預(yù)后,EFs中的工作記憶(8/8篇)、抑制控制(7/8篇)和認(rèn)知靈活性功能(4/5篇)均得以改善,在不同文獻(xiàn)中的改善程度分別為1.9%～33.9%、2.9%～15.1%和2.5%～20.3%。以某項(xiàng)結(jié)局指標(biāo)在所有相關(guān)文獻(xiàn)中組間有效性>2/3作為干預(yù)策略有顯著性效果的標(biāo)準(zhǔn),ECT對(duì)工作記憶的改善較PE更顯著,組間有效性為71.4%(5/7);ECT對(duì)認(rèn)知靈活性的改善較AE和PE均更顯著,組間有效性分別為100%(2/2)和75%(3/4);ECT對(duì)抑制控制的改善與AE和PE相比并不顯著。

本研究的局限性:①納入文獻(xiàn)具有很大的異質(zhì)性,不同研究中ECT組的具體干預(yù)方法不同,各研究中的干預(yù)周期(6～40周)、干預(yù)頻率(每周1～10次)、單次運(yùn)動(dòng)時(shí)間(10 ～150 min)等差異懸殊,且不同研究中EFs結(jié)局指標(biāo)的具體評(píng)估方法不同。②研究對(duì)象聚焦于學(xué)齡期兒童,缺乏有關(guān)ECT對(duì)于其他年齡段兒童的研究,這可能是由于學(xué)齡兒童正處于EFs迅速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,故多數(shù)研究以該年齡段兒童為研究對(duì)象。③缺乏中國(guó)的相關(guān)研究。