注意捕获在体育锻炼影响老年人反应抑制中的作用机制：一项基于体素形态学的研究
作者单位：上海体育学院
会议名称：《第十三届全国体育科学大会》
会议日期：2023年
学科分类：0403[教育学-体育学] 040302[教育学-运动人体科学(可授教育学、理学、医学学位)] 04[教育学]
摘 要：研究目的:抑制控制是指抑制自动或不适当的反应,并解决由不相关或分散注意力的刺激或刺激特征引起的反应冲突,被认为是认知控制加工的重要组成部分。抑制控制并非单一的认知控制成分,目前一个普遍接受的区分是可以将其细化为运动反应抑制和干扰抑制,而随年龄增长导致的抑制控制衰退主要体现在反应抑制相关的任务中。停止信号任务(stop-signal task, SST)是心理学领域常用的研究反应抑制的实验范式。在SST中,成功实施反应抑制需要参与者快速有效地捕获stop信号的出现,理解其含义,并将已经形成的反应倾向立即停止下来。然而,标准的SST合并了知觉线索的注意捕获和反应抑制相关的处理,并不能提供一个直接衡量注意捕获的指标。如何延缓老年人的认知衰退一直都是多学科领域关注的重要问题,而体育锻炼作为一个经济、便捷、形式多样且无副作用的干预手段已经被证明是一种潜在的认知与神经可塑性的诱导方式。因此,运动心理学领域开始采用经典的认知心理学范式并结合神经成像的技术手段来探讨体育锻炼对老年人的认知表现的促进效益及其神经机制。先前的研究表明体育锻炼可以促进老年人的反应抑制,但尚不清楚这种关联是否反映了体育锻炼对反应抑制的直接影响,或者这种影响是由注意捕获介导的。故本研究将进一步探讨注意捕获在体育锻炼影响老年人反应抑制中的作用机制。研究方法:采用横断设计,使用《体育活动等级量表(PARS-3)》和三轴加速度计(ActiGraph GT3X+)对健康老年人的体育锻炼量进行调查以减少被试填写问卷的主观误差,根据结果将被试分为运动组及对照组,本研究定义运动组被试应该满足世界卫生组织推荐的老年人每周至少进行150 min的中等强度身体活动。根据该划分标准,加速度计测量结果与PARS-3初步分组结果不符合的被试数据不纳入后续统计分析。对两组被试进行三个基于SST改编的行为实验,以验证体育锻炼对老年人反应抑制的增强来源于体育锻炼调节注意资源分配加快了对冲突信号的注意捕获。实验1为经典SST,该任务通过停止信号反应时(stop-signal reaction time,SSRT)评估被试的反应抑制能力。在实验2中,反应规则被更改以创造类似经典SST的冲突环境,该任务通过靶试次的反应时及准确率评估被试的注意捕获能力。实验3在实验2的基础上需要被试处理一套更复杂的刺激-反应规则,该实验通过靶试次的反应时及准确率评估被试对注意资源的分配能力。在每次实验前,被试都被告知任务的反应规则,并接受40次带反馈的练习试次。练习结束后,要求被试口头报告是否掌握了相应任务的反应规则。如果没有掌握反应规则,则需要再次练习。每个实验之间休息10分钟。将实验完成顺序在一半的被试中颠倒以消除顺序效应。完成行为实验后的老年人被试均接受结构磁共振(sMRI)扫描,并采用基于体素形态学(voxel-based morphometry,VBM)方法以分析组间灰质体积差异显著的脑区。最终,实际完成所有实验且为有效数据的被试人数为运动组32人,对照组30人。研究结果:1)两组之间的stop信号试次的准确率无显著差异且接近50%,说明本任务采用的追踪算法是可靠有效的。运动组老年人的SSRT显著优于对照组,且SSRT与左侧辅助运动区灰质体积显著相关;两组在go试次的反应时与准确率均无显著差异。2)运动组老年人的注意捕获反应时显著优于对照组,且注意捕获反应时与准确率均与右侧额下回灰质体积显著相关;两组在注意捕获准确率无显著差异。3)运动组老年人的复杂任务反应时及准确率均显著优于对照组。具体来看,相较于早期组块,在中期或晚期组块的反应时与准确率差异更为明显;复杂任务反应时与左侧辅助运动区、右侧额下回、右侧额上回、右侧额中回和右侧直回的灰质体积显著相关,准确率与右侧额下回的灰质体积显著相关。研究结论:1)体育锻炼对老年人反应抑制的促进作用源于体育锻炼调节注意资源分配加快了对冲突信号的注意捕获。2)体育锻炼可以促进老年人左侧中央前回、左侧辅助运动区、双侧额上回、右侧额中回、右侧额下回岛盖部、右侧直回、右侧前/中扣带回的灰质体积。3)体育锻炼对老年人反应抑制任务过程的影响主要涉及辅助运动区、额下回和额中回三个额叶亚区,其中辅助运动区的灰质体积与反应抑制相关,额下回的灰质体积与注意捕获相关,额中回的灰质体积与注意资源分配和任务的工作记忆负荷相关。