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2020-08-16
用單次健身運動開啟心腦之門
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圖一:張育愷研究團隊提出單次健身運動與大腦認知功能的研究模式,為國際研究者的後續研究提出具體方向。
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圖二:研究團隊發現,相較於閱讀控制情境,單次健身運動情境誘發較大的大腦活化,意味著中等強度急性健身運動之效益可能與大腦注意力或神經資源分配的增加,以及衝突偵測過程有關。修改自《心生理學期刊(Psychophysiology)》

【本報導由體育學系 張育愷教授研究團隊提供】

規律性健身運動是促進身心健康的重要方式,然其好處不僅如此,近期研究更再提出,健身運動的效益還可拓展至我們的「大腦認知功能」!國立臺灣師範大學張育愷研究講座教授,積極對健身運動與大腦認知功能進行系列性探究,並創新將「認知神經科學」納入,以跨領域整合達成「健腦」的實證以及「健身運動處方」之目標,並為國際社群提供了來自臺灣的科學證據。

為減低規律性參與健身運動的難度,張育愷研究團隊探析與發展了更簡易的單次健身運動形式,並由神經電生理等取向解析單次健身運動對大腦認知功能效益之可能機制;近期也提出該議題之研究模式,為國際研究者在後續研究提出具體方向,拓寬未來健身運動對學術、產業與社會之影響力,使我們得以更有效地為自身的心腦與生命做運動。

2019年,科學人雜誌(Scientific American)報導一篇名為「人類就是演化來從事健身運動(Humans Evolved to Exercise)」的專題,彰顯了健身運動對於人類的重要性。正如大量公共衛生與運動科學研究聚斂後提出,規律性健身運動可以減低全因死亡率,並減少罹患冠心病、中風、多個部位的癌症、第二類型糖尿病和骨質疏鬆症等疾病或風險,以及增加有氧能力、肌力和肌耐力等身體適能。不僅如此,健身運動對於降低壓力、焦慮、憂慮等負面心理特徵,以及增進好心情、幸福感等正面心理狀態,亦是大家時有聽聞的。然而你可能不知道,最新研究更再提出:健身運動的效益可拓展至我們的認知功能,甚至是大腦健康!

大腦認知功能與健身運動的角色

「認知功能」為心理健康的重要成分,因它的源頭在大腦故亦稱「大腦認知功能」,指的是人們處理訊息或應用知識的心智能力,舉凡注意力、記憶力、學習、計畫、推理,甚至是問題解決、決策判斷都隸屬其中。鑑於這些大腦認知功能在日常生活中所扮演著重要角色,如何增進與強化它們就成為學界關注的重要議題。出乎意料地,看似「身體肌肉」面向的健身運動,卻可能增進此「心智」面向的大腦認知功能!事實上,美國北卡羅萊納大學的Jennifer Etnier教授在1997年即首次以統合分析(Meta-Analysis)的視角提出,健身運動與認知功能間有著顯著的正向連結,開啟了國際間探討該議題的濫觴。

國立臺灣師範大學張育愷研究講座教授師承Etnier教授,亦為她在北卡大學的首位博士生。就學期間,張育愷對於健身運動與認知功能議題十分有興趣,往後便積極對該主題展開了系列性的探究,並創新將「認知神經科學」納入,期望透過跨領域整合達成以「腦科學」為基礎,並能以「健腦」的實證開發「健身運動處方(Exercise Prescription)」。

新型態的健腦健身運動:來自臺灣的科學證據

張育愷團隊在研究過程中發現,雖然規律性的健身運動得以強健大腦認知功能,但要大眾一開始即承諾長期參與,實是不易,因此尋找其他更簡易的健身運動形式就顯得重要。有幸的是,張教授研究團隊在2012年以統合分析視角進行整合發現,單次健身運動(科學上稱為急性健身運動,Acute Exercise)即可增進認知功能。具體來說,無論在執行單次健身運動結束後、甚至是運動當中,單次健身運動皆可顯著地增加認知功能,該研究為沒有時間運動的人們找到新型態的運動形式,不讓大家找到不運動的藉口!該篇發表於《大腦研究(Brain Research)》的學術研究受到學界的重視,迄今已被國際社群引用上千次,更收錄於由美國聯邦政府主導極具權威之《身體活動指導方針諮詢委員會科學報告》,並為2018年底「美國國民身體活動指引方針」相關議題提供科學實證的依據。

在「美國國民身體活動指引方針」首次提出急性健身運動可促進認知功能後,張育愷研究團隊亦於2019年運動科學界頂尖期刊《運動醫學(Sports Medicine)》提出有關該議題未來探究方向的研究模式(圖一)。

其中,未來學界可從「如何/為何」急性健身運動可促進認知功能,即兩者間機制之角度如:分子細胞學、神經電生理,亦或是神經腦造影等面向持續探討。事實上,張育愷團隊已於2017年在《心生理學期刊(Psychophysiology)》首次針對多種事件相關電位成分(一種特殊形式的大腦電位測量指標),以及血清大腦神經滋養因子進行可能機制之探討。結果發現,單次健身運動對不同認知作業情境不但有整體性之促進效果,相對於閱讀控制的情境,還誘發較大的P3與較小之N450振幅。該結果意味著中等強度單次健身運動可增進多種認知功能,而該效益可能與大腦注意力或神經資源分配的增加,以及P3、N450等內源性神經電位成分所反映出來的衝突偵測過程有關(圖二)。

另一個未來研究的面向,是邁向更有效率的單次健身運動處方,例如:何種健身運動強度、時間或總量最為有效?健身運動對於何種大腦認知功能效益最大?健身運動是否需要針對不同身體狀況、特徵的個體做出改變?這些問題的核心直指未來研究需要依據個人角度,設計最佳化且個人化健身運動處方。如此的探究不僅將能增進運動科學與大腦認知神經科學的跨領域知識,更重要的是提出可實際運用於產業的科學依據,透過學術與產業的結合,拓寬運動在社會更大之影響力。

用健身運動改變心腦,優化生命

愛因斯坦曾說:「生活就像騎自行車,要想保持平衡就要不斷運動。」;而張育愷教授所帶領的研究團隊,則透過健身運動與大腦神經科學的跨領域探究,將使我們更有效地為自身的「心智、大腦,以及生命」做運動!

參考文獻:

Chang, Y. K., Labban, J. D., Gapin, J. I., & Etnier, J. L. (2012). The effects of acute exercise on cognitive performance: A meta-analysis. Brain Research, 1453, 87-101.

Chang, Y. K., Alderman, B. L., Chu, C. H., Wang, C. C., Song, T. F., & Chen, F. T. (2017). Acute exercise has a general facilitative effect on cognitive function: A combined ERP temporal dynamics and BDNF study. Psychophysiology, 54, 289-300.

Chang, Y. K., Erickson, K. I., Stamatakis, E., & Hung, T. M. (2019). How the 2018 US physical activity guidelines are a call to promote and better understand acute physical activity for cognitive function gains. Sports Medicine, 49, 1625-1627.

原文出處:研究發展處研究亮點網

原始連結:http://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/39

張育愷 研究講座教授 | 體育學系張育愷,國立臺灣師範大學體育學研究講座教授、身體活動認知神經科學實驗室主持人,並同時為國際運動心理學會(ISSP)、亞太運動心理學會執行委員、中華職棒大聯盟心理顧問。2012及2018年分別獲國科會吳大猷先生紀念獎與科技部傑出研究獎,亦曾獲ISSP、北美身體活動暨運動心理學會、華人運動心理學之年輕學者獎、臺灣青年獎章:博學類別,以及北卡羅萊納大學最佳博士論文獎等。研究聚焦於運動心理學,尤其以認知神經科學探討健身運動與心理健康、競技/表現心理學,以及正念議題為興趣。目前擔任體育學報 (TSSCI) 主編、四份國際SSCI/SCI/Scopus編輯委員。運動專攻中國武術 (八卦、形意、太極、少林),亦擔任八卦導引中心諮詢顧問。

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