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执行功能是个体对思想、行为和情绪进行自上而下调控的一组核心认知能力，通常包括抑制功能、工作记忆和认知灵活性三个相互关联但又相对独立的成分（Diamond，2013；Miyake & Friedman，2012；Miyake et al.，2000）。其中，抑制功能是指抑制无关刺激或优势反应的能力，工作记忆是指个体在短时间内暂时存储和操作信息的能力，认知灵活性则是在不同任务规则或心理表征之间进行切换的能力，其发展依赖于抑制功能和工作记忆（Diamond，2013；Miyake & Friedman，2012；Miyake et al.，2000）。执行功能不仅是个体完成复杂认知活动的重要基础，也与学业表现、社会适应和心理健康密切相关，因此，寻找促进执行功能的有效方式具有重要意义。已有研究表明，单次有氧运动是改善执行功能的有效手段之一。运动干预能够促进与前额叶相关的神经活动，并提升执行控制任务表现（Y.-K. Chang et al.，2012）。然而，现有研究更多聚焦于老年群体或成人群体，老年人的执行功能处于衰退阶段，在中等强度的单次运动后，健康老年人的抑制功能和工作记忆得到了显著的改善（Martini et al.，2024）。然而，针对青少年的研究相对有限。青少年阶段是执行功能快速发展的关键时期，这一时期前额叶皮层仍处于持续成熟过程中，因此，探讨有氧运动对青少年执行功能的促进作用，具有重要的理论与实践价值。

在青少年运动干预研究中，已有工作多采用慢跑、骑行等耐力运动。此类运动主要以节律较稳定、动作模式相对自动化的持续性活动为主，通常用于提高心肺功能和整体耐力水平（Altermann & Gröpel，2023；Budde et al.，2008）。例如，郭晓意等人发现，30分钟功率自行车运动后，被试的抑制功能和工作记忆表现得到改善（Kuo et al.，2024）。相比之下，协调性运动在相关研究中受到的关注较少。协调性运动通常要求多个身体部位协同参与，并在动作执行过程中不断进行调整、监控和切换，因此包含更高水平的认知参与（Egan et al.，2007；Caterina Pesce，2012）。已有研究指出，协调性运动能够激活与认知控制相关的脑区，尤其是前额叶皮层，并可能对执行功能产生更显著的促进作用（Budde et al.，2008；Zhang et al.，2020）。与协调性运动相比，耐力运动对动作控制的即时调节要求相对较低，更多依赖较为稳定和自动化的运动模式。尽管耐力运动同样能够通过增加脑血流、氧供应以及调节儿茶酚胺和脑源性神经营养因子等机制促进认知功能（Altermann & Gröpel，2023；Y. K. Chang et al.，2012；McMorris et al.，2016），但协调性运动由于包含更强的认知参与和更高的执行控制需求，可能在运动过程中对相关脑区产生更强的预激活，从而带来更优的认知收益。

除了运动类型之外，有氧运动的强度也会对执行功能的改善造成影响。已有研究发现，中等强度的有氧运动对执行功能的改善效果更佳（Heath & Shukla，2020；Petrella et al.，2019；Samani & Heath，2018）。中等强度有氧运动的定义为最大心率50%~70%的运动。因此在本研究中将采用中等强度的运动干预，以尽可能获得较大程度的执行功能改善效果。

有氧操是一种具有代表性的协调性运动形式。在运动过程中，参与者需要根据节奏变化持续调整动作，抑制无关反应，并在不同动作之间进行转换，因此对注意控制、动作切换和反应抑制提出了较高要求。相较于认知参与程度较低的运动形式，这类高协调需求运动可能对执行功能产生更强的促进作用（Best，2010；C. Pesce，2012）。

基于此，本研究旨在比较中等强度协调性运动（有氧操）与耐力运动（慢跑）对青少年执行功能的急性影响，重点测量在抑制功能和认知灵活性方面的差异。研究采用Flanker任务测量抑制功能，采用More-Odd Shifting任务测量认知灵活性。假设：有氧操与慢跑均可能促进青少年的抑制功能和认知灵活性，但由于有氧操具有更高的认知参与需求和更强的前额叶预激活效应，其改善效果可能优于慢跑。

1 研究对象与方法

1.1 被试

本研究以广州某初中一年级学生为研究对象，共纳入76名被试，其中有氧操组24人（男性：15人；女性：9人），慢跑组20人（男性：17人；女性：3人），控制组32人（男性：20人；女性12人）。

数据清理以任务正确率为标准：在 Flanker 任务中剔除正确率低于 50% 的被试后，最终纳入 64名被试进行分析，其中有氧操组21人（男性13人；女性8人），慢跑组17人（男性15人；女性2人），控制组26人（男性17人；女性9人）；在More-Odd Shifting 任务中采用相同剔除标准，最终纳入 69 名被试进行分析其中有氧操组21人（男性：13人；女性8人），慢跑组17人（男性14人；女性3人），控制组31人（男性：19人；女性12人）。由于两项任务有效数据不同，统计分析均在各任务有效样本内分别进行。

1.2 实验程序

实验在学校内进行，分两天完成。第一天收集被试年龄、身高和体重信息，计算身体质量指数（BMI），并采用体育活动等级量表（PARS-3）评估近一个月的身体活动水平。第二天首先完成Flanker任务和More-Odd Shifting任务前测，随后分别接受35 min干预：有氧操组完成5 min热身、25 min中等强度有氧操和5 min拉伸；慢跑组完成5 min热身、25 min中等强度慢跑和5 min拉伸；控制组在安静环境下观看35 min纪录片。干预结束后，所有被试完成两项任务后测。干预过程中随机抽取部分运动组被试佩戴心率仪，以监测运动强度并确保其处于中等强度范围（最大心率的60%~70%，最大心率=220-年龄）。

1.3 Flanker任务

采用改良版Flanker任务测量抑制功能（Eriksen & Eriksen，1974）。任务包含一致条件和不一致条件，被试需尽可能快速、准确地判断中央箭头方向，并分别按“F”键或“J”键作答。每个试次先呈现500ms注视点，随后呈现2000ms箭头刺激，之后为空屏1000ms。一致条件下中央箭头与两侧箭头方向相同，不一致条件下方向相反。正式实验共64个试次，含12个练习试次，两类任务出现概率相同。记录反应时和正确率作为行为指标。

1.4 More-Odd Shifting任务

采用 More-Odd Shifting 任务测量认知灵活性。任务包括大小判断、奇偶判断和转换任务三种形式，刺激为除 5 之外的数字 1~9。每个试次先呈现 800 ms 注视点，随后呈现数字刺激，被试需尽可能快速、准确地作答，之后为空屏 800 ms。黑色数字要求进行大小判断（小于5按F键，大于5按J键），绿色数字要求进行奇偶判断（奇数按F键，偶数按J键）。前两种单一规则任务统称为不转换任务。正式实验包括3个 block：大小判断 16 试次、奇偶判断 16 试次、转换任务 32 试次；另设练习试次。在转换任务中，两种规则随机呈现，并根据相邻试次之间任务规则是否发生变化，将试次划分为转换试次和不转换试次。由于混合 block 的首个试次缺少前序参照，因此不纳入该分类统计。记录反应时和正确率作为行为指标。

1.5 数据分析

心率仅用于监测运动强度。运动组中采用随机抽样方式选取部分被试佩戴心率仪，记录主运动阶段（25 min）的心率，最终纳入心率分析的有效样本为有氧操组19人、慢跑组10人。

在反应时分析前，剔除错误试次、反应时低于150 ms的试次，以及任务正确率低于50%的个体。采用单因素方差分析比较三组在 BMI 和运动量上的差异，采用独立样本 t 检验比较有氧操组与慢跑组的心率差异。

行为数据包括反应时和正确率，均采用重复测量方差分析。对 Flanker 任务的反应时和正确率分别进行 3（组别：有氧操组、慢跑组、控制组）×2（时间：前测、后测）×2（任务类型：一致任务、不一致任务）重复测量方差分析，其中组别为组间变量，时间和任务类型为组内变量。对 More-Odd Shifting 任务的反应时和正确率分别进行 3（组别：有氧操组、慢跑组、控制组）×2（时间：前测、后测）×2（任务类型：转换任务、不转换任务）重复测量方差分析，其中组别为组间变量，时间和任务类型为组内变量。

此外，分别以转换试次减去不转换试次，计算 More-Odd Shifting 任务中反应时和正确率的转换成本（Switch Cost），并采用 3（组别：有氧操组、慢跑组、控制组）×2（时间：前测、后测）重复测量方差分析进行检验，其中组别为组间变量，时间为组内变量。转换成本越小，表明任务切换代价越低。

当交互作用显著时，进一步进行简单效应分析和事后两两比较，并采用 Bonferroni 校正控制多重比较导致的第一类错误率。效应量报告偏η平方（partial eta squared，），显著性水平设为 p < 0.05。

2 结果

2.1 被试基线特征及运动强度

对各组被试的 BMI、运动量及心率进行比较。结果显示，三组在 BMI 上差异不显著，F（2，60）= 0.80，p = 0.45；三组在运动量上差异亦不显著，F（2，64）= 1.72，p = 0.19。对随机抽取佩戴心率仪的运动组子样本进行独立样本t检验，结果显示，有氧操组与慢跑组在主运动阶段心率差异不显著，t（27）= -1.83，p = 0.08，表明三组基线具有可比性，且两种运动干预的强度匹配良好。

表 1 各组被试基线特征与运动强度的描述统计及差异检验结果（M±SD）

Table 1 Descriptive statistics and group comparisons for baseline characteristics and exercise intensity (M ± SD)

2.2 Flanker任务

2.2.1 反应时

对 Flanker 任务反应时进行 3（组别：有氧操组、慢跑组、控制组）×2（时间：前测、后测）×2（任务类型：一致任务、不一致任务）重复测量方差分析。结果显示，组别与时间的交互作用显著，F（2，60）=6.04，p<0.01， =0.17，事后检验表明，有氧操组后测反应时显著短于前测，t（60）=3.21，p=0.03；慢跑组和控制组前后测差异均不显著。任务类型主效应显著，F（1，60）=135.85，p<0.01， =0.69，一致任务反应时显著短于不一致任务。

图 1 组别x时间交互作用图

Figure 1 Interaction effect of group × time

2.2.2 正确率

对 Flanker 任务正确率进行重复测量方差分析。结果显示，组别与任务类型的交互作用显著，F（2，60）=
4.60，p=0.01， =0.13。事后检验表明，在不一致任务中，慢跑组正确率显著低于有氧操组，t（60）=-3.14，p<0.05。任务类型主效应显著，F（1，60）=39.31，p<0.01， =0.40，一致任务正确率显著高于不一致任务。

图 2 组别x任务类型交互作用图

Figure 2 Interaction effect of group × task type

2.3 More-Odd Shifting任务

2.3.1 反应时

对 More-Odd Shifting 任务反应时进行 3（组别）×٢（时间）×٢（任务类型：转换任务、不转换任务）重复测量方差分析。结果显示，组别与时间交互作用显著，F（2，66）=4.69，p<0.05， =0.12；时间与任务类型交互作用显著，F（1，66）=52.76，p<0.01， =0.44；组别与任务类型交互作用显著，F（2，66）=12.36，p<0.01， =0.27；组别、时间与任务类型的三重交互作用亦显著，F（2，66）=6.91，p<0.01， =0.17。

进一步分析表明，在有氧操组中，转换任务后测反应时显著短于前测，t（20）=-3.78，p<0.01，而不转换任务后测反应时显著长于前测，t（20）=-8.07，p<0.01；在慢跑组中，仅任务类型主效应显著，不转换任务反应时显著短于转换任务，t（16）=-5.65，p<0.01；在控制组中，转换任务后测反应时显著短于前测，t（30）=-3.93，p<0.01，而不转换任务前后测差异不显著。总体上，转换任务反应时显著长于不转换任务，F（1，66）=205.98，p<0.01， =0.76；组别主效应显著，F（2，66）=19.05，p<0.01， =0.37。

2.3.2 反应时转换成本

对 More-Odd Shifting 任务反应时转换成本进行 3（组别）×٢（时间）重复测量方差分析。结果显示，组别与时间的交互作用显著，F（2，66）=6.91，p<0.01， =0.17。有氧操组后测转换成本显著低于前测，t（66）=-6.98，p<0.01；控制组后测转换成本也显著低于前测，t（66）=-4.80，p<0.01；慢跑组前后测差异不显著。时间主效应显著，F（1，66）=52.76，p<0.01， =0.44，后测转换成本整体低于前测；组别主效应显著，F（2，66）=12.36，p<0.01， =0.27，有氧操组和慢跑组的
转换成本均显著低于控制组。此外，后测中有氧操
组转换成本显著低于控制组，t（66）=-4.32，
p<0.01。

图 3 有氧操组

Figure 3 Aerobic-dance group

图 4 对照组

Figure 4 Control group

图 5 More-Odd Shifting任务反应时转换成本

Figure 5 Reaction time switch cost in the more-odd shifting task

2.3.3 正确率

对 More-Odd Shifting 任务正确率进行重复测量方差分析。结果显示，组别与任务类型的交互作用显著，F（2，66）=3.25，p<0.05， =0.09。事后检验表明，慢跑组在转换任务中的正确率显著低于不转换任务，t（66）=-5.03，p<0.01，且显著低于控制组在转换任务中的正确率，t（66）=-3.08，p<0.05。组别主效应显著，F（2，66）=4.08，p<0.05， =0.11，慢跑组整体正确率显著低于控制组；时间主效应显著，F（1，66）=36.78，p<0.01， =0.36，后测正确率高于前测；任务类型主效应显著，F（1，66）=36.78，
p<0.01， =0.36，转换任务正确率低于不转换
任务。

2.3.4 正确率转换成本

对 More-Odd Shifting 任务正确率转换成本进行 3（组别）×٢（时间）重复测量方差分析。结果显示，仅组别主效应显著，F（2，66）=3.25，p<0.05， =0.09，慢跑组转换成本显著小于控制组。

图 6 组别x任务类型交互作用图

Figure 6 Interaction effect of group ×task type

3 讨论

本研究采用 Flanker 任务和 More-Odd Shifting 任务，考察了中等强度有氧操与慢跑对青少年抑制功能和认知灵活性的急性影响。结果表明，有氧操组在 Flanker 任务中后测反应时显著缩短，表明抑制功能得到改善；在 More-Odd Shifting 任务中，有氧操组的反应时转换成本显著降低，表明其对认知灵活性也具有促进作用。相比之下，慢跑组未表现出稳定的认知改善。总体而言，本研究支持协调性运动较耐力运动对青少年执行功能具有更显著的急性促进作用。

3.1 有氧运动对抑制功能的影响

本研究发现，经过 35 min 中等强度有氧操干预后，有氧操组在 Flanker 任务中的反应时显著缩短，这与既往关于单次协调性运动能够改善抑制功能的研究结果一致（Alesi et al.，2016；Budde et al.，2008；Chang，Hung，et al.，2014；Chang et al.，2013；Zhang et al.，2020）。进一步分析显示，有氧操组在一致任务和不一致任务中的改善模式并无显著差异，表明该促进作用并不局限于高冲突条件，而更接近于对抑制控制的整体性促进，这一结果与“一般改善假说”一致（Aly & Kojima，2020；Chang et al.，2017；Chang，Chi，et al.，2014；Chang et al.，2015；Lichtman & Poser，1983）。同时，有氧操组在反应时下降的同时并未出现正确率下降，因此该改善不太可能仅由速度—准确性权衡所致。

相比之下，慢跑组在 Flanker 任务中未表现出显著改善。造成这一结果的一个可能原因是，35 min 的耐力运动对正常青少年而言可能偏长，运动带来的改善效果被长时间运动引发的身心疲劳所抵消。根据自我控制力量模型，自我控制依赖有限的认知资源，资源的持续消耗可能削弱后续执行任务的表现（Audiffren & André，٢٠١٥；Baumeister et al.，2006）。因此，在本研究条件下，慢跑未能表现出与有氧操相似的促进效应，提示单次运动的认知收益不仅取决于运动强度，也可能受到运动类型和持续时长共同影响。

3.2 有氧运动对认知灵活性的影响

在认知灵活性方面，有氧操组在转换任务中的反应时以及反应时转换成本均表现出显著改善，而这种改善并未同等出现在不转换任务中，说明协调性运动对认知灵活性的促进具有一定选择性，更集中体现在对高认知需求任务的促进上。这一结果与“选择性改善假说”一致，即单次运动对认知需求更高的执行功能成分具有更明显的促进作用（Hillman et al.，2003；McMorris & Hale，2012）。

慢跑组在认知灵活性指标上未显示出明确改善，且在部分正确率指标上低于对照组，这与部分既往研究结果并不一致（Mou et al.，2023；Netz，2010；Shi et al.，2022）。一种可能解释是，慢跑组在前测中反应时已相对较短，后测改善空间有限；另一种可能解释是，慢跑组在部分条件下可能表现出速度-准确性权衡，从而导致正确率下降而反应时未显著改善。此外，对照组在转换任务后测中的反应时下降，也提示该任务中可能存在一定练习效应。因此，对于认知灵活性结果应更谨慎地理解为：有氧操相较于慢跑，更可能促进高切换需求条件下的行为表现，但这种促进作用仍需在控制练习效应后进一步验证。

有氧操优于慢跑的另一个重要原因，可能在于两类运动在认知参与程度上的差异。协调性运动通常包含更高水平的动作监控、规则切换和资源分配需求，而慢跑在达到稳定节奏后则更趋于自动化（Best，2010，2015；Caterina Pesce，2012；Tomporowski et al.，2008）。在有氧操过程中，个体需要根据节奏变化不断调整动作序列，并抑制无关反应，这些过程本身就涉及对抑制功能和认知灵活性的持续调用。因此，由于耐力运动相比，协调性运动可能通过更高水平的认知刺激，对后续执行功能任务产生更强的促进作用。

3.3 单次有氧运动改善执行功能的可能机制

单次有氧运动改善执行功能的机制，可能同时涉及一般性的生理唤醒提升和神经可塑性相关的生化变化。根据唤醒假说，运动能够提高自主神经活动水平，增加脑血流和氧气供应，进而优化认知资源分配，提高信息加工效率（Aly & Kojima，2020；STORK et al.，2018；Tian et al.，2021；Tsukamoto et al.，2016；Wu et al.，2019）。ERP 研究也发现，中等强度有氧运动后 P300 波幅增大、潜伏期缩短，表明刺激评估和注意资源分配过程得到改善（Aly & Kojima，2020；Polich，2007）。此外，运动还可能通过促进 BDNF 等神经营养因子变化影响学习与神经可塑性（Hennigan et al.，2007；Loprinzi et al.，2013；Tyler et al.，2002）。不过，现有研究对于血清 BDNF 变化与执行功能改善之间的对应关系并不完全一致，因此本研究更倾向于将其视为一种可能机制，而非直接
证据。

3.4 不足与展望

本研究仍存在若干局限。首先，More-Odd Shifting 任务中的转换试次与不转换试次采用随机呈现，不同被试经历的转换次数可能存在差异，这可能影响结果的稳定性，未来可采用固定交替或更严格平衡的呈现方式。其次，慢跑组男女比例不均衡，性别因素可能对结果造成潜在影响，后续研究可进一步平衡样本构成。再次，本研究在下午放学后进行，被试可能受到学习后的认知和身体疲劳影响。尽管三组测试时间一致，这种影响在组间应大致相同，但仍可能降低整体表现水平。尽管如此，本研究仍为协调性运动促进正常青少年执行功能提供了证据，并将相关研究对象从特殊群体扩展到普通青少年。未来可结合脑电、fMRI 等技术，进一步揭示不同运动类型影响执行功能的神经机制。

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