想提高记忆力?也许运动帮不了你

曾经我们以为阿司匹林能治百病,曾经以为绿豆是百病良药,曾经我们用“信仰”攻克了万难。自从人们发现非人的啮齿动物在运动后身体和脑部发生了不同形态的变化,随着科技的发展,我们更仔细的了解到体育运动后脑部具体的神经化学和电生理变化后,社会舆论又逐渐宣言运动是万能的。我们很容易就相信了这样的舆论,但真的是这样吗?关于此类话题的质疑已经有很多,比如12年《英国药物杂志》就发现运动对于抑郁症的治疗没有帮助。现在,人们又发现运动不仅不能改善人们的行动能力,而且它还可能会损害大脑中一部分与认知功能有关的区域,比如记忆功能。谎言的破灭需要认知的发展。

与记忆有关的脑区

人们对人脑与记忆关系的认识经过了比较长时间的发展。如下图所示,与记忆有关的区域分别是位于大脑前端的前额叶皮层、大脑中央的胼胝体、大脑后端的丘脑以及其下的海马和杏仁核。按照社会学理论,前额叶和海马区是最重要的,因为记忆的重要意义在于它可使人和动物能利用外部世界的表现来指导行为反应,使其在进化竞争中处于非常有利的地位。其中,工作记忆的地位非常重要,这是一种特殊的短时记忆,具有短时存储、实时刷新和容量有限的特点,是动物计划和组织行为、语言、思维和决策等高级认知功能的基础。海马指的是海马结构,包括齿状回、阿蒙氏角和下托三部分。前额叶在额叶运动区和辅助运动区之前。前额叶和海马是工作记忆的关键脑区,现代解刨学研究已经证明,海马——前额叶回路的关键作用,它们与学习和记忆等脑高级认知功能密切相关。
Image
最先对运动能促进记忆提出质疑的是来自美国贝鲁特大学社会与行为科学学院的研究者。阿恩·迪特里希(Arne Dietrich)在2004年做了关于中等强度的有氧运动对40名青少年男性认知能力影响的实验。按照短暂性脑血流量假说(Transient Hypofrontality Hypothesis认为运动期间,不相关大脑区域(如前额叶)的神经活动能力短暂性的下降),研究者做了两组试验,第一次实验对象在完成运动后测试与前额叶认知相关的神经心理测试,第二次实验对象被要求在完成运动后做一组测试注意力集中程度的测试。这么做的原因在于,研究者需要排除被试在运动后记忆能力的降低来自于运动后导致的注意力不集中,因为,研究者所采用的测试记忆能力的方式需要被试保持一定的注意力集中程度才能完成。具体的说,第一次实验中,24名被试被均分为3组,其中两组分别做有氧功率自行车运动和跑步机运动,另外一组不做运动,被试仅仅站在跑步机上或坐在功率自行车上但不做运动。第一次实验对象被要求25分钟后测试心智情况,测试内容是威斯康星卡片分类测试(WCST,这种测试通常被用来测量被试的策略计划、认知转换和工作记忆能力)和简明考夫曼智力测试(K-BIT,该测试可以在短时间内测量一个人的智力)。第二次实验中被试只有16名,研究者要求其中8人与第一组实验的人一样在跑步机上做运动,但运动时间从原来的45分钟延长到65分钟,另外8人作为对照组与第一次实验条件一样,运动完的被试被要求在25分钟后进行注意力集中程度的测试,采用节奏听觉序列加法任务(PASAT,这项测试主要用来确认被试注意力的持续时间、集中程度、工作记忆和信息处理能力)和皮博迪图片词汇测试(PPVT-III,它测试被试与前额叶无关的认知能力)。第二次实验用来消除第一次实验带来的可能误差。两组被试虽然采用了四种完全不同的神经心理测试方法,但简明考夫曼智力测试和皮博迪图片词汇测试的目的是一样,它们的目的都是用作前一种测试的对照组,即利用它们可发现WCST与PASAT两种测试的问题(实验结果是否符合THH假说)。
实验结果证实了短暂性脑血流量假设的正确性,发现实验对象在运动完以后,其与运动无关的脑区的活动能力降低了——与记忆有关的区域活动降低,实验对象的工作记忆能力降低。更具体的说,在这32名被试、2次实验与4组的实验中,研究者得到的结果是:在WCST任务中,跑步机组和功率自行车组被试完成任务的错误几率非常高,相对于对照组来说,这种概率不可忽视;但在K-BIT的测试任务中,第一次实验的3组人员完成测试的情况都良好,正确率方面各组人员没有显著性差异。第二次实验,在PASAT任务中,运动组与对照组相比,被试完成测试所获得的分数有巨大差异;在PPVT-III任务中,运动组与对照组之间的测试结果没有明显差异。
但这项研究所取得的结果只是一个开始,运动过后,脑部的具体变化还不是很清楚(掌管记忆的脑区不只前额叶皮层一个地方),仅仅只是为短暂性脑血流量假设的正确性提供了一种佐证。所以,我们需要进行更多实验以便了解运动后脑部其他脑区的变化,比如负责工作记忆的关键脑区——海马结构。

前额叶与海马结构

其后,纽约大学神经科学中心的研究人员继续了上一个实验的方向,不过它们得出了截然相反的结论:非持续性有氧运动能够提高成年人的前额叶功能,但不能提高海马功能区的能力。这篇研究文章被发表在《国际神经心理学协会杂志》上。在这个实验中,实验者使用了85个志愿者,其中51位女性34位男性,平均年龄22岁,被试来源于纽约大学及其周边社区。85名被试被随机分为两组,其中实验组43人,实验者要求他们做50分钟的剧烈有氧运动(另外还有5分钟的热身运动和5分钟的放松练习),被试的运动方式是在功率自行车上进行的;对照组42人,被试被要求观看60分钟的教育性文件、儿童电视节目以及运动相关的录像。两组人员分别在完成实验者所交代任务后的30分钟、90分钟和120分钟后进行神经心理测试,检测其认知功能的改变情况。这些认知功能测试是:霍普金斯词汇学习测验(修订版,HVLT,这是一种记忆测试)、本顿视觉保持测验(修改版,BVRT,测试8岁以上的人视觉感受性和视觉记忆能力)、斯特鲁普色词测试(SCWT,测量人们抑制自己的情绪和控制行为的能力)、符号数字模式测试(SDMT,测试人们是否有脑功能障碍,比如注意力障碍)、数字广度测试(DST,测试人们工作记忆的存储容量)、连线测验(TMT,测试人们的认知转换能力,如注意力分配能力)和口头流畅性与联想测试(COWAT,测试人们表达的流畅度和失语症情况)。
结果表明:对平常不锻炼(急性运动)的人来说,或没有形成周期性锻炼习惯的人来说后,进行一次剧烈的有氧运动对海马结构区没有影响,但对前额叶的功能有所提高。具体来说,两组被试,无论是运动组还是不运动的对照组,在完成任务后,进行上述测试,海马结构和前额叶的功能都受到了影响,不过运动组的影响效果更为显著。这样运动的效果能够持续两小时不消退。这项实验与前一个实验的结果看起来是悖反的,实验者对此作出了说明:第一,这种现象可能是实验室环境造成的,真实情况未必如此;第二,基于海马结构的认知功能有很多,不能提高海马区记忆功能的结论还需要进一步实验来确证。

运动不提高记忆能力

近来,发表于《运动与健康科学杂志》的文章《根据康斯威星卡片分类测试,非持续性的运动不能改善人们的执行功能》对上一项实验进行了补充。这篇文章的作者众多。来自于台湾、美国和意大利的实验者做了两个实验。实验一分配14名年轻志愿者进行中等强度的有氧运动,13名受试者作为对照组,实验前后都进行WCST测试。实验二采用24名中老年被试,平均分配为12个运动组与12个对照组,其余测试方法与实验一等同。这样安排是为了避免“天花板”效应:保证提高记忆的现象确实是来自于运动,而非由年龄因素导致。结论是,急性有氧运动没有影响WCST任务的得分。
以上3个实验只是人们质疑运动效果领域所做出的少数几个。
根据这类实验结果,我们也许可以相信:运动不能帮助我们提高记忆能力。不过这样的结果还可能来自于:人类记忆功能和实现方法相当复杂,实验者所用的神经心理测试方法不足以显示出运动的功效。

图片来源:美国俄亥俄州立大学心理学院网站,翻译由本文作者提供

参考文献:

[1] Exercise doesn't help depression, study concludes: http://www.theguardian.com/society/2012/jun/06/exercise-doesnt-help-depression-study
[2] Basso, J. C., Shang, A., Elman, M., Karmouta, R., & Suzuki, W. A. (2015). Acute Exercise Improves Prefrontal Cortex but not Hippocampal Function in Healthy Adults. Journal of the International Neuropsychological Society, 21(10), 791-801.
[3] Wang, C. C., Shih, C. H., Pesce, C., Song, T. F., Hung, T. M., & Chang, Y. K. (2015). Failure to identify an acute exercise effect on executive function assessed by the Wisconsin Card Sorting Test. Journal of Sport and Health Science, 4(1), 64-72.
[4] Dietrich, A., & Sparling, P. B. (2004). Endurance exercise selectively impairs prefrontal-dependent cognition. Brain and cognition, 55(3), 516-524.

2015-11-19 07:38 sports-psychology
Comments
Write a Comment