有氧运动对儿童脑执行功能区可塑性影响的多模态磁共振成像追踪研究

Some preliminary findings suggest: aerobic exercise is an effective means to improve children executive function (EF), but the comprehensive scientific evidence to support this view is still lack. The brain mechanism of beneficial effects are really not known, the key question, which aerobic exercise affect on brain region plasticity of children's EF, is not undertaken any study. We pre-discoveried that aerobic exercise can improve children's EF, and the certain brain regions plasticity of children's EF, which provide a theoretical and practical foundation for the key question. However, there are three important aspects that remain to need to further probe: brain plasticity index, long-term effects and multi-dimensional structure of executive function. In this respect, the current project sets out to seek to investigate the effect of aerobic exercise on brain region plasticity of children's EF, further explore the relationship among aerobic exercise, children 's executive function, its brain region plasticity, finally clarify aerobic exercise to improve children 's executive function and its brain mechanisms, in order to provide new scientific evidence for which aerobic exercise is a healthy and effective way to improve children EF.

当前一些研究结果提示：有氧运动是一种改善儿童执行功能的有效手段，但尚缺乏全面的科学证据支持该观点，突出表现为尚未清楚揭示有氧运动改善儿童执行功能的脑机制，关键问题在于未有研究阐明有氧运动对儿童脑执行功能区可塑性的影响。我们前期对此探索发现：有氧运动可以改善儿童执行功能，且与某些执行功能脑区的可塑性改变有关，为该问题研究提供了理论和实践基础；但在脑的可塑性指标、长期效应和执行功能多维结构方面的研究有待进一步深入。为此，本项目拟以执行功能发展关键期的儿童为研究对象，综合利用体育测量技术、心理测量技术和多模态磁共振成像技术，追踪研究长期有氧运动对儿童脑执行功能区可塑性的影响，探讨有氧运动、儿童执行功能及其脑区可塑性的关系，阐明有氧运动改善儿童执行功能的脑机制，为确立有氧运动是促儿童执行功能健康有效手段的观点，提供新的科学依据。

当前一些研究结果提示：有氧运动是一种改善儿童执行功能的有效手段，但尚缺乏全面的科学证据支持该观点，关键问题在于未有研究阐明有氧运动对儿童脑执行功能区可塑性的影响。前期对此探索发现：有氧运动可以改善儿童执行功能，且与某些执行功能脑区的可塑性改变有关，为该问题研究提供了理论和实践基础；但在脑的可塑性指标、长期效应和执行功能多维结构方面的研究有待进一步深入。为此，本项目以执行功能发展关键期的儿童为研究对象，综合利用体育测量技术、心理测量技术和多模态磁共振成像技术，探讨有氧运动、儿童执行功能及其脑区可塑性的关系。.主要成果：（1）开发了适合儿童的测量任务，为研究儿童执行功能提供了可靠的测量工具；（2）揭示了有氧运动方案对儿童执行功能影响的“剂量效应”，为设计和实施本课题使用的有氧运动干预方案提供了坚实的基础；（3）利用fMRI的研究结果发现：有氧运动能改善儿童的执行功能，其脑机制是有氧运动诱发儿童执行功能脑激活模式的变化。（4）利用静息态功能磁共振成像（resting-state functional MRI, rs-fMRI）技术和局部一致性（regional homogeneity，ReHo）分析方法的研究结果发现: 有氧运动可通过增加儿童静息状态下脑功能局部一致性，改善脑的可塑性和提高执行功能。（5）利用静息态功能磁共振成像（resting-state functional MRI, rs-fMRI）技术和基于感兴趣区的功能连接分析法的研究结果发现：有氧运动可改善儿童执行功能，其神经机制涉及右侧额下回和右侧小脑的功能连接减弱。（6）利用结构磁共振成像（T1-MPRAGE）技术和基于体素的形态学（voxel-based morphometry, VBM）分析方法的研究结果发现：有氧运动改善儿童执行功能的神经机制涉及双侧中央后回、双侧扣带回、左侧小脑和左侧枕下回的灰质体积减小。.以上研究结果揭示了有氧运动、儿童执行功能及其脑区可塑性的关系，为确立有氧运动是促进儿童执行功能健康有效手段的观点，提供了新的科学依据。