身体活动对儿童学业成绩及其相关认知功能影响的机制研究

With the increasing academic burden in Chinese children, physical education lessons along with exercise time in- and after-school often give way to other classes and therefore has caused a significant decline of students’ physical fitness. This phenomenon has attracted broad attention and concern among society. The reason for this lies in the long-lasting belief that the resource allocation between children’s academic learning and their physical activity is a zero-sum game. As a matter of fact, evidence from western countries has been published to prove that spending time on physical activity would not necessarily undermine children’s academic achievements, but may be positively related children’s academic performance. We conducted a cross-sectional survey and found positive relationship between physical activity and academic performance. Meanwhile, 43.3% of Shanghai primary students fail to meet the WHO recommendations of physical activity for children. Further analysis showed that difference of physical activity levels lies mainly from school effect. Accordingly, this study is aimed to explore the effect of school based physical activity on cognition and academic performance in children through a randomized controlled trial. fNIRs and ERP will be used to examine brain activity in a subsample of children when they take cognitive test. Overall, this study will not only reveal the neurobiological mechanisms for the effect of physical activity on children’s cognitive function, but also to provide strong evidence to promote physical activity in children with heavy academic burden.

随着学业压力不断增加，在校学生体育活动时间难以保证，进而使相关体能指标出现明显下滑，这已经引起了公众的普遍关注与担忧。造成这一现象的根本原因在于普遍认为在有限的时间内，学业成绩与体育活动之间难以两全。目前欧美国家已有研究证实体育运动并不会影响学习成绩，反而可能提高学业表现。本研究团队在前期的横断面调查中发现儿童身体活动水平和学业成绩存在正向相关关系，同时，尚有43.3%的上海小学生未能达到WHO推荐的最低运动标准。进一步分析发现，学生身体活动的差异主要来自学校之间的差异。据此，本研究拟通过随机对照试验，研究基于提高在校身体活动时间的运动干预对儿童认知功能和学业成绩的影响；在此基础上，利用功能影像学技术，研究运动对认知相关脑区功能影响的特点。研究结果不仅会进一步揭示运动对儿童认知功能影响的神经生物学机制，并且能为在以上海学生为代表的高学业压力人群中推广身体活动指南提供高质量的证据。

中国儿童青少年体能指标的下滑引起了社会与公众的普遍关注与担忧，造成这一现象的根本原因在于普遍认为在有限的时间内，学业成绩与体育活动之间难以两全。本研究的目标是研究身体活动水平对儿童认知功能和学业成绩的影响，同时在此基础上，利用功能影像学技术，研究运动对认知相关脑区功能影响的特点，为在中国儿童中推广身体活动指南提供高质量的证据。.本项目研究首先对上海市学龄儿童身体活动数据库（6-11岁）进行分析，发现中高强度的身体活动能够提高儿童心理健康水平，从而促进儿童的学业成绩，证明心理健康水平也是身体活动对儿童学业表现影响作用的中介因素之一。随后，研究通过对样本学校体育课程改革前后学生的学业成绩评估分析，发现体育课程改革对高中学生的语文和英语成绩有促进作用。基于上述研究结果，项目负责人通过随机分层整群抽样的方法，抽取2200多名上海市青少年代表性人群样本（12-18岁），通过加速度计测量7天的身体活动水平，同时评估其心理健康水平和执行功能，该调查的样本规模、应答率和数据有效率在国际同类调查中均属于较高水平。通过对这批调查数据分析，发现青少年中高强度身体活动水平与心理健康存在显著的正向相关关系，与执行功能中的转换因子和任务启动因子存在显著正向相关关系。在以上流行病学研究的基础上，项目负责人作为第一作者，撰写了中国首部《中国儿童青少年身体活动指南》，并在指南中特别推荐“身体活动有益于心理健康；有助于认知发展和学业成绩的提高”。在功能影响学方面，本项目建立了儿童认知功能和近红外功能脑影像技术的方法学，在6岁儿童中初步探索了儿童身体活动水平与执行功能及相关脑区激活的关系。.本研究首次在中国儿童青少年代表性样本人群（6-18岁）中揭示了身体活动水平与儿童心理健康、认知功能和学业成绩的相关关系，并且在此基础上撰写发布了首部中国儿童青少年身体活动指南，具有较好的科学意义和社会意义。