第一章 緒論
第五節 名詞解釋
標準挑選後再進行實驗研究，收集其行為資料(反應時間)與事件關聯電位腦波資 料。最後將資料用統計方法，對不同運動類型老年人的行為資料(反應時間)與事 件關聯電位的影響進行分析，探討分析的結果。
本研究限制從工具、樣本及實驗內容三個面向來看，分別從下詳述：
一、工具限制：大腦認知功能作業和發展過程十分複雜，目前 ERP 研究工具尚 未能窺見大腦的全貌，實驗者只能從腦波的一些線索如振幅、潛伏期或是腦 區來推測認知行為，難免有不完善的部分，需要未來更進步的儀器來深入探 討。
二、樣本的限制：樣本方面以下從年齡、地區以及訓練程度三項進行討論
1、年齡：一般老年人的定義是指年齡達 65 歲以上的人口，本研究的對象為 65 歲至 75 歲之間老年人，無法推論到更高齡的老年人。
2、地區：由於被挑選為研究對象的老年人皆為台北人，因此可能會因城鄉差距 及地域背景而產生樣本偏誤。
3、訓練程度：在桌球訓練組裡的研究對象在桌球訓練的水平不全相等，在技巧 水平上的差距可能會在行為資料及腦波資料產生影響，導致推論 上的偏誤。
此外，由於本研究僅探討作業轉換表現上的差異，除了作業轉換所討論的議 題外，對於進一步推論至其他認知層面的議題可能有所限制。
第五節 名詞解釋 一、老年人
本研究採用我國行政院內政部統計處定義之 65 歲以上為老年人口，研究對 象年齡範圍自 65 歲到 75 歲。
二、事件關聯電位 (event-related potentials, ERP)
事件關聯電位是透過給予內在或外在的刺激事件所誘發腦電位波形的變化 來測量大腦認知神經功能的處理過程。一般事件關聯電位的資料判別是經由測量
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特定時間面特定波段的振幅(amplitude) 或潛伏時間 (latency) 來推測大腦在訊 息處理過程中各階段的認知功能表現。本研究探討的事件關聯電位成份主要以 P300 之振幅與潛伏時間為主要指標。
三、P300
P3 是指目標刺激後大約 300-700 毫秒，腦波呈現最大振幅的正向波峰，意 指當個體在進行認知情境作業時，P3 可作為大腦中樞在注意力、記憶以及認知 資源容量的指標(Bartholow et al., 2000; Coull, 2004)。過去研究發現，較大的 P3 振幅及較短的潛伏期，與大腦認知的正面面向有關。(Jenna et al., 2008)。
四、作業轉換實驗
作業轉換實驗主要分為兩個部分，一個部份為同質性作業，在同質性作業 中，實驗呈現只會出現一種規則，例如：比大小、單雙數，受詴者需要針對這些 規則進行按鍵反應。另一個部份為異質性作業，實驗呈現會出現兩種規則混合在 一起的狀況，因此受詴者需要更多的心力及認知資源來進行調整及反應。這個實 驗可以檢測受詴者的工作記憶資源以及認知可塑性。
五、整體轉換成本(global cost)
整體轉換成本可以當作工作記憶中維持多樣作業處理的效率的一個指標，主 要是在作業轉換實驗裡，比較異質性實驗的反應時間及同質性實驗的表現差異 (Kray & Lindenberger, 2000)。整體轉換成本的計算方式為：在正確判斷的行為表 現中，異質性實驗減去同質性實驗的平均反應時間數值(Themanson, Hillman &
Curtin, 2006)。
六、特殊轉換成本(local cost)
特殊轉換成本可以當作認知彈性得一個指標，主要看在異質性實驗裡，轉換 作業及非轉換作業之間的表現差異，可以讓實驗者了解執行認知控制過程中處理 的效果及效率(Rogers & Monsell, 1995; Meiran, 1996)。特殊轉換成本的計算方式 為：異質性作業情境中，作業轉換與無作業轉換之平均反應時間相減所得
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的數值(Themanson, Hillman & Curtin, 2006)。
七、身體活動
一般而言，身體活動是指骨骼肌收縮與伸展所產生的身體動作，所引起肌肉 運動而消耗熱量的身體行為。通常身體活動量越高，其身體適能越好（Caspersen, Powell & Christenson, 1985）。
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第貳章、文獻探討
本研究主要探討不同運動類型的老年人在作業轉換實驗上的影響，故本章
之文獻探討主要分為下列五節：一、介紹老化對於大腦認知功能的影響，包含大 腦的缺損及退化之原因。二、探討外在環境因子對老化認知功能的影響，特討豐 富的環境刺激對於大腦神經的影響。三、身體活動對大腦認知神經機轉之影響，
除了從過去研究探討運動對老人認知的影響，也進一步探討不同運動類型對老人 認知的影響。四、從過去身體活動於作業轉換之事件關聯電位的相關研究，探討 過去作業轉換的研究裡發現有關的 ERP 腦波資料。五、總結前述四節與本研究 的相關，並進一步說明本研究的貢獻與目的。
第一節 老化對於大腦認知功能缺損及退化
老化是人生中必經的一個過程，隨著年紀的增長，身體與認知的功能都會隨 之下降(Spirduso, Francis & MacRae, 2005)。在認知的部分，腦部細胞的複製及再 生能力會逐漸衰退，進而造成認知功能減損。老化的原因一部分來自於大腦型態 及功能的改變。大腦功能的衰退其中一個原因是粒線體(mitochondrial)的去氧核 醣核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)的損害。粒線體所產生氧氣容易有自由基的 產生，而自由基被認為是影響老化的一個主要因素(Barja, 2004)。過去研究帕金 森氏症(Parkinson’s disease)病患大腦病變的狀況，發現病患主要是黑質緻密區的 多巴胺神經細胞粒線體缺少，而造成無法調節運動功能以致行動不便無法正常生 活(Samii et al., 2004)。此外，大腦神經樹突(dentritic trees)、突觸(synapses)、及神 經傳遞物質(neuro transmitter)的數量及腦新陳代謝(metabolism)的活動也會減少。
老化除了大腦神經退化之外，也會減少自我修補的能力，如年老的老鼠在海馬迴 神經新生部分會失去運作功能(Shetty, Hattiangady, Rao, Shuai, 2011)。
近年來認知神經科學家使用不同工具來探討老化在大腦各腦區所產生的變
化，其中包含了功能性核磁照影(functional magnetic resonance imaging, fMRI)、正離子斷層掃描(Positron emission tomography, PET)以及重覆性跨顱磁刺激
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(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS)等腦照影工具。功能性核磁照 影是利用磁振造影測量因事件而產生活化的腦區。當腦區活化時，活化區域的腦 血流會改變，使得局部血液中的去氧與帶氧血紅素的濃度，以及腦血容積都會隨 之改變。正離子斷層掃描則是透過放射性同位素經歷正電子放射衰變時所產生的 亮點來觀測腦區活化的位置。重覆性跨顱磁刺激則是透過重複性的磁脈衝來短暫 的干擾大腦特定區域的功能，以了解不同大腦區域所掌控的認知功能。這些工具 因為空間解析度高故常為認知行為的研究所用。
在過去的研究裡，fMRI 發現大腦額葉灰質隨著年齡而老化的萎縮速率最快 (Van Petten, Plante, Davidson, Kuo, & Bajuscak, 2004)，且在額葉的血流量也最 少。在前額葉有也較低血流量和較差新陳代謝率(Meltzer, Becker, Price,
Moses-Kolko, 2003)。PET 的研究也發現老人額葉及前額葉區域的活動大幅度減 少（Kramer, Hahn, McAuley, 2000）。此外，過去 rTMS 干擾研究發現，老年人相 較於年輕人在大腦受損區域範圍更大，顯示老年人在左右半腦皆有受損，而在年 輕人上並未發現此現象(Rossi et al, 2004)。
由上述過去研究可以發現，腦部因老化而造成的受損主要發生在額葉及前額 葉區域，Raz(2000)及 Head 等人(2002)發現大腦退化主要的原因是皮質容量的退 化，損失最大的區域在前額葉、聶葉及頂葉。Mosley(2002)等人發現大腦白質的 完整性隨著年齡而下降，主要缺損的區位在前額葉。這些損傷可能與多巴胺系統 退化有關。多巴胺系統失常會導致訊息處理過程產生錯誤，以致無法正確地回饋 環境的訊息。如此一來，老年人在訊息處理及認知反應的環節上，便容易比年輕 人有更多的遺漏及失誤。
第二節 身體活動對大腦認知神經機轉之影響
在關心老化的議題上，過去許多研究證實參與規律身體活動老年人其認知表 現有顯著的增益，規律的身體活動增強了人體心肺適能，而心肺適能又是認知功 能的一個調節因子，它影響了大腦血流量、大腦代謝率以及其它大腦神經生理機
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制，使得老年人的認知功能會隨著心肺適能的優劣程度而有不同的影響(Barnes et al., 2003 )。
過去研究發現中等強度的閉鎖性規律運動有助於心血管適能提升，促進工作
肌肉傳送氧氣至心臟等，使心肺適能增加(American College of Sports Medicine, 2000)。Hillman, Weiss, Hagberg 與 Hatfield (2002)檢驗從事高低體適能組與控制 組之老年人在 s1-s2-s3 認知決策作業的表現，發現在額葉區(Fz)、中央區(Cz)、
頂葉區(Pz)上從事高和低體適能的老年人相較控制組老年人之 P3 潛伏期較短且 P3 振幅也較大。McDowell, Kerick, Santa 及 Hatfield (2003)以 P300 分析發現有規 律運動習慣的老年人在相同的認知作業需求下所使用神經資源的區域比沒有運 動習慣的老年人小，代表無運動習慣的老年人大腦萎縮的區域較廣泛，大腦神經 功能的工作效率也較差。王影(2005)進行一個為期五年的老年人規律性運動縱貫 研究，發現長期慢跑的老年人基礎心跳率較未規律運動老年人低，顯示中等強度 的閉鎖性運動如慢跑有助於心肺適能的提升。Erickson 等人(2009) 發現身體適能 較好的老年人，左右腦海馬迴體積也較體適能較差的老年人大，且有較好的空間 記憶能力(spatial memory ability)。
過去研究已經證實，心肺適能的改善會促進大腦血流量的增加及提升大腦代 謝能力(Endres et al., 2003; Swain et al., 2003)，並且改變大腦構造(Colcombe et al., 2003)。由於規律的身體運動改善了大腦生理機制及心血管循環，大腦腦內的神 經營養等相關因子的濃度也會隨之提升(Vaynman & Gomez-Pinilla, 2005; Zheng et al., 2005)。BDNF 是一個大腦間神經傳遞的重要因子，它可以促進神經分化及 軸突延長，使海馬迴(hippocampus)及腦皮質免於缺血性損害。除此之外，BDNF 還可以增加突觸的傳遞效率，因此腦部雖然隨著年齡老化而有神經生理上的退 化，透過規律的運動也許可以增加 BDNF 濃度以減緩神經元的減損，並且維持 或促進腦部的神經可塑性。BDNF 可增進神經元功能、促進神經生長與連結以
過去研究已經證實，心肺適能的改善會促進大腦血流量的增加及提升大腦代 謝能力(Endres et al., 2003; Swain et al., 2003)，並且改變大腦構造(Colcombe et al., 2003)。由於規律的身體運動改善了大腦生理機制及心血管循環，大腦腦內的神 經營養等相關因子的濃度也會隨之提升(Vaynman & Gomez-Pinilla, 2005; Zheng et al., 2005)。BDNF 是一個大腦間神經傳遞的重要因子，它可以促進神經分化及 軸突延長，使海馬迴(hippocampus)及腦皮質免於缺血性損害。除此之外，BDNF 還可以增加突觸的傳遞效率，因此腦部雖然隨著年齡老化而有神經生理上的退 化，透過規律的運動也許可以增加 BDNF 濃度以減緩神經元的減損，並且維持 或促進腦部的神經可塑性。BDNF 可增進神經元功能、促進神經生長與連結以