第壹章 緒論
第一節 前言
從過去到現今，人類之所以能夠創造出歷史與文明，是因為人類擁有比其他動物更 高等的認知功能，有了這些認知能力，人類才能創造出例如語言、文字等各種可以用來 表達情感與思想，並且更進一步的思考、計畫與解決問題來產生新知識。因此，認知功 能的發展與健全，是人類邁向璀璨未來的重要基礎。
第二節 問題背景
「不能讓孩子輸在起跑點」是現今高競爭社會下每個家庭的心理，然而，大多數的 家長將其解讀為：提供孩子充足的營養和知識的灌輸，卻鮮少有家長了解認知的發展與 身體活動有密切的關係。近年來兒童因為升學的競爭力及社會環境的危險性增高，加上 電視、電玩網路發達等等因素，造成身體活動的機會減少 (Lasheras, Aznar, Merino, &
López, 2001; Tudor-Locke, Ainsworth, Adair, Du, & Popkin, 2003)，父母親也因工作繁忙及 活動空間受到侷限，往往將身體活動這部分遺忘甚而忽略，導致很多孩子錯過了身體活 動的黃金教育時期，而妨礙其身體的發育，造成孩童在日常生活功能表現受限，影響動 作能力、協調性及心理的發展。加上飲食內容太過精緻，高脂、高糖食物和坐式生活 (sedentary lifestyle) 型態，容易引起肥胖，也可能對大腦有不利的影響 (Kalmijn et al., 1997; Knopman et al., 2001; Molteni, Barnard, Ying, Roberts, & Gomez-Pinilla, 2002)。
從事規律運動已被證實在健康促進及疾病抵抗的層面上扮演著相當重要的角色 (Burnham, 1998)。過去文獻回顧或統合分析研究也發現透過規律運動參與能提升不同族 群的認知功能 (Alesi et al., 2014; Niederer et al., 2011; Schmidt, Jäger, Egger, Roebers, &
Conzelmann, 2015)。近年來從認知神經科學的角度，也證實了運動在認知及大腦層面產 生正面的效益 (Chaddock‐Heyman, Hillman, Cohen, & Kramer, 2014; Hillman, Erickson, &
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Kramer, 2008; Smith et al., 2010; Van der Fels et al., 2015)。過去從動物實驗中發現，運動 可增加大腦微血管密度，促進大腦血流及氧氣吸收、細胞與神經生長因子 (nerve growth factor, NGF) 及腦源性神經營養因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 的結合 (Black, Greenough, Anderson, & Isaacs, 1987)，強化神經細胞的增殖，增加基因表現與提 昇海馬體的長期增益 (long-term potentiation) 作用 (Bolton, Pittman, & Lo, 2000)。在人體 實驗中也發現，運動對於身體器官所造成的生理反應可進而調節大腦神經結構及功能 (Dishman et al., 2006)，且規律的運動可以改變大腦在認知及行為方面的功能 (Pereira et al., 2007)。兒童處於認知功能發展的重要階段，有著高度的神經可塑性，過去研究證實 此階段是大腦對於外在環境刺激最敏感的時期，在外在環境刺激如健身運動能對其認知 功能帶來顯著影響 (Khan & Hillman, 2014)。透過前額葉的髓鞘與神經突觸的增生進而 提升認知處理速度 (Amso & Casey, 2006; Casey, Galvan, & Hare, 2005; Gogtay et al., 2004)。
近 期 文 獻 回 顧 指 出 運 動 與 兒 童 階 段 的 認 知 功 能 發 展 有 著 密 切 關 係 (Best, 2010;
Tomporowski, Davis, Miller, & Naglieri, 2008)。顯示高有氧適能的兒童有較大的白質體積，
胼胝體、放射冠、上縱束的截面表現出較高的神經纖維密度 (Chaddock-Heyman et al., 適能，同時也可以增加腦中血流量 (Seifert & Secher, 2011)。事實上，無論急性或長期運 動介入，這些訓練模式可以有效提高各方面記憶表現。例如：Pesce, Crova, Cereatti, Casella, 與 Bellucci (2009) 發現相較於對照組，急性有氧運動介入帶來更好的記憶功能表現；在 長期訓練對工作記憶方面，可提升青春期前兒童 (Kamijo et al., 2011)、高活動量老年人
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(王駿濠，2010)、高活動量女性長者 (王駿濠、蔡佳良，2011) 的反應準確率、反應時間 (王駿濠、蔡佳良，2011; 王駿濠、蔡佳良、涂國誠、曾鈺婷、蔡馨栴，2010) 與作業表 現 (Stroth, Hille, Spitzer, & Reinhardt, 2009)，但無法增加口語工作記憶和專心表現，原因 可能是視覺空間工作記憶與言語工作記憶所需處理的訊息特性差異所致，這似乎支持了 測驗最為明顯 (Wilson & McKenzie, 1998)。例如:在視覺空間工作記憶或視覺空間注意力 作業情境下，無法將訊息適當地傳達到身體。在相關的注意力 (attention) 作業而言，
Posner paradigm 的視覺空間注意力動作模式評估情境下，出現內因性視覺空間注意上有 缺陷，錯誤反應發生率較高，反應時間較慢 (Wilson & Maruff, 1999; Wilson, Maruff, &
McKenzie, 1997)；在相關的工作記憶 (working memory) 作業而言，發展協調障礙兒童 在視覺空間區域表現出選擇性缺陷，這表示它們具有特定的訊息儲存與處理問題 (Alloway, 2007; Alloway & Archibald, 2008; Alloway, Rajendran, & Archibald, 2009; Alloway
& Temple, 2007)。透過視覺空間工作記憶作業，發現發展協調障礙兒童在行為上有較長 的反應時間與較低的反應準確率 (Tsai et al., 2013; Tsai, Chang, Hung, Tseng, & Chen, 2012)。近年來，許多學者利用事件關聯電位來測量人類在刺激行為下大腦皮質的反應，
4 (Chaddock, Pontifex, Hillman, & Kramer, 2011; Donnelly & Lambourne, 2011)。
雖然有關身體適能與認知功能的研究已逐漸發展，過去研究多聚焦於有氧運動所產 生的效益 (Colcombe et al., 2003; Colcombe et al., 2006; Colcombe et al., 2004; Kramer et al., 1999; Stroth et al., 2009)，有鑑於動物研究發現運動場域的環境豐富化 (environmental (Bellebaum & Daum, 2007; Gogtay et al., 2004; Koziol, Budding, & Chidekel, 2012; Serrien, Ivry, & Swinnen, 2007)。過去研究也發現，透過動作技巧的學習是可以增加大腦皮質的 厚度及突觸的接合 (Kleim, Lussnig, Schwarz, Comery, & Greenough, 1996)，以及增長小
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腦神經元突觸的數目 (Isaacs, Anderson, Alcantara, Black, & Greenough, 1992)。Pesce (2012) 建議健身運動的「量」(長度、頻率、強度、訓練週期) 固然重要，相關研究應投入更多
Colcombe et al., 2004; Kramer et al., 1999; Stroth et al., 2009)；大多研究為橫斷式研究 (莊
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嵐雅、黃崇儒、洪聰敏，2014)，在其不同的年齡或發展階段較無法觀察到連續行為發展 情形；參與者方面，也針對協調性較差的特殊族群 (Tsai et al., 2013; Tsai et al., 2012; 邱 馨慧，2008) 進行研究，例如：發展協調障礙 (DCD) 進行有氧運動對於認知功能的效 益研究，對於一般典型發展族群及偏重體適能與動作技能之體操運動項目的研究卻較少 著墨。故，本研究欲藉由簡單、有趣、好玩及正向回饋的體操動作訓練，透過視覺系統 輸入的動作知覺並配合刺激前庭系統的翻滾動作及平衡訓練做為兒童的介入策略。並採 用 Müller 與 Knight (2002) 所設計的視覺空間工作記憶作業做適度修改後，再配合事件 關聯電位的收錄，藉以了解長期體操運動訓練對認知功能的效益。