綜合上述第一節心肺適能與學業成就之相關文獻，我們可以發現身體活動及運動確 實可以促進孩童的學業表現，舉例來說有氧適能佳者其學業表現比有氧適能差者，在閱 讀理解及數學等科目中的表現也比較好。但是，這些效益底下究竟隱含的可能機制到底 為何？本節將整合目前研究發現，以探討此問題。
先前研究已指出，運動對孩童認知表現的作用，大部分表現在執行控制功能的層面 最為顯著（Hillman et al., 2008;Tomporowski et al., 2008），而且工作記憶及執行控制已 被認為與孩童的學業表現有顯著相關（St Clair-Thompson & Gathercole, 2006; Rohde &
Thompson, 2007）。有鑑於此，運動可透過促進孩童的認知功能，進而間接延伸此相關 效益至學業表現，此論點似乎是被支持的。
一、心肺適能與認知表現及大腦、神經之相關研究
在學習的過程中，記憶力（memory）扮演著重要角色，因此提升記憶力對學生課 業的學習發展是有正向助益的。舉例來說，Chaddock、Hillman 等（2011）指出孩童心
肺適能佳者的記憶表現較好，尤其是在需要同時使用記憶歷程及執行控制歷程的情境下，
更能顯現出運動對孩童記憶表現的效果。另一方面，為了更進一步的了解其中的關係，
Chaddock、Erickson、Prakash、Kim 等（2010）也發現在關聯性記憶的情境下，心肺適 能佳者孩童的表現的正確率較高，但是卻在物件記憶的情境下，則沒有發現如此的效果，
這與 Chaddock, Hillman et al.( 2011）的研究有相似的結果。同時也指出，正處於大腦及 神經發展時期的孩童，心肺適能對此時期孩童可能有顯著的影響，更支持了海馬體、心 肺適能及記憶表現之間的關係。執行控制功能方面也被證實可以預測孩童的學業表現及 學習能力，如數理能力及閱讀能力等（林宜親等，2011；張育愷、林珈余，2010；Clark, Pritchard, & Woodward, 2010; Visu-Petra, Cheie,Benga, & Miclea, 2011）。舉例來說，
Kramer 等（1999）以 60-75 歲的老年人為實驗對象，進行有氧運動介入的前後並測量 認知表現的實驗，結果顯示從事有氧運動可以促進衝動抑制、衝突解決以及認知轉換歷 程的能力。也就是說有氧運動的介入對於前額葉控制的執行控制歷程的效益較大。另一 方面在孩童部分，有氧適能與執行控制的關係是否也有一樣結果?有鑑於此，Buck 等
（2008）以孩童（7-12 歲）為實驗對象，進行心肺適能與執行控制的關係研究，其研 究結果發現，在控制了智力的變項後，心肺適能佳的孩童不論在有無干擾的情境下，「叫 色紙筆測驗」（stroop task）表現皆較心肺適能差的孩童好。顯示了心肺適能較佳的孩童 控制干擾的抑制較佳。另一方面，從腦電波的研究來看，Hillman、Buck 等（2009）以 實驗對象為 9-10 歲孩童，使用旁側抑制作業測驗，來探討心肺適能是否會影響孩童的 執行控制功能。所得結果顯示，雖然心肺適能佳者的孩童在不管有無干擾刺激情境下，
皆有較好的正確率表現，另一方面，在腦電波的結果也顯示，心肺適能佳者的孩童誘發 出的 P3 振幅較大，也代表心肺適能佳者的孩童可以在執行認知作業時，使用較多的注 意力資源以保持較好的表現。另一方面，從神經造影的研究也顯示心肺適能對孩童執行 控制功能的效益。舉例來說，Chaddock、Erickson、Prakash、VanPatter 等（2010）為發 現心肺適能是否與孩童的執行控制功能好壞及基底核的容量大小是否有關。於是進行比 較 9-10 歲不同心肺適能孩童的旁側抑制作業表現並結合神經造影。結果顯示心肺適能
可能會影響孩童基底核訊息執行整合的能力，進而提升了執行控制（executive control）
的功能。綜合上述相關的研究發現，身體活動量或心肺適能與執行控制功能是有相關性 存在的。
認知彈性方面也支持了心肺適能對孩童認知彈性的效益。認知彈性指的是在多元的 任務中，為了達到良好的表現，大腦必須監控行為的反應並且適時地矯正錯誤的行為
（Botvinick, Braver, Barch, Carter, & Cohen,2001）。Pontifex 等（2011）指出心肺適能佳 的孩童能夠較有彈性地運用認知資源以調節錯誤後的正確率行為。另一方面，在神經造 影的研究，也支持了有氧適能對孩童認知彈性的效益（Chaddock, Erickson et al., 2012）。
且 Chaddock、Erickson 等（2012）指出從認知表現及大腦活化狀態中，顯示了心肺適 能佳的孩童，似乎較有效率的適應任務標準，並且克服疲勞所造成的負面影響，表現出 較好的認知彈性歷程。綜合上述有關認知彈性研究發現，心肺適能佳的孩童較有彈性地 運用執行控制歷程，以維持表現。重要的是，先前有學者認為執行控制在孩童的學業表 現中扮演著重要的角色（Bull & Scerif, 2001; St Clair-Thompson & Gathercole,2006）。那 麼似乎認知彈性越佳的執行控制者，相對在課業的表現也會更好。
二、認知表現及大腦、神經與課業表現之相關研究
在工作記憶方面，有許多學者認為工作記憶的好壞與課業表現是有某種程度的關係 性存在（Bull & Scerif, 2001;St Clair-Thompson &Gathercole, 2006; Monette et al., 2011）。
舉例來說，St Clair-Thompson 與 Gathercole（2006）以工作記憶相關作業來測量孩童工 作記憶的表現，並探究其與課業表現之間的關聯性。結果發現，工作記憶表現較好的孩 童，其英文科及數學科的表現也顯著較好。研究者認為，此現象可能是，孩童要完成這 些學科的歷程，需要經過大腦、神經的訊息整合及理解，所以工作記憶較好的孩童其學 科的表現也會較佳。先前也有研究指出，口語工作記憶與英文科表現較為相關，而在空 間工作記憶則與英文科、數學及科學的表現關聯性較強 (Jarvis & Gathercole,2003）。也 有實驗，控制年齡、智力及注意力之後，發現口語工作記憶比空間工作記憶較能夠預測
孩童的閱讀能力（Savage, Cornish, Manly, & Hollis, 2006）。
在執行控制方面，也被許多學者證實與學業表現有關聯性存在，如閱讀、運算能力 等（Agostino,Johnson, & Pascual-Leone, 2010; Swanson, 2006），例如，Swanson（2006）
指出，孩童早期的運算能力，依據執行控制功能的好壞是具有高度預測力，也有學者認 為執行控制功能好壞跟數學解題的能力有關（Agostino et al., 2010），有鑒於此，Monette 等（2011）控制了一年級孩童的情緒因素及家庭因素後，測量反應抑制、認知彈性及工 作記憶的執行控制功能，同時也蒐集他們學期末在學校的課業表現，結果發現，數學閱 讀及寫作能力與執行控制功能有顯著相關。
三、小結
綜合以上相關文獻的回顧，可以發現心肺適能與學業成績之間隱含的可能機制似乎 是提高心肺適能的同時，也伴隨著執行控制、工作記憶、記憶力、注意力及認知彈性等 相關的認知功能表現。也有研究指出，心肺適能可以預測孩童 1 年後，執行控制功能的 表現（Chaddock, Hillman et al., 2012），而執行控制功能又被認為對孩童的課業表現具 高預測力（St Clair-Thompson & Gathercole, 2006；Swanson, 2006）。然而，有學者針對 運動／身體活動、有氧／心肺適能、肥胖、認知功能及學業表現提出彼此之間的關係圖
（Donnelly &Lambourne, 2011）（如圖 2-2）。有鑑於此，運動的參與除了可提升心肺 適能之外，同時也直接或間接的提升大腦及認知功能，進而促進學生課業表現，此大腦、
神經生理機制似乎是被支持的。