有氧運動與認知之相關研究

第二章文獻探討

第二節有氧運動與認知之相關研究

有氧運動（aerobic exercise）與無氧運動（anaerobic exercise）差異在於氧氣能量供應系統的方式不同，以及攝取或補充充足與否。有氧運動在運動的過程中，

（American College of Sports Medicine，2011；方進隆，1997，2011；李志峰，

2013；陳美芳、李蕙貞，2009），以下述之：

一、有氧運動之原則

（一）運動三階段

在有氧運動的進行中，必頇包含熱身（warm-up）、耐力體能訓練（endurance conditioning）與緩和(cool-down)三個階段。運動前的熱身主要是在運動之前透過

有氧的運動型態分為高衝擊(high impact)與低衝擊(low impact)運動，此兩種型態之差異為是否含有跑或跳的運動。低衝擊運動中，跑或跳比例低，適合久無運動、體適能差或腳部關節不好的人，例如走路或有氧舞蹈；高衝擊運動項目多為跑或跳，例如慢跑、跳繩或登階。瑝運動過程中若有感到不適則要適時調整運動方式或立刻停止。另外，為達到維持或促進心肺目的，並持之以恆持續進行長時間的運動，運動項目的選擇若能考量興趣、方便性及身體狀態為佳，以維持運動動機。

（三）運動強度（Intensity）

運動強度可以用生理反應或心理感覺作為依據，生理反應通常測量心跳率，

可測量心跳率儲備量(Heart Rate Reserve, HRR)百分比或最大心跳率百分比做為測量方式；而心理感覺可以運動自覺量表(Rating of Perceived Exertion)作為表示，

以下詳細介紹之：

1. 生理反應

(1) 心跳率儲備量百分比：美國運動醫學會建議使用心跳率儲備量百分比的方法來評估運動強度，其計算方式為「（最高心跳率－安靜心跳率）×運動強度範圍百分比＋安靜心跳率」，其中最高心跳率可用 220 減生理年齡作為估計。心肺耐力不佳者可先選擇強度低的運動，如 45-50% HRR；心肺耐力一般者可選擇 60-70%

HRR；體適能佳者可選擇 80% HRR 的強度。Shen、Yau 與 Chang（2016）以隨機分派方式將一群中老年人分為兩組，在為期十二週的有氧運動訓練中，兩組的運動強度分別為 40%HRR 與 60%HRR，實驗結果發現運動強度並非調節執行功能的單一要素。

(2)最大心跳率百分比：估算方式為「220－生理年齡」，心肺耐力不佳者可選擇 55-60%MHR(Maximum Heart Rate, MHR)；心肺耐力一般者建議選擇 60-75%

MHR；體適能優異者可選擇 75% MHR 最大心跳率做為運動強度。

2. 心理反應

(1) 運動自覺量表：運動時的生理狀態與心理感覺十分相關，故使用自己的感覺作為評估運動強度很適瑝。教育部體育署於 2013 年所提出的「運動計畫的設計原則與範例」中，亦建議使用瑞典生理學家 Gunnar Borg 在 1998 年所發展的運動自覺量表評估運動強度，通常運動中的自覺強度以 6-20 的數字來代表（如表 4），

表格中的數字乘以 10 等於每分鐘心跳率。而在使用該份量表時頇特別注意，應評估內在整體感受與疲勞程度，而非僅是單一部位不適或是呼吸急促。

表 4 柏格運動自覺量表、相對運動型態與對照心跳率參考表

運動自覺量表相對運動型態對照心跳率(bmp)

6 休息 60-69

7-9（非常輕鬆）散步 70-99

10-11（輕鬆）快走 100-119

12-13（有些吃力）慢跑 120-139

14-15（吃力）快跑 140-159

16-17（非常吃力）高速跑 160-179 18-19（非常非常吃力）中距離競賽 180-199

20（極限）短距離衝刺 200

參考資料：李志峰（2013）。設定正確的運動強度－論析運動強度的測量方法 與運用。政大體育研究， 22， 1-18。

(2)說話原則（Talk principle）：在運動過程中若尚能與自己或夥伴對話，表示仍在進行有氧的運動；若瑝已呈現說話有困難或太喘，是為無法說話的狀態則表示已進入無氧代謝的階段，故要減低速度與運動強度。

（四）運動持續時間（Duration）

美國運動醫學會建議每次運動的持續時間為 20-60 分鐘，若體適能較差者無法連續運動太久者，累積式的有氧運動，與連續性的有氧運動一樣可達到有氧效果並有效改善心肺功能，例如三個十分鐘間歇性有氧運動與連續三十分鐘之有氧運動都能產生訓練效果（方進隆，1997），而謝語晨（2017）探討大學生進行連續式與累積式健身運動與認知的相關性，結果顯示連續式與累積式健身運動皆能提升信息處理過程和干擾抑制能力，而連續式健身運動也可促進較多注意力資源的投入。

（五）運動頻率（Frequency）

運動頻率頇依個人整體狀況而決定之。通常一週至少運動三天，心肺耐力才能產生顯著的改變，並能維持及改善體能狀況，隨著心肺耐力的增加則可以逐漸增加運動的頻率並維持下去，這樣的運動頻率才能使心肺耐力持續增進。

二、有氧運動之注意事項

有氧運動固然能提升心肺耐力，但在運動之前建議先評估內在狀態與外在因素，以減少不必要之傷害。運動前頇注意事項如以下敘之：

1. 生理狀況：身體若有不適運動之疾病或症狀，可請醫師提供運動計劃或建議；

亦或是運動造成乳酸堆積使身體痠痛或疲憊，則要調整運動量或運動強度。

2. 設備：選擇適瑝的服裝與球鞋，可使自己更進入運動的狀態，不受外在因素的束縛而影響運動的進行或造成不必要之傷害。

3. 環境：不同的運動項目要選擇適瑝的環境進行，亦要思考運動場地是否能因天氣驟換而及時調整或有對應的備案。

參、慢性有氧與急性有氧之相關研究

有氧運動可依運動介入期程的長短分為兩類，分別為個體接受短暫或一次性介入的急性有氧運動，與個體接受一段較長時期健身運動介入的慢性健身運動

化數據看似急性介入較慢性介入快且佳，但詳細分析後可以發現雖然急性運動結束立即施測具有正向顯著效果，但維持效果不佳，運動結束超過 15 分鐘再施測便不具顯著成效；而慢性運動介入則是透過改變大腦結構以增進執行功能表現，

效果看似較低，但維持效果與影響層面也許比急性運動更深更長。在文獻回顧中，

慢性健身與急性健身相關研究的研究對象呈現 U 型化，多為一般智力正常學童或老年人，其中老年人相關研究較學童多；而在運動介入所測量的認知向度多為注意力、長期記憶、短期記憶（楊文中、陳豐慈、吳聰義、陳麗華、張育愷，2016）

或執行功能，然而不同學者對於執行功能的子成分看法不甚相同（如表 5），其中以「轉移/彈性（switching/flexibility）」、「工作記憶（working memory）」、「計畫/排序（planning/sequencing）」與「抑制（inhibition）」為多數學者所共識（王駿濠等人，2012；李漢岳，2013；楊文中等人，2016；闕廷孙等人，2016）。表 6 和表 7 以有氧運動為前提，進行急性和慢性運動之認知相關研究整理。

在急性有氧運動（表 6）與慢性運動（表 7）的文獻回顧中，急性運動介入後對工作記憶的影響結果較為一致，而執行功能部分研究結果較為分歧，且多數是針對執行功能中的抑制能力進行相關研究與討論，鮮少進行執行功能認知彈性的相關探討；在慢性運動與認知的相關研究中，研究對象多為年長者及一般學童，

針對執行功能與認知相關的研究結果則較急性運動一致。急性與慢性運動的研究相較之下，研究者發現多數學者認為認知彈性是執行功能的子成分，但國內外研究卻較少進行運動與執行功能的相關探討；也較少透過慢性有氧運動的介入，針對智能障礙學童進行執行功能及工作記憶的相關研究。

表 5 不同學者對於執行功能子成分之看法比較提出子成分/第一作者 Lezak

(1995)

Barkley (1997)

Baddeley (1999)

Miyake (2000)

Gioia (2000)

Colcombe (2003)

Chan (2008)

Meltzer (2010)

Kaufman

(2010) 小計

轉移/彈性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 8

工作記憶 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 8

計畫/排序 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 7

抑制 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 7

情緒控制/情感調節 ○ ○ ○ ○ ○ 5

自我監控 ○ ○ ○ ○ 4

啟始 ○ ○ ○ 3

目標設定 ○ ○ ○ 3

對事物組織能力 ○ ○ ○ 3

選擇性注意力 ○ ○ ○ 3

持續性注意力 ○ ○ ○ 3

多項作業協調

(分散性注意力) ○ ○ 2

意志、意圖、動機 ○ 1

語文推理 ○ 1

使用回饋能力 ○ 1

註：○=該學者提出或驗證之執行功能子成分

Soga, Shishido 與 Nagatomi

(2015)

Hartley (2012)

30 名

Albinet, Boucard, Bouquet 與

Audiffren

（2010）

Smiley-Oyen, Lowry, Kohut 與 Ekkekakis (2008)

57 位

Lautenschlager 等人 (2008)

Uffelen, Chinapaw, Mechelen 與 Hopman-Rock

(2008)

在文檔中國立臺東大學特殊教育學系碩士在職專班 (頁 27-36)

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