研究背景與動機

本章共分五節。第一節描述本研究之研究背景與動機。第二節與第 三節分別說明本研究之研究目的與研究問題。第四節針對本研究之重要 概念進行名詞釋義。第五節描述本研究可能的研究限制。茲分述如下。

第一節 研究背景與動機

Thomas Edison 曾說過：「身體的主要功能，就是帶著大腦走路。」

(The chief function of the body is to carry the brain around.)，一語道盡「身 心二元論」的觀點。國內重文輕武的文化環境，亦常常對體能優異的選 手，存有「頭腦簡單、四肢發達」的誤解。

事實上，在動物的實驗研究上已發現，身體活動所引發的生理變化，

可以改變大腦的結構，進而提升認知功能。例如：身體活動可以誘發數 種對於神經元與大腦健康來說重要的生長因子，如大腦衍生神經滋養因 子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)和第一類型胰島素生長因子 (insulin-like growthfactor-1, IGF-1)。這些生長因子被發現在與學習和記憶 最密切相關的海馬回，可以促進神經細胞生長與分化、強化細胞間的突 觸可塑性，以增強神經元間的連結。它們並可促使新毛細血管生長，增 加血流量，提供大腦神經細胞更充足的氧氣與養分(Cotman & Berchtold, 2002)。

而在人類研究上，Etnier 等人(1997)率先以後設分析法(meta analysis)，

統整了 134 篇探討運動與認知功能的實徵研究，結果指出運動對於認知 功能具有小而正向的效果(整體效果值為 0.25)。然而，人類的認知功能包 含了知覺、歷程速度、注意力、記憶力、執行功能…等，所以後續許多 研究者也開始關心，運動對認知功能的影響，是整體的增進，還是對於

特定的認知功能較有幫助？Kramer 等人(1999)即提出選擇性促進假說 (selective improvement hypothesis)，認為有氧運動對於認知功能的增進應 是有選擇性的，且對執行功能的提升最有幫助。並透過比較參與者在執 行功能作業，以及非執行功能作業上的表現，證實了這項假說。而後，

Colcombe 與 Kramer(2003)以後設分析法，統整分析了 18 篇有氧運動介 入對認知功能影響的研究，亦發現最佳的效果值，出現在測量執行功能 的作業上。這些重要的發現，促使該領域的研究者，漸漸將研究焦點從 早期的認知歷程速度，轉移到執行功能上(Etnier & Chang, 2009)。

「執行功能」因其在人類認知功能裡所扮演的角色，如同企業組織 中的「執行長」而命名，為一種高階認知能力，用以控制並協調基礎的 認知功能，以完成目標/未來導向的行為(Alvarez & Emory, 2006)。由於完 成一項目標導向的行為需涉及多個層面，因此執行功能實則為一個傘狀 的構念(umbrella term)，廣泛的包含了一群子成分，如計畫、啟動、抑制、

轉移彈性、自我監控等(Lezak, 1995; Kaufman, 2010)，且被認為與學業學 習、工作成就、社交能力等有關。此外，許多神經心理疾患，如阿茲海 默症、精神分裂症、注意力缺陷過動症、自閉症等，都有執行功能缺損 的現象。另外，在發展心理學的研究上則發現，與執行功能密切相關的 大腦前額葉，遲至青少年晚期才發展成熟，卻於老化時迅速衰退(Banich, 2009; Best, 2010; Kramer, Humphrey, Larish, Logan, & Strayer, 1994)。因此，

為了確認規律的身體活動是否可以促進學齡兒童執行功能的正常發展、

增進一般健康成人的執行功能表現、預防老年執行功能衰退、甚至減緩 或治療神經心理疾患的執行功能問題，身體活動領域開啟了大量的實驗 研究。

本研究經初步文獻搜尋，發現此領域迄今至少已有 70 篇左右研究成 果。其涵蓋眾多介入項目，例如跑步、走路、騎腳踏車、登階、重量訓 練、太極拳、舞蹈、球類運動等。若將介入項目依類型加以簡化，可包 含有氧運動、阻力運動，以及神經動作運動。每種運動類型，研究者又

可依介入強度、介入持續時間、以及介入期程加以變化。可以預見的，

眾多介入操弄的排列組合將對執行功能產生不同的效果。事實上，儘管 使用相同的介入方式，仍然得不到一致的結果。近期研究更將研究參與 者的範疇擴大到各個年齡層，以及各種神經心理疾患。此外，亦有學者 指出，執行功能概念的複雜性以及測量工具的多樣化，容易造成不同研 究所指稱的「執行功能」並不統一，這些變數都增加讀者瞭解各篇研究 報告的難度(Etnier & Chang, 2009)。實務運用者面對如此龐大且分歧的研 究結果，似乎難以歸納出一個依循的方向。要如何採取適當的介入方案 才能提升執行功能成效？更具體的說，要從事什麼身體活動？每週幾次？

強度為何？持續多久？才可以達到增進執行功能的成效？對於兒童、成 人、老人、神經心理疾患，又該如何調整以擬定適當的運動處方？這些 問題都有賴系統性文獻統整與回顧，才能獲得有意義的訊息。

目前學界對於文獻回顧之方法，主要包含質性回顧(即傳統之文獻回 顧法)，與量化回顧(即後設分析法)兩種。Barenberg、Berse 與 Dutke(2011) 採用質性回顧之方法，蒐集 23 篇有氧運動介入的文獻。並將各篇文獻依

「運動期程」分為急性介入(即一次性的介入)與長期介入(即一次以上之 持續性介入)進行討論。結果發現，在長期介入的 9 篇文獻中，有 8 篇實 驗組顯著優於控制組；在急性介入的 14 篇中，則有 10 篇實驗組顯著優 於控制組。然而，若將各文獻所探討之執行功能細分為五種子成分(抑制、

更新、轉移、雙重作業協調、複雜需求)，則發現身體活動介入對各子成 分之介入結果因達顯著之篇數與未達顯著之篇數相當，而難以形成結論。

另外，對於不同運動強度、頻率、持續時間、或參與者類型等對執行功 能影響之討論，也僅能分別就各篇文獻之特性做質性描述，而缺乏綜合 比較。事實上，當研究數量已累積到一定程度，且文獻間又包含許多細 微的操弄，傳統文獻回顧的質性描述方式，往往難以負荷。即使如 Barenberg 等人採用「投票法」的方式，比較達統計顯著差異與否的篇數，

來做為實驗介入有效或無效的判斷依據，也在執行功能的子成分效果上，

面臨了模稜兩可的困境。況且，每篇研究採用的樣本數量、研究品質、

顯著水準也都不盡相同，但每篇研究的權重均為一票，也不合理。最後，

該研究僅回顧 23 篇有氧運動研究已面臨如此困境，可知若使用傳統的文 獻回顧方法全面性回顧此領域的研究，將會更顯吃力與缺乏效率。

另一方面，量化的文獻回顧—後設分析研究法，透過擷取各篇研究 的統計數據，並依據欲探討的調節變項進行分類整合，將有助解決上述 難題。然而，目前於此領域之後設分析研究，多針對特定介入方式或參 與者族群進行探討，因此，不論在文獻納入的完整度，或是調節變項分 析的精細度，都存在一定的限制。舉例來說，Angevaren、Aufdemkampe、

Verhaar、Aleman 與 Vanhees(2008)僅蒐集老人族群的研究，McMorris、

Sproule、Turner 與 Hale(2011)聚焦在中等強度身體活動，Chang、Labban、

Gapin 與 Etnier(2012)關心急性運動之成效。這些研究限縮在特定參與者 族群或介入方式，難以發揮後設分析全面統整的優點，反而得到的只是 片面的資訊。對於 Barenberg 等人以質性回顧所留下的問題，例如，該採 取何種介入類型、強度、頻率、持續時間？對哪一種執行功能子成分較 具效益？也僅有 Smith 等人(2010)嘗試對介入類型和參與者認知健康狀 態進行分析。然而，Smith 等人的研究也因限縮在執行功能的其中一種子 成分—工作記憶，使得推論受限。

從上述研究背景可知，目前有關身體活動介入對執行功能影響的研 究，已累積至少 70 篇餘篇，而分歧的研究結果尚須完整之文獻回顧予以 分析。然而，傳統的文獻回顧因為方法上的限制，難以對此龐大的研究 數量進行有效的統整與歸納。而現有的後設分析研究，對於執行功能的 成效僅有片面的理解，仍需以較有系統的方式，全面完整的探討身體活 動介入對執行功能的影響。因此，本篇研究希望透過後設分析的方法，

廣泛納入並統整相關研究，以瞭解身體活動介入對執行功能的整體影響，

並細究調節變項所扮演的角色，給予實務運用者在應用上的建議，並提 供未來研究可行的方向。