針對本研究結果,以下分為運動強度控制、不同類型之運動血清 BDNF 濃度差異、
運動前後與二種不同類型之認知能力差異以及生理變項與認知功能變項之關係分別討 論之。
一、運動強度控制
本研究目的在於比較相同強度與持續時間的開放性羽球運動與封閉式跑步運 動後,引發的 BDNF 與認知功能效益是否會有不同,因此,運動強度的控制在本 研究中顯得格外重要,而本研究主要係以 60 %HRR 作為設定的運動強度,經過 30 分鐘的運動後兩種不同類型運動的平均心跳率(羽球:140.67±9.51 下/分鐘、跑步:
142.38±6.23 下/分鐘)並未達顯著差異 ( p = .297 ),顯示這兩項運動是被有效的控 制在相當接近的強度下執行。除了心跳率之外,血液乳酸濃度也是經常被用來做 為評估運動強度的客觀生理指標。而本研究中血乳酸的主要效果僅時間因子達顯 著差異,組別因子則未達顯著差異 (F= .809, p = .378, η2 = .035),顯示本研究中羽 球與跑步運動在能量代謝受質的利用上並無不同,且由二者在運動後平均乳酸濃 度為 2.10±1.07 mmol/L 低於 4 mmol/L 乳酸閾值濃度判斷,本研究的運動仍應屬於 有氧運動的強度範疇。另外,運動自覺努力程度同樣也被認為能夠做為準確的運 動強度指標 (Brown, 2010)。在本研究中,羽球與跑步運動後的自覺努力程度皆較 運動前顯著提高 (F= 83.971, p = .000, η2 = .792),且二項運動之間並無顯著差異 (F= .004, p = .949, η2 = .000)。
從上述的心跳率、血乳酸及自覺努力程度等客觀負荷或主觀感受結果來看,
本研究中的羽球與跑步兩項運動之強度應可視為係在相同的強度下被完成。
二、不同類型運動血清 BDNF 濃度
本研究觀察二種不同運動前後血清 BDNF 濃度的改變,發現交互作用( F=
5.351, p = .030 , η2 = .196),進一步進行單純主要效果考驗的結果顯示,不論進行羽
球或跑步運動,運動後皆能顯著提升血液 BDNF 濃度(羽球:運動前 2.45±1.32 ng/mL 運動後 6.67±2.83ng/mL;跑步:運動前 2.72±2.68 ng/mL 運動後 4.93±3.72ng/mL),
而且羽球運動後的 BDNF 濃度又顯著高於跑步運動後 ( p = .047;如圖 4)。單次 運動即可增加血液 BDNF 的濃度(Ferris et al., 2007; Goekint et al., 2008; Goekint et al., 2011; Rojas Vega et al., 2007; Rojas Vega et al., 2006; Vega et al., 2011)。本研究也 再次重現這樣的結果。不過回顧過去的文獻(表 1)可以發現所有的研究都是以封 閉性的運動作為運動介入的選擇,包含:跑步、腳踏車、划船機、登階及阻力運 動等,而本研究應是首篇以羽球運動介入並與跑步運動進行比較後,發現開放性 的羽球運動比封閉性的跑步運動更具有提升血液 BDNF 的效益。過去設計不同運 動情境的實驗中,Cao et al. (2010)係以動物實驗的方式將老鼠飼養在豐富環境刺激 的籠子與四週單純的籠子做比較,發現即使單純籠子的老鼠身體活動量較高,但 在腦組織中 BDNF mRNA 濃度提升幅度依然低於環境豐富化籠子的老鼠。另外,
在人類實驗中 Anderson-Hanley et al. (2012)同樣探討不同環境刺激對運動提升 BDNF 的效果,其以 79 位老年人分別進行 12 週每週 3 次 40 分鐘 60%HRR 的虛擬 實境腳踏車運動與一般環境腳踏車運動,結果發現二種情境的腳踏車運動皆能增 加 BDNF 濃度,但虛擬實境腳踏車運動增加 BDNF 的幅度又顯著高於一般環境腳 踏車運動。而本研究以不同類型運動羽球與跑步分別代表開放性運動與封閉性運 動,控制在相同的環境、強度與時間條件下,探討對運動 BDNF 的效益,結果也 證實相較於封閉性的運動,開放性的運動更具有刺激 BDNF 增加的效益。可能結 合環境豐富化的刺激,包括感官、認知、動作或社會互動,運動能夠更具有提升 BDNF 效果。
另外,本實驗平均血清 BDNF 濃度為 4.81±3.41 ng/mL,離散程度頗大,過 去類似的研究發現,健康個體安靜血清 BDNF 濃度約介於 1.5 至 30.9 ng/mL之間,
且不同個體間存在著相當大的差異 (Tang et al., 2008)。雖然本研究平均安靜血清 BDNF 濃度為 3.82 ng/mL,仍屬於合理範圍,但也相對偏低,有可能是因為實驗處 理程序在血液凝固與離心過程皆於低溫環境下 (4℃)處理,使 BDNF 從血小板中
崩解而釋出較少,因而會有較高的準確率(Katoh-Semba et al., 2007)。
三、不同類型運動前後之認知能力
本研究觀察單次羽球與跑步運動,在一致性與非一致性題目反應時間上運動 類型間皆未達顯著差異 (p>.05),但時間因子則達顯著差異 (p<.05),顯示二種運 動後皆能顯著提升反應速度,且提升的效果相當類似(羽球 vs. 跑步:-03.15% vs.
-03.52%),同時也代表二種運動後,皆能增加認知運作速度,促進認知能力。
從本研究反應時間的長短即可發現,不一致性題目的反應時間高於一致性題 目(運動前一致性題目平均反應時間:360.43ms、運動前不一致性題目平均反應時 間:404.40ms、運動後一致性題目平均反應時間:347.35ms、運動後不一致性題目 平均反應時間:389.12ms),此與過去的研究結果相同,主要是不一致性題目較一 致性題目困難,需要更高的注意力投入與更多的反應時間 (Hillman et al., 2009b)。。
本研究運動前後不一致性題目反應時間差異的效果量又高於一致性題目的效果量
(不一致 vs.一致:.337 vs. .273),推測可能與較困難的題目較能突顯出運動前後 的差異性有關。本研究結果顯示單次運動能夠顯著降低 Flanker 測驗不一致性題型 的反應時間亦能夠降低一致性題型的反應時間,符合過去文獻指出,單次運動對 提升認知能力的指標方面,Flanker 測驗不一致題型的反應時間最具有敏感性 (O'Leary, Pontifex, Scudder, Brown, & Hillman, 2011)。
不論羽球或跑步運動後皆顯著地提升其反應速度(羽球平均降低反應時間 13.64ms、平均降低反應時間 14.72ms),但羽球或跑步運動之間並未達顯著差異。
顯示羽球與跑步運動皆能改善認知能力,但兩項運動的成效相當接近。在過去單 次運動與認知效益的相關研究結果指出單次中等強度有氧運動即有提升認知功能 的效果(Hillman, Kamijo, & Scudder, 2011b)。腦波的證據也顯示,有氧運動能增加
學童前頂葉 α 波並減少顳葉 β 波,而前頂葉 α 波的增加反映出生理上的放鬆及注
意力的提升,減少顳葉β 波則可能活化記憶與語言功能而改善認知功能(Schneider, Vogt, Frysch, Guardiera, & Strüder, 2009)。此外,,運動與認知的關係可能被頂葉中
線的 P3 腦波所調節,而透過運動所提升的 P3 腦波振幅能夠使注意力資源更有效 率地分配(Brisswalter et al., 2002; Hillman et al., 2009b)。可能是因為較佳的認知控制 產生了較快的認知處理能力,使受試者在運動後對不一致題目產生較少的 P3 延遲 性, (Hillman et al., 2009b)。
本研究顯示羽球與跑步運動皆能增加反應速度,但運動形式間並無顯著差異。
過去 Pesce et al. (2009)指出團體運動與個人運動皆能顯著提升單字回憶測驗成績,
但兩種運動之間並無顯著差異 (Pesce et al., 2009),這個研究的結果與本研究類似;
不過,Budde, Voelcker-Rehage, Pietraßyk-Kendziorra, Ribeiro, and Tidow (2008) 研究 協調性運動與一般體育課對專注能力的改善,則發現協調性運動對專注能力的改 善程度高於一般體育課。因此,從目前有限的證據尚不足以證實不同類型運動對 認知能力效益會有所差異,需要未來以良好的隨機控制實驗設計去加以釐清其中 的關係。
羽球與跑步單次運動對題目正確率的影響,不論是運動類型或時間因子皆未 達顯著差異 (p>.05),此結果與過去的研究相類似,單次運動可能有促進提昇正確 率的效果,但因為測驗難度太低,導致天花板效應產生,而無法得到正確率在運 動後增加的結果 (Hillman, Snook, & Jerome, 2003)。另外,反應時間標準差顯示出 對執行任務時的專注程度 (Shen, Tsai, & Duann, 2011)。本實驗的一致與不一致性 題目反應時間標準差,不論是運動類型或時間因子皆未達顯著差異 (p>.05)。雖然 Shen 等(2011) 以過動症患者在經過運動介入後,證實能夠增加其專注程度並且降 低反應時間的變異程度 (Shen et al., 2011),但以一般人為受試者的類似研究則未在 反應時間標準差呈顯出單次運動的顯著差異 (Hillman et al., 2009b; Hillman et al., 2003),因此本研究在反應時間標準差未達顯著差異的原因應該與受試者皆為一般 大學生有關。
四、生理變項與認知功能變項之關係
本研究目的在於比較不同運動在 BDNF 與認知能力效益上的差異,並且試圖
探討其中的關係。因此,關鍵在於 BDNF 與認能能力的改變與相關情形。分析本 研究所得之數據後發現,BDNF 濃度與認知測驗反應速度在運動後皆顯著地提升。
但不論從事羽球或跑步運動,BDNF 濃度與認知能力的改變皆無顯著相關。再者,
比較兩項運動引起的血液 BDNF 濃度改變量,羽球運動對血液 BDNF 濃度的提升 達 242%,高於跑步運動提升 182%,兩者的差異達 60%。但二項運動對認知測驗 的提升差異卻未達顯著差異,顯示結合豐富環境刺激的羽球運動可以更有效提升 BDNF 的濃度,但在單次的運動上並沒有認知功能的運動類型差異。有兩個可能原 因可以用來解釋這個現象,一是可能運動提升 Flanker 測驗的認知能力,並非因為 體內血液 BDNF 濃度增加所致;又或者是血液 BDNF 濃度與認知能力之間並非單 純的線性關係,可能需要較高的測驗難度或更高的 BDNF 增加幅度才能顯現出二 者之關係。其確切原因有待未來更深入的研究探討。
Chaddock et al. (2010) 發現體能與記憶力呈正相關,以核磁共振掃描腦部組 織後發現,海馬迴體積為體能與記憶能力之間的中介變項。Ruscheweyh et al. (2011) 透過六個月的運動介入,使大腦前額葉扣帶迴的灰質組織增加與且提升工作記憶,
而增加腦組織及工作記憶測驗分數皆與增加的運動量呈正相關。因此,透過更長 期的運動介入,可能產生更明顯的認知效益,相對單次運動對認知能力的改變可
而增加腦組織及工作記憶測驗分數皆與增加的運動量呈正相關。因此,透過更長 期的運動介入,可能產生更明顯的認知效益,相對單次運動對認知能力的改變可