身體活動提升執行控制認知功能，特別是在前扣帶迴(ACC)之改變，有利用神經顯 影(MRI)研究指出，經過有氧訓練之老人，能夠降低在前扣帶迴的活化，並且能夠降低 外在行為的不一致性；同時，和抑制功能有關的區域，如前額葉背側和顳葉等，皆能在 需要執行大量控制功能，有活化現象，推測受過有氧訓練之老人有效活化和注意有關的 注意網路。
另外，有氧訓練的老人在執行認知作業，錯誤關聯負向(error-related negativity error-related negativity, ERN)的振幅也會降低，ERN 振幅降低和較佳行為反應之整合有
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關，由這些研究可歸納出身體活動的介入可以改善相關的認知作業表現。整體而言，相 關的研究結果支持適當的身體活動可增加大腦由上而下(top-down)的控制，可以更有效 的整合 ACC 的活化，進而提升執行控制表現。
二、大腦血流量之改變
身體活動通常有助於心臟的刺激，幫助血液輸送到大腦與全身，因此身體活 動改善腦部的血液循環，是促進大腦認知功能的重要生理機轉之一（Colcombe, Kramer &
Elavsky, 2004；Kramer, Colcombe, McAuley, & Webb, 2003）。而腦部的血液循環之改善，
可以增進腦細胞的氧氣、營養素供應、和細胞殘骸的新陳代謝清除（羅美惠，1999），
對維持大腦細胞生理環境之健康非常重要。Netz and Jacob(1994)討論有氧運動改善認知 功能的各種機轉時，主張心血管功能的提升，可增加腦部的能量供給，增加腦活動量並 促進細胞增生繁茂。此外，運動也可增加大腦微血管密度，提高大腦之氧氣吸收率，以 及氧與營養物結合，產生能量的效率(Black, Greenough, Anderson, ＆ Isaacs, 1987)。
Black, Isaacs, & Anderson(1990)解剖經過運動訓練過後的老鼠腦組織發現，小腦皮質的 微血管密度以及小腦皮質的氏細胞(Purkinje cell)突觸數目遠比不運動的老鼠增加許多，
在腦功能分化上，小腦在運動與認知功能上，同時都扮演重要角色(Diamond, 2002)，因 此運動造成這些神經組織的改變，對大腦認知功能自然有增強作用。而Radak(2001)等人 測量經運動訓練後的老鼠大腦血管生化物質殘留量，證實身體活動在增加腦部血流，加 速新陳代謝清除、淨化血管所堆積的生化物質，保持血管的血流穩定暢通方面有所效果。
身體活動也證實能夠提升血中抗氧化酶(GSH-Px)的活性，降低大腦因氧化作用所造成 的功能性損傷(Socci, Crandall, & Arendash, 1995)。Somani, Ravi,與Rybak (1995)發現經運 動訓練後的老鼠小腦皮質區、腦幹區的GHS抗氧化物明顯增多，他們認為運動確實可以 增加機體抗氧化能力，維持大腦的功能穩定。由以上的研究實例歸納可知，身體活動導 致的大腦血流增加，對大腦功能的發展或維持確有許多正面效應。
三、大腦神經生長營養物質之分泌與合成
神經生長營養物質是腦神經活力和功能維持的重要媒介，也是大腦從事記憶、學習 時的主要營養物質來源(Castren, Berninger, Leingartner, & Lindholm, 1998)。神經生長營
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養物質的分泌多寡，可能直接關係著大腦神經細胞的生長存活、功能維持，和調適能力
（Gomez-Pinilla, So, & Kesslak, 1998）。神經系統間的特異蛋白分子在神經細胞損傷時 也可促進細胞之修復重建，這些特異蛋白分子通常被稱為神經營養因子(neurotrophic factors, NFs)、神經生長因子(Neural growth factors, NGF)、或神經細胞誘向(營養)因子 (neuronotrophic factors, NTFs)(韓濟生，1996)，大腦的發育、老化速度，可能都與這類 NTfs 的合成分泌有關(石恆星、洪聰敏，2006)。相關研究發現神經生長營養物質的分 泌合成，和神經元樹突、突觸的分枝成長密度有關（Poo, 2001; Wang, Xie, Lu, 1995）。
大腦神經的可塑性，主要分子機轉是大腦神經會因學習、身體活動、感官刺激等增加輸 出輸入的活動，而分泌相關神經營養物質 BDNF(Wang, Xie, & Liu, 1995)。因此 BDNF 為大腦從事記憶、學習的主要營養物質來源(Castren, Berninger, Leingartner, & Lindholm, 1998)。Gomez-Pinilla 等人(1998)將健康的老鼠分為運動且活動型態較複雜需思考、運 動但運動型態不需思考與不運動三組，結果發現，有運動的兩組老鼠，大腦某些區域如 海馬迴的神經營養因子顯著增加，但運動型態較複雜的老鼠，卻能夠分泌更多的神經營 養因子，由此實驗結果顯示出，具有學習刺激的身體活動是誘發 BDNF 分泌，及調節神 經細胞功能維持與生長存活的重要因子(Gomez-Pinilla, Ying, Opazo, Roy, & Edgerton, 2001)。在人體研究上，身體活動對於刺激成人海馬迴神經細胞增生以及個體認知功能 的改善也已被證實有顯著的效果(Van Praag, Kempermann, & Gage, 1999)。由上述的探討 可知，運動既可增進大腦神經營養物質的分泌，且增加神經元結構的成長與彼此的連結，
促進大腦功能運作，對於孩童在認知學習上，相信是有所助益的。
四、神經傳導物質之改變
運動可以誘發神經營養物質的釋放，刺激神經樹突的增生以及強化神經之連結。然 而在神經訊息的傳遞過程當中，樹突與樹突之間，有個小小的空隙，稱為突觸縫 ( synaptic cleft )。當帶電的電脈衝到達樹突的尖端時，就會被轉換到神經傳導物質 裡面，經由神經傳導物質的傳遞，將神經訊息繼續往下一個神經元傳遞。因此，神經傳 遞物是神經之間電訊號傳遞中不可或缺的生化物質，大腦若不健康，腦中的神經傳遞物 如正腎上腺素、乙醯膽鹼、多巴胺、和血清素的合成能力會降低，此種狀況容易引發大
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腦常見的相關疾病，對個體的認知功能、日常生活影響甚鉅（Spirduso, Francis, &
MacRae, 2005），因此，運動藉由調節、促進大腦神經內分泌、神經傳遞物的合成，來 增進相關目標神經細胞的功能維持，對個體的正面情緒與大腦認知功能運作產生正面影 響（Nibuya, Nestler, & Duman, 1996），也是促進大腦認知功能的重要原因。
Chaouloff(1989)從相關研究分析運動與大腦單胺類化合物的關係，發現許多研究都支 持，運動可以調節神經系統內，一些單胺類神經傳遞物質(catecholamines)，如正腎上 腺素、多巴胺、腎上腺素(epinephrine)、和血清素的分泌，藉此改變動物或人的精神 情緒狀態，促進有機體之學習動機與認知功能(Morgan,1984)。Fordyce and Farrar (1991) 以老鼠實證研究，結果發現 14 週的運動訓練，和老鼠海馬體的乙醯膽鹼分泌合成，以 及老鼠的空間學習能力成正相關。由以上的探討可知，正值大腦發育階段的孩童，需要 以運動來增進腦神經功能，合成足夠的神經傳遞物，產生具有學習動機的精神狀態，如 此良性循環，孩童才能發展出健全的腦神經來策劃、組織日常身體活動與認知學習，因 此多鼓勵孩童多做運動是有必要的。
五、身體活動所產生的身心健康對孩童發展的效益
身體活動除了透過上述對大腦生理、生化環境的直接改變，來促進大腦發育之外，
由運動所提升的身心適能狀態、心智健康、以及較少的疾病感染，對於孩童發育中的大 腦功能也有強化效果。缺乏身體活動的坐式生活型態，容易引發肥胖、新陳代謝相關疾 病，不利於大腦發展。Moltein, Vaynman, ＆ Gomez-Pinilla (2004)將老鼠分成高脂飲食 不運動組、高脂飲食運動組、和正常飲食運動組，比較兩個月後的生理健康以及大腦神 經生理狀況，發現運動除可減輕體重外，也逆轉了高脂飲食所產生之大腦神經營養因子 分泌失調、神經突觸、以及認知功能表現之損傷。規律的身體活動可降低坐式生活所引 發的肥胖、高血脂血管病變、強化心肺功能，改善身體心理健康 (Colcombe , Kramer, ＆ Elavsky, 2004)。而從運動的心理作用層面分析，許多研究均支持運動有降低焦慮、抗憂 鬱、降低壓力反應、提高正面情緒、促進自尊的心理效用 (Landers ＆ Arent, 2001)。
探討運動與心智健康的關係時，Buckworth and Dishman (2002)認為，心理健康是預防 許多身體、情緒相關神經病變的重要調節變項，經常運動所提升的正面心理情緒、放鬆
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效果、壓力調解、自信心、較佳社交人際關係、與較好的睡眠狀態，對維持心智健康、
大腦功能之正常運作非常重要。由以上身體活動所產生身心健康效益的探討可知，身體 活動不止是在身體疾病的預防上有效果，在心智發展所產生的影響更是不可忽視。在孩 童階段，不論是身體或心智發展對於未來各面向發展都相當的關鍵，讓孩子有機會參與 及養成規律的運動習慣，相信對未來其身心健康的發展一定會有所幫助。