有氧運(yùn)動(dòng)改善甲基苯丙胺成癮者執(zhí)行控制能力的腦機(jī)制研究

容浩 劉佳寧 劉旭東

摘????? 要：探究不同強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)甲基苯丙胺類(lèi)（methamphetamine，MA）成癮者前額皮層活性及其執(zhí)行控制能力的影響，并明確能夠最大程度改善MA成癮者執(zhí)行控制能力的短時(shí)有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式。通過(guò)行為測(cè)量和功能性近紅外光譜技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS），將MA成癮者分為兩組，分別接受30 min中等或高強(qiáng)度功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)干預(yù)，以探測(cè)干預(yù)前后MA成癮者在Stroop任務(wù)中的行為表現(xiàn)和前額皮層活動(dòng)變化。結(jié)果顯示：（1）行為層面上不同強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)間無(wú)顯著差異，均顯著降低了Stroop效應(yīng)的反應(yīng)時(shí);（2）神經(jīng)層面上兩組被試者間存在差異，中等強(qiáng)度組被試者右側(cè)DLPFC的[HbO]顯著高于高強(qiáng)度組;而高強(qiáng)度組被試者左側(cè)DLPFC及右側(cè)VLPFC的[HbO]在運(yùn)動(dòng)干預(yù)后顯著增加。結(jié)論：30 min的中等、高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)均能夠提高M(jìn)A成癮者執(zhí)行控制的任務(wù)表現(xiàn)，但高強(qiáng)度帶來(lái)了更多前額皮層的活性增強(qiáng)（包括左側(cè)DLPFC及右側(cè)VLPFC），推測(cè)高強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)更有利于成癮個(gè)體恢復(fù)執(zhí)行控制能力。

關(guān)? 鍵? 詞：甲基苯丙胺成癮;急性有氧運(yùn)動(dòng);執(zhí)行控制;功能性近紅外光譜技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G804.2??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??? 文章編號(hào)：1006-7116（2019）03-0138-07

Abstract： In order the probe into the effect of different intensities of acute aerobic exercise on the prefrontal cortical activity and execution control ability of methamphetamine （MA） addicts， and to specify the way of short-term aerobic exercise intervention that can improve the execution control ability of MA addicts to the maximum extent， the authors， by means of behavior measurement and functional near-infrared spectroscopy （fNIRS）， divided MA addicts into two groups， which accepted 30min medium or high intensity cycle ergometer exercise intervention respectively， so as to detect the changing of behavior performance and prefrontal cortical activity of MA addicts during the Stroop task before and after intervention. The results showed the followings： （1） in terms of behavior， there was no significant difference between different intensities of acute aerobic exercise， both reduced the response time of the Stroop effect significantly; （2） in terms of nerve， there was a difference between the testees in the two groups， the [HbO] of the right DLPFC of the testees in the medium intensity group was significantly higher than that of the testees in the high intensity group; while the [HbO] of the left DLPFC and the right VLPFC of the testees in the high intensity group increased significantly after exercise intervention. Conclusions： 30min medium and high intensity aerobic exercise can improve the task performance of execution control of MA addicts， but high intensity aerobic exercise brought the activity enhancement of more prefrontal cortex （including the left DLPFC and the right VLPFC）. It was speculated that high intensity acute aerobic exercise is more conducive to MS addiction individuals recovering their execution control ability.

Key words： methamphetamine addiction;acute aerobic exercise;executive control;fNIRS

藥物成癮是一種表現(xiàn)為持續(xù)性渴求和強(qiáng)迫性覓藥行為的慢性復(fù)發(fā)性腦病[1]。眾多研究發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行控制缺陷在藥物成癮的發(fā)展和維持中起著關(guān)鍵作用[2]。執(zhí)行控制是對(duì)任務(wù)活動(dòng)的監(jiān)控、調(diào)節(jié)并做出計(jì)劃的認(rèn)知控制加工過(guò)程，其功能失調(diào)是成癮的核心特征之一[3]。大量影像學(xué)研究已證明，成癮人群的執(zhí)行控制等功能存在異常，與長(zhǎng)期使用成癮物質(zhì)致使的前額皮層受損有關(guān)[4]。受損后的成癮個(gè)體無(wú)法正確做出計(jì)劃、決策，進(jìn)行自我調(diào)整等[5]，難以控制強(qiáng)迫性的藥物尋求，即使戒斷后仍然容易出現(xiàn)復(fù)吸[6]。近年來(lái)有研究者提出，通過(guò)針對(duì)性地提高成癮個(gè)體的認(rèn)知功能來(lái)治療藥物成癮[7]，有助于提高戒斷成功率。而有氧運(yùn)動(dòng)作為一種常見(jiàn)的康復(fù)治療手段，已經(jīng)被眾多的研究證明能夠有效改善個(gè)體的執(zhí)行控制功能[8]。有氧運(yùn)動(dòng)能夠通過(guò)促進(jìn)腦區(qū)血管發(fā)生和血流量增加改善腦組織血液循環(huán)[9]，從而增強(qiáng)腦區(qū)活性、提高神經(jīng)功能。因此，有氧運(yùn)動(dòng)也被認(rèn)為是治療藥物成癮的一種潛在模式：有氧運(yùn)動(dòng)能夠通過(guò)恢復(fù)成癮個(gè)體腦區(qū)功能，改善其執(zhí)行控制能力以減緩藥物成癮者對(duì)成癮物質(zhì)的依賴(lài)，而其中前額皮層功能的恢復(fù)可能是關(guān)鍵。

目前對(duì)于有氧運(yùn)動(dòng)改善藥物成癮者執(zhí)行控制的研究還比較少，先前研究?jī)?nèi)容普遍為成癮者渴求度、情緒等方面的變化[10]，而成癮藥物也多為尼古丁[11]、酒精[12]等，對(duì)甲基苯丙胺（Methamphetamine，MA）這類(lèi)濫用最為廣泛的毒品研究還比較少。僅有的一些研究多采用電生理技術(shù)探究有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MA成癮者抑制能力的影響[13]，但該技術(shù)無(wú)法直接探測(cè)到前額皮層如何受到運(yùn)動(dòng)影響從而改變了激活情況。因此，本研究采用了功能性近紅外光譜技術(shù)（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS），一種通過(guò)監(jiān)測(cè)腦組織血氧信號(hào)的變化來(lái)反映局部腦區(qū)血氧動(dòng)力學(xué)信號(hào)變化的非介入性腦成像技術(shù)[14]，其允許監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的皮層血液動(dòng)力學(xué)變化特點(diǎn)也為運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)認(rèn)知表現(xiàn)及腦激活模式影響方面的研究提供了現(xiàn)實(shí)條件。認(rèn)知任務(wù)則選擇了經(jīng)典的色-詞Stroop任務(wù)，該范式是考察執(zhí)行控制能力的經(jīng)典范式[15]，并且主要相關(guān)腦區(qū)為外側(cè)前額皮層（lateral prefrontal cortex，LPFC）和前扣帶回（anterior cingulate cortex，ACC）[16]。盡管fNIRS的測(cè)量范圍僅限于外側(cè)皮層表面，無(wú)法監(jiān)測(cè)到ACC的激活情況，但已有研究采用該技術(shù)成功探測(cè)到與Stroop任務(wù)相關(guān)的LPFC激活[17]，而且也有研究觀察到色-詞Stroop任務(wù)并不總是涉及ACC的激活[18]。因此，本研究采用該任務(wù)來(lái)探測(cè)前額皮層在有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MA成癮者執(zhí)行控制影響中的激活變化，并將fNIRS的探測(cè)區(qū)域全部布置在了外側(cè)前額皮層。

此外，不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)執(zhí)行控制的改善效果也存在著差異：有理論認(rèn)為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與執(zhí)行控制呈倒U型曲線(xiàn)關(guān)系，采用中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)最大限度地提高執(zhí)行功能;而驅(qū)動(dòng)理論則認(rèn)為，在高強(qiáng)度下將得到最大收益[19]。眾多實(shí)證研究也有發(fā)現(xiàn)中等或高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)均能提高個(gè)體執(zhí)行控制功能[8]，但是對(duì)于MA成癮者的作用及兩種運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度間是否存在效果差異還不清晰。因此，本研究擬從行為和腦機(jī)制兩方面的角度，驗(yàn)證有氧運(yùn)動(dòng)能夠提高前額皮層活性，增強(qiáng)MA成癮者的執(zhí)行控制能力;并在此基礎(chǔ)上，以期明確能夠最大程度改善MA成癮者執(zhí)行控制能力的短時(shí)有氧運(yùn)動(dòng)方式。

1? 研究方法

1.1? 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

從浙江十里坪強(qiáng)制隔離戒毒所篩選了35名處于教育矯治期的男性MA成癮者參與本次實(shí)驗(yàn)。篩選標(biāo)準(zhǔn)為：（1）年齡在20～40歲之間;（2）當(dāng)前處于監(jiān)禁狀態(tài)并經(jīng)歷了3個(gè)月以上的強(qiáng)制戒斷康復(fù);（3）根據(jù)DSM-IV依賴(lài)綜合診斷標(biāo)準(zhǔn)為MA依賴(lài)者，排除其他物質(zhì)（如大麻、海洛因和可卡因等）共用依賴(lài);（4）沒(méi)有身體殘疾或醫(yī)療問(wèn)題而被阻止或禁止參加中、高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng);（5）無(wú)精神病史和腦部創(chuàng)傷及酒精依賴(lài)等影響大腦結(jié)構(gòu)或功能的疾病，近期未服用精神類(lèi)藥物;（6）文化程度在小學(xué)及以上;（7）右利手;（8）非色盲。所有被試者均知曉實(shí)驗(yàn)任務(wù)并簽署知情同意書(shū)，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)上海體育學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。將被試者隨機(jī)分為中等強(qiáng)度（18人）和高強(qiáng)度（17人）有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)組，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)兩組被試者的基本信息進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示年齡、復(fù)吸次數(shù)、吸毒年限、體質(zhì)量、身高、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）及受教育年限均無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

1.2? 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

1）Stroop任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)刺激通過(guò)一臺(tái)與被試者觀察距離為80 cm的電腦屏幕呈現(xiàn)（分辨率為1920×1080像素，刷新率為60 Hz），呈現(xiàn)背景為黑色。在每個(gè)試次中，屏幕中央首先會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)白色“+”注視點(diǎn)1 000 ms，之后隨機(jī)出現(xiàn)一個(gè)大小為7°×4°視角的實(shí)驗(yàn)刺激1 000 ms，要求被試者根據(jù)實(shí)驗(yàn)刺激的顏色盡量快速而正確地按鍵，記錄被試者在2 500 ms內(nèi)的反應(yīng)。每個(gè)試次間隔9 000 ms（實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1）。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前進(jìn)行適當(dāng)練習(xí)，以確保被試者能夠理解實(shí)驗(yàn)任務(wù)。刺激材料包括“紅”“黃”“綠”3個(gè)字，分別呈現(xiàn)紅、黃、綠3種顏色，組成3個(gè)字色一致類(lèi)型的刺激和6個(gè)字色不一致類(lèi)型的刺激，其中字色一致的刺激重復(fù)呈現(xiàn)4次，字色不一致的刺激重復(fù)呈現(xiàn)2次，最終字色一致與字色不一致的刺激各12次，呈現(xiàn)比例為1∶1。

2）有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案。

中、高強(qiáng)度組完成30 min的功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)，其中核心運(yùn)動(dòng)25 min：中等強(qiáng)度組運(yùn)動(dòng)中心率需維持在最大心率的65%～75%，高強(qiáng)度組則維持在最大心率的75%～85%，最大心率通過(guò)（206.9-0.67×年齡）來(lái)界定[20]。有氧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的調(diào)控主要通過(guò)調(diào)節(jié)功率自行車(chē)（型號(hào)SHUA_SH_5000U）阻力大小，及被試者自我控制運(yùn)動(dòng)頻率來(lái)完成。運(yùn)動(dòng)中通過(guò)SUUNTO Smart Sensor藍(lán)牙心率帶監(jiān)控被試者心率變化。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，被試者先進(jìn)行5 min的熱身運(yùn)動(dòng)，當(dāng)心率水平達(dá)到相應(yīng)數(shù)值后再開(kāi)始30 min的有氧運(yùn)動(dòng)。有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，被試者進(jìn)行5 min左右的整理運(yùn)動(dòng)。

1.3? fNIRS數(shù)據(jù)測(cè)量

本研究采用美國(guó)NIRx公司研制的NIRScout臺(tái)式近紅外腦功能成像系統(tǒng)，以檢測(cè)被試者認(rèn)知任務(wù)期間局部腦區(qū)的血氧動(dòng)力學(xué)信號(hào)。使用8個(gè)發(fā)射器（波長(zhǎng)為780 nm和830 nm）和7個(gè)探測(cè)器，一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)探測(cè)器間的連線(xiàn)形成一個(gè)通道，共形成20個(gè)通道分布在前額葉。傳感器（包括發(fā)射器與探測(cè)器）根據(jù)10～20腦電圖系統(tǒng)進(jìn)行排列，將D4、S4和S5分別與AFZ、FZ和FPZ重合，并進(jìn)行一些調(diào)整以確保每個(gè)發(fā)射器離其相應(yīng)的探測(cè)器3 cm（圖2a）。通過(guò)Okamoto等[23]和Tsuzuki等[22]研究最終確定了fNIRS通道位置與特定腦區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖2b），具體信息見(jiàn)表1。通過(guò)佩戴壓縮帽和調(diào)整傳感器與被試者頭皮接觸程度使每個(gè)通道信號(hào)的增益系數(shù)（Gain）低于7，以確保通道的信號(hào)保持較高質(zhì)量，采樣頻率為7.81Hz。

a. fNIRS通道分布 圖中深色圓形代表探測(cè)器，白色圓形代表發(fā)射器，一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)探測(cè)器之間的連線(xiàn)代表一個(gè)通道，數(shù)字表示通道序號(hào)。發(fā)射器和探測(cè)器位于國(guó)際10～20標(biāo)準(zhǔn)位置。 b. fnirs通道對(duì)應(yīng)腦區(qū)分布 圖中數(shù)字表示1～20個(gè)通道。

1.4? 實(shí)驗(yàn)流程

被試者首先完成Stroop任務(wù)的前測(cè)，時(shí)長(zhǎng)約5 min。為了減少練習(xí)效應(yīng)的干擾，被試者在一周之后完成了30 min的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)，休息15 min之后被試者完成后測(cè)。在每個(gè)階段的測(cè)試中，被試者在靜息狀態(tài)下進(jìn)行Stroop任務(wù)，并通過(guò)fNIRS監(jiān)測(cè)Stroop任務(wù)過(guò)程中的大腦活動(dòng)情況。

1.5? 數(shù)據(jù)處理

1）行為學(xué)數(shù)據(jù)。

為了考察急性有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)行為表現(xiàn)的影響，接下來(lái)對(duì)Stroop任務(wù)的干擾效應(yīng)（簡(jiǎn)稱(chēng)Stroop效應(yīng)）進(jìn)行分析。Stroop效應(yīng)是指當(dāng)被試者被要求去確定一個(gè)顏色單詞的顏色時(shí)，會(huì)受到字色不一致的干擾，對(duì)比一致情況時(shí)出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)更長(zhǎng)的現(xiàn)象，通常通過(guò)計(jì)算不一致刺激與一致刺激的行為學(xué)數(shù)據(jù)差值來(lái)表示Stroop效應(yīng)[23]。反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)僅統(tǒng)計(jì)反應(yīng)正確的試次，且為了盡量減少極端值的影響，反應(yīng)時(shí)小于150 ms或大于1 500 ms的試次也被剔除。此外，平均值±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍以外的數(shù)據(jù)也被刪除，沒(méi)有進(jìn)入后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析。借助SPSS 20.0軟件，首先分別對(duì)所有一致或不一致條件下的正確率與反應(yīng)時(shí)（截尾平均數(shù)）使用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較，以期發(fā)現(xiàn)Stroop效應(yīng);隨后，再對(duì)Stroop效應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（中等強(qiáng)度與高強(qiáng)度）和前后測(cè)的重復(fù)測(cè)量方差分析。若出現(xiàn)交互作用則采用Bonferroni方法進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，顯著性水平設(shè)為P<0.05，行為數(shù)據(jù)的變異程度用標(biāo)準(zhǔn)誤報(bào)告。

2）fNIRS數(shù)據(jù)。

fNIRS數(shù)據(jù)借助NIRScout系統(tǒng)，通過(guò)Beer-Lambert定律[24]對(duì)采集的光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，這是一種分光光度法的基本定律，是描述物質(zhì)對(duì)某一波長(zhǎng)光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度及其液層厚度間的關(guān)系，最終得到含氧血紅蛋白濃度（[HbO]）、脫氧血紅蛋白濃度（[Hb]）和總血紅蛋白濃度的變化量3組數(shù)據(jù)。由于含氧血紅蛋白信號(hào)對(duì)任務(wù)的刺激更加敏感，相對(duì)脫氧血紅蛋白和總血紅蛋白而言有較高的信噪比[25]，因此在當(dāng)前研究中只利用了[HbO]數(shù)據(jù)。

對(duì)20個(gè)通道的原始信號(hào)預(yù)處理則是通過(guò)基于Matlab（Mathworks，Natick，MA，United States）環(huán)境下的Homer工具箱（MGH-Martinos Center for Biomedical Imaging，Boston，MA，United States）進(jìn)行的。為了消除頭動(dòng)等帶來(lái)的影響，使用Spline interpolation方法對(duì)有運(yùn)動(dòng)偽跡的試次進(jìn)行矯正[26];接著，頻率大于0.7 Hz和頻率小于0.04 Hz的成分被濾除，以消除高頻生理信號(hào)和低頻基線(xiàn)漂移的影響。隨后平均各任務(wù)條件下所有試次的[HbO]數(shù)值，得到了各任務(wù)條件下每個(gè)通道在單位時(shí)間內(nèi)（刺激呈現(xiàn)前1 s至刺激呈現(xiàn)后9 s）每個(gè)采樣點(diǎn)的[HbO]均值。根據(jù)預(yù)處理的時(shí)間序列數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)各任務(wù)水平均進(jìn)行了以下處理：刺激呈現(xiàn)后4～8 s內(nèi)所有采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了平均并記為峰值，刺激呈現(xiàn)前0～1 s內(nèi)所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了平均并記為基線(xiàn)，后用峰值減去基線(xiàn)，最終獲得各任務(wù)條件下各通道的[HbO]數(shù)據(jù)。根據(jù)各通道在前額葉皮層對(duì)應(yīng)位置（見(jiàn)表1），共劃分出7個(gè)感興趣區(qū)（region of interesting，ROI）：左側(cè)VLPFC（包括通道1、3、4），右側(cè)VLPFC（包括通道18、19、20），左側(cè)DLPFC（包括通道2、5、7、8），右側(cè)DLPFC（包括通道9、10、14、15、17）、FPA（包括通道6、12、16）以及OFC（包括通道11、13）。然后將ROIs所包含的一個(gè)或多個(gè)通道的[HbO]數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，該均值即為該ROI的血氧信號(hào)。同行為學(xué)數(shù)據(jù)，fNIRS數(shù)據(jù)的Stroop效應(yīng)用不一致條件與一致條件的[HbO]數(shù)據(jù)差值來(lái)表示。隨后借助SPSS 20.0軟件，對(duì)Stroop效應(yīng)的[HbO]數(shù)據(jù)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和前后測(cè)的重復(fù)測(cè)量方差分析。若出現(xiàn)了交互作用則采用Bonferroni方法進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，顯著性水平設(shè)為P<0.05，[HbO]數(shù)據(jù)的變異程度用標(biāo)準(zhǔn)誤報(bào)告。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 行為學(xué)結(jié)果

首先對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)是否有效誘發(fā)出Stroop效應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)所有被試者在前、后測(cè)時(shí)的一致與不一致條件下的反應(yīng)時(shí)、正確率數(shù)據(jù)分別進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：不一致條件下的反應(yīng)時(shí)顯著長(zhǎng)于一致條件（不一致條件：（936.93±21.49） ms;一致條件：（832.27±19.47） ms;t=-8.83，df=69，P=0.00）;不一致條件下的正確率顯著低于一致條件（不一致條件：（0.95±0.012）;一致條件：（0.98±0.0052）;t=2.50，df=69，P=0.015）。結(jié)果表明該任務(wù)誘發(fā)了顯著的Stroop效應(yīng)，被試者對(duì)刺激顏色的判斷反應(yīng)受到了刺激字義的干擾，出現(xiàn)了反應(yīng)時(shí)增長(zhǎng)。

接著分別對(duì)Stroop效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)及正確率進(jìn)行運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和前后測(cè)的重復(fù)測(cè)量方差分析。反應(yīng)時(shí)結(jié)果顯示（如圖3）：前后測(cè)主效應(yīng)顯著（F（1，33）=20.19，P=0.00），兩組被試者后測(cè)時(shí)的Stroop效應(yīng)量顯著小于前測(cè)（前測(cè)（149.67±16.68） ms;后測(cè)（59.66±13.12） ms）;運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度主效應(yīng)和交互效應(yīng)則未達(dá)到顯著性水平（P>0.05）。此外，正確率方面主效應(yīng)和交互效應(yīng)均不顯著（P>0.05）。上述結(jié)果表明不同強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)均促進(jìn)了MA成癮者Stroop任務(wù)的行為表現(xiàn)，強(qiáng)度間無(wú)顯著差異，且反應(yīng)時(shí)比正確率能更有效地反映Stroop效應(yīng)的變化。

2.2? fNIRS結(jié)果

分別對(duì)各ROI的Stroop效應(yīng)的[HbO]數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和前后測(cè)的重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果顯示：在右側(cè)DLPFC，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度主效應(yīng)顯著（F（1，33）=4.23，P=0.048），中等強(qiáng)度組的[HbO]顯著高于高強(qiáng)度組（見(jiàn)圖4a）。此外，在右側(cè)VLPFC及左側(cè)DLPFC發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與前后測(cè)的交互效應(yīng)顯著（右側(cè)VLPFC：F（1，33）=5.07，P=0.031;左側(cè)DLPFC：F（1，33）=6.42，P=0.016）。簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖4b、4c）：相較于前測(cè)，后測(cè)時(shí)高強(qiáng)度組左側(cè)DLPFC的[HbO]顯著增加（F（1，33）=4.90，P=0.034），右側(cè)VLPFC的[HbO]則有顯著增加的趨勢(shì)（F（1，33）=3.02，P=0.092）;而中等強(qiáng)度組前測(cè)時(shí)左側(cè)DLPFC的[HbO]顯著高于高強(qiáng)度組（F（1，33）=5.98，P=0.020），但后測(cè)時(shí)兩組并無(wú)顯著性差異。此外，后測(cè)時(shí)中等強(qiáng)度組右側(cè)VLPFC的[HbO]也有顯著低于高強(qiáng)度組的趨勢(shì)（F（1，33）=2.99，P=0.093）。上述結(jié)果表明在Stroop任務(wù)中，不同強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)帶來(lái)了不同前額皮層的[HbO]變化。中等強(qiáng)度主要增強(qiáng)右側(cè)DLPFC的活性，而高強(qiáng)度則主要增強(qiáng)左側(cè)DLPFC和右側(cè)VLPFC的活性。

3? 討論

本研究旨在通過(guò)行為實(shí)驗(yàn)和神經(jīng)影像學(xué)方法來(lái)驗(yàn)證有氧運(yùn)動(dòng)能夠提高前額皮層活性，增強(qiáng)MA成癮者的執(zhí)行控制能力。實(shí)驗(yàn)借助Stroop效應(yīng)的行為數(shù)據(jù)和血氧信號(hào)來(lái)反映成癮者執(zhí)行控制功能及前額皮層活性的前后變化，并對(duì)中等和高強(qiáng)度組進(jìn)行了對(duì)比，以期明確能夠最大程度改善MA成癮者執(zhí)行控制能力的短時(shí)有氧運(yùn)動(dòng)方式。

行為學(xué)結(jié)果顯示：被試者對(duì)一致條件的反應(yīng)時(shí)顯著短于不一致條件，正確率也更高，并且這種差異出現(xiàn)在組別和前后測(cè)的各個(gè)水平。因此，可以通過(guò)反應(yīng)時(shí)在各變量水平上的差異來(lái)評(píng)價(jià)不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MA成癮者執(zhí)行控制功能的影響。其中，反應(yīng)時(shí)的Stroop效應(yīng)量越小，說(shuō)明不一致條件的干擾越小，相應(yīng)的執(zhí)行控制功能也更好。對(duì)反應(yīng)時(shí)的Stroop效應(yīng)量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和前后測(cè)的重復(fù)測(cè)量方差分析后發(fā)現(xiàn)，中等和高強(qiáng)度組后測(cè)的Stroop效應(yīng)量均顯著低于前測(cè)，說(shuō)明30 min的中等和高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)均可以提高M(jìn)A成癮者的執(zhí)行控制，并且兩種不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)的影響效果并無(wú)顯著差異。此外，正確率在各變量水平上變化不顯著，這一結(jié)果可能是因?yàn)檎_率的變化不如反應(yīng)時(shí)那么敏感。

其次，fNIRS結(jié)果發(fā)現(xiàn)了急性有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)被試者在Stroop任務(wù)過(guò)程中的HbO信號(hào)產(chǎn)生了顯著影響。首先研究發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)度間的顯著差異，中等強(qiáng)度相較于高強(qiáng)度更多地增加了右側(cè)DLPFC區(qū)域的[HbO]。另外，研究還發(fā)現(xiàn)了前后測(cè)與組別間的交互效應(yīng)：相較于中等強(qiáng)度，高強(qiáng)度更多地增加了后測(cè)時(shí)左側(cè)DLPFC和右側(cè)VLPFC的[HbO];而中等強(qiáng)度組則在左側(cè)DLPFC和右側(cè)VLPFC區(qū)域出現(xiàn)了較之前測(cè)，后測(cè)時(shí)該區(qū)域的[HbO]下降現(xiàn)象。上述結(jié)果表明，不同強(qiáng)度急性有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)被試者完成Stroop任務(wù)時(shí)的前額皮層活性有著不同程度的增強(qiáng)，而前額皮層活性增強(qiáng)與Stroop任務(wù)過(guò)程中行為表現(xiàn)提高同步出現(xiàn)，也為急性有氧運(yùn)動(dòng)有效提高成癮者執(zhí)行控制功能提供了神經(jīng)層面的證據(jù)。

此外，研究也發(fā)現(xiàn)了不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)被試者完成Stroop任務(wù)時(shí)的腦區(qū)活動(dòng)模式有著顯著差別：中等強(qiáng)度的激活偏向于背外側(cè)前額皮層的右背側(cè)，而高強(qiáng)度則集中于外側(cè)前額皮層的左背側(cè)及右腹側(cè)。根據(jù)前人研究，右側(cè)DLPFC與維持注意、調(diào)整行為以解決沖突干擾有關(guān)[27]。中等強(qiáng)度組被試者右側(cè)DLPFC活性較強(qiáng)表明被試在任務(wù)過(guò)程中意在減少注意力沖突，分開(kāi)任務(wù)相關(guān)信息與無(wú)關(guān)信息，將注意焦點(diǎn)置于刺激的顏色而非單詞[28]，從而降低抑制優(yōu)勢(shì)反應(yīng)（判斷字義）的需求;右側(cè)VLPFC激活較低的現(xiàn)象也證明了該點(diǎn)。有研究認(rèn)為腹側(cè)額葉加工的抑制表明被試者減少了對(duì)視覺(jué)言語(yǔ)信息的加工，與任務(wù)無(wú)關(guān)的語(yǔ)義編碼被抑制了[29];而左側(cè)DLPFC出現(xiàn)活性降低，推測(cè)可能有兩個(gè)原因：一是右側(cè)DLPFC區(qū)域的[HbO]上升后的代償反應(yīng);另一個(gè)可以用Dietrich的“額葉瞬間激活降低假說(shuō)”解釋——有氧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中或者之后一段時(shí)間內(nèi)的大腦某特定區(qū)域會(huì)存在瞬時(shí)抑制現(xiàn)象[30]。

而高強(qiáng)度組被試者與中等組表現(xiàn)相反，干預(yù)前后出現(xiàn)了左側(cè)DLPFC及右側(cè)VLPFC活性顯著上升的現(xiàn)象。左側(cè)DLPFC的激活上升表明被試者提高了對(duì)Stroop任務(wù)中即將可能出現(xiàn)的不一致沖突干擾的預(yù)知，從而開(kāi)始注意力的集中[31]。此外，已有大量研究發(fā)現(xiàn)右側(cè)VLPFC是動(dòng)作控制的關(guān)鍵腦區(qū)[32]，并且與維持刺激的特征信息（如顏色等）有關(guān)[33];并且能夠?qū)⒆⒁饬χ匦罗D(zhuǎn)移到當(dāng)前注意焦點(diǎn)之外的事物上[34]。該區(qū)域活性增強(qiáng)則代表被試者的抑制功能及對(duì)亞目標(biāo)控制的增強(qiáng)[29]，表明被試者在Stroop任務(wù)中能夠控制對(duì)刺激語(yǔ)義進(jìn)行自動(dòng)化反應(yīng)，抑制對(duì)其進(jìn)行加工判斷，而將注意資源重新轉(zhuǎn)移到刺激的顏色上來(lái)。

綜合行為與fNIRS結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種強(qiáng)度干預(yù)方式均對(duì)MA成癮者產(chǎn)生了顯著影響。在行為表現(xiàn)上，均有效提升了MA成癮者的執(zhí)行控制能力。但兩者在神經(jīng)層面上有著差異：中等強(qiáng)度傾向于增強(qiáng)右背外側(cè)前額皮層的活動(dòng)，而高強(qiáng)度則帶來(lái)了更強(qiáng)的腦區(qū)活動(dòng)，主要集中于左背外側(cè)及右腹外側(cè)前額皮層。研究推測(cè)：接受中等強(qiáng)度干預(yù)的被試者可能在Stroop任務(wù)中偏向于策略控制加工[15]，選擇將更多的注意力集中于任務(wù)相關(guān)的刺激顏色上，忽略對(duì)刺激語(yǔ)義的加工以減少字色不一致情況的干擾;而接受高強(qiáng)度干預(yù)的被試者在任務(wù)中則偏向于反應(yīng)抑制加工[35]，更多地是去提前預(yù)知沖突并集中注意力，主動(dòng)抑制對(duì)刺激語(yǔ)義的加工，最終將注意力轉(zhuǎn)移到任務(wù)相關(guān)的刺激顏色上。

本研究驗(yàn)證了30 min的中等、高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)能夠提高前額皮層活性，增強(qiáng)MA成癮者的執(zhí)行控制能力。并且神經(jīng)層面上，高強(qiáng)度帶來(lái)了更多前額皮層的活性增強(qiáng)：高強(qiáng)度更多地增強(qiáng)了左側(cè)DLPFC及右側(cè)VLPFC的神經(jīng)激活水平，而中等強(qiáng)度的效應(yīng)則集中于右側(cè)DLPFC。推測(cè)高強(qiáng)度的急性有氧運(yùn)動(dòng)可能會(huì)引起更多的前額腦區(qū)活動(dòng)，更有利于成癮個(gè)體恢復(fù)執(zhí)行控制能力，降低戒斷后的復(fù)吸率。

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