巴塞爾大學(xué)/深圳大學(xué)運(yùn)動認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合（Sebastian Ludyga, Markus Gerber, Fabienne Bruggisser, Rahel Leuenberger, Mark Brotzmann, Sarah Trescher, Markus F?rster, Liye Zou, Evelyn Herbrecht, and Manuel Hanke）撰寫研究文章《A Randomized Cross-over Trial Investigating the Neurocognitive Effects of Acute Exercise on Face Recognition in Children With Autism Spectrum Disorder》，近日被國際知名期刊所接受（Autism Research：2021IF = 4.633，JCR一區(qū)）。該文章打破了一直以來認(rèn)為運(yùn)動具有積極作用的觀點(diǎn)：短時(shí)有氧運(yùn)動對孤獨(dú)癥兒童的面孔識別能力產(chǎn)生損害，揭示了“運(yùn)動-認(rèn)知”在不同人群和不同運(yùn)動類型中干預(yù)效果的特異性。

(資料圖)

研究概述

據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去十年，全球每10萬人就有369人遭受著孤獨(dú)癥譜系障礙的影響。孤獨(dú)癥患兒的核心癥狀通常包括社交溝通和互動的持續(xù)困難，這些困難的根本原因在于認(rèn)知功能受損。在兒童早期發(fā)育階段，面孔識別能力對區(qū)分熟人和陌生人起著關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有證據(jù)表明，由認(rèn)知困難導(dǎo)致的面孔識別能力受損，使孤獨(dú)癥兒童在游戲中表現(xiàn)出更少的合作互動次數(shù)。為了研究這一現(xiàn)象，過往的研究采用事件相關(guān)電位(ERP)，深入探究了面部識別背后的神經(jīng)機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)受到注意力資源調(diào)節(jié)的N170振幅與社會技能相關(guān)。通過元分析還發(fā)現(xiàn)，孤獨(dú)癥患者在接受面部識別內(nèi)容的刺激時(shí)，N170振幅降低。此外，還有研究通過觀察瞳孔收縮大小的差異，區(qū)分孤獨(dú)癥兒童和正常兒童對刺激的喚醒水平。

近年來，隨著世界衛(wèi)生組織頒布了運(yùn)動指南，有規(guī)律地參與體育活動及維持較強(qiáng)的身體素質(zhì)（如心肺功能水平、肌肉力量、肌肉耐力等）被視為影響人類的認(rèn)知功能（如注意力、執(zhí)行功能、長時(shí)記憶等）的積極因素。同時(shí)，在以往“運(yùn)動-認(rèn)知”的研究中，已經(jīng)證實(shí)運(yùn)動對于不同年齡和健康水平的人群在認(rèn)知功能上具有改善作用。并且有綜述指出，通過觀察視網(wǎng)膜血管功能的變化，可以探測認(rèn)知功能的變化。但由于方法論的多樣和研究結(jié)果的混雜，尤其是針對特殊人群的研究較少，目前仍不清楚運(yùn)動影響認(rèn)知功能的特異性?；诖?，巴塞爾大學(xué)/深圳大學(xué)運(yùn)動認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)組聯(lián)合探討了急性運(yùn)動對孤獨(dú)癥譜系障礙兒童面部識別及其神經(jīng)機(jī)制。

研究方法

研究團(tuán)隊(duì)招募了29名孤獨(dú)癥兒童（7到12歲），將其隨機(jī)分為兩種不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)條件下，孤獨(dú)癥兒童需在功率自行車上進(jìn)行20分鐘的中等強(qiáng)度運(yùn)動。在控制條件下，孤獨(dú)癥兒童被要求坐在功率單車上保持靜止?fàn)顟B(tài)20分鐘，兩種條件下都記錄了連續(xù)心率。在兩種實(shí)驗(yàn)條件前后，參與者都要在電腦上完成一項(xiàng)面孔識別任務(wù) (“Mooney” Stimuli)，其腦電和瞳孔大小數(shù)據(jù)被持續(xù)記錄。

研究結(jié)果

在面孔識別任務(wù)中，與控制條件相比，完成20分鐘短時(shí)有氧運(yùn)動的孤獨(dú)癥兒童的后測表現(xiàn)比前測更差；在腦電結(jié)果中，與控制組相比，完成短時(shí)有氧運(yùn)動的孤獨(dú)癥兒童的后測N170振幅比前測降低更少；在瞳孔結(jié)果中，運(yùn)動條件下的瞳孔大小收縮差異更大。與預(yù)期假設(shè)相反，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在單次中等強(qiáng)度的運(yùn)動后，孤獨(dú)癥患兒在社會認(rèn)知方面的表現(xiàn)下降，這種暫時(shí)的損傷主要體現(xiàn)在對人臉的反應(yīng)時(shí)間延長。

Figure 1. Pre- and posttest reaction times (upper panel) and accuracy (lower panel) on face and instrument trials in the exercise (Ex) and control condition (Con).

Figure 2. Pre- and posttest event-related potential waveforms and topographic plots of the N170 amplitude in the exercise and control condition. Note: The vertical grey bar indicates the time period used for the N170 analysis. The topographic plot presents an orthographic projection.

Figure 3. Pre- and posttest N170 amplitude (upper panel) and latency (lower panel) elicited by face and instrument trials in the exercise (Ex) and control condition (Con).

Figure 4. Pre- and posttest pupil size during the pre-stimulus period of the Mooney face recognition task in the exercise (Ex) and control condition (Con).

盡管過去有研究表明中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動對兒童的不同認(rèn)知領(lǐng)域有積極影響，但本研究所采用的運(yùn)功干預(yù)對孤獨(dú)癥兒童的社會認(rèn)知能力產(chǎn)生了暫時(shí)性損害。同時(shí)，該研究也揭示了并非所有運(yùn)動項(xiàng)目都能帶來積極效果，未來研究還應(yīng)細(xì)分運(yùn)動類型和人群。

報(bào)道來源：BBM實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)作者授權(quán)發(fā)布