巴塞爾大學/深圳大學運動認知神經科學團隊聯合（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）。該文章打破了一直以來認為運動具有積極作用的觀點：短時有氧運動對孤獨癥兒童的面孔識別能力產生損害，揭示了“運動-認知”在不同人群和不同運動類型中干預效果的特異性。
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研究概述
據統計，過去十年，全球每10萬人就有369人遭受著孤獨癥譜系障礙的影響。孤獨癥患兒的核心癥狀通常包括社交溝通和互動的持續困難，這些困難的根本原因在于認知功能受損。在兒童早期發育階段，面孔識別能力對區分熟人和陌生人起著關鍵作用。然而，現有證據表明，由認知困難導致的面孔識別能力受損，使孤獨癥兒童在游戲中表現出更少的合作互動次數。為了研究這一現象，過往的研究采用事件相關電位(ERP)，深入探究了面部識別背后的神經機制，并發現受到注意力資源調節的N170振幅與社會技能相關。通過元分析還發現，孤獨癥患者在接受面部識別內容的刺激時，N170振幅降低。此外，還有研究通過觀察瞳孔收縮大小的差異，區分孤獨癥兒童和正常兒童對刺激的喚醒水平。
近年來，隨著世界衛生組織頒布了運動指南，有規律地參與體育活動及維持較強的身體素質（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知功能（如注意力、執行功能、長時記憶等）的積極因素。同時，在以往“運動-認知”的研究中，已經證實運動對于不同年齡和健康水平的人群在認知功能上具有改善作用。并且有綜述指出，通過觀察視網膜血管功能的變化，可以探測認知功能的變化。但由于方法論的多樣和研究結果的混雜，尤其是針對特殊人群的研究較少，目前仍不清楚運動影響認知功能的特異性。基于此，巴塞爾大學/深圳大學運動認知神經科學組聯合探討了急性運動對孤獨癥譜系障礙兒童面部識別及其神經機制。
研究方法
研究團隊招募了29名孤獨癥兒童（7到12歲），將其隨機分為兩種不同實驗環境。在實驗條件下，孤獨癥兒童需在功率自行車上進行20分鐘的中等強度運動。在控制條件下，孤獨癥兒童被要求坐在功率單車上保持靜止狀態20分鐘，兩種條件下都記錄了連續心率。在兩種實驗條件前后，參與者都要在電腦上完成一項面孔識別任務 (“Mooney” Stimuli)，其腦電和瞳孔大小數據被持續記錄。
研究結果
在面孔識別任務中，與控制條件相比，完成20分鐘短時有氧運動的孤獨癥兒童的后測表現比前測更差；在腦電結果中，與控制組相比，完成短時有氧運動的孤獨癥兒童的后測N170振幅比前測降低更少；在瞳孔結果中，運動條件下的瞳孔大小收縮差異更大。與預期假設相反，上述實驗結果說明，在單次中等強度的運動后，孤獨癥患兒在社會認知方面的表現下降，這種暫時的損傷主要體現在對人臉的反應時間延長。
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度的有氧運動對兒童的不同認知領域有積極影響，但本研究所采用的運功干預對孤獨癥兒童的社會認知能力產生了暫時性損害。同時，該研究也揭示了并非所有運動項目都能帶來積極效果，未來研究還應細分運動類型和人群。
報道來源：BBM實驗室，經作者授權發布
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