执行功能是一种需要集中注意力,无法通过自动加工或依赖本能知觉完成的自上而下的认知过程,其核心包括抑制控制、工作记忆和认知灵活性三个成分(Diamond,2013)。执行功能的发展从幼儿期开始,贯穿了整个青春期直到成年期才完全成熟。而对于青春前期(6-12岁)的儿童来说,这一年龄阶段不仅是执行功能变化最大的阶段,他们的认知发展和学业成就与执行功能也都有着密不可分的关系。因此,青春前期儿童的执行功能的影响因素是研究者们十分关注的一个问题。运动对人们的生理、心理都有积极影响,因此常被用作改善各种认知功能的干预手段。有研究者提出执行功能是对运动最敏感的认知成分。为了探索运动与儿童执行功能的关系,早期的研究者采用随机对照实验设计来考察运动干预对儿童执行功能的影响。大部分研究发现,无论研究者采用的是短期运动还是长期运动的干预方式,儿童的执行功能在干预后均有显著提升(例如,短期运动:Chen,Yan,Yin,Pan&Chang,2014;长期运动:Alesi,Bianco,Luppina,Palma&Pepi,2016)。但这类干预研究存在两个普遍的问题:第一,运动干预对儿童的执行功能的各个成分并不能带来普遍的提升,De Greeff等人(2017)通过元分析发现,短期运动干预能显著提升儿童的抑制控制能力,而长期运动干预能显著提升儿童的工作记忆和认知灵活性;第二,干预研究的生态效度较低,难以在社会中对研究结果进行推广。因此,另一种研究方向值得研究者的关注:鼓励儿童在日常生活中利用课间、放学后以及体育课等时间多运动,养成一种“多动”的生活方式。为了达到这一目的,研究者通过横断面实验设计探索了儿童在日常生活中的运动水平与执行功能之间的关系。虽然有部分研究发现儿童在日常生活中的运动水平与执行功能存在正相关(例如:Ishihara,Sugasawa,Matsuda&Mizuno,2017),但这一类研究目前数量较少,并且有的研究也发现了不一致的结果(例如:Niet,Smith,Scherder,Oosterlaan&Visscher,2014)。所以,仍需要更多的研究来揭示儿童在日常生活中的运动水平与执行功能的关系。与此同时,部分研究者开始关注儿童的运动和执行功能背后潜在的神经机制。研究者普遍认为运动改变了儿童的大脑激活模式或大脑结构,从而提升了执行功能。已有部分研究发现,接受了运动干预或者本身运动能力较强的儿童,进行抑制控制的相关任务过程中,额叶、顶叶和背侧纹状体区域的激活会减少(例如:Chaddock-Heyman et al.,2013;Chaddock et al.,2012a;Chaddock et al.,2012b)。这种激活模式可能与更有效的认知策略有关,即只需要付出更少的认知资源就可以完成任务。同时,也有研究发现海马体在运动水平与儿童的工作记忆能力中扮演了关键的角色(Chaddock et al.,2010a;Chen,Zhu,Yan&Yin,2016)。尽管以往在任务态核磁的研究中,揭示了部分儿童运动对执行功能影响的神经机制,但这些研究存在两方面的不足。第一,少有研究通过静息态核磁的角度探索儿童运动与执行功能的潜在神经机制,Krafft等人(2014a)发现运动干预可以改变儿童静息状态下默认网络、认知控制网络和运动网络的功能同步性,但研究者并没有将这种静息态的变化与执行功能建立联系;第二,以往的神经影像学研究中,少有研究者通过中介分析来探索运动,大脑激活或大脑结构和执行功能三者之间的关系,仅有Chaddock等人(2010a)发现双侧海马的体积中介了运动能力和儿童工作记忆之间的关系。因此,需要更多的研究从静息态核磁的角度,同时通过建立中介模型来揭示儿童的运动和执行功能潜在的神经机制。在以往研究的基础上,本研究旨在探索儿童日常生活中的运动水平与执行功能之间的关系,并通过静息态核磁的角度结合中介分析的方法进一步探索其潜在的神经机制。研究一以两所小学9-12岁的儿童作为被试(N=130),使用国际体力活动问卷测量了儿童在日常生活中的运动水平,采用情感西蒙任务、韦氏儿童智力量表和威斯康辛卡片分类任务分别测量了儿童执行功能的三种成分即抑制控制、工作记忆和认知灵活性。结果发现,运动水平越高的儿童在工作记忆任务中的表现更好,而在抑制控制和认知灵活性的任务中,并没有发现运动水平与反映抑制控制和认知灵活性的任务指标有显著的相关。研究二、三采用静息态核磁技术,测量了同一批儿童在静息状态下的大脑活动。研究2中选用局部一致性(Regional Homogeneity,简称为ReHo)、计算低频振幅(Amplitude of Low Frequency Fluctuations,简称为ALFF)、低频振幅比率(Fraction Amplitude of Low Frequency Fluctuations,简称为fALFF)反映三个静息态大脑活动的指标作为因变量,通过相关分析探索了儿童日常生活中的运动水平与这三个指标的关系。结果发现,儿童运动水平与顶叶记忆网络中的两个重要组成部分——楔前叶和中扣带回的fALFF信号存在显著的正相关,而运动水平与全脑的Reho和ALFF信号没有显著相关。研究三选择顶叶记忆网络的4个区域作为感兴趣区,分别计算得到每个感兴趣区与全脑的静息态功能连接图谱作为因变量,采用相关分析进一步探索了儿童运动水平与静息态大脑活动的关系。结果发现,以左侧后顶下小叶作为感兴趣区时,运动水平与左侧后顶下小叶和默认模式网络中的大部分脑区(双侧后扣带回、右侧角回、双侧额内侧回、右侧额上回)、右侧颞下回和右侧额中回的功能连接存在显著的正相关。这些大脑信号可能与抑制控制、工作记忆以及视觉信息加工等认知过程有关。研究四在前三个研究的基础上,选择儿童运动水平为自变量,静息态大脑活动为中介变量,执行功能行为任务表现作为因变量,建立了中介模型。结果发现左侧后顶下小叶与双侧额内侧回的功能连接部分中介了运动水平与工作记忆任务表现之间的正相关。左侧后顶下小叶与认知资源的分配有关,而双侧额内侧回被认为是执行功能的中枢,二者的功能连接加强可能反映的是更高效资源分配和认知策略。综上所述,本研究发现,儿童在日常生活中的运动,相比运动干预强度更低,仍会影响儿童的执行功能,与执行功能的工作记忆成分呈显著正相关,但与抑制控制和认知灵活性相关不显著;儿童运动水平与顶叶记忆网络中的楔前叶和中扣带回的fALFF信号存在显著的正相关;兴趣脑区分析揭示了运动水平与左侧后顶下小叶和默认模式网络的大部分脑区(双侧后扣带回、右侧角回、双侧额内侧回、右侧额上回)右侧颞下回、右侧额中回的功能连接存在显著正相关。本研究是首个同时采用静息态核磁成像技术与中介分析方法来探索儿童日常生活中的运动水平与执行功能关系的研究。本研究在理论上为探索儿童的运动与执行功能之间的关系以及潜在的神经机制提供了新证据;在应用上有助于鼓励儿童利用课余时间离开座位多运动,并为如何有效利用运动改善儿童的认知能力提供了可能的实践方向。