越「動」大腦越健康! 最新科學研究證據:健身運動改善年長者高階認知功能

發稿時間:2020/07/17 11:02
最新更新:2020/07/17 11:09
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年長者與執行功能
電影「被遺忘的時光」紀錄著臺灣療養院年長者因失智而漸漸遺忘身邊親人的場景,亦刻劃出親人面臨照護失智年長者之無力感,觀後至今仍心有感觸。身為子女的我們,可能已感受到家中年邁長者「大腦認知功能」狀態每況愈下,而十分擔心。事實上,年紀的增加的確與大腦認知功能逐漸減弱有關,其中又以「執行功能 (executive function)」的減退時間來的最早。

執行功能是一種高階的大腦認知功能,它與大腦前額葉區域(處理較為困難與複雜任務之腦區)有很大關連。執行功能可區分為抑制、更新/工作記憶、轉換、及計畫等四種能力,這些執行功能各司其職,當其退化後將在日常生活中行程諸多不便,甚至導致無法獨立生活。舉例來說,年長者時常無法專注在當前事務(抑制能力),不能一次處理多個事項(更新/工作記憶),短時間無法投入至另外事項(轉換能力),以及較低的規劃能力來達成目標(計畫能力)等。因此,具有良好的執行功能在晚年正常生活是非常關鍵的。

健身運動訓練不僅使年長者大腦活動改變,進而增進執行功能
健身運動訓練 (exercise training) 使改善年長者的執行功能成為可能。2019年國立臺灣師範大學張育愷講座教授與陳豐慈博士後研究員、與國立交通大學、美國普渡大學,及德國科隆體育大學進行一項跨國合作研究並發表在《老化神經科學前沿 (Frontiers in Aging Neuroscience)》。該研究發現規律參與健身運動的年長者在許多大腦區域的活動明顯較無規律運動年長者高(見下圖),意味著健身運動可正向影響年長者的大腦健康。

大腦活動程度表示圖
大腦活動程度表示圖

2020年,國立臺灣師範大學同實驗團隊再次與美國北卡羅萊納大學等共同合作,為年長者改善執行功能提出可能性的健身運動指導方針,研究成果並收錄在頂尖國際期刊《運動醫學(Sports Medicine)》。該研究從2萬多筆文獻中,整理出33篇隨機控制試驗法(最佳實驗設計)的健身運動與年長者執行功能的相關研究,並進行統合分析(一種可針對多個研究結果作整體計算)之探討。該結果顯示,健身運動訓練介入後,年長者執行功能不但可獲得顯著改善,還提出改善年長者執行功能之最佳健身運動的設計妙方。具體問題與回答如下:

(一)健身運動訓練是否對不同執行功能種類有效益呢?該統合分析結果表示,健身運動訓練對年長者的抑制、更新/工作記憶、及轉換執行功能皆有其正面效益,且效果程度係類似的;這研究結果代表健身運動訓練可增進或改善多種執行功能。

(二)年長者該怎麼進行健身運動訓練能有效改善執行功能呢?該統合分析結果建議,年長者可由健身運動處方之「FITT」四大面向來進行考量
健身運動頻率 (F: Frequency)方面,研究結果顯示,相較於每週進行1-2次,每週進行3-4次的健身運動訓練對於年長者執行功能之效益較佳。
健身運動強度 (I: Intensity) 方面,研究結果發現中等 (moderate) 或激烈 (vigorous) 強度健身運動訓練皆可增進執行功能,且兩種強度沒有顯著差異性,表示年長者可進行以「以自身可接受之強度」進行,量力而為亦能達到增進效果。
健身運動型態 (T: Type) 方面,無論任何健身運動型態皆對年長者執行功能有正面效益,而協調性運動(如:跳舞)在年長者執行功能上達到最佳效益,依序則為太極/瑜伽、阻力健身運動、有氧健身運動,及結合性健身運動。
健身運動時間 (T: Time)方面,每次進行45分鐘或45分鐘以上之健身運動訓練可對改善執行功能產生正面效果。另外,健身運動時期持續3個月之增進執行功能效果最為明顯,3個月以上則呈現效果穩定狀態(見下圖)。

年長者該怎麼進行健身運動訓練能有效改善執行功能
年長者該怎麼進行健身運動訓練能有效改善執行功能

最新科學研究證據之參考與應用最新科學證據確認了,健身運動訓練有效改善年長者改善多種執行功能(抑制、更新/工作記憶、轉換)。值得注意的,雖然無論任何健身運動之頻率、強度、型態、時間,皆可改善或增進執行功能,但當健身運動訓練之頻率為每週進行3至4次、強度為中或高等強度、型態為協調性運動、太極/瑜伽,以及時間為期3個月時,對於年長者執行功能表現有較佳之效果。

透過協調性運動(如:八卦導引、太極拳)可促進大腦高階認知功能
透過協調性運動(如:八卦導引、太極拳)可促進大腦高階認知功能

總而言之,要減緩執行功能老化之現象,不能僅靠偶爾想到才進行,需要持之以恆進行下去。對於年長者而言,未來可藉由健身運動來改善執行功能與大腦退化之現象,進而優化人生後半段生命。年長者因健身運動變健康,執行功能與大腦一起變好。

參考文獻Chen, F. T., Chen, Y. P., Schneider, S., Kao, S. C., Huang, C. M., Chang, Y. K. (2019). Effects of exercise modes on neural processing of working memory in Late middle-aged adults: An fMRI study. Frontiers in Aging Neuroscience, 11, 224. doi: 10.3389/fnagi.2019.00224Chen, F. T., Etnier, J. L., Chan, K. H., Chiu, P. K., Hung, T. M., & Chang, Y. K. (2020). Effects of exercise training interventions on executive function in older adults: A systematic review and meta-analysis. Sports Medicine. doi: 10.1007/s40279-020-01292-x

(文.圖/ 國立臺灣師範大學張育愷研究講座教授、陳豐慈博士後研究員提供)