【體路專欄】學生升中後，許多家長會選擇讓子女減少課外活動，專注於一項運動。甚至如果在運動方面未能取得顯著成就，他們就可能中止所有運動訓練，以期望孩子全心投入學業。反之亦然，許多家長在孩子的學業成績不佳時，希望他們在運動方面能有卓越表現，以增加以學生運動員身份被大學錄取的機會。當然，在我接觸的學生運動員中，也不乏文武雙全的精英。然而，到了考試季節，他們也很少會繼續練習，這似乎也是人之常情。許多人認為學業與運動並不一定相互對立，但往往隱含著需要二擇其一的假設，認為兩者無法並行。
事實上，運動與學業可以相輔相成。運動不僅能促進身心健康，學界也發現它能通過多種生理和心理機制進一步提升認知功能的表現。
1. 生理學解說：
一些腦神經影像研究顯示，中等和高強度的運動能顯著增加大腦的血流，從而更有效地向大腦提供氧氣、葡萄糖等重要養分，以支持其認知功能。此外，運動還能刺激神經傳導物質的釋放，如去甲腎上腺素、腎上腺素和血清素等，這些物質與記憶的儲存和提取密切相關（Gligoroska & Manchevska, 2012）。
2.心理機制︰
在研究運動與記憶之間的聯繫時，喚醒水平與認知激活的影響值得特別關注。運動時，喚醒水平的提高能有效促進精神資源的分配，從而調節記憶儲存過程。此外，一項研究調查了短期體育課對青少年記憶表現的影響。結果顯示，開放式且具有社交互動需求的運動能啟動認知激活，並促進隨後的記憶儲存和檢索過程（Pesce et al., 2009）。
3.腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）：
一些學者將BDNF稱為「Miracle Gro」（大腦的奇蹟生長因子），因為它是大腦中含量最豐富的蛋白質。BDNF能促進神經元活動、突觸結構的發展、神經元可塑性及神經生成，因此在學習和記憶中扮演著重要角色。有研究發現，運動後大腦中的BDNF水平顯著提升（Marmeleira, 2013; Norman et al., 2018）。
運動對學習和記憶具有如此神奇的功效，那麼怎樣的運動習慣才是最有效呢？接下來，筆者希望能通過「FITT原則」來幫助讀者深入探討不同運動計劃的元素，並了解這些元素如何實現認知上的益處。
- 運動頻率（Frequency）：
前文提到，短期體育課程能有效增強記憶存取的效率（Pesce et al., 2009）。然而，兩項綜合分析研究探討了運動對學齡前兒童（6-12歲）（de Greeff et al., 2018）及年輕成年人（12-30歲）（Haverkamp et al., 2020）認知功能的影響，結果顯示長期運動能顯著改善工作記憶，而短期運動則未顯示出相同的效果。這一差異被認為是由於不同的生理機制所致。短期運動通過暫時性地調節喚醒水平和專注力來提升認知表現；而長期運動則能持續提高腦源性神經生長因子（BDNF）的水平，促進神經生成和突觸可塑性，從而提升記憶的評估表現。總結而言，雖然兩種運動方式均能改善記憶，但長期運動的影響更為可靠且顯著。
- 運動強度（Intensity）：
運動對認知功能的影響會隨著運動強度的不同而有所變化。關於短期運動的研究顯示，中等強度的運動在短暫提升工作記憶方面，效果優於高強度運動。這可能是因為中等強度的運動能提高前額葉皮質的氧氣水平，而這一部位負責專注力調節和記憶處理等執行功能，從而促進其運作效率。相對而言，在進行高強度運動時，神經活動會轉移到其他腦區，以支持運動所需的功能（Loprinzi, 2018）。另一項針對長期運動的研究發現，經過12週的有氧運動計劃後，高強度運動組的腦源性神經生長因子（BDNF）和工作記憶均顯著增加，而中等強度和低強度組的改善則相對較小（Jeon & Ha, 2017）。總結來說，對於短期運動，運動強度與記憶表現之間可能存在倒U型關係，而在長期運動中，較高的運動強度則能帶來更佳的記憶表現。
- 運動時間（Time）：
運動時間與記憶表現之間的關係，特別是在青少年群體中，仍未得到充分的理解。一項研究比較了少於10分鐘和超過10分鐘的中、高強度運動對年長人士執行功能的影響。研究結果顯示，運動的總量比單獨的運動時段對執行功能的表現有更好的預測能力。無論單次運動的時間長短，運動總時長較高的人在認知表現上均表現得更為出色（Peven et al., 2018）。
- 運動種類（Type）：
前文提到，開放式且包含社交互動元素的運動能促進認知激活。事實上，不同類型的運動對記憶功能會產生不同的效益。長期的有氧運動能提升短期記憶和視覺空間記憶，而短期的有氧運動則有助於改善長期記憶（Roig et al., 2013）。另一項研究發現，相較於有氧運動，肌能訓練對9至10歲兒童的工作記憶提升更為顯著。這一點尤為重要，因為工作記憶在調節思維和行為方面扮演著關鍵角色，並且能預測兒童的數學學業表現（Kousandréou et al., 2016）。簡單來說，有氧運動和肌力能訓練各自對不同方面的記憶均有益處，但沒有單一的運動類型能涵蓋所有的認知益處。
恆常和長時間的中高強度運動似乎對認知和記憶功能最為有益，因此建議學生們建立多運動的習慣，並嘗試參與各種不同類型的運動。然而，即使是短暫的運動也能提升記憶存取能力。事實上，現今學生往往都面對繁重的壓力，考試期間需要溫習的內容之多，常常讓人感到不眠不休也無法完成。當你感到腦袋閉塞、無法集中注意力時，不妨考慮進行短暫的運動。無論是到戶外跑步、打波，還是進行簡單的伸展運動，這些活動都有可能幫助你刷新思維，提升學習效率。
參考文獻：
de Greeff, J. W., Bosker, R. J., Oosterlaan, J., Visscher, C., & Hartman, E. (2018). Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: a meta-analysis. Journal of science and medicine in sport, 21(5), 501-507. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2017.09.595
Gligoroska, J. P., & Manchevska, S. (2012). The effect of physical activity on cognitionphysiological mechanisms. Materia socio-medica, 24(3), 198-202. https://doi.org/10.5455/msm.2012.24.198-202
Haverkamp, B. F., Wiersma, R., Vertessen, K., van Ewijk, H., Oosterlaan, J., & Hartman, E. (2020). Effects of physical activity interventions on cognitive outcomes and academic performance in adolescents and young adults: A meta-analysis. Journal of Sports Sciences, 38(23), 2637-2660. https://doi.org/10.1080/02640414.2020.1794763
Jeon, Y. K., & Ha, C. H. (2017). The effect of exercise intensity on brain derived neurotrophic factor and memory in adolescents. Environmental health and preventive medicine, 22(1), 1-6. https://doi.org/10.1186/s12199-017-0643-6
Loprinzi, P. D. (2018). Intensity-specific effects of acute exercise on human memory function: Considerations for the timing of exercise and the type of memory. Health promotion perspectives, 8(4), 255-262. https://doi.org/10.15171/hpp.2018.36
Marmeleira, J. (2013). An examination of the mechanisms underlying the effects of physical activity on brain and cognition. European Review of Aging and Physical Activity, 10(2), 83-94. https://doi.org/10.1007/s11556-012-0105-5
Norman, J. E., Rutkowsky, J., Bodine, S., & Rutledge, J. C. (2018). The potential mechanisms of exercise-induced cognitive protection: A literature review. Current pharmaceutical design, 24(17), 1827-1831. https://doi.org/10.2174/1381612824666180406105149
Pesce, C., Crova, C., Cereatti, L., Casella, R., & Bellucci, M. (2009). Physical activity and mental performance in preadolescents: Effects of acute exercise on free-recall memory. Mental Health and Physical Activity, 2(1), 16-22. https://doi.org/10.1016/j.mhpa.2009.02.001
Peven, J. C., Grove, G. A., Jakicic, J. M., Alessi, M. G., & Erickson, K. I. (2018). Associations between short and long bouts of physical activity with executive function in older adults. Journal of cognitive enhancement, 2(2), 137-145. https://doi.org/10.1007/s41465-018- 0080-5
文：江文皓(Michael Kong)
香港運動心理學會會員
美國應用運動心理學會（AASP）註冊顧問(CMPC®)
北卡羅來納大學格林斯伯勒分校應用運動心理學碩士
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