学龄儿童身体活动、感知体能(Perceived Physical Fitness)与认知表现(Cognitive Performance)的关联——来自Break4Brain项目的横断面研究

《Mind, Brain, and Education》：Association of Physical Activity, Perceived Physical Fitness, and Cognitive Performance in School-Aged Children: A Cross-Sectional Study From the Break4Brain Project

　　

身体活动（Physical Activity, PA）被认为与儿童的认知表现存在关联，但其潜在机制尚不清楚。目的：本研究探讨感知体能（perceived physical fitness）是否在PA与认知结果之间的关联中起中介作用，同时探索性别差异。研究人员采用按性别分层多组结构方程模型（sex-stratified multigroup structural equation modeling），分析Break4Brain项目横断面基线数据（n＝722［354名女孩］，年龄10–12岁）。PA与任一性别的认知灵活性均无关联。在女孩中，PA与选择性注意呈负相关（β＝－0.22，p＝0.002），而男孩中未观察到PA与认知结果的显著关联。PA与感知体能呈正相关——男孩（β＝0.51，p＜0.001），女孩（β＝0.56，p＜0.001）。在女孩中，感知体能与选择性注意呈正相关（β＝0.35，p＜0.001），且显著中介PA与选择性注意间的关系（β＝0.17，95% CI [0.08, 0.26]）。上述发现提示连接PA、感知体能与认知表现的路径存在性别特异性。

论文解读：学龄儿童身体活动、感知体能(Perceived Physical Fitness)与认知表现(Cognitive Performance)关联——Break4Brain项目横断面研究

【研究背景与立题依据】

已有系统综述和荟萃分析表明，规律参与身体活动（Physical Activity, PA）的儿童在选择性注意（selective attention）和认知灵活性（cognitive flexibility）任务上表现优于不活跃的同龄人。心肺适能（cardiorespiratory fitness）等体能成分亦被证实与认知表现正相关，"体能假说（fitness hypothesis）"认为PA通过改善客观体能引起脑血流增加、神经营养因子上调等生理适应，进而促进前额叶及海马功能。"感知体能（perceived physical fitness）"可通过国际体能量表（International Fitness Scale, IFIS）自评获取，在大样本校基研究中与客观体能具一定对应性，且能反映心理社会与动机层面。然而既往研究对PA—体能—认知三者间中介路径的证据不一致，且较少检验感知体能的中介作用，亦少有按性别分层探讨性别差异。此外，社会经济地位（Socioeconomic Status, SES）是PA与健康认知结果的重要混杂因素需加以控制。鉴于10–12岁为脑成熟关键期，研究人员开展此项研究，旨在明确PA与认知表现（选择性注意、认知灵活性）的关联，并检验感知体能是否中介该关联，同时进行男女多组比较并控制SES影响。本文发表于《Mind, Brain, and Education》。

【主要技术方法概述】

研究采用Break4Brain项目2024年西班牙巴利阿里群岛小学横断面基线数据，初始812名10–12岁学生，剔除关键变量缺失后最终分析样本722人（女孩354人，男孩368人）。PA采用儿童身体活动问卷（Physical Activity Questionnaire for Children, PAQ-C；8项Likert 1–5分取均值）自评；感知体能采用西班牙版国际体能量表（International Fitness Scale, IFIS；5维度Likert 1–5分）构建潜变量并经验证性因子分析（Confirmatory Factor Analysis, CFA）确认；认知灵活性用改编连线测验（Trail Making Test, TMT）取数字—字母转换与数字排序时间差并反向计分（越高越好）；选择性注意用d2注意力测验的浓度表现（Concentration Performance, CP）指标；SES用家庭富裕度量表第二版（Family Affluence Scale II, FAS-II；4项）。所有连续变量标准化为z分数，采用结构方程模型（Structural Equation Modeling, SEM）并以稳健最大似然估计（Robust Maximum Likelihood, MLR）处理非正态、全信息最大似然（Full Information Maximum Likelihood, FIML）处理缺失值；先在全样本建SEM控制SES，再以多组SEM（multigroup SEM）按性别分层检验路径差异；中介（间接效应）通过非参数Bootstrap（1000次重抽样）计算偏差校正95%置信区间（CI），CI不含0视为显著。

【研究结果】

3 Results

描述性统计显示男孩PAQ-C总分、心肺适能及速度/灵敏自评显著高于女孩，女孩柔韧自评更高；两性别间认知结果（TMT、d2-CP）及SES无显著差异。CFA确认IFIS五条目可负荷于单一潜变量（CFI＝0.989，TLI＝0.977，RMSEA＝0.044，SRMR＝0.022），柔韧条目的标准化负荷较低（λ＝0.26）余均显著。全样本SEM显示PA→感知体能正向显著（β＝0.54，p＜0.001），感知体能→选择性注意正向显著（β＝0.15，p＝0.007），感知体能→认知灵活性不显著；PA→选择性注意及PA→认知灵活性直接效应均不显著；Bootstrap显示PA→感知体能→选择性注意间接效应显著（β＝0.079，95% CI [0.020, 0.145]），PA→感知体能→认知灵活性间接效应不显著。

按性别分层多组SEM拟合可接受（CFI＝0.963，TLI＝0.938，RMSEA＝0.044，SRMR＝0.033），主要路径系数如下：

• •
  PA→感知体能：男孩β＝0.51（p＜0.001），女孩β＝0.56（p＜0.001）。
• •
  感知体能→选择性注意：男孩β＝0.03（不显著），女孩β＝0.35（p＜0.001）。
• •
  PA→选择性注意：男孩β＝0.07（不显著），女孩β＝－0.22（p＝0.002）。
• •
  PA→认知灵活性、感知体能→认知灵活性两性均不显著。
• •
  SES→感知体能女孩显著（β＝0.13，p＝0.024）男孩不显著；SES→选择性注意两性均正（男孩β＝0.19，p＜0.001；女孩β＝0.12，p＝0.025）；SES→认知灵活性男孩正显著（β＝0.17，p＜0.001）女孩不显著。
• •
  间接效应PA→感知体能→选择性注意：男孩β＝0.015（CI含0不显著），女孩β＝0.17（95% CI [0.08, 0.26]，显著），属竞争/不一致中介（直接负向、间接正向部分抵消）。PA→感知体能→认知灵活性两性间接效应均不显著。

【讨论与结论翻译总结】

讨论部分指出：(i) PA与感知体能均不与任一性别认知灵活性相关，可能与前人使用主客观测量不同及认知任务异质性有关；(ii) 女孩中PA→选择性注意直接负关联与多数文献相悖，因横断面及自评PA需谨慎解释，不代表PA损害注意；(iii) PA→感知体能正向关联两性一致；(iv) 仅女孩中感知体能→选择性注意正向显著，提示自我感知可能在女孩中更敏感；(v) 仅女孩存在PA→感知体能→选择性注意显著中介效应，反映性别特异性通路。SES较高关联较好认知表现及女孩较高感知体能，呼应既往社会经济因素影响PA机会与认知发展的证据。局限性含横断面无法推断因果、PA与感知体能为自评存报告偏倚、未控制测试时段/近期活动/营养状态等。

研究结论（翻译）：本研究提供证据表明学龄儿童中PA、感知体能与认知结果间的关联具性别特异性并在控制SES后成立。PA与两性感知体能均正相关，但仅女孩中存在PA经感知体能至选择性注意的间接关联，提示感知体能在此关联中可能具相关性。任一性别均未发现与认知灵活性的显著关联。校基PA干预可注重提升主客观体能及促进积极身体自我概念尤其对女孩有益。未来需结合主客观指标的纵向或实验研究进一步明确路径及性别与SES交互作用。

（注：全文术语首次出现附英文缩写，上标如χ²、RMSEA＝0.044 (90% CI [0.000, 0.079])、下标如TLI、SRMR按原文保留；文献引用标号及图示标识已去除。）