大脑motion-cognitive同步电动机活动的影响
麻仁Schmidt-Kassow
1、2 *和
Jochen凯撒
1
- 1医学心理学研究所、德国法兰克福歌德大学
- 2大学精神病学、心身医学和心理治疗医院,德国法兰克福歌德大学
在过去的30年里,大量的行为研究调查同时运动对认知功能的影响。结果的异质性已被归因于不同的参数,如强度或形态的体育活动,和调查的认知过程。最近的方法上的改进使记录脑电图(EEG)在体育锻炼。脑电图研究结合认知任务和锻炼所描述的主要不利影响认知过程和脑电图参数。然而,脑电图的基本原理和设计的差异与行为研究直接比较两种类型的研究困难。在这种叙事的双重任务的实验我们评估行为和脑电图研究和讨论可能的解释结果的异质性和行为和脑电图研究之间的差异。此外,我们提供一个建议未来脑电图研究同步运动行为研究是一个有用的补充。一个至关重要的因素可能是为每个认知功能找到相匹配的汽车活动这个函数的注意力的焦点。这个假设应该在将来的研究中系统地调查。
介绍
很长一段时间,效果的认知过程研究了异步电动机活动。已经发现,有规律的身体活动可提高各种认知过程和延缓认知老化(Stillman et al ., 2020)。然而,在过去的十年中,增加研究的影响同时运动活动的认知过程。这被认为是“自然思维形式,即,the functioning of the human brain is inherently linked to active exploration of the environment and thus motor activity (克拉克,1998;威尔逊,2002;Gramann et al ., 2011)。在这种背景下,不同的方法被用来评估认知过程在运动活动,即。以及神经影像技术、行为措施。前者揭示结果如反应时间、准确性,或运动运动学。因此,反应的速度和准确度可以提供信息的认知加工的效率,而运动运动学可以揭示策略用于执行一个任务。另一方面,神经成像技术(功能性磁共振成像(fMRI),脑磁图描记术(MEG)和脑电图(EEG))可以用来测量电动机大脑活动任务和识别所涉及的大脑区域在特定的认知过程。脑电图和梅格也可以揭示认知过程的时序动态运动活动期间,如认知事件发生之前和之后的序列运动反应。
然而,这些方法都有局限性。行为的措施,同时提供有用的运动性能和认知信息处理,可以捕捉能力有限的认知过程的复杂性和微妙。神经影像技术,同时提供详细信息的大脑活动,在他们的应用范围是有限的。有意义的梅格和功能磁共振成像数据分析要求受试者身体仍然坐着。这减少了运动任务的选择非常微妙的运动活动,如手指敲击。脑电图另一方面,允许更多的自然运动活动,然而,人们必须记住潜在的挑战,包括运动工件,汗,和头皮阻抗的变化。运动构件可能出现由于运动在运动,从而在EEG信号中引入噪声。汗水也可以在运动中成为一个问题,因为它可以创建电子干扰和改变头皮的电性质,如它的阻抗,从而影响脑电图信号的质量。尽管存在这些挑战,测量脑电图在运动中可以提供有价值的信息关于潜在的神经过程的运动性能和运动对大脑活动的影响。出于这个原因,当前审查旨在遵循最近和全面审查行为提供的并发运动活动的结果Cantelon和吉尔斯(2021)从行为研究,通过比较数据与数据从脑电图研究发生在同步运动。
在本文的过程中它会变得清晰,大多数脑电图和行为研究进行了不同的目标,这使得系统比较有挑战性。行为研究进行了明确工作假设,当运动如何影响认知过程。这些假说之间的明显差异的研究工作。一组假设主要集中在生理运动和认知功能之间的关系,而第二组主要包括心理学理论假设神经机制。有两个有影响力的生理理论。(1)唤起假说,最早的假设运动如何影响底层的感觉和知觉过程,基于激励理论(耶基斯和多德森,1908;伊斯特布鲁克,1959)。它预测,唤醒和儿茶酚胺增加改变感觉和运动性能任务一个倒u形的方式(McMorris Graydon, 1997):温和的,而不是高或低强度,锻炼会导致认知功能的改善(但看Vinck et al。(2015)的证据表明,运动并不是与生俱来就与兴奋。(2)hypofrontality理论,例如,“瞬态hypofrontality”(迪特里希,2006),或者“网状激活hypofrontality”理论(迪特里希Audiffren, 2011)是基于数据从执行功能依赖于前额叶皮层的活动。他们预测,这些执行控制过程受益同时运动到一定强度和/或持续时间,超出他们崩溃。
还有两个有影响力的心理模型。注意力资源的假设(3)(Craik和伯德,1982年)假设在双重任务的情况下,一个任务是加权比其他更严重,在认知和预测性能与同步运动(见任务将会恶化普卢默et al。(2013)概述不同的双重任务场景)。根据“姿势第一”战略,人类应该首先确保安全的姿势,然后执行认知任务的剩余资源(Bloem et al ., 2001)。因此,当大脑忙于电动机的挑战(比如增加颈部肌肉活动(Gramann et al ., 2011),保持姿势,走路没有跌倒,等等),这将导致减少资源的认知任务。(4)最后,夹带理论是基于证据表明电动机活动导致生理变化,本质上是有节奏的,如大脑活动、心率、或心肺率,人类与外部和内部的节奏同步身体动作的能力(Thaut et al ., 2005,2014年)。例如,外部听觉节奏导致同步等肢体动作摇曳,头点头,鼓掌或跳舞。在这一理论的框架下,运动的韵律结构应该导致一个模板信息处理,促进了编码信息发生时在某些有节奏的阶段(琼斯和博尔茨,1989年;大型和琼斯,1999)。
很长一段时间,科学行为研究的重点一直在假设的预测(1)或(2)。因此,研究同步运动都集中在反应时间和精度数据,或生理数据像荷尔蒙变化或心率。然而,最近的方法论的发展使神经生理学过程的测量在运动(岁以上et al ., 2012;Jungnickel Gramann, 2016;Kuziek et al ., 2018;Raduntz Meffert, 2019),这导致了一个激进的范式转变。而大约15到20年前,脑电图记录几乎只在隔音的摊位和尽可能少的肌肉活动,越来越多的最近的研究调查神经生理学过程同时是怎样变化的运动。
大多数行为研究有非常系统的变化或控制参数,如时间、形态或认知过程检验上述假设之一。相比之下,脑电图研究的主要焦点是方法论的发展,包括与事件相关电位的可靠的记录,同时减少上述描述的构件。结果,仍有重要的行为和脑电图研究之间的差异,为研究认知过程的可变性以及运动一直强烈的持续时间和强度在脑电图的研究有限。因此,在这种叙述评论我们首先总结发现行为研究有关同步运动对认知的影响,然后在第二部分中,脑电图研究评估额外的贡献。目前的工作并不旨在评估上述假设,而是创建一个意识的问题行为和脑电图研究之间的可比性较差。此外,我们将提出一些方法论方面应该考虑在将来的研究中,脑电图的研究可以对运动的研究做出有价值的贡献。
总之,我们的目标是:
1)概述在同步电动机活动如何影响认知过程,
2)讨论(矛盾)来自行为和脑电图研究的证据
3)提出建议,并提供一个建议未来脑电图研究同步运动行为研究是一个有用的补充,考虑的问题匹配的电动机的类型活动的认知过程。
方法
相当多的研究检查了同步电动机的影响活动认知任务。目前的审查的重点是在实验中双重任务条件包括认知任务在健康成年人(18-50年)从事体育活动相比,单任务操作条件,即。而久坐,执行认知任务。运动干预条件需要连续激活的大肌肉群。总共有79出版物占地88研究检索后局部关键词组搜索。搜索词包含的组合“急性”、“同步”,“期间”,“锻炼”,“运动活动,”“运动”“运动”“走”,“运行”,“自行车”,“骑”,“脑电图,”“与事件相关的潜力,”“认知”,“认知功能,”“认知能力”,或认知任务之前确认在这个领域(即评论。“古怪”,明白了大祭司et al。(2019)认知任务的列表)。来源的研究发表在2023年4月24日,包括Pubmed、谷歌学者从实证报告和评论和引用列表。实验比较不同锻炼强度没有久坐不动的控制条件被排除在外。目前选择性评审的目的是评价异同行为和神经生理学研究和得出结论关于motor-cognitive开放问题研究的关键。我们的意图不会进行系统回顾和荟萃分析但提供全面的艺术领域和未来的研究提出建议。回顾我们使用以下标准范围内的美国运动医学学院运动测试和处方指南(加伯et al ., 2011)来描述强度实验报告的类别:很轻(即。,<37% VO2max or <57% HRmax), light (37–45% VO2max or 57–63% HRmax), moderate (45–63% VO2max or 64–76% HRmax), vigorous (64–90% VO2max or 77–95% HRmax) and near-maximal to maximal (91% VO2max or 96% HRmax).
行为研究
两个综合荟萃分析(Lambourne et al ., 2010;McMorris和黑尔,2012年)认为,急性运动对认知任务的影响(在或运动后)取决于确切的认知过程,运动强度,运动形态,和锻炼时间。总之,他们发现最有利影响处理速度在执行功能适度的运动强度(McMorris和黑尔,2012年健身车自行车)和(Lambourne et al ., 2010),特别是如果锻炼持续时间超过20分钟。关于运动形态,他们认为骑自行车比跑步机跑步,因为跑步机跑步需要复杂的运动和认知资源,即。、姿势、平衡和限制运动执行,导致注意力的要求高于测力计骑车。记住这些见解,我们特别关注形式和持续时间的实验范式和结构化评审根据认知过程研究。我们在目前的审查,包括60研究相比,结合运动活动和认知任务和运动条件和休息条件评估认知任务同步运动的影响。总共13人报道负面影响同步电动机活动认知功能,34对认知功能和13个研究报道积极作用导致异构或零的结果。
在我们的评论,我们遵循的方法Cantelon和吉尔斯(2021),仔细看看不同的子流程的执行功能(EF)和non-EF任务。这里,EF包括电动机和认知抑制、工作记忆和认知灵活性,和non-EF任务包括注意力、信息处理、电机速度、决策、和长期记忆(更全面的描述中可以找到所有进程和相关范例Cantelon和吉尔斯(2021),或大祭司et al。(2019)]。在当前我们集中研究在信息处理和电机转速下“警惕。“此外,我们专注于不同的实验研究中使用的时间。六个研究,我们不能可靠地确定汽车活动的持续时间。其余54研究基于实验持续时间被分为四类:(a)不到15分钟,(b) 15 - 30分钟,(c) 31日45分钟,(d)超过45分钟。几乎一半的研究(N= 24)使用范例,持续了15 - 30分钟,其次是短暂的模式持续不到15分钟(N= 17),而七研究范式使用持续时间从31日到45分钟和6有超过45分钟(见表1)。
表1。摘要行为研究的同时锻炼在认知任务。
执行功能
认知抑制
认知抑制能力指的是忽略无关的信息或分散注意力,关注相关信息,以实现特定的目标。因此,有能力抑制或抑制自动或优势的反应以适当地应对不断变化的情境需求。常用的范例研究认知抑制Stroop任务(斯特鲁,1935),西蒙任务(西蒙,1969),侧卫任务(埃里克森和埃里克森,1974)和行/不行任务(电机抑制(洛根et al ., 1984)]。
在当前的九个研究调查的影响运动活动认知抑制和六项研究调查运动抑制/的任务。对于认知抑制,五个研究显示运动对侧卫的零结果或负面影响任务(大祭司和希尔曼,2007年;McMorris et al ., 2009;Schmit et al ., 2015),西蒙(Davranche McMorris, 2009)或特鲁任务(约翰et al ., 2009)。所有实验包括视觉范式,主要是进行一个固定自行车。虽然两大祭司和希尔曼(2007)和Davranche和McMorris (2009)比较中等强度和休息,Schmit et al。(2015)进行剧烈运动。后者研究相比前三的最后3分钟20分钟剧烈运动条件和两阶段与休息控制条件。他们发现在前3分钟性能不受影响,而有增加发生在最后3分钟快速冲动的错误。大祭司和希尔曼(2007)提供的证据表明,大约12分钟的适度的运动导致减少响应精度不一致的试验相对于休息。在Davranche和McMorris (2009)实验中,参与者骑了21分钟。整体性能好(与保存准确性更快的反应时间)当西蒙任务同时进行锻炼。然而,抑制反应,由西蒙一致的效果,在运动中恶化。McMorris et al。(2009)相比其他温和的和有力的自行车在执行一项埃里克森侧卫的任务。反应时间和数量的错误是温和的条件的影响,而性能下降,在有力的条件。相比之下,非常低强度跑步机锻炼并不影响性能特鲁任务相比,坐在条件(约翰et al ., 2009)。
四个研究发现积极作用的运动视觉侧卫范例(Davranche et al ., 2009;安藤et al ., 2011;奥尔森et al ., 2016;Finkenzeller et al ., 2019)。他们都是固定的自行车上进行不同强度的水平。在所有的研究中,适度的运动强度提高反应时间。这里,锻炼持续时间2 * 15分钟之间的不同(Davranche et al ., 2009),25分钟(奥尔森et al ., 2016)和45分钟(Finkenzeller et al ., 2019)。
有趣的是,比较不同强度可靠地显示出优越性的中等强度剧烈或光强度(McMorris et al ., 2009;奥尔森et al ., 2016;Finkenzeller et al ., 2019)。同意唤起假说,适度的运动对认知抑制似乎有积极的影响。此外,认知抑制似乎受益更多骑自行车比走路或跑步。因此参数的结合强度和形态似乎是必不可少的。
六个研究调查运动对电动机的影响抑制除了一个中等强度的研究发现积极的影响在反应时间单独或反应时间和准确性。四个研究使用轻度到中度的骑车时间30分钟(乔伊斯et al ., 2009;Komiyama et al ., 2015,2016年,2017年)。一个调查评估有力的自行车10分钟(安藤et al ., 2013)。唯一的研究报道的负面影响反应时间和准确性雇佣了10分钟一轮剧烈的跑步机锻炼(史密斯et al ., 2016)。因此,电动机抑制似乎受益同时骑自行车在不同强度的水平。
认知灵活性
认知灵活性是指一个人的能力改变他们的思维方式和行为响应在不同情况下,新的信息,或不同的任务。它涉及到不同的任务之间切换的能力或精神状态,转移注意力,适应新情况。三个研究调查的影响运动对认知灵活性。他们评估走不到15分钟的光强度在跑步机上(Oppezzo和施瓦茨,2014年;Tomporowski Audiffren, 2014)或在地板上(Murali韩德尔,2022)和持续发现有利影响。总之,短步行干预增强认知灵活性。
工作记忆
工作记忆是一个认知系统相关的临时存储和操作信息。因此需要进行复杂的认知任务,如问题解决、推理、决策、和学习。范例中使用包含研究节奏听觉或视觉系列除了任务(Gronwall 1977),威斯康辛卡片分类任务(伯格,1948),延迟反应任务(马洛伊2011)、空间工作记忆任务(德拉萨拉et al ., 1999),斯特恩伯格任务和n - back任务(杰西et al ., 2003)。
综述,十个研究调查运动对工作记忆的影响。在这里,大多数的研究(N= 6)使用20 - 40分钟运动阶段。虽然大多数的自行车研究报道零结果(Lambourne et al ., 2010;王et al ., 2013;Komiyama et al ., 2015,2016年,2017年),王et al。(2013)以及迪特里希和胡瓜鱼(2004)报道-适度锻炼对精度的影响。剧烈的跑步机锻炼(Lo Bue-Estes et al ., 2008)和自由但是限制走在光强度(Amico奇科夫,2021)产生负面影响。使用的所有研究视觉范例除外Lambourne et al。(2010)他雇用了节奏的听觉连环任务(PASAT的)。对工作记忆研究积极作用都进行固定的自行车上。Quelhas马丁斯et al。(2013)应用PASAT在中等强度,和视觉Sternberg范式在不同强度的水平。两个实验,作者发现有益的对工作记忆的影响表现在中等强度的运动持续时间约8分钟。Rattray和志诚(2016)报道积极影响反应时间的加速匹配任务中等强度的锻炼时间50 - 55分钟。
总之,结果工作记忆是异构但总体显示没有影响或损害工作记忆的同时锻炼(80%)。
对于执行功能,我们发现一个具有挑战性的模式的结果。有一种趋势的优势中等强度运动和自行车相比其他强度和散步或跑步,分别。相反,认知灵活性似乎受益于行走在光强度水平。
非执行函数
注意
“关注”一词用于描述能够选择性地过滤掉干扰时关注相关信息。它是一个基本的过程,是知觉的许多方面,认知,行为和执行功能密切相关。有不同类型的关注,包括持续的关注,这意味着在长时间保持专注的能力,能力和选择性注意,这指的是关注一个刺激或任务而忽略其他刺激。
12个研究调查的影响运动活动的关注。这里,两项研究中,这两个应用视觉连续性能任务,报道的负面影响注意力处理,固定的自行车上(义大利et al ., 2010)或在跑步机上(Wohlwend et al ., 2017)。然而,Wohlwend et al。(2017)只有性能高-相比,中等和低强度跑步,但他们不包括基线水平的统计数据。描述性的结果,然而,表明,只有适度的运动的负面影响假警报率,而光——或者高强度锻炼并不影响性能比坐着的状态。义大利et al。(2010)相比其他24分钟的适度和高强度骑车在执行连续性能测试(CPT),这是一个持续的关注和抑制任务的组合。他们发现增加了假警报率在两种运动条件相比,休息。相比之下,三个研究报告没有运动对注意力的影响,特别是浓度(Travlos Marisi, 1995)、警觉性、空间定位和执行控制(韦尔塔et al ., 2011)或持续关注(山崎et al ., 2020)。他们都使用循环强度各级实验持续时间约35分钟。
七项研究报告积极作用的运动活动的关注。他们都用自行车作为运动形态。八木et al。(1999)和布洛克et al。(2015)应用一个地址选择性注意和古怪的范式也测量脑电图数据,因此将讨论这些研究在脑电图研究部分。其他五个研究涵盖了广泛的范式,即。持续关注(Radel et al ., 2018),空间的关注(Sanabria et al ., 2011)、注意力集中(Pesce et al ., 2003,2004年)和注意力控制(盾牌et al ., 2011)。他们还涉及高度可变的实验时间从5分钟(Pesce et al ., 2003,2004年)到50分钟(Radel et al ., 2018)。总之,这些研究发现更快的反应时间适度的运动强度与光强度或休息。
综上所述,大多数的研究调查关注应用循环模式,使得结论关于运动形态是不可能的。中等强度的水平似乎整体有益的影响。
警惕
警惕是指一个国家的警觉,警惕和关注。这需要认知资源分配给的任务监控,并保持长期的时间。警戒任务涉及到需要快速识别和应对特定的刺激。
十二的行为研究调查运动对保持警惕和运动速度的影响。大多数研究使用循环模式。Brisswalter et al。(1997)测试参与者通过视觉简单反应时间的任务,发现不利影响14分钟的自行车在不同强度的水平(光有力)相比,反应时间休息。安藤et al。(2008)记录对视觉刺激的反应时间在中央部分和外围的视野在9分钟中等强度的骑车比坐着。他们发现,视觉刺激的反应能力呈现在视野的边缘容易同步运动。Paas和亚当(1991)报道的负面影响性能7-min认知范式。大多数的研究(N= 9),然而,发现正对反应时间的影响在不同强度级别(光充满活力)。他们都应用视觉反应时间的任务。McMorris和Graydon (1997)和Lambourne et al。(2010)报道积极影响表现在40分钟的适度的运动和在很短(< 5分钟)稳定性条件,分别。都能et al . (1998)和和Brisswalter都(1999)显示,10分钟的适度循环导致减少反应时间,减少错误率。Davranche和Audiffren (2004)和Audiffren et al。(2008)同时还表明,20到35分钟中等强度减少反应时间。Chmura et al。(1998)只包括男性受试者和获得相同的结果20和60分钟的同步运动。在一个决策范式(Paas和亚当,1991年7分钟)还发现有利影响的光和剧烈运动占主导地位的男性样本。的研究Collardeau et al。(2001)是唯一一个使用运行状态。比较其他和90分钟的剧烈运动,他们发现有益的运动。
总之,警惕所实施的反应时间受益不同强度级别在不同的运动时间。因为走/跑的研究都是罕见,模式之间的比较是不可能的。
长期记忆
长期记忆是记忆系统的部分信息是维持的时间更长,从几分钟到数年。综述,八个研究调查同时运动对长期记忆的影响。以下四个没有发现差异活动和休息条件对记忆性能。两项研究评估健身车自行车在不同强度级别和持续时间(英里,Hardman, 1998年;银et al ., 2018),使用跑步机运行模式(弗里斯et al ., 2017)和一个自由运行(使用Amico奇科夫,2020)。一个限制可能是在两个研究中,编码时间相当短,也就是说,英里,Hardman (1998)3分钟编码时间和使用Amico和奇科夫(2020)使用了9分钟的编码时间,而弗里斯et al。(2017),银et al。(2018)使用编码时间分别为15至20分钟。
剩下的四个研究主要使用自行车范式和听觉中发现积极的影响在长期记忆(Schmidt-Kassow et al ., 2010,2013年,一个)和视觉域(·派克et al ., 2020)在不同强度的水平。一项研究使用跑步机范式有光强度水平(Schmidt-Kassow et al ., 2014)。所有这些研究使用运动干预大约30分钟的时间。的直接比较不同强度级别建议在运动中最强的影响在中等强度级别(·派克et al ., 2020)。
临时的结论
当我们比较不同的活动持续时间,已经使用在同步电动机活动和认知行为研究,我们发现短范例(< 15分钟),三分之二的研究报道在各种认知过程的有利影响。研究评估15 - 30分钟的身体活动显示类似的分布,有56%报告有利影响和20%表现出负面影响。因此短期和长模式导致了相当比例的积极作用。研究30 - 45分钟,持续时间长,很难得出结论低的样本大小。
有关形态,61%的13个研究测试的影响走/跑发现负面影响或零结果的认知能力。其余48个研究测试循环的影响。百分之六十的这些调查显示积极的结果。
总的来说,警惕(75%的积极作用)、运动抑制(83%积极作用)和认知灵活性(100%)似乎从同步活动中获益。但是,要记住只有少数的研究调查认知灵活性和运动抑制。注意,证据相当复杂(58%积极作用),而认知抑制(44%积极作用),尤其是工作记忆(20%的积极作用)似乎被同步电动机活动减弱。总之,趋势可以发现更多有益的短(≤30分钟)活动持续时间长,对静止的自行车自行车与步行或跑步,和更基本的信息处理与功能包括注意、工作记忆认知抑制或。
脑电图研究
在过去的10年中,各种各样的新的脑电图系统已经开发出来,允许在运动(见记录大脑活动Raduntz和Meffert (2019)最近比较)。结果,越来越多的研究已发表在更自然的设置包括调查认知过程的同步运动。到目前为止,结果是异构的。我们总共29研究,结合电机(见脑电信号采集活动表2)。
表2。摘要脑电图研究汽车活动在认知任务。
有惊人的方法论的上述行为研究报告之间的差异和EEG的工作。首先,脑电图范式通常短于活动在行为研究阶段,即。,在more than half of the paradigms used, participants were physically active for less than 15 min. These investigations reported improved event-related potential (ERP) parameters during movement. Second, more than half of the studies (16) used walking paradigms, whereas only 20% of the behavioral studies investigated walking. Here, only one study found a positive effect of walking (曹和韩德尔,2019)和两个研究发现混合效果(陈et al ., 2022 a,b)。另一方面,从13个测试循环的影响的研究,研究发现只有两个不利影响的运动,而大多数显示混合或积极的结果。
因此我们认为更高比例的负面影响在脑电图研究认知可能主要由电机驱动模式(即。,走路),也许部分是由活动的持续时间的差异。在接下来我们要更多地关注不同的认知过程。
执行功能
认知抑制
三的五个研究抑制发现混合的结果(大祭司和希尔曼,2007年;Torbeyns et al ., 2016;Straetmans et al ., 2022(),找到了一个负面影响德桑蒂斯et al ., 2014),一个找到一个积极的影响(奥尔森et al ., 2016)。研究视觉特鲁任务固定的自行车上,Torbeyns et al。(2016)发现快RT在4分循环条件(总循环时间30分钟),但不影响测量的准确性或任何erp,即。,N200) P300或N450。大祭司和希尔曼(2007)固定的自行车上使用视觉侧卫任务在中等强度(6分钟)。结果,而与减少混合精度(如上所述),但增强的P300和N200振幅。另一方面,延迟的组件都是长时间骑自行车而坐。Straetmans et al。(2022)进行了听觉竞争议长范式,受试者要么走在公共食堂(15分钟)或坐着。他们发现精度高水平的条件,但没有差异坐在P300组件。
德桑蒂斯et al。(2014)研究了/勿动蛋白任务(即去。,motor inhibition) on a treadmill and found reduced N2 and P3 amplitudes but no behavioral effects when comparing about 16 min of self-paced walking or “walking briskly” with a rest condition. In contrast,奥尔森et al。(2016)发现,30分钟的适度和轻型循环导致了视觉P300振幅较大侧卫的任务,这是符合报告减少反应时间。总之,异构模式的同步运动对抑制过程的影响脑电图研究发现在一定程度上反映行为调查的结果。
认知灵活性
赖泽et al。(2021)研究认知灵活性运用听觉任务转换范式在户外步行15分钟。他们报告不影响行为的性能但发现收敛负面影响电生理参数,即。,pre-target CNV P2、N2, P3行走条件振幅降低。
非执行函数
警惕
四个脑电图研究(沃格特et al ., 2015;本杰明et al ., 2018;曹和韩德尔,2019;Protzak et al ., 2021)研究了电动机的影响活动保持警惕。三种行走模式使用的研究,发现混合的结果。而Protzak et al。(2021)报道的负面影响12分钟的走在反应时间以及P300波幅和延迟。曹和汉德尔(2019)发现16分钟(分离块约2分钟)自由行走改善外围的行为措施相比,中央视觉处理。这是伴随着减少α权力。他们认为步行触发一个注意力转向外围输入。本杰明et al。(2018)提供了证据,9分钟的跑步机上行走在对比敏感度或抑制周围没有影响。唯一循环研究相比与低强度骑车(5分钟)坐在一起,发现无显著差异条件下的行为结果和N200灯/ P300。
注意
大多数的脑电图研究(N= 19)研究了同步电动机的影响活动进程和分析主要关注P300的N1、P1和N2 / P2组件以及消极不匹配(MMN)。8研究发现负面影响,3发现积极的效果,8发现混合效果。除了四个研究(肖et al ., 2018;赖泽et al ., 2019;陈et al ., 2022 a,b),所有的研究使用了一个古怪的范例。
活动的三个研究报告积极作用都是在我们实验室进行,参与者在静止的自行车骑自行车很轻强度,在此期间他们听听觉刺激(Schmidt-Kassow et al ., 2013 b,2019年;Conradi et al ., 2016)。参与者在每个条件骑了10分钟。我们发现高P300振幅响应有节奏地提出音调或音节当受试者同步刺激表现而静坐。
一半的研究结果不一也用骑车[3听觉和视觉(1布洛克et al ., 2015;辛克et al ., 2016;斯坎伦et al ., 2017;Kuziek et al ., 2018),而两个评估在跑步机上行走[1听觉和视觉Gramann et al ., 2010;Ladouce et al ., 2019)和其他两个应用视觉,自由行走模式(陈et al ., 2022 a,b)。比较光或高强度锻炼休息20分钟,布洛克et al。(2015)没有发现P300振幅调制,但早些时候P300高峰延迟。此外,他们发现对高强度骑车更快的反应时间。辛克et al。(2016)报道没有行为数据,没有发现差异P300振幅之间或延迟12分钟的自行车在光强度和坐着。斯坎伦et al . (2017)调查的影响大约4分钟的低强度骑车而坐。他们发现P300的条件之间没有显著差异。同样的,Kuziek et al。(2018)后没有发现差异MMN或P300 6分钟的低强度骑车相比,一个坐着的状态。
行走的研究中,Gramann et al。(2010)要求参与者为20分钟步行或运行速度不同而执行视觉古怪的任务。他们发现没有步行速度对P300的影响或N100振幅。没有行为表现报告。Ladouce et al。(2019)发现低准确率在走在走廊上,伴随着P300振幅降低。在一个非常优雅的第二个实验中,他们系统地研究如何运动和不同的视觉输入导致这种效果。他们比较5分钟走在走廊里,在跑步机上行走,被坐在轮椅上移动和静止。有趣的是,走在走廊上没有区别,坐在轮椅上。此外,他们报道了一个更大的P300在跑步机上行走相比,走廊的条件。然而,P300波幅在静止条件下仍高于在跑步机上锻炼。
陈和他的同事进行的视觉干扰范式(陈et al ., 2022 a,b)报道混合对视觉注意力的影响。他们比较20分钟的免费步行20分钟的站(分为短实验模块)。陈et al。(2022)发现,早期感觉处理(N1)时增加运动,而后续处理步骤以后窗户被影响同步电动机活动(α权力或P300刺激之后没有影响)。陈et al。(2022 b)建议走结果一般状态改变所显示的减少pre-stimulusα权力和增强N1振幅。此外,α力量刺激之后显示,视网膜中央凹区域的视觉输入处理低于周边地区而走。
总之,只有15%的脑电图研究关注报道同步电动机活动的积极作用,而在行为研究中,这个比例是58%。作为最常用的范例包括自由行走,这可能是一个有关因素调节同步电机活动P300的影响在一个古怪的范例。事实上,大多数的研究与负面影响是免费的(户外)行走研究[N= 4 (岁以上et al ., 2012;De Vos et al ., 2014;赖泽et al ., 2019;斯坎伦et al ., 2020),另外两个研究使用跑步机(肖et al ., 2018;科特妮布拉德福德et al ., 2019),其余两人骑车研究[视觉:八木et al。(1999)触觉:Akaiwa et al。(2022)]。最活跃的条件在最大持续了10分钟,除了Akaiwa et al。(2022),一个条件持续了大约15分钟,科特妮布拉德福德et al。(2019)和赖泽et al。(2019)在受试者在跑步机上走1 h。所有的研究有负面影响的关注减少P300振幅的运动状态而坐或站的条件。
讨论
总之,目前的审查显示,脑电图研究同步电动机进行了活动在认知任务不同于行为研究的焦点,很难比较这两种类型的调查。而行为研究主要是theory-driven因此仔细控制或合理的实验时间,认知过程和类型的活动(请参阅图1插图),大多数的脑电图的研究多集中在方法论方面,如erp的可靠性在室内或室外环境中,噪声处理和工件,或移动脑电图测试系统。因此,最常用的模式是古怪的范式研究电机活动可靠地引起的影响和健壮的P300成分。然而,即使是最深入研究认知过程,即。,attention, there was only little variation in the duration, modality or intensity of motor activity (see图1),因此很难得出有意义的结论EEG研究相比,行为研究。这是令人遗憾的,因为行为研究显示非常不同的结果对过程的关注。这里同时脑电图测量有助于理解为什么不同的范例可能导致不同的结果。有关参数的持续时间,行为研究关注覆盖广泛的实验持续时间不到15分钟超过45分钟。在EEG研究中,除了一个(布洛克et al ., 2015)实验使用块的持续时间小于15分钟,使它不可能持续时间如何影响脑电图结果得出结论。关于参数形式,只有一个行为研究调查注意力用在跑步机上运行模式((Wohlwend et al ., 2017),而50%的脑电图实验正在研究中,其中一半使用一个免费的步行模式(在走廊或在户外)。特别是自由行走可能导致额外的认知负荷,因为主题改变视觉输入和必须避免障碍,或可能会观察到人经过。所有这些因素,增加积极的认知负荷条件下,坐着不存在的条件,使它不可能得出这样的结论:运动活动本身降低了认知资源的任务。最后的因素强度也很异质性研究。在行为研究关注了从光强度水平与关注中等强度,高强度的多数脑电图研究使用光强度水平。
图1所示。概述实验因素在行为调查(左)和脑电图(右侧)的研究。面板(一)说明了实验的持续时间和强度的分布水平。相互关联的戒指象征着不同的强度进行对比研究。面板(B)说明了电动机的类型分布活动(免费步行/在跑步机上跑步,散步或跑步,骑车)和室内与室外设置。面板(C)说明了认知过程的分布进行调查。CF、认知灵活性;中心思想,长期记忆;WM,工作记忆。
因此,我们鼓励未来的脑电图研究限制数据收集到一个室内环境和比较不同的运动模式在可比条件下,即健身车,骑自行车和跑步机上行走和坐在同一个房间。这将确保外部变量如室温、交通、视觉输入和环境噪声可以在实验条件保持不变。此外,比较不同实验时间和锻炼的强度可能提供有意义的见解和运动活动如何支持或削弱一个认知的过程。诚然,这些比较是更加困难比在行为的研究中,脑电图作为实验的参与者可能出汗增加持续时间或更高的强度,防止一个有用的脑电图数据的分析。因此,增加实验时间和较高的强度水平必须经过仔细考虑。考虑到这些挑战,脑电图数据很好地补行为数据。脑电图的优点之一是它的高时间分辨率。因此,erp提供一个连续的刺激和反应之间的处理,从而能够确定哪些阶段影响具体的实验操作。行为措施的另一个优势是,他们可以提供一定程度的刺激处理即使没有区别在行为的措施。因此,脑电图/ ERP测量结合行为参数可能会提供一个全面的图片时,电动机活动如何影响认知。 This also includes an aspect that has not been addressed in the current review, i.e., the electrode setup. Usually EEG studies use caps with 32–128 implemented electrodes. Most studies, however, select electrodes for analysis based on previous studies. This is hypothesis-driven and good scientific practice. However, these previous studies were typically conducted in restrictive sitting conditions where participants have been instructed to move and blink as little as possible. Hence it is conceivable to that simultaneous motor activity results in a different ERP topography. Therefore, we would suggest to use cluster-based permutation approaches instead of pre-defined region-of-interest contrasts to analyze ERPs under motion. One process that has not yet been studied with simultaneous EEG is long-term memory. This is regrettable, as behavioral studies have provided a very heterogeneous picture, i.e., half of the studies each have reported beneficial or negative effects, respectively. Hence, simultaneous EEG might shed more light on this process and how it unfolds across time, both on the millisecond- and on a minute-level. Thus applying EEG could enable us to disentangle whether performance differences are driven by differences at the encoding or retrieval level and how this is affected by experimental duration. As such, additional EEG data might be particularly useful for those processes that have previously provided a heterogeneous picture.
总之,一个令人印象深刻的已经完成的工作量使脑电图测量在室内和户外运动(Kranczioch et al ., 2014)和去除运动构件复杂的算法来获得可靠的erp (岁以上et al ., 2012;De Vos et al ., 2014;Kuziek et al ., 2017,2018年;Raduntz Meffert, 2019;布卢姆et al ., 2020;雅各布森et al ., 2021)。我们相信现在是时候继续前进到下一个水平,即。,to address new, theory-driven questions in order to explain the heterogeneous picture that emerges from the behavioral studies on motion and cognition through the temporally high resolution of the EEG.
在最后我们审查的一部分我们想建议如何调查同时运动在将来的研究中,哪些因素导致不同的结果,因此不同的结论。正如简介中提到的,我们假设人类本身移动的生物。,phylogenetically, cognitive processes have always been accompanied by movement or served to plan movements. We therefore interpret movement as a natural state and accordingly would not classify it as an additional task in the same way as we would not classify seeing or hearing as additional tasks. In our view, movement only requires additional cognitive resources when it does not match the cognitive process under investigation.
大多数的脑电图研究已经表明,同时运动干扰的认知过程,即。,它导致降低ERP组件而坐。基于这些结果,可以得出合理的结论,同时运动导致过载,注意力资源制定的假设。根据“姿势第一”战略,人类应该首先确保安全的姿势,然后执行认知任务的剩余资源(Bloem et al ., 2001)。然而,我们在实验室里研究同步运动的方式是非常严格的。在测功机上的情况下,运动的执行是由设备的限制。的优势,另一方面,是视觉和听觉输入控制。当范例使用自由流动时,它是不受限制的执行,但科目必须坚持一定的路线和速度。这些方面都是没有发现在自然环境中,在那里我们自动调整电机输出当前的认知过程。例如,如果我们想要解决一个问题,大多数人都会同意,在森林里散步或慢跑会帮助他们。然而,记忆词汇时,许多喜欢走在熟悉的房间里,面对地上而不是四处张望。这意味着,根据运动的形式,我们更关注对环境或对一个点,可以以不同的方式帮助根据认知过程。因此,如果我们把一个限制性运动与认知过程在我们的实验设计中,我们可能会错误地得出这样的结论:同步电动机活动有害对认知过程的影响。 This line of argumentation has been supported by recent evidence on the effects of motor restrictions on divergent thinking for different movement states (Murali韩德尔,2022)。他们报告了运动状态独立限制对创造性思维的影响,即。,both unrestrained walking (free walking instead of walking a pre-defined path) and unrestrained sitting (participants sat comfortably and faced the room while in the restricted sitting condition, they sat at a fixed distance from a computer screen with a fixation cross at the center) improved cognitive processing. The authors attributed the difference between restricted and unrestricted movement to a wider focus of attention for the latter. This interpretation is compatible with the observed stronger processing of peripheral stimuli during free walking (曹和韩德尔,2019;陈et al ., 2022 b)。它仍然是一个悬而未决的问题这个概念是否适用于其他认知过程,。例如,在选择性注意范式,如常用的古怪的范式中,一个小注意力的焦点是有用的解决的任务。因此,自由行走(最常用的范例)可能是一个不匹配的运动条件,因为它与一个更广泛的注意力焦点进而导致选择性注意降低性能。这个想法是支持的陈et al。(2022 b)表明,自由行走导致更警惕状态(以减少pre-stimulusα表示能力和增加N1组件),但要减少选择性注意(P300刺激之后下降)。
另一方面,符合夹带假设(4)中所描述的介绍(请参阅Tomporowski和卡齐(2020)为进一步讨论),电机同步会导致一个狭义的注意力的焦点。因此,锻炼一个测力计可以帮助缩小关注(a)因为固定的运动条件,特别是如果(b)在同步电机执行活动传入的刺激。是这样的古怪的范式应用于我们的实验装置(Schmidt-Kassow et al ., 2013 b,2019年;Conradi et al ., 2016)。相同的是对行为长期记忆模式。在大多数的积极作用的研究,电机同步与传入的刺激是可能的(Schmidt-Kassow et al ., 2010,2014年,Komiyama et al ., 2017)。未来的研究应该努力澄清是否同步的机制,导致了注意力的集中,缩小或其他参数(限制与自由运动活动、运动强度、运动形态,认知过程进行调查)可能是导致的效果。
让我们画几个例子:抑制范式如侧卫,我们预测的负面影响走路,因为走路应该导致一个更广泛的注意力焦点,而解决侧卫任务需要一个狭窄的视觉注意力的焦点。因此,我们期望从同时抑制过程中受益更多骑自行车在一个静止的自行车,这是支持的行为发现上面的认知抑制报道。另一方面,认知灵活性更受益于行走,而这更广泛注意力的焦点。
包含在我们的审查的研究表明工作记忆受损走或跑,但不受影响或提高了固定自行车。这与瞬态hypofrontality模型建议运动转变资源需要监视和控制的地区运动,同时锻炼期间导致工作记忆障碍。然而,结果符合预测,走/跑扩大注意力焦点健身车骑车缩小注意力的焦点。
旁边运动形态的影响注意力的集中,电动机同步可能是一个关键参数,狭窄的焦点。这个论证是由非数据支持木板et al。(2018)他发现工作记忆被时间规律提高性能。符合夹带假设,他们认为参与者同步关注外部给定节拍,从而导致更多的注意力资源在特定的时间点,从而更好的工作记忆性能。未来的研究应该调查这个报道是否缩小刺激注意力集中的规律,可以进一步增强同步电动机静止的自行车活动,导致增加工作记忆性能。
总之,我们建议考虑运动认知状态,这在原则上支持大脑处理,只要是适合特定的任务。因此,未来的研究应该考虑到的运动活动是否在调查中生态相关与否,这应该考虑生态相关性(旁边的强度、持续时间、形态和任务)相互作用的运动活动和认知。
作者的贡献
MS-K进行文献搜索。MS-K和JK起草了手稿。两位作者贡献手稿修改、阅读和批准最后的手稿。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
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引用
Akaiwa, M。,Iwata, K., Saito, H., Shibata, E., Sasaki, T., and Sugawara, K. (2022). The Effect of Pedaling at Different Cadence on Attentional Resources.雷竞技rebat人类神经科学前沿16:819232。doi: 10.3389 / fnhum.2022.819232
Amico G。,Schaefer, S. (2020). Running During Encoding Improves Word Learning for Children.雷竞技rebat心理学领域11:684。doi: 10.3389 / fpsyg.2020.00684
Amico G。,Schaefer, S. (2021). Negative Effects of Embodiment in a Visuo-Spatial Working Memory Task in Children, Young Adults, and Older Adults.雷竞技rebat心理学领域12:688174。doi: 10.3389 / fpsyg.2021.688174
安藤,S。,Hatamoto, Y., Sudo, M., Kiyonaga, A., Tanaka, H., and Higaki, Y. (2013). The Effects of Exercise Under Hypoxia on Cognitive Function.《公共科学图书馆•综合》8:e63630。
安藤,S。,Kokubu, M., Kimura, T., Moritani, T., and Araki, M. (2008). Effects of acute exercise on visual reaction time.国际运动医学杂志》上29日,994 - 998。doi: 10.1055 / s - 2008 - 1038733
安藤,S。,Kokubu, M., Yamada, Y., and Kimura, M. (2011). Does cerebral oxygenation affect cognitive function during exercise?欧洲应用生理学杂志》上111年,1973 - 1982。doi: 10.1007 / s00421 - 011 - 1827 - 1
都能,R。,Brisswalter, J。(1999). Performance stability in simultaneous tasks of pedalling and reaction time.知觉和运动技能88年,1193 - 1199。doi: 10.2466 / pms.1999.88.3c.1193
都能,R。,Delignieres, D., and Brisswalter, J. (1998). Selective effects of physical exercise on choice reaction processes.知觉和运动技能87年,175 - 185。doi: 10.2466 / pms.1998.87.1.175
Audiffren, M。,Tomporowski, p D。,Zagrodnik, J. (2008). Acute aerobic exercise and information processing: energizing motor processes during a choice reaction time task.Acta Psychologica129年,410 - 419。doi: 10.1016 / j.actpsy.2008.09.006
本杰明,a . V。,Wailes-Newson, K., Ma-Wyatt, A., Baker, D. H., and Wade, A. R. (2018). The Effect of Locomotion on Early Visual Contrast Processing in Humans.《神经科学杂志》上:神经科学学会的官方杂志38岁,3050 - 3059。doi: 10.1523 / jneurosci.1428 - 17.2017
Bloem, b R。,Valkenburg, V. V., Slabbekoorn, M., and Willemsen, M. D. (2001). The Multiple Tasks Test: development and normal strategies.步态和姿势14日,191 - 202。doi: 10.1016 / s0966 - 6362 (01) 00141 - 2
布卢姆,S。,Emkes, R., Minow, F., Anlauff, J., Finke, A., and Debener, S. (2020). Flex-printed forehead EEG sensors (fEEGrid) for long-term EEG acquisition.《神经工程17日,034003年。1741 - 2552 . doi: 10.1088 / / ab914c
Brisswalter, J。都能,R。,Audiffren, M。,Delignières, D. (1997). Influence of physical exercise on simple reaction time: effect of physical fitness.知觉和运动技能85年,1019 - 1027。doi: 10.2466 / pms.1997.85.3.1019
布洛克,T。,Cecotti, H., and Giesbrecht, B. (2015). Multiple stages of information processing are modulated during acute bouts of exercise.神经科学307年,138 - 150。doi: 10.1016 / j.neuroscience.2015.08.046
Cantelon, j . A。,Giles, G. E. (2021). A Review of Cognitive Changes During Acute Aerobic Exercise.雷竞技rebat心理学领域12:653158。doi: 10.3389 / fpsyg.2021.653158
曹,L。,Händel, B. (2019). Walking enhances peripheral visual processing in humans.公共科学图书馆生物学17:e3000511。doi: 10.1371 / journal.pbio.3000511
陈,X。,曹,L。,Haendel, B. F. (2022a). Differential effects of walking across visual cortical processing stages.皮质149年,16-28。doi: 10.1016 / j.cortex.2022.01.007
陈,X。,曹,L。,Haendel, B. F. (2022b). Human visual processing during walking: Dissociable pre- and post-stimulus influences.科学杂志264年,119757年。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2022.119757
Chmura, J。,Krysztofiak, H., Ziemba, A. W., Nazar, K., and Kaciuba-Uścilko, H. (1998). Psychomotor performance during prolonged exercise above and below the blood lactate threshold.欧洲的《应用生理学杂志》和职业生理学77年,77 - 80。doi: 10.1007 / s004210050303
克拉克,a (1998)。在认知科学的同伴艾德。w·b·格雷厄姆(莫尔登,MA:布莱克威尔),506 - 517。doi: 10.1111 / b.9780631218517.1999.00042.x
Collardeau, M。,Brisswalter, J。,Vercruyssen, F., Audiffren, M., and Goubault, C. (2001). Single and choice reaction time during prolonged exercise in trained subjects: influence of carbohydrate availability.欧洲应用生理学杂志》上86年,150 - 156。doi: 10.1007 / s004210100513
Conradi, N。亚伯,C。,Frisch, S., Kell, C. A., Kaiser, J., and Schmidt-Kassow, M. (2016). Actively but not passively synchronized motor activity amplifies predictive timing.科学杂志139年,211 - 217。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2016.06.033
科特妮布拉德福德,J。Lukos, j . R。Passaro,。里斯,。,Ferris, D. P. (2019). Effect of locomotor demands on cognitive processing.科学报告9日,9234年。doi: 10.1038 / s41598 - 019 - 45396 - 5
Craik F。,Byrd, M. (1982). “Aging and Cognitive Deficits,” in老化的认知过程。沟通和影响的研究进展,8卷,eds特拉赫布f i m . Craik和s(波士顿,MA: Springer), 191 - 211。doi: 10.1007 / 978 - 1 - 4684 - 4178 - 9 - _11
Davranche, K。,Audiffren, M。(2004). Facilitating effects of exercise on information processing.体育科学杂志》22日,419 - 428。doi: 10.1080 / 02640410410001675289
Davranche, K。,大厅,B。,McMorris, T。(2009). Effect of acute exercise on cognitive control required during an Eriksen flanker task.体育和运动心理学杂志》上31日,628 - 639。doi: 10.1123 / jsep.31.5.628
Davranche, K。,McMorris, T。(2009). Specific effects of acute moderate exercise on cognitive control.大脑与认知69年,565 - 570。
德桑蒂斯,P。,Butler, J. S., Malcolm, B. R., and Foxe, J. J. (2014). Recalibration of inhibitory control systems during walking-related dual-task interference: a mobile brain-body imaging (MOBI) study.科学杂志94年,55 - 64。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2014.03.016
德·沃斯·M。,Gandras, K., and Debener, S. (2014). Towards a truly mobile auditory brain-computer interface: exploring the P300 to take away.国际心理生理学杂志》:心理生理学的国际组织的官方杂志91年,46-53。doi: 10.1016 / j.ijpsycho.2013.08.010
岁以上,S。米,F。Emkes, R。,Gandras, K., and deVos, M. (2012). How about taking a low-cost, small, and wireless EEG for a walk?心理生理学49岁,1617 - 1621。doi: 10.1111 / j.1469-8986.2012.01471.x
德拉萨拉,S。、灰色、C。,Baddeley, A., Allamano, N., and Wilson, L. (1999). Pattern span: a tool for unwelding visuo-spatial memory.这项研究37岁,1189 - 1199。doi: 10.1016 / s0028 - 3932 (98) 00159 - 6
迪特里希,一个。,Audiffren, M。(2011). The reticular-activating hypofrontality (RAH) model of acute exercise.神经科学和生物行为的评论35岁,1305 - 1325。doi: 10.1016 / j.neubiorev.2011.02.001
迪特里希,一个。,Sparling, P. B. (2004). Endurance exercise selectively impairs prefrontal-dependent cognition.大脑与认知55岁,516 - 524。doi: 10.1016 / j.bandc.2004.03.002
埃里克森,b。,Eriksen, C. W. (1974). Effects of noise letters upon the identification of a target letter in a nonsearch task.知觉和心理物理学16,143 - 149。doi: 10.3758 / BF03203267
Finkenzeller, T。、Wurth年代。,Doppelmayr, M., and Amesberger, G. (2019). Temporal Dynamics of Varying Physical Loads on Speed and Accuracy of Cognitive Control.体育和运动心理学杂志》上41岁,206 - 214。doi: 10.1123 / jsep.2018 - 0239
弗里斯,E。合成天然气,E。,Loprinzi, P. D. (2017). Randomized controlled trial evaluating the temporal effects of high-intensity exercise on learning, short-term and long-term memory, and prospective memory.欧洲神经科学杂志》上46岁,2557 - 2564。doi: 10.1111 / ejn.13719
加伯,c, E。,Blissmer, B., Deschenes, M. R., Franklin, B. A., Lamonte, M. J., Lee, I.-M., et al. (2011). American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise.医学和科学在运动和锻炼43岁,1334 - 1359。doi: 10.1249 / MSS.0b013e318213fefb
义大利,j . m . D。大厅,E·E。,O’Leary, K. C., Bixby, W. R., and Miller, P. C. (2010). Cognitive Function During Acute Exercise: A Test of the Transient Hypofrontality Theory.体育及运动心理学杂志》上32岁,312 - 323。doi: 10.1123 / jsep.32.3.312
Gramann, K。Gwin, J。,Bigdely-Shamlo, N., Ferris, D., and Makeig, S. (2010). Visual Evoked Responses During Standing and Walking.雷竞技rebat人类神经科学前沿4:202。doi: 10.3389 / fnhum.2010.00202
Gramann, K。Gwin, J。,Ferris, D., Oie, K., Jung, T.-P., Lin, C.-T., et al. (2011). Cognition in action: Imaging brain/body dynamics in mobile humans.在神经科学评论22日,593 - 608。doi: 10.1515 / RNS.2011.047
Gronwall, d . m . (1977)。节奏的听觉serial-addition任务:从脑震荡中复苏。知觉和运动技能44岁,367 - 373。doi: 10.2466 / pms.1977.44.2.367
韦尔塔,F。,Zahonero, J., Sanabria, D., and Lupiáñez, J. (2011). Functioning of the attentional networks at rest vs. during acute bouts of aerobic exercise.体育和运动心理学杂志》上33岁,649 - 665。doi: 10.1123 / jsep.33.5.649
雅各布森,n . s . J。布卢姆,S。威特,K。,岁以上,S。(2021). A walk in the park? Characterizing gait-related artifacts in mobile EEG recordings.欧洲神经科学杂志》上54岁,8421 - 8440。doi: 10.1111 / ejn.14965
杰西,s M。Seewer, R。,Nirkko, A. C., Eckstein, D., Schroth, G., Groner, R., et al. (2003). Does excessive memory load attenuate activation in the prefrontal cortex? Load-dependent processing in single and dual tasks: functional magnetic resonance imaging study.科学杂志19日,210 - 225。doi: 10.1016 / s1053 - 8119 (03) 00098 - 3
约翰,D。,Bassett, D., Thompson, D., Fairbrother, J., and Baldwin, D. (2009). Effect of using a treadmill workstation on performance of simulated office work tasks.身体活动和健康杂志》上6,617 - 624。doi: 10.1123 / jpah.6.5.617
琼斯,m R。,Boltz, M. (1989). Dynamic attending and responses to time.心理评估96年,459 - 491。0033 - 295 - x.96.3.459 doi: 10.1037 /
乔伊斯,J。,Graydon, J., McMorris, T., and Davranche, K. (2009). The time course effect of moderate intensity exercise on response execution and response inhibition.大脑与认知14 - 19 71年。doi: 10.1016 / j.bandc.2009.03.004
Jungnickel E。,Gramann, K。(2016). Mobile Brain/Body Imaging (MoBI) of Physical Interaction with Dynamically Moving Objects.雷竞技rebat人类神经科学前沿10:306。doi: 10.3389 / fnhum.2016.00306
Komiyama, T。,Katayama, K., Sudo, M., Ishida, K., Higaki, Y., and Ando, S. (2017). Cognitive function during exercise under severe hypoxia.科学报告7日,10000年。doi: 10.1038 / s41598 - 017 - 10332 - y
Komiyama, T。Sudo, M。,Higaki, Y., Kiyonaga, A., Tanaka, H., and Ando, S. (2015). Does moderate hypoxia alter working memory and executive function during prolonged exercise?生理与行为139年,290 - 296。doi: 10.1016 / j.physbeh.2014.11.057
Komiyama, T。Sudo, M。,Okuda, N., Yasuno, T., Kiyonaga, A., Tanaka, H., et al. (2016). Cognitive function at rest and during exercise following breakfast omission.生理与行为157年,178 - 184。doi: 10.1016 / j.physbeh.2016.02.013
Kranczioch C。Zich C。,Schierholz, I., and Sterr, A. (2014). Mobile EEG and its potential to promote the theory and application of imagery-based motor rehabilitation.国际心理生理学杂志》:心理生理学的国际组织的官方杂志91年,10 - 15。doi: 10.1016 / j.ijpsycho.2013.10.004
Kuziek, j·w·P。瑞德曼,e . X。,Splinter, G. D., and Mathewson, K. E. (2018). Increasing the mobility of EEG data collection using a Latte Panda computer.神经科学杂志》上的方法308年,34-47。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2018.07.013
Kuziek, j·w·P。Shienh,。,Mathewson, K. E. (2017). Transitioning EEG experiments away from the laboratory using a Raspberry Pi 2.神经科学杂志》上的方法277年,75 - 82。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2016.11.013
Ladouce, S。,Donaldson, D. I., Dudchenko, P. A., and Ietswaart, M. (2019). Mobile EEG identifies the re-allocation of attention during real-world activity.科学报告9日,15851年。doi: 10.1038 / s41598 - 019 - 51996 - y
Lambourne, K。,Audiffren, M。,Tomporowski, p D。(2010). Effects of acute exercise on sensory and executive processing tasks.医学和科学在运动和锻炼42岁,1396 - 1402。doi: 10.1249 / MSS.0b013e3181cbee11
大,e·W。,琼斯,m R。(1999). The dynamics of attending: How people track time-varying events.心理评估106年,119 - 159。0033 - 295 - x.106.1.119 doi: 10.1037 /
瞧Bue-Estes, C。,Willer B。伯顿,H。,Leddy, J. J., Wilding, G. E., and Horvath, P. J. (2008). Short-term exercise to exhaustion and its effects on cognitive function in young women.知觉和运动技能107年,933 - 945。doi: 10.2466 / pms.107.3.933 - 945
洛根,g D。,Cowan, W. B., and Davis, K. A. (1984). On the ability to inhibit simple and choice reaction time responses: a model and a method.实验心理学杂志》上。人类的感知和性能10日,276 - 291。0096 - 1523.10.2.276 doi: 10.1037 /
马洛依,p (2011)。“延迟反应任务”临床神经心理学百科全书eds j·s·克罗伊策、j . DeLuca和b·卡普兰(纽约:Springer), 789 - 791。doi: 10.1007 / 978 - 0 - 387 - 79948 - 3 - _1885
McMorris, T。,Davranche, K。琼斯,G。,大厅,B。,Corbett, J., and Minter, C. (2009). Acute incremental exercise, performance of a central executive task, and sympathoadrenal system and hypothalamic-pituitary-adrenal axis activity.国际心理生理学杂志》:心理生理学的国际组织的官方杂志73年,334 - 340。doi: 10.1016 / j.ijpsycho.2009.05.004
McMorris, T。,Graydon, J. (1997). The effect of exercise on cognitive performance in soccer-specific tests.体育科学杂志》15日,459 - 468。doi: 10.1080 / 026404197367092
McMorris, T。,Hale, B. J. (2012). Differential effects of differing intensities of acute exercise on speed and accuracy of cognition: A meta-analytical investigation.大脑与认知80年,338 - 351。doi: 10.1016 / j.bandc.2012.09.001
英里,C。,Hardman, E. (1998). State-dependent memory produced by aerobic exercise.人体工程学41岁的精神分裂症一般。doi: 10.1080 / 001401398187297
Murali, S。,Händel, B. (2022). Motor restrictions impair divergent thinking during walking and during sitting.心理学研究86年,2144 - 2157。doi: 10.1007 / s00426 - 021 - 01636 - w
奥尔森,r . L。,Chang, Y.-K., Brush, C. J., Kwok, A. N., Gordon, V. X., and Alderman, B. L. (2016). Neurophysiological and behavioral correlates of cognitive control during low and moderate intensity exercise.科学杂志131年,171 - 180。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2015.10.011
Oppezzo, M。,Schwartz, D. L. (2014). Give your ideas some legs: the positive effect of walking on creative thinking.实验心理学杂志》上。学习、记忆和认知40岁,1142 - 1152。doi: 10.1037 / a0036577
Paas, f·G。,Adam, J. J. (1991). Human information processing during physical exercise.人体工程学34岁,1385 - 1397。doi: 10.1080 / 00140139108964879
Pesce, C。,Capranica, L., Tessitore, A., and Figura, F. (2003). Focusing of visual attention under submaximal physical load.国际体育及运动心理学杂志》上1,275 - 292。doi: 10.1080 / 1612197 x.2003.9671719
Pesce, C。,Casella, R., and Capranica, L. (2004). Modulation of visuospatial attention at rest and during physical exercise: Gender differences.国际运动心理学杂志》上35岁,328 - 341。
地板,G。,Lévêque, Y., Fanuel, L., Piquandet, G., and Tillmann, B. (2018). Boosting maintenance in working memory with temporal regularities.实验心理学杂志》上。学习、记忆和认知44岁,812 - 818。doi: 10.1037 / xlm0000481
普卢默,P。面,G。,Wallace, S., Giuffrida, C., Fraas, M., Campbell, G., et al. (2013). Cognitive-motor interference during functional mobility after stroke: state of the science and implications for future research.物理医学与康复档案94年,2565 - 2574。.e6 *, doi: 10.1016 / j.apmr.2013.08.002
大祭司,m . B。,Hillman, C. H. (2007). Neuroelectric and behavioral indices of interference control during acute cycling.临床神经生理学:临床神经生理学国际联合会的官方杂志118年,570 - 580。doi: 10.1016 / j.clinph.2006.09.029
大祭司,m . B。,McGowan, A. L., Chandler, M. C., Gwizdala, K. L., Parks, A. C., Fenn, K., et al. (2019). A primer on investigating the after effects of acute bouts of physical activity on cognition.体育及运动心理学22页。doi: 10.1016 / j.psychsport.2018.08.015
Protzak, J。,Wiczorek, R., and Gramann, K. (2021). Peripheral visual perception during natural overground dual-task walking in older and younger adults.神经生物学衰老的98年,146 - 159。doi: 10.1016 / j.neurobiolaging.2020.10.009
派克,W。,Ifram, F., Coventry, L., Sung, Y., Champion, I., and Javadi, A.-H. (2020). The effects of different protocols of physical exercise and rest on long-term memory.学习和记忆的神经生物学167年,107128年。doi: 10.1016 / j.nlm.2019.107128
Quelhas马丁斯,。Kavussanu, M。,Willoughby, A., and Ring, C. (2013). Moderate intensity exercise facilitates working memory.体育及运动心理学14日,323 - 328。doi: 10.1016 / j.psychsport.2012.11.010
Radel, R。,Tempest, G. D., and Brisswalter, J. (2018). The long and winding road: Effects of exercise intensity and type upon sustained attention.生理与行为195年,82 - 89。doi: 10.1016 / j.physbeh.2018.07.028
Raduntz, T。,Meffert, B. (2019). User Experience of 7 Mobile Electroencephalography Devices: Comparative Study.JMIR mHealth和uHealth7,e14474。doi: 10.2196/14474
Rattray, B。,Smee, D. J. (2016). The effect of high and low exercise intensity periods on a simple memory recognition test.体育与健康科学杂志》上5,342 - 348。doi: 10.1016 / j.jshs.2015.01.005
赖泽,j·E。沃斯切尔一如既往,E。,Arnau, S. (2019). Recording mobile EEG in an outdoor environment reveals cognitive-motor interference dependent on movement complexity.科学报告9日,13086年。doi: 10.1038 / s41598 - 019 - 49503 - 4
赖泽,j·E。沃斯切尔一如既往,E。,Rinkenauer, G., and Arnau, S. (2021). Cognitive-motor interference in the wild: Assessing the effects of movement complexity on task switching using mobile EEG.欧洲神经科学杂志》上54岁,8175 - 8195。doi: 10.1111 / ejn.14959
Sanabria, D。,Morales, E., Luque, A., Gálvez, G., Huertas, F., and Lupiañez, J. (2011). Effects of acute aerobic exercise on exogenous spatial attention.体育及运动心理学12日,570 - 574。doi: 10.1016 / j.psychsport.2011.04.002
山崎,C。,Blasco, E., Luna, F. G., and Lupiáñez, J. (2020). Effects of caffeine intake and exercise intensity on executive and arousal vigilance.科学报告10日,8393年。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 65197 - 5
斯坎伦,j·e·M。瑞德曼,e . X。,Kuziek, j·w·P。,Mathewson, K. E. (2020). A ride in the park: Cycling in different outdoor environments modulates the auditory evoked potentials.国际心理生理学杂志》:心理生理学的国际组织的官方杂志151年,59 - 69。doi: 10.1016 / j.ijpsycho.2020.02.016
斯坎伦,j·e·M。Sieben, a·J。、Holyk k·R。,Mathewson, K. E. (2017). Your brain on bikes: P3, MMN/N2b, and baseline noise while pedaling a stationary bike.心理生理学54岁,927 - 937。doi: 10.1111 / psyp.12850
Schmidt-Kassow, M。上帝,M。泰尔,C。,Otterbein, S., Montag, C., Reuter, M., et al. (2013a). Physical exercise during encoding improves vocabulary learning in young female adults: a neuroendocrinological study.《公共科学图书馆•综合》8:e64172。doi: 10.1371 / journal.pone.0064172
Schmidt-Kassow, M。,Heinemann, l . V。亚伯,C。,Kaiser, J. (2013b). Auditory-motor synchronization facilitates attention allocation.科学杂志82年,101 - 106。doi: 10.1016 / j.neuroimage.2013.05.111
Schmidt-Kassow, M。Kulka,。,Gunter, T. C., Rothermich, K., and Kotz, S. A. (2010). Exercising during learning improves vocabulary acquisition: behavioral and ERP evidence.神经学字母482年,40-44。doi: 10.1016 / j.neulet.2010.06.089
Schmidt-Kassow, M。Thone, K。,Kaiser, J. (2019). Auditory-motor coupling affects phonetic encoding.大脑研究1716年,39-49。doi: 10.1016 / j.brainres.2017.11.022
Schmidt-Kassow, M。辛克,N。模拟,J。,Thiel, C., Vogt, L., Abel, C., et al. (2014). Treadmill walking during vocabulary encoding improves verbal long-term memory.行为和大脑功能:BBF10日,24岁。doi: 10.1186 / 1744-9081-10-24
Schmit C。,Davranche, K。,Easthope, C. S., Colson, S. S., Brisswalter, J., and Radel, R. (2015). Pushing to the limits: the dynamics of cognitive control during exhausting exercise.这项研究68年,71 - 81。doi: 10.1016 / j.neuropsychologia.2015.01.006
肖,e . P。,Rietschel, J. C., Hendershot, B. D., Pruziner, A. L., Miller, M. W., Hatfield, B. D., et al. (2018). Measurement of attentional reserve and mental effort for cognitive workload assessment under various task demands during dual-task walking.生物心理学134年,39-51。doi: 10.1016 / j.biopsycho.2018.01.009
盾牌,m R。,Larson, C. L., Swartz, A. M., and Smith, J. C. (2011). Visual threat detection during moderate- and high-intensity exercise.情感11日,572 - 581。doi: 10.1037 / a0021251
银,w . M。纽比,t。,Parker, J. K. (2018). The effects of different aerobic exercise intensities on short-term and long-term memory retention following a video-based learning task: A pilot study.运动机能学&健康杂志》上7,17-28。doi: 10.56980 / jkw.v7i1.7
史密斯,M。,Tallis, J., Miller, A., Clarke, N. D., Guimarães-Ferreira, L., and Duncan, M. J. (2016). The effect of exercise intensity on cognitive performance during short duration treadmill running.人类动力学杂志51岁,27-35。doi: 10.1515 / hukin - 2015 - 0167
斯蒂尔曼,c . M。,Esteban-Cornejo, I., Brown, B., Bender, C. M., and Erickson, K. I. (2020). Effects of Exercise on Brain and Cognition Across Age Groups and Health States.神经科学的趋势43岁,533 - 543。doi: 10.1016 / j.tins.2020.04.010
Straetmans, L。,Holtze B。,岁以上,S。,Jaeger, M., and Mirkovic, B. (2022). Neural tracking to go: auditory attention decoding and saliency detection with mobile EEG.《神经工程18日,066054年。1741 - 2552 . doi: 10.1088 / / ac42b5
Thaut, m . H。,McIntosh, G. C., and Hoemberg, V. (2014). Neurobiological foundations of neurologic music therapy: rhythmic entrainment and the motor system.雷竞技rebat心理学领域5:1185。doi: 10.3389 / fpsyg.2014.01185
Thaut, m . H。,Peterson, D. A., and McIntosh, G. C. (2005). Temporal entrainment of cognitive functions: musical mnemonics induce brain plasticity and oscillatory synchrony in neural networks underlying memory.纽约科学院上1060年,243 - 254。doi: 10.1196 / annals.1360.017
Tomporowski, p D。,Audiffren, M。(2014). Dual-task performance in young and older adults: speed-accuracy tradeoffs in choice responding while treadmill walking.杂志的老化和体育活动22日,557 - 563。doi: 10.1123 / japa.2012 - 0241
Tomporowski, p D。,Qazi, A. S. (2020). Cognitive-Motor Dual Task Interference Effects on Declarative Memory: A Theory-Based Review.雷竞技rebat心理学领域11:1015。doi: 10.3389 / fpsyg.2020.01015
Torbeyns, T。,de Geus, B., Bailey, S., De Pauw, K., Decroix, L., Van Cutsem, J., et al. (2016). Cycling on a Bike Desk Positively Influences Cognitive Performance.《公共科学图书馆•综合》11:e0165510。doi: 10.1371 / journal.pone.0165510
Travlos, a K。,Marisi, D. Q. (1995). Information processing and concentration as a function of fitness level and exercise-induced activation to exhaustion.知觉和运动技能80年,15-26。doi: 10.2466 / pms.1995.80.1.15
Vinck, M。,Batista-Brito, R., Knoblich, U., and Cardin, J. A. (2015). Arousal and locomotion make distinct contributions to cortical activity patterns and visual encoding.神经元86年,740 - 754。doi: 10.1016 / j.neuron.2015.03.028
沃格特,T。,Herpers, R., Scherfgen, D., Strüder, H. K., and Schneider, S. (2015). Neuroelectric adaptations to cognitive processing in virtual environments: an exercise-related approach.大脑研究实验233年,1321 - 1329。doi: 10.1007 / s00221 - 015 - 4208 - x
王,c c。,Chu, C.-H., Chu, I.-H., Chan, K.-H., and Chang, Y.-K. (2013). Executive function during acute exercise: the role of exercise intensity.体育和运动心理学杂志》上35岁,358 - 367。doi: 10.1123 / jsep.35.4.358
Wohlwend, M。奥尔森,。,Håberg, A. K., and Palmer, H. S. (2017). Exercise Intensity-Dependent Effects on Cognitive Control Function during and after Acute Treadmill Running in Young Healthy Adults.雷竞技rebat心理学领域8:406。doi: 10.3389 / fpsyg.2017.00406
八木天线,Y。,Coburn, K. L., Estes, K. M., and Arruda, J. E. (1999). Effects of aerobic exercise and gender on visual and auditory P300, reaction time, and accuracy.欧洲的《应用生理学杂志》和职业生理学80年,402 - 408。doi: 10.1007 / s004210050611
耶基斯,r . M。,Dodson, J. D. (1908). The relation of strength of stimulus to rapidity of habit-formation.比较神经学和心理学杂志》上18日,459 - 482。doi: 10.1002 / cne.920180503
关键字:锻炼,体现,体育活动,脑电图,双重任务
引用:Schmidt-Kassow M和Kaiser J(2023)大脑motion-cognitive同步电动机活动的影响。前面。中国。>。17:1127310。doi: 10.3389 / fnint.2023.1127310
收到:2022年12月19日;接受:08年5月2023;
发表:2023年5月25日。
编辑:
伊丽莎白·b·托雷斯罗格斯,新泽西州州立大学的美国版权©2023 Schmidt-Kassow和皇帝。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:麻仁Schmidt-Kassow,schmidt-kassow@med.uni-frankfurt.de