24小时活动行为对学龄前儿童执行功能影响的成分等时替代效益研究

24小时活动行为对学龄前儿童执行功能影响的成分等时替代效益研究0

摘要：对湖南省株洲市209名3～6岁学龄前儿童展开横断面调查，通过加速度计测量24 h活动，采用学龄前儿童执行功能问卷父母版评估学龄前儿童执行功能水平，运用成分数据和等时替代模型方法分析24 h活动时间占比与学龄前儿童执行功能的关系，以及24 h活动行为时间重新分配与执行功能的预期变化。结果显示：（1）MVPA时间占比与学龄前儿童执行功能总分呈显著负相关（=-5.45，P=0.03），LPA时间占比与学龄前儿童执行功能总分也呈显著负相关（=-10.67，P＜0.001），睡眠时间占比与学龄前儿童执行功能总分呈显著正相关（=15.30，P＜0.001），久坐行为时间占比与学龄前儿童执行功能总分无相关性。（2）15 min等时替代模型预测变化显示，MVPA替换其他活动行为后，学龄前儿童执行功能总分均显著下降，反之则上升，且MVPA与其他3种活动行为时间重新分配对执行功能的等时替代效益具有不对称性；在所有替代中，MVPA替代LPA对降低执行功能总分的效应最佳。研究认为：幼儿园、家长应重视学龄前儿童24 h活动行为时间的综合效应，以及MVPA不足对学龄前儿童执行功能的负面效应。不仅要长期坚持“多动少坐”的理念，更应促进久坐与MVPA之间的转换，同时可以通过提高PA强度促使LPA向MVPA转换，以促进学龄前儿童执行功能发展。

关键词：24 h活动行为；学龄前儿童；执行功能；等时替代

A study on the effects of compositional isotemporal substitution benefits for 24-hour activity behavior on executive functions of preschool children

XU Zhihan^{1， 2}，WANG Shiqiang^{1， 2}，YU Aolin^{1， 2}，CHEN Yuxin^{1， 2}，XIAO Shunying^{1， 2}，MA Zitong³

（1.College of Physical Education，Hunan University of Technology，Zhuzhou 412006，China

2.Hunan Provincial Key Laboratory of Physical Health and Sports Fitness，Zhuzhou 412006，China

3.College of Educational Science，Hunan Normal University，Changsha 410081，China）

Abstract： A cross-sectional survey was conducted on 209 preschool children aged from 3 to 6 years old in Zhuzhou， Hunan， And accelerometers were used to measure 24-hour activity behavior， and the executive function level of preschool children was evaluated by the parental version of the executive function questionnaire for preschool children （BRIEF-P）. Using compositional data and isotemporal substitution model methods to analyze the relationship between the proportion of 24-hour activity behavior time and the executive functions of preschool children， as well as the expected changes in the redistribution of 24-hour activity behavior time and executive functions. The results showed that：（1） The proportion of MVPA time and the total score of executive functions in preschool children displayed significantly negative correlation（=-5.45， P=0.03）， which is also between the proportion of LPA time and the total score of executive function in preschool children （=-10.67， P=0.03）. But the proportion of sleep time was significantly and positively correlated with the total score of executive function in preschool children （=15.30， P=0.03）， while the proportion of sedentary behavior time was not correlated with the total score of executive function in preschool children. （2） The prediction results of the 15 minute isotemporal replacement model showed that after replacing other activity behaviors with MVPA， the total score of executive function in preschool children significantly decreased， while on the contrary， it increased. Moreover， the redistribution of time between MVPA and the other three activity behaviors had an asymmetric effect on the isotemporal substitution benefit of executive functions. Among all alternatives， MVPA replacing LPA had the best effect on reducing the total score of executive functions. The research suggests that kindergartens and parents should pay attention to the comprehensive effects of 24-hour activity behavior time on preschool children， as well as the negative effects of insufficient MVPA on their executive functions. Not only should we adhere to the concept of "more activity and less sitting" in the long term， but we should also promote the transition between sedentary behavior and MVPA. At the same time， we can also increase the intensity of PA and promote the transition from LPA to MVPA， in order to promote the development of executive functions among preschool children.

Keywords： 24-hour activity behavior；preschool children；executive functions；isotemporal substitution

执行功能（Executive Function，EF），是指个体努力引导自身行为达到设定目标所需的互相关联的一系列能力，是更为高级的认知功能^[1]。学龄前期是幼儿执行功能发育的敏感期，执行功能发展对学龄前儿童的自我调节、抑制控制、工作记忆和认知灵活性等具有重要影响^[2]。既往研究以单一维度探讨身体活动、久坐或睡眠对学龄前儿童执行功能的独立影响^[3-5]，但近年来，24 h活动行为概念的提出为探讨3种行为对个体健康的综合效应提供新的分析范式。方法学层面，成分数据等时替代分析方法（Compositional Data Analysis）的引入，解决成分数据间的“定和限制”以及传统等时替代（Isotemporal Substitution Model，ISM）出现的伪相关及多重共线性问题，可以更加合理地探讨24 h活动行为时间占比或重新分配与健康结局指标之间的关系^[6]。目前，仅1篇国外文献采用成分数据等时替代法分析24 h活动行为重新分配对学龄前儿童执行功能影响^[7]，但该研究仅以抑制自我调控作为预测执行功能水平的指标，且调查对象均为低收入家庭的学龄前儿童，结论不具有普遍性。国内有关采用成分数据等时替代法分析24 h活动行为与学龄前儿童健康相关的研究起步较晚，多以成分数据分析方法以及等时替代模型理论介绍为主^[8-11]，所以实证研究匮乏。仅常振亚等^[12-14]和尹龙等^[15]运用成分数据等时替代法分析24 h活动行为相互替代对学龄前儿童体质、心理、肥胖以及基本动作技能等指标的影响，鲜有学者关注24 h活动各行为间等时替代对学龄前儿童执行功能的影响。

基于此，本研究采用成分数据等时替代法探究24 h活动行为与学龄前儿童执行功能关系及各活动行为相互替代对执行功能的影响，同时拟解决以下3个问题：一是采用成分数据分析学龄前儿童24 h活动行为时间相对分布状况以及24 h活动行为与学龄前儿童执行功能的关系；二是采用成分数据等时替代法分析各活动行为两两之间进行15 min相互替代对学龄前儿童执行功能的影响；三是各活动行为间等时替代时长对学龄前儿童执行功能影响的“剂量-效应”关系。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

本研究采用便利抽样法，以株洲地区为调查范围抽取5个幼儿园，在预先选定一所幼儿园进行预测试，排除预测试后配合程度低的样本并完善24 h活动监测方案。遵循自愿参与原则，在剩余4所幼儿园中抽取260名3～6岁学龄前儿童参与研究。测试前，研究人员对参与者家长和幼儿园教师介绍加速度计使用规范及注意事项，如加速度计正确记录数据的位置、佩戴时间等。受试儿童需将加速度计连续7 d （5个工作日和2个周末日）佩戴在右侧髋部。考虑学龄前儿童年龄较小，加速度计的佩戴与数据有效性关系密切。因此，学龄前儿童每天早晨睡醒后，父母立即帮其佩戴好加速度计。学龄前儿童到达幼儿园，老师和研究人员进行第二轮监督仪器佩戴情况。此外，进行水上活动、洗澡和晚上睡觉时需取下仪器。加速度计数据记录设置为发放后第2天0点开始，仪器回收后采用ActiLife （Version 6.13.4）软件进行加速度计数据的导出与分析并初始化加速度计。对缺失24 h活动行为时间数据样本进行剔除，同时对执行功能测试缺失的样本采用后期补测形式进行完善。最终有效样本总数为209人，有效率达到80.4%。受试者基本情况：男91人，占比43.5%，女118人，占比56.5%；居住地城区95人，占比45.4%，农村114人，占比54.6%；3、4、5、6岁分别为34、55、81、39人，占比分别为16.2%、26.3%、38.7%、18.6%。

1.2 研究方法

1）24 h活动指标测量。

通过ActiGraph GT3-BT加速度计对学龄前儿童的24 h活动行为时间进行记录。加速度计设置每天佩戴时间超过480 min且每周至少佩戴3 d（2个工作日和1个周末）为有效样本数据。根据Butte等^[16]提出的学龄前儿童身体活动强度分类标准并采用15 s的采样间隔，记录久坐时间、低强度身体活动时间（Light intensity physical activity，LPA）、中等强度身体活动时间（Moderate intensity physical activity，MPA）以及高强度身体活动时间（Vigorous intensity physical activity，MPA），中高强度身体活动时间（Moderate to Vigorous intensity physical activity，MVPA）为MPA和VPA时间之和。睡眠时间以问卷形式初步调查，问卷题目有“工作日，孩子的睡眠时间从____：____到____：____（24小时制）”，“周末，孩子午睡时间从____：____到____：____”以及“周末，孩子的睡眠时间从____：____到____：____”。最后结合ActiLife导出的活动数据手动划分入睡与起床的时间节点，由此计算出睡眠时间。

2）执行功能测量。

采用Gioia等^[17]编制的学龄前儿童执行功能行为评定问卷父母版（BRIEF-P）评估学龄前儿童的执行功能水平。该问卷共63个条目，其内容包括情感控制、工作记忆或刷新、抑制、计划或组织、转换等5个因子，以及抑制自我调控、认知灵活性和元认知3个维度。其中，抑制和情感控制得分之和表示抑制自我调控得分，转换和情感控制得分相加为认知灵活性得分，工作记忆和计划或组织得分之和为元认知得分，各条目有从不、有时、经常3个选项，分别对应1、2、3分。该问卷得分与执行功能水平呈负向关系，即BRIEF-P分数越高，表示学龄前儿童执行功能越差。该问卷由北大六院王玉凤教授引入国内，路腾飞等^[18]对其进行信效度检验，结果显示该问卷重测信度的相关系数为0.54～0.72，总量表的信度系数为0.95，各因子的信度系数为0.78～0.95，表明此问卷适用于中国背景^[19]。