運動20分增大腦認知效用2小時！一張表解答運動提升記憶力
文／陳蔚承 圖／pixabay
美國衛生及人類服務部（U.S. Department of Health and Human Services）在暌違10年後於2018年11月頒佈最新之美國國民身體活動指引方針（Physical Activity Guidelines for Americans）第二版，成爲國際間運動甚至是公共衛生的重要盛事。
在此最新的身體活動指引方針中，不僅確認更多身體活動與運動（exercise）對於身心之效益，如減少焦慮、憂鬱和增進睡眠等，該指引方針還提出了過去前所未有的主題，包括運動對認知功能與大腦健康正面效益之科學證據。
國立臺灣師範大學體育學系特聘教授張育愷滿臉興奮地說，「這是國家層級運動相關指引方針中，首次提到運動和大腦認知的關係，是相當重大的突破」，而張育愷的學術研究範疇，就是運動與大腦認知的關係，特別是「急性運動（acute exercise）」。
「急性運動就是一次性的運動，」張育愷指出，相較於慢性運動（chronic exercise），即經常性，或較爲長期性的運動，急性運動是指一次性或是僅做單次的運動。有趣的是，不僅是長期運動，即便是單次運動也有效益。
他於美國攻讀博士學位期間，師從北卡羅來納大學格林斯伯勒分校（UNCG）人體運動學系艾特納教授(Jennifer Etnier)。艾特納曾於1997出版國際間首篇運動與認知功能的整合研究，在分析當時近200份份的科學研究後，確認運動跟認知功能有顯著的正向影響，揭開了運動與認知功能研究風潮序幕。
2013年一份研究顯示，慢性有氧健身運動如跑步、游泳、自行車，以及重量訓練等皆能促進大腦在額葉、枕葉、顳葉等七個部位的體積和密度，意味着長期運動後，大腦神經傳導效能和功能較佳，而該些腦區所代表的認知功能如記憶力、學習力、語言處理、情緒處理亦有較佳表現。
（圖片來源：pixabay）
那麼急性運動呢？根據張育愷在2012年更進一步的國際整合分析研究，「急性健身運動無論在運動當中、立即結束後、及結束後一小段時間，皆有正面效益，其中之效益不僅發現在專注力、記憶力等，甚至還包括執行功能（executive function）等高階的認知功能。
此外他於2017年發表在《心理生理學（psychophysiology）》的研究進一步發現，比起不運動的參與者，參與一次性的有氧運動20至30分鐘不僅使得認知功能行爲表現變佳，許多與認知功能有關連的大腦區域也被活化。
但必須注意的是，雖然急性、慢性健身運動都能改善認知功能或大腦健康，但慢性健身運動較能改變長期的大腦結構，而急性健身運動則能改變較短暫的認知或大腦功能之狀態。亦即急性、慢性健身運動的效應不同，參與者可以依此選擇如何做出最有效率之運動內容。
哪些急性運動有幫助呢？張育愷指出，有氧運動對各年齡層都有幫助，而重量訓練對中老年人可能更爲顯著，不過他也說明如果可以，有氧運動建議需納入運動課程中。事實上，在運動指引方針中也指出，一週內最好可從事有氧運動至少150分。若一次從事20-30分，即一週最好有5至7天的有氧運動。
至於運動強度及該運動多久，如果是一次性的急性運動，研究發現中等運動強度運動最好。「對年輕人而言，每次20-30分鐘即能改善大腦認知功能，且效益能持續60至120分鐘，所以我在演講或做研究前，我都會去運動一下，讓自己的思緒和邏輯都更清晰」張育愷說。
虛線爲低階認知功能：下意識的反射能力，如看到紅燈停、看到綠燈行。
實線爲高階認知功能：抑制或轉換的能力，如思考什麼該做或不該做、不受外界干擾地執行工作、跳脫思考框架、快速變換工作目標和節奏、思考及規劃接來下要做的事情。
由圖可知，運動20分鐘對高、低階認知功能的改善程度最高。
對銀髮族也是如此。根據張育愷於2018年在《臨牀醫學期刊（Journal of Clinical Medicine）》發表的研究，以60歲的中老年人爲對象發現，中等強度運動20至30分鐘的效果跟45至55分鐘的效果差不多。
因此針對沒有運動習慣的中老年人，那麼建議20-30分鐘就可以了，如果有運動習慣或體能可負荷時，那麼45-55分鐘是可以考量的。張育愷說：「雖然45分鐘對大腦認知的效益跟20至30分鐘差不多，但如心肺、肌耐力可能有更多幫助的。」
運動20-30分鐘與運動45-55分鐘，對增進中老年人大腦低階與高階認知能力的效果差不多。
急性運動最棒的地方是讓人養成運動習慣。張育愷指出，很多人聽到運動要養成習慣、每次要運動很久纔有效，而根據研究顯示，長期運動必須要每次運動45至60分鐘、持續4至26周纔會有效果，這樣反而會降低運動意願，「所以只要想着，我做一次20分鐘的運動就對身體有幫助」，門檻降低、願意踏出第一步，纔有養成習慣的可能性。
只要能養成習慣，運動對生理和大腦認知都有相當大的幫助。單次運動對增進大腦認知的效用約2小時，但一旦變成習慣，認知功能進步的效果即能維持，「從單次累積成長期運動，大腦、心肺、肌肉能力都會提升，所以急性運動可說是養成習慣的第一步，」張育愷說。
張育愷指出，運動強度不是「那個運動本來就是那個強度，而是用心率來看，」同樣的走路，同樣時間內，散步、健走、競走強度就不同，但每個人的體能有異，該如何計算運動強度？可用最大心跳率的百分比來計算。
根據美國運動醫學會（ACSM）的公式(220－年齡) x運動強度百分比= 目標心跳率數。
非常輕（<57%）
輕度（57%-64%）
中度（64%-76%）
高度（76%-96%）
極高（>96%）
如果今天是一位50歲的中年人想改善的是大腦認知功能，做中等強度運動：
220-50=170
乘上運動強度百分比64%-76%區間的數字，建議可以先從64%來算再慢慢增加。
170x64%=109
知道心跳之後，在運動時可以隨時監測自己的心跳，很多跑步的人邊跑邊看穿戴裝置就是在看自己的心率；或是停下來計算，如果以上數每分鐘109下來計算，等於每10秒要跳約18下，按着脈搏計算就可以進行簡單之監測。
當然也可以用心跳來嘗試運動強度是否適合自己，如果目標強度達到後身體不適，也可以降低乘以的數字，十分簡單。
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