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適度運動能改善認知能力 一次就有效

活躍星系核_96
・2013/01/28 ・1694字 ・閱讀時間約 3 分鐘
Jon@th@nC 於 flickr,CC授權使用

文/ 陳豐慈(國立體育大學身體活動暨認知神經科學實驗室)

你是否曾經驗過在與朋友聊天的時候,而下一秒鐘已經忘記剛在大腦醞釀許久的話題,甚至怎麼想也想不起來呢?或是老闆交代你五件工作事項,你總在完成第一件事後,忘記其它四件是什麼?

其實,人類從20歲開始大腦就已經開始偷偷地老化,導致了認知功能緩慢下降,直接影響了我們的記憶、推理、決策、問題解決等能力。幸運的是,近年來國際間已經有相當的共識:個人經驗與後天環境,尤其是參與規律性的健身運動 (exercise),可以延緩因老化所引起的認知功能衰退,甚至是提升認知功能。不過健身運動一定要長期才有效果嗎?

國立體育大學教練研究所副教授張育愷的研究團隊透過2009至2012年系列性的探究發現,不僅是長期規律性有氧健身運動 (如:慢跑、腳踏車等),甚至是參與一次性有氧健身運動 (學界稱為急性有氧健身運動 acute aerobic exercise),皆可以改善不同年齡層的大腦認知功能。其中該團隊甚至首次於國際研究指出,急性阻力健身運動 (acute resistance exercise)–意即參與一次性阻力健身運動,即可運用來提高認知功能,為改善認知功能提供了可能依據。

如何做阻力健身運動?健身運動處方?

該些系列研究係由2009年張育愷與Etnier博士發表於《競技運動與健身運動心理學》的研究開始。該研究係將41位中年成人隨機分為「急性阻力健身運動組」或「閱讀控制組」,並在阻力健身運動或閱讀情境介入之前、後測量有關抑制能力的Stroop測驗(編註:可見阿簡老師這篇)之表現。阻力健身運動內容包含:左右手的手臂捲曲、左右手的划船、雙手的側平舉、雙手的臥推等7項動作,重量則是以70% 10 RM (各肌肉群可以舉10次的重量再乘上70%的最終重量)。結果發現,相較於閱讀控制組,阻力健身運動組在後測的各Stroop認知測驗表現皆明顯較優。這結果首次證明進行一次的阻力健身運動能提高人們特定的認知功能,該現象可能是因為阻力健身運動增進大腦血流的速率,提高了覺醒水準與注意力,而得以改善認知功能的表現。

不同強度、不同認知作業,不同效果

在理解急性阻力健身運動對認知功能的效益後,下一步即是需確認何種強度方有最佳的效用;換句話來說,最佳的健身運動處方為何?為了回答這個問題,該研究團隊透過劑量反應 (dose response) 的取向進行檢驗,並發表於2009年《競技運動與健身運動心理學期刊》。此次研究係將68位年輕隨機分派至控制組、40%、70%、以及100%之10RM阻力健身運動組。結果發現,健身運動強度與認知功能表現呈現「倒U字型」的曲線,意即無運動、過低 (40% 10RM)、過高 (100% 10RM) 對認知表現的正面效果皆不大,而適中 (70% 10RM) 的強度不但能明顯提高認知表現,且效果亦優於其他組別。

相同的結果亦發現於該團隊於2011年另兩篇系列性阻力健身運動針對「計畫」與「問題解決」此種高級認知功能 (亦稱為執行功能) 的研究,再次驗證過去中等強度阻力健身運動 (70% 10RM) 對認知功能有所效益的論點。

給大眾的建議

過去一般大眾已經由「四肢發達、頭腦簡單」迷思,更新到參與規律性健身運動會對「身體健康」有所益處。然而,這幾篇當代的研究告訴我們,健身運動的參與,即使是僅是一次,對於大腦認知功能皆有所益處。必須注意的是,當採用正確的健身運動處方籤時,健身運動的效益會大大提升。

此外,阻力健身運動或許可提供一些不適合跑步、腳踏車等有氧運動的族群,如中老、老年、身體虛弱、下肢受損等族群,而給予另類的健身運動方式,因此值得推薦。既然只要一次性的健身運動,能使得大腦認知功能更加靈活,那以後面臨到許多人生的重要考驗,例如考試、面試、報告等狀況時,我們是不是必須先放下心中的壓力,先去動一動吧!!!

參考文獻:

  • Chang, Y. K., Labban, J. D., Gapin, J. I., & Etnier, J. L. (2012). The effects of acute exercise on cognitive performance: A meta-analysis. Brain Research, 1453, 87-101.
  • Chang, Y. K., Chu, I. H., Chen, F. T., & Wang, C. C. (2011). Dose-response effect of acute resistance exercise on Tower of London in middle-aged adults. Journal of Sport and Exercise Psychology, 33(6), 866-883.
  • Chang, Y. K., & Etnier, J. L. (2009a). Effects of an acute bout of localized resistance exercise on cognitive performance in middle-aged adults: A randomized controlled trial study. Psychology of Sport and Exercise, 10, 19-24.
  • Chang, Y. K., & Etnier, J. L. (2009b). Exploring the dose-response relationship between resistance exercise intensity and cognitive function. Journal of Sport and Exercise Psychology, 31, 640-656.
  • Chang, Y. K., Tsai, C. L., Hung, T. M., So, E. C., Chen, F. T., & Etnier, J. L. (2011). Effects of acute exercise on executive function: A study with a Tower of London Task. Journal of Sport and Exercise Psychology, 33(6), 847-865.

圖片來源:Jon@th@nC 於 flickr,CC授權使用

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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第一輛 MIT 的「捷運」——淡海輕軌「行武者號」

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/19 ・2199字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 交通部鐵道局 委託,泛科學企劃執行。

2018 年底,淡海輕軌完工通車,目前已經通車的路段有從紅樹林站到崁頂站的山線,以及從濱海沙崙站到漁人碼頭站的藍海線一期路段,沿途各站有櫻花大道、知名古蹟和電影商城,成為一日輕旅行程不可錯過的選擇。而藍海線二期將會從漁人碼頭站延伸接回淡水站,結合捷運淡水信義線連接到紅樹林站,形成環狀路網,未來也在規劃從崁頂延伸至北海岸的三芝線。

但你知道嗎?淡海輕軌所使用的車輛,可是臺灣自製的!「行武者號」由台灣車輛公司和德國福伊特公司跨國合作,從設計、製造到測試,全車在臺灣完成,突破過去捷運車輛都是向國外購買,技術長期被外商壟斷的困境,成為臺灣捷運「國車國造」的首例。

圖/郭令鈞攝

融入當地特色之設計與節能效果

淡海輕軌「行武者號」在外觀上以海為意象採流線型設計,水藍色的車身彩繪代表淡水河清流,而白色象徵水面映射的日光。

由於淡水氣候變化大,夏天常有 30-35 度高溫,冬天最低溫可達 5 度,且地形位於迎風面,梅雨季、颱風都帶來豐沛雨量。為了因應淡水溫差大且濕度高的特性,「行武者號」列車材質使用不鏽鋼與耐候鋼打造。

圖/郭令鈞攝

比較不同於一般所熟知的大眾交通工具,列車到站後會自動開門,淡海輕軌的車輛到站後需要旅客手動開門。這樣的設計是考量在不會每站都有乘客上下車的狀況下,除了能避免冬天冷風灌入車廂造成車內乘客不舒適外,在平時更能節省許多不必要的能源消耗,達到節能減碳的效果。[註1]

車輛零組件國產化並兼顧安全品質

淡海輕軌在車輛設計上完整導入 3D 設計與分析模擬,可自主產出系統模組 3D 繪圖、機械與電氣施工圖,並進行結構應力、結構疲勞強度、結構撞擊等模擬分析,大幅強化在地設計與驗證能力。

國內輕軌車輛國產化比例,從淡海輕軌的 21.5%,提升到目前興建中安坑輕軌的 42%,項目包括車體製造與組裝、車頂、外牆、車頭、內裝板與地板、轉向架框、車內空調、客室座椅、玻璃、車上照明、漆料、電纜、CCTV 等。其中車輛完全符合歐盟 EN 45545 防火規範,車端碰撞抗壓縮力具備 500 kN(輕軌一般為 200~400 kN),車頭與內裝板採用非金屬複合材料,安全設計納入列車自動防護系統(ATP)及電子式後視鏡,均為國內輕軌首次採用;而車輛設計納入臺灣地區人因資料,所有車門與車窗均為緊急逃生出口,車上照明全面採用 LED 燈具,更是國內鐵道車輛首例。

而淡海輕軌的車輛與零組件供應商,大多都符合 UNIFE(歐洲軌道工業協會)所制定 IRIS(國際軌道工業標準)品質管理認證,以確保車輛各子系統之高品質,並進行合作及技術轉移,協助國內建立自主的鐵道車輛工業與零組件供應鏈。

未來展望

目前除了營運中的淡水輕軌,未來還有安坑、八里、淡海二期、五股泰山、基隆、桃園及新竹等地的捷運及輕軌計畫,除了為日常通勤或是假日輕旅行增添更多可能性,也因為這些計畫將製造上百組車輛,是不容忽視的國產經濟能量,將可作為產業界進一步掌握關鍵核心技術,達成並突破車輛國產化 50% 的重要契機。

因此,交通部鐵道局已自 2021 年起透過產業發展補助計畫來逐步推動關鍵系統國產化研發,包含車輛之集電弓、車門、轉向架、牽引系統、列車監控系統、車體設計、儲能電力管理系統、超級電容,以及號誌系統、轉轍器與自動列車防撞系統等項,將國產化技術領域從目前偏重在車體結構材料、零件與服務性設備,拓展到與行車運轉及安全維生有關之核心系統,以提升臺灣鐵道工業的競爭力。此外,交通部更借鏡先進國家經驗成立「鐵道技術研究及驗證中心」,藉由國家級鐵道技術專責機構,帶動國內鐵道產業研發與檢測驗證技術能量,產品符合安全品質標準並與國際接軌。

圖/交通部鐵道局

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

在家悶了很久,解封後想來一場櫻花古蹟之旅?那就來規劃一場淡海輕軌輕旅行吧!

註解

註1. 由於疫情影響,為減少非必要的接觸,目前淡海輕軌全線改為列車長統一開門( 2021 年 5 月

參考文獻:

  1. 新北市淡海輕軌列車國產製造:由政府起頭,帶領臺灣軌道產業升級進化
  2. 淡海輕軌BIM技術應用與設計施工整合特色
  3. 淡海輕軌綠山線上路北臺灣第一條| 生活| 重點新聞
  4. 鐵道產業- 產業政策- 鐵道科技產業政策
  5. 交通部鐵道局-鐵道產業國產化

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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