大腦前額葉血流變化以近紅外線光譜儀測量，其結果為圖四。比較HbO2百 分比曲線下面積發現，不同強度運動對腦前額葉的HbO2含量有顯著不同，從事 後比較結果顯示，三個運動組與休息組相比皆有顯著性差異 (p<0.01)(A)。比較
四組的HHb AUC並無顯著性差異 (B)。比較tHb百分比曲線下面積發現，不同
強度運動對腦前額葉的tHb含量有顯著不同，從事後比較結果顯示，三個運動組 與休息組相比皆有顯著性差異 (p<0.01)(C)。比較Hb diff百分比曲線下面積發現，
不同強度運動對腦前額葉的 Hb-diff有顯著性差異，從事後比較結果顯示，三個 運動組與休息組相比皆有顯著性差異 (p<0.01)(D)。
A B
C D
圖四 大腦左前額葉血流變化之曲線下面積 (A) 帶氧血紅素濃度、(B) 去氧血紅 紅素濃度、(C) 總血紅素濃度、(D) 去氧含氧差。資料皆以平均值±標準誤呈現。
*與控制組相比，組間有顯著差異 (p<0.05)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
*
* *
L-HbO2 Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
L-HHb Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
* * *
L-tHb Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
*
* *
L-Hb-diff Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
*
* *
L-HbO2 Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE
Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
L-HHb Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
* * *
L-tHb Response (M x min)
90/60 HIIE 90/75/60 HIIE
75/60 HIIE Rest -2000
0 2000 4000 6000 8000
*
* *
L-Hb-diff Response (M x min)
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第伍章 討論
本研究假設較高強度的間歇運動組 (90/60% VO2 max及90/75/60% VO2 max) 在運動後的認知功能會顯著高於較低強度間歇運動組及控制組，大腦血流方面也 會較其他兩組顯著提升。然而，在本研究中發現1) 三組不同強度間歇運動後對 認知功能改善的影響雖都未有顯著性增加，但與控制組相比仍些微有改善。2) 在 腦血流方面，比較四組的左大腦前額葉的腦血流發現，三組間歇運動組與休息控 制組相比有顯著提升，但三組運動並無因為強度較高而有顯著性的提升腦血流。
3)從休息控制組可看出大腦血流與其他運動組相比有顯著差異，但認知功能方面 卻與他組無顯著差異。
本研究結果並未發現各組間的認知功能有統計上的顯著差異，但從圖三 (B) 可以發現三組間歇運動的認知功能提升是較休息控制組來的多，其中又以
90/75/60% VO2 max及75/60% VO2 max組增加較多。而先前研究多發現受試者在
做完高或低強度的HIIE後認知功能是顯著提升且有延續作用。Kujach et al. (2018) 的研究結果發現在60% VO2 max HIIE後15分鐘，認知功能有顯著提升。同樣在 Tsukamoto et al. (2016) 研究發現，90/60% VO2 max間歇運動後延長至休息30分 鐘，都能顯著的提升認知功能。造成差異的原因可能與測量認知功能的方法不同、
強度上分配或各強度持續時間不同有關。在本研究中，認知功能是用Stroop英文 版固定 3 分鐘的模式做評估，而之前的研究是使用 CWST 固定題數且為受試者 的母語進行評估執行功能。受試者可能因語言上的轉換在操作時造成無法順利答 題而影響成績。強度方面，雖然參考的文獻在高強度也有達到90、95% VO2 max， 但持續的總運動時間大多少於 30分鐘，也未有研究設計三種強度搭配的間歇運 動，受試者無法適應運動強度，在生理上會因強度過高而產生神經肌肉疲勞，進 而影響到認知功能表現 (Brown & Bray, 2018)。即便目前多項研究指出急性高強 度間歇運動立即影響認知功能的效益較中等強度連續運動多 (Kao et al., 2018;
Kao et al., 2017)。但在Dupuy et al. (2018) 的研究提供了一項論點，中等強度間
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歇運動 (60% PPO+被動恢復) 比高強度間歇運動在運動後更能增加認知功能，
且能持續到休息後60分鐘，而此原因也是因HIIE組強度高，而可能引起較多的 神經肌肉疲勞所造成。在先前也有研究探討低強度運動 (30% VO2 peak) 對於久 坐年輕人的認知功能影響，結果顯示即便是 10分鐘低強度的運動也能立即增加 大腦血流和改善認知功能，且認為低強度的運動更安全，也較適用於現代廣泛的 人群，並能在日常生活中更容易重複執行 (Byun et al., 2014)。因此在設計間歇運 動時，較低強度的 HIIE反而較是能讓參與者易完成且能達到促進認知功能提升 的效益。
運動訓練能增加大腦中的O2運輸，增加大腦氧合作用，然而在運動過程中，
血流多增加於作功的骨骼肌上，因此流向大腦的血流增加幅度有限 (Gibala, Heisz, & Nelson, 2018)。此論點也與本研究NIRS所反應的結果雷同，在三種模式 的間歇運動中，整體的大腦血流上雖無顯著差異，但可看見90/60%組的HbO2低 於其他兩組，而在tHb方面則是75/60%組高於其他二種模式。在其他文獻中有研 究設計了三種強度搭配的間歇運動發現，運動組在40%、60% VO2 max時HbO2的 量確實有顯著提高，但也發現當強度越高，到達80% VO2 max且持續時間達6.5分 鐘時HbO2有下降的現象，相對於認知功能，也無顯著提升 (Ando et al., 2011)。同 樣的結果也出現在90% GET持續跑15分鐘後與HIIT相比，HbO2上升的幅度較少 (Lambrick et al., 2016)。藉由不同強度搭配的間歇運動研究中可以看出，當強度 越來越高時，即便持續運動的時間相同，大腦血流還是會因強度增加而下降，此 一原因可能是因為運動強度高於呼吸代償點，造成過度換氣，使大腦小動脈收縮，
導致大腦氧合作用降低，且腦前額葉活性降低與氧氣供應減少有關，表示需要更 多的氧氣利用率來提供足夠的代謝需求 (Ando et al., 2011; Malik et al., 2018; Nybo
& Rasmussen, 2007)。而此論點也證實了為何較高強度的運動不會引起更高腦血 流，Smith and Ainslie (2017) 統整17項不同強度運動與腦血流相關的研究結果發 現，中等強度運動 (50-80% Wmax) 對於腦血流增加效益較低強度 (20-40%
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Wmax) 及高強度 (90-100% Wmax) 來的好，且當運動強度從中等強度到達60%
VO2 max時，已到達腦血流的增加閾值，在更高的強度無法增加額外更多的腦血
流。
迄今為止，同時研究認知功能及大腦血流相關的文獻甚少，而現有的研究也 多數認為高強度間歇運動後的認知功能提升與大腦血流增減有關 (Kujach et al., 2018; Lambrick et al., 2016)。而Ogoh et al. (2014) 的研究發現在大腦血流增加後，
認知功能並無跟著提升，因此推論在運動時或運動後是因大腦神經活化及增加神 經傳遞物質如神經滋養因子 (BDNF)、血清素 (Serotonin) 及多巴胺 (Dopamine) 而造成認知功能的改善 (Hashimoto et al., 2017)。也由於過高的強度會造成神經 肌肉的疲勞，而導致即便腦血流提升但認知功能卻無改善的結果產生。此論點與 本研究結果較為相符，從Stroop和Hb-diff的結果可以看出，三種模式的間歇運動 在此兩種結果中彼此皆無顯著差異，但90/60%組的腦血流比起其他兩個間歇運動 組卻是較低，此結果顯示大腦血流的增減似乎與認知功能提升較無關聯。但若加 入休息控制組後發現，三組間歇運動的大腦血流皆有顯著提升，雖認知功能與控 制組相比無顯著差異，但三組間歇運動組的成績也是優於控制組，也可推論大腦 血流的增加可能與認知功能提升有正向相關。而多項研究指出運動強度及持續時 間與認知功能呈現倒U型關係 (Ando et al., 2011; Brisswalter, Collardeau, & René, 2002; Chang et al., 2015)。在Smith and Ainslie (2017) 的文獻回顧中發現運動強度 與腦血流兩者的關係也呈現倒U型，這表示中等強度運動是促進認知功能及大腦 血流的較佳模式。然而現今文獻多以HIIE組與連續運動或控制組相作比對，且尚 未有研究討論不同強度的間歇運動對於大腦血流及認知功能的差異，因此待後續 研究探討大腦血流及認知功能的相關性。
葡萄糖和乳酸為大腦內代謝的主要分子也是能量的主要來源，運動過程中透 過乳酸穿梭機制 (lactate shuttle mechanism) 肌肉組織會產生乳酸，並被輸送至大 腦作為代謝的主要能量維持大腦功能，增加大腦乳酸含量，降低對血糖的攝取
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(Glenn et al., 2015; Hashimoto et al., 2017; van Hall et al., 2009)。而此現象也與本研 究結果相符，當 HIIE 強度越高，血乳酸升高，對葡萄糖的攝取進而減少 (Kemppainen et al., 2005; Tsukamoto et al., 2016)。在運動後血乳酸的生成會影響 大腦乳酸的攝取和代謝，而腦乳酸的代謝又與 BDNF 及認知功能有所相關 (Hashimoto et al., 2017; Smith & Ainslie, 2017; Winter et al., 2007)。Hashimoto et al.
(2017) 設計2次28分鐘的HIIE [90-80% Wmax 4分鐘+50-60% Wmax3分鐘]，
2次中間休息60分鐘，並探討兩次HIIE前後的乳酸與認知功能的變化，其結果 發現，第一次HIIE後大腦乳酸及血乳酸皆高於第二次HIIE，且第一次運動後的 認知功能也優於第二次。類似的乳酸與認知功能相關研究中，也有研究者運用有 氧運動或直接注射乳酸，觀察其結果發現，30分鐘的有氧運動後，血乳酸的提升 與BDNF的增加有顯著相關聯 (Ferris, Williams, & Shen, 2007)。在靜止休息的受 試者身上用靜脈注射注入乳酸後發現，血液中的 BDNF 同樣有增加的狀況
(Schiffer et al., 2011)。由此進而可推測血乳酸與BDNF的分泌有關，且當腦內乳
酸越高，認知功能改善的幅度更大 (Hashimoto et al., 2017)。因此血乳酸可能可 以做為影響認知功能的因素之一，但因本研究無實際測大腦中的乳酸及血糖，因 此較無法推斷與認知功能的相關因素。
在心跳方面，發現三種模式的間歇運動下雖 90/60%組的心跳略高於強他兩 組，但未有顯著差異。而在RPE方面，三組都持續增加至運動結束，而90/60%
組在每階段都略高於其他兩組，也未有顯著差異。先前研究也發現在 36分鐘的 HIIE [60% VO2 peak 5分鐘+ 90% VO2 peak 4分鐘] 及40分鐘中等強度連續運動
[60% VO2 peak] 後，兩組的RPE皆無顯著差異，而心跳在運動其無顯著差異，
僅發現在運動後 10 到 30 分鐘 HIIE 組的心跳顯著高於中等強度連續運動組 (Tsukamoto et al., 2016)。先前也有研究探討不同模式的間歇運動及中等強度連續 運動對於生理及心理反應的比較，間歇跑步組 [140% Wmax 衝刺 20 秒+ 20%
Wmax 140 秒，共 6 組，共 16 分鐘]、低容量 HIIT 組 [85% Wmax 60 秒+20%