步行速度对风险下抑制控制与决策的双任务效应研究：探索认知与运动的交互奥秘

在日常生活中，人们常需同时进行多项任务，双任务效应（DTEs）影响显著。研究人员开展 “步行速度对抑制控制和决策的双任务效应” 研究。结果显示，双任务会影响认知表现，但步行速度无显著影响。该研究为针对性训练和康复提供依据。

　　在日常生活里，我们常常会同时进行多种活动，比如一边走路一边聊天，或者一边走路一边看手机。这些看似平常的行为，背后却隐藏着复杂的认知和运动交互过程。当人们同时执行两项任务时，就会产生双任务效应（Dual - task effects，DTEs）。这一效应可能会导致任务表现的提升或下降，其影响在健康个体和患者群体中都不容忽视。

目前，关于 DTEs 的研究虽然已经取得了一定进展，但仍存在许多问题。一方面，多数研究主要关注运动功能的变化，对认知功能的影响研究相对较少且结果不一。另一方面，运动任务对认知功能的影响大多仅从执行技能角度进行研究，对于高阶认知功能的其他方面，如风险决策等，研究还十分有限。而且，不同因素对决策的影响，尤其是运动任务的影响，证据也较为匮乏。因此，为了更深入地了解运动表现与基本决策过程之间的关系，探究 DTEs 在认知领域的全面影响，开展新的研究显得尤为必要。

来自意大利多所研究机构（IUSS Cognitive Neuroscience (ICON) Center、Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS、University of Pavia 等）的研究人员，针对这些问题展开了一项重要研究。他们招募了 50 名健康的年轻参与者，让这些参与者分别在坐着、在跑步机上以正常、慢速和快速三种速度行走的状态下，进行停止信号任务（Stop - signal task）以及两个赌博任务（损失厌恶（Loss - aversion）和风险厌恶（Risk - aversion）任务）。研究人员通过精心设计的实验流程和数据分析方法，最终得出了一系列重要结论。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为相关领域的研究提供了新的思路和证据。

研究人员为开展这项研究，主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 实验设计：采用被试内设计，参与者需进行四个实验阶段，包括单任务阶段和三个双任务阶段，每个双任务阶段将不同的认知任务与不同速度的跑步机行走任务相结合。
2. 任务设置：利用赌博任务评估决策过程，其中损失厌恶任务通过让参与者在风险混合赌博和确定性选择之间进行抉择来衡量；风险厌恶任务则通过在确定性收益和概率性收益赌博之间选择来评估。同时，运用停止信号任务测量执行控制技能的变化。
3. 数据采集与分析：使用加速度计和惯性传感器记录运动行为数据，如步频、步态周期长度等。通过贝叶斯分析方法（Bayesian analytical framework）对数据进行统计分析，计算双任务效应（DTEs）等指标。

下面来详细了解一下研究结果：

1. 双任务对认知表现的影响（HP1）：研究假设在所有认知结果变量（停止信号反应时间（SSRT）、损失厌恶（λ）和风险厌恶（ρ））上都存在 DTEs，且不受跑步机行走速度的影响。通过对 DTEs（%）绝对值进行单样本贝叶斯 t 检验，结果有力地支持了这一假设。这表明同时进行运动和认知任务时，参与者的表现会发生显著变化，且这种双任务效应不仅体现在执行功能上，还延伸到了损失厌恶和风险厌恶等决策过程中。这一结果与之前关于执行功能的研究结果相符，并进一步拓展了双任务效应在基本决策权衡方面的研究。
2. 不同跑步机速度对执行功能的影响（HP2a）：研究假设较快速度行走会提高参与者在停止信号任务中的表现，降低 SSRT；较慢速度行走则会干扰认知任务，增加 SSRT。然而，实验结果并未支持这一假设。虽然较快和较慢速度行走都使平均 DTE 有所增加，看似改善了停止信号任务的表现，但配对样本贝叶斯定向 t 检验的贝叶斯因子（BF₁₀）未达到支持假设的水平。相反，在较慢速度行走时，贝叶斯 t 检验在相反方向的 BF₀₁为 10.33，有力地支持了零假设，即较慢速度行走对参与者在停止信号任务中的表现没有影响。
3. 不同跑步机速度对决策的影响（HP2b）：研究假设较快速度行走会增强参与者的赌博行为，降低损失厌恶；较慢速度行走则会减少赌博行为，增加损失厌恶。但实验结果同样未支持该假设。配对样本贝叶斯定向 t 检验显示，在比较正常速度和较快速度时，BF₁₀ = 0.111，未提供支持假设的证据，且实际上较快速度行走时损失厌恶增加。在比较正常速度和较慢速度时，BF₁₀ = 0.243，也未支持假设，且较慢速度行走时损失厌恶同样增加。
4. 探索性分析：
   • 风险厌恶分析：对不同行走速度下的风险厌恶进行贝叶斯配对样本 t 检验，结果与损失厌恶类似，较快和较慢速度行走时风险厌恶均增加，但配对 t 检验未提供支持假设的证据。
   • 运动性能分析：通过贝叶斯 t 检验分析不同认知任务对运动学变量的影响，发现所有运动变量都存在 DTEs。此外，执行功能与步频、步态周期时间和步长之间存在强相关性。这表明在双任务条件下，认知表现和步态参数之间相互关联，这些调制可能是维持最佳运动和认知表现的一种策略。
   • 其他分析：会话顺序对结果没有影响。皮尔逊相关性分析发现，停止信号反应时间（SSRT）与步频正相关，与步长和步态周期时间负相关；而损失厌恶仅与步态周期长度（GCL）有显著相关性。
   
   

综合研究结论和讨论部分，该研究具有重要意义。首先，研究证实了双任务效应在认知和决策过程中的存在，为进一步理解认知与运动的交互作用提供了证据。其次，尽管研究未支持关于不同行走速度对认知表现影响的假设，但发现速度变化时参与者的风险厌恶和损失厌恶增加，这暗示了速度变化可能导致注意力负荷增加，进而使认知任务优先于运动任务，为相关研究提供了新的视角。此外，研究还表明跑步机行走时，参与者可能会采用 “谨慎步态” 来确保动态稳定性，这反映了参与者在双任务条件下对任务策略的灵活调整。然而，由于跑步机行走与地面行走在生态效度上存在差异，未来研究需要进一步探究不同人群和实验设置下，运动和认知资源的分配情况，以及个体策略对双任务效应的影响。这将有助于为训练和康复计划提供更具针对性的干预措施，以满足不同个体基于认知和运动特征的特定需求。