崔 潔，李 琳（華東師范大學(xué)，上海 200241）

運(yùn)動人體科學(xué)

肥胖與認(rèn)知功能關(guān)系的研究進(jìn)展綜述

崔 潔，李 琳
（華東師范大學(xué)，上海 200241）

為了全面了解肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系及其潛在機(jī)制，采用文獻(xiàn)資料法在中外數(shù)據(jù)庫搜索了近10年發(fā)表的18篇外文文獻(xiàn)和5篇中文文獻(xiàn)，對其進(jìn)行歸納和分析，并從肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系和潛在機(jī)制2個方面對其進(jìn)行探討。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：關(guān)于肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系，其研究結(jié)論并不統(tǒng)一，但大部分研究表明肥胖會導(dǎo)致認(rèn)知功能下降；肥胖引發(fā)的炎癥和胰島素、多巴胺含量減少等生理變化以及與認(rèn)知功能相關(guān)腦區(qū)萎縮的腦結(jié)構(gòu)變化是肥胖導(dǎo)致認(rèn)知功能下降的主要潛在機(jī)制。

肥胖；認(rèn)知功能；執(zhí)行功能

根據(jù)人民網(wǎng)等媒體的報(bào)道，2010年我國的肥胖人口已達(dá)到了3.25億，增幅已超過美國、英國和澳大利亞，最可怕的是這個數(shù)字將可能在以后的20年中增加一倍［1］。肥胖不僅會導(dǎo)致人體基礎(chǔ)代謝下降、高血壓、高血糖、高血脂等生理疾病，還會導(dǎo)致抑郁、焦慮、自卑等更為嚴(yán)重的心理疾病，從而影響正常的生活和學(xué)習(xí)。

認(rèn)知是指人腦接受外界信息，經(jīng)過加工處理，將外界信息轉(zhuǎn)換成內(nèi)在的心理活動，從而獲取知識和應(yīng)用知識的過程。認(rèn)知是腦的高級功能，它包括各種形式的活動，如感覺、學(xué)習(xí)、記憶、注意、思維、推理、語言和執(zhí)行功能等［2］。

認(rèn)知功能是人們完成身體活動所需的心理?xiàng)l件，肥胖是日益嚴(yán)重的社會問題，目前認(rèn)知功能和肥胖的關(guān)系已受到了眾多研究者的關(guān)注。因此本文采用文獻(xiàn)研究法以肥胖和認(rèn)知功能以及它們的同義詞（肥胖、超重、BMI、身體質(zhì)量指數(shù)（和認(rèn)知功能、認(rèn)知、神經(jīng)認(rèn)知、神經(jīng)心理等為關(guān)鍵詞，在中國知網(wǎng)等中文數(shù)據(jù)庫和Web of Science、ScienceDriect等外文數(shù)據(jù)庫中搜索了近10年的相關(guān)文獻(xiàn)，其中中文文獻(xiàn)為1 113篇，外文文獻(xiàn)為1 134篇，排除其中重復(fù)、文獻(xiàn)內(nèi)容不相關(guān)、沒有全文以及綜述性的文獻(xiàn)，最終得到的中文相關(guān)文獻(xiàn)為5篇，外文相關(guān)文獻(xiàn)為18篇。通過對23篇中外文文獻(xiàn)進(jìn)行整理和分析，從行為學(xué)層面和腦機(jī)制層面對肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系進(jìn)行評述，從生理生化和腦結(jié)構(gòu)、腦功能2個方面對其潛在機(jī)制進(jìn)行探討，從而全面了解肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系以及肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制。

1 行為學(xué)層面上肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系研究

肥胖和認(rèn)知功能的關(guān)系研究多為行為學(xué)研究，研究中涉及的群體范圍較廣，包含了兒童、青少年、成年人和老年人群體。

1.1 以兒童、青少年群體為研究對象 在國內(nèi)研究中，李軍等人以8～9歲肥胖兒童為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖兒童在反應(yīng)速度和大腦工作能力等方面均低于正常兒童［3］。朱盛以過度肥胖兒童（BMI＞50）為研究對象，運(yùn)用威斯康星卡片任務(wù)（WSCT）進(jìn)行測量，結(jié)果顯示與正常體重組相比，過度肥胖兒童組的完成分類數(shù)和正確應(yīng)答數(shù)分值均較低，且持續(xù)性錯誤數(shù)較高［4］。曹慧等人以青少年為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)青少年超重和肥胖均能對stroop實(shí)驗(yàn)相關(guān)認(rèn)知加工過程產(chǎn)生明顯的影響［5］。應(yīng)錫鈞等人以87名中學(xué)生為研究對象，并以BMI進(jìn)行肥胖程度劃分，采用韋氏智力量表測試60～70min作為腦力活動負(fù)荷，并且在負(fù)荷前后分別進(jìn)行stroop測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腦力活動負(fù)荷后超重組的點(diǎn)耗時(shí)數(shù)高于正常組［6］。

在國外研究中，Davis等人［7］以170名7～11歲的超重兒童為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖與認(rèn)知、成績、行為呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。Gentier等人［8］在執(zhí)行功能和感知運(yùn)動功能2個方面對肥胖兒童和正常體重兒童進(jìn)行了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兒童肥胖與執(zhí)行功能損傷和動作知覺功能障礙有關(guān)。

除以上橫向研究以外，Guxens等人［9］還對兒童早期認(rèn)知功能水平與兒童晚期超重風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系進(jìn)行了縱向研究，實(shí)驗(yàn)選取了482名12個月的兒童作為被試，將被試分為健康體重、超重風(fēng)險(xiǎn)組和超重組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兒童4歲時(shí)認(rèn)知功能越高，6歲出現(xiàn)超重的風(fēng)險(xiǎn)就較低。

從上述研究可以看出肥胖能夠?qū)φJ(rèn)知功能產(chǎn)生影響，但Gunstad等人［10］的研究卻發(fā)現(xiàn)肥胖與認(rèn)知功能無關(guān)。他們選取了478名6～19歲的兒童和青少年為被試，將其分為體重不足組、正常體重組、超重風(fēng)險(xiǎn)組和超重組，并運(yùn)用關(guān)鍵詞測試、逆序數(shù)字記憶廣度、詞數(shù)版注意轉(zhuǎn)換等測試分別來評估被試的智力、注意、執(zhí)行功能等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：BMI與認(rèn)知表現(xiàn)無關(guān)，但體重不足女性的記憶表現(xiàn)要比其他女性差，Gunstad認(rèn)為體重不足可能是導(dǎo)致記憶表現(xiàn)不好的風(fēng)險(xiǎn)因子，但升高的BMI與健康兒童和青少年的認(rèn)知功能無關(guān)。

1.2 以成年人群體為研究對象 Boeka等人［11］以68名41歲的極端肥胖者（BMI平均為51.18 k/m2）為實(shí)驗(yàn)對象，運(yùn)用連線測試等任務(wù)來評估認(rèn)知靈活性、轉(zhuǎn)換能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)極端肥胖個體的執(zhí)行功能表現(xiàn)與常規(guī)數(shù)據(jù)存在顯著差異。使用同樣的測試任務(wù)來評估認(rèn)知能力，Cserjési等人［12］結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖女性的持續(xù)注意、認(rèn)知靈活性和抑制能力的表現(xiàn)均較差。Coppin等人［13］以肥胖大學(xué)生為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖大學(xué)生的工作記憶和刺激獎勵學(xué)習(xí)均存在不足，并且肥胖個體學(xué)習(xí)避免消極結(jié)果的能力受損。Stingl等人［14］以人數(shù)相同的較瘦成年人和肥胖成年人為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)身體重量的增加與執(zhí)行功能任務(wù)表現(xiàn)下降、特殊神經(jīng)元變化有關(guān)。

1.3 以老年人群體為研究對象 董凌燕等人［15］以77～89歲的老年人為研究對象，使用蒙特利爾認(rèn)知評估量表來評估認(rèn)知功能，以腰圍作為肥胖測量指標(biāo)，結(jié)果顯示老年人中心性肥胖與認(rèn)知功能受損高度相關(guān)。國外研究中，Benito-Leon等人［16］以65歲以上的1949名老年人為研究對象，根據(jù)BMI指標(biāo)將被試分為正常體重組、超重組和肥胖組，使用微型心理狀態(tài)檢查表等對被試的認(rèn)知、記憶等神經(jīng)心理學(xué)成分進(jìn)行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老年人BMI的升高對認(rèn)知功能的損傷具有決定性作用。Gunstad等人［17］選取了年齡在20～82歲之間的408名被試對肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系是否具有年齡差異進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示BMI與所有的認(rèn)知測試表現(xiàn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是這種關(guān)系與年齡無關(guān)。

與上述研究結(jié)果不同，Wirth等人［18］以1575名老年認(rèn)知患者為研究對象來探究認(rèn)知功能與體重、BMI、人體成分的關(guān)系以及潛在性別差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)執(zhí)行功能損傷患者的體重和BMI指數(shù)都較低，并且女性執(zhí)行功能損傷患者的體重要比男性損失的多，這說明肥胖對認(rèn)知功能的影響具有性別差異。另外，Kuo等人［19］在探討升高的BMI如何對老年人的認(rèn)知功能產(chǎn)生影響的研究中發(fā)現(xiàn)超重組在推理和視覺空間加工速度方面的表現(xiàn)要優(yōu)于正常體重組，而肥胖組在視覺加工速度方面的表現(xiàn)優(yōu)于正常體重組。

從行為學(xué)層面上肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系研究可以看出，除少數(shù)研究表明肥胖與認(rèn)知功能無關(guān)或者積極相關(guān)外，大部分研究表明肥胖與認(rèn)知功能為負(fù)相關(guān)關(guān)系，即肥胖會導(dǎo)致認(rèn)知功能的下降。另外，由Wirth和Gunstad的研究可以看出肥胖對認(rèn)知功能的影響具有性別差異，但無年齡差異。

2 腦機(jī)制層面上肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系研究

相比行為學(xué)研究，肥胖與認(rèn)知功能的腦機(jī)制研究相對較少。García等人［20］運(yùn)用核磁共振成像技術(shù)在靜息狀態(tài)下對肥胖個體和正常體重個體進(jìn)行了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖個體的中間額回和外側(cè)枕葉皮質(zhì)體積以及全腦網(wǎng)絡(luò)的功能性鏈接均比正常體重個體少。同樣通過肥胖者與正常體重者的對比，Brooks等人［21］發(fā)現(xiàn)與正常體重者相比，肥胖人群的左側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉、右側(cè)海馬區(qū)、右側(cè)前中央回和右側(cè)前扣帶回等腦區(qū)對食物圖片的反應(yīng)較大，但左側(cè)背外側(cè)前額葉區(qū)域和左島葉腦區(qū)則較小。同樣采用食物圖片作為刺激，Tuulari等人的研究結(jié)果卻與Brooks等人的研究結(jié)果相反。Tuulari等人［22］以相同年齡的27名病態(tài)肥胖女性和14名正常體重女性為研究對象，使用功能磁共振成像儀在被試控制食欲期間掃描被試觀看食物圖片時(shí)的大腦，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)在食欲控制期間，肥胖者的額中回、扣帶中回和背側(cè)尾狀核等腦區(qū)對食物圖片的反應(yīng)較低，且病態(tài)肥胖者控制電路中的功能性連接比正常體重者要多。

3 肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制

隨著肥胖和認(rèn)知功能關(guān)系研究的深入，研究者逐漸開始關(guān)注這些關(guān)系的潛在機(jī)制。通過對相關(guān)文獻(xiàn)的總結(jié)與分析，發(fā)現(xiàn)肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制可分為生理生化和腦功能、腦結(jié)構(gòu)這2個方面。

3.1 生理生化機(jī)制 董凌燕等人［15］運(yùn)用蒙特利爾認(rèn)知評估量表（MoCA）將老年被試分為認(rèn)知正常組和認(rèn)知異常組，根據(jù)腰圍分為中心性肥胖組和腰圍正常組，采用胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）和胰島素敏感指數(shù)（ISI）來評估患者胰島素抵抗和胰島素敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老年人中心性肥胖和胰島素抵抗與認(rèn)知功能障礙密切相關(guān)，他們認(rèn)為中心性肥胖會導(dǎo)致內(nèi)臟脂肪細(xì)胞增生，胰島素受體樹突減少、活性降低，從而使胰島素受體的敏感性下降，產(chǎn)生胰島素抵抗，引發(fā)體內(nèi)代償性高胰島素血癥，而這些癥狀的發(fā)生會導(dǎo)致胰島素及其信號通路的異常，從而對大腦組織特別是海馬、顳葉皮質(zhì)神經(jīng)突觸、電位傳導(dǎo)和神經(jīng)保護(hù)等機(jī)制產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致認(rèn)知功能受損甚至癡呆的形成。Kuo等人也認(rèn)為胰島素水平是肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制，Kuo［19］表示血清胰島素水平因子（IGF-1）與BMI的關(guān)系呈倒U型，具有最高血清胰島素水平因子的BMI范圍是25kg/m2～27kg/m2，而較高的血清胰島素因子水平能夠提高額葉執(zhí)行功能，減緩老年人的認(rèn)知下降；因此，Kuo認(rèn)為BMI過高或者個體肥胖會導(dǎo)致認(rèn)知功能的下降。除此之外，他們對肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制還做了如下解釋：1）骨肌質(zhì)與認(rèn)知功能具有積極關(guān)系，而BMI可以預(yù)測老年人骨肌質(zhì)狀態(tài)，因此，BMI可能與認(rèn)知功能密切相關(guān)；2）BMI越高，心輸出量和每搏輸出量就會越高，因此BMI的上升可能會導(dǎo)致腦血流量增加，從而提高認(rèn)知功能。

除了胰島素之外，有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)了多巴胺受體也能夠影響肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系。Volkow等人［23］對肥胖個體多巴胺受體與抑制控制的關(guān)系進(jìn)行了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常體重相比，肥胖個體在背外側(cè)前額葉、內(nèi)側(cè)眶、前扣帶回和感覺皮質(zhì)區(qū)中多巴胺D2受體含量較低，并且多巴胺受體與新陳代謝有關(guān)，因此他們認(rèn)為多巴胺D2受體的增加可能會影響前額葉紋狀體通路的代謝，從而導(dǎo)致肥胖。

此外，還有學(xué)者認(rèn)為炎癥是肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制。Millera等人［24］認(rèn)為肥胖會產(chǎn)生全身性炎癥反應(yīng)和過多的游離脂肪酸，而這些過多的游離脂肪酸和免疫細(xì)胞到達(dá)下丘腦區(qū)域會引起局部炎癥（包括小膠質(zhì)細(xì)胞增殖），這種局部發(fā)炎反應(yīng)會使下丘腦突觸出現(xiàn)重塑和神經(jīng)退化，從而改變下丘腦內(nèi)部電路和對大腦其他區(qū)域的輸出，最終導(dǎo)致海馬區(qū)、杏仁核等區(qū)域?qū)φJ(rèn)知功能和獎勵處理中心的調(diào)節(jié)出現(xiàn)異常。

3.2 腦功能、腦結(jié)構(gòu) 萎縮是指與正常大腦相比，由于各種突觸密度、樹突分支、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的血球容量的減少以及細(xì)胞壞死所導(dǎo)致的腦組織容量和皮層厚度的減少。Willette等人［25］發(fā)現(xiàn)所有的年齡段中肥胖都與前額灰質(zhì)萎縮有關(guān)，尤其是前額葉皮層，而前額葉皮層是與認(rèn)知功能相關(guān)的重要腦區(qū)，因此肥胖可能會使前額葉萎縮，從而產(chǎn)生認(rèn)知功能障礙。

通過對上述研究的總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，肥胖主要是從生理生化和腦結(jié)構(gòu)、腦功能這2個方面來影響認(rèn)知功能的。其中，在生理生化方面，肥胖主要是通過胰島素、多巴胺等激素的作用影響認(rèn)知功能的，而腦結(jié)構(gòu)、腦功能方面，主要是通過減少與認(rèn)知功能相關(guān)腦區(qū)的體積或者功能性連接來影響認(rèn)知功能的。

4 討論與分析

從整體來看，肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系研究結(jié)果存在差異，且具有性別之分，無年齡差異。從研究層面來看，行為學(xué)層面研究較多，腦機(jī)制層面研究較少。造成這一結(jié)果的原因，可能是由于被試、研究指標(biāo)及技術(shù)手段的不同而導(dǎo)致的。

1）被試的性別和生理狀況均有可能會影響到研究結(jié)果。年輕人的生理機(jī)能在各方面都要比老年人好，可能會緩解認(rèn)知功能的損傷或肥胖帶來的影響，從而使研究結(jié)果出現(xiàn)差異。另外，研究顯示肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系具有性別差異，故不同性別被試之間的比較，自然無法達(dá)成一致。

2）研究中肥胖指標(biāo)主要有3種：BMI（人體質(zhì)量指數(shù)）、WC （腰圍）和WHR（腰臀比）。BMI是通過體重與身高的平方來測量的，是代表全身脂肪最簡單的人體測量指標(biāo)，是大規(guī)模人群流行病學(xué)研究中評價(jià)不同年齡、性別、種族等特征的人群超重及肥胖水平和變化趨勢的首選指標(biāo)，但是BMI并未詳細(xì)地劃分內(nèi)臟脂肪、皮下脂肪以及脫脂質(zhì)量。由于脫脂質(zhì)量損失能夠影響B(tài)MI，因此作為一種疾病生物標(biāo)志物，BMI具有一定的局限性，尤其是老年人群體。WC是指呼氣之后以肚臍為中心測得的周長，WHR則是指腰圍與臀圍的比值。這種測量能夠更好地反映內(nèi)臟肥胖，并且WHR比BMI能夠更加精確地預(yù)測2型糖尿病、心血管等疾病?？紤]到與新陳代謝的相關(guān)性，腰圍和腰臀比也許能夠更好地反映一生中肥胖與大腦健康的關(guān)系，但WHR因測量不便難以獲得準(zhǔn)確地測量結(jié)果，尤其是女性。由此可以看出3種肥胖測量指標(biāo)均有優(yōu)點(diǎn)和不足，故不同的測量指標(biāo)可能是導(dǎo)致研究結(jié)果出現(xiàn)不一致的重要原因之一。

3）由肥胖與認(rèn)知功能的相關(guān)性研究可以看出，由于研究技術(shù)或者實(shí)驗(yàn)儀器的缺乏導(dǎo)致腦層面的研究相對較少。這對于探究肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系存在一定的局限性。相比于行為學(xué)研究，功能磁共振成像、運(yùn)用腦電圖和事件相關(guān)電位技術(shù)的運(yùn)用更加能夠深入地了解肥胖與認(rèn)知功能之間的關(guān)系。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論 關(guān)于肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系，從研究對象來看，肥胖與認(rèn)知功能的研究主要集中于老年人群體；從技術(shù)手段來看，行為學(xué)層面的研究較多，腦機(jī)制研究較少；從研究結(jié)果來看，肥胖與認(rèn)知功能關(guān)系的研究結(jié)果存在差異，并且大部分研究表明肥胖與認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，另外有研究表明肥胖對認(rèn)知功能的影響具有性別之分，無年齡差異。關(guān)于肥胖影響認(rèn)知功能的潛在機(jī)制，大多數(shù)研究表明肥胖主要通過影響胰島素、多巴胺等生理生化指標(biāo)以及減少與認(rèn)知功能相關(guān)腦區(qū)的體積和功能性連接來影響認(rèn)知功能的。

5.2 建議 通過對上述文獻(xiàn)研究結(jié)果的分析，認(rèn)為在探究肥胖與認(rèn)知功能的相關(guān)關(guān)系時(shí)，建議在指標(biāo)選擇和技術(shù)手段運(yùn)用方面應(yīng)做到：測量肥胖指標(biāo)的選擇要根據(jù)研究對象和目的來確定，以提高研究結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性；技術(shù)手段應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，當(dāng)前是腦科學(xué)時(shí)代，在探究肥胖與認(rèn)知功能的關(guān)系時(shí)，僅僅從行為學(xué)的角度進(jìn)行研究是不夠的。功能磁共振成像技術(shù)、腦電圖以及事件相關(guān)點(diǎn)位技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為腦科學(xué)研究中的新手段，它可以幫助我們從新的角度探討認(rèn)知功能的變化，從而使研究更加深入，結(jié)果更具說服力。

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Research Progress of the Relation between Obesity and Cognitive Function

CUI Jie，LI Lin
（East China Normal University， Shanghai 200241， China）

In order to fully understand the relationship between obesity and cognitive function and its potential mechanism， this paper analyzes the papers about the relation between obesity and cognitive function in recent ten years， showing that the relation between obesity and cognitive function has no clear conclusion at present，but the majority of research show that obesity has a negative impact on cognitive function. In addition， some researchers think that the physiological and cerebral structural change caused by obesity is the major reason of decline in cognitive function such as infammation， the decrease in the level of insulin and dopamine hormones and brain atrophy.

obesity； cognitive function； executive function

G804.2

A

1004- 7662（2016）03- 0083-05

2016-03-03

崔潔，碩士研究生，研究方向：體育運(yùn)動心理。通信作者：李琳。