原文
亮点
- 关于以注视为基础的措施，目前没有足够的证据得出可靠的结论。
- 目前关于瞳孔测量指标(作为去甲肾上腺素系统的代理指标)、急性体育锻炼、心肺健康和认知表现之间关系的证据是混合的（表现不一？）。
- 一般来说，体育训练或与健康相关的脑血管系统变化(即通过视网膜血管系统的变化进行操作)与认知能力的改善呈正相关。
- 急性和慢性体育锻炼对基于动眼肌的执行功能测量(即通过反扫视任务操作)有积极影响。
- 认知能力与心肺功能之间的正相关关系部分是由多巴胺系统通过自发眨眼频率运作介导的。
摘要
背景
There is a growing interest to understand the neurobiological mechanisms that drive the positive associations of physical activity and fitness with measures of cognitive performance. To better understand those mechanisms, several studies have employed eye-based measures (e.g., eye movement measures such as saccades, pupillary measures such as pupil dilation, and vascular measures such as retinal vessel diameter) deemed to be proxies for specific neurobiological mechanisms. However, there is currently no systematic review providing a comprehensive overview of these studies in the field of exercise-cognition science. Thus, this review aimed to address that gap in the literature.
人们对了解神经生物学机制越来越感兴趣，这些机制推动了身体活动和健康与认知表现的测量的积极联系。为了更好地理解这些机制，一些研究采用了基于眼睛的测量方法(眼动测量，如扫视；瞳孔测量，如瞳孔扩张；血管测量，如视网膜血管直径)，这些方法被认为是特定神经生物学机制的指标。然而，目前尚无系统综述对这些运动认知科学领域的研究进行全面概述。因此，本综述旨在解决文献中的这一空白。
方法
To identify eligible studies, we searched 5 electronic databases on October 23, 2022. Two researchers independently extracted data and assessed the risk of bias using a modified version of the Tool for the assEssment of Study qualiTy and reporting in EXercise (TESTEX scale, for interventional studies) and the critical appraisal tool from the Joanna Briggs Institute (for cross-sectional studies).
为了确定符合条件的研究，我们于2022年10月23日检索了5个电子数据库。两名研究人员独立提取数据，并使用改良版的研究质量和运动报告评估工具(TESTEX量表，用于干预性研究)和 Joanna Briggs Institute 的关键评估工具(用于横断面研究)评估偏倚风险。
结果
Our systematic review (n = 35 studies) offers the following main findings: (a) there is insufficient evidence available to draw solid conclusions concerning gaze-fixation-based measures; (b) the evidence that pupillometric measures, which are a proxy for the noradrenergic system, can explain the positive effect of acute exercise and cardiorespiratory fitness on cognitive performance is mixed; (c) physical training- or fitness-related changes of the cerebrovascular system (operationalized via changes in retinal vasculature) are, in general, positively associated with cognitive performance improvements; (d) acute and chronic physical exercises show a positive effect based on an oculomotor-based measure of executive function (operationalized via antisaccade tasks); and (e) the positive association between cardiorespiratory fitness and cognitive performance is partly mediated by the dopaminergic system (operationalized via spontaneous eye-blink rate).
我们的系统综述(n = 35项研究)提供了以下主要发现:
- (a)关于基于注视的措施，目前没有足够的证据得出可靠的结论;
- (b)瞳孔测量作为去甲肾上腺素系统的代理指标，可以解释急性运动和心肺健康对认知表现的积极影响的证据是混杂的;
- (c)一般来说，体育训练或健康相关的脑血管系统改变(通过视网膜血管的改变来实现)与认知能力的改善呈正相关;
- (d)根据眼球运动对执行功能的测量(通过反扫视任务进行操作)，急性和慢性体育锻炼显示出积极的效果;
- (e)心肺健康和认知能力之间的正相关部分是由多巴胺系统介导的(通过自发眨眼频率运作)。
结论
This systematic review offers confirmation that eye-based measures can provide valuable insight into the neurobiological mechanisms that may drive positive associations between physical activity and fitness and measures of cognitive performance. However, due to the limited number of studies utilizing specific methods for obtaining eye-based measures (e.g., pupillometry, retinal vessel analysis, spontaneous eye blink rate) or investigating a possible dose-response relationship, further research is necessary before more nuanced conclusions can be drawn. Given that eye-based measures are economical and non-invasive, we hope this review will foster the future application of eye-based measures in the field of exercise-cognition science.
这一系统综述证实，基于眼睛的测量可以为神经生物学机制提供有价值的见解，该机制可能推动身体活动和健康以及认知表现测量之间的积极联系。然而，由于利用特定方法获得基于眼睛的测量(例如，瞳孔测量、视网膜血管分析、自发眨眼率)或调查可能的剂量-反应关系的研究数量有限，在得出更细致的结论之前，需要进一步的研究。基于眼动测量经济且无创的特点，我们希望这篇综述能促进眼动测量在运动认知科学领域的应用。
关键词
Cognition; Exercise; Fitness; Pupil size; Retina.
认知; 锻炼; 健康; 瞳孔大小; 视网膜.
引言
参与体育活动（有规律的、有计划的，如急性和慢性体育锻炼）以及在不同维度（如心肺健康、肌肉力量和运动健康）保持相对较高的健康水平，可以在不同年龄、不同健康状况下对注意力控制和高阶认知产生积极影响（如执行功能和情景记忆）。
但这种积极影响并不普遍（许多研究没有观察到，例如，急性体育锻炼对行为测量的显著影响
需要更好地理解更高水平的体育活动（如急性和慢性体育锻炼）和健身对认知表现的积极影响的神经生物学机制。
为了更深入地了解运动和健身诱导的认知背后的神经生物学机制，有不同的神经成像方法：结构磁共振成像（MRI）、功能性MRI（fMRI）、功能性近红外光谱（fNIRS）、事件相关光学信号、脑电图（EEG）
在过去的20年里，随着横断面和介入性研究的数量不断增加，综述集中在神经成像技术上，使用EEG、fMRI、MRI评估与身体活动和健身相关的大脑模式变化，这些机制可能是参与某些形式的体育活动后观察到的认知表现增强的基础，并且与不同健身维度的更高健身水平有关。
神经成像方法的应用可能具有挑战性（成本与设备，EEG中使用电极凝胶、fMRI中需要尽可能不动地躺着，通过神经成像工具收集数据所需的时间相对较高，过于简化的方法不足以促进对大脑行为关系的全面理解例如身体活动
由于上述挑战，越来越多的研究使用大脑功能的间接测量，例如基于眼睛的度量，阐明与体育活动和健身对认知表现的积极影响相关的潜在神经生物学机制。
眼睛是身体与认知表现之间的神经生物学机制的窗口
- 基于眼睛的测量可以为了解与认知相关的神经生物学过程提供一个独特的视角
- 有许多不同的基于眼睛的指标：例如，基于眼球运动事件的指标，如注视、扫视或眨眼；血管指标，如视网膜血管直径
- 这篇综述重点关注与神经生物学机制相关的基于眼睛的测量，这些神经生物学机制被认为是身体活动和健身与认知表现正相关的基础，即神经递质的变化（如儿茶酚胺、多巴胺和去甲肾上腺素）或脑血管系统的变化（如心血管、心肺适应性假设、脑血管储备假设）
- 与儿茶酚胺系统（特别是去甲肾上腺素系统和多巴胺系统）相关的眼动（即瞳孔直径、扫视和自发眨眼率）的选定测量以及与脑血管系统相关的视网膜血管系统的选定测量如下所述（图1）：
瞳孔测量法提供了一种容易且经济的、非侵入性的觉醒和认知表现的神经指标
瞳孔大小与人类和动物的去甲肾上腺素系统活性的觉醒相关变化有关
其他研究表明，瞳孔大小的变化与更复杂的系统（例如，包括基底前脑的胆碱系统）有关
由于瞳孔测量的变化至少在一定程度上反映了对认知表现重要的神经生物学过程（例如，去甲肾上腺素系统的变化），基于瞳孔大小的测量方法经常用于研究认知表现（例如，认知控制、记忆、决策、语言）
在心理学、精神病学和神经科学领域中，前扫视（即向与视觉刺激相同的方向扫视）和反扫视（即与视觉刺激相反方向扫视）任务通常用于研究不同人群和条件下的扫视控制。
扫视运动是由皮层下和皮层神经结构的复杂网络控制的。为了旋转和重新定向眼睛从而进行扫视眼球运动，需要激活由颅神经核运动神经元支配的3对眼外肌肉；与此同时，反向扫视运动需要皮层神经结构（如前额叶皮层）的参与，这些结构与更高层次的认知过程有关，如执行功能。
多巴胺系统（例如，额纹状体回路）对功能良好的认知表现至关重要。
关于基于眼睛的测量，自发眨眼率可以用作多巴胺能系统状态的代表（尽管这一发现并不普遍，一些报告称这与多巴胺能系统的神经成像标记物，即多巴胺D2受体的可用性、纹状体多巴胺合成能力没有相关性）
许多研究观察到强直（静息状态）自发眨眼率与认知表现之间的联系或认知状态和阶段性自发眨眼率（即在认知测试期间获得）和认知表现。
有理由假设自发眨眼率反映了特定的大脑过程（例如多巴胺能系统的激活）
表明强直性自发眨眼率与（a）典型和非典型发育儿童的θ功率之间的关系，（b）在Go和No-Go条件下或仅在年轻健康成年人的No Go条件下刺激锁定事件相关脑电位的N2振幅之间的关系，（c）年轻健康成年人角形脑回的活动。
基于眼血管的测量被认为是脑血管系统状态的代表，脑血管系统被认为在身体活动和健康以及认知表现测量之间的积极关系中发挥着至关重要的作用。
可以使用各种方法来评估视网膜血管系统，如光学相干断层扫描血管造影、静态和动态视网膜血管分析。
- 基于眼睛的测量可以提供一个独特的视角，了解与认知相关的神经生物学过程、推动身体活动和健身与认知表现测量之间积极联系的过程。
- 基于眼睛的测量提供了几个优点：
- 非侵入性指标（至少部分反映了神经生物学机制，其直接评估相对困难且相当昂贵）
- 基于眼睛的测量，如瞳孔光反射，被认为是自主神经系统状态的代表，因此，可能补充已经在运动认知科学领域使用的更传统的自主神经系统测量
- 基于眼睛的指标可以构成对其他侵入性指标（例如脑源性神经营养因子浓度的血液采样）和非侵入性措施（例如确定睾酮水平的唾液评估）的有用补充
- 可以在有语言或运动障碍的人群中进行认知测试
基于眼睛的测量在运动认知科学领域的实际应用
- 在年轻人样本中，在急性体育锻炼后的抑制性控制任务中，认知表现更好，强直性瞳孔扩张（即在休息时）增加
- 关于体育活动，一项随机对照试验，研究8周有氧和协调训练干预对青少年（n = 35）报道称，视网膜小动脉直径的变化与认知能力的变化呈正相关（即，在抑制性控制任务中反应时间缩短）。
- 基于眼血管的测量可能构成理解身体活动对选定神经生物学系统影响的新方法。
方法&结果
见原文
主要发现
- （一篇文献）随着身体活动水平的提高，凝视身体活动（与不活动相比）刺激的几率和凝视持续时间都会增加
- （另一篇文献）在一项调查面部情绪任务期间，急性体育锻炼没有观察到这种运动诱导的对固定持续时间的影响
- （一个说有一个说没有。。。。还不成体系和定论）
瞳孔测量法
阶段性瞳孔大小与较高的心肺健康水平呈正相关，而强直性瞳孔大小则与常规体育活动水平呈正相关
然而，在126名健康大学生中，较高水平的心肺健康与较短的反应时间有关（即，在改良的Flanker任务探索执行功能期间进行评估）。他们没有观察到心肺健康水平和相瞳孔大小之间的相关性，也没有发现相瞳孔大小在心肺健康程度和反应时间之间存在中介作用的证据。
（又是一个说有一个说没有。。。。图一乐）
另一项横断面研究指出，与不运动刺激相比，当观看运动刺激时，运动水平越高，阶段性瞳孔大小的减少就越明显。
一项研究观察到，中等强度运动后，强直性瞳孔大小（即在休息时评估）或阶段性瞳孔大小没有变化（即在认知任务中评估）
另一项观察到，与对照条件相比，轻度至中等强度运动后的强直性瞳孔大小增加。
关于测试前与测试后的比较，1项研究报告称，在一轮大强度耐力运动后，强直性瞳孔尺寸减小，相态瞳孔尺寸增加
另一位在一轮中等强度耐力运动后没有观察到强直性瞳孔大小的显著变化或阶段性瞳孔大小增加
（又来。。整花活。到底要信哪个？！所以就只能靠实际实验样本算相关性才知道了，偶然性很大。反正有关系就说有，没关系就说没有，然后就可以发文了。就是如此乏味）
视网膜血管分析
在一项研究中，9635名青少年被随机分配到为期12周的运动或主动控制干预（即社会互动）中。在12周的干预期后，与主动对照组相比，运动组（a）在斯特鲁普效应（颜色和字意不一样，比如绿色的“黄”字）的不协调状态下的反应时间明显更短，（b）视网膜中央小动脉当量更大。
此外，观察到反应时间变化评分和视网膜中央小动脉当量之间存在负相关和中等相关。
这一发现表明，抑制控制的改善与小动脉的加宽有关，尽管这种相关性并不一定意味着因果关系，它确实支持了这样一种观点，即体育锻炼引起的认知改善可能部分是由于脑血管结构/功能的变化（。。。。全都是可能，maybe……）
马拉松赛跑对中年人认知测量和视网膜血管形成的慢性影响：（a）3-Back任务中的辨别指数（即区分目标和无关刺激的指标）与小动脉与小静脉之比呈正相关；（b）完成Trail Making Test b的时间与视网膜中央小动脉当量之间的负相关性。
在马拉松比赛结束后2小时内进行测量的运动的急性影响，观察到d2浓度表现（即正确和不正确标记字母之间的差异）与视网膜中央小动脉当量之间的正相关以及1-Back任务中的可辨别性指数与用视网膜中央小静脉当量完成试验a的时间之间的负相关。
在一轮高强度间歇拳击运动后，颞叶视网膜动脉小静脉的上下分支的直径较高，小动脉与小静脉的直径比较低；与被动对照组的试验后值相比，后者也显著降低。
使用光学相干断层扫描来研究视网膜血管、认知和身体健康或体育锻炼的影响的测量：
- 在一项横断面研究中，观察到蒙特利尔认知评估评分与视网膜血管网和浅血管丛的血管密度（根据年龄、性别、教育程度和体重指数进行调整）之间存在中等高的正相关性
- 在另一项研究中，观察到在对健康老年人进行为期8周的高速电路阻力训练干预后，浅表血管丛视网膜血管密度的变化与液体认知综合评分和列表排序工作记忆测试的变化呈中度负相关。
- （感觉也不是很能信，毕竟就是采集了后算一下相关性，有就有、没有就没有）
总之，大多数综述研究观察到，运动诱导的视网膜血管状态变化（例如，较高的小动脉与小静脉比率、较宽的视网膜中央小动脉当量和较窄的视网膜中央小静脉当量）与更好的认知表现相关。（血多认知意识好，大概是这么个意思）
扫视性眼球运动
- 1项横断面研究检查了静息状态自发眨眼率（作为一种被认为反映多巴胺能系统活动的基于眼睛的标志物）是否介导了心肺健康水平和执行功能之间的关系：（a）斯特鲁普干扰（通过反效率评分操作）与心肺健康水平之间的负相关；（b）斯特鲁普干扰与静息状态自发眨眼率之间的中度负相关；（c）静息状态自发眨眼率与心肺健身水平之间的小正相关。
- 研究使用fNIRS，根据左背外侧前额叶皮层的神经效率得分，检验了自发眨眼率的生理含义，并观察到静息状态下自发眨眼率越高，左背外侧前额皮层的神经效率得分越高。
- 这些发现表明，较高水平的心肺健康可能与左背外侧前额叶皮层更好的执行功能和神经效率有关（如在斯特鲁普任务中通过fNIRS测量的），并且这种联系部分是由大脑多巴胺能调节介导的（通过静息态自发眨眼率进行操作）。
讨论
这篇系统综述旨在全面评估研究体育活动、健身、认知表现和基于眼睛的测量之间关系的文献的现状。这项系统综述的主要发现如下：
- 没有足够的证据可以就基于凝视的测量得出可靠的结论（哈哈哈哈哈哈哈O(∩_∩)O也就是说眼睛跟意识的关系可以研究，但不一定有效有关联）
- 瞳孔测量作为去甲肾上腺素能系统的代表，可以解释急性体育锻炼和心肺健康对认知表现的积极影响，这一证据“喜忧参半”（各有说法了属于是）
- 身体训练或健身相关的脑血管系统变化（通过视网膜血管系统的变化来操作）通常与认知表现的改善呈正相关
- 急性和慢性体育锻炼对执行功能的眼动测量有积极影响
- 心肺健康与认知表现之间的正相关部分是由多巴胺能系统介导的（通过自发眨眼率操作）
（详细的内容请看原文如何分析其他文章）
局限
- 由于基于眼睛的测量是大脑变化的间接标志，可能会受到其他混杂因素[和/或]复杂神经生物学过程的影响
- 瞳孔扩张的变化（通过瞳孔测量法评估）不仅反映了去甲肾上腺素能系统（即通过去甲肾上腺素释放的蓝斑）的觉醒相关大脑变化，而且它们可能是不同神经系统相当复杂的相互作用的结果
- 未来的研究（例如，动物基础研究）应旨在理清导致基于眼睛的测量变化的复杂神经生物学机制，以便对这些测量进行更有力和细致的解释，尤其是在运动认知领域。
- 此外，基于眼睛的测量可能受到环境条件（例如环境亮度）的影响；因此，需要相对较高的实验程序标准化。
对未来研究的建议
- 多研究病人：大多数综述研究都是在健康的年轻成年人和老年人中进行的，而调查特殊群体的研究数量，如有主观和客观认知障碍的老年人则要少得多。需要在研究较少的人群（例如，患有疾病的儿童、中年人和老年人）中进行进一步研究，以扩大我们对基于眼睛的测量如何帮助我们揭示体育活动和身体素质与认知表现之间的积极关系的了解。
- 多几个维度：大多数相关的横断面研究都集中在心肺健康、基于眼睛的测量和认知表现之间的关系上。这意味着我们目前的知识在其他健康维度（如运动健康和肌肉力量）方面相对有限。例如（a）更高水平的肌肉力量（例如，通过握力操作）与更好的认知表现有关，尤其是在老年人中患神经疾病（如阿尔茨海默病）的风险较低；（b）不同的健身维度可能以独特的方式影响认知表现和潜在的神经生物学机制，可能是未来研究的一个有前景的角度。
- 多一些时间：还可以考虑利用24小时运动行为的概念，该概念专门量化身体活动、久坐行为和睡眠，而不是仅评估有规律的身体活动水平，以更全面地了解运动行为对认知表现的影响，并确定这种关联是否是由可以通过基于眼睛的测量操作的神经生物学过程驱动的。
- 多一些方式：大多数急性体育锻炼研究要么使用跑步机上的连续有氧运动、要么使用固定式自行车测力计，为了更深入地了解可能的剂量-反应关系，我们建议未来的研究评估不同运动特征（如急性体育锻炼类型）对认知表现和基于眼睛的测量的影响。为了更细致地理解体育锻炼的急性和慢性影响，可以在慢性体育锻炼研究中使用基于眼睛的测量来阐明运动-认知相互作用的可能介质，而这些介质现在只被部分理解。截至目前，只有一项针对儿童的研究表明，体育训练引起的眼睛测量（即视网膜直径）的变化与认知表现（即执行功能）的变化呈正相关。
结论
综述提供了证据，证明急性和慢性体育锻炼对执行功能的动眼测量有积极影响（真嘟假嘟。。）然而，由于使用基于注视的测量的研究数量有限（n = 2），瞳孔测量（n = 7），自发眨眼率（n = 1）和视网膜血管分析（n = 5），无法得出确切的结论。（对嘛。。。。只能说实验有限，以后继续研究）
尽管如此，现有的研究表明，与体育训练或健身相关的脑血管系统（通过视网膜血管系统的变化来操作）和多巴胺系统（通过静息状态自发眨眼率来操作）的变化与认知表现呈正相关。（说到底还是有点正相关的，毕竟血多就精神、有意识）
- 基于眼睛的测量可以在经济和非侵入性的情况下获得
- 目前的研究数量相对有限
- 基于眼睛测量可以为推动身体活动和健身之间的积极联系的神经生物学机制以及认知表现的测量提供有价值的见解
希望目前的系统综述将促进基于眼睛的测量在运动认知科学领域的未来应用。（狠狠地促进！）