運動科學學術大師講座-運動與認知神經科學跨領域研究成果與歷程
國立臺灣師範大學體育與運動科學系運動心生理學實驗室 林志謙/郭怡伶/蔡昀廷 文
宅在家學習，原來是一件這麼熱血的事情！在週末前的夜晚，運動科學學術大師系列講座第二場，Webex網路平台湧入了將近八百位夥伴共同來參加本次學習型的運動科學研究講座。主辦人洪聰敏研究講座教授特別提到，希望能提供一個學術平台，可以讓大家一起學習成長。本次講座很榮幸的邀請到國立臺灣師範大學體育室王鶴森主任擔任主持人，以及成功大學蔡佳良特聘教授擔任本次的主講者，與我們分享研究成果及心路歷程。
蔡教授學術養成歷程非常多元，從師專（院）數理教育學學士橫跨至運動科學運動生理學碩士，隨後取得國立體育大學運動保健學與適應體育運動學博士學位。曾經擔任國小教職、成大體育健康與休閒研究所所長、成大體育室主任……等，研究領域涵蓋認知神經科學、適應體育運動學及運動生理學。此外，研究成果上相當豐碩，現任多本國內及國外知名學術期刊的主編、副主編、編輯及審查委員，以及國內許多學術研究獎項及國際研究計畫的審查委員，並進行許多跨國的研究合作案，目前也擔任科技部精準運科計畫主持人等。蔡教授過去曾獲得科技部大專院校特殊優秀人才獎勵及傑出研究獎。到目前為止，更多達97篇SCI及SSCI論文發表。今年在疫情的情況下，半年時間已經撰寫多篇國際期刊論文發表，這是非常不容易的成就! 蔡教授從本土扎根，成為跨領域、跨國際的學術典範。
蔡教授本次講座主題為：「運動與認知神經科學跨領域研究成果與歷程」，演講一開始，蔡教授便與我們分享他的人生觀…
人生不同時期會因所下的決定而有不同的歷程與結果
年輕時可勇於嘗試人生夢想，勿被過於穩定的生活所束縛
蔡教授提到，剛開始進到大學做研究、尋求合作對象常會遇到挫折，同時，在研究資源相對匱乏的情況下，要如何持續進行研究是他當時曾面臨的困境，這可能也是一些未來準備新進大學任教的後進需要思考並努力克服的難題。他相信只有藉由累積自己研究能量，獲得外界肯定，就能逐漸獲得一些研究資源。而如何善用這些資源進行系統性研究來改善大眾健康問題與增進社會福祉，是學術研究人員的使命。
第一個分享的是發展協調障礙兒童（Developmental Coordination Disorder；簡稱為DCD）的系統性研究，主要是探討動作協調性較差兒童的動作障礙表徵及潛在的大腦神經處理機制，並思考運動對他們的效果。他發現這類兒童除了本身的手部精細動作、手眼協調、及動靜態平衡問題之外，透過視知覺（Visual perception）、視覺空間注意力（Visuospatial attention）及視覺空間工作記憶（Visuospatial Working Memory）等測驗，並輔以事件相關電位（Event-Related Potential；簡稱為ERP），可檢視其大腦內在的神經障礙機制。蔡教授研究也發現DCD兒童在大腦皮質區的背側流（Dorsal stream）及腹側流（Ventral stream）體系，似乎在神經迴路上出現問題，而胼胝體（Corpus callosum）大小亦可能是造成左右腦訊號無法交互流暢傳遞，而造成動作協調上的問題。因此，他透過一些協調性運動（例如；桌球、足球）與有氧運動的長期介入，發現到確實可以改善協調性不佳兒童的抑制性控制與工作記憶力缺陷問題，此現象也從腦波電生理（例如︰ERP—P3和pSW成分波）訊號中獲得支持，表示兒童在大腦發育成長時期，長期規律運動對他們的動作及認知功能發展是非常重要的。
第二個分享的系統性研究是有關失智症族群（阿茲海默症），跨領域結合認知神經科學與血液生化研究。他分享跨領域過程的艱辛歷程，當中需要持續累積新領域的背景知識，從理論、分析技術等開始學習，透過不斷嘗試與克服問題，慢慢建立起專業知能。失智症可能的原因包括家族遺傳史、輕微認知障礙而惡化成阿茲海默症，其中，病理學主要原因是腦部組織累積許多類澱粉蛋白斑塊（Amyloid plaques）。他的系統性研究開始招募具有失智症家族遺傳史的人，進行基因ApoE-4與肥胖等潛在危險因子的神經認知與血液生化分析，了解仍處於健康時期的失智症遺傳史家人的生理表徵。隨後，進一步從演變至輕微認知障礙（Mild Cognitive Impairment;簡稱為MCI）族群探討單次以及長期有氧與阻力運動介入，對於MCI患者的神經認知表現與血液生化指標效果。結果發現，提高有氧與肌肉適能可改善此族群的認知功能（如︰作業轉換、記憶力）、腦波電生理訊號，從血液分析也發現長期有氧運動和阻力運動能分別提升腦神經滋養因子（BDNF）及類胰島素生長因子（IGF-1）的分泌濃度，協助類澱粉蛋白斑塊的代謝。因此，規律運動（如︰有氧運動和阻力運動）能減緩老年人大腦功能性退化及降低失智症發生的機率。
第三個部分為進行不同運動型態（閉鎖性運動及開放性運動）與老年人神經認知功能的系統性研究。在橫斷性研究設計當中，發現開放性運動組在作業轉換測驗有較快的反應時間，也有較大的腦波P3振幅；在視覺空間注意力作業中，封閉與開放性運動組都會比控制組有較佳的反應時間，而腦波P3振幅雖可看到開放性運動及閉鎖性運動的好處，但開放性運動似乎對老年人的視覺空間注意力效果較佳。基於橫斷性研究的諸多限制，他進一步進行長期運動介入研究，發現開放性運動可以改善作業轉換的反應時間，雖兩種運動型態皆可提升正確率表現，但閉鎖性的有氧運動似乎更能有效改善記憶力，不過，腦波則發現兩種運動型態皆能改善作業轉換或記憶力的P3振幅。這些系統性研究結果表示，不同運動型態對於大腦不同區域有著潛在的獨特效果，如何透過有效運動處方來改善老年人不同腦區的神經認知退化，這是未來可以努力的方向。
講座最後，蔡教授與我們分享最近三年所做的精準運科結合人工智慧（Artificial Intelligence；簡稱為AI）研究，他將所學的腦波及眼動技術融入羽球競技運動訓練當中，與電機工程領域學者嘗試共同研發智慧型球拍、智能場館、穿戴式裝置，並建構物聯網等，希望以科學化的方式來了解運動疲勞及避免運動傷害。目前腦波與眼動訊號進行人工智慧演算已提高其辨識度，透過適當演算法也能得知運動員訓練當時的生心理狀態。也因此，蔡教授特別強調，系統性研究、跨領域研究是未來的趨勢，但要從事跨領域研究，需先不斷閱讀增加背景知識，了解不同領域的社群語言及思考邏輯，過程雖然艱辛，但將有助於增加我們未來在學術研究上的量能。最後，運動科學大師系列講座接下來的場次也是相當的精采，也提供了系統性研究及跨領域研究的典範，期待接下來的幾場講座當中，各位研究夥伴能夠再度一起在這學習平台上度過充實的夜晚，See you soon!
