Impact of 24 h movement behaviors on fundamental motor skills in preschool children
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摘要:
目的 探究24 h活动行为(身体活动、睡眠和屏幕时间)与幼儿基本运动技能(FMS)之间的关系,为保证儿童动作技能的长期发展提供参考和依据。 方法 于2022年3月,采用方便抽样和分层整群随机抽样相结合的方法从太原市6个城区中6所幼儿园抽取607名3~5岁幼儿作为研究对象,进行基线测试收集幼儿24 h活动行为和FMS数据;于2023年3月进行1年后的随访测试,收集幼儿FMS数据。采用第3版基本动作技能测试(TGMD-3)测量幼儿FMS水平;采用ActiGraph GT3X+加速度计测量幼儿的身体活动和睡眠时间,由家长报告屏幕时间。采用皮尔逊相关性分析、分层回归分析和二元Logistic回归分析24 h活动行为对幼儿FMS的影响。 结果 基线结果显示,基线身体活动总量(TPA)与基线操控技能、移动技能和TGMD-3总分均呈正相关(β值分别为0.40,3.87,4.27,P值均 < 0.01)。1年后随访结果显示,基线低强度身体活动(LPA)和屏幕时间与1年后的TGMD-3总分增加均呈负相关(β值分别为-1.93,-0.79);基线中高强度身体活动(MVPA)、TPA和睡眠时间与1年后的TGMD-3总分增加均呈正相关(β值分别为4.62,4.51,3.19)(P值均 < 0.01)。1年后随访结果显示,与不满足任何1项24 h活动行为指南相比,满足任意2项和3项指南的幼儿动作技能合格率均升高(OR值分别为2.31,3.32,P值均 < 0.01)。 结论 MVPA和充足的睡眠可对幼儿1年后的FMS提高产生积极影响,而LPA与较长的屏幕时间对幼儿1年后的FMS提高产生消极影响。学校和家庭应保证幼儿满足24 h活动行为指南推荐标准,促进其FMS的长期发展。 Abstract:Objective To investigate the association between 24 h movement behaviors (physical activity, sleep, and screen time) and fundamental motor skills (FMS) in preschool children, in order to provide the reference and basis for ensuring the long-term development of children's motor skills. Methods A total of 607 children aged 3 to 5 years old were selected from 6 kindergartens of 6 urban districts in Taiyuan in March 2022, through a combination of convenient sampling and stratified cluster random sampling method, and the baseline test was conducted to collect data on the children's 24 h movement behaviors and FMS; the follow-up test after one year was carried out in March 2023 to collect FMS data. The test of gross motor development-3rd was used to assess the children's FMS levels. Physical activity and sleep duration were measured using ActiGraph GT3X+ accelerometers, while screen time was reported by parents. Pearson correlation analysis, hierarchial and binary Logistic regression analyses were used to analyze the association of 24 h movement behavior with FMS. Results The results of baseline showed that total of physical activity (TPA) at baseline was positively associated with manipulation skills, mobility skills and total score of TGMD-3 (β=0.40, 3.87, 4.27, P < 0.01). The follow-up results after one year indicated that low-intensity physical activity (LPA) and screen time at baseline were negatively associated with increased TGMD-3 scores one year later (β=-1.93, -0.79, P < 0.01). Conversely, baseline moderate-to-vigorous-intensity physical activity (MVPA), TPA and sleep duration were positively associated with increased TGMD-3 scores after one year (β=4.62, 4.51, 3.19, P < 0.01). The follow-up results showed that meeting 2 or 3 items of the 24 h movement behavior guidelines was significantly associated with an increased likelihood of achieving motor skill proficiency (OR=2.31, 3.32, P < 0.01) compared to not meeting any 24 h movement behavior guideline after one year. Conclusions MVPA and enough sleep could positively affect FMS improvement, whereas LPA and long screen time could negatively affect FMS improvement at one year follow-up. Schools and families should ensure that preschool children meet the recommended standards of the 24 h movement behavioral guidelines to promote long-term development of FMS. -
Key words:
- Motor activity /
- Motor skills /
- Growth and development /
- Regression analysis /
- Child, preschool
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
低强度身体活动(low-intensity physical activity, LPA)、中高强度身体活动(moderate-to-vigorous-intensity physical activity, MVPA)、屏幕时间以及睡眠基本构成了个体24 h的主要行为活动[1]。世界卫生组织24 h活动行为指南及相关研究表明每天进行180 min身体活动(physical activity, PA)或者60 min的MVPA,保证睡眠时间为10~13 h,并将屏幕时间限制在60 min以内[1],可对幼儿的身心健康以及动作技能产生积极影响[2-3]。基本运动技能(fundamental motor skills, FMS)是幼儿期的一个重要能力,分为移动技能、操控技能和稳定性技能,构成了儿童参与各种体育活动和游戏的基础[4]。FMS可促进幼儿身体协调性和运动能力的发展,为学习更复杂的运动技能打下基础[5]。幼儿的24 h活动行为水平与其FMS关系密切,如MVPA对幼儿的FMS发展具有正向影响[6];但目前研究多集中于单一活动行为对FMS的影响,缺乏长期追踪数据支持其因果关系,无法探究活动行为对FMS长期的影响[3, 6]。此外,现有研究中24 h活动行为对FMS的影响结果尚存争议,如有研究表明,LPA与运动技能不相关,屏幕时间与动作技能呈负相关[7-8]。鉴于此,本研究通过对3~5岁幼儿进行为期1年的纵向追踪研究,深入探讨24 h活动行为模式(MVPA、LPA、睡眠和屏幕时间)对FMS的综合影响,为保证儿童动作技能的长期发展提供参考和依据。
1. 对象与方法
1.1 对象
2022年3月,采用方便抽样和分层整群随机抽样相结合的方法,按照太原市6个城区人口比例确定各区抽取幼儿的数量,随后在各区内进行整群抽样(太原市的六大城区包括小店区、迎泽区、杏花岭区、尖草坪区、万柏林区和晋源区,各区人口比例为26∶18∶15∶11∶10∶6,因此以上各区抽取幼儿数量分别为194,135,112,82,75,45名),每区采用方便抽样方法各抽取1所幼儿园,采用随机数字表法从幼儿园抽取一定数量幼儿,最终抽取6所幼儿园共计643名幼儿作为研究对象参与了基线测试,2022年3月研究过程中由于数据的测量缺失和无效数据的剔除,有效被试为607名。第2次施测时间为2023年3月,仅对FMS数据进行收集,有效被试为493名。基线测试中男童306名(50.4%),女童301名(49.6%);受试者年龄为3~5岁,且在幼儿园中进行全日制学习。纳入标准包括:(1)参与者具有正常的认知水平且无器质性疾病;(2)能够有效地配合研究者完成动作技能和身体活动测试。本研究通过了山西大学伦理委员会审查和批准(编号:SXULL2022064);参与者的监护人充分了解本研究的目的与程序,自愿参加并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 基本信息调查
使用适合幼儿的语言向幼儿解释测量方法;征得同意后,家长在问卷星上填写人口统计学调查问卷,内容包括孩子的出生日期、性别、家庭年收入等信息。
1.2.2 关于24 h活动行为指南依从性调查
身体活动水平采用ActiGraph GT3X+加速度计连续监测7 d,设备固定于腰右侧髂脊上,在实验开始前,专业人员培训家长如何佩戴和摘除加速度计[9]。数据收集结束后,研究人员收回加速度计对收集的原始数据进行下载和处理,主要计算LPA、MVPA和身体活动总量(total of physical activity, TPA),其中TPA=LPA+MVPA)。具体参数设置:采样间隔为1 s;未佩戴时间定义采用Choi算法;每天佩戴时间≥480 min为有效日;有效数据至少为3 d(2个工作日+1个周末日),则该受试者数据纳入统计分析,MVPA界值为Counts≥1 680/60 s,LPA界值为1 680/60 s>Counts>100/60 s等[9]。
在处理睡眠数据时,启用ActiGraph低频扩展滤波器模式以增强监测灵敏度,后续采用专家目视检测法逐分钟分析加速度计数据评估幼儿的睡眠[10]。当监测到儿童从坐立转为躺卧或静止状态时,结合以下条件判定为睡眠起始:第1分钟内综合矢量幅度低于1 000,随后至少连续4 min内该幅度低于500,同时步数少于每分钟10步;此外,睡眠起始与结束之间的时间间隔须至少为90 min,睡眠结束的判定基于由躺卧或静止状态转换为坐立状态[10]。当受试者睡眠有效数据至少为3 d (2个工作日+1个周末日),则该受试者数据纳入统计分析[11]。
幼儿屏幕时间由家长报告过去30 d内平均使用屏幕时间来评估,问卷已经过信效度检验,组内相关系数高于0.60,可准确反映幼儿的屏幕时间[12]。家长分别报告了每天使用/观看电视、电脑游戏、视频游戏、智能手机和平板电脑的情况。问题答案包括无(或0),0.5,1,2,3,4,5或>5 h。每天的屏幕时间是所有电子设备使用时间的总和。
本研究采用世界卫生组织发布的《幼儿24小时活动行为指南》作为衡量PA、睡眠和屏幕时间的标准[1, 13]。本研究样本中,平均每天TPA≥3 h且MVPA时间≥60 min为符合PA指南;平均每晚睡眠时间为10~13 h为符合睡眠指南;幼儿的家长报告其子女每天观看屏幕时间少于60 min,则为符合屏幕时间指南。
1.2.3 儿童运动技能测试
第3版基本动作技能测试(test of gross motor development-3rd, TGMD-3)已经在多个国家和地区使用,能够评估不同文化背景下幼儿FMS的发展[14]。测试时,测试人员首先示范技能,然后让幼儿进行1次练习和2次正式测试,为确保测试结果的准确性及一致性,每一类别测试均由两名专业测试人员共同执行[15]。测试过程全程录像,以便对初步评分中存在的疑问进行复核。本测试中操控技能为54分,移动技能为46分,FMS满分为100分;最后对每个分量表和TGMD-3总分进行汇总,得分越高说明儿童的FMS能力越强。该工具近期已被证明在我国儿童中具有良好的信效度[14-15]。本研究中,操控技能评分的组内相关系数为0.91,移动技能为0.93,TGMD-3组内相关系数为0.92,TGMD-3的比较拟合指数为0.94。
1.3 统计学分析
使用SPSS 22.0软件对测试数据进行分析,计量资料符合正态分布,采用(x±s)描述;计数资料用频数或百分比进行描述,对数据进行皮尔逊相关性分析。随后以基线和1年后随访的FMS得分为因变量,以基线的LPA、MVPA、TPA、睡眠、屏幕时间以及是否分别满足24 h活动行为3项指南作为预测变量,进行分层回归分析,并将性别、年龄和家庭年收入作为混杂变量进行调整;参考TGMD-3指导手册,以TGMD-3总分60分为分界线,将研究对象分为动作技能成绩合格组和不合格组,采用二元Logistic回归分析满足24 h活动行为指南数量与基本动作技能的关系。检验水准α=0.05。
2. 结果
2.1 幼儿24 h活动行为和基本特征
564名(92.9%)幼儿满足24 h活动行为指南中的至少一项,其中能满足PA指南的幼儿比例为68.0%(413名),满足睡眠指南的幼儿比例为82.2%(499名),而满足屏幕时间指南的仅占8.4%(51名)。调查对象24 h活动行为中,LPA、MVPA、TPA、睡眠、屏幕时间分别为(3.3±0.8,1.2±0.6,4.5±1.0,10.6±0.9,2.4±2.3)h/d,FMS中操控技能、移动技能、TGMD-3总分分别为(30.5±14.2,34.9±12.8,65.4±12.5)分。
基线MVPA、TPA、睡眠分别与基线和1年后随访时期操控技能、移动技能和TGMD-3总分呈正相关;基线屏幕时间分别与基线和1年后随访时期操控技能、移动技能和TGMD-3总分呈负相关(P值均 < 0.05)。见表 1。
表 1 幼儿24 h活动行为与FMS相关性分析(r值,n=493)Table 1. Correlation analysis between 24 h movement behaviors and FMS in preschool children (r, n=493)24 h活动行为 基线 1年后随访 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 LPA -0.14 -0.18 -0.15 -0.06 -0.07 -0.07 MVPA 0.51** 0.59** 0.56** 0.55** 0.56** 0.55* TPA 0.51** 0.54** 0.53** 0.59** 0.63** 0.60 睡眠 0.63* 0.50* 0.58* 0.60** 0.66* 0.68** 屏幕时间 -0.62** -0.50* -0.52** -0.68* -0.63** -0.65** 注: *P < 0.05,**P < 0.01。 2.2 幼儿24 h活动行为与基线FMS之间的横向关联
基线MVPA与基线操控技能、移动技能和TGMD-3总分呈正相关(β值分别为0.81,3.50,4.31,P值均 < 0.01);基线TPA与基线操控技能、移动技能和TGMD-3总分呈正相关(β值分别为0.40,3.87,4.27,P值均 < 0.01)。见表 2。与不满足任何1项指南相比,满足任意2和3项指南,动作技能合格率均升高[OR值(95%CI)分别为2.22(1.79~2.38),3.22(2.21~3.68),P值均 < 0.01]。
表 2 幼儿24 h活动行为与基线FMS之间的关联(n=607)Table 2. Association between 24 h movement behaviors and baseline FMS in preschool children(n=607)自变量 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 LPA -1.61 1.35 0.31 -2.05 1.31 0.11 -3.79 -3.66 0.08 MVPA 0.81 2.91 < 0.01 3.50 1.10 < 0.01 4.31 1.87 < 0.01 TPA 0.40 2.43 < 0.01 3.87 1.15 < 0.01 4.27 1.57 < 0.01 睡眠 1.18 1.51 0.15 1.96 1.52 0.21 3.14 2.42 0.84 屏幕时间 -0.33 0.21 0.85 -0.36 0.21 0.08 -0.35 0.33 0.23 2.3 幼儿24 h活动行为对1年后随访FMS的影响
追踪数据显示,基线屏幕时间与1年后的操控技能评分存在负相关(β=-0.29);基线LPA与1年后移动技能得分呈负相关(β=-2.18),基线MVPA、TPA和睡眠与1年后移动技能得分均呈正相关(β值分别为4.11,3.87,3.68)(P值均 < 0.01);基线LPA和屏幕时间与1年后TGMD-总分均呈负相关(β值分别为-1.93,-0.79),基线MVPA、TPA和睡眠与1年后TGMD-3总分均呈正相关(β值分别为4.62,4.51,3.19)(P值均 < 0.01)。见表 3。
表 3 幼儿24 h活动行为与1年后FMS之间的关联(n=493)Table 3. Association between 24-hour movement behaviors and FMS one year later in preschoolers(n=493)自变量 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 LPA -1.73 1.71 0.32 -2.18 1.62 < 0.01 -1.93 1.79 < 0.01 MVPA 1.31 1.26 0.42 4.11 2.91 < 0.01 4.62 1.03 < 0.01 TPA 0.67 1.24 0.58 3.87 1.25 < 0.01 4.51 1.97 < 0.01 睡眠 0.51 2.13 0.81 3.68 1.94 < 0.01 3.19 1.64 < 0.01 屏幕时间 -0.29 0.28 < 0.01 -0.42 0.26 0.11 -0.79 0.36 < 0.01 与不满足任何1项指南相比,基线时满足任意2和3项指南,操控技能合格率[OR值(95%CI)分别为1.92(1.21~2.37),2.55(1.79~3.41)]、移动技能合格率[OR值(95%CI)分别为2.79(1.91~3.43),3.41(2.09~4.01)]、动作技能合格率[OR值(95%CI)分别为2.31(1.41~3.38),3.22(2.21~4.39)]均升高(P值均 < 0.01)。
3. 讨论
本研究结果显示,仅51名(8.4%)幼儿能达到屏幕时间指南的要求,但564名(92.9%)幼儿能达到PA和睡眠指南的要求。此外,我国幼儿的FMS分数与既往研究持平[6]。既往研究发现,LPA与FMS存在正相关[16],但本研究发现LPA在提高FMS方面发挥着负面作用[8],提示增加LPA并不能有效提升FMS。原因可能有以下两方面:(1)LPA可能不足以刺激个体产生必要的生理适应,如肌肉力量、协调性和平衡性的提高,而上述生理适应在提高FMS中扮演重要角色[17];(2)相较MVPA,LPA类型的活动偏向个人,与他人的社交互动较少,而社交互动是提高FMS的重要组成部分[16, 18-19]。
在基线测试中,MVPA与FMS之间存在正相关,与既往研究结果相一致,即MVPA通常涉及更高水平的身体协调和肌肉使用,可促使FMS提高[20]。本研究在此基础上进一步证明了MVPA对幼儿1年后的FMS仍能起到积极影响,表明MVPA在FMS长期发展中的重要性。其潜在原因可能是:(1)充足的MVPA可以促进神经网络、骨骼和肌肉的发育,从而为后续FMS的掌握提供了生理基础[21];(2)MVPA水平较高的幼儿往往拥有较好的FMS,而良好的FMS可使幼儿感受到更多的成就感和满足感,激励他们继续参与MVPA[22-24]。此外,幼儿的MVPA主要发生在结构化的环境中(如幼儿园),通过固定的活动课程和自由玩耍时间进行,这种活动形式相对稳定,不容易被其他类型的活动所替代;同时,随着幼儿年龄的增长,LPA与MVPA之间的转换可行,为增加幼儿的MVPA水平提供了途径。综上所述,为了有效促进幼儿FMS的发展,应当鼓励更多的MVPA和针对性的技能训练。
睡眠的质量和持续时间是幼儿身心发展的重要因素,良好的睡眠特征与较高的运动协调性相关联[25];这一发现与睡眠对大脑信息处理和身体生长发育的促进作用相吻合,因为睡眠不足会影响神经系统的成熟,进而影响运动技能的学习和执行。研究还表明,睡眠期间大脑会加工和巩固白天学习的信息,包括运动技能[26]。因此,充足的睡眠有助于幼儿更好地学习和记忆新动作,从而促进FMS的发展。本研究中,睡眠与FMS的积极关系得到证实,可能是由于我国部分家庭注重健康生活方式,家长倾向于减少孩子的屏幕时间以增加睡眠[19]。因此,为促进幼儿的FMS发展,应保证充足的睡眠;未来研究应进一步探讨不同睡眠模式、屏幕时间与FMS之间的复杂关系,以及如何通过家庭和学前教育环境的设计,最大化地支持幼儿FMS的发展。
有研究发现,幼儿的屏幕时间与其手的灵活性技能呈负相关[27]。本研究也显示屏幕时间可能对FMS产生影响,尽管基线时屏幕时间对操控技能和移动技能未表现出影响,但基线屏幕时间与1年后操控技能之间存在负相关,提示减少屏幕时间可能为TPA提供更多时间,进而提供更多机会发展FMS。
综上所述,本研究发现仅TPA可对即时操控技能和移动技能产生积极影响,而TPA、睡眠和屏幕时间会对1年后的移动技能产生影响。此外PA的强度对FMS影响尤为重要,即MVPA在FMS发展中具有积极影响,而LPA对FMS具有消极影响,即在保证充足TPA时应以进行MVPA为主。本研究强调了维持适当的24 h活动行为模式,包括适量的TPA、充分的睡眠和合理的屏幕时间,对FMS的长期发展具有重要意义,即满足24 h活动行为指南数量越多,幼儿动作技能合格概率越高。因此,学校和家庭应尽量保证幼儿满足24 h活动行为指南推荐标准,以保证其动作技能的长期发展。
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表 1 幼儿24 h活动行为与FMS相关性分析(r值,n=493)
Table 1. Correlation analysis between 24 h movement behaviors and FMS in preschool children (r, n=493)
24 h活动行为 基线 1年后随访 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 LPA -0.14 -0.18 -0.15 -0.06 -0.07 -0.07 MVPA 0.51** 0.59** 0.56** 0.55** 0.56** 0.55* TPA 0.51** 0.54** 0.53** 0.59** 0.63** 0.60 睡眠 0.63* 0.50* 0.58* 0.60** 0.66* 0.68** 屏幕时间 -0.62** -0.50* -0.52** -0.68* -0.63** -0.65** 注: *P < 0.05,**P < 0.01。 表 2 幼儿24 h活动行为与基线FMS之间的关联(n=607)
Table 2. Association between 24 h movement behaviors and baseline FMS in preschool children(n=607)
自变量 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 LPA -1.61 1.35 0.31 -2.05 1.31 0.11 -3.79 -3.66 0.08 MVPA 0.81 2.91 < 0.01 3.50 1.10 < 0.01 4.31 1.87 < 0.01 TPA 0.40 2.43 < 0.01 3.87 1.15 < 0.01 4.27 1.57 < 0.01 睡眠 1.18 1.51 0.15 1.96 1.52 0.21 3.14 2.42 0.84 屏幕时间 -0.33 0.21 0.85 -0.36 0.21 0.08 -0.35 0.33 0.23 表 3 幼儿24 h活动行为与1年后FMS之间的关联(n=493)
Table 3. Association between 24-hour movement behaviors and FMS one year later in preschoolers(n=493)
自变量 操控技能 移动技能 TGMD-3总分 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 β值 标准误 P值 LPA -1.73 1.71 0.32 -2.18 1.62 < 0.01 -1.93 1.79 < 0.01 MVPA 1.31 1.26 0.42 4.11 2.91 < 0.01 4.62 1.03 < 0.01 TPA 0.67 1.24 0.58 3.87 1.25 < 0.01 4.51 1.97 < 0.01 睡眠 0.51 2.13 0.81 3.68 1.94 < 0.01 3.19 1.64 < 0.01 屏幕时间 -0.29 0.28 < 0.01 -0.42 0.26 0.11 -0.79 0.36 < 0.01 -
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