我國(guó)大齡射箭運(yùn)動(dòng)員腦電特征的研究

何　洋　王　霆　石　巖

摘要：對(duì)25名健將級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員腦電α波各指標(biāo)的特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明：大齡射箭運(yùn)動(dòng)員腦電α波的各指標(biāo)在安靜狀態(tài)下與適齡運(yùn)動(dòng)員之間差異不顯著，而在過度換氣后的恢復(fù)階段的差異顯著。研究結(jié)果為射箭項(xiàng)目個(gè)性化訓(xùn)練提供參考。

關(guān)鍵詞：射箭運(yùn)動(dòng)員；運(yùn)動(dòng)壽命；腦電圖；α波

中圖分類號(hào)：G804.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-3612(2008)04-0493-03

射箭運(yùn)動(dòng)對(duì)腦機(jī)能的要求甚高，腦機(jī)能的水平?jīng)Q定運(yùn)動(dòng)員個(gè)體在射箭項(xiàng)目上的成就發(fā)展。目前，從神經(jīng)電生理學(xué)視角探討大齡射箭運(yùn)動(dòng)員腦機(jī)能的研究還處于空白階段。而國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究大多集中于運(yùn)動(dòng)員退役以后的就業(yè)安置、角色轉(zhuǎn)換、年齡特征以及如何延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)壽命等方面。本文通過對(duì)25名優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員腦電α波的特征進(jìn)行研究，了解兩組不同年齡段運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能水平的具體差異，以期為射箭項(xiàng)目訓(xùn)練提供一定的參考依據(jù)。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

選取25名2006年在役健將級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員作為被試。將年齡大于25歲（含25歲）的健將級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員作為大齡組；將年齡介于18～24歲在役健將級(jí)射箭運(yùn)動(dòng)員作為對(duì)照組（表1）。所有運(yùn)動(dòng)員無精神病史，身體健康，兩組運(yùn)動(dòng)員性別、學(xué)歷差異無顯著性意義（P>0.05），年齡差異顯著（P<0.05）。

1.2研究方法

1.2.1測(cè)試儀器采樣儀器為北京太陽電子科技有限公司生產(chǎn)NDC-2000腦電地形圖儀及其前置放大器，放大器的頻帶寬度為0.02～50 Hz，計(jì)算機(jī)采集頻率為128 Hz。

電極安裝采用國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)安裝法（國(guó)際10/20系統(tǒng)電極放置法），16導(dǎo)聯(lián)（單導(dǎo)）分別安置在左右額區(qū)、中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)，以及前、中、后顳區(qū)。電極使用BECKMAN純銀鞍狀電極，接地電極安放在FPz，參考電極安放在雙側(cè)耳垂。

1.2.2測(cè)試程序首先，記錄EEG的休息基線。被試進(jìn)入測(cè)試室后，告訴他們測(cè)試的目的是考察他們安靜狀態(tài)下生理學(xué)參數(shù)以及大腦活動(dòng)狀況。

戴好電極帽（16導(dǎo)）后，告訴被試：將采集3 min閉目安靜狀態(tài)、3 min閉目過度換氣狀態(tài)(呼吸頻率為26～28次/min)、以及3 min閉目安靜恢復(fù)狀態(tài)下EEG數(shù)據(jù)。

測(cè)試中被試要輕閉雙目，兩手自然放在雙腿上，努力減小眨眼和運(yùn)動(dòng)，不給被試關(guān)于腦電基線的具體指導(dǎo)語，僅告訴他們努力盡可能地放松、休息。若被試在測(cè)試中有手麻或頭暈，舉手提示測(cè)試人員，同時(shí)記錄該時(shí)間。

1.2.3測(cè)試階段2003年12月至2007年9月國(guó)家射箭隊(duì)集訓(xùn)階段。

1.2.4觀察指標(biāo)過度換氣前的安靜狀態(tài)與過度換氣后的30秒恢復(fù)狀態(tài)下，大腦枕區(qū)的α指數(shù)、α頻率、α波幅、α串長(zhǎng)。

1.2.5數(shù)據(jù)處理觀測(cè)指標(biāo)采用平均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)表示，對(duì)兩組運(yùn)動(dòng)員被試數(shù)據(jù)作兩樣本的t檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1過度換氣前后兩組射箭運(yùn)動(dòng)員α指數(shù)(%)對(duì)比α波是確定腦電圖快慢的基準(zhǔn)波，具有10 Hz左右即8～13 Hz的頻率，在正常人的頂枕部最明顯。α波的出現(xiàn)率或量，即在一定時(shí)間的腦電圖記錄里含有的α波到何種程度，有相當(dāng)大的個(gè)體差異。為了量化地表示上述的α波出現(xiàn)率的差異，Davis等(1936)提倡使用α指數(shù)或α波的百分比，就是用某一時(shí)間的腦電圖記錄中的α波出現(xiàn)時(shí)間，占全部記錄時(shí)間的百分比表示［1］（表2）。

究其原因，由于射箭運(yùn)動(dòng)員從事靜力性練習(xí)，在練習(xí)時(shí)，肌群處于持續(xù)緊張狀態(tài)，本體感受器的沖動(dòng)不斷傳達(dá)到大腦皮質(zhì)的相應(yīng)部位，使神經(jīng)細(xì)胞處于持續(xù)緊張狀態(tài)而易于疲勞，當(dāng)增加負(fù)荷后（過度換氣）大齡運(yùn)動(dòng)員的恢復(fù)能力較適齡運(yùn)動(dòng)員差，因此，α指數(shù)不能恢復(fù)到負(fù)荷前的安靜狀態(tài)。

2.2過度換氣前后兩組射箭運(yùn)動(dòng)員α頻率(Hz)對(duì)比α頻率一般說明大腦皮質(zhì)新陳代謝的速度，即高級(jí)神經(jīng)的活躍程度。一般認(rèn)為頻率在11Hz以上的快α成分與腦電活動(dòng)水平的上升應(yīng)對(duì)。腦部機(jī)能隨年齡的增長(zhǎng)而不斷完善，波率由慢漸快至正常水平［1］。測(cè)試中，兩組運(yùn)動(dòng)員在安靜狀態(tài)下的α頻率分別為(10.44±2.07)Hz、(11.61±1.22)Hz，對(duì)照組較高但差異并不顯著；在過度換氣后，兩組運(yùn)動(dòng)員α頻率差異也不顯著（表3）。這說明大齡射箭運(yùn)動(dòng)員大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞的活躍程度與適齡射箭運(yùn)動(dòng)員相似。

2.3過度換氣前后兩組射箭運(yùn)動(dòng)員α波幅(μV)對(duì)比α波幅反映大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞代謝的強(qiáng)度，即高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的張力情況。運(yùn)動(dòng)員隨著年齡增長(zhǎng)，腦電圖不斷成熟，波幅逐漸降低為成人波幅高度。α波的波幅根據(jù)導(dǎo)聯(lián)法的不同而不同，且有相當(dāng)大的個(gè)體差異，枕部的波幅最高，向頭的前方逐漸變低。α波通常優(yōu)勢(shì)地出現(xiàn)于頂枕部，特別是枕部波幅最高，出現(xiàn)頻率也高［2］。本研究中，安靜狀態(tài)下大齡組α波幅為(34．24±10.14)μV，對(duì)照組為(31.3±10.28)μV。而恢復(fù)狀態(tài)下大齡組α波幅為(39.72±9.02)μV，對(duì)照組為(29.53±9.35)μV（表4）。對(duì)照組波幅顯著低于大齡組，更趨于正常水平，而大齡運(yùn)動(dòng)員在過度換氣后期會(huì)出現(xiàn)“慢波建立”，且波幅較高，在恢復(fù)狀態(tài)波幅又不能很快恢復(fù)到正常水平，說明大齡運(yùn)動(dòng)員更易疲勞，而疲勞消除亦較慢。

2.4過度換氣前后兩組射箭運(yùn)動(dòng)員α串長(zhǎng)(s)對(duì)比正常人α腦波波幅以梭狀形式出現(xiàn)，即在α節(jié)律中有規(guī)律地由低漸高，又由高漸低直至消失，其長(zhǎng)度以3 cm/s計(jì)算，稱為串長(zhǎng)［2］。安靜狀態(tài)下大齡組串長(zhǎng)為(2.07±0.33)s，對(duì)照組為(2．28±0.33)s（表5），兩者之間無顯著差異，而恢復(fù)狀態(tài)下兩組運(yùn)動(dòng)員α串長(zhǎng)之間也無顯著差異，提示大齡組運(yùn)動(dòng)員大腦神經(jīng)細(xì)胞興奮的持續(xù)時(shí)間與對(duì)照組相似。

2.5個(gè)案分析

個(gè)案1：HY，女，30歲，1996年夏季奧運(yùn)會(huì)女子射箭個(gè)人亞軍，2004年夏季奧運(yùn)會(huì)女子射箭團(tuán)體亞軍。分別于2004年5月雅典奧運(yùn)會(huì)備戰(zhàn)階段，2007年好運(yùn)北京國(guó)際射箭邀請(qǐng)賽賽前1 d，2007年亞洲射箭錦標(biāo)賽賽前1 d，對(duì)其進(jìn)行腦電測(cè)試。

其腦電圖顯示：

1) 安靜狀態(tài)下HY三次測(cè)試大腦神經(jīng)元代謝的方式以強(qiáng)度變化為主，波幅的高度(電壓)從65 μV大幅下降到50 μV，而腦電波的頻率始終在10周波/s左右。神經(jīng)細(xì)胞膜電位的變化，可反映大腦皮層的興奮抑制調(diào)節(jié)過程。第一次與第二次測(cè)試間，大腦喚醒水平大幅下降，顯示其網(wǎng)狀上行激活系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能開始下降，提示其速度、爆發(fā)力素質(zhì)均已開始下降。但在最后一次的腦電測(cè)試中，各指標(biāo)較第二次測(cè)試有改善跡象（表6）。

2) HY的腦電波在三次測(cè)試中對(duì)過度換氣刺激的反應(yīng)呈下降趨勢(shì)。給予3 min26次/s的過度換氣刺激，會(huì)產(chǎn)生慢波陣發(fā)反應(yīng)；在30 s的恢復(fù)時(shí)段內(nèi)，HY第一次測(cè)試各頻段指數(shù)能夠恢復(fù)到安靜狀態(tài)下的水平，第二次與第三次測(cè)試各頻段指數(shù)均無法在規(guī)定時(shí)段內(nèi)恢復(fù)至正常水平（表7）。這提示大腦神經(jīng)元對(duì)負(fù)荷的耐受能力并沒有下降，但其恢復(fù)能力開始下降。

3) 表象狀態(tài)下α波指數(shù)（%）的變化可說明集中注意能力的程度。表8提示，HY于2004年5月的測(cè)試結(jié)果是三次測(cè)試中α波指數(shù)（%）抑制程度最高的一次。

個(gè)案2：YFJ，男，29歲，2006年亞洲射箭大獎(jiǎng)賽個(gè)人亞軍、團(tuán)體冠軍，2006年射箭世界杯上海站季軍。分別于2006年5月國(guó)家射箭隊(duì)北京集訓(xùn)階段，2007年8月好運(yùn)北京國(guó)際射箭邀請(qǐng)賽賽前1 d，2007年9月亞洲射箭錦標(biāo)賽賽前1 d，對(duì)其進(jìn)行腦電測(cè)試。

其腦電圖顯示：

1) 安靜狀態(tài)下YFJ三次測(cè)試大腦神經(jīng)元代謝的方式以速度變化為主，波幅的高度(電壓)基本保持82～85 μV，而腦電波的頻率則在10.1周波/s與10.9周波/s的范圍內(nèi)波動(dòng)變化。第一次與第二次測(cè)試間，大腦喚醒水平有所下降，顯示其網(wǎng)狀上行激活系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能開始下降，提示其速度、爆發(fā)力素質(zhì)均已開始下降。但在最后一次的腦電測(cè)試中，大腦神經(jīng)元的放電頻率較前兩次測(cè)試有大幅提高（表9），提示其興奮性增強(qiáng)。

2) YFJ的腦電波在三次測(cè)試中對(duì)過度換氣刺激的反應(yīng)呈先降后升趨勢(shì)。給予3 min26次/s的過度換氣刺激，會(huì)產(chǎn)生慢波陣發(fā)反應(yīng)；在30 s的恢復(fù)時(shí)段內(nèi)，YFJ第一次測(cè)試各頻段指數(shù)能夠恢復(fù)到安靜狀態(tài)下的水平，第二次測(cè)試各頻段指數(shù)均無法在規(guī)定時(shí)段內(nèi)恢復(fù)至正常水平，第三次測(cè)試則各頻段指數(shù)均在規(guī)定時(shí)段內(nèi)恢復(fù)并超過正常水平（表10），提示三次測(cè)試大腦神經(jīng)元對(duì)負(fù)荷的耐受能力下降，但其恢復(fù)能力并沒有隨著年齡的增長(zhǎng)下降，反而由于訓(xùn)練的系統(tǒng)性增強(qiáng)，恢復(fù)能力也隨之有增強(qiáng)的趨勢(shì)。

3) 表11提示，YFJ于2007年9月的測(cè)試結(jié)果是三次測(cè)試中α波指數(shù)（%）抑制程度最高的一次。

3討論

3.1射箭運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)疲勞特點(diǎn)射箭是追求準(zhǔn)確性的技能類項(xiàng)目，“快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定”的項(xiàng)目制勝規(guī)律就是要求射箭運(yùn)動(dòng)員能夠協(xié)調(diào)一致地完成技術(shù)動(dòng)作［3］。這要求運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于適宜的興奮狀態(tài)，本體感覺敏銳清晰，注意力高度集中，對(duì)時(shí)間、空間知覺準(zhǔn)確。

因此，無論從刺激的角度還是從消耗的角度分析，射箭活動(dòng)過程主要是作用于神經(jīng)系統(tǒng)。這使得在射箭運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和比賽中，運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)的負(fù)荷很大，過大或不適宜的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷極易給運(yùn)動(dòng)員造成中樞疲勞（central fatigue）。運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)疲勞是訓(xùn)練負(fù)荷、比賽和非訓(xùn)練應(yīng)激因素與恢復(fù)過程長(zhǎng)期不平衡的結(jié)果。

3.2大齡射箭運(yùn)動(dòng)員大腦機(jī)能特點(diǎn)在射箭運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員受訓(xùn)練強(qiáng)度、心理負(fù)荷的影響，可能呈現(xiàn)出高氧化應(yīng)激狀態(tài)，此刻，氧自由基水平提高，mtDNA和蛋白質(zhì)損傷及脂過氧化，ATP供給大腦神經(jīng)元代謝的能量不足產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致神經(jīng)元代謝的速度下降，突觸生物電信息的傳遞速度變慢［4］。

在本研究中，安靜狀態(tài)下反映大腦神經(jīng)機(jī)能的α各指標(biāo)雖然都有所變化，但大齡射箭運(yùn)動(dòng)員與對(duì)照組的適齡射箭運(yùn)動(dòng)員之間差異并不顯著。這一方面表明測(cè)試所處的訓(xùn)練階段專項(xiàng)負(fù)荷對(duì)兩組射箭運(yùn)動(dòng)員的刺激差異并不顯著，另一方面也提示專項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷產(chǎn)生的機(jī)能下降通過一般的日常調(diào)節(jié)手段（如睡眠）可以得到恢復(fù)，不會(huì)使大齡組運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生病理現(xiàn)象。

腦組織對(duì)缺氧相當(dāng)敏感，當(dāng)缺氧時(shí)，從丘腦上行非特異投射系統(tǒng)傳向大腦皮層的興奮降低，導(dǎo)致大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞電活動(dòng)的同步化增強(qiáng)，使腦電向慢頻段發(fā)展,出現(xiàn)α、δ、θ波增多。由于慢波和α波增多，導(dǎo)致去同步化相對(duì)減少，使β波的分配指數(shù)隨缺氧程度的增加逐漸降低。表明大腦興奮性降低，抑制性加深。在這種情況下出現(xiàn)的α波增高，只能是大腦興奮水平低下的一種抑制表現(xiàn)［5］。同時(shí)，大腦對(duì)腦內(nèi)CO2含量下降有一定的耐受力，異常情況下，腦電將出現(xiàn)慢波，腦電地形圖慢頻段能量增加，腦電產(chǎn)生相應(yīng)的變化［2］。為了模擬在高強(qiáng)度的訓(xùn)練與比賽中運(yùn)動(dòng)員所承受的負(fù)荷對(duì)大腦的刺激，目前，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)界常使用過度換氣負(fù)荷實(shí)驗(yàn)。由于被試在實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行每分鐘28～30次深吸氣和深呼氣，2～3 min后腦內(nèi)血漿CO2含量會(huì)下降至3.7 mL。

在本研究中，過度換氣負(fù)荷實(shí)驗(yàn)后，大齡運(yùn)動(dòng)員的大腦機(jī)能有明顯的下降，如反映大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞代謝強(qiáng)度的α波幅以及反映α波所占比例的α指數(shù)，同時(shí)在恢復(fù)階段的30 s內(nèi)，大齡運(yùn)動(dòng)員各指標(biāo)都無法很快恢復(fù)到安靜狀態(tài)下的正常水平。這表明隨著年齡的增長(zhǎng)，射箭運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性也隨之逐漸降低，同時(shí)血液循環(huán)神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制的呆滯性則有所發(fā)展，它使得心血管系統(tǒng)對(duì)速度性負(fù)荷的適應(yīng)能力首先降低。這使得大齡射箭運(yùn)動(dòng)員在高強(qiáng)度的訓(xùn)練與比賽中，疲勞感與不適感會(huì)較年輕運(yùn)動(dòng)員明顯，這也可以解釋在比賽中為何會(huì)出現(xiàn)大齡射箭運(yùn)動(dòng)員排名賽成績(jī)往往好于淘汰賽中的成績(jī)。

4小結(jié)

腦電α波能夠客觀地反映個(gè)體大腦的生理成熟過程，可以將其作為衡量大腦發(fā)育和成熟程度的主要指標(biāo)。大齡射箭運(yùn)動(dòng)員腦電α波的各指標(biāo)在安靜狀態(tài)下與適齡運(yùn)動(dòng)員之間差異不顯著，與年齡增長(zhǎng)無相關(guān)［6］。他們之間的差異主要在過度換氣后的恢復(fù)階段。大齡運(yùn)動(dòng)員在負(fù)荷刺激下，無法像適齡運(yùn)動(dòng)員那樣在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常安靜狀態(tài)水平。因此，在制定訓(xùn)練計(jì)劃時(shí)應(yīng)充分考慮大齡射箭運(yùn)動(dòng)員的這一特點(diǎn)，合理安排訓(xùn)練的強(qiáng)度以及訓(xùn)練中的間歇時(shí)間，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)積極性恢復(fù)手段的運(yùn)用。

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