3min臺(tái)階測(cè)試中不同水平人群的腦電活動(dòng)參數(shù)的研究

韓　麗

(寧波大紅鷹學(xué)院 公共體育部，浙江 寧波 315175)

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3min臺(tái)階測(cè)試中不同水平人群的腦電活動(dòng)參數(shù)的研究

韓麗

(寧波大紅鷹學(xué)院 公共體育部，浙江 寧波 315175)

摘要：研究女大學(xué)生有氧運(yùn)動(dòng)過程中腦電的變化規(guī)律，為尋找女大學(xué)生合適的耐力鍛煉方法提供科學(xué)依據(jù)。采用實(shí)驗(yàn)研究方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組女生各10名進(jìn)行腦電測(cè)試。分別采集安靜時(shí)，3min臺(tái)階測(cè)試結(jié)束即刻1min和3min三種狀態(tài)下的專注度值和放松度值。通過比較分析，中等強(qiáng)度負(fù)荷下，對(duì)照組的專注度值的變化情況是先升后降，而實(shí)驗(yàn)組是持續(xù)小幅上升。對(duì)照組的放松度值變化情況是大幅不斷上升，實(shí)驗(yàn)組的放松度值是先升后降。研究結(jié)果表明：中等強(qiáng)度下，與實(shí)驗(yàn)組對(duì)比，對(duì)照組學(xué)生疲勞恢復(fù)相對(duì)較快，神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能水平較高。因此，耐力練習(xí)中參考對(duì)照組的中等強(qiáng)度負(fù)荷后的專注度值和放松度值的變化規(guī)律，控制練習(xí)強(qiáng)度及每?jī)纱尉毩?xí)的間歇時(shí)間，可提高耐力素質(zhì)水平。

關(guān)鍵詞：腦電波;專注度;放松度

耐力是指人體長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行肌肉工作的運(yùn)動(dòng)能力，也可以認(rèn)為是抗疲勞的能力[1]。它是反映人體健康水平或體質(zhì)強(qiáng)弱的一個(gè)重要標(biāo)志。在校女大學(xué)生的耐力素質(zhì)存在較為突出的問題。而腦電波是大腦皮層大量神經(jīng)元的突觸后電位總和的結(jié)果。腦電波同步節(jié)律的形成與皮層丘腦非特異性投射系統(tǒng)的活動(dòng)有關(guān)。目前的研究已表明體質(zhì)健康狀況具有明顯差異者的腦電信號(hào)存在一定的差別，然而機(jī)體在中等強(qiáng)度負(fù)荷下的腦電變化，目前尚無詳細(xì)的研究結(jié)果。因此，本文旨在研究女大學(xué)生在進(jìn)行體育鍛煉前及休息后專注度 (attention) 和放松度(meditation)等腦電指標(biāo)的變化規(guī)律，揭示有氧運(yùn)動(dòng)過程中腦電的變化規(guī)律，盡可能尋找女大學(xué)生合適的耐力鍛煉方法提供科學(xué)依據(jù)。

本研究采集的數(shù)據(jù)為專注度和放松度，通過NeuroSky公司對(duì)原始的腦電信號(hào)進(jìn)行特殊計(jì)算生成[2]。專注度反映測(cè)試者注意力的集中程度；放松度反映測(cè)試者精神放松程度，并不是肌肉放松程度[3]。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

根據(jù)800m測(cè)試結(jié)果，選取年齡為18~20歲的在校女大學(xué)生10名，800m成績(jī)優(yōu)秀者(<3min30s)作為對(duì)照組；選取年齡為18~20歲的在校女大學(xué)生10名，800m成績(jī)不合格者(>4min34s)作為實(shí)驗(yàn)組。

1.2研究方法

1.2.1研究設(shè)備。采用美國NeuroSky公司生產(chǎn)的Circlet單導(dǎo)腦電系統(tǒng)，從額部正中和耳垂2點(diǎn)進(jìn)行讀取腦電波，通過藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)ThinkGear AM芯片由美國Neurosky公司研發(fā)的世界第一款的腦電圖傳感器，采用了干電極傳感器(而非醫(yī)院所用的涂導(dǎo)電膠的濕傳感器)和先進(jìn)的消噪功能，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)設(shè)備為ThinkPad-L421便攜式電腦。

1.2.2實(shí)驗(yàn)過程。首先測(cè)試者坐在椅子上，閉目充分休息，不眨眼，不轉(zhuǎn)眼，不入睡。測(cè)試安靜狀態(tài)下腦電1min，即刻記錄下安靜時(shí)的專注度和放松度數(shù)值。

進(jìn)行3min臺(tái)階測(cè)試。臺(tái)階測(cè)試結(jié)束，即刻進(jìn)行連續(xù)腦電測(cè)試3min，選取第一分鐘和第三分鐘的數(shù)值進(jìn)行采集。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

輸出信號(hào)除了原始的腦電信號(hào)以外，還有兩個(gè)特殊的指標(biāo)——專注度和放松度。通過NeuroSky公司的專用軟件根據(jù)原始的腦電信號(hào)計(jì)算生成。數(shù)據(jù)范圍為0~100，正常情況下普通人群參考范圍為40~60之間。測(cè)試數(shù)據(jù)采用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，P<0.05具有顯著性差異。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1安靜時(shí)、測(cè)試后1min、測(cè)試后3min的專注度比較

安靜時(shí),對(duì)照組與測(cè)試組的專注度的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),3min臺(tái)階測(cè)試結(jié)束后第1min的專注度結(jié)果比較，兩組存在的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而第3min的專注度比較，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(P>0.05)

圖1　安靜及測(cè)試后1min、3min專注度數(shù)值

對(duì)照組(n=10)實(shí)驗(yàn)組(n=10)安靜時(shí)43.54±6.7239.26±11.34專注度1min52.13±5.6742.56±6.98*3min48.31±7.4244.73±5.67安靜時(shí)46.54±9.6242.29±9.84放松度1min54.43±5.4647.91±7.543min58.71±8.1240.77±9.14*

注：*表示P<0.05

2.2安靜時(shí)、測(cè)試后1min、測(cè)試后3min的放松度比較

安靜時(shí),對(duì)照組與測(cè)試組的放松度的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。3min臺(tái)階測(cè)試結(jié)束后即刻第1min的放松度結(jié)果比較，兩組存在的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。第3min的放松度比較，兩組結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖2　安靜及測(cè)試后1min、3min放松度數(shù)值

3分析與討論

腦電作為一種生物電技術(shù)，可以直觀地反應(yīng)出一個(gè)人的健康狀況。腦電信號(hào)(EEG)是通過大腦皮層記錄到的神經(jīng)細(xì)胞的電活動(dòng)信號(hào)，腦電波節(jié)律的種類很多，而且變化多樣。各種不同的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下，腦電波必然隨之變化。

本實(shí)驗(yàn)研究所得出的專注度值和放松度值這兩個(gè)結(jié)果，是根據(jù)原始的腦電波通過特殊計(jì)算方法生成，是各種腦電信號(hào)的集中體現(xiàn)。放松度可以理解為α波活躍時(shí)的體現(xiàn)，而專注度是α波被抑制的體現(xiàn)[4]。

3.1中等強(qiáng)度負(fù)荷引起的專注度變化

由表1可見，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的專注度值隨著負(fù)荷的增加均有升高，說明短時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，大腦皮層興奮性加強(qiáng)。表現(xiàn)為β波的波幅增高，抑制減弱。實(shí)驗(yàn)過程中區(qū)分最為明顯的部分為，測(cè)試結(jié)束后即刻1min時(shí)，對(duì)照組的專注度值有大幅上升，實(shí)驗(yàn)組的專注度值略有上升，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組比較的結(jié)果，具有顯著性差異(P<0.05)。

此結(jié)果說明中等強(qiáng)度負(fù)荷后，腦電變化的原因主要來自于中樞疲勞[5]。導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疲勞是多方面的，短時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)所致的疲勞一般為乳酸堆積所致。而不同運(yùn)動(dòng)水平的學(xué)生在運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)過程體現(xiàn)出的恢復(fù)能力也各自不同。因此在臺(tái)階測(cè)試后即刻3min時(shí)，對(duì)照組的專注度值有所下降，而實(shí)驗(yàn)組持續(xù)小幅上升。說明運(yùn)動(dòng)水平相對(duì)較高的人群對(duì)抗疲勞能力要優(yōu)于普通人，在臺(tái)階測(cè)試后即刻3min時(shí)對(duì)照組已經(jīng)開始恢復(fù)，但是還沒有達(dá)到安靜時(shí)的水平。此結(jié)果客觀地說明了專注度值的變化可以直觀地說明不同運(yùn)動(dòng)水平人群的對(duì)抗疲勞能力。

運(yùn)動(dòng)性疲勞是指由于運(yùn)動(dòng)所引起的身體機(jī)能和工作能力暫時(shí)下降的現(xiàn)象。不同形式的練習(xí)引發(fā)的疲勞不完全相同，各個(gè)系統(tǒng)的機(jī)能變化也各不相同。神經(jīng)疲勞表現(xiàn)為反應(yīng)遲鈍，判斷失誤，注意力不集中[6]。這也論證了本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：同等負(fù)荷下，對(duì)照組的專注度值始終高于實(shí)驗(yàn)組。說明耐力素質(zhì)優(yōu)秀的對(duì)照組，神經(jīng)疲勞低于實(shí)驗(yàn)組。

3.2中等強(qiáng)度負(fù)荷引起的放松度變化

從表1可見，臺(tái)階測(cè)試結(jié)束后，對(duì)照組的放松度值大幅不斷上升，而實(shí)驗(yàn)組的放松度值先升后降。在測(cè)試結(jié)束后即刻1min時(shí)，兩組放松度數(shù)值均有上升，但是不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；測(cè)試結(jié)束后即刻3min時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的放松度數(shù)值下降，而對(duì)照組繼續(xù)上升，兩組的放松度值具有顯著性差異(P<0.05)。

影響腦代謝的因素很多。中等強(qiáng)度負(fù)荷后，腦的代謝加速主要與腦的溫度有關(guān)，α波隨著負(fù)荷度的增加而增加。所以兩組的放松度值在測(cè)試結(jié)束后即刻1min，都是顯著升高的。而在測(cè)試結(jié)束后即刻3min時(shí)表現(xiàn)的差異，主要說明對(duì)照組的代謝水平要優(yōu)于實(shí)驗(yàn)組，表現(xiàn)出放松度值隨著時(shí)間的推移不斷提升，這同時(shí)也是神經(jīng)中樞對(duì)抗疲勞的一種表現(xiàn)。因此放松度值可以直觀的從另一個(gè)角度說明不同運(yùn)動(dòng)水平人群的對(duì)抗疲勞能力。

4小結(jié)

綜上，中等強(qiáng)度下，耐力素質(zhì)好的學(xué)生，耐受力優(yōu)于普通學(xué)生，神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能水平較高。疲勞恢復(fù)階段放松度值優(yōu)于普通學(xué)生，而且持續(xù)上升，專注度值先升后降。在體能主導(dǎo)項(xiàng)目的訓(xùn)練中，放松度和專注度能夠準(zhǔn)確地反映出人群的疲勞程度和抗疲勞能力，可以作為訓(xùn)練和教學(xué)的理論依據(jù)。因此，在體育教學(xué)和體育訓(xùn)練中，可以在有氧耐力練習(xí)中采用間歇訓(xùn)練法。參考對(duì)照組的中等強(qiáng)度負(fù)荷后的專注度值和放松度值的變化，安排間歇訓(xùn)練中的練習(xí)強(qiáng)度及每?jī)纱尉毩?xí)的間歇時(shí)間。不等身體機(jī)能完全恢復(fù)，當(dāng)專注度值先升后降而放松度值持續(xù)上升時(shí)就開始下一次練習(xí)為宜。

參考文獻(xiàn)

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Study of Three Minutes Stairs Testing Different Levels

of Population Parameters of EEG Activity

HAN Li

(Public Sports of Red Hawk College, Ningbo 315175， China)

Abstract:This article aims to change the law of EEG during aerobic exercise of female students, provide a scientific basis for finding a suitable endurance training methods for female students. Using the experimental method, the experimental group and the control group were 10 girls in each EEG tests. When were collected quiet, three minutes step test focused on values and relaxation end value immediately and 3min 1min under three states. Through a comparative analysis, with moderate load, the changes focus on the value of the control group was first and then decreased, while the experimental group sustained a slight increase. Meditation changes the value of the control group is rising sharply, relax values in the experimental group after the first lift. The results showed that: moderate intensity, contrast with the experimental group and control group students relatively fast recovery from fatigue, high levels of nervous system function. Therefore, endurance exercises focus on value and the variation value of relaxation moderate load reference control group after controlling exercise intensity and exercise every two intermittent time, we can improve the quality level of endurance.

Key words:EEG ;attention;meditation

中圖分類號(hào):G804.49

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A