24小時睡眠剝奪對靜態(tài)平衡和肌力影響的研究

□ 魏源　趙亞楠（南京師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院　江蘇　南京 210023）

睡眠是人類生命活動中必不可少的生理過程，充足的睡眠時間和良好的睡眠質(zhì)量對于消除疲勞、恢復(fù)體力、增強(qiáng)免疫力、促進(jìn)生長發(fā)育、延長壽命等諸多方面具有十分重要的作用。睡眠剝奪（sl eep deprivat ion，SD）是指由于自身生理、病理或環(huán)境等因素的影響導(dǎo)致正常生理所需睡眠量不能得到滿足的狀態(tài)，一般指在24小時中睡眠時間小于4小時，并引起情緒、學(xué)習(xí)記憶、免疫功能等一系列改變的狀況，伴隨疲勞的增加可以引起生理、心理甚至行為的變化。隨著生活節(jié)奏的加快和不健康生活方式的出現(xiàn)，越來越多的人處于一種潛在的睡眠剝奪狀態(tài)。有研究表明，睡眠紊亂、睡眠缺乏等作為誘導(dǎo)因素，可導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)分泌功能紊亂，進(jìn)一步加重焦慮、抑郁等精神病理情況。運(yùn)動員在賽前緊張的訓(xùn)練階段，睡眠質(zhì)量下降，更容易形成睡眠剝奪狀況，進(jìn)而影響訓(xùn)練質(zhì)量。人體日常活動大多以平衡和肌力作為支撐，所有運(yùn)動項(xiàng)目都是在人體平衡和強(qiáng)大肌力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本研究著重探討24小時睡眠剝奪對靜態(tài)平衡和肌力的影響，為今后的同類研究提供有參考價值的數(shù)據(jù)。

1、對象與方法

1.1、研究對象

本研究對象為某大學(xué)體育相關(guān)學(xué)科學(xué)生16名，男女各8人，日常作息時間正常，無睡眠障礙，身體健康，無吸煙、酗酒等不良嗜好，無飲濃茶、咖啡等生活習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)近期未服用任何藥物，無反常情緒影響，無神經(jīng)系統(tǒng)、骨科受傷等影響靜態(tài)平衡功能和肌力的疾病因素存在。

1.2、研究方法

（1）實(shí)驗(yàn)測試法。

①測試指標(biāo)：實(shí)驗(yàn)所采用的測試指標(biāo)有中心移動軌跡總長度（TTW）、 包絡(luò)壓力中心移動軌跡橢圓面積（EA）、最大肌力（MVC）和爆發(fā)力（FV）；

②實(shí)驗(yàn)測試方案的設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)前受試者均簽署知情同意書。受試者分別在實(shí)驗(yàn)前后進(jìn)行靜態(tài)平衡能力和肌肉力量相關(guān)指標(biāo)的測試。實(shí)驗(yàn)在一間恒溫26℃、安靜、亮度適宜的監(jiān)測室內(nèi)進(jìn)行。受試者從實(shí)驗(yàn)當(dāng)天8:00到次日8:00禁止睡眠，可進(jìn)行輕松的體力勞動或腦力勞動，保持坐位或站立位，不得跑步或從事劇烈運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)過程中禁用促中樞神經(jīng)興奮或抑制性食物，全程由3名監(jiān)測員監(jiān)督和陪同以保證所有受試者嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)相關(guān)規(guī)定；

③靜態(tài)平衡能力測試：使用 Foot scan Bal ance平板式足底壓力測試系統(tǒng)測試受試者閉眼狀態(tài)下單足靜止站立時反映平衡能力的指標(biāo)，包絡(luò)壓力中心移動軌跡總長度（TTW）和包絡(luò)壓力中心移動軌跡的橢圓面積（EA）兩項(xiàng)指標(biāo)。閉眼單足站立測試方法參照國民體質(zhì)監(jiān)測方法。于睡眠剝奪前后進(jìn)行測試，分別進(jìn)行兩次測試，取兩次測試的最好成績作為最終結(jié)果；

④肌肉力量測試：使用HUR肌力康復(fù)及測試系統(tǒng)對受試者的股四頭肌進(jìn)行最大等張收縮肌力測試，股四頭肌是人體最大、最有力的肌肉，對維持人體直立姿勢起重要作用，因此本研究對股四頭肌進(jìn)行最大等張收縮極力測試。肌力測試指標(biāo)選用最大肌肉力量（MVC）和爆發(fā)力（FV）兩項(xiàng)指標(biāo)。于睡眠剝奪前后進(jìn)行測試，分別進(jìn)行兩次測試，取兩次測試的最好成績作為最終結(jié)果。

（2）數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用SPSS24.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，靜態(tài)平衡和肌力相關(guān)數(shù)據(jù)采用配對樣本t檢驗(yàn)分析同組實(shí)驗(yàn)前后的差異，所有數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述，顯著性標(biāo)準(zhǔn)為＜.01。

2、結(jié)果與分析

2.1、24小時睡眠剝奪前后靜態(tài)平衡能力相關(guān)指標(biāo)結(jié)果分析

由表1可見，24小時睡眠剝奪后閉目單足站立狀態(tài)下EA和TTW較剝奪前均呈現(xiàn)上升趨勢，其中EA具有顯著性差異（p＜.01），剝奪后的TTW較剝奪前略有上升，差異較小，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1　24小時睡眠剝奪前后靜態(tài)平衡能力相關(guān)指標(biāo)比較（N=16）

2.2、24小時睡眠剝奪前后肌肉力量相關(guān)指標(biāo)結(jié)果分析

由表2可見，24小時睡眠剝奪后的MVC和FV均顯著低于睡眠剝奪前的數(shù)據(jù)，兩者均具有顯著性差異（p＜.01）。

表2　24小時睡眠剝奪前后肌肉力量相關(guān)指標(biāo)比較（N=16）

2.3、24小時睡眠剝奪前后男女靜態(tài)平衡及肌力相關(guān)指標(biāo)對比結(jié)果分析

由表3可見，24小時睡眠剝奪后，男女受試者的TTW均無顯著性差異（P＞.05），但實(shí)驗(yàn)后的TTW略微上升，且女性上升幅度略高于男性。男女受試者的EA均存在顯著性差異（P＜.01）。男女受試者實(shí)驗(yàn)前后的MVC和FV指標(biāo)也存在顯著性差異（P＜.01），男女受試者的MVC和FV大幅下降，其中男性的最大肌力下降較女性尤為明顯。

表3　24小時睡眠剝奪前后男女靜態(tài)平衡及肌力相關(guān)指標(biāo)比較（N=16）

3、討論

3.1、24小時睡眠剝奪對靜態(tài)平衡機(jī)能的影響

本研究采用Foot scan Bal ance平板式足底壓力測試系統(tǒng)對學(xué)生站立時的靜態(tài)平衡功能進(jìn)行測試，結(jié)果表明24小時睡眠剝奪后的靜態(tài)平衡能力下降。但有關(guān)平衡的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)TTW和EA顯示的結(jié)果有差異，睡眠剝奪前后TTW的差異較小，而EA的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。張建國等人對不同年齡階段青少年的平衡能力研究結(jié)果中也出現(xiàn)該情況，研究對12-13歲、15-16歲在睜眼雙足、閉眼雙足站立時測定的TTW與19-20歲組之間也無顯著差異。人體在測試過程中為了控制身體的平衡會通過肌肉、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等不斷調(diào)整身體姿勢，TTW是身體壓力中心點(diǎn)在測試過程中的移動軌跡，移動軌跡總值越大，則表明身體移動距離越大，平衡能力則越差，反之，則平衡能力越好。但造成移動軌跡總數(shù)值變大有兩種可能性，一是測試過程中X、Y軸上出現(xiàn)較大幅度的移動軌跡，二是身體快速調(diào)節(jié)姿勢而出現(xiàn)高頻率小幅度的移動，從而使移動軌跡的總值升高。EA是包絡(luò)95%移動軌跡所形成的橢圓面積，主要與身體壓力中心在X、Y軸上的最大值有關(guān)，因此EA反映了身體壓力中心較大幅度擺動的狀況。當(dāng)身體為了快速調(diào)節(jié)姿勢而出現(xiàn)高頻率小幅度的擺動時，TTW會隨之升高，但EA值卻不增大。當(dāng)身體姿勢發(fā)生變化時，身體會通過小腿、膝、髖關(guān)節(jié)以及軀干運(yùn)動的協(xié)調(diào)參與，調(diào)整身體的重心垂直地維持在身體支撐面上，達(dá)到身體的平衡與穩(wěn)定。從維持身體平衡的角度看，身體失衡主要由大幅度擺動造成的，因此，EA值能較準(zhǔn)確地反映人體平衡機(jī)能。當(dāng)TTW和EA的結(jié)果有差異時，研究則更傾向使用EA解釋測試結(jié)果。

3.2、24小時睡眠剝奪與運(yùn)動機(jī)能的研究

肌肉力量是指肌肉自主收縮的能力，是人體活動的基本能力，人體的各項(xiàng)活動均以肌肉收縮為動力，牽拉骨杠桿，圍繞關(guān)節(jié)樞紐運(yùn)行。事實(shí)上日?；顒优c運(yùn)動訓(xùn)練經(jīng)常需要短時間大強(qiáng)度的肌肉作用力量，肌肉爆發(fā)力和最大肌力在肌肉活動中扮演重要的角色，因此本筆者將焦點(diǎn)放在探究睡眠剝奪對最大肌力和爆發(fā)力的影響。本研究采用HUR肌力康復(fù)及測試系統(tǒng)進(jìn)行最大等張收縮肌力測試，比較實(shí)驗(yàn)前后以最短時間最快速度的伸膝動作所產(chǎn)生的MVP和FV的變化，結(jié)果顯示24小時睡眠剝奪后的MVP和FV較剝奪前均呈現(xiàn)下降趨勢，肌肉力量下降。24h睡眠剝奪是被廣泛認(rèn)可的腦疲勞模型。有研究指出，疲勞引起的肌肉力量下降可能源于神經(jīng)肌肉控制軸的不同位置，例如，肌細(xì)胞膜、神經(jīng)肌肉接頭、脊髓或者大腦皮質(zhì)，其中腦疲勞在肌肉力量下降中起到了關(guān)鍵作用。

3.3、平衡能力與肌力的相關(guān)性研究

平衡功能是人體的一項(xiàng)重要功能，日常生活中的各種活動都依賴有效的平衡作為保障。前庭系統(tǒng)、視覺、本體感覺、大腦平衡調(diào)節(jié)功能、小腦共濟(jì)協(xié)調(diào)系統(tǒng)以及肢體肌力、肌張力等在人體平衡功能的維持方面都具有十分重要的作用。其中，膝關(guān)節(jié)和下肢肌力與人體的姿勢穩(wěn)定有著密切關(guān)系，下肢肌力的下降可直接影響膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響平衡能力。李紅川運(yùn)用柔性彈力帶對中老年女性全身的大肌群進(jìn)行柔性抗組訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)能夠顯著改善和提高中老年女性肌力，被試的閉眼單腿站立和閉目原地踏步指標(biāo)和跌倒風(fēng)險指標(biāo)有顯著性差異，平衡能力明顯提高。綜述以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌肉力量是影響姿勢控制等平衡機(jī)能和發(fā)生運(yùn)動損傷的重要因素。當(dāng)前，已有較多學(xué)者對青少年和老年人這兩個人群的肌力和平衡的關(guān)系進(jìn)行研究，但結(jié)果卻大不相同，在老年人中發(fā)現(xiàn)平衡機(jī)能和肌肉力量之間存在著正相關(guān)關(guān)系，而在青少年中卻發(fā)現(xiàn)兩者之間不存在相關(guān)性。在每一個年齡階段的人群中，肌肉力量與平衡機(jī)能是否存在一定的相關(guān)性還有待進(jìn)一步研究。

4、結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，24小時睡眠剝奪對靜態(tài)平衡和肌力均有顯著的影響，其表現(xiàn)為靜態(tài)平衡能力的下降和肌肉力量的降低，最大肌力和爆發(fā)力的降低尤為明顯。提示了對肌力及平衡能力有較高要求的體育運(yùn)動項(xiàng)目來說，運(yùn)動員要想達(dá)到良好的訓(xùn)練效果，取得理想的比賽成績，減少睡眠剝奪的出現(xiàn)很有必要。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家體育總局群體司編.2000年國民體質(zhì)監(jiān)測報(bào)告[M].北京:人民體育出版社,2002.

[2]姚波,金建明,霍文嫌,姚保龍.老年人下肢伸膝肌力對平衡功能的影響[J].中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志,2006,28(7).

[3]陳斯,史仍飛,馬文領(lǐng).慢性睡眠剝奪對大鼠骨骼肌質(zhì)量和運(yùn)動能力的影響[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,2015,34(3).

[4]張建國,施雪琴,徐舟峰.不同年齡階段青少年靜態(tài)平衡機(jī)能研究[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,2012,31(3)．

[5]李紅川.實(shí)施彈力帶柔性抗阻訓(xùn)練對中老年女性肌肉力量和平衡能力的影響研究[D].成都成都體育學(xué)院,2012.