國內(nèi)運動科學(xué)領(lǐng)域的訓(xùn)練監(jiān)控中腦電及其技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

杜晶晶 舒淑

摘 ?要 ?本文通過文獻(xiàn)資料法，圍繞腦電及其技術(shù)在運動訓(xùn)練過程中的變化，整理國內(nèi)腦電及其分析技術(shù)在運動科學(xué)領(lǐng)域的訓(xùn)練監(jiān)控中的應(yīng)用成果的現(xiàn)狀與進(jìn)展，以為今后開展運動科學(xué)領(lǐng)域與腦電結(jié)合的研究提供方向和參考。

關(guān)鍵詞 ?腦電 ?運動科學(xué)領(lǐng)域 ?訓(xùn)練變化 ?訓(xùn)練監(jiān)控

近十年，隨著人工智能的發(fā)展，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等類腦智能領(lǐng)域的技術(shù)不斷創(chuàng)新，研究人腦的原理機(jī)制，使其更好地為人類事業(yè)助力，是當(dāng)前各國學(xué)術(shù)研究人員的共識。以冬奧服務(wù)為先導(dǎo)，如何借助儀器掌握運動員大腦變化的內(nèi)在規(guī)律來解決競技體育中面臨的各種問題，是今后競技運動心理學(xué)的方向之一。隨著腦科學(xué)研究在我國正式進(jìn)入跨越式發(fā)展的快車道，腦電及其相關(guān)研究逐漸成為體育科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。

腦電是大量錐體神經(jīng)元細(xì)胞同步興奮時突觸后電位的總和，是大腦自發(fā)性、節(jié)律性的生物電活動，該技術(shù)具有無損傷無創(chuàng)性、設(shè)備簡單便捷等優(yōu)勢，是觀察大腦內(nèi)部活動的一個窗口，有高時間分辨率。因此，研究者可以了解到運動中相關(guān)皮層發(fā)生的神經(jīng)活動，從而為監(jiān)測其認(rèn)知過程和訓(xùn)練狀態(tài)提供客觀指標(biāo)，為后續(xù)相關(guān)運動的認(rèn)知神經(jīng)科研奠定基礎(chǔ)。

一、腦電特征在運動訓(xùn)練過程中的變化

在腦電相關(guān)的研究領(lǐng)域，研究者希望通過該監(jiān)測技術(shù)，更好地了解運動過程中，大腦內(nèi)在發(fā)生變化的根本神經(jīng)機(jī)制，為后續(xù)相關(guān)運動的研究和訓(xùn)練監(jiān)測提供可量化指標(biāo)。例如，何洋、王霆等研究發(fā)現(xiàn)腦電功率譜比值、α和β頻段功率值可作為評價指標(biāo)進(jìn)行訓(xùn)練監(jiān)控，但是各指標(biāo)離散程度比較大（變異系數(shù)0.58-0.87）。鄭樊慧等對不同訓(xùn)練期移動靶運動員的腦電信號變化特點進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)右顳區(qū)δ頻段絕對功率有非常顯著變化。王曉軍等[1]觀察不同訓(xùn)練階段國家射擊隊運動員的腦電信號變化特征，認(rèn)為腦電α類型可作為射擊運動員訓(xùn)練監(jiān)控的參考指標(biāo)。李稚等利用腦電指標(biāo)監(jiān)測體操運動員各個訓(xùn)練階段，發(fā)現(xiàn)每個階段的訓(xùn)練內(nèi)容和負(fù)荷不同，運動員大腦優(yōu)勢頻幾率和神經(jīng)遞質(zhì)水平也發(fā)生相應(yīng)的變化，并且具有個體性。除了射擊運動之外，在網(wǎng)球憶象過程中，腦內(nèi)的典型神經(jīng)遞質(zhì)均發(fā)生變化，且該變化存在顯著性差異，其中主要是從興奮性變成了抑制性。一項關(guān)于太極拳的研究結(jié)果顯示，運動者的腦電圖α波出現(xiàn)同步化和去同步化現(xiàn)象，即興奮和抑制交替產(chǎn)生，改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，增加大腦的協(xié)同作用水平。另外，在一項研究中讓射擊運動員想象在比賽中扣動扳機(jī)后的情景，結(jié)果顯示運動員腦電圖的α譜帶功率譜能量均發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致大腦活動增強(qiáng)，喚醒水平提高的現(xiàn)象。

二、腦電及其技術(shù)在訓(xùn)練檢測評估與監(jiān)控的應(yīng)用

HuangCJ等認(rèn)為不同的運動以及運動偏好在運動時有其特定的大活動模式[2]。黃登惠等研究認(rèn)為優(yōu)秀運動員腦電圖為α腦波占優(yōu)勢，并建議在選材時最好不選腦電圖不穩(wěn)定型的少年。翁慶章研究發(fā)現(xiàn)，可用腦電圖來診斷和評估運動員過度訓(xùn)練綜合癥，陽性率可達(dá)54.54%。BabiloniC對比優(yōu)秀藝術(shù)體操運動員與普通人的腦電圖，觀察到優(yōu)秀藝術(shù)體操運動員的皮質(zhì)激活水平較低，神經(jīng)效率高。張振民等研究發(fā)現(xiàn)可以用α波指數(shù)、α波段功率譜能量和心率作指標(biāo)評價大腦喚醒水平，從心理生理學(xué)角度測定射擊運動員的集中注意力。另外，該團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)誘發(fā)條件下運動員腦功能特征可反映對訓(xùn)強(qiáng)度的應(yīng)激水平，可診斷中樞疲勞程度和緊張水平，此方法已經(jīng)用于國家短道速滑隊和花樣滑冰隊的訓(xùn)練監(jiān)控，取得了一定成效。周未艾等以優(yōu)秀射箭運動員為實驗對象，探索不同訓(xùn)練時期大腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)與大腦機(jī)能狀態(tài)及大腦運動應(yīng)激能力之間關(guān)系的規(guī)律，認(rèn)為腦功能特征指標(biāo)可用于優(yōu)秀射擊運動員的訓(xùn)練監(jiān)控中。CumpsE[3]等對運動員疲勞和過度訓(xùn)練情況下的神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在疲勞和過度訓(xùn)練情況下的神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)增高。

三、結(jié)語

腦電信號分析已經(jīng)應(yīng)用到監(jiān)控運動項目的訓(xùn)練、評價運動員的訓(xùn)練水平和進(jìn)行運動員的科學(xué)選材等方面，但尚不完善。另外，從研究對象上來看，國內(nèi)絕大多數(shù)腦電多圍繞專家-新手范式，較少圍繞普通運動員展開研究。最后，由于大部分儀器范式限制，造成了分析和評價指標(biāo)不一致，難以在運動科學(xué)領(lǐng)域開展大范圍推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉軍，李稚.連續(xù)大強(qiáng)度比賽對女子曲棍球運動員腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的影響[J].廣州體育學(xué)院學(xué)報，2011，31（05）：4.

[2]黃致豪（Chih-Hao Huang）.員工對主管的知覺關(guān)系品質(zhì)與偏好領(lǐng)導(dǎo)模式之關(guān)聯(lián)-以大臺北運動俱樂部為例[J].臺灣體育運動大學(xué)學(xué)報，2014，3（02）：65-87.

[3]Cumps E，Verhagen E，Annemans L，et al.Injury rate and socioeconomic costs resulting from sports injuries in Flanders： data derived from sports insurance statistics 2003[J].British Journal of Sports Medicine，2008，42（09）：767.