神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在體育領(lǐng)域中的應(yīng)用

姚連強(qiáng)，孫國(guó)曉

人類活動(dòng)由神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)， 而大腦是神經(jīng)系統(tǒng)的重要部分，為更好地參與完成各類體育運(yùn)動(dòng)，需深入探索大腦結(jié)構(gòu)和功能。 大腦活動(dòng)主要以神經(jīng)元產(chǎn)生的電信號(hào)為基礎(chǔ)， 借助神經(jīng)調(diào)控技術(shù)可調(diào)節(jié)和控制神經(jīng)元，精準(zhǔn)調(diào)控大腦特定區(qū)域，影響運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的大腦活動(dòng)，改善提高身體運(yùn)動(dòng)功能。

隨著體育與神經(jīng)科學(xué)的交叉融合發(fā)展， 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的體育應(yīng)用研究不斷增多， 合理運(yùn)用該技術(shù)能夠提高運(yùn)動(dòng)者的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，具體而言，如緩解肌肉疲勞、增強(qiáng)肌肉力量、提高平衡能力和運(yùn)動(dòng)感覺(jué)等[1]。此外，神經(jīng)調(diào)控技術(shù)還可增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)區(qū)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)等腦區(qū)的功能連接性，影響運(yùn)動(dòng)者的大腦學(xué)習(xí)過(guò)程，從而提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果[2]。 由于體育運(yùn)動(dòng)的參與性和連續(xù)性， 研究干預(yù)手段不可影響運(yùn)動(dòng)者的后續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，因此無(wú)創(chuàng)（非侵入性）神經(jīng)調(diào)控技術(shù)更適合體育領(lǐng)域研究應(yīng)用，其中又以經(jīng)顱電刺激（Transcranial Electrical Stimulation，TES） 和經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）調(diào)控研究居多。

盡管神經(jīng)調(diào)控體育研究日益增多，但刺激方式、刺激參數(shù)、運(yùn)動(dòng)類型等仍存在差異，且缺乏系統(tǒng)化概述。因此， 為促進(jìn)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在體育領(lǐng)域的合理應(yīng)用，豐富體育領(lǐng)域多學(xué)科融合研究，本文簡(jiǎn)述神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的概念及分類，闡明神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)、競(jìng)賽表現(xiàn)和運(yùn)動(dòng)康復(fù)中的應(yīng)用，并展望其發(fā)展前景。

1 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的概念及分類

神經(jīng)調(diào)控技術(shù)是指通過(guò)侵入性或非侵入性技術(shù)，采用聲、光、電、磁或化學(xué)性手段，特定調(diào)節(jié)改變大腦中樞、自主等神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元或神經(jīng)信號(hào)，改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)性以及腦功能，從而改善疾病癥狀、提高生活質(zhì)量的一種生物醫(yī)學(xué)技術(shù)[3]。隨著技術(shù)發(fā)展成熟化，神經(jīng)調(diào)控研究也從生物醫(yī)學(xué)擴(kuò)展至體育應(yīng)用領(lǐng)域，不僅為運(yùn)動(dòng)障礙人群提供新的治療方式，也為運(yùn)動(dòng)者提供一種可行的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和技能學(xué)習(xí)方式。

根據(jù)調(diào)控實(shí)施過(guò)程中對(duì)個(gè)體采取的操作方式是否對(duì)身體產(chǎn)生物理創(chuàng)傷， 可將神經(jīng)調(diào)控技術(shù)分為無(wú)創(chuàng)和有創(chuàng)。無(wú)創(chuàng)技術(shù)包括TES、TMS、超聲調(diào)控、化學(xué)調(diào)控， 有創(chuàng)技術(shù)包括光遺傳學(xué)調(diào)控、 腦深部電刺激（Deep Brain Stimulation，DBS）和迷走神經(jīng)刺激（Vagus Nerve Stimulation，VNS）等[3]（表1）。 其中，有創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)偏向于臨床研究疾病治療， 而無(wú)創(chuàng)非侵入性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)多應(yīng)用于體育領(lǐng)域[4-6]。

表1 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)分類表Table1 Classification of neural regulation techniques

2 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在體育領(lǐng)域中的研究進(jìn)展

2.1 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)是個(gè)體通過(guò)對(duì)技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行重復(fù)練習(xí)而產(chǎn)生持久反應(yīng)的一個(gè)變化過(guò)程， 主要通過(guò)感受器將動(dòng)作信號(hào)傳入中樞系統(tǒng)進(jìn)行加工后輸出至運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)[7]。 究其神經(jīng)生理機(jī)制，主要由初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（M1 區(qū)）加快和鞏固運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)效果[4]。 因此多數(shù)研究均通過(guò)刺激M1 區(qū)， 影響運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的獲得、鞏固和保持階段。

2.1.1 tACS 對(duì)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的作用

tACS 與tDCS 的區(qū)別在于刺激電流的類型，相同點(diǎn)是通過(guò)一定頻率的電流刺激大腦皮層。 研究表明腦內(nèi)振蕩活動(dòng)影響大腦功能發(fā)揮作用， 并根據(jù)頻率不同可分為：δ（＜4 Hz）、θ（4～7 Hz）、α（8～12 Hz）、β（13～30 Hz）和γ（＞30 Hz），因此頻率不同的tACS會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)起到不同的效果。 如魏澤等[8]發(fā)現(xiàn)20 Hz的β-tACS 能夠提高測(cè)試者的任務(wù)完成正確率、反應(yīng)速 度，Hisato 等[9]發(fā) 現(xiàn)70 Hz 的γ-tACS 能 夠 影 響大腦內(nèi)源性神經(jīng)振蕩，提高皮層神經(jīng)興奮性，從而提高被試的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)能力。 但也有研究發(fā)現(xiàn)α-tACS（10 Hz）會(huì)破壞運(yùn)動(dòng)技能鞏固[10]，在測(cè)試者運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)結(jié)束后分別進(jìn)行α-tACS 和β-tACS 刺激， 發(fā)現(xiàn)相比對(duì)照組，α-tACS 組測(cè)試者的運(yùn)動(dòng)完成度較低，技能學(xué)習(xí)保持效果不佳， 而β-tACS 組無(wú)差異。 β-tACS 和γ-tACS 的積極效果也得到張學(xué)軍等[11]研究的證實(shí)，他們以M1 區(qū)為刺激區(qū)域， 以健康成年人為測(cè)試群體，以一般運(yùn)動(dòng)技能和序列特異性技能為測(cè)試任務(wù)，分別進(jìn)行β 波段（20 Hz-tACS）和γ 波段（70 Hz-tACS）刺激，發(fā)現(xiàn)2 種波段刺激均提高了運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)鞏固效果，從而為tACS 提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果提供了新的證據(jù)。

綜上可知，若采用tACS 提高學(xué)習(xí)效果，最好參考以往研究結(jié)果和運(yùn)動(dòng)類型采用合適的刺激參數(shù)。此外更需要注意的是應(yīng)用安全性問(wèn)題，tACS 相關(guān)研究較少，很大程度上是因?yàn)榻涣麟姷奈ｋU(xiǎn)較高，因此需要嚴(yán)格把控實(shí)驗(yàn)的刺激參數(shù)和實(shí)施流程， 著重注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性。

2.1.2 tDCS 對(duì)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的作用

tDCS 可增強(qiáng)大腦皮層神經(jīng)活性，提高各運(yùn)動(dòng)區(qū)之間的功能連接性，從而提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的記憶效果。對(duì)于運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)獲得，Zhu 等[12]對(duì)高爾夫新手進(jìn)行tDCS，評(píng)估刺激前后推桿運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，結(jié)果表明tDCS 提高參與者推桿命中率， 有利于運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)，F(xiàn)uruya 等[13]對(duì)鋼琴初學(xué)者進(jìn)行tDCS，結(jié)果提高了其完成復(fù)雜精細(xì)手指運(yùn)動(dòng)任務(wù)的速度和準(zhǔn)確性， 同樣證實(shí)tDCS 增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)獲得的積極作用。對(duì)于運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的鞏固和保持。 Reis 等[14]發(fā)現(xiàn)，接受tDCS的參與者對(duì)所學(xué)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的遺忘程度要遠(yuǎn)低于接受假刺激參與者，運(yùn)動(dòng)技能記憶維持時(shí)間得到延長(zhǎng)，因而tDCS 有利于長(zhǎng)期維持學(xué)習(xí)效果， 促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能鞏固。 研究表明tDCS 對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的獲得、鞏固和保持階段均具有積極效用。

應(yīng)用過(guò)程中還需注意刺激對(duì)象、刺激類型、刺激時(shí)間點(diǎn)、應(yīng)用類型等。 刺激對(duì)象主要受年齡影響，由于大腦結(jié)構(gòu)功能不同使得tDCS 效果略有差異，F(xiàn)iori等[15]對(duì)青年人和老年人進(jìn)行刺激干預(yù)，發(fā)現(xiàn)老年人運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果更佳，但對(duì)于青年人沒(méi)有影響，這可能是因?yàn)閠DCS 更有利于改善老化腦功能。 刺激類型，依據(jù)電極放置可分為單邊、雙邊和中線刺激，研究表明適宜刺激類型會(huì)提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果， 例如雙側(cè)tDCS比單側(cè)刺激對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果的提高作用更明顯[15]。對(duì)于運(yùn)動(dòng)類型，tDCS 既可對(duì)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目 （如手指敲擊、手掌握拳等[2,13]）學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極影響，同時(shí)也能提高復(fù)雜運(yùn)動(dòng)技能（如高爾夫推桿[12,16]）的學(xué)習(xí)效果。

此外刺激施加的時(shí)間節(jié)點(diǎn)需要格外注意， 如在學(xué)習(xí)之前進(jìn)行tDCS 會(huì)使得運(yùn)動(dòng)能力下降[17]，在學(xué)習(xí)過(guò)程中和之后刺激反而促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)獲得和技能鞏固[12,14,16,18]，究其生理機(jī)制，可能是tDCS 會(huì)改變調(diào)節(jié)N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體和Ca+通道， 但tDCS 的學(xué)習(xí)促進(jìn)作用主要通過(guò)單獨(dú)的NMDA 受體實(shí)現(xiàn)，Ca+通道改變反而會(huì)影響tDCS 效果，從而影響運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果[17,19]。

以上研究表明，tDCS 主要通過(guò)激活M1 區(qū)對(duì)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極效用，影響技能獲得、鞏固和保持階段，并能提高不同運(yùn)動(dòng)類型的學(xué)習(xí)效果，但由于干預(yù)對(duì)象、類型和時(shí)間點(diǎn)不同會(huì)影響干預(yù)效果，因此為提高干預(yù)效果需結(jié)合研究和實(shí)際情況進(jìn)行適宜干預(yù)。

2.1.3 rTMS 對(duì)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的作用

rTMS 是根據(jù)“磁生電”原理，間接產(chǎn)生電流刺激神經(jīng)細(xì)胞，從而提高或抑制神經(jīng)興奮。 對(duì)M1 區(qū)進(jìn)行rTMS 調(diào)控，能夠有效激活大腦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，衰減運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)遺忘，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)記憶鞏固，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)持續(xù)性[20]，提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的抗干擾能力。 并且這種促進(jìn)學(xué)習(xí)作用具有同側(cè)效應(yīng)[21]，例如對(duì)右腦進(jìn)行rTMS 后，右手手指的學(xué)習(xí)效果更佳，反之左手手指學(xué)習(xí)效果受到了干擾。 這表明通過(guò)rTMS 可以有針對(duì)性提高非優(yōu)勢(shì)手的學(xué)習(xí)效果，對(duì)于體操、游泳等需要對(duì)稱肢體參與的運(yùn)動(dòng)，往往因?yàn)榉莾?yōu)勢(shì)肢體的劣勢(shì)而學(xué)習(xí)效果不佳，因此在學(xué)習(xí)新技術(shù)過(guò)程中可施加rTMS 改善非優(yōu)勢(shì)肢體運(yùn)動(dòng)功能，提高技能學(xué)習(xí)整體掌握程度。

此外， 不同的刺激施加時(shí)間點(diǎn)會(huì)造成不一樣的結(jié)果。 與tDCS 略有不同（學(xué)習(xí)前施加刺激會(huì)損害運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)），在運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)后的幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行rTMS，反而會(huì)破壞之前的學(xué)習(xí)獲得效果[22]，因此對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行rTMS 時(shí)需要注意調(diào)控的時(shí)間、參數(shù)和位置，不斷探究其神經(jīng)作用機(jī)制， 以期將rTMS 作為一種提高學(xué)習(xí)效果的有效方法。

2.2 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

2.2.1 tACS 對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提高的作用

提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的TES 多以tDCS 為主，tACS 研究較少，主要針對(duì)精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能的運(yùn)動(dòng)改善。具體而言，Miyaguchi 等[23-25]發(fā) 現(xiàn)，γ-tACS 能 夠 提 高 健 康 成人的手部運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，對(duì)參與者M(jìn)1 區(qū)、小腦、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)等進(jìn)行神經(jīng)調(diào)控， 提高參與者完成手指等距外展運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)度和普度釘板測(cè)驗(yàn)得分，表明tACS能夠改善提高精細(xì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。此外，國(guó)內(nèi)學(xué)者莊薇等[26]采用上肢投擲任務(wù)，發(fā)現(xiàn)tACS 能夠提高上肢腕關(guān)節(jié)的靈活度以及肘-腕關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)度， 同樣證實(shí)tACS對(duì)精細(xì)動(dòng)作表現(xiàn)的改善作用。

2.2.2 tDCS 對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提高的作用

研究發(fā)現(xiàn)tDCS 能夠增強(qiáng)個(gè)體肌肉力量、緩解肌肉神經(jīng)疲勞、 降低主觀疲勞感 （Rating of Perceived Exertion，RPE），提高個(gè)體運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)水平。 王瑋等[4]為探究tDCS 對(duì)跳躍運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響， 對(duì)專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的M1 區(qū)進(jìn)行刺激，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員的跳躍高度、蹬地功率和垂直沖量得到顯著提高， 表明tDCS 有利于增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員的下肢力量以及肌肉神經(jīng)系統(tǒng)功能，進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)員的爆發(fā)力。 除提高肌肉力量外，還有研究發(fā)現(xiàn)tDCS能在緩解肌肉疲勞的同時(shí)減輕RPE[27-28]，這對(duì)于增強(qiáng)肌肉耐力和提高動(dòng)作完成準(zhǔn)確性具有積極作用。

但并非所有tDCS 均可起到積極效果，如Romero-Arenas 等[29]在探究tDCS 對(duì)運(yùn)動(dòng)者反向運(yùn)動(dòng)跳躍（Counter Movement Jump，CMJ）能力的影響中發(fā)現(xiàn)，刺激后的CMJ 高度以及峰值功率并沒(méi)有得到顯著提高，tDCS 對(duì)跳躍運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)并沒(méi)有提高作用，Mesquita等[30]研究發(fā)現(xiàn)，tDCS 還會(huì)惡化運(yùn)動(dòng)者的CMJ 相關(guān)表現(xiàn)，導(dǎo)致不同結(jié)果的原因可能是刺激位置、運(yùn)動(dòng)水平差異等因素。 因此為提高tDCS 的應(yīng)用效果，在實(shí)際研究過(guò)程中需結(jié)合多方面因素進(jìn)行綜合考慮，如刺激條件、運(yùn)動(dòng)環(huán)境、運(yùn)動(dòng)水平、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目類型等。

其中刺激條件包括刺激強(qiáng)度、時(shí)間、部位、方式等。盡管最優(yōu)刺激計(jì)量尚未明確，但多采用1.5～2 mA電流強(qiáng)度、25～35 cm2電極面積、小于20 min 持續(xù)刺激時(shí)間[31]；常見(jiàn)刺激區(qū)域?yàn)镸1 區(qū)，但仍有研究發(fā)現(xiàn)，刺激顳葉（Temporal Cortex，TC）、島葉皮質(zhì)（Insular Cortex，IC）和自主神經(jīng)系統(tǒng)（Autonomic Nervous System，ANS）[32]能夠增強(qiáng)個(gè)體運(yùn)動(dòng)感知，提高對(duì)身體感受的控制力，前額葉皮層（Prefrontal Cortex，PFC）[33-34]可改善個(gè)體抑制控制能力，提高對(duì)身體疲勞的控制，從而維持高水平的耐力和力量表現(xiàn)；Angius 等[35-36]分別采用單邊、雙邊、中線和雙刺激的方式對(duì)參與者進(jìn)行tDCS， 測(cè)量參與者完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)的疲勞感、痛覺(jué)， 發(fā)現(xiàn)雙邊刺激能夠顯著降低肌肉乳酸堆積和感知疲勞， 有利于提高大腦皮層興奮性并提高運(yùn)動(dòng)者的耐力表現(xiàn)。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)環(huán)境而言，溫度是重要因素之一。由于運(yùn)動(dòng)環(huán)境溫度影響運(yùn)動(dòng)者的感知水平[37]，而炎熱環(huán)境下個(gè)體神經(jīng)元會(huì)大量激活[38]，改善最大運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，因此Barwood 等[39]為進(jìn)一步驗(yàn)證tDCS 在高溫環(huán)境下的應(yīng)用效果， 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究tDCS 對(duì)高溫條件下運(yùn)動(dòng)至力竭測(cè)試（TTE）的影響，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)者TTE 和RPE 無(wú)差異，tDCS 似乎不會(huì)促進(jìn)高溫環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，這可能是運(yùn)動(dòng)環(huán)境因素導(dǎo)致，盡管高溫能夠提高機(jī)體心血管需求和神經(jīng)興奮性， 但同時(shí)也會(huì)增加神經(jīng)中樞疲勞[40]，因此高溫條件有可能會(huì)抵消tDCS 所帶來(lái)的積極效果。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)者的運(yùn)動(dòng)水平，研究發(fā)現(xiàn)tDCS 效果受運(yùn)動(dòng)水平高低影響，如Vargas 等[41]和Mathias 等[42]分別對(duì)專業(yè)運(yùn)動(dòng)員和新手進(jìn)行tDCS 并測(cè)量膝關(guān)節(jié)等長(zhǎng)收縮 （Maximum Voluntary Isometric Contraction，MVIC）變化，均發(fā)現(xiàn)tDCS 有利于改善其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。但Oliver 等[43]和Mesquita 等[30]在對(duì)專業(yè)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行tDCS 后， 發(fā)現(xiàn)參與者速度性運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)并未顯著提高，反而提高了個(gè)體RPE，甚至在刺激后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)這種消極效果仍然存在， 這可能是運(yùn)動(dòng)任務(wù)敏感度過(guò)高、運(yùn)動(dòng)員存在天花板效應(yīng)等原因?qū)е隆?/p>

對(duì)于運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目類型，研究發(fā)現(xiàn)tDCS 的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提高作用不僅局限于單一運(yùn)動(dòng)類型， 對(duì)多種類型運(yùn)動(dòng)均具有積極效果。 Koryagina 等[5]對(duì)田徑、鐵人三項(xiàng)、舉重、空手道和橄欖球?qū)I(yè)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行tDCS，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員心肺功能（田徑和鐵人三項(xiàng)）、機(jī)體恢復(fù)速度（舉重）、心理穩(wěn)定性（橄欖球和空手道）得到提高，而這種生理作用差異與速度性、力量性和對(duì)抗性運(yùn)動(dòng)類型特點(diǎn)有關(guān)，因此在研究中需結(jié)合運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，判斷tDCS 對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的具體作用效果。

綜上，tDCS 能夠提高運(yùn)動(dòng)者的力量、 耐力等運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)， 但在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)格外注意刺激參數(shù)設(shè)置以及刺激過(guò)程中的外界環(huán)境因素， 針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)水平參與者選擇合適的刺激方式和位置， 并對(duì)多種運(yùn)動(dòng)類型進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用探究，拓展tDCS 的應(yīng)用范圍。

2.2.3 rTMS 對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提高的作用

TMS 能夠提高運(yùn)動(dòng)員喚醒水平、 增強(qiáng)注意力、緩解運(yùn)動(dòng)焦慮、改善睡眠，達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的目的。 提高興奮性有利于充分調(diào)動(dòng)身體，使運(yùn)動(dòng)員在賽場(chǎng)上正常甚至超常發(fā)揮，以往多采用自我暗示、表象練習(xí)、熱身活動(dòng)等方式，但效果并不理想。 高頻（＞5 Hz）rTMS能夠提高大腦皮層興奮性，近年常作為新型干預(yù)手段，用來(lái)提高運(yùn)動(dòng)員喚醒水平。為探究最有效的刺激參數(shù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者劉運(yùn)洲等[44]通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)員M1 進(jìn)行不同參數(shù)的rTMS，發(fā)現(xiàn)20 Hz、90%靜息閾值、3 000 次rTMS 的能夠更好地提高運(yùn)動(dòng)員喚醒水平， 之后在與其他研究者合作中采用該參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員左側(cè)背外側(cè)前額葉進(jìn)行刺激，借助腦電活動(dòng)、神經(jīng)遞質(zhì)、心率等證據(jù)[45-46]，進(jìn)一步證明高頻rTMS 對(duì)運(yùn)動(dòng)喚醒的重要作用。

此外還有研究發(fā)現(xiàn)高頻rTMS 能夠提高拳擊運(yùn)動(dòng)員選擇性注意的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性[6]，證明rTMS可作為一種新的專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式，通過(guò)高頻rTMS來(lái)提高運(yùn)動(dòng)員對(duì)賽場(chǎng)上信息的處理能力和解決能力，做到運(yùn)動(dòng)中快速轉(zhuǎn)換關(guān)注目標(biāo)，從而占領(lǐng)比賽先機(jī)，取得優(yōu)異表現(xiàn)，這對(duì)于對(duì)抗性和技巧性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目有著重要的應(yīng)用價(jià)值。 對(duì)于其他類型的運(yùn)動(dòng)員是否具有相同的促進(jìn)效果仍需進(jìn)一步研究。

高頻rTMS 有利于增強(qiáng)喚醒水平，而低頻（≤1 Hz）rTMS 則能夠降低神經(jīng)興奮性， 有效緩解賽前焦慮，還能夠改善運(yùn)動(dòng)員的睡眠水平。 劉運(yùn)洲等[47]將低頻rTMS 作為干預(yù)手段， 對(duì)運(yùn)動(dòng)員右側(cè)前額葉進(jìn)行刺激，從而降低其皮層興奮性和狀態(tài)焦慮，測(cè)量運(yùn)動(dòng)員在不同刺激時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位振幅， 以評(píng)價(jià)其運(yùn)動(dòng)機(jī)能水平， 發(fā)現(xiàn)刺激具有時(shí)效性， 刺激后60～120 min 內(nèi)效果最佳，有效降低皮層興奮性，達(dá)到緩解焦慮的目的。除緩解焦慮外，降低皮層興奮性還有利于提高運(yùn)動(dòng)員的睡眠水平。在實(shí)踐應(yīng)用中，對(duì)某省隊(duì)3 位睡眠不佳的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行一周的低頻tTMS 干預(yù)[48]，干預(yù)后運(yùn)動(dòng)員的自評(píng)睡眠質(zhì)量升高、狀態(tài)焦慮水平下降、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)升高，同時(shí)充足的睡眠緩解了生理和心理雙重疲勞， 運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)得到提高。 以上研究皆表明rTMS 能夠提高或降低喚醒水平，改善運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能，提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

2.3 神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

TES 或rTMS 可用于治療運(yùn)動(dòng)障礙， 主要應(yīng)用于腦卒中或脊髓損傷后的運(yùn)動(dòng)康復(fù)。 腦卒中是成年人產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)障礙的主要原因，借助TES 提高受損肢體運(yùn)動(dòng)功能、促進(jìn)康復(fù)[49-50]。 患者在接受TES 前和接受后分別進(jìn)行手部功能測(cè)試（包括拿、放、移動(dòng)等動(dòng)作）、徒手肌力測(cè)試和運(yùn)動(dòng)功能量表評(píng)分，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)皮層興奮性提高導(dǎo)致手部肌肉力量得到增強(qiáng)、 手部活動(dòng)精準(zhǔn)度提高、運(yùn)動(dòng)功能得分升高，康復(fù)效果大大提高。 而高頻rTMS 也被廣泛應(yīng)用于腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)康復(fù)[51-52]，通過(guò)rTMS 聯(lián)合常規(guī)康復(fù)能夠提高患者運(yùn)動(dòng)得分以及自我評(píng)價(jià)水平， 運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療效果維持時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10 d[52]。

除腦卒中導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)障礙， 意外創(chuàng)傷事件也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能障礙，例如脊髓損傷。神經(jīng)調(diào)控技術(shù)同樣有利于促進(jìn)脊髓損傷后的運(yùn)動(dòng)康復(fù)[53-54]，通過(guò)影響大腦皮層興奮性以及神經(jīng)信號(hào)傳遞， 改變突觸和皮質(zhì)脊髓束的可塑性， 提高腦與脊髓之間的神經(jīng)連接性，從而增強(qiáng)受損肢體運(yùn)動(dòng)功能，達(dá)到運(yùn)動(dòng)康復(fù)的目的。該方式也成為體育結(jié)合醫(yī)學(xué)的康復(fù)手段，并被廣泛運(yùn)用于體育運(yùn)動(dòng)康復(fù)中。

3 研究展望

在未來(lái)研究中可結(jié)合神經(jīng)成像技術(shù)， 例如腦電圖 （Electroence Phalogram，EEG）、 功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）、功能性近紅外（functional Near-Infrared Spectroscopy，fNIRS）等[55-58]，在神經(jīng)調(diào)控技術(shù)應(yīng)用中將其作為一種檢測(cè)工具， 通過(guò)定量的檢測(cè)結(jié)果來(lái)科學(xué)評(píng)定神經(jīng)調(diào)控對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的促進(jìn)效果， 并進(jìn)一步探究各腦區(qū)之間相互作用的因果關(guān)系。例如借助EEG 監(jiān)測(cè)刺激腦區(qū)電位的時(shí)空變化，比較TMS 所誘發(fā)的神經(jīng)振蕩與事件相關(guān)電位之間的聯(lián)系[57]，或確定tACS 頻率和位置，這種技術(shù)結(jié)合研究能夠進(jìn)一步解釋神經(jīng)調(diào)控的作用機(jī)制并提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)、表現(xiàn)和康復(fù)效果。通過(guò)結(jié)合神經(jīng)成像技術(shù)的方式提高體育運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)效果和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)水平， 為神經(jīng)調(diào)控刺激前參數(shù)設(shè)置、刺激后效果評(píng)判提供準(zhǔn)確的判斷，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，提高神經(jīng)調(diào)控的科學(xué)有效性。

此外還應(yīng)促進(jìn)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)與體育技能的深入結(jié)合，提高對(duì)復(fù)雜體育運(yùn)動(dòng)技能的應(yīng)用效果，如球類、對(duì)抗類等開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的技能學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。以往研究多采用閉鎖式運(yùn)動(dòng)技能，動(dòng)作技能簡(jiǎn)單，但未來(lái)應(yīng)不斷推動(dòng)探究神經(jīng)調(diào)控在體育教學(xué)和訓(xùn)練中的實(shí)際應(yīng)用，加快理論和成果之間的轉(zhuǎn)化，以期將神經(jīng)調(diào)控技術(shù)發(fā)展成一種運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)方式。

盡管神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在體育研究領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛，但也存在一些挑戰(zhàn)。 例如應(yīng)用安全性，神經(jīng)刺激參數(shù)過(guò)高會(huì)導(dǎo)致癲癇風(fēng)險(xiǎn)， 合理的干預(yù)方案能夠避免對(duì)運(yùn)動(dòng)者造成傷害；應(yīng)用手段較少，除TES 和TMS 外，其他強(qiáng)有力的調(diào)控手段（光遺傳學(xué)、超聲刺激）尚未在體育領(lǐng)域得到充足應(yīng)用；此外不同人群（如運(yùn)動(dòng)員、普通人與老年人）體質(zhì)存在差異，神經(jīng)調(diào)控的效果是否達(dá)到預(yù)期， 以及神經(jīng)調(diào)控用于提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)是否會(huì)被作為一種“神經(jīng)興奮劑”等倫理問(wèn)題，都需進(jìn)一步解決。

4 小結(jié)

神經(jīng)調(diào)控技術(shù)能夠改變皮質(zhì)興奮性， 加強(qiáng)中樞神經(jīng)與周圍神經(jīng)之間的連接性，提高肢體控制力，有利于運(yùn)動(dòng)技能獲得、保持和鞏固，并且可針對(duì)性提高弱勢(shì)肢體學(xué)習(xí)效果， 同時(shí)應(yīng)用神經(jīng)調(diào)控技術(shù)能夠增強(qiáng)肌肉力量、緩解肌肉疲勞、提高喚醒水平、降低焦慮、改善睡眠，達(dá)到運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)、運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)以及運(yùn)動(dòng)康復(fù)的目的。神經(jīng)調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于體育領(lǐng)域，既產(chǎn)生了體育教育和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的新方式， 又推動(dòng)了體育與其他領(lǐng)域的融合發(fā)展。在之后的研究中，需要進(jìn)行學(xué)科協(xié)作以及技術(shù)協(xié)作， 借助先進(jìn)技術(shù)分析體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，提高體育運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性。