HRV與EEG生物反饋訓(xùn)練對中樞疲勞運(yùn)動員的影響

李秦隴，車開萱，施明強(qiáng)，韓艷麗，遲立忠，周越

長期大強(qiáng)度的運(yùn)動訓(xùn)練和密集的賽程安排會使高水平運(yùn)動員的神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)下降，嚴(yán)重者甚至表現(xiàn)為中樞疲勞（Giandolini et al.， 2016； Paris et al.， 2021），進(jìn)而導(dǎo)致其身體機(jī)能水平下降，情緒、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶甚至免疫系統(tǒng)異常以及出現(xiàn)一系列類似疲勞的生理反應(yīng)（Davis et al.，1997）。當(dāng)神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)不佳時，運(yùn)動員的訓(xùn)練動機(jī)和訓(xùn)練質(zhì)量會隨之下降（李欣鑫 等， 2015），同時對運(yùn)動表現(xiàn)和運(yùn)動成績產(chǎn)生負(fù)面影響（Encarnación-Martínez et al.， 2021），如果不進(jìn)行及時干預(yù)，其競技水平瓶頸期可能會過早出現(xiàn)，甚至還會影響身體健康。

近年來，運(yùn)動相關(guān)的神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的變化機(jī)制和評定方式研究已逐漸明確（Froyd et al.， 2016； Ghorbani et al.，2021； Manzi et al.， 2009； Place， 2021），對神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的改善和干預(yù)手段有營養(yǎng)補(bǔ)充（Hormoznejad et al.， 2019；Laurent et al.， 2018）、預(yù)熱水療（Vadopalas et al.， 2019）、中醫(yī)藥（Han et al.， 2018； Liang et al.， 2019）等，而生物反饋技術(shù)作為歐美國家改善精神類疾病的醫(yī)療體系中的成熟部分，涵蓋了傳感器、計算機(jī)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)和生理等學(xué)科技術(shù)（胡斌 等， 2020），是能夠改善運(yùn)動員神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)、提高睡眠質(zhì)量（Li et al.， 2022）及預(yù)防運(yùn)動損傷（宋小波 等， 2019），進(jìn)而提高運(yùn)動員競技狀態(tài)的潛在方式。

生物反饋訓(xùn)練的目的是提高運(yùn)動員放松能力，與心理訓(xùn)練相比，它掌握起來難度更大，一旦熟練掌握則效果十分顯著（石巖， 1991）。生物反饋訓(xùn)練的形式包括心率變異性、腦電、肌電和皮溫等，其中心率變異性生物反饋（heart rate variability biofeedback，HRV-BF）和腦電生物反饋（electroencephalogram-biofeedback，EEG-BF）訓(xùn)練在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中常用于提高神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)和改善情緒（James et al.，1996； Lehrer et al.， 2020）。HRV-BF訓(xùn)練主要作用于外周神經(jīng)系統(tǒng)，其機(jī)制是使血壓、呼吸及心率產(chǎn)生共振，通過增強(qiáng)壓力感受器的穩(wěn)態(tài)，使身體及心理加快恢復(fù)從而改善生理機(jī)能（Lehrer et al.， 2014）；而EEG-BF訓(xùn)練更多作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，通過誘導(dǎo)α波和θ波成分序化，并抑制β波增加，使身心恢復(fù)速度加快，甚至產(chǎn)生神經(jīng)重塑的效果，從而達(dá)到治療神經(jīng)類疾病和提高神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的作用（Farina et al.， 2012）?？梢?，2種生物反饋訓(xùn)練產(chǎn)生作用的生理學(xué)基礎(chǔ)存在差異，但先前研究中鮮見嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)對照證明2種生物反饋訓(xùn)練對不同神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)和情緒狀態(tài)影響的異同。此外，生物反饋訓(xùn)練在競技體育領(lǐng)域的應(yīng)用仍停留于提高放松能力（陳丹萍 等， 1997）、監(jiān)控運(yùn)動性疲勞（遲淑勛 等， 2016）和改善睡眠質(zhì)量（Li et al.， 2022）等方面。因此，HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練在改善中樞疲勞運(yùn)動員神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)和心境狀態(tài)中的應(yīng)用方法、作用效果和應(yīng)用場景仍需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

綜上所述，本研究旨在使用HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對中樞疲勞運(yùn)動員進(jìn)行干預(yù)，分析和對比2種生物反饋訓(xùn)練對運(yùn)動員神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)和心境狀態(tài)的具體效果和差異。

1 研究對象及方法

1.1 研究對象

招募70名北京體育大學(xué)男性運(yùn)動員參與篩選。篩選條件：1）右利手，EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)時中樞疲勞程度為警戒、先兆疲勞或疲勞；2）運(yùn)動員技術(shù)等級為國家二級及以上，長期參與專項訓(xùn)練，3～5次/周；3）年齡為18～25歲；4）運(yùn)動員專項為非可促進(jìn)機(jī)體恢復(fù)的項目（如太極拳）；5）近期無嚴(yán)重精神刺激，未服用精神類藥物，且研究期間不可參與其他心理相關(guān)實(shí)驗(yàn)測試。本實(shí)驗(yàn)已通過北京體育大學(xué)運(yùn)動科學(xué)實(shí)驗(yàn)倫理委員會審查（批準(zhǔn)號：2020132H）。

共17人符合正式實(shí)驗(yàn)條件，并自愿簽署知情同意書。實(shí)驗(yàn)期間運(yùn)動員訓(xùn)練和生活狀態(tài)保持規(guī)律和穩(wěn)定，其中3人中途脫落，最終共14人納入統(tǒng)計：夏季項目10人（拳擊、羽毛球、網(wǎng)球、足球、短跑），冬季項目4人（冰球、短道速滑）；年齡（20.86±1.29）歲，身高（179.29±5.34）cm，體質(zhì)量（71.50±9.01）kg，訓(xùn)練年限（6.50±2.21）年。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

1.2.1 實(shí)驗(yàn)流程

采用隨機(jī)交叉實(shí)驗(yàn)設(shè)計，分為A、B組進(jìn)行兩階段交叉訓(xùn)練。第一階段A組進(jìn)行每2天1次，15天共8次的HRV-BF訓(xùn)練，同時B組進(jìn)行相同頻次的EEG-BF訓(xùn)練。第二階段訓(xùn)練方式交換，生物反饋訓(xùn)練時間和頻次和第一階段相同。兩階段之間洗脫期為15天。各階段前后均進(jìn)行所有指標(biāo)測試，測試指標(biāo)及步驟為：1）填寫心境狀態(tài)（profile of mood states，POMS）量表；2）進(jìn)行反應(yīng)時測試；3）進(jìn)行中樞疲勞測試（EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)）；4）第3步結(jié)束后休息10 min以上，機(jī)體恢復(fù)安靜狀態(tài)后，同步進(jìn)行腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)和自主神經(jīng)狀態(tài)測試。為避免運(yùn)動訓(xùn)練因素影響測試指標(biāo)，所有的測試均在休息日進(jìn)行。

1.2.2 訓(xùn)練方案

1.2.2.1 HRV-BF訓(xùn)練方案

選用生理相干自主平衡系統(tǒng)（Heart Math Association，美國）內(nèi)“菩提樹”反饋形式，此形式以HRV代表的自主神經(jīng)平衡性為反饋信息，訓(xùn)練時電腦屏幕上菩提樹生長和枯萎的過程能夠反映自主神經(jīng)協(xié)調(diào)功能。此訓(xùn)練有助于釋放壓力和紓解消極情緒，培養(yǎng)主體自主平衡的調(diào)節(jié)及穩(wěn)定情緒和呼吸節(jié)奏等能力。訓(xùn)練方案參考Lehrer等（2000）的訓(xùn)練安排。運(yùn)動員到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后，先靜坐3～5 min恢復(fù)至安靜狀態(tài)，訓(xùn)練時睜眼、靜坐于電腦屏幕前，按照主試人員的指導(dǎo)，調(diào)整呼吸節(jié)奏（0.1 Hz），外放系統(tǒng)配套音樂，按照步驟進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練時間為晚上7∶00—9∶00，單次訓(xùn)練時長25 min。訓(xùn)練地點(diǎn)為北京體育大學(xué)體育科學(xué)樓實(shí)驗(yàn)室，房間溫度保持在22～25 ℃，無噪音等其他干擾。

1.2.2.2 EEG-BF訓(xùn)練方案

使用TGAM模塊（NeuroSky，美國）識別和處理腦電信號，使用Sichiray（嘜丁科技，中國）軟件中“瑜伽球”及“呼吸球”2種反饋形式進(jìn)行EEG-BF訓(xùn)練。根據(jù)全腦腦電波中α、β、θ和δ的占比判斷放松度和專注度，其中α波的占比越大，代表放松度越高。“瑜伽球”訓(xùn)練時，系統(tǒng)根據(jù)放松度的高低，生成瑜伽球的漂浮高低和時間，受試者根據(jù)反饋信息不斷調(diào)整放松度?！昂粑颉庇?xùn)練的呼吸節(jié)奏為0.1 Hz ，通過觀察放松度數(shù)值變化，調(diào)整身體狀態(tài)、提高放松度。其余要求與HRV-BF訓(xùn)練相同。

1.3 測試方法

1.3.1 EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)

通過EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)進(jìn)行中樞疲勞測試，使用Nation 9128W便攜式腦電儀（諾誠電氣，中國）記錄腦電信號，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的10-20導(dǎo)聯(lián)方式佩戴腦電電極。測試時運(yùn)動員靜坐于有靠背和扶手的椅子上，閉目保持清醒。測試環(huán)境昏暗、安靜，正常室溫，無噪音等干擾。誘導(dǎo)測試中同步記錄腦電信號，其流程為：1）安靜狀態(tài)記錄60 s以上；2）表象競賽60 s以上；3）過度換氣120～180 s。

表象競賽時運(yùn)動員腦電α波抑制的程度可反映注意集中能力，可以作為評價大腦疲勞程度的客觀指標(biāo)。α波抑制率（以下簡稱“α抑制%”）計算方法為α抑制%=（|表象競賽時α%-安靜狀態(tài)α%|/安靜狀態(tài)α%）×100%。神經(jīng)元代謝能量比值（θ/β）為過度換氣狀態(tài)下的腦電波占比，可評價神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)。運(yùn)動員中樞疲勞等級依據(jù)α抑制%變化幅度評定為正常（17%～37%）、最佳（38%～43%）、警戒狀態(tài)（43%～49%）及先兆疲勞和疲勞（＞50%或＜17%）5類（張振民 等， 2002），用5級評分（0～4分）代表中樞神經(jīng)疲勞等級。

1.3.2 神經(jīng)遞質(zhì)

超慢波漲落潮技術(shù)（supra-slow encephalofluctuogram technology，SET）是國內(nèi)首創(chuàng)且常用的腦內(nèi)無創(chuàng)測試神經(jīng)遞質(zhì)的方式（吳梅婷 等， 2016）。SET腦電（太陽科技，中國）佩戴方式及測試環(huán)境與EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)相同，共需測試安靜狀態(tài)腦電信號18 min。SET分析系統(tǒng)（以下簡稱“S系統(tǒng)”）可將腦電波數(shù)據(jù)中具有漲落的周期性優(yōu)勢超慢成分分離出來。S系統(tǒng)包含不同的頻率成分，稱為S頻率（/mHz），分析頻率范圍在0.93～238.00 mHz。不同頻率對應(yīng)譜線稱為S1～S255的S譜，其中4 mHz 超慢譜的S4系與5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）的活動有關(guān)，5 mHz超慢譜的S5系與乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）的活動有關(guān)，7 mHz超慢譜的S7系與去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）的活動有關(guān)，11 mHz超慢譜的S11系與多巴胺（dopamine，DA）活動有關(guān)（梅磊， 1996）。神經(jīng)遞質(zhì)測試結(jié)果是相對值，代表與此遞質(zhì)相關(guān)頻率的腦電波的占比。

1.3.3 自主神經(jīng)狀態(tài)

HRV是評價自主神經(jīng)活動的重要手段，是用來評估心臟交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)張力平衡性的較好指標(biāo)（Oskooei et al.， 2021）。使用Polar H10心率胸帶（Polar Electro，芬蘭）記錄R-R間期（2個QRS波中R波之間的時間）數(shù)據(jù)，然后通過Kubios Hrv-standard 3.4.3軟件截取5 min數(shù)據(jù)計算HRV。

1.3.4 反應(yīng)時

使用GMCS-FYS反應(yīng)時測試儀（鑫東華騰，中國）進(jìn)行測量，運(yùn)動員采用站立位，集中注意力，在測試儀燈光亮起時，快速拍滅指示燈。每人進(jìn)行3次完整測試，取平均值。反應(yīng)時的快慢可代表神經(jīng)反應(yīng)速度。

1.3.5 心境狀態(tài)

POMS量表（Grove et al.， 1992）用于評價1周內(nèi)的心境狀態(tài)。量表包括5個消極情緒分量表（憤怒值、慌亂值、緊張值、抑郁值和疲勞值），2個積極情緒分量表（精力值和自尊值），共40個條目，采用5級評分（0～4分）。情緒紛亂值是心境狀態(tài)的綜合評價，計算公式：情緒紛亂值=（消極情緒分量表總分-積極情緒分量表總分）＋100。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果均保留2位小數(shù)，結(jié)果使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示。使用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性。組內(nèi)實(shí)驗(yàn)前后對比及洗脫效果檢驗(yàn)：正態(tài)分布數(shù)據(jù)使用配對t檢驗(yàn)，偏態(tài)分布數(shù)據(jù)使用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。組間對比：使用單因素方差分析（二階段交叉）檢驗(yàn)2種訓(xùn)練方式之間的差異。對2種生物反饋訓(xùn)練后有顯著改善效果的指標(biāo)進(jìn)行事后重復(fù)測量相關(guān)分析。P＜0.05表示數(shù)據(jù)有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 研究結(jié)果

2.1 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對中樞神經(jīng)狀態(tài)的影響

與訓(xùn)練前相比，HRV-BF訓(xùn)練后EEG誘導(dǎo)試驗(yàn)的腦電信號中θ/β（P＜0.01）、中樞疲勞等級（P＜0.01）顯著降低；EEG-BF訓(xùn)練后θ/β（P＜0.01）、中樞疲勞等級（P＜0.01）顯著降低（圖1）。

圖1 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對腦電θ/β及中樞疲勞等級的影響Figure 1. Effect of HRV-BF and EEG-BF Training on θ/β and Central Fatigue Level of EEG

從2種訓(xùn)練后中樞疲勞等級人數(shù)分布變化來看，HRVBF訓(xùn)練后先兆疲勞和疲勞比例分別從42.86%和50.00%降低為21.43%和28.57%；EEG-BF訓(xùn)練后分別從57.14%和42.86%降低為0.00%和21.42%。2種訓(xùn)練后中樞疲勞等級較低的比例均增多，中樞疲勞等級較高的比例均減小，二者對中樞神經(jīng)狀態(tài)的影響無顯著差異。以上數(shù)據(jù)表明，2種訓(xùn)練對中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)均有明顯的改善作用。

2.2 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的影響

如圖2所示，與訓(xùn)練前相比，HRV-BF訓(xùn)練后5-HT（P＜0.01）和5-HT/DA（P＜0.01）水平顯著降低，DA水平顯著提高（P＜0.01）。EEG-BF訓(xùn)練后5-HT（P＜0.01）和5-HT/DA（P＜0.05）水平顯著降低。2組受試者訓(xùn)練前各指標(biāo)無顯著差異；訓(xùn)練后對比發(fā)現(xiàn)，HRV-BF訓(xùn)練對5-HT（P＜0.05）、DA（P＜0.01）和5-HT/DA（P＜0.05）水平的影響效果顯著大于EEG-BF訓(xùn)練。

圖2 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對神經(jīng)遞質(zhì)的影響Figure 2. Effects of HRV-BF and EEG-BF Training on Neurotransmitters

2.3 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對自主神經(jīng)狀態(tài)的影響

與訓(xùn)練前相比，HRV-BF訓(xùn)練后副交感神經(jīng)系統(tǒng)指數(shù)（parasympathetic nervous system index，PNS Index；P＜0.05）、平均R-R間隔（MRR；P＜0.01）、pNN50（P＜0.01）顯著降低，交感神經(jīng)系統(tǒng)指數(shù)（sympathetic nerve system index，SNS Index；P＜0.05）和LF/HF（P＜0.05）顯著升高，表明HRVBF訓(xùn)練后，運(yùn)動員的交感神經(jīng)作用增強(qiáng)，副交感神經(jīng)作用減弱，向自主神經(jīng)平衡狀態(tài)靠近。EEG-BF訓(xùn)練后只有應(yīng)激指數(shù)（stress index，SI）顯著升高（P＜0.01），說明EEGBF訓(xùn)練對自主神經(jīng)狀態(tài)影響有限。訓(xùn)練后，交感和副交感神經(jīng)的組間差異不顯著（表1）。

表1 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對HRV的影響Table 1 Effects of HRV-BF and EEG-BF Training on HRV

2.4 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對反應(yīng)速度的影響

與訓(xùn)練前相比，HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練后反應(yīng)速度顯著提高（P＜0.05），2種訓(xùn)練方法對反應(yīng)速度的影響無顯著差異（圖3）。事后重復(fù)測量相關(guān)分析結(jié)果顯示，反應(yīng)時與中樞疲勞等級呈正相關(guān)（r=0.338，P＜0.05），與其他神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)無顯著相關(guān)。

圖3 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對反應(yīng)時的影響Figure 3. Effect of HRV-BF and EEG-BF Training on Reaction Time

2.5 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對心境狀態(tài)的影響

與訓(xùn)練前相比，HRV-BF訓(xùn)練后疲勞（P＜0.01）、抑郁（P＜0.05）、慌亂（P＜0.05）和情緒紛亂（P＜0.01）顯著降低，自尊（P＜0.05）和精力（P＜0.01）顯著升高；EEG-BF訓(xùn)練后，憤怒（P＜0.01）、抑郁（P＜0.01）和情緒紛亂（P＜0.01）顯著降低，自尊（P＜0.05）和精力（P＜0.05）顯著升高（圖4）。2種訓(xùn)練方法對心境狀態(tài)的影響無顯著差異，但從訓(xùn)練效果來看，HRV-BF（疲勞、慌亂、抑郁）和EEG-BF（憤怒、抑郁）訓(xùn)練能夠緩解不同的消極情緒和情緒紛亂。

圖4 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對心境狀態(tài)的影響Figure 4. Effect of HRV-BF and EEG-BF Training on Mood State

事后重復(fù)測量相關(guān)分析結(jié)果顯示，抑郁與5-HT（r=0.351，P＜0.05）和5-HT/DA（r=0.329，P＜0.05）呈正相關(guān)；自尊（r=-0.391，P＜0.01）、精力（r=-0.378，P＜0.01）與中樞疲勞等級呈負(fù)相關(guān)；情緒紛亂與中樞疲勞等級（r=0.416，P＜0.01）、5-HT（r=0.322，P＜0.05）和5-HT/DA（r=0.290，P＜0.05）呈正相關(guān)；各心境狀態(tài)與其他神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)無顯著相關(guān)。

3 分析討論

3.1 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的影響

關(guān)于HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練影響中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的可能機(jī)制，Vaschillo等（2019）發(fā)現(xiàn)HRV-BF訓(xùn)練時邊緣系統(tǒng)以及扣帶回和前額葉皮質(zhì)有明顯變化，而連續(xù)進(jìn)行HRV-BF訓(xùn)練幾周后，邊緣和前額葉結(jié)構(gòu)之間的連通性更強(qiáng)，這些連通性通路中的腦組織同時增加，這可能是HRVBF訓(xùn)練調(diào)節(jié)腦神經(jīng)的一種機(jī)制（Mather et al.， 2018）。EEG-BF訓(xùn)練時，主要通過機(jī)體的身體和情緒放松狀態(tài)控制腦電波中不同波形占比，具體為誘導(dǎo)α波和θ波成分序化，并抑制β波增加，而α腦電波反映了人的平靜程度和放松狀態(tài)，這些相關(guān)指標(biāo)的改變體現(xiàn)了EEG-BF訓(xùn)練對神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的改善過程和作用（Koelstra et al.， 2011）。此外，有學(xué)者指出，HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練能夠通過對部分神經(jīng)（壓力反射等）進(jìn)行重塑達(dá)到改善神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的目的（Lehrer et al.， 2013）。

生物反饋訓(xùn)練能夠幫助運(yùn)動員在訓(xùn)練過程中或隨后一段時間內(nèi)調(diào)整神經(jīng)機(jī)能水平，獲得更佳的狀態(tài)（Lehrer et al.， 2014）。本研究發(fā)現(xiàn)，在中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)中，15天8次的HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練均可以降低θ/β和中樞疲勞等級（α抑制%）。HRV-BF訓(xùn)練后中樞疲勞發(fā)生率從100%下降為50%，EEG-BF訓(xùn)練后從100%下降為35.71%。在腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)中，HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練均降低了5-HT和5-HT/DA水平，HRV-BF訓(xùn)練還可提高DA水平。腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)中5-HT為抑制性遞質(zhì)，DA為興奮性遞質(zhì)，而5-HT/DA的比值被認(rèn)為是評價中樞疲勞的敏感指標(biāo)（Kavanagh et al.， 2019），提示，HRV-BF訓(xùn)練可通過降低抑制性遞質(zhì)（5-HT）和提高興奮性神經(jīng)遞質(zhì)（DA）的共同作用改善中樞神經(jīng)狀態(tài)，而EEG-BF訓(xùn)練可能只能通過降低抑制性神經(jīng)遞質(zhì)來改善中樞神經(jīng)狀態(tài)；同時，在對神經(jīng)遞質(zhì)（DA和5-HT）的影響方面，HRV-BF比EEG-BF訓(xùn)練的影響效果更大（圖2）。有研究指出，DA的增加還能進(jìn)一步抑制5-HT的合成與代謝（Bailey et al.， 1993），這可能是HRV-BF訓(xùn)練效果較EEG-BF更好的原因。本研究中2種生物反饋訓(xùn)練均能顯著改善運(yùn)動員中樞機(jī)能疲勞狀態(tài)，有效調(diào)節(jié)腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)；且相關(guān)分析結(jié)果提示，中樞疲勞程度越大，反應(yīng)速度可能越慢，積極情緒水平可能越低，而情緒紛亂值則可能越高；腦內(nèi)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)（5-HT）越多，5-HT/DA水平越大時，抑郁情緒和情緒紛亂值可能越高。這在一定程度上說明，2種生物反饋訓(xùn)練后心境狀態(tài)的改善及反應(yīng)速度的提高可能與中樞疲勞的改善有關(guān)。關(guān)于中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)與運(yùn)動員訓(xùn)練和運(yùn)動表現(xiàn)的關(guān)系，有研究指出中樞神經(jīng)疲勞程度與運(yùn)動員的訓(xùn)練欲望、訓(xùn)練質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)（李欣鑫 等， 2015），與運(yùn)動能力和運(yùn)動表現(xiàn)呈正相關(guān)（Encarnación-Martínez et al.， 2021），因此，HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練可能是幫助運(yùn)動員提高訓(xùn)練欲望、訓(xùn)練效率和運(yùn)動成績的潛在方式。

在以往的研究中，使用自主神經(jīng)狀態(tài)評價運(yùn)動員體能水平、訓(xùn)練狀態(tài)時經(jīng)常與副交感神經(jīng)相聯(lián)系。一般認(rèn)為，體能儲備或運(yùn)動水平與副交感神經(jīng)活性呈正相關(guān)（Buchheit et al.， 2013； Machhada et al.， 2017）。但在高水平運(yùn)動員相關(guān)研究中，此觀點(diǎn)不能完全適用，尤其是長期堅持運(yùn)動或運(yùn)動量較大的運(yùn)動員會出現(xiàn)不同的結(jié)果，結(jié)果的個體差異可能較大（Buchheit et al.， 2010）。在過度訓(xùn)練或具有運(yùn)動疲勞的運(yùn)動員中，副交感神經(jīng)作用活性過強(qiáng)可能代表運(yùn)動員處于疲勞狀態(tài)（Manzi et al.， 2009；Pichot et al.， 2000）。有學(xué)者指出，在運(yùn)動訓(xùn)練中副交感神經(jīng)活性的增加與急性大強(qiáng)度力量訓(xùn)練（Kingsley et al.，2019）、運(yùn)動疲勞的發(fā)生（Bellenger et al.， 2016）和認(rèn)知表現(xiàn)下降（Van Cutsem et al.， 2022）等有密切聯(lián)系。在本研究中，中樞疲勞運(yùn)動員生物反饋訓(xùn)練前安靜狀態(tài)下自主神經(jīng)狀態(tài)失衡，其中交感神經(jīng)作用較弱，副交感神經(jīng)占主導(dǎo)作用，與前人研究結(jié)果一致，HRV-BF訓(xùn)練后運(yùn)動員自主神經(jīng)狀態(tài)向交感神經(jīng)方向增加，平衡性提高，同時中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)、反應(yīng)速度和心境狀態(tài)均有顯著改善。此外，睡前的自主神經(jīng)平衡性與睡眠質(zhì)量存在密切聯(lián)系（李秦隴 等， 2022），睡前進(jìn)行HRV-BF訓(xùn)練可以通過提高自主神經(jīng)平衡性和改善心境狀態(tài)，進(jìn)而提高睡眠質(zhì)量，能夠加快運(yùn)動員機(jī)能恢復(fù)（Li et al.， 2022）。本研究中，與干預(yù)前中樞疲勞嚴(yán)重的運(yùn)動員相比，HRV-BF訓(xùn)練后中樞疲勞狀態(tài)改善的同時，自主神經(jīng)平衡性顯著提高，運(yùn)動員的神經(jīng)反應(yīng)速度也顯著變快，但EEG-BF訓(xùn)練后沒有發(fā)現(xiàn)對自主神經(jīng)的明顯改善作用。

3.2 HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練對心境狀態(tài)的影響

雖然運(yùn)動是治療非精神類疾?。ㄈ缣悄虿〉龋┑妮^好選擇，也是改善抑郁、焦慮等消極情緒癥狀的良好方案，但運(yùn)動強(qiáng)度過大時，可能會對心理健康造成負(fù)面影響，甚至產(chǎn)生心理疾?。═eychenne et al.， 2008）。本研究結(jié)果顯示，2種生物反饋對消極情緒影響存在一定的差異。同樣，以往研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)HRV-BF可以降低慌張值，減輕壓力，改善心理健康問題（Lagos et al.， 2008， 2011；Van Der Zwan et al.， 2015），而EEG-BF訓(xùn)練有降低焦慮情緒的潛力（Pop-Jordanova et al.， 2010）。在本研究中，HRV-BF對慌亂、疲勞和抑郁等消極情緒的改善效果更好，EEG-BF對憤怒和抑郁等消極情緒的改善效果更好。事后相關(guān)分析結(jié)果提示，2種生物反饋訓(xùn)練后消極情緒的減少可能與其對腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的作用差異有關(guān)，具體來看，HRV-BF降低5-HT水平的同時，提高了DA水平，而EEG-BF只對5-HT水平有顯著改善；也可能與二者對神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)的不同作用方式及影響差異有關(guān)。其中，HRV-BF訓(xùn)練是通過控制呼吸、血壓對中樞神經(jīng)、神經(jīng)遞質(zhì)及自主神經(jīng)產(chǎn)生積極效果，進(jìn)而影響情緒；而EEG-BF訓(xùn)練則是通過放松，控制大腦皮層產(chǎn)生的腦電波形占比進(jìn)而對中樞神經(jīng)及神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生作用，從而影響情緒。綜上，2種生物反饋訓(xùn)練對積極情緒都有顯著的提高作用，但在選擇改善消極情緒的方式時需要進(jìn)一步研究或進(jìn)行更綜合的考慮。

3.3 局限性與展望

本研究還存在一定的局限性。首先，由于篩選后各運(yùn)動項目的中樞疲勞受試者人數(shù)有限，無法分運(yùn)動項目對受試者的神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)變化情況進(jìn)行討論；其次，未能在研究過程中進(jìn)行運(yùn)動表現(xiàn)和運(yùn)動成績測試。因此，建議在后續(xù)使用生物反饋訓(xùn)練提高中樞疲勞運(yùn)動員機(jī)能狀態(tài)的研究中，針對某一項目增加受試者人數(shù)，并同時測試其運(yùn)動表現(xiàn)和運(yùn)動成績的變化，進(jìn)一步探索提高中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)對運(yùn)動表現(xiàn)或運(yùn)動成績的影響，從而提高對特定運(yùn)動項目的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

1）HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練均能對中樞疲勞運(yùn)動員的中樞神經(jīng)機(jī)能狀態(tài)、抑制性神經(jīng)遞質(zhì)（5-HT）、反應(yīng)速度和積極情緒產(chǎn)生顯著改善作用，其中HRV-BF訓(xùn)練對腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)（5-HT和DA）和交感神經(jīng)興奮性的提高作用更為明顯。

2）HRV-BF和EEG-BF訓(xùn)練都能從抑郁和情緒紛亂方面改善運(yùn)動員心境狀態(tài)，這可能與腦內(nèi)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)減少有關(guān)，而HRV-BF訓(xùn)練還能夠緩解疲勞和慌亂感，EEG-BF訓(xùn)練則能夠緩解憤怒情緒。

3）選擇適宜的生物反饋訓(xùn)練不僅能夠改善運(yùn)動員不同情況的神經(jīng)疲勞狀態(tài)，還能加快反應(yīng)速度，提高心理健康狀況以及訓(xùn)練積極性。