王 琳

(中北大學(xué)體育與藝術(shù)學(xué)院，山西 太原 030051)

優(yōu)秀蹦床運動員腦電超慢漲落參數(shù)特征的研究

王 琳

(中北大學(xué)體育與藝術(shù)學(xué)院，山西 太原 030051)

利用腦電超慢漲落技術(shù)(SET)對16名優(yōu)秀蹦床運動員及16名同齡對照組被試的腦電超慢漲落參數(shù)的特征進行了對比研究。研究發(fā)現(xiàn):(1)與同齡普通人相比，蹦床運動員的全腦乙酰膽堿(Ach)、多巴胺(DA)的平均測試值水平顯著高于同齡對照組普通人，而5羥色氨(5－HT)的平均測試值水平則顯著低于普通人，這三種神經(jīng)遞質(zhì)差異在于右側(cè)的頂區(qū)尤為明顯。(2)優(yōu)秀蹦床運動員右側(cè)中央回的去甲腎上腺素(NE)、興奮介質(zhì)(EXC)兩種神經(jīng)遞質(zhì)顯著高于同齡對照組被試，這表明蹦床運動員在處理復(fù)雜、精細(xì)動作的能力明顯高于同齡對照組被試;(3)運動員組雙側(cè)枕區(qū)抑制介質(zhì)(INH)顯著低于對照組被試，表明蹦床運動員在多年的專項訓(xùn)練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異。

腦電超慢漲落圖;中樞神經(jīng)遞質(zhì);蹦床運動員;腦機能

優(yōu)秀的蹦床運動員要具有相當(dāng)精細(xì)的空間位置感覺和敏感的本體感覺以及完成動作相關(guān)肌群的控制能力。因此，蹦床運動對腦機能的要求甚高，腦機能的水平?jīng)Q定運動員個體在蹦床項目上的成就和發(fā)展。許多研究已經(jīng)證實了腦電信號能夠反映運動員的生理狀態(tài)，也能反映出運動員的腦機能狀態(tài)［1－3］。梅磊(1989)通過從腦波非平衡漲落過程中提取深層次信息，建立了腦電超慢漲落圖技術(shù)(SET)［4］。目前，SET技術(shù)在航空航天、臨床醫(yī)學(xué)、心理學(xué)及運動心理學(xué)等研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

以往對運動員中樞神經(jīng)機能的測定方法主要有主觀評定法和客觀評定法兩種［5］。主觀評定法根據(jù)運動員的身體感受癥狀、神經(jīng)感受癥狀來判斷疲勞的程度，主要通過問卷調(diào)查的形式來進行。主觀評定法的評分標(biāo)準(zhǔn)不易統(tǒng)一、且易受主觀因素的影響?？陀^評定法是借助儀器、設(shè)備等輔助工具對運動員生理、生化指標(biāo)進行的觀察，對這些指標(biāo)進行綜合評價［6，7］。目前，從神經(jīng)電生理學(xué)視角探討蹦床運動員腦機能的研究還處于空白階段。而國內(nèi)的相關(guān)研究大多集中于蹦床運動員體能、賽前心理、技術(shù)、制勝規(guī)律、規(guī)則變化后備人才現(xiàn)狀、生物力學(xué)分析以及傷病等方面［8－10］。本文通過對16名優(yōu)秀蹦床運動員腦電超慢漲落參數(shù)的特征與同年齡段16名本科生進行對比研究，了解兩組被試腦機能的具體差異，以期為蹦床項目訓(xùn)練提供一定的參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 被試

選取16名在役運動等級為一級以上的蹦床運動員作為運動員組被試，選取同年齡段體院本科生作為同齡對照組被試。所有被試運動員及大學(xué)生無精神病史，身體健康，年齡差異不顯著(P＞0.05)。

表1 被試基本情況

1.2 方法

1.2.1 測試儀器

本研究中所采用的采樣儀器是由北京太陽電子科技有限公司生產(chǎn)SOLAR－1848數(shù)字腦電儀及與之配套的前置放大器和SET高級腦電分析軟件系統(tǒng)。前置放大器的采集頻率為128 Hz，采集頻帶寬度為0.02～50Hz。

被試頭上的測試電極安裝方法采用國際10/20系統(tǒng)電極放置法(國際腦電圖學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)安裝法)，共采集16導(dǎo)聯(lián)(單導(dǎo))，電極將分別安置在左右額區(qū)、中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)，以及前、中、后顳區(qū)。本研究中測試電極使用BECKMAN純銀鞍狀電極，參考電極安放在雙側(cè)耳垂，接地電極安放在FPz。

1.2.2 測試程序

(1)被試進入測試間之前需按照要求填寫腦電測試登記卡及運動疲勞量表。

(2)在安裝測試電極過程中要詳細(xì)為被試講解測試流程與要求。

(3)實驗室內(nèi)只能容納主試與被試兩人進行測試。測試將要求運動員首先保持5分鐘閉目安靜狀態(tài)、然后進行5分鐘運動表象，以及進行3分鐘閉目過度換氣(保持呼吸頻率為26～28次/分鐘)、最后在5分鐘閉目安靜恢復(fù)狀態(tài)下完成整個測試，采集以上所有過程EEG數(shù)據(jù)。

1.2.3 測試要求

測試中要求被試保持輕閉雙目，不能眨眼，雙手自然垂放于雙腿之上;運動表象要求被試完成一個完整的技術(shù)，在沒有得到主試提示語之前，要保持不間斷重復(fù)這一運動表象過程;過度換氣要求呼吸次數(shù)為26－30次/分，并有測試人員隨時提醒呼吸頻率是否合乎要求。若受試者在過度換氣中出現(xiàn)手麻或頭暈，要舉手提示測試人員，記錄該時間。

測試前演習(xí)一遍測試過程，并在演習(xí)后，明確指出演習(xí)中的問題，如果有必要，可單獨對表象進行練習(xí)。

儀器要求:分貝儀器、白熾燈(禁止使用有整流器的熒光燈)、禁止手機入內(nèi)。

1.2.4 測試階段

2009年7月至2011年9月國家蹦床隊在晉比賽期及山西省蹦床隊集訓(xùn)階段。

1.2.5 觀察指標(biāo)

全腦S譜系分布和全腦神經(jīng)遞質(zhì)分布兩部分。全腦神經(jīng)遞質(zhì)包括6個:抑制介質(zhì)(INH)、5羥色氨(5－HT)、乙酰膽堿(Ach)、多巴胺(DA)、去甲腎上腺素(NE)、興奮介質(zhì)(EXC)。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

觀測指標(biāo)采用平均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)表示，對兩組被試數(shù)據(jù)作兩樣本的t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)秀蹦床運動員的全腦S譜系分布

表2 優(yōu)秀蹦床運動員與同齡對照組全腦S譜系均值比較(x±s)

蹦床運動員組全腦S譜系中，S4明顯低于同齡對照組運動員(P＜0.05)，S5、S11則明顯高于同齡對照組運動員(P＜0.05)，其他項差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(見表2)。

2.2 優(yōu)秀蹦床運動員的腦內(nèi)6種神經(jīng)遞質(zhì)分布

表3 優(yōu)秀蹦床運動員與同齡對照組不同腦區(qū)神經(jīng)遞質(zhì)均值比較(x±s)

測試結(jié)果顯示(表3)優(yōu)秀蹦床運動員腦內(nèi)六種神經(jīng)遞質(zhì) INH、5－HT、Ach、DA、NE 及 EXC 的測試值都與同齡對照組被試有顯著差異(P＜0.05)，運動員組INH在雙側(cè)枕區(qū)顯著低于同齡對照組被試，5－HT在右側(cè)頂區(qū)顯著低于同齡對照組被試，而Ach、DA則在該腦區(qū)顯著高于同齡對照組被試，NE及EXC則在右側(cè)中央回顯著高于同齡對照組被試。

3 討論

腦電超慢漲落分析將獲得的腦電信號中的α頻段超慢超慢震蕩，稱之為S譜系統(tǒng)。在以往的研究中已經(jīng)明確6種神經(jīng)遞質(zhì)的變化與S譜系的變化具有相關(guān)對應(yīng)的關(guān)系。大多數(shù)研究顯示S1系與γ－氨基丁酸(GABA)的變化有關(guān)、S4系反映5－羥色胺(5－HT)的變化、S5系反映乙酰膽堿(Ach)的變化、S7系反映去甲腎上腺素(NE)的變化、S11系則反映多巴胺(DA)的活動［11，12］。本研究中，蹦床運動員 S1 系、S3系、S5系、S11系均與同齡對照組被試有顯著差異，尤其是S5、S11譜系，這表明蹦床運動員全腦神經(jīng)遞質(zhì)中Ach、DA的變化較同齡對照組被試有顯著差異，這提示專項訓(xùn)練對大腦高級功能可能有潛在的影響，但這種影響的機制目前國際上也還沒有定論。

從本研究結(jié)果看，INH、5 －HT、ACh、DA、NE、EXC 6種神經(jīng)遞質(zhì)均與蹦床運動員大腦機能狀態(tài)有較密切聯(lián)系。一般來說，中樞神經(jīng)遞質(zhì)從生理機能角度可以大致分為興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)［13］。大腦皮層不同的區(qū)域有不同的機能，按照結(jié)構(gòu)分布大致相應(yīng)地分為3類機能區(qū):皮層感覺區(qū)、皮層運動區(qū)和皮層聯(lián)合區(qū)。皮層感覺區(qū)又可分為軀體感覺區(qū)、視覺區(qū)、聽覺區(qū)［14］。

在本研究中，運動員組雙側(cè)枕區(qū)的INH顯著低于對照組被試。在已知的大腦皮層功能劃分表明［15］，皮層視覺區(qū)位于枕葉，是視覺的最高中樞。視覺神經(jīng)從視網(wǎng)膜上行進入腦，通向低級中樞－外側(cè)膝狀體。在上行途中，雙眼視神經(jīng)的一部分投射于同側(cè)外側(cè)膝狀體，另一部分交叉到對邊外側(cè)膝狀體，最后投射到皮層枕葉。由于視交叉是不完全的交叉，因此視覺信息向腦內(nèi)傳遞帶有雙側(cè)性。蹦床運動員在完成整套動作的過程中，要始終保持身體與網(wǎng)之間的合理接觸，在騰空過程中運動員要在完成轉(zhuǎn)體等動作的同時，還要預(yù)判落點，而預(yù)判落點的過程離不開視覺的輔助，蹦床運動員在多年的專項訓(xùn)練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異，這也是蹦床項目專項特點在大腦高級功能的投射。

在右側(cè)頂區(qū)，有3種神經(jīng)遞質(zhì)的差異是顯著的，運動員組5－HT顯著低于同齡對照組被試，而Ach、DA則在該腦區(qū)顯著高于同齡對照組被試。以往研究表明運動員的本體感覺區(qū)位于頂區(qū)中央溝后面的中央后回。本體感覺包括位置覺和運動覺，感受器為肌梭(主要)、關(guān)節(jié)及其周圍組織結(jié)構(gòu)，經(jīng)后索上行，主要進入小腦，有些沖動經(jīng)內(nèi)側(cè)丘系和丘腦投射到大腦皮層，對軀體的空間位置、姿勢、運動狀態(tài)和方向進行感覺。5－HT作為抑制性的中樞神經(jīng)遞質(zhì)，除了參與睡眠、情緒等的控制外，對于穩(wěn)定心理狀態(tài)，及運動過程應(yīng)激狀態(tài)等大腦高級認(rèn)知功能也起到重要作用。由于項目的特殊性和危險性，蹦床運動員在短時間內(nèi)要處于注意力高度集中的狀態(tài)，而這種狀態(tài)又是在騰空和觸網(wǎng)兩種不同位置，因此蹦床運動員的中樞機能要在興奮和抑制兩種狀態(tài)間合理轉(zhuǎn)換。Ach作為節(jié)前交感纖維和神經(jīng)元的一種重要神經(jīng)遞質(zhì)，對蹦床運動員大腦皮層會起到興奮效應(yīng)。蹦床運動員在學(xué)習(xí)成套動作并作為長時記憶形成動作自動化的過程中Ach起著相當(dāng)重要的作用。DA是一種控制大腦功能，包括肌肉運動功能、一般行為、精神活動與情緒，以及高級認(rèn)知能力的神經(jīng)遞質(zhì)。在訓(xùn)練與比賽過程中，腦內(nèi)多巴胺代謝活躍，腦內(nèi)多巴胺的濃度高低反映出運動員中樞機能的變化。

在本研究中運動員組腦內(nèi)NE、EXC兩類神經(jīng)遞質(zhì)在右側(cè)中央回顯著高于同齡對照組被試。人類大腦皮層運動區(qū)位于中央溝前面的中央前回。已有研究表明大腦皮層運動區(qū)的機能定位呈倒立分布，即運動區(qū)上部支配人體下部的運動過程，運動區(qū)下部支配軀體上部的運動過程;同時，如果運動動作越精細(xì)，越復(fù)雜，在皮層的投射區(qū)越大。近年來對蹦床運動的研究表明，蹦床運動員具有8種專項運動能力，即網(wǎng)性、翻轉(zhuǎn)能力、平衡能力、空間定向能力、垂直彈跳能力、動作之間的連接能力、時間感知能力和動作節(jié)奏［16］，這些專項能力都需要運動員的大腦具有良好的機能水平。

4 小結(jié)

(1)與同齡普通人相比，蹦床運動員的全腦乙酰膽堿(Ach)、多巴胺(DA)的平均測試值水平顯著高于同齡對照組普通人，而5羥色氨(5－HT)的平均測試值水平則顯著低于普通人，這三種神經(jīng)遞質(zhì)差異在于右側(cè)的頂區(qū)尤為明顯。

(2)優(yōu)秀蹦床運動員右側(cè)中央回的去甲腎上腺素(NE)、興奮介質(zhì)(EXC)兩種神經(jīng)遞質(zhì)顯著高于同齡對照組被試，這表明蹦床運動員在處理復(fù)雜、精細(xì)動作的能力明顯高于同齡對照組被試。

(3)運動員組雙側(cè)枕區(qū)抑制介質(zhì)(INH)顯著低于對照組被試，表明蹦床運動員在多年的專項訓(xùn)練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異。

［1］何洋.我國優(yōu)秀射箭運動員腦電特征的研究［D］.山西大學(xué)，2008.

［2］魏高峽.優(yōu)秀游泳運動員賽前心理狀態(tài)的腦波超慢漲落分析［D］.北京體育大學(xué)，2005.

［3］吳衛(wèi)國.基于常用腦電分析指標(biāo)和HRV統(tǒng)計指標(biāo)對運動員腦電α波的研究［D］.首都體育學(xué)院，2010.

［4］梅磊，劉月紅，曲戰(zhàn)勝.記憶狀態(tài)下腦波超慢漲落圖分析［J］.航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程.1989(3):4－10.

［5］Zhang Laiyi，Zheng Chongxun，LI Xiaoping，etal.Feasi－ bility study of mental fatigue grade based on komlogoroventropy［J］.Space Medicine＆ Medical Engineering，2005，18(5):375－380.

［6］馮連世，李開剛.運動員機能評定生理生化指標(biāo)測定方法及應(yīng)用［M］.人民體育出版社，2002.

［7］馮連世，馮美云，馮煒權(quán).優(yōu)秀運動員身體機能評定方法［M］.人民體育出版社，2003.

［8］楊芳，李艷翎，李先雄.關(guān)于蹦床運動員注意特征的研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報.2005(7):54－58.

［9］曾小武，顏慧.對我國優(yōu)秀蹦床運動員神經(jīng)類型特征調(diào)查與分析［J］.軍事體育進修學(xué)院學(xué)報.2006(2):127－129.

［10］馮本余.第27屆世界蹦床錦標(biāo)賽中、外優(yōu)秀男子運動員網(wǎng)上個人飛行時間特征研究［J］.中國體育科技.2011(03):48－50.

［11］郭春榮，許維春，唐衛(wèi)東等.抑郁癥患者腦電超慢漲落檢測分析［J］.臨床精神醫(yī)學(xué)雜志.2006(4):38－39.

［12］羅海鷗，楊明會，趙宏，李紹旦.抑郁癥患者神經(jīng)遞質(zhì)腦超慢漲落圖分析［J］.軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報.2011(4):51－51.

［13］梅磊.解碼腦波［M］.兵器工業(yè)出版社，2008.

［14］Neil R.Carlson，蘇彥捷(譯)生理心理學(xué)［M］.中國輕工業(yè)出版社，2007.

［15］壽天德.視覺信息處理的腦機制［M］.上?？萍冀逃霭嫔纾?997.

［16］顏麗麗，肖振，王立兵.對我國優(yōu)秀蹦床運動員專項運動能力的研究及其運動素質(zhì)指標(biāo)的篩選與確定［J］.中國體育科技，2009(7):46－49.

Research on the Parameter Characteristics of Excellent Trampolinists＇Encephalofluctuograph

WANG Lin
(North University of China，Taiyuan Shanxi 030051)

Depending on the encephalofluctuograph technology，the paper makes a comparative study of 16 top trampolinists and 16 subjects from the control group for their parameter characteristics of their encephalofluctuograph.The research finds that:1.Compared with the people of the same age，the trampolinists show a higher level of Ach and DA in their average test value than that in the ordinary subjects of the same age in the control group while the test value of 5－HT is significantly lower than in ordinary people.These three transmitters are significantly different on the right top.2.The two neurotransmitters of norepinephrine(NE)，excited muon(EXC)in the top trampolinists＇central gyrus on the right is significantly higher than their peers in the control group，which indicates that the trampolinists are more capable of dealing with complicated and delicate movements than their peers in the control group;(3)The inhibit medium(INH)in the trampolinist is obviously lower than that in the control group，indicating that after many years of training the sensitivity and accuracy of the their occipital visual center are quite different from their peers in the control group.

encephalofluctuograph;central neurotransmitters;trampolinists;brain function

G804.2

A

1001－9154(2012)08－0049－04

G804.2

A

1001－9154(2012)08－0049－04

王琳(1965－)，女，山西汾陽人，副教授，碩士。研究方向:運動人體科學(xué)。

2012－06－14

*學(xué)校體育學(xué)*