劉文鋒，常永玲，湯長發(fā)，洪珍珍，尹麗琴，陳 淦，任文寧，蔣 龍，曠 健

（湖南師范大學(xué)體適能與運動康復(fù)湖南省重點實驗室，長沙410012）

隨著神經(jīng)生理學(xué)檢測方法在表象與運動中應(yīng)用研究，功能等價理論認(rèn)為：表象與準(zhǔn)備、表象與運動兩兩之間具有相同的募集結(jié)構(gòu)和過程，除了運動指令沒有最終執(zhí)行以外，運動表象訓(xùn)練與身體訓(xùn)練事實上是等價的?；诠δ艿葍r理論提出的表象訓(xùn)練PETTLEP模型，包含七個要素：身體（physical characteristics）、環(huán)境（environment）、任務(wù)（the task itself）、時間（timing）、學(xué)習(xí)（learning）、情感（emotion）和視覺（perspective）。該模式每個要素隱含的基本前提都是一樣的：將功能等價最大化并使表象干預(yù)作用最優(yōu)化，而且表象應(yīng)該與實際的動作盡可能接近［1］。表面肌電（surface electromyography，sEMG）信號與肌肉的功能狀態(tài)和活動狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動，同時兼?zhèn)錈o創(chuàng)性、實時性、操作簡單等多種優(yōu)點在康復(fù)醫(yī)學(xué)和體育科學(xué)實踐中得到廣泛應(yīng)用。sEMG信號是外周肌肉眾多運動單位的生物電活動在時間和空間上的總合。積分肌電（integrated EMG，iEMG）作為EMG信號分析常用的時域指標(biāo)之一，是肌電信號經(jīng)整流濾波求單位時間內(nèi)曲線下面積的總和。它可反映肌電信號隨時間進(jìn)行的強弱變化，反映肌肉中運動單位募集數(shù)量和同步化程度。

跳躍類技能是人類動作發(fā)展能力的重要組成部分，跳躍類運動技能歸兼具運動性與認(rèn)知性運動項目的特點，目前關(guān)于表象訓(xùn)練在跳躍類動作技能學(xué)習(xí)中應(yīng)用研究較少。本研究擬以背越式跳高為例，探討表象訓(xùn)練在背越式跳高學(xué)習(xí)中的效果及表象過程中背越式跳高起跳腿腓腸肌iEMG的變化；研究表象訓(xùn)練對普通大學(xué)生背越式跳高的運動成績及相關(guān)身體素質(zhì)指標(biāo)的影響；研究表象過程中，背越式跳高起跳腿腓腸肌iEMG變化；為跳躍類運動技能學(xué)習(xí)提供理論借鑒和方法支持。

1 材料與方法

1.1 實驗被試

從湖南師范大學(xué)100名大一非田徑專業(yè)男生參與篩選。篩選標(biāo)準(zhǔn)：右利手，無神經(jīng)系統(tǒng)疾病史，從未受過表象訓(xùn)練，且沒有跳躍類動作技術(shù)訓(xùn)練基礎(chǔ)。運用表象能力測試問卷，評估被試視覺表象和動覺表象的能力，采用MIQ-R量表進(jìn)行篩選，視覺與動覺表象能力得分均在16分以上者參與實驗。剔除不符條件者，共60名學(xué)生參與實驗，年齡（18.86±0.62）y，隨機分為 4組（n＝15）：對照組（control，C組）、身體練習(xí)組（physical training，P組）、表象訓(xùn)練組（imagery training，I組）、PETTLEP組。采用雙因素實驗設(shè)計。自變量為：表象訓(xùn)練、身體練習(xí)。因變量為：（1）運動能力：背越式跳高高度及相關(guān)身體素質(zhì)變化。（2）生理指標(biāo)：安靜時、背越式跳高起跳腿肌電信號；表象時，背越式跳高起跳腿肌電信號。

1.2 表象訓(xùn)練指導(dǎo)語

經(jīng)運動科學(xué)專家指導(dǎo)制定出背越式跳高和挺身式跳遠(yuǎn)的表象訓(xùn)練指導(dǎo)語。表象指導(dǎo)語的詳略與動作技能學(xué)習(xí)的階段、水平同步進(jìn)行適當(dāng)增減。

1.3 實驗方案

參照 Caroline［2］和 Dave［3］表象實驗研究范式。前測后，被試進(jìn)行相關(guān)實驗干預(yù)，所有被試每次均進(jìn)行90min，每周2次，共8周的訓(xùn)練。如下所示：（1）C組：閱讀健身冠軍的傳記，傳記內(nèi)容不涉及任何可以幫助完成后測跳高的技術(shù)信息，每次閱讀時間接近其他實驗組兩組練習(xí)的時間。（2）I組：在田徑訓(xùn)練房，采用個體反應(yīng)訓(xùn)練，被試一邊觀看錄像（以PPT融合指導(dǎo)語）一邊進(jìn)行運動表象訓(xùn)練。被試站立于橫桿前進(jìn)行表象訓(xùn)練，兩腳開立與肩同寬（與前測進(jìn)行的地點、聲音、視覺和氣味等環(huán)境保持一致）。表象訓(xùn)練內(nèi)容與身體訓(xùn)練一致，隨著身體訓(xùn)練內(nèi)容的改變而同步改變。（3）P組：在田徑訓(xùn)練房，進(jìn)行背越式跳高技術(shù)學(xué)習(xí)。（4）PETTLEP組：身體訓(xùn)練與表象訓(xùn)練的PETTLEP綜合，課時各占一半，身體與表象訓(xùn)練每次各45min，每周2次。

1.4 測試指標(biāo)與方法

1.4.1 身體素質(zhì)：（1）基本指標(biāo)：身高（height）、體重（weight）、腿長（length of the legs）；（2）跳高相關(guān)身體素質(zhì)速度和爆發(fā)力：100m跑、助跑縱跳摸高（a run-up to jump）、立定跳遠(yuǎn)（standing long jump）和后拋鉛球（shotput after throwing）。實驗前后測試各指標(biāo)，并進(jìn)行自身實驗前后對照。

1.4.2 視、動覺表象能力：采用MIQ-R量表進(jìn)行篩選，要求參與者對完成的心理任務(wù)的難易程度進(jìn)行評定，視覺與動覺表象能力得分均在16分以上者參與實驗。

1.4.3 運動成績：背越式跳高縱跳高度（fosbury flop height），依照《新田徑競賽規(guī)則和裁判法》進(jìn)行測試。

1.4.4 背越式跳高起跳腿肌電信號：（1）根據(jù)背越式跳高技術(shù)的生物力學(xué)特點，選取起跳腿腓腸肌肌腹隆起部位，安排專門醫(yī)學(xué)專業(yè)教師貼放Ag／AgCl電極，間距2 cm；參考電極放置于髕骨。貼電極前用磨砂膏（美國），打磨局部皮膚，并用酒精清洗以減小皮膚電阻。（2）8周實驗后，在電生理實驗室，受試者，坐立，椅子高度與小腿長度匹配，受試者精神狀態(tài)良好，室內(nèi)溫度24℃左右，首先進(jìn)行安靜時額頭和背越式跳高起跳腿腓腸肌iEMG測試。其次，被試帶上耳機，跟隨表象指導(dǎo)語（1min）表象，記錄背越式跳高起跳腿腓腸肌肌電信號采集，肌電信號采集與表象指導(dǎo)語播放同步。（3）肌電信號采集用多（16）導(dǎo)運動生物電記錄分析系統(tǒng)（德國），設(shè)定采樣頻率為1 024 Hz。用美國國家工具公司的分析軟件DASYLab，對所得的表面肌電信號進(jìn)行整流濾波（濾波范圍10～300 Hz），計算 iEMG。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)均用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，視、動覺表象能力，身體素質(zhì)成績采用雙側(cè)t檢驗，顯著性水平取α＝0.05；實驗后各組運動成績的分析采用雙因素重復(fù)測量方差分析；實驗后，采用配對t檢驗（雙側(cè)）進(jìn)行各組安靜時和表象時iEMG的差異的自身比較；實驗后，采用雙因素方差分析進(jìn)行各組表象時iEMG差異的主體間效應(yīng)分析。

2 結(jié)果

2.1 視覺和動覺表象能力

與實驗前對比，實驗后C組視覺和動覺表象能力有提高趨勢，沒有顯著性意義（P＞0.05）；I組動覺表象能力顯著提高 （P＜0.01），動覺表能力的提高沒有顯著性意義；P組的視覺和動覺表象能力有所提高，沒有顯著性意義（P＞0.05）；而PETTLEP組視覺表象能力顯著提高（P＜0.01）和動覺表象能力有明顯提高（P＜0.05，表 1）。

2.2 跳躍類運動技能的相關(guān)身體形態(tài)和身體素質(zhì)

實驗前，經(jīng)統(tǒng)計分析各組被試實驗前背越式跳高相關(guān)形體指標(biāo)、身體素質(zhì)指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)差異，保證了各組被試同質(zhì)性研究（表2）。8周實驗后，P組和PETTLEP組助跑縱跳摸高和立定跳遠(yuǎn)成績顯著提高（P＜0.05）。鉛球后拋：I組、P組及PETTLEP組均有所提高，PETTLEP組平均增加0.76m（P＜0.05，表 2）。

Tab.1 Results of visual imagery ability and kinesthetic imagery capabilities before and after the experiment（±s）

Tab.1 Results of visual imagery ability and kinesthetic imagery capabilities before and after the experiment（±s）

C：Control；P：Physical training；I：Imagery training；PI：Physical and imagery training；PETTLEP：Physical characteristics，enviroment，task，timing，learning，emotion and perspective*P＜0.05，**P＜0.01 vs before the experiment

Before the experiment After the experiment Group Visual imagery ability capabilities C 24.11±3.25 24.09±2.96 24.23±3.32 24.21±2.96 I 24.05±3.54 24.61±2.96 25.12±2.98 26.76±2.32**P 24.61±3.62 23.56±3.58 25.34±2.34 24.78±3.05 PETTLEP 24.18±4.26 23.12±4.38 26.46±3.57** 25.55±3.68 Kinesthetic imagery capabilities Visual imagery ability Kinesthetic imagery*

Tab.2 Changes in physical fitness results of jumping skills after experiments（±s）

Tab.2 Changes in physical fitness results of jumping skills after experiments（±s）

C：Control；P：Physical training；I：Imagery training；PI：Physical and Imagery training；PETTLEP：Physical characteristics，environment，task，timing，learning，emotion and perspective*P＜0.05，**P＜0.01 vs beforer the experiment

Group Height（cm） Weight（kg） The length of the legs（cm） 100 m（s ）4 11.45±0.47（continued table After C 172.47±4.14 171.41±3.54 60.38±5.28 60.45±4.67 93.75±3.54 93.34±3.12 11.12±0.27 11.23±0.43 I 172.11±4.08 171.91±4.22 60.16±5.64 60.52±5.06 94.06±3.55 94.21±3.09 12.02±0.28 12.11±0.44 P 171.74±5.55 171.65±5.23 61.84±4.92 61.66±4.34 93.14±4.81 93.67±4.54 12.06±0.45 11.88±0.64 PETTLEP 171.19±4.12 171.56±4.56 61.18±7.01 60.72±5.67 95.02±3.87 94.89±3.54 11.58±0.3 Before After Before After Before After Before）Group Standing long jump（m） Shotput after throwing（m） Run-up to jump（m）Before After Before After Before After C 2.58±0.12 2.56±0.32 8.95±1.66 8.87±1.26 2.87±0.14 2.78±0.33 I 2.69±0.12 2.75±0.24 8.53±1.56 8.97±1.61 2.96±0.12 2.91±0.42 P 2.61±0.12 2.74±0.45*8.32±1.41 8.76±1.13 2.85±0.13 2.97±0.36*PETTLEP 2.62±0.06 2.75±0.15*8.10±1.52 8.86±1.25*2.90±0.13 3.01±0.26*

2.3 背越式跳高的運動成績

8周實驗后，各組背越式跳高成績平均值分別為：C組1.39m、I組 1.45m、P組 1.49m和 PETTLEP組 1.52m。與 C組相比較，I組和P組的背越式跳高成績顯著提高 （P＜0.05），而 PI組提高最顯著 （P＜0.01，表 3）。從練習(xí)方式來看主效應(yīng)顯著程度體現(xiàn)為：PETTLEP組＞P組＞I組＞C組；跳高高度主效應(yīng)顯著（P＜0.05）。

Tab.3 Heightof fosbury flop（m，±s）

Tab.3 Heightof fosbury flop（m，±s）

C：Control；P：Physical training；I：Imagery training；PI：Physical and imagery training*P＜0.05，**P＜0.01 vs C group

Group Fosbury flop height C 1.39±0.02 I 1.45±0.02*P 1.49±0.02*PETTLEP 1.52±0.03**

2.4 背越式跳高起跳腿腓腸肌iEMG及主體間效應(yīng)情況

8周實驗后，腓腸肌iEMG值在表象時與安靜時各組自身對照相比：I組腓腸肌 iEMG值具有顯著差異性（P＜0.05），P組和 PETTLEP組具有非常顯著差異性（P＜0.01，表4）。

8周實驗后，經(jīng)雙因素方差分析顯示，各組表象時iEMG主體間效應(yīng)檢驗結(jié)果，表象訓(xùn)練主效應(yīng)顯著（P＜0.01），表象訓(xùn)練×身體訓(xùn)練交互作用顯著（P＜0.05），身體訓(xùn)練主效應(yīng)不顯著（P＞0.05，表 5）。

Tab.4 iEMG of each group’s gastrocnemius（v·s，±s）

Tab.4 iEMG of each group’s gastrocnemius（v·s，±s）

C：Control；P：Physical training；I：Imagery training；PI：Physical and Imagery training*P＜0.05，**P＜0.01 vs C group

Group Gastrocnemius control Gastrocnemius imagery C 0.0700±0.0080 0.1103±0.1636 I 0.2227±0.2490 0.3060±0.2100*P 0.0800±0.0382 0.1407±0.0468**PETTLEP 0.1420±0.0094 0.1923±0.0117**

Tab.5 Maqin effect between the results of iEMG（v·s）

3 討論

3.1 PETTLEP表象訓(xùn)練對運動表象能力的影響

運動表象包括內(nèi)部表象和外部表象兩種運用角度，內(nèi)部表象與動覺表象的關(guān)系更緊密，外部表象視覺和動覺表象存在共同聯(lián)合功效；外部表象為觀察技術(shù)形式和技能提供了一個很好的角度［4］。本實驗顯示8周實驗后，表象訓(xùn)練組動覺表象能力與實驗前對比有非常顯著提高，PETTLEP組視覺表象能力、動覺表象能力均顯著性提高，由此說明，單純表象訓(xùn)練組中背越式跳高主要運用內(nèi)部表象，而PETTLEP組中背越式跳高可以綜合利用內(nèi)部表象和外部表象，提高表象能力。

3.2 PETTLEP表象訓(xùn)練對背越式跳高相關(guān)身體素質(zhì)的影響

本研究顯示身體＋表象組的立定跳遠(yuǎn)、鉛球后拋及助跑縱跳摸高均有顯著提高，由此提示表象訓(xùn)練可以提高肌肉力量的訓(xùn)練效果。表象訓(xùn)練提高身體素質(zhì)的原因可能是：（1）表象訓(xùn)練后反射弧活動的加強，運動中樞同步放電的程度大大提高，神經(jīng)肌肉的興奮—抑制轉(zhuǎn)換增強，對提高爆發(fā)力有很重要的意義；（2）表象時，人體處于一種高度入靜的狀態(tài)，皮質(zhì)中樞的興奮點隨意念轉(zhuǎn)移，所以其定位準(zhǔn)確，興奮集中，并可使使對抗肌肉群處于完全放松的狀態(tài)，減少原動肌的工作阻力，從而提高肌肉工作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

3.3 PETTLEP表象訓(xùn)練對背越式跳高運動成績的影響

本研究顯示，在運動技能學(xué)習(xí)效果上，背越式跳高高度為PETTLEP組成績最高，而表象訓(xùn)練組與身體訓(xùn)練組沒有統(tǒng)計學(xué)意義，表明表象訓(xùn)練與身體訓(xùn)練兩種訓(xùn)練方式之間存在實效性功能等價。心理練習(xí)對那些要求思維和計劃的活動尤其有效。Carolin等［4］對認(rèn)知任務(wù)的短期表象訓(xùn)練研究，結(jié)果顯示：表象訓(xùn)練組和身體練習(xí)組在訓(xùn)練后成績有顯著提高。Oran等［5］研究發(fā)現(xiàn)，跳高運動員采用內(nèi)部表象后，表象訓(xùn)練組比控制組過桿精確性有顯著性提高，而跳高高度、失敗次數(shù)、起跳角度兩組無顯著差異性。由此推論：表象訓(xùn)練可以取得與身體訓(xùn)練等同的效果，但表象訓(xùn)練與身體訓(xùn)練結(jié)合的PETTLEP表象訓(xùn)練效果最佳。

3.4 PETTLEP表象訓(xùn)練對背越式跳高起跳腿腓腸肌iEMG的影響

表象訓(xùn)練有利于運動執(zhí)行的可能原因是與模仿實際運動執(zhí)行時的生理變化的能力有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)8周實驗后I組、P組、PETTLEP組自身對照，表象時iEMG與安靜時相比有顯著差異性，而對照組無顯著差異性，說明在進(jìn)行表象訓(xùn)練時有肌電活動在伴隨著變化，與Lebon等考查肘關(guān)節(jié)屈、伸過程中三塊肌肉的EMG變化的研究結(jié)果一致，提示可以用iEMG這一指標(biāo)客觀地監(jiān)控運動員表象訓(xùn)練效果。本實驗結(jié)果表明，單純表象訓(xùn)練時的表象因素為主體效應(yīng)顯著；身體訓(xùn)練×表象訓(xùn)練交互作用顯著，由此說明表象干預(yù)有效，表象產(chǎn)生的肌電活動與運動執(zhí)行的實效性有關(guān)；8周實驗后PETTLEP組運動成績最佳，表明單純表象訓(xùn)練和PETTLEP表象訓(xùn)練更有利于神經(jīng)-肌肉興奮傳遞的活化和動員，提示可以用iEMG這一指標(biāo)客觀地監(jiān)控運動員運動執(zhí)行的效果。

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