李欣鑫,李建英
射箭運(yùn)動(dòng)發(fā)展至今,隨著規(guī)則的多次變化,專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練的側(cè)重點(diǎn)也歷經(jīng)多次改革,由早期的重視排名賽,到排名賽、淘汰賽并重,再發(fā)展到如今的局勝制下的以排名賽能力為基礎(chǔ),更強(qiáng)調(diào)淘汰能力的理念趨勢(shì)。2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)前,國(guó)際射箭聯(lián)合會(huì)決定實(shí)施局勝制規(guī)則,世界各國(guó)對(duì)射箭運(yùn)動(dòng)的研究隨著規(guī)則的大幅變化而明顯加強(qiáng)。由于淘汰賽采用局勝制,使得箭支數(shù)變少,單局的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,而比賽愈加殘酷。作為一項(xiàng)強(qiáng)調(diào)技術(shù)和心理的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,在高水平運(yùn)動(dòng)隊(duì)中對(duì)神經(jīng)中樞機(jī)能的監(jiān)測(cè)與研究一直是訓(xùn)練監(jiān)控的重要工作,國(guó)家射箭隊(duì)自2003年起一直將運(yùn)動(dòng)員腦電測(cè)試作為備戰(zhàn)工作中對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整的參考措施。
當(dāng)今高水平射箭運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷調(diào)控更加科學(xué)化、合理化,負(fù)荷的量度也趨于定量化。目前,學(xué)術(shù)界對(duì)射箭訓(xùn)練負(fù)荷的定義比較一致,是指射箭運(yùn)動(dòng)員在承受一定的外部刺激時(shí),機(jī)體在生理和心理方面所表現(xiàn)出來(lái)的應(yīng)答反應(yīng)[2]。以往的研究中顯示,我國(guó)優(yōu)秀射箭運(yùn)動(dòng)員在日常訓(xùn)練中的專(zhuān)項(xiàng)負(fù)荷量已呈大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)[3]。目前,國(guó)內(nèi)各?。▍^(qū)、市)專(zhuān)業(yè)射箭隊(duì)衡量專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷量的指標(biāo)主要以運(yùn)動(dòng)員單位時(shí)間內(nèi)開(kāi)弓總次數(shù)以及實(shí)際發(fā)射箭支的次數(shù)兩個(gè)參數(shù)為主,而衡量專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度則以訓(xùn)練類(lèi)型、本人最高環(huán)數(shù)差、箭間密度、組間密度、動(dòng)作感覺(jué)成功率、周隊(duì)內(nèi)測(cè)驗(yàn)次數(shù)等幾項(xiàng)指標(biāo)為主[4]。本研究中,對(duì)國(guó)家射箭隊(duì)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷量的劃分是以實(shí)際發(fā)射箭支的次數(shù)為參照值,專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度則是以訓(xùn)練類(lèi)型為劃分依據(jù)。
本研究利用腦電超慢漲落技術(shù)及腦電非線(xiàn)性分析方法,對(duì)2012年備戰(zhàn)倫敦奧運(yùn)會(huì)的國(guó)家射箭集訓(xùn)隊(duì)運(yùn)動(dòng)員在不同負(fù)荷量與負(fù)荷強(qiáng)度的訓(xùn)練狀態(tài)下,大腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)與腦電復(fù)雜度參數(shù)變化的情況進(jìn)行研究,掌握在專(zhuān)項(xiàng)負(fù)荷刺激后反映大腦機(jī)能的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化幅度以及改變特點(diǎn),探討其變化的基本規(guī)律,為高水平射箭運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)負(fù)荷訓(xùn)練提供理論依據(jù)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)支持。
實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員為國(guó)家射箭隊(duì)集訓(xùn)隊(duì)運(yùn)動(dòng)員,對(duì)照組普通人為山西大學(xué)在校大學(xué)生,兩組被試均身體健康,未見(jiàn)大腦器質(zhì)性疾?。ū?)。
表1 本研究對(duì)象基本情況一覽表Table 1 General Condition of Study Objects
1.2.1 測(cè)試儀器與測(cè)試方法
測(cè)試儀器采用北京太陽(yáng)公司生產(chǎn)的SOLAR1848腦電圖儀,使用梅磊教授研發(fā)的中樞神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)對(duì)所采集的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行超慢漲落(SET)分析,BECKMAN純銀鞍狀電極在被試運(yùn)動(dòng)員頭頂?shù)姆胖米裱瓏?guó)際腦電圖學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)安裝法(國(guó)際10/20系統(tǒng)電極放置法),分別在運(yùn)動(dòng)員額區(qū)、中央?yún)^(qū)、頂區(qū)、枕區(qū)、顳區(qū)放置16個(gè)采樣電極,接地電極放置在FPz位置,雙側(cè)耳垂分別放置夾式參考電極。測(cè)試選擇在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練課結(jié)束1h后進(jìn)行,整個(gè)測(cè)試過(guò)程需閉目、安靜、清醒、兩手自然放在雙腿上保持坐姿,整個(gè)測(cè)試過(guò)程為18min。若受試者在測(cè)試中有手麻或頭暈,動(dòng)手指提示測(cè)試人員,記錄該時(shí)間[5,12,13]。
1.2.2 階段劃分
腦電監(jiān)測(cè)階段選擇在3種訓(xùn)練負(fù)荷組合階段:即LLLLI階段(低負(fù)荷量+低負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練),這一階段的訓(xùn)練計(jì)劃安排主要以普通技術(shù)及身體訓(xùn)練為主,實(shí)射箭支每天不超過(guò)200次,且不進(jìn)行記分實(shí)射,主要以體會(huì)技術(shù)動(dòng)作與恢復(fù)專(zhuān)項(xiàng)力量為主;HL-LLI階段(高負(fù)荷量+低負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練),這一階段的訓(xùn)練計(jì)劃安排主要以技術(shù)訓(xùn)練為主,每天實(shí)射箭支在500~800次,技術(shù)訓(xùn)練有一定成績(jī)要求,進(jìn)行記分實(shí)射,主要以大量的實(shí)射來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)員整體技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化訓(xùn)練;LL-HLI階段(低負(fù)荷量+高負(fù)荷強(qiáng)度階段),這一階段,訓(xùn)練計(jì)劃安排主要以具有競(jìng)賽性質(zhì)的連續(xù)的隊(duì)內(nèi)選拔賽為主,每天實(shí)射箭支雖在200次左右,但運(yùn)動(dòng)員處于高壓力狀態(tài),且實(shí)射成績(jī)直接關(guān)系到其能否進(jìn)入國(guó)家隊(duì),因此,其負(fù)荷強(qiáng)度也隨之達(dá)到一個(gè)峰值。
1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)
使用SPSS 14.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)各階段運(yùn)動(dòng)員腦電圖各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了單因素方差分析多重比較,并對(duì)主要階段專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練課前、后腦電圖各指標(biāo)均值進(jìn)行了t檢驗(yàn)。
表3 本研究不同負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)員腦電β頻段功率值的比較一覽表(μv2)Table 2 Comparison of Athletes EEGβFrenquency Band Power Value on Different Load Conditions
圖1顯示,運(yùn)動(dòng)員與普通人6種全腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)分布水平均符合“飛燕型”特點(diǎn),且兩組被試之間差異并不顯著。
圖1 本研究LL-LLI訓(xùn)練階段運(yùn)動(dòng)員與普通人全腦中樞神經(jīng)遞質(zhì)分布比較圖Figure 1.Central Neurotransimtter Distribution Comparison of Atheltes and Ordinary Person in LL-LLI Training Phase
表4 本研究LL-LLI與LL-HLI負(fù)荷狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)員全腦神經(jīng)遞質(zhì)的比較一覽表Table 4 Comparison of Athletes Whole Brain Neurotransimtter on LL-LLI and LL-HLI Load Conditions
表5 本研究LL-LLI與HL-LLI負(fù)荷狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)員全腦神經(jīng)遞質(zhì)的比較一覽表Table 5 Comparison of Athletes Whole Brain Neurotransimtter on LL-LLI and HL-LLI Load Conditions
表6 本研究LL-LLI與LL-HLI負(fù)荷狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度的比較一覽表Table 6 Comparision of Athletes EEG Complexity of LL-LLI and LL-HLI Load Conditions
表7 本研究LL-LLI與HL-LLI負(fù)荷狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度的比較一覽表Table 7 Comparision of Athletes EEG Complexity of LL-LLI and HL-LLI Load Conditions
表8 本研究HL-LLI與LL-HLI負(fù)荷狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度的比較一覽表Table 8 Comparision of Atheltes EEGComplexity of HL-LLI and LL-HLI Load Conditions
圖2 本研究不同負(fù)荷狀態(tài)下國(guó)家隊(duì)運(yùn)動(dòng)員疲勞與非疲勞人數(shù)比較圖Figure 2.Comparison of Fatigue and Non-fatigue Atheltes Number in Different Load Conditions
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練監(jiān)控手段日新月異,尤其是對(duì)運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)機(jī)能方面的監(jiān)測(cè)手段已從早期的問(wèn)卷量表測(cè)試發(fā)展到如今的電生理與核磁共振測(cè)試[14],其中,由于核磁共振測(cè)試的費(fèi)用高昂,設(shè)備龐大,所以不易在運(yùn)動(dòng)隊(duì)推廣使用。因此,在對(duì)高水平運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能水平的測(cè)試與研究中,多年來(lái)一直使用常規(guī)腦電圖檢查。常規(guī)腦電圖檢查的結(jié)果相較問(wèn)卷量表的客觀性有很大的提升,因而,在日常的訓(xùn)練監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究中都得到了廣泛應(yīng)用[6,10,15]。以往研究中的腦電圖測(cè)試指標(biāo)主要以α頻段、β頻段的相關(guān)參數(shù)為主。本研究中也對(duì)這兩項(xiàng)常規(guī)腦電指標(biāo)進(jìn)行了比較(表2、表3)。結(jié)果顯示:1)3種負(fù)荷狀態(tài)下,運(yùn)動(dòng)員額區(qū)至枕區(qū)α頻段功率值呈現(xiàn)出由低到高的趨勢(shì),而β頻段功率值并未出現(xiàn)異常增高的現(xiàn)象,這些都符合常規(guī)腦電圖檢查中正常腦電圖的診斷標(biāo)準(zhǔn)。由此可判斷,本研究中的被試對(duì)象不存在病理性腦電圖。2)HL-LLI階段頂枕區(qū)α頻段功率值呈顯著下降趨勢(shì),α頻段功率值降低往往意味著神經(jīng)細(xì)胞放電的強(qiáng)度降低,興奮性下降,這在何洋(2006)的研究中[7]也曾有過(guò)類(lèi)似的記錄。也就是說(shuō),在射箭訓(xùn)練中,代表訓(xùn)練負(fù)荷量的實(shí)射箭支次數(shù)增加并不能夠提高運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)的興奮性,相反是降低了其訓(xùn)練的興奮程度。這提示,射箭訓(xùn)練并不是負(fù)荷量越大產(chǎn)生的效益越大,而是應(yīng)在合理的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)式的設(shè)置。3)LL-HLI階段運(yùn)動(dòng)員頂枕區(qū)α頻段功率值與LL-LLI訓(xùn)練階段沒(méi)有顯著差異,而額區(qū)β頻段功率值卻有顯著差異。在腦電圖研究中,β頻段功率值的變化主要是反映神經(jīng)細(xì)胞快頻率放電的強(qiáng)度,快速放電的強(qiáng)度增加會(huì)導(dǎo)致能量消耗加大,中樞神經(jīng)雖然興奮性提高,卻更容易出現(xiàn)疲勞[19]。因此,這在一定程度上可以解釋為何射箭運(yùn)動(dòng)員會(huì)在這一階段出現(xiàn)中樞神經(jīng)疲勞現(xiàn)象。
項(xiàng)群理論將射箭運(yùn)動(dòng)歸類(lèi)于技心能類(lèi)項(xiàng)目[1],并且,射箭訓(xùn)練中強(qiáng)調(diào)“快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、一致、流暢”的要素在實(shí)際的訓(xùn)練與競(jìng)賽過(guò)程中也更多傾向于心理因素。以往很多對(duì)射箭過(guò)程心理狀態(tài)的研究中更多采用的方法是主觀評(píng)定為主的量表、問(wèn)卷測(cè)量[9,17]。腦電圖技術(shù)的介入,使得評(píng)定運(yùn)動(dòng)員心理狀態(tài)能夠更加客觀直接。在腦電圖技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的腦電超慢漲落技術(shù),是對(duì)振頻在1~255mHz的超慢波漲落進(jìn)行分析,根據(jù)特定的漲落頻率對(duì)應(yīng)著某種化學(xué)神經(jīng)遞質(zhì)的原理,檢測(cè)出腦內(nèi)神經(jīng)活動(dòng)狀態(tài)的6種中樞神經(jīng)遞質(zhì)。這6種中樞神經(jīng)遞質(zhì)分別為: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),以往的研究發(fā)現(xiàn),腦電超慢漲落參數(shù)及中樞神經(jīng)遞質(zhì)會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)員腦機(jī)能狀態(tài)的變化而變化[11,16,18]。本研究中,針對(duì)3種不 同水平的訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行了腦電超慢漲落(SET)分析。結(jié)果顯示,在LL-LLI訓(xùn)練階段,運(yùn)動(dòng)員6種神經(jīng)遞質(zhì)水平呈“飛燕型”分布(圖1),與正常人腦電超慢漲落圖分布并無(wú)差異。表5顯示,在HL-LLI階段,一方面,作為人體的內(nèi)源性活性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)員腦內(nèi)5羥色氨(5-HT)水平呈顯著上升趨勢(shì),這與以往的研究相吻合。曾有國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn),超長(zhǎng)距離低強(qiáng)度游泳或跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后大腦5-HT水平有顯著上升[23]。在這之后,Bailey(1993)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),大腦5-HT濃度的升高可以使機(jī)體出現(xiàn)倦怠、無(wú)力、睡眠質(zhì)量下降等現(xiàn)象,大腦皮層出現(xiàn)抑制。據(jù)此,Bailey認(rèn)為,過(guò)量的腦內(nèi)5-HT 有可能會(huì)引起人體中樞系統(tǒng)的疲勞[21,22,24,26]。 因而,這可以從另一個(gè)角度解釋?zhuān)瑸楹芜\(yùn)動(dòng)員在HL-LLI階段容易出現(xiàn)中樞疲勞的狀態(tài);另一方面,在這一階段腦內(nèi)多巴胺(DA)水平則較LL-LLI階段有所下降。在本研究中,一些射箭運(yùn)動(dòng)員曾報(bào)告,HL-LLI階段的訓(xùn)練通常會(huì)使其產(chǎn)生倦怠和情緒低落等消極現(xiàn)象,腦內(nèi)多巴胺(DA)作為一種神經(jīng)遞質(zhì),它能夠影響腦部的精神、情緒等方面的因素[20]。目前一種觀點(diǎn)認(rèn)為,中腦-大腦皮質(zhì)、中腦-邊緣葉的多巴胺能夠積極參與精神和情緒活動(dòng)。因此,腦內(nèi)多巴胺(DA)水平的降低可能是這一消極現(xiàn)象的原因之一。表4結(jié)果顯示,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員處于LL-HLI階段,其腦內(nèi)多巴胺(DA)、5羥色氨(5-HT)水平均比LL-LLI階段有顯著提高。這表明,一方面,運(yùn)動(dòng)員由于負(fù)荷強(qiáng)度增加,使得腦內(nèi)5羥色氨(5-HT)水平升高,出現(xiàn)了中樞疲勞的征兆;另一方面,LL-HLI階段,各種高負(fù)荷強(qiáng)度的測(cè)驗(yàn)記分訓(xùn)練和選拔賽交替進(jìn)行,負(fù)荷刺激呈現(xiàn)出高低反復(fù)的趨勢(shì),運(yùn)動(dòng)員期望取得優(yōu)異成績(jī)的積極情緒在進(jìn)一步增強(qiáng),其腦內(nèi)多巴胺(DA)水平相應(yīng)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練意愿和比賽欲望要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LL-LLI、HL-LLI兩個(gè)階段。
以往的研究中,人體中樞疲勞狀態(tài)的診斷主要依據(jù)對(duì)其腦電信號(hào)頻域指標(biāo)的分析[8]。當(dāng)A Lempel和J Ziv在1976年首次提出Lempel-Ziv復(fù)雜度算法后,很快被運(yùn)用于對(duì)人體腦電信號(hào)的處理中[25]。腦電復(fù)雜度主要反映決定這段腦電信號(hào)序列的信息量多少。王霆等的研究顯示(2010),Lempel-Ziv復(fù)雜度可敏感地反映出射箭運(yùn)動(dòng)員是否處于中樞疲勞狀態(tài)[12]。據(jù)此,本研究采用腦電復(fù)雜度來(lái)判識(shí)不同負(fù)荷階段中運(yùn)動(dòng)員是否處于中樞疲勞狀態(tài)。從全隊(duì)的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看(表6~表8),不論是HL-LLI訓(xùn)練階段,還是LL-HLI階段,運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度均出現(xiàn)下降趨勢(shì),雖然兩階段之間的差異并不顯著,但均顯著低于LLLLI階段。這表明,不同的訓(xùn)練負(fù)荷狀態(tài)對(duì)腦電復(fù)雜度均有影響,再次證明了對(duì)于高負(fù)荷的射箭訓(xùn)練來(lái)說(shuō),Lempel-Ziv復(fù)雜度是一個(gè)可以對(duì)訓(xùn)練效果進(jìn)行評(píng)估的敏感性指標(biāo)。同時(shí),從本研究小組利用王霆等人[12]對(duì)射箭運(yùn)動(dòng)員中樞疲勞的評(píng)估方法所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看(圖2),不論是HL-LLI訓(xùn)練階段,還是LL-HLI階段,均有運(yùn)動(dòng)員處于中樞疲勞狀態(tài),并且,兩個(gè)階段出現(xiàn)中樞疲勞現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)員人數(shù)呈上升趨勢(shì)。這表明,雖然兩個(gè)階段訓(xùn)練負(fù)荷組合并不相同,但在兩種負(fù)荷訓(xùn)練階段都會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)中樞疲勞現(xiàn)象,一方面,可能是由于疲勞消除手段的不完善和運(yùn)動(dòng)員個(gè)人作息習(xí)慣等特點(diǎn)的原因,導(dǎo)致這些運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能處于低水平狀態(tài);另一方面,高強(qiáng)度的訓(xùn)練負(fù)荷及多箭支的負(fù)荷量均可能是導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員腦電Lempel-Ziv復(fù)雜度顯著降低的原因。這提示,應(yīng)該在強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科學(xué)性的同時(shí),也需要對(duì)訓(xùn)練后的恢復(fù)更加重視,科學(xué)訓(xùn)練與科學(xué)恢復(fù)是一個(gè)有機(jī)的整體不可割裂開(kāi)看待。
1.在射箭訓(xùn)練中,負(fù)荷量的增加并不能夠提高運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)的興奮性和訓(xùn)練效益,因此,負(fù)荷量安排應(yīng)在合理的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)式的設(shè)置。同時(shí),射箭運(yùn)動(dòng)員LLHLI階段與LL-LLI階段額區(qū)β頻段功率值有顯著差異,快速放電的強(qiáng)度增加會(huì)導(dǎo)致能量消耗加大,其中樞神經(jīng)雖然興奮性得到提高,卻更容易出現(xiàn)疲勞。
2.在HL-LLI階段,一方面,作為人體的內(nèi)源性活性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)員腦內(nèi)5羥色氨(5-HT)水平呈顯著上升趨勢(shì);另一方面,在這一階段腦內(nèi)多巴胺(DA)水平則較LLLLI階段有所下降。
3.不論是HL-LLI階段,還是LL-HLI階段,運(yùn)動(dòng)員腦電復(fù)雜度均出現(xiàn)下降趨勢(shì),雖然兩階段之間的差異并不顯著,但均顯著低于LL-LLI階段。
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