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        不同比賽途程伊犁馬賽前心率變異性比較與分析

        2020-09-10 02:40:56王建文姚新奎曾亞琦孔麒森葛世萌任萬路王川坤
        西北農(nóng)業(yè)學報 2020年9期
        關鍵詞:伊犁馬馬匹興奮性

        王建文,姚新奎,,曾亞琦,孔麒森,,葛世萌,任萬路,王川坤,孟 軍,

        (1.新疆農(nóng)業(yè)大學 動物科學學院,烏魯木齊 830052;2.新疆馬繁育與運動生理重點實驗室,烏魯木齊 830052;3.新疆農(nóng)業(yè)大學 馬產(chǎn)業(yè)研究院,烏魯木齊 830052;4.新疆馳霄博駿畜牧業(yè)有限公司,烏魯木齊 830052)

        心率變異性(Heart rate variability,HRV)是指逐次心跳R-R間期(瞬時心率)之間存在微小差異的現(xiàn)象[1],是研究心臟神經(jīng)系統(tǒng)的有效方法,可以評估心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的張力及平衡情況[2]。主要通過對時域指標、頻域指標及非線性指標進行監(jiān)測,從而對交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)進行評估[3],作為一種非侵入式的檢測方法,在人和動物健康、福利等方面已有廣泛應用[4]。在馬方面的研究表明,HRV能夠有效評估調教訓練[5]、比賽[6]、飼養(yǎng)管理[7-8]等各種條件下馬匹的心理狀態(tài),是評估馬匹機能狀態(tài)和競技水平的重要手段。

        一般認為運動引起的心率上升是由于交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)共同作用的結果[9],心臟自主神經(jīng)平衡狀態(tài)是評估與預測運動狀態(tài)的重要手段之一,當其處于相對平衡狀態(tài)時,有利于運動員發(fā)揮出較高的競技水平;若當這種狀態(tài)失衡,則會影響到運動的發(fā)揮[10]。HRV檢測指標中包含諸多與機體神經(jīng)調節(jié)相關的信息,與運動過程中最大攝氧量有密切關系[11],相關研究結果顯示,當迷走神經(jīng)興奮性增強時會導致心率失常,同時會降低心肌耗氧量,降低心肌的生理壓力,維持心肌的正常活動[12]。

        隨著中國馬產(chǎn)業(yè)的轉型升級,國內賽馬賽事場次與種類日益增多[13],伊犁馬是中國自主培育的優(yōu)秀運動馬品種[14],在國產(chǎn)馬賽馬中取得了良好的比賽成績,但其運動過程中神經(jīng)調節(jié)機制尚不清楚,關于其HRV的研究主要集中在運動過程中的變化方面[15-16],關于不同比賽途程伊犁馬神經(jīng)調節(jié)方面的研究鮮有報道。便攜式心率設備因其采集數(shù)據(jù)方便快捷、穩(wěn)定可靠[17-18],已在人和動物方面有廣泛的應用[19-20],本研究采用Polo V800便攜式設備對1000m、1600m、3600m和5000m速度賽性能優(yōu)異伊犁馬的賽前HRV進行檢測,旨在探索不同比賽途程伊犁馬比賽前HRV的差異性及其變化特點,研究不同途程比賽伊犁馬的神經(jīng)活動規(guī)律,為基于HRV的伊犁馬參賽途程選擇提供數(shù)據(jù)參考。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        選取參加伊犁哈薩克自治州馬業(yè)協(xié)會伊犁馬常態(tài)化賽事的參賽馬匹為研究對象,通過常態(tài)化賽事進行不同途程的運動性能測定,分別選取 1 000 m、1 600 m、3 600 m和5 000 m運動性能優(yōu)異的伊犁馬各12匹進行比賽前HRV數(shù)據(jù)采集,所有馬匹檢測環(huán)境基本一致。

        1.2 檢測設備及指標

        使用芬蘭產(chǎn)POLAR V800心率表進行HRV數(shù)據(jù)采集,主要采集數(shù)據(jù)包括:相鄰R-R間期平均值(Mean of RR intervals,Mean RR)、R-R間期標準差(The standard deviation of RR intervals,SDNN)、平均心率(Mean heart rate,Mean HR)、R-R間隔均值標準差(Root mean square of successive differences,RMSSD)、相鄰間期差值>50 ms的百分比(The number of successive intervals differing more than 50ms,pNN50)、全部瞬時R-R間隔的標準差(Standard deviation of the instantaneous beat-to-beat variability,SD1)、長時R-R間隔標準差(Standard deviation of the continuous long-term variability,SD2)、極低頻功率(Very low frequency,VLF)、低頻功率(Low frequency,LF)、高頻功率(High frequency,HF)、低頻功率高頻功率比值(LF/HF)、總功率(Total power,TP)、低頻標準值(LFnu)和高頻標準值(HFnu)。

        1.3 方 法

        在參賽馬匹比賽前穿戴POLAR V800心率表,將心率表連接至數(shù)據(jù)采集設備,并檢查設備連接狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳輸情況,通過POLAR V800心率表采集馬匹比賽前安靜狀態(tài)下的心率圖譜,并將相關圖譜傳送至https://flow.polar.com,生成文本文檔,使用Kubios HRV軟件截取比賽前30 min的HRV數(shù)據(jù),得到時域指標、非線性指標及頻域指標(采用自回歸參數(shù)模型法計算)。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Excel 2016對所采集的數(shù)據(jù)進行整理,用SPSS 19.0軟件對不同比賽途程伊犁馬HRV數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(One-Way ANOVA),采用Duncan氏進行多重比較。結果以“平均數(shù)±標準差”表示。

        2 結果與分析

        2.1 不同比賽途程伊犁馬賽前時域指標對比

        由表1可知,Mean RR、SDNN和Mean HR指標隨著比賽距離的延長逐漸升高。其中Mean RR 1 000 m伊犁馬極顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.01),顯著低于1 600 m和3 600 m伊犁馬(P<0.05);SDNN指標1 600 m伊犁馬極顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.01),1 000 m和 3 600 m伊犁馬顯著低于5 000 m伊犁馬(P< 0.05);Mean HR指標1 600 m、3 600 m和5 000 m伊犁馬均顯著低于1 000 m伊犁馬(P< 0.05);RMSSD指標1 000 m伊犁馬和1 600 m伊犁馬均顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.05);pNN50指標1 000 m和3 600 m伊犁馬均顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.05)。

        表1 不同比賽途程伊犁馬賽前時域指標Table 1 Pre-match time-domain variables of Yili horse in different race distances

        2.2 不同比賽途程伊犁馬賽前非線性指標對比

        由表2可知,SD1指標隨著比賽距離的延長呈升高的趨勢,而SD2指標則出現(xiàn)一定波動。其中SD1指標1 000 m和1 600 m伊犁馬均顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.05);SD2指標 1 600 m伊犁馬極顯著低于5 000 m伊犁馬(P<0.01), 1 000 m和3 600 m伊犁馬均顯著低于 5 000 m伊犁馬(P<0.05)。

        2.3 不同比賽途程伊犁馬賽前頻域指標對比

        由表3可知,LF指標隨著比賽距離的延長而逐漸降低。VLF指標1 000 m、1 600 m和3 600 m伊犁馬均顯著低于5 000 m伊犁馬(P< 0.05);LFnu指標3 600 m伊犁馬顯著低于1 000 m、1 600 m和5 000 m伊犁馬(P<0.05);HFnu指標1 000 m、1 600 m和5 000 m伊犁馬均顯著低于3 600 m伊犁馬(P<0.05)。

        表2 不同比賽途程伊犁馬賽前非線性指標Table 2 Pre-match nonlinear variables of Yili horse in different race distances ms

        表3 不同比賽途程伊犁馬賽前頻域指標Table 3 Pre-match frequency-domain variables of Yili horse in different race distances

        3 討 論

        心率變異性能夠對運動馬神經(jīng)活動進行檢測。運動馬匹心率變異性中時域指標、非線性指標和頻域指標均具有良好的穩(wěn)定性,在研究運動馬匹中具有較強的實用價值[4],本研究針對這三類指標進行分析,旨在探索能夠評估不同用途馬匹非損傷性、方便安全、易于檢測的心率變異性指標。雖然有研究表明需要對心率變異性數(shù)據(jù)進行修正[21],但不修正結果可能更有助于發(fā)現(xiàn)結果的差異性[22],因此本研究未對相關結果進行修正。

        SDNN、RMSSD、pNN50、TP、HF、HFnu、SD1和SD2等相關指標常用于對迷走神經(jīng)活動進行評價[23-24]。SDNN和RMSSD會隨著比賽前興奮性的增強而上升[25],本研究顯示RMSSD和SDNN在較長距離比賽伊犁馬中顯著高于短距離比賽伊犁馬,表明隨著比賽距離的延長馬興奮性增強。pNN50對數(shù)據(jù)丟失最為敏感,需要結合其他指標對興奮性進行評估[26],本研究顯示其與RMSSD和SDNN變化規(guī)律相似,可以用于評估運動型伊犁馬的興奮性。TP對運動的敏感性相對較低,對迷走神經(jīng)的興奮性評估較差[27],本研究結果顯示在不同分組間伊犁馬TP無顯著差異性,與此研究結果基本一致。有研究指出RMSSD主要說明在迷走神經(jīng)興奮過程中高頻段的變異性[28],本研究結果顯示HF和HFnu在RMSSD上升時也呈現(xiàn)出同樣的變化趨勢,與此研究結果一致。以上反應迷走神經(jīng)興奮性的指標在較長距離比賽伊犁馬(5 000 m)組中均表現(xiàn)出上升的趨勢,表明長距離比賽馬匹的迷走神經(jīng)興奮性增強,當迷走神經(jīng)興奮性增加時有利于機體應對外界的刺激與生理性壓力[29]。本研究結果表明,隨著運動途程的增加,賽前心臟興奮性升高,機體調節(jié)使得迷走神經(jīng)活性增強,該神經(jīng)活動變化作用于心臟,維持心率的穩(wěn)定,使得馬匹能夠在賽前保持良好的競技狀態(tài)。馬匹能夠在運動中持續(xù)更長時間的興奮性,有利于馬匹在長距離比賽中表現(xiàn)出良好的競技狀態(tài),而短距離馬匹中迷走神經(jīng)興奮性較弱,這主要是由于在短距離比賽中,馬匹運動持續(xù)時間較短,只需要馬匹保持短時間的高強度興奮性即可。通過對人運動訓練的研究結果顯示,當超負荷訓練時會出現(xiàn)迷走神經(jīng)的興奮性降低而交感神經(jīng)興奮性增強,表明人出現(xiàn)了疲勞[30];長距離馬出現(xiàn)迷走神經(jīng)興奮性增強,表明長距離組伊犁馬持續(xù)較長時間比賽不易出現(xiàn)疲勞。表明可以通過對SDNN、RMSSD和pNN50指標進行監(jiān)測,對伊犁馬迷走神經(jīng)的興奮性做出評估,為伊犁馬比賽途程的選擇提供參考。

        Mean RR、VLF、LF和LFnu等指標能夠較好地反映機體交感神經(jīng)的活動[30]。隨著運動強度的增大,VLF、LF及LFnu指標也呈現(xiàn)出上升的現(xiàn)象[31],本研究結果顯示長距離組伊犁馬這些指標較高,與此結果基本一致。當交感神經(jīng)的興奮性下降時,心臟的泵血能力會有所提升,其心率也會有所降低[32],本研究中長距離比賽伊犁馬Mean RR值增大,單位時間內馬匹的心跳次數(shù)降低,表明長距離比賽伊犁馬心率較低,長距離比賽時,由于比賽持續(xù)時間相對較長,馬匹需要有良好的心臟泵血能力,維持機體在運動過程中所需要的能量供應,而短距離比賽時,馬匹主要以無氧代謝為主,需要馬匹維持良好的興奮性,從而維持馬匹良好的競技狀態(tài)。以上結果顯示可以通過Mean RR對馬匹交感神經(jīng)興奮性進行評估。

        利用LF/HF能夠對交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)的均衡性進行較好地評估[24,33],對阿拉伯馬(耐力賽馬品種)的研究結果顯示,賽前LF/HF比值越高,其交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)的均衡性也越好,馬匹耐力賽成績也有所提升[34]。本研究中長距離比賽伊犁馬LF/HF更大,表明長距離比賽馬匹的交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)均衡性更好,更有利于馬匹在賽前維持良好的穩(wěn)定狀態(tài),而短距離比賽馬匹則交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)均衡性相對較差,馬匹比賽前更容易興奮,更有利于馬匹發(fā)揮出更好的競技狀態(tài);在各組間LF/HF值無顯著差異性,這可能是由于本次試驗中所選擇馬匹樣本量相對較少,也可能是由于本次試驗中所選擇馬匹的比賽距離差距相對較小所致,具體原因還有待于進一步的試驗證實。在最優(yōu)比賽距離馬匹選擇時可以根據(jù)LF/HF對馬匹交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)的均衡性進行評估,從而提高馬匹選擇的準確性。

        4 結 論

        R-R間期標準差、長時R-R間隔標準差在 1 600 m和5 000 m伊犁馬間呈極顯著差異,相鄰R-R間期平均值在1 000 m和5 000 m伊犁馬間呈極顯著差異;R-R間隔均值標準差、相鄰間期差值>50 ms的百分比、全部瞬時R-R間隔的標準差等指標在不同途程伊犁馬間呈顯著差異,顯示不同途程比賽性能優(yōu)異的伊犁馬神經(jīng)活動類型呈現(xiàn)出一定的差異,這些指標是影響伊犁馬神經(jīng)活動的主要因素,可以通過監(jiān)測這些HRV指標來對伊犁馬進行早期運動選材,提高運動型伊犁馬的選擇效率。

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