李佳莉，鄭曉鴻*，郭峰，畢學翠

(1.首都體育學院運動訓練研究所，北京 100191；2.沈陽體育學院運動人體科學學院，沈陽 110102)

賽艇是奧運會最古老的項目之一，通常比賽距離為2 000 m，完成時間為6～8 min。賽艇的生理機制十分復雜，在運動過程中幾乎要動用身體的全部肌肉，不光要求運動員有很好的心肺功能，也要有很好的神經(jīng)肌肉控制能力[1]。賽艇作為典型的周期性耐力項目，訓練過程以有氧耐力為主，力量訓練其次，約占總體訓練時間的13%[2]。熱身活動是運動員在進行訓練或比賽前的必要環(huán)節(jié)，主要目的是激活運動員的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)、提高肌肉溫度和血流速度、加快代謝反應，從而提升運動表現(xiàn)[3]。隨著國際大賽日趨激烈，運動員的運動表現(xiàn)不斷突破，依靠傳統(tǒng)訓練很難在大賽中獲得更好成績。如今，體育需要借助于先進的科技手段，助力運動員不斷挑戰(zhàn)極限。目前，用于提升運動表現(xiàn)常用的輔助手段包括手法按摩[4-5]、振動訓練[6]、高壓氧倉[7-9]和加壓訓練[10]等。利用電刺激手段提高神經(jīng)肌肉控制能力的效果也受到越來越多的關注。

經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)是一種非侵入性刺激手段，通過置于大腦表面的電極，將微弱電流作用于大腦皮質，可有效提升皮質脊髓興奮性和調控小腦與大腦皮層間的功能連接[11]。tDCS具有價格便宜、使用方便、安全且?guī)缀鯖]有副作用的優(yōu)點，被廣泛應用于提高人體運動表現(xiàn)和幫助更快速地學習技能。

神經(jīng)肌肉電刺激(neuromuscular electrical stimulation，NMES)，也稱為肌肉電刺激。通過貼在皮膚表面的電極施加高頻(40～50 Hz)電流模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)放的動作電位，激活骨骼肌內(nèi)的神經(jīng)，進而促進肌肉的收縮活動。盡管NMES并不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的力量訓練，由于NMES募集肌肉方式不同于自主收縮，可以考慮將其作為有效的輔助訓練手段。

根據(jù)中外相關研究，目前尚無將tDCS和NMES兩種電刺激手段聯(lián)合用于提高健康人群和專業(yè)運動員運動表現(xiàn)的相關內(nèi)容。但在中風患者運動康復的研究中發(fā)現(xiàn)，tDCS+NMES干預效果要好于單獨使用。Satow等[12]在對中風患者的個案研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過三周的聯(lián)合刺激，患者無不適感，步行能力有所提高，并且效果持續(xù)1個月以上，認為tDCS+NMES可作為一種新的康復手段用于促進患者運動功能的恢復。Celnik等[13]研究認為，tDCS+NMES是幫助中風患者恢復運動功能更好的方式，效果要好于單獨的刺激手段，并且在停止干預后效果仍能持續(xù)6 d以上。Salazar等[14]研究發(fā)現(xiàn)，tDCS+NMES有助于提高中風患者上肢和手部抓握能力。

鑒于上述研究和實踐中tDCS和NMES在運動功能促進方面的可行性和有效性，將tDCS與NMES兩種方法聯(lián)合使用，研究其在提高賽艇運動員的運動表現(xiàn)方面的效果。兩種刺激手段的共同之處在于都借助了生物電的原理干預運動功能；不同之處在于分別作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)，在方法和理論上具有相關性和互補性。不同于以往的輔助熱身手段，tDCS和NMES從神經(jīng)肌肉控制方面入手，具有操作方法簡單，設備可穿戴且不影響正?；顒拥膬?yōu)點。將tDCS+NMES引入賽艇運動員熱身活動，通過對運動員測功儀測試成績和主要發(fā)力肌表面肌電信號的變化進行分析，研究tDCS+NMES手段對賽艇運動表現(xiàn)的即時性影響，并為電刺激手段提升人體運動功能方面的研究提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取16名男子公開級賽艇運動員作為測試對象(表1)，均經(jīng)過3年以上系統(tǒng)賽艇訓練。實驗過程中運動員身體健康，無嚴重傷病，能夠正常參加日常訓練和測試。實驗前告知受試者測試流程及注意事項，取得知情同意。

表1 受試者身體基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設計

將16名受試者被隨機分為實驗組(N=8)和對照組(N=8)，兩組受試者在年齡、身高和體重方面無顯著差異(P>0.05)。為不影響受試者在實驗期間的日常訓練，同時避免測試負荷和訓練強度對結果的影響，將前后兩次測試分兩周進行，并安排在周訓練計劃的調整期。要求測試前運動員沒有攝入酒精或咖啡因，2 h以內(nèi)沒有攝入大量食物。

實驗方案如圖1所示。第一周前測階段，兩組受試者在進行常規(guī)熱身活動后，完成100 m和500 m兩個距離的陸上賽艇測功儀全力測試，結果被記錄為前測數(shù)據(jù)。第二周后測階段，實驗組受試者在測試前，執(zhí)行tDCS+NMES輔助熱身方案，對照組受試者執(zhí)行常規(guī)熱身方案，隨后兩組受試者進行完成100 m和500 m陸上賽艇測功儀全力測試，測試結果被記錄為后測數(shù)據(jù)。熱身方案為20 min，包括5 min拉伸，10 min中等強度測功儀(約為60%最大功率)，5 min調整。實驗組在后測前的熱身階段佩戴tDCS和NMES刺激15 min。熱身結束后給受試者安裝表面肌電測試儀，在相應肌腹處對皮膚進行擦拭去除可能干擾肌電信號的皮脂，將電極沿肌絲方向固定，檢測肌電信號并進行最大隨意收縮百分比(maximum voluntary constriction, MVC)測試。先進行測功儀100 m全力測試，休息15 min后進行500 m全力測試，根據(jù)日常訓練要求，測試時將測功儀阻力系數(shù)設置為130，過程中通過語言鼓勵運動員進行全力測試。測試結束分別記錄100 m和500 m全力測功儀測試的完成時間、分段成績、平均功率和表面肌電結果。

圖1 實驗方案

1.2.2 實驗儀器

(1)NMES刺激儀。NMES刺激手段采用了CompexSP8.0便攜式可編程刺激器單元，最大電流輸出120 mA，在實驗組受試者雙側股四頭肌上施加NMES刺激。刺激持續(xù)時間400 ms，頻率75 Hz的矩形波脈沖電流。使用前用醫(yī)用酒精對皮膚進行清潔，將2片正極無線電極，分別貼在股四頭肌遠端內(nèi)外兩側如圖2所示，每個電極大小為5 cm×5 cm；將1片長方形負極，貼在股四頭肌近端，電極大小為5 cm×10 cm。在刺激開始后，根據(jù)受試者的疼痛感受對NMES的刺激強度進行調整，始終使刺激強度達到受試者最大耐受程度的70%。

圖2 NMES電極貼放位置(股四頭肌)示意圖

(2)tDCS刺激儀。tDCS刺激手段采用了Halo Sport 經(jīng)顱直流電刺激儀。電極為3個6.4 cm×4.4 cm的矩形電極，在使用之前，先將電極用生理鹽水潤濕。電極置于頭頂上方，沿著Cz(Cz為大腦頂部的中央中線區(qū)域)中線中心位置，主要刺激部位是運動皮層的兩側(圖3)。在刺激開始后，電流在30 s內(nèi)逐漸增加，直到2 mA，然后在此水平下保持15 min。類似的刺激方案和刺激部位已經(jīng)在多個臨床實驗中進行了研究，證實了其方法的安全性。

圖3 tDCS電刺激區(qū)域示意圖

(3)測功儀。Concept Ⅱ測功儀是世界通用賽艇項目測功儀，測試過程中能夠記錄運動員平均速度和功率，搭配遙測心率帶記錄運動員的實時心率。賽艇測功儀是運動員常用的專項訓練手段，盡管不能完全模擬水上訓練，但是在運動方式上更加貼近專項，且不受環(huán)境影響并可記錄運動員的實時數(shù)據(jù)。由于測功儀具有穩(wěn)定的輸出功率，使得其在評價運動員運動表現(xiàn)時具有高度的可靠性[15]。

(4)表面肌電測試儀。使用美國Delsys公司生產(chǎn)的無線表面肌電測試儀。EMG信號數(shù)模轉換比率為16 bit，采樣頻率為4 000 Hz。表面肌電技術(surface electromyography，sEMG)可以通過附在皮膚上的表面電極獲得大量關于肌電活動的信息，被廣泛應用于臨床、人體工程學等領域研究[16]。通過sEMG可記錄肌肉電信號在運動過程中隨著時間，電位幅值和頻率發(fā)生的變化。對肌電信號的分析包括時域分析、頻域分析、時頻分析等多種方式[17]。在運動實踐中，可利用sEMG評價肌肉收縮特性、判斷肌肉疲勞情況、預測肌纖維類型、判斷肌肉發(fā)力順序從而對運動技術進行分析和評定運動員肌肉訓練程度。該方法具有非侵入性、可實時監(jiān)控、能夠適用于不同場景、對特定肌肉進行分析的優(yōu)點[18]。

1.3 肌電數(shù)據(jù)處理與分析

使用EMG works Analysis分析軟件對肌電數(shù)據(jù)進行處理和分析。根據(jù)以往相關研究[19]，記錄運動員右側股二頭肌內(nèi)側頭、豎脊肌和背闊肌在運動過程中的肌電信號。對于原始肌電的處理通常要經(jīng)過濾波去除產(chǎn)生干擾的肌電信號，根據(jù)國際電生理運動學會(International Society of Electrophysiology and Kinesiology,ISEK)的建議，對原始的基線信號進行濾波處理，為了去除動作偽跡對肌電數(shù)據(jù)的影響，低通截止頻率為5 Hz，為了除高頻成分對肌電信號的影響，高通截止頻率選擇500 Hz。然后，對數(shù)據(jù)進行全波整流，采用均方根振幅法。

肌電時域指標選取均方根振幅(root mean square，RMS)、最大隨意收縮標準化值(max voluntary contraction，MVC)、積分肌電(integrate electromygraphy，iEMG)；頻域指標選取平均功率頻率(mean frequency，MNF)和中值頻率(median frequency，MDF)指標。

賽艇動作分為拉槳階段和回槳階段，研究在拉槳階段肌肉收縮發(fā)力期間肌電的幅值和頻率變化。對原始肌電經(jīng)過濾波和整流的基礎上，通過幅度的閾值檢測法，確定肌肉活動段的起止點，設置閾值Th=5。對分割后的活動段進行幅值和頻率的分析，每一個活動段代表一個動作周期內(nèi)肌肉用力。分析結果表示100 m和500 m全力測功儀測試中多個動作周期的平均值。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計

使用SPSS 19.0軟件對所測得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，組內(nèi)比較采用配對樣本t檢驗以分析各指標在刺激前后的差異，組間比較采用獨立樣本t檢驗以分析實驗組和對照組的差異，顯著性P設為 0.05。最終結果采用平均值±標準差(M±SD)表示。

2 結果

2.1 測功儀全力測試結果

在100 m測功儀測試中(表2)，實驗組在tDCS+NMES熱身干預后，完成時間、分段成績和平均功率都要好于前測，但不具有統(tǒng)計學意義。而對照組在以上運動表現(xiàn)方面略有下降。后測階段，實驗組測功儀運動表現(xiàn)要好于對照組，但不具有統(tǒng)計學意義。

表2 100 m全力測功儀運動表現(xiàn)

在500 m全力測功儀測試中(表3)，兩組受試者的測功儀運動表現(xiàn)均有所提高，且在后測階段實驗組的運動表現(xiàn)要好于對照組。實驗組進行tDCS+NMES輔助熱身后 500 m全力測功儀的平均功率顯著高于實驗之前(P=0.040，t=2.514)。

表3 500 m全力測功儀運動表現(xiàn)

2.2 sEMG測試結果

2.2.1 股四頭肌sEMG變化

100 m全力測功儀測試中股四頭肌sEMG結果顯示(圖4)，在時域分析方面，兩組受試者RMS和iEMG在后測中均有所下降，后測中實驗組股四頭肌RMS為183.68±116.69顯著高于對照組的113.71±42.45(P=0.011，t=1.594)。在頻域分析方面，對照組MNF和MDF呈下降趨勢，實驗組呈上升趨勢，但不具有統(tǒng)計學意義。

*表示實驗組與對照組比較，P<0.05

500 m測試股四頭肌sEMG結果顯示(圖5)，在時域分析方面，所有受試者在后測中RMS和MVC降低；后測中實驗組iEMG為161.30±40.15，對照組為111.34±36.88，實驗組顯著高于對照組(P=0.021，t=2.592)；相對于前測，后測中實驗組iEMG提高而對照組下降，但不具有統(tǒng)計學意義。頻域分析方面，對照組MNF和MDF均呈下降趨勢，實驗組有所提高；后測中實驗組MNF為95.34±12.66顯著高于對照組81.18±11.67(P=0.036，t=2.352)，且實驗組MDF為83.19±11.64也顯著高于對照組67.49±11.58(P=0.017，t=2.703)。

*表示實驗組與對照組比較，P<0.05

2.2.2 豎脊肌sEMG變化

100 m全力測功儀測試豎脊肌sEMG結果顯示(圖6)，在時域分析方面，對照組RMS、iEMG和MVC有所下降，實驗組RMS、iEMG提高MVC下降，但不具有統(tǒng)計學意義。在頻域分析方面，兩組受試者MNF和MDF均有所提高，在后測中實驗組頻域指標高于對照組，但不具有統(tǒng)計學意義。

圖6 100 m全力測試豎脊肌sEMG變化

500 m全力測功儀測試豎脊肌sEMG結果顯示(圖7)，在時域分析方面，兩組受試者RMS、iEMG和MVC均有所下降，在后測中實驗組MVC為42.96±21.72顯著低于前測的56.87±34.02(P=0.045,t=2.443)。在頻域分析方面，兩組受試者MNF和MDF均有所提高，在后測中實驗組頻域指標高于對照組，但不具有統(tǒng)計學意義。

*表示實驗組與對照組比較，P<0.05

2.2.3 背闊肌sEMG變化

100 m全力測功儀測試背闊肌sEMG結果顯示(圖8)，在時域分析方面，兩組受試者RMS、MVC和iEMG水平均有所提高，在后測中實驗組RMS和iEMG水平高于對照組，但不具有統(tǒng)計學意義。在頻域分析方面，對照組后測MNF67.95±15.89較前測MNF76.97±21.65顯著降低(P=0.021,t=2.949)，實驗組頻域指標有所提高；后測中實驗組MNF87.14±16.07顯著高于對照組67.95±15.89(P=0.031,t=2.402)；后測中實驗組MDF75.45±16.28顯著高于對照組55.48±17.40(P=0.033,t=2.371)。

*表示實驗組與對照組比較，P<0.05；#表示前測與后測比較，P<0.05

500 m全力測功儀測試背闊肌sEMG結果顯示(圖9)，在時域分析方面，后測中實驗組RMS、MVC和IEMG均高于對照組，但不具有統(tǒng)計學意義。在頻域分析方面，實驗組頻域指標有所提高，且在后測中實驗組MNF86.82±18.10顯著高于對照組64.14±17.03(P=0.022,t=2.581)，實驗組MDF75.32±18.21顯著高于對照組51.38±19.02(P=0.022，t=2.572)。

*表示實驗組與對照組比較，P<0.05

3 討論

3.1 tDCS+NMES對賽艇測功儀運動表現(xiàn)的影響

通過不同距離賽艇測功儀測試，分析賽艇運動員的專項運動表現(xiàn)，是目前常用的訓練監(jiān)控手段。和2 000 m比賽距離測試相比，100 m和500 m全力測功儀測試不會引起運動疲勞的積累，從而對日常訓練影響較小，且相關研究表明，其測試結果與2 000 m測試成績高度相關[20-21]。首次采用在熱身階段同時加入tDCS和NMES兩種刺激手段，結果發(fā)現(xiàn)，在提高運動員500 m全力測功儀測試的平均功率方面，要顯著優(yōu)于常規(guī)熱身方案(P=0.040，t=2.514)。經(jīng)過tDCS+NMES干預，實驗組在100 m和500 m全力測功儀測試的運動表現(xiàn)呈現(xiàn)出好于對照組的趨勢，可能受樣本量影響，未來值得做進一步研究。因此，tDCS+NMES在提高賽艇運動員的運動表現(xiàn)和作為賽前輔助熱身手段，具有一定的理論研究和實踐意義。

100 m全力測功儀測試可以反映運動員的爆發(fā)力和神經(jīng)肌肉動員能力，這是賽艇運動員提升槳頻，增加每槳輸出功率的基礎。在100 m全力測功儀測試中，人體主要以無氧供能為主，并且能夠反映賽艇運動員的專項最大力量和峰值功率。Nurjaya等[22]研究發(fā)現(xiàn)，賽艇運動員的無氧能力在啟航后的250 m內(nèi)和最后的沖刺階段發(fā)揮重要作用，劃船時的峰值功率能夠有效預測賽艇運動員的運動表現(xiàn)。研究表明，tDCS提高專業(yè)賽艇運動員的運動表現(xiàn)，可能與大腦雙側半球的同步性提高有關[23]。Nitsche等[24]研究發(fā)現(xiàn)，tDCS可以改變大腦的興奮性，并且在進行9～13 min的刺激后，影響效果可持續(xù)最長達90 min。研究表明，NMES疊加抗阻訓練可提高賽艇運動員測功儀功率，并改善運動員整體的肌纖維募集同步性和下肢的屈伸協(xié)調能力，增強賽艇運動員的專項運動表現(xiàn)[25]。Kots[26]將NMES用于提高專業(yè)運動員肌肉力量，發(fā)現(xiàn)效果優(yōu)于主動收縮。

500 m全力測功儀測試是評價賽艇運動員力量耐力和無氧供能能力的手段，并且結果與2 000 m測試成績具有高度相關(r=0.96，P<0.001)[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，運動員在進行全力運動1～2 min，攝氧量、心率和乳酸水平即可達到峰值[27]。因此在進行500 m全力測試中，運動員不光要發(fā)揮出最大的肌肉力量，最大程度動員供能系統(tǒng)，還要提高機體抗疲勞能力。目前,關于tDCS的相關研究表明，在訓練前采取 tDCS手段可提高極限負荷下的功率自行車運動表現(xiàn)，并降低主觀疲勞感[28]。提高運動中的抑制控制能力，緩解運動帶來的不適感[29]。以往的研究發(fā)現(xiàn)，與自主收縮不同的是，NMES能夠同時募集慢肌纖維和快肌纖維[30]，并且在NMES刺激下肌肉的代謝方式與自主收縮相同，只是NMES的作用具有空間特異性，導致局部肌肉糖異生增強，而自主收縮下參與做功的所有肌肉能量代謝都相應增加[31]。因此，采用tDCS+NMES方式熱身的受試者，500 m全力測功儀表現(xiàn)提高的原因，可能與高強度運動下主觀疲勞降低，熱身過程在保證不過度消耗機體能源物質的基礎上，股四頭肌的肌纖維被充分動員有關。

3.2 tDCS+NMES對賽艇運動sEMG的影響

對賽艇測功儀測試中拉槳階段，運動員股四頭肌、豎脊肌和背闊肌這3個部位的肌電變化進行研究。拉槳階段是為賽艇前進提供動力的重要階段，對賽艇拉槳技術的表面肌電特征的分析發(fā)現(xiàn)，背闊肌、股四頭肌內(nèi)側頭和肱二頭肌在拉槳階段起著重要作用[32]。拉槳瞬間蹬腿，下肢肌肉首先被激活，隨后軀干打開背闊肌被激活，最后手臂積極拉槳。在拉槳過程中豎脊肌既要保持核心穩(wěn)定又要銜接下肢和上肢使力量有序傳遞，形成高度協(xié)調的連貫動作。

由于肌肉運動起始于動作電位引起的肌纖維收縮，肌肉收縮時產(chǎn)生的電勢變化，可通過表面肌電技術sEMG進行記錄和分析。在sEMG時域分析中選取3個主要指標：RMS反映了sEMG信號在時間維度上的振幅變化；IEMG反映肌肉收縮期內(nèi)參與活動的運動單位放電總量；MVC反映了在實際運動中的肌肉放電量占該肌肉進行最大隨意收縮放電量的百分比。在sEMG頻域分析中選取兩個主要指標：MNF和MDF。Phinyomark等[33-34]研究發(fā)現(xiàn)，肌肉疲勞時肌電功率譜中心頻率(CF)由高頻向低頻轉移。之后的研究也指出MNF和MDF是利用sEMG技術評價肌肉疲勞的金標準。單次的肌纖維收縮不足以引起有效的運動，所以在實際運動中肌纖維要經(jīng)過一連串持續(xù)快速地收縮。通過調整肌纖維收縮頻率改變肌肉力量的現(xiàn)象稱為肌肉分級反應。當產(chǎn)生疲勞時會降低中樞神經(jīng)發(fā)放信號的強度，減弱皮層和肌肉間的耦合強度，導致肌肉力量的波動性增強，運動單位募集程度、肌電信號幅值和肌肉放電頻率減弱[35-36]。

通過對不同距離下股四頭肌sEMG測試結果的觀察發(fā)現(xiàn)，100 m測試中股四頭肌RMS和500 m測試中股四頭肌IEMG顯著高于對照組；500 m測試中股四頭肌MNF和MDF顯著高于對照組。由此說明，股四頭肌在tDCS+NMES輔助手段干預下，肌肉的放電量和放電頻率顯著提高。由于股四頭肌是拉槳階段的主要動力來源，實驗組在tDCS+NMES聯(lián)合干預下運動表現(xiàn)的提高與該部位肌肉募集程度提高，肌肉力量增強有關。當肌電振幅和頻率同步升高，可以反映肌肉力量的增加[18]。與對照組相比在進行tDCS+NMES干預后，實驗組在肌電水平和運動成績方面都要好于對照組。由此可以推測，tDCS+NMES熱身過程促進股四頭肌動員了更多的運動單位，使得肌肉能夠發(fā)揮出更大力量，為運動表現(xiàn)的提高創(chuàng)造基礎條件。

通過對不同距離測試中豎脊肌sEMG測試結果的觀察發(fā)現(xiàn)，盡管在后測中實驗組在時域分析和頻域分析方面都好于對照組，但兩組受試者前后兩次測試變化趨勢基本相同，不具有顯著差異。僅在100 m測試中發(fā)現(xiàn)實驗組后測階段MVC顯著下降，可能與測試前受試者肌肉最大隨意收縮能力提高有關。由于MVC測試安排在每次熱身后進行，實驗組在后測中豎脊肌經(jīng)過熱身干預后最大力量高于前測，這可能是導致比值下降的主要原因。由于NMES主要針對股四頭肌，因此對豎脊肌的肌肉募集程度影響有限。此外，在賽艇運動中，豎脊肌主要起到核心的穩(wěn)定支撐作用，在發(fā)力階段的占比要小于股四頭肌和背闊肌。因此推測：tDCS+NMES的效果與刺激部位、肌肉體積和在專項運動中肌肉做功程度有關。通過對不同距離下背闊肌sEMG測試結果的觀察發(fā)現(xiàn)，干預效果主要體現(xiàn)在肌肉放電頻域上。在sEMG頻域分析方面，在100 m和500 m測試中，實驗組后測MNF和MDF均顯著高于對照組。在時域分析方面兩組受試者變化趨勢基本相同，未有顯著差異。說明在熱身階段使用tDCS+NMES，可提高運動神經(jīng)興奮性，增加背闊肌放電頻率。由于NMES主要作用于股四頭肌，對未作用部位的背闊肌肌肉放電幅值影響有限。且背闊肌與大腦皮質運動中樞更近，可能對tDCS的刺激更敏感。

選取賽艇運動中拉槳階段3個部位的主要發(fā)力肌進行表面肌電的分析，結果表明，實驗組的3個部位的肌電振幅和頻率都較對照組有所提高，且變化趨勢一致。研究表明，肌肉間同步性和相關性增加，運動單位以更加協(xié)調的方式用力，有助于克服疲勞所引起的運動神經(jīng)元興奮性降低，這是人體完成復雜運動的基礎[37]。對于賽艇運動員來說，身體協(xié)調能力十分重要，在劃船過程中有利于功率的輸出和提高動作效率。Zainuddin等[38]研究認為，在訓練過程中強化專項技術動作，提高身體協(xié)調能力，可提高賽艇運動員的運動表現(xiàn)。由此推測，在熱身階段采用tDCS+NMES刺激方案，對不同部位肌肉間協(xié)調能力的改善，也是影響最終運動表現(xiàn)的因素。

人體的運動控制由神經(jīng)肌肉復雜系統(tǒng)完成，涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)、外周神經(jīng)、感受器、肌肉、骨骼系統(tǒng)等多方面，具有高度的隨機性和復雜性[39]。力量的產(chǎn)生與運動單位的募集方式有關。Clamann[40]研究認為，運動單位的力量主要取決于肌纖維特定張力、肌纖維數(shù)量、運動單位內(nèi)部神經(jīng)比例。神經(jīng)系統(tǒng)對運動單位的募集機制是提高骨骼肌工作效率的基礎。力量大小與肌肉激活程度密切相關：中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過調節(jié)運動單位的募集數(shù)量及其放電速率來控制肌肉力量的產(chǎn)生；隨著力量提高，越來越多的運動單位被募集，放電頻率也會增加。

tDCS的影響在于改變大腦皮質的神經(jīng)興奮性，通過作用電極的極性不同產(chǎn)生神經(jīng)細胞的興奮或抑制效應。當大腦皮質處于興奮狀態(tài)可有利于動作技能的獲得，對力量和速度有一定改善；當大腦處于抑制狀態(tài)可有利于疲勞感的消除和緩解賽前緊張情緒。研究發(fā)現(xiàn)，tDCS作用于皮質運動中樞，能夠提高神經(jīng)元放電率，從而提高皮質脊髓興奮性，并在神經(jīng)可塑性基礎上對運動控制能力產(chǎn)生廣泛和持續(xù)的影響[41-42]。早期研究表明，tDCS對神經(jīng)元活動的影響，可能是由于細胞膜電位差的變化，引起膜極化水平的閾值發(fā)生改變[43]。通過研究腦電圖分析tDCS對大腦皮質功能的影響發(fā)現(xiàn)tDCS不僅能夠影響靜止狀態(tài)下的神經(jīng)網(wǎng)絡，而且對與運動任務相關的大腦皮質興奮性具有促進作用[44]。張娜[39]研究了在tDCS對賽艇運動員運動表現(xiàn)影響，發(fā)現(xiàn)對受試者進行每周5次，每次20 min的tDCS刺激可提高專業(yè)賽艇運動員運動表現(xiàn)，增加大腦半球間的協(xié)調性。研究表明，與自主收縮形式相比，NMES募集的運動單位數(shù)量更多[45]，NMES更容易激活Ⅱ型肌纖維，提高肌肉中快肌纖維比例[46-47]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過NMES作用后，肌肉會在自主收縮時首先激活大的運動神經(jīng)元，使更多的運動單位參與活動，從而提高肌肉的收縮力量[48]。研究表明，經(jīng)過一段時間的電刺激訓練，肌纖維橫截面積顯著增加[49]。

NMES除了作用于外周神經(jīng)，使運動神經(jīng)元去極化直接引起肌肉收縮外，還可增強脊髓前角運動神經(jīng)元活動[50]。改變大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的傳播方式[51]。研究發(fā)現(xiàn)，下肢施加NMES刺激與該部位的大腦運動區(qū)活躍程度存在劑量效應關系[52]。通過成像技術已經(jīng)確定，在外周神經(jīng)施加電刺激會激活大腦皮質感受區(qū)。這可能是由于NMES產(chǎn)生的傳入信號與中樞發(fā)放的神經(jīng)活動相關聯(lián)，使中樞神經(jīng)產(chǎn)生適應，相應調整突觸活動，形成神經(jīng)可塑性改變，促進運動功能的提高[53]。此外，基于神經(jīng)的可塑性，當外周感覺神經(jīng)和中樞運動神經(jīng)同時激活的情況下，皮質—脊髓興奮性持續(xù)提高[54],運動皮層突觸電位長時間持續(xù)增強[55]。

綜上可知，tDCS和NMES兩種常用的電刺激手段，基于神經(jīng)可塑性機制，分別在中樞系統(tǒng)和外周系統(tǒng)兩個方面提高神經(jīng)肌肉激活程度，均可起到提升運動表現(xiàn)的作用。研究結果表明，在賽艇運動熱身階段同時使用tDCS和NMES，對即刻的運動表現(xiàn)具有促進作用，未來在使用方案和作用機制上還有待進一步深入研究。

4 結論

(1)在熱身階段使用tDCS+NMES的效果優(yōu)于常規(guī)熱身運動，可作為提高賽艇運動員即刻測功儀運動表現(xiàn)的輔助刺激手段。

(2)tDCS+NMES聯(lián)合電刺激方案能提高運動員神經(jīng)肌肉動員能力，在爆發(fā)力、無氧耐力和全身肌肉間協(xié)方面具有一定效果。

(3)tDCS+NMES作用效果可能與刺激部位、專項運動中肌肉做功大小有關，未來仍有待在作用機制、方案設計和實踐應用方面做進一步研究。