摘要：對于運動而言，姿勢的搖擺反應取決于其類型、強度、持續(xù)時間和本體感覺刺激的強度。在不同形式的肌肉收縮和不同肌肉纖維激活的運動后，姿勢搖擺有很大差異。一般來說，疲勞與運動后平衡受損有關，這種影響通常是長期運動的結果。然而，當短期高強度運動后，過度換氣才是導致姿勢擺動增加的原因。研究表明，運動平衡生理機制的影響因素可能是疲勞、過度換氣、機械感受器、本體感受器、前庭裝置和視覺線索的功能退化、肌肉損傷、脫水、高熱和眩暈。這些發(fā)現(xiàn)可以在體育、臨床醫(yī)學和康復等領域繼續(xù)深化研究。

關鍵詞：運動平衡" 生理機制" 姿勢搖擺

1、前言

運動平衡是影響許多運動表現(xiàn)的因素之一。雖然靜態(tài)平衡在射擊或射箭類運動中很重要，但動態(tài)平衡也是必不可少的因素。在一些運動中，如體操、健美操等，運動員需要在不同的運動姿勢中保持平衡。另一些運動是生物力學穩(wěn)定性受到狹窄支撐區(qū)域限制的運動，例如攀巖或登山。其它有代表性的是皮劃艇、劃船和馬術運動等項目，需要的是坐姿平衡控制。在舞蹈中，特定運動期間和之后的身體位置非常重要。同樣，體操或者花樣滑冰的表演也是基于對運動重心的精準調節(jié)。這種能力在舉重、高爾夫和投擲等項目中也發(fā)揮了一定作用。同樣地，高垂直力會導致姿勢穩(wěn)定性受損。在雜技運動中進行劇烈的彈跳練習時，可能會導致背部或下肢損傷。在個人和團體運動中，例如羽毛球、籃球、網(wǎng)球、乒乓球等，也可能導致下肢損傷（如前交叉韌帶扭傷或撕裂）。

這種運動導致的平衡受損不僅影響結果，還可能增加受傷風險。因此，在特定運動后快速調整平衡至基線被認為是一種重要的能力。人們廣泛研究了姿勢控制對不同運動形式的反應的急性和慢性適應，發(fā)現(xiàn)這對身體健康有益。并且為改善平衡運動設計和康復計劃提供有力支撐。研究發(fā)現(xiàn)，對運動的姿勢搖擺反應取決于運動的類型、強度、持續(xù)時間、本體感覺刺激的強度、肌肉收縮的形式和肌肉纖維的激活。研究表明，當能量消耗超過乳酸累積閾值時，短強度的全身運動會增加姿勢擺動，過度通氣才是短期密集運動后姿勢搖擺增加的主要原因。

2、方法

2.1、與運動平衡相關的研究現(xiàn)狀

不僅在日常生活中，而且在幾乎所有的運動中，姿勢穩(wěn)定性都是一種基本能力，各種條件下姿勢控制的生理機制也被廣泛研究。然而，大多數(shù)平衡研究是在臨床環(huán)境中進行的，而很少有關于運動特定平衡的研究。目前運動中的平衡研究和進一步研究的需要如下：首先，對不同運動形式的姿勢搖擺反應進行了評估，這些研究主要局限于自行車、步行或跑步等運動；其次，關于運動后平衡障礙的生理機制的研究，主要集中在運動引起的疲勞上，但在其他因素的作用方面還有許多尚未解答的問題；最后，雖然姿勢搖擺較大與受傷風險增加之間的關系已被證明，但缺乏關于運動后平衡受損對運動表現(xiàn)影響的研究。

2.2、文獻檢索

根據(jù)本研究需要，使用中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫搜索電子文獻，檢索運動后平衡障礙的生理機制這一線索。目標人群是身體活躍的受試者和運動員。進一步的研究集中在運動中，運動導致的姿勢穩(wěn)定性受損會對表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響，因此將這種受損的平衡重新調整到運動前水平被認為是一種重要的能力。此外，運動的類型、強度、持續(xù)時間、本體感覺刺激的強度、肌肉收縮的形式和肌肉纖維的激活都對平衡有影響。在生理機制中，分析了疲勞、通氣和軀體感覺功能。其他因素，如肌肉損傷、脫水、高熱、頭暈等因素研究較少。

2.3、運動前后平衡評估

在研究中，分析了運動后平衡調整開始時搖擺變量的時間過程。平衡參數(shù)通過基于力板的姿勢成像系統(tǒng)記錄，但這種事后數(shù)據(jù)不能以生理學意義的方式解釋。通過分析發(fā)現(xiàn)，至少有兩種不同的神經(jīng)肌肉控制機制——一種表現(xiàn)出持久性，另一種表現(xiàn)為抗持久性——在安靜站立時發(fā)揮作用。分析表明，姿勢平衡控制在短期內使用開環(huán)控制方案，而在長期內使用閉環(huán)控制方案。該方法不僅可以更準確地區(qū)分不同水平個體的平衡表現(xiàn)，并揭示訓練后姿勢穩(wěn)定性的輕微變化，還可以對運動后的潛在平衡控制提供更深入的了解。

對于高技能單板滑雪或帆板運動員來說，動態(tài)條件下的平衡評估是更合適的方法。另一種選擇是面向任務的平衡測試，在配備有個人計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定或彈簧支撐平臺上形成，用于反饋監(jiān)控重心運動。這種方法的優(yōu)點是能夠測試各種任務設置。受試者站在平臺上時，會在電腦屏幕上獲得位移的反饋。他們的任務可以是通過移動來跟蹤水平或垂直方向的曲線；或者是通過在適當方向上的水平移動，擊中屏幕某個角落中突然出現(xiàn)的目標。

3、對不同運動形式的姿勢搖擺反應

3.1、無氧糖酵解運動的姿勢搖擺反應

在目前的研究中，心率通常是用于指定運動強度的唯一參數(shù)，很少有研究會關注運動的呼吸或代謝反應。事實上，不同強度和持續(xù)時間的運動可能會引起相同的心率。在比較了相同心率下，無氧糖酵解運動后的平衡參數(shù)發(fā)現(xiàn)，這種差異可以反映在涉及姿勢控制的運動系統(tǒng)中。一組健康的年輕人在不同的時間用自行車測力計進行了兩次實驗。在第一次實驗中，自行車負載功率從100W的初始強度增加到了20W/min。在第二次試驗中應用了先前建立的最大有氧功率的恒定強度。當心率達到每分鐘160次時，兩項測試都完成了。這些練習的平均持續(xù)時間分別為8min和15min。在短期強化運動后的最初5s內，速度的增加從6.8±0.8mm/s至25.4±3.4mm/s）顯著高于持續(xù)增加運動后從6.4±0.7mm/s至14.7±2.7 mm/s。然而，在恢復第二分鐘的最后5s，兩次運動后的速度沒有顯著差異，分別為9.2±1.3mm/s和8.7±1.3mm/s）。

運動后即刻的姿勢穩(wěn)定性差異是因為短期劇烈運動后的血乳酸升高所導致的。盡管緩沖系統(tǒng)部分補償了氫離子濃度的增加，但也刺激了呼吸中樞并增加了通氣。這可以通過劇烈運動后的峰值和平均值高于長期逐步運動來證明。此外，通氣量暫時升高，大約45s后，通氣量才開始逐漸減少，并恢復到靜息水平。相反，運動后心率立即恢復到基線。

短期突然開始和更劇烈的運動后會導致血乳酸升高，此外還可能出現(xiàn)更高的缺氧。在恢復過程中，氧氣供應不足需得到補償，這也有可能導致通氣量和心率的提高。因此，與長時間的舒緩運動相比，由于突然的劇烈運動引起的厭氧性酸中毒而產(chǎn)生的更深層呼吸會導致姿勢不穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)，較高的呼吸頻率顯著影響姿勢穩(wěn)定性。這種研究也可以通過搖擺速度和運動后恢復階段的通風水平來證實。但更劇烈的運動比長時間的舒緩運動更易破壞早期的姿勢穩(wěn)定性。運動的代謝反應在姿勢控制中起著重要作用。在依賴于運動后姿勢穩(wěn)定性的運動中，如冬季兩項、花樣滑冰、搖滾舞等，也必須考慮到這一因素。

3.2、不同持續(xù)時間中等強度運動的姿勢擺動反應

除了過度換氣外，疲勞也被證明是運動后平衡受損的原因，這種影響通常是長時間運動的結果。在評估了相同、中等強度但不同持續(xù)時間的運動發(fā)現(xiàn)，不同持續(xù)時間所引起的疲勞對平衡參數(shù)有不同的影響。受試者在不同的時間進行兩次持續(xù)時間分別為15min和45min的循環(huán)測力計運動。在這兩種情況下，強度都保持在中等強度。研究發(fā)現(xiàn)，在更短和更長的運動時間后，速度顯著增加。然而，在第一種情況下，其值在90s內恢復到基線；而在第二種情況下，從最初的5s周期到恢復第四分鐘的最后5s周期，搖擺速度僅略有下降。

兩次運動后平衡受損可能與通氣量增加有關（分別為36.9 ±4.8和38.0±5.2L/min）。然而，與相同強度但持續(xù)時間較短的運動相比，長期中等強度運動更易導致神經(jīng)肌肉疲勞，甚至會導致平衡障礙。

3.3、姿勢擺動對不同形式阻力運動的反應

已經(jīng)表明，在自行車測力器上進行短期高強度運動所引起的過度換氣，以及長時間騎行所引起的疲勞是導致運動后平衡受損的重要因素。用上肢或下肢進行的短期阻力訓練可用于這項研究。受試者能夠在運動期間過度換氣，而這種強度足以引起肌肉疲勞。

抵抗力訓練后恢復初期的平衡受損很可能是由于更多的預先通風。在恢復階段，通風水平和搖擺速度之間的密切相關性可以證實這一假設。進一步分析表明，自主過度換氣后的搖擺速度在運動結束時達到最大值，并在恢復階段立即開始下降。相比之下，阻力運動后，尤其是下肢運動后，其值暫時升高，僅在約25s后，逐漸降低至設定的靜息水平。雖然這種影響可能是此類運動后恢復早期通氣延遲的結果，不能排除疲勞的一些影響。因此，抵抗力訓練后恢復早期的平衡受損是過度通氣造成的結果。這種效果在用下肢（深蹲和小腿抬高）比上肢（二頭肌卷曲和頸部后壓）進行鍛煉后更明顯。

3.4、不同強度的本體感受性刺激對阻力運動的體位擺動反應

研究表明，疲勞通常被認為是導致運動后平衡受損的主要因素。此外，已發(fā)現(xiàn)通氣水平與恢復早期的搖擺速度密切相關，過度通氣也被視為運動后平衡受損的重要因素。然而，不同強度的肌肉收縮會引起不同程度的本體感覺刺激，這也可能會導致過度通氣。

這項研究比較了兩種形式的下肢阻力運動后的平衡參數(shù)，這兩種運動導致相同的通氣水平，但具有不同的本體感受刺激強度。一組健康的年輕男子在兩天內進行了小腿抬高和垂直反彈跳躍。使用節(jié)拍器以1Hz的速率引導重復頻率。小腿抬高60s。當訓練達到之前形成的小腿抬高時（平均50s后），完成跳躍。按照預期，在恢復的最初5s階段，跳躍和小腿抬高后的通氣量沒有顯著差異（分別為26.4±4.5和26.5±5.6L/min）。然而，在同一時期，跳躍后的速度（從8.9±0.8-24.1±3.1mm/s）比小腿抬高后（從9.1±1.1-18.8±3.0mm/s）顯著增加。此外，跳躍后的搖擺速度值仍然升高，有輕微增加的趨勢，僅在約25s后逐漸降低至設定的靜止水平；另一方面，小腿上升后搖擺速度在恢復后5s內開始下降。此外，左右方向的搖擺速度（分別為8.4±0.7和5.8±0.5 mm/s）比前后方向（分別為5.0±0.5和3.9±0.3mm/s）的搖擺速度增幅更大。所有受試者都認為這兩種運動很難，對應博格感知運動評分（RPE）表中的18分。

跳躍時產(chǎn)生的垂直地面力高于小腿抬高時。研究表明，跳躍對足底的肌梭、肌腱器官、關節(jié)感受器和皮膚機械感受器提供了更深的刺激，導致其敏感性受損。由此產(chǎn)生的沖動部分減少，會導致跳躍后平衡的本體感覺反饋控制的惡化，搖擺速度比之前的記錄增加了約60%。這表明，阻力運動期間本體感受刺激的強度對姿勢控制的反饋機制有負面影響。

3.5、對不同類型的運動引起相同通氣的姿勢搖擺反應

先前的實驗表明，過度換氣和疲勞是導致運動后平衡受損的因素。然而，本體感覺、前庭和視覺輸入的抑制在這種平衡障礙中的作用尚未明確。因此，評估了兩種不同類型的運動對平衡的影響，這兩種運動導致相同的通氣，但引發(fā)不同的軀體感覺刺激。此外，跑步后姿勢擺動調整的時間過程顯示出短暫的升高，隨后是25-35s的平穩(wěn)期，然后才逐漸下降到設定的靜止水平；另一方面，自行車運動后的值在恢復后10s內開始下降。在這兩種情況下，姿勢搖擺速度在4min內都沒有恢復到運動前的水平。

從生物力學分析可知，跑步過程中產(chǎn)生的地面反作用力高于自行車運動。在跑步過程中，鞋底上的肌梭、關節(jié)感受器和皮膚機械感受器受到更深刻的刺激，會導致其敏感性受損。這種本體感覺反饋平衡控制的偏差很可能導致跑步后比騎車后的搖擺速度更大。除此之外，視覺和前庭輸入在跑步期間也可能比騎車期間受到更多刺激。在跑步過程中，與固定的自行車運動不同，視覺輸入持續(xù)受到運動視野的刺激。有研究表明，中等強度的30min跑步機跑會降低姿勢穩(wěn)定性的視覺刺激。視覺引導行為已被證明依賴于外圍視覺輸入介導的視覺信息。前庭系統(tǒng)，尤其是耳石器官，對每個頭部加速度都很敏感。研究發(fā)現(xiàn)，在平均速度為每小時15km的地面比賽后，視覺感知水平?jīng)]有顯著變化，相關的跳躍加速度傳遞到頭部。因此，耳石水平的前庭敏感性不會因高強度跑步而改變，并且對運動后姿勢穩(wěn)定性的影響較小。研究表明，跑步過程中本體感受刺激是導致姿勢擺動比騎車時更大的原因。

4、結論

綜上所述，運動的姿勢搖擺反應取決于其類型、強度和持續(xù)時間，以及本體感受刺激的強度。在不同形式的肌肉收縮和肌肉纖維不同激活的運動后，也可以觀察到姿勢搖擺的差異。一般來說，疲勞與運動后平衡受損有關。這種影響通常是長期運動的結果。然而，研究結果證明，在短期劇烈運動而不是疲勞之后，過度換氣是導致姿勢搖擺增加的原因。這可以通過劇烈的自行車運動以及阻力練習后，搖擺速度和恢復初期的通氣量之間的密切相關性來證明。研究還發(fā)現(xiàn)，在相同的通氣條件下，運動后平衡受損的程度存在顯著差異，但肌肉收縮的強度不同，會引發(fā)不同程度的本體感覺刺激，如小腿提高與跳躍，自行車運動與跑步。因此，除了疲勞和過度換氣外，體感輸入的損傷也會在運動后姿勢搖擺中起作用。

總之，研究結果表明，迄今為止發(fā)現(xiàn)的運動后平衡障礙的影響因素有很多，可能是生理機制、疲勞、過度換氣、肌肉損傷、脫水、高熱和頭暈等原因，也可能是機械感受器、本體感受器、前庭裝置和視覺線索的功能退化引起的。由于在動態(tài)條件下或在功能任務期間評估姿勢搖擺反應的研究較少，因此提供了一些示例。無論是站在穩(wěn)定的平臺上睜著眼睛還是閉著眼睛，在自行車測力計上進行最大運動后的平衡得分與基線相比沒有顯著差異。另一方面，在動態(tài)條件下，這些值顯著低于閉眼運動前以及擺動參考視力時的值。此外，感覺分析表明，前庭系統(tǒng)比軀體感覺系統(tǒng)更受運動的影響。

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