優秀蹦床運動員腦電超慢漲落參數特征的研究

王 琳

(中北大學體育與藝術學院，山西 太原 030051)

優秀蹦床運動員腦電超慢漲落參數特征的研究

王 琳

(中北大學體育與藝術學院，山西 太原 030051)

利用腦電超慢漲落技術(SET)對16名優秀蹦床運動員及16名同齡對照組被試的腦電超慢漲落參數的特征進行了對比研究。研究發現:(1)與同齡普通人相比，蹦床運動員的全腦乙酰膽堿(Ach)、多巴胺(DA)的平均測試值水平顯著高于同齡對照組普通人，而5羥色氨(5－HT)的平均測試值水平則顯著低于普通人，這三種神經遞質差異在于右側的頂區尤為明顯。(2)優秀蹦床運動員右側中央回的去甲腎上腺素(NE)、興奮介質(EXC)兩種神經遞質顯著高于同齡對照組被試，這表明蹦床運動員在處理復雜、精細動作的能力明顯高于同齡對照組被試;(3)運動員組雙側枕區抑制介質(INH)顯著低于對照組被試，表明蹦床運動員在多年的專項訓練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異。

腦電超慢漲落圖;中樞神經遞質;蹦床運動員;腦機能

優秀的蹦床運動員要具有相當精細的空間位置感覺和敏感的本體感覺以及完成動作相關肌群的控制能力。因此，蹦床運動對腦機能的要求甚高，腦機能的水平決定運動員個體在蹦床項目上的成就和發展。許多研究已經證實了腦電信號能夠反映運動員的生理狀態，也能反映出運動員的腦機能狀態［1－3］。梅磊(1989)通過從腦波非平衡漲落過程中提取深層次信息，建立了腦電超慢漲落圖技術(SET)［4］。目前，SET技術在航空航天、臨床醫學、心理學及運動心理學等研究領域得到了廣泛應用。

以往對運動員中樞神經機能的測定方法主要有主觀評定法和客觀評定法兩種［5］。主觀評定法根據運動員的身體感受癥狀、神經感受癥狀來判斷疲勞的程度，主要通過問卷調查的形式來進行。主觀評定法的評分標準不易統一、且易受主觀因素的影響。客觀評定法是借助儀器、設備等輔助工具對運動員生理、生化指標進行的觀察，對這些指標進行綜合評價［6，7］。目前，從神經電生理學視角探討蹦床運動員腦機能的研究還處于空白階段。而國內的相關研究大多集中于蹦床運動員體能、賽前心理、技術、制勝規律、規則變化后備人才現狀、生物力學分析以及傷病等方面［8－10］。本文通過對16名優秀蹦床運動員腦電超慢漲落參數的特征與同年齡段16名本科生進行對比研究，了解兩組被試腦機能的具體差異，以期為蹦床項目訓練提供一定的參考依據。

1 研究方法

1.1 被試

選取16名在役運動等級為一級以上的蹦床運動員作為運動員組被試，選取同年齡段體院本科生作為同齡對照組被試。所有被試運動員及大學生無精神病史，身體健康，年齡差異不顯著(P＞0.05)。

表1 被試基本情況

1.2 方法

1.2.1 測試儀器

本研究中所采用的采樣儀器是由北京太陽電子科技有限公司生產SOLAR－1848數字腦電儀及與之配套的前置放大器和SET高級腦電分析軟件系統。前置放大器的采集頻率為128 Hz，采集頻帶寬度為0.02～50Hz。

被試頭上的測試電極安裝方法采用國際10/20系統電極放置法(國際腦電圖學會標準安裝法)，共采集16導聯(單導)，電極將分別安置在左右額區、中央區、頂區、枕區，以及前、中、后顳區。本研究中測試電極使用BECKMAN純銀鞍狀電極，參考電極安放在雙側耳垂，接地電極安放在FPz。

1.2.2 測試程序

(1)被試進入測試間之前需按照要求填寫腦電測試登記卡及運動疲勞量表。

(2)在安裝測試電極過程中要詳細為被試講解測試流程與要求。

(3)實驗室內只能容納主試與被試兩人進行測試。測試將要求運動員首先保持5分鐘閉目安靜狀態、然后進行5分鐘運動表象，以及進行3分鐘閉目過度換氣(保持呼吸頻率為26～28次/分鐘)、最后在5分鐘閉目安靜恢復狀態下完成整個測試，采集以上所有過程EEG數據。

1.2.3 測試要求

測試中要求被試保持輕閉雙目，不能眨眼，雙手自然垂放于雙腿之上;運動表象要求被試完成一個完整的技術，在沒有得到主試提示語之前，要保持不間斷重復這一運動表象過程;過度換氣要求呼吸次數為26－30次/分，并有測試人員隨時提醒呼吸頻率是否合乎要求。若受試者在過度換氣中出現手麻或頭暈，要舉手提示測試人員，記錄該時間。

測試前演習一遍測試過程，并在演習后，明確指出演習中的問題，如果有必要，可單獨對表象進行練習。

儀器要求:分貝儀器、白熾燈(禁止使用有整流器的熒光燈)、禁止手機入內。

1.2.4 測試階段

2009年7月至2011年9月國家蹦床隊在晉比賽期及山西省蹦床隊集訓階段。

1.2.5 觀察指標

全腦S譜系分布和全腦神經遞質分布兩部分。全腦神經遞質包括6個:抑制介質(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(EXC)。

1.2.6 數據處理

觀測指標采用平均數加減標準差(X±SD)表示，對兩組被試數據作兩樣本的t檢驗。

2 結果與分析

2.1 優秀蹦床運動員的全腦S譜系分布

表2 優秀蹦床運動員與同齡對照組全腦S譜系均值比較(x±s)

蹦床運動員組全腦S譜系中，S4明顯低于同齡對照組運動員(P＜0.05)，S5、S11則明顯高于同齡對照組運動員(P＜0.05)，其他項差異均無統計學意義(見表2)。

2.2 優秀蹦床運動員的腦內6種神經遞質分布

表3 優秀蹦床運動員與同齡對照組不同腦區神經遞質均值比較(x±s)

測試結果顯示(表3)優秀蹦床運動員腦內六種神經遞質 INH、5－HT、Ach、DA、NE 及 EXC 的測試值都與同齡對照組被試有顯著差異(P＜0.05)，運動員組INH在雙側枕區顯著低于同齡對照組被試，5－HT在右側頂區顯著低于同齡對照組被試，而Ach、DA則在該腦區顯著高于同齡對照組被試，NE及EXC則在右側中央回顯著高于同齡對照組被試。

3 討論

腦電超慢漲落分析將獲得的腦電信號中的α頻段超慢超慢震蕩，稱之為S譜系統。在以往的研究中已經明確6種神經遞質的變化與S譜系的變化具有相關對應的關系。大多數研究顯示S1系與γ－氨基丁酸(GABA)的變化有關、S4系反映5－羥色胺(5－HT)的變化、S5系反映乙酰膽堿(Ach)的變化、S7系反映去甲腎上腺素(NE)的變化、S11系則反映多巴胺(DA)的活動［11，12］。本研究中，蹦床運動員 S1 系、S3系、S5系、S11系均與同齡對照組被試有顯著差異，尤其是S5、S11譜系，這表明蹦床運動員全腦神經遞質中Ach、DA的變化較同齡對照組被試有顯著差異，這提示專項訓練對大腦高級功能可能有潛在的影響，但這種影響的機制目前國際上也還沒有定論。

從本研究結果看，INH、5 －HT、ACh、DA、NE、EXC 6種神經遞質均與蹦床運動員大腦機能狀態有較密切聯系。一般來說，中樞神經遞質從生理機能角度可以大致分為興奮性神經遞質和抑制性神經遞質［13］。大腦皮層不同的區域有不同的機能，按照結構分布大致相應地分為3類機能區:皮層感覺區、皮層運動區和皮層聯合區。皮層感覺區又可分為軀體感覺區、視覺區、聽覺區［14］。

在本研究中，運動員組雙側枕區的INH顯著低于對照組被試。在已知的大腦皮層功能劃分表明［15］，皮層視覺區位于枕葉，是視覺的最高中樞。視覺神經從視網膜上行進入腦，通向低級中樞－外側膝狀體。在上行途中，雙眼視神經的一部分投射于同側外側膝狀體，另一部分交叉到對邊外側膝狀體，最后投射到皮層枕葉。由于視交叉是不完全的交叉，因此視覺信息向腦內傳遞帶有雙側性。蹦床運動員在完成整套動作的過程中，要始終保持身體與網之間的合理接觸，在騰空過程中運動員要在完成轉體等動作的同時，還要預判落點，而預判落點的過程離不開視覺的輔助，蹦床運動員在多年的專項訓練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異，這也是蹦床項目專項特點在大腦高級功能的投射。

在右側頂區，有3種神經遞質的差異是顯著的，運動員組5－HT顯著低于同齡對照組被試，而Ach、DA則在該腦區顯著高于同齡對照組被試。以往研究表明運動員的本體感覺區位于頂區中央溝后面的中央后回。本體感覺包括位置覺和運動覺，感受器為肌梭(主要)、關節及其周圍組織結構，經后索上行，主要進入小腦，有些沖動經內側丘系和丘腦投射到大腦皮層，對軀體的空間位置、姿勢、運動狀態和方向進行感覺。5－HT作為抑制性的中樞神經遞質，除了參與睡眠、情緒等的控制外，對于穩定心理狀態，及運動過程應激狀態等大腦高級認知功能也起到重要作用。由于項目的特殊性和危險性，蹦床運動員在短時間內要處于注意力高度集中的狀態，而這種狀態又是在騰空和觸網兩種不同位置，因此蹦床運動員的中樞機能要在興奮和抑制兩種狀態間合理轉換。Ach作為節前交感纖維和神經元的一種重要神經遞質，對蹦床運動員大腦皮層會起到興奮效應。蹦床運動員在學習成套動作并作為長時記憶形成動作自動化的過程中Ach起著相當重要的作用。DA是一種控制大腦功能，包括肌肉運動功能、一般行為、精神活動與情緒，以及高級認知能力的神經遞質。在訓練與比賽過程中，腦內多巴胺代謝活躍，腦內多巴胺的濃度高低反映出運動員中樞機能的變化。

在本研究中運動員組腦內NE、EXC兩類神經遞質在右側中央回顯著高于同齡對照組被試。人類大腦皮層運動區位于中央溝前面的中央前回。已有研究表明大腦皮層運動區的機能定位呈倒立分布，即運動區上部支配人體下部的運動過程，運動區下部支配軀體上部的運動過程;同時，如果運動動作越精細，越復雜，在皮層的投射區越大。近年來對蹦床運動的研究表明，蹦床運動員具有8種專項運動能力，即網性、翻轉能力、平衡能力、空間定向能力、垂直彈跳能力、動作之間的連接能力、時間感知能力和動作節奏［16］，這些專項能力都需要運動員的大腦具有良好的機能水平。

4 小結

(1)與同齡普通人相比，蹦床運動員的全腦乙酰膽堿(Ach)、多巴胺(DA)的平均測試值水平顯著高于同齡對照組普通人，而5羥色氨(5－HT)的平均測試值水平則顯著低于普通人，這三種神經遞質差異在于右側的頂區尤為明顯。

(2)優秀蹦床運動員右側中央回的去甲腎上腺素(NE)、興奮介質(EXC)兩種神經遞質顯著高于同齡對照組被試，這表明蹦床運動員在處理復雜、精細動作的能力明顯高于同齡對照組被試。

(3)運動員組雙側枕區抑制介質(INH)顯著低于對照組被試，表明蹦床運動員在多年的專項訓練后，枕葉視覺中樞敏感度與精確程度與同齡組被試有顯著的差異。

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Research on the Parameter Characteristics of Excellent Trampolinists＇Encephalofluctuograph

WANG Lin
(North University of China，Taiyuan Shanxi 030051)

Depending on the encephalofluctuograph technology，the paper makes a comparative study of 16 top trampolinists and 16 subjects from the control group for their parameter characteristics of their encephalofluctuograph.The research finds that:1.Compared with the people of the same age，the trampolinists show a higher level of Ach and DA in their average test value than that in the ordinary subjects of the same age in the control group while the test value of 5－HT is significantly lower than in ordinary people.These three transmitters are significantly different on the right top.2.The two neurotransmitters of norepinephrine(NE)，excited muon(EXC)in the top trampolinists＇central gyrus on the right is significantly higher than their peers in the control group，which indicates that the trampolinists are more capable of dealing with complicated and delicate movements than their peers in the control group;(3)The inhibit medium(INH)in the trampolinist is obviously lower than that in the control group，indicating that after many years of training the sensitivity and accuracy of the their occipital visual center are quite different from their peers in the control group.

encephalofluctuograph;central neurotransmitters;trampolinists;brain function

G804.2

A

1001－9154(2012)08－0049－04

G804.2

A

1001－9154(2012)08－0049－04

王琳(1965－)，女，山西汾陽人，副教授，碩士。研究方向:運動人體科學。

2012－06－14

*學校體育學*