3min臺階測試中不同水平人群的腦電活動參數的研究

韓　麗

(寧波大紅鷹學院 公共體育部，浙江 寧波 315175)

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3min臺階測試中不同水平人群的腦電活動參數的研究

韓麗

(寧波大紅鷹學院 公共體育部，浙江 寧波 315175)

摘要：研究女大學生有氧運動過程中腦電的變化規律，為尋找女大學生合適的耐力鍛煉方法提供科學依據。采用實驗研究方法，對實驗組和對照組女生各10名進行腦電測試。分別采集安靜時，3min臺階測試結束即刻1min和3min三種狀態下的專注度值和放松度值。通過比較分析，中等強度負荷下，對照組的專注度值的變化情況是先升后降，而實驗組是持續小幅上升。對照組的放松度值變化情況是大幅不斷上升，實驗組的放松度值是先升后降。研究結果表明：中等強度下，與實驗組對比，對照組學生疲勞恢復相對較快，神經系統機能水平較高。因此，耐力練習中參考對照組的中等強度負荷后的專注度值和放松度值的變化規律，控制練習強度及每兩次練習的間歇時間，可提高耐力素質水平。

關鍵詞：腦電波;專注度;放松度

耐力是指人體長時間進行肌肉工作的運動能力，也可以認為是抗疲勞的能力[1]。它是反映人體健康水平或體質強弱的一個重要標志。在校女大學生的耐力素質存在較為突出的問題。而腦電波是大腦皮層大量神經元的突觸后電位總和的結果。腦電波同步節律的形成與皮層丘腦非特異性投射系統的活動有關。目前的研究已表明體質健康狀況具有明顯差異者的腦電信號存在一定的差別，然而機體在中等強度負荷下的腦電變化，目前尚無詳細的研究結果。因此，本文旨在研究女大學生在進行體育鍛煉前及休息后專注度 (attention) 和放松度(meditation)等腦電指標的變化規律，揭示有氧運動過程中腦電的變化規律，盡可能尋找女大學生合適的耐力鍛煉方法提供科學依據。

本研究采集的數據為專注度和放松度，通過NeuroSky公司對原始的腦電信號進行特殊計算生成[2]。專注度反映測試者注意力的集中程度；放松度反映測試者精神放松程度，并不是肌肉放松程度[3]。

1研究對象與方法

1.1研究對象

根據800m測試結果，選取年齡為18~20歲的在校女大學生10名，800m成績優秀者(<3min30s)作為對照組；選取年齡為18~20歲的在校女大學生10名，800m成績不合格者(>4min34s)作為實驗組。

1.2研究方法

1.2.1研究設備。采用美國NeuroSky公司生產的Circlet單導腦電系統，從額部正中和耳垂2點進行讀取腦電波，通過藍牙進行數據傳輸。該系統ThinkGear AM芯片由美國Neurosky公司研發的世界第一款的腦電圖傳感器，采用了干電極傳感器(而非醫院所用的涂導電膠的濕傳感器)和先進的消噪功能，數據采集和存儲設備為ThinkPad-L421便攜式電腦。

1.2.2實驗過程。首先測試者坐在椅子上，閉目充分休息，不眨眼，不轉眼，不入睡。測試安靜狀態下腦電1min，即刻記錄下安靜時的專注度和放松度數值。

進行3min臺階測試。臺階測試結束，即刻進行連續腦電測試3min，選取第一分鐘和第三分鐘的數值進行采集。

1.3數據統計與處理

輸出信號除了原始的腦電信號以外，還有兩個特殊的指標——專注度和放松度。通過NeuroSky公司的專用軟件根據原始的腦電信號計算生成。數據范圍為0~100，正常情況下普通人群參考范圍為40~60之間。測試數據采用SPSS17.0進行統計處理，P<0.05具有顯著性差異。

2實驗結果

2.1安靜時、測試后1min、測試后3min的專注度比較

安靜時,對照組與測試組的專注度的結果差異無統計學意義(P>0.05),3min臺階測試結束后第1min的專注度結果比較，兩組存在的差異具有統計學意義(P<0.05)，而第3min的專注度比較，無統計學意義。(P>0.05)

圖1　安靜及測試后1min、3min專注度數值

對照組(n=10)實驗組(n=10)安靜時43.54±6.7239.26±11.34專注度1min52.13±5.6742.56±6.98*3min48.31±7.4244.73±5.67安靜時46.54±9.6242.29±9.84放松度1min54.43±5.4647.91±7.543min58.71±8.1240.77±9.14*

注：*表示P<0.05

2.2安靜時、測試后1min、測試后3min的放松度比較

安靜時,對照組與測試組的放松度的結果差異無統計學意義(P>0.05)。3min臺階測試結束后即刻第1min的放松度結果比較，兩組存在的差異無統計學意義(P>0.05)。第3min的放松度比較，兩組結果存在統計學意義(P<0.05)。

圖2　安靜及測試后1min、3min放松度數值

3分析與討論

腦電作為一種生物電技術，可以直觀地反應出一個人的健康狀況。腦電信號(EEG)是通過大腦皮層記錄到的神經細胞的電活動信號，腦電波節律的種類很多，而且變化多樣。各種不同的運動負荷下，腦電波必然隨之變化。

本實驗研究所得出的專注度值和放松度值這兩個結果，是根據原始的腦電波通過特殊計算方法生成，是各種腦電信號的集中體現。放松度可以理解為α波活躍時的體現，而專注度是α波被抑制的體現[4]。

3.1中等強度負荷引起的專注度變化

由表1可見，對照組和實驗組的專注度值隨著負荷的增加均有升高，說明短時間中等強度運動后，大腦皮層興奮性加強。表現為β波的波幅增高，抑制減弱。實驗過程中區分最為明顯的部分為，測試結束后即刻1min時，對照組的專注度值有大幅上升，實驗組的專注度值略有上升，對照組與實驗組比較的結果，具有顯著性差異(P<0.05)。

此結果說明中等強度負荷后，腦電變化的原因主要來自于中樞疲勞[5]。導致中樞神經系統的疲勞是多方面的，短時間內運動所致的疲勞一般為乳酸堆積所致。而不同運動水平的學生在運動后恢復過程體現出的恢復能力也各自不同。因此在臺階測試后即刻3min時，對照組的專注度值有所下降，而實驗組持續小幅上升。說明運動水平相對較高的人群對抗疲勞能力要優于普通人，在臺階測試后即刻3min時對照組已經開始恢復，但是還沒有達到安靜時的水平。此結果客觀地說明了專注度值的變化可以直觀地說明不同運動水平人群的對抗疲勞能力。

運動性疲勞是指由于運動所引起的身體機能和工作能力暫時下降的現象。不同形式的練習引發的疲勞不完全相同，各個系統的機能變化也各不相同。神經疲勞表現為反應遲鈍，判斷失誤，注意力不集中[6]。這也論證了本實驗的結果：同等負荷下，對照組的專注度值始終高于實驗組。說明耐力素質優秀的對照組，神經疲勞低于實驗組。

3.2中等強度負荷引起的放松度變化

從表1可見，臺階測試結束后，對照組的放松度值大幅不斷上升，而實驗組的放松度值先升后降。在測試結束后即刻1min時，兩組放松度數值均有上升，但是不具有統計學意義；測試結束后即刻3min時，實驗組的放松度數值下降，而對照組繼續上升，兩組的放松度值具有顯著性差異(P<0.05)。

影響腦代謝的因素很多。中等強度負荷后，腦的代謝加速主要與腦的溫度有關，α波隨著負荷度的增加而增加。所以兩組的放松度值在測試結束后即刻1min，都是顯著升高的。而在測試結束后即刻3min時表現的差異，主要說明對照組的代謝水平要優于實驗組，表現出放松度值隨著時間的推移不斷提升，這同時也是神經中樞對抗疲勞的一種表現。因此放松度值可以直觀的從另一個角度說明不同運動水平人群的對抗疲勞能力。

4小結

綜上，中等強度下，耐力素質好的學生，耐受力優于普通學生，神經系統機能水平較高。疲勞恢復階段放松度值優于普通學生，而且持續上升，專注度值先升后降。在體能主導項目的訓練中，放松度和專注度能夠準確地反映出人群的疲勞程度和抗疲勞能力，可以作為訓練和教學的理論依據。因此，在體育教學和體育訓練中，可以在有氧耐力練習中采用間歇訓練法。參考對照組的中等強度負荷后的專注度值和放松度值的變化，安排間歇訓練中的練習強度及每兩次練習的間歇時間。不等身體機能完全恢復，當專注度值先升后降而放松度值持續上升時就開始下一次練習為宜。

參考文獻

[1]王瑞元,等.運動生理學[M].北京:人民體育出版社,2002:290.

[2]MAK J N,McFarland D J,Vaugham T M,et al.EEG correlates of P300-based brain-computer interface(BCI)performance in people with amyotrophic lateral sclerosis[J].Neural Eng,2012,9(2):026014.

[3]Reibel D K,Greeson J M,Brainard G C,et al.Mindfulness-based stress reduction and health-related quality of life in a heterogeneous patient population[J].Gen Hosp Psychiatry,2001,23(4):183-192.

[4]韋軍,等.訓練中專注度與放松度對優秀射箭運動員成績的影響[J].天津體育學院學報,2013,28(4):315-318.

[5]何敘,等.大強度運動對腦電活動影響的研究[J].北京體育大學學報,2006，29(12):1648-1650.

[6]秦素榮.運動員不同狀態下的腦電圖特點(綜述)[J].體育學刊,2002(1):42-44.

Study of Three Minutes Stairs Testing Different Levels

of Population Parameters of EEG Activity

HAN Li

(Public Sports of Red Hawk College, Ningbo 315175， China)

Abstract:This article aims to change the law of EEG during aerobic exercise of female students, provide a scientific basis for finding a suitable endurance training methods for female students. Using the experimental method, the experimental group and the control group were 10 girls in each EEG tests. When were collected quiet, three minutes step test focused on values and relaxation end value immediately and 3min 1min under three states. Through a comparative analysis, with moderate load, the changes focus on the value of the control group was first and then decreased, while the experimental group sustained a slight increase. Meditation changes the value of the control group is rising sharply, relax values in the experimental group after the first lift. The results showed that: moderate intensity, contrast with the experimental group and control group students relatively fast recovery from fatigue, high levels of nervous system function. Therefore, endurance exercises focus on value and the variation value of relaxation moderate load reference control group after controlling exercise intensity and exercise every two intermittent time, we can improve the quality level of endurance.

Key words:EEG ;attention;meditation

中圖分類號:G804.49

文獻標識碼：A