論生物反饋訓練在運動科學中的應用

宋博雅

生物反饋法是結合多領域學科(如心理學、神經生理學、臨床醫學及現代電子學等)研究而發展起來的。70年代末，生物反饋技術才廣泛應用于體育界，并成為心理技能訓練的一種重要方法，不僅能幫助運動員掌握自身生理活動狀況、控制不良應激反應、降低運動時焦慮感、調節心率以及緩解疲勞程度，而且生物反饋還可以促進動作技能學習，主要與調整喚醒水平、增進肌肉表現和提高集中注意力穩定性等方面有關，其應用前景十分廣闊。

1 生物反饋訓練

生物反饋 (Biofeedback,BF)是以行為醫學為基礎發展起來的一種新型心理治療技術，興起于20世紀60年代。生物反饋是將機體內的生理信號(神經-肌肉及自主神經系統的活動狀況)轉化為物理信號，用以訓練機體自我調控生理、心理活動的能力。

生物反饋訓練是以特定的電子設備為媒介和工具，實現身心間復雜的反饋通路，該訓練借助電子設備對機體即刻的生理興奮程度(如肌肉緊張程度、腦電活動、心率、血壓、皮表溫度、皮膚導電量等)作出嚴格精準的測量，使生理興奮程度的參數信息化、具體化，以視覺、聽覺信號等的方式及時反饋給機體，便于機體客觀準確地感知自身生理狀況，在專業人員指導下，讓受試者有意識地加以調節、控制心理生理反應，通過反復訓練，形成操作性條件反射，學會對內臟器官活動隨意控制，糾正異常生理變化或者調控運動行為的訓練過程，從而有效實現通過頭腦有意識地調節機體生理活動的功能[1]。常用的生物反饋指標主要有腦電反饋、肌電反饋、皮電反饋、皮溫反饋、呼吸反饋、心率變異性反饋等方面。

2 生物反饋理論基礎

(1)系統論認為：機體生理變化、心理活動是一個統一的整體，彼此間相互影響、不可分割。機體內環境穩態的維持是生理、心理協調統一的結果。生理變化往往映射出心理活動的改變,心理活動的改變反過來又影響著生理變化過程。生物反饋就是將機體自身難以感知的內部生理信號記錄、放大，轉化成可被感知理解的外部信息后，啟動心理對生理的調控過程，從而促進生理功能恢復，達到身心平衡。

(2)控制論認為：機體作為一個整體，只有通過不斷調整和修正中樞神經系統與各組織、器官、細胞間的反饋信息，才能使機體各種活動處于“自動控制”系統中，保證機體內環境穩態的維持。生物反饋就是將各組織、器官、細胞不斷發出的反饋信息呈遞給中樞神經系統，經過中樞神經系統的識別、處理后發出指令，調動機體各系統參與生理、心理活動的調節過程，實現反饋信息的調節環路。通過反復訓練，機體就形成了操作性條件反射,進而實現一定范圍內生理、心理的主觀控制效果。神經心理學等相關學科的研究指出這種主觀控制在大腦功能中是有相應的結構基礎的[2] [3]。

3 生物反饋在運動實踐中的應用

3.1 生物反饋在運動員心理訓練中的應用

(1)改善運動員認知功能，提高運動表現力。

沈鶴軍等[4]研究發現，生物反饋干預訓練對于改善重劍運動員的心理狀態效果顯著：腦電波、皮溫、皮電及心率均有顯著變化，放松能力和注意力集中能力明顯增強。Babiloni C等[5]對高爾夫選手進行腦電生物反饋訓練，發現新手運動員在成功推桿時，其額中央區及右側感覺運動皮層的高頻α波功率比不成功推桿時低，且α波功率下降程度與推桿失誤率成負相關。該研究認為，新手運動員可用α波功率反饋提高集中注意的能力，從而促進運動表現。王永順等[6]發現，8周腦電生物反饋訓練能明顯提高射擊運動員的射擊成績，與生物反饋訓練有效提升左顳葉區的α波功率有關，α波神經反饋訓練增強可提高運動員注意力集中的能力，并促進大腦網絡操作系統回路快速進入動作執行的最佳狀態，使神經效率化，從而提高運動表現能力。常淑芝等[7]發現，生物反饋訓練通過注意力集中訓練和呼吸調節訓練，可有效提高體操運動員自主放松能力，有助于運動員完成高難度動作，提高運動成績。

(2)有助于穩定情緒，消除運動性心理疲勞。

Raymond等[8]研究發現，腦電生物反饋有助于控制舞蹈運動員情緒波動，可有效降低負面情緒，增加正面情緒，使其對舞蹈節奏有更好的敏感性。許昭[9]研究發現，心率變異性反饋訓練可提高運動員情緒的穩定性、自我調控及放松能力，緩解由心理疲勞而誘發的緊張、易怒、睡眠障礙等生理活動，并且減輕了因心理疲勞引起的行為反應，從而緩解了運動員的心理疲勞。還有研究指出，對運動員采用腦電生物反饋儀進行心理訓練，通過調動各種大腦活動頻率波的刺激來調節個體的意識狀態，加速其進入與工作任務相適應的腦生理環境(注意力的高度集中、神經活動被激活、心理放松等狀態)，不僅可以增強運動員表象演練能力，而且對運動性心理疲勞的消除有積極作用[10]。

3.2 生物反饋在運動訓練中的應用

(1)調整機體喚醒水平

喚醒水平是影響運動員最佳競技狀態的一個重要因素。運動員處于較低或較高的喚醒水平時，其動作表現的效果都遠不如機體處于中等強度喚醒水平時的肌肉表現力。研究發現，生物反饋訓練可以調整運動員的喚醒水平，使其處于最適宜的動作區間，有利于提高運動成績,特別是在閉鎖式的運動項目中尤見成效,因而引起了運動員、教練及心理學家等的興趣[11]。

(2)有助于消除運動性生理疲勞

研究發現，用肌電生物反饋儀對運動員訓練后的肌肉進行放松對運動疲勞的消除大有裨益，其原因是該儀器訓練后可使額肌放松，大腦神經中樞迅速得到休息，這樣有助于神經系統支配肌肉的能力加快恢復，反映肌肉疲勞的肌電強度、肌肉硬度指標均明顯改善，運動性生理疲勞有所消除[12]。對體操運動員進行生物反饋訓練后發現，不僅其運動表現及動作控制能力明顯增強，而且對于增加肌肉強度、改善肌肉控制、減少肌肉疲勞及緩解肌肉痛苦等方面大有益處[13]。

3.3 生物反饋在運動康復中的應用

減少運動損傷及損傷后快速有效恢復與運動員運動生涯息息相關，而預防運動損傷及損傷后的快速恢復都與準確了解機體的肌力水平有關，肌電生物反饋可以監控運動員的機能水平及肌力狀態，當運動員肌力水平接近或達到預設值時，其方可再次回歸賽場，一方面可以有效避免由于過早回歸賽場而引起的二次損傷，另一方面也可有效避免由于長期超負荷訓練而引起的勞損[14]。

研究發現，長期的高強度運動訓練容易造成運動員肌肉、骨骼損傷，采用表面肌電生物反饋技術可以有效幫助運動員適度地、精準地鍛煉大腿后肌群、股四頭肌，恢復其膝關節的功能穩定性[15]。

郭英杰等[16]采用生物反饋訓練使腦卒中足下垂患者通過視覺信息反饋，可以直接看到自身肌電活動情況，幫助其了解機體肌肉收縮、舒張的程度，通過后期的主觀努力，可下調痙攣肌的肌電活動水平、上調無力肌的肌電活動水平,從而達到有意識地進行患者肢體的自主活動的效果，這是采用傳統運動康復訓練無法實現的治療效果。

4 結語

科學技術的飛速發展使得機體心理、生理活動能以一種更為客觀的方式被觀測。生物反饋技術有助于實時捕捉運動員在訓練、競賽中某些生理指標的動態變化信息，借助生物反饋儀可使運動員對自身植物性神經系統全面而正確的認知，并在反饋信息的指導下進行規范化的運動訓練，不僅能顯著提升機體對自身神經系統活動的控制能力，而且可以保證運動員機體健康，為運動訓練取得良好效果奠定基礎。這也打破了傳統訓練中運動員在不了解自身狀況的情況下進行盲目訓練的僵局。生物反饋訓練可加快訓練控制的科學化進程。