國內運動科學領域的訓練監控中腦電及其技術的應用研究現狀

杜晶晶 舒淑

摘 ?要 ?本文通過文獻資料法，圍繞腦電及其技術在運動訓練過程中的變化，整理國內腦電及其分析技術在運動科學領域的訓練監控中的應用成果的現狀與進展，以為今后開展運動科學領域與腦電結合的研究提供方向和參考。

關鍵詞 ?腦電 ?運動科學領域 ?訓練變化 ?訓練監控

近十年，隨著人工智能的發展，認知神經科學等類腦智能領域的技術不斷創新，研究人腦的原理機制，使其更好地為人類事業助力，是當前各國學術研究人員的共識。以冬奧服務為先導，如何借助儀器掌握運動員大腦變化的內在規律來解決競技體育中面臨的各種問題，是今后競技運動心理學的方向之一。隨著腦科學研究在我國正式進入跨越式發展的快車道，腦電及其相關研究逐漸成為體育科學研究的重要領域。

腦電是大量錐體神經元細胞同步興奮時突觸后電位的總和，是大腦自發性、節律性的生物電活動，該技術具有無損傷無創性、設備簡單便捷等優勢，是觀察大腦內部活動的一個窗口，有高時間分辨率。因此，研究者可以了解到運動中相關皮層發生的神經活動，從而為監測其認知過程和訓練狀態提供客觀指標，為后續相關運動的認知神經科研奠定基礎。

一、腦電特征在運動訓練過程中的變化

在腦電相關的研究領域，研究者希望通過該監測技術，更好地了解運動過程中，大腦內在發生變化的根本神經機制，為后續相關運動的研究和訓練監測提供可量化指標。例如，何洋、王霆等研究發現腦電功率譜比值、α和β頻段功率值可作為評價指標進行訓練監控，但是各指標離散程度比較大（變異系數0.58-0.87）。鄭樊慧等對不同訓練期移動靶運動員的腦電信號變化特點進行研究，發現右顳區δ頻段絕對功率有非常顯著變化。王曉軍等[1]觀察不同訓練階段國家射擊隊運動員的腦電信號變化特征，認為腦電α類型可作為射擊運動員訓練監控的參考指標。李稚等利用腦電指標監測體操運動員各個訓練階段，發現每個階段的訓練內容和負荷不同，運動員大腦優勢頻幾率和神經遞質水平也發生相應的變化，并且具有個體性。除了射擊運動之外，在網球憶象過程中，腦內的典型神經遞質均發生變化，且該變化存在顯著性差異，其中主要是從興奮性變成了抑制性。一項關于太極拳的研究結果顯示，運動者的腦電圖α波出現同步化和去同步化現象，即興奮和抑制交替產生，改善中樞神經系統之間的協調性，增加大腦的協同作用水平。另外，在一項研究中讓射擊運動員想象在比賽中扣動扳機后的情景，結果顯示運動員腦電圖的α譜帶功率譜能量均發生顯著變化，導致大腦活動增強，喚醒水平提高的現象。

二、腦電及其技術在訓練檢測評估與監控的應用

HuangCJ等認為不同的運動以及運動偏好在運動時有其特定的大活動模式[2]。黃登惠等研究認為優秀運動員腦電圖為α腦波占優勢，并建議在選材時最好不選腦電圖不穩定型的少年。翁慶章研究發現，可用腦電圖來診斷和評估運動員過度訓練綜合癥，陽性率可達54.54%。BabiloniC對比優秀藝術體操運動員與普通人的腦電圖，觀察到優秀藝術體操運動員的皮質激活水平較低，神經效率高。張振民等研究發現可以用α波指數、α波段功率譜能量和心率作指標評價大腦喚醒水平，從心理生理學角度測定射擊運動員的集中注意力。另外，該團隊還發現誘發條件下運動員腦功能特征可反映對訓強度的應激水平，可診斷中樞疲勞程度和緊張水平，此方法已經用于國家短道速滑隊和花樣滑冰隊的訓練監控，取得了一定成效。周未艾等以優秀射箭運動員為實驗對象，探索不同訓練時期大腦中樞神經遞質與大腦機能狀態及大腦運動應激能力之間關系的規律，認為腦功能特征指標可用于優秀射擊運動員的訓練監控中。CumpsE[3]等對運動員疲勞和過度訓練情況下的神經遞質進行研究。結果發現：在疲勞和過度訓練情況下的神經遞質表達增高。

三、結語

腦電信號分析已經應用到監控運動項目的訓練、評價運動員的訓練水平和進行運動員的科學選材等方面，但尚不完善。另外，從研究對象上來看，國內絕大多數腦電多圍繞專家-新手范式，較少圍繞普通運動員展開研究。最后，由于大部分儀器范式限制，造成了分析和評價指標不一致，難以在運動科學領域開展大范圍推廣。

參考文獻：

[1]王曉軍，李稚.連續大強度比賽對女子曲棍球運動員腦內神經遞質的影響[J].廣州體育學院學報，2011，31（05）：4.

[2]黃致豪（Chih-Hao Huang）.員工對主管的知覺關系品質與偏好領導模式之關聯-以大臺北運動俱樂部為例[J].臺灣體育運動大學學報，2014，3（02）：65-87.

[3]Cumps E，Verhagen E，Annemans L，et al.Injury rate and socioeconomic costs resulting from sports injuries in Flanders： data derived from sports insurance statistics 2003[J].British Journal of Sports Medicine，2008，42（09）：767.