有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大學(xué)生本體感覺的影響及相關(guān)腦電研究

李璇

摘 要 通過對(duì)人體本體感覺的研究，了解其各方面的機(jī)制與功能并加以應(yīng)用到人體活動(dòng)中，促進(jìn)人體更好的活動(dòng)以及加強(qiáng)相關(guān)訓(xùn)練來進(jìn)一步完善體育技能。為了得出有氧運(yùn)動(dòng)是否有利于本體感覺的提升，對(duì)武漢體育學(xué)院8名普通大學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用心理物理學(xué)經(jīng)典測(cè)試方法重量差別閾限以及事件相關(guān)電位分析的方法對(duì)比有氧運(yùn)動(dòng)前后本體感覺能力差異。

關(guān)鍵詞 有氧運(yùn)動(dòng) 本體感覺 重量差別閾限

隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，人們關(guān)注研究的對(duì)象也變成由之前的探究溫飽的解決方案到如今健康和諧的運(yùn)動(dòng)方式，而本體感覺的研究是如今探求健康和諧的運(yùn)動(dòng)方式的重要組成部分。

目前，國內(nèi)外在本體感覺方面的研究已有些許進(jìn)展。無論哪種疲勞導(dǎo)致的本體感覺下降都會(huì)使關(guān)節(jié)發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)性提高，應(yīng)盡量避免在疲勞狀態(tài)下進(jìn)行激烈對(duì)抗的運(yùn)動(dòng)；本體感覺神經(jīng)肌肉促進(jìn)法對(duì)5km越野后肌肉疲勞有良好的作用等。于此同時(shí)，條件刺激得到強(qiáng)化，運(yùn)動(dòng)條件反射的建立，運(yùn)動(dòng)技能的形成，來自肌肉及關(guān)節(jié)的本體感覺傳入沖動(dòng)扮演著重要的角色。利用本體感知能力，對(duì)課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的提高也起著至關(guān)重要的作用。

1實(shí)驗(yàn)一：有氧運(yùn)動(dòng)前后本體感覺閾值的比較

1.1研究對(duì)象

選取武漢體育學(xué)院普通大學(xué)生8人。

1.2研究方法

用恒定刺激法測(cè)定差別閾限，將鉤碼掛在輕質(zhì)塑料環(huán)上，然后將輕質(zhì)塑料環(huán)放到受試者右手食指第一和第二手指中間的關(guān)節(jié)處來呈現(xiàn)刺激。用150g重量作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，以120g—180g中的7個(gè)重量間隔各為10g的重量作為比較刺激，要求受試者作“重”、“相等”和“輕”這三類反應(yīng)。選擇的依據(jù)是：最大的刺激應(yīng)為每次呈現(xiàn)幾乎都能為受試者感覺到重于150g，它被感覺到比150g重的可能性不低于95%；最小的刺激應(yīng)為每次呈現(xiàn)幾乎都能為受試者感覺到輕于150g的刺激，它被感覺到重的可能性應(yīng)不高于5%。根據(jù)選定的標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激，考慮到疲勞因素，讓受試者把比較刺激和標(biāo)準(zhǔn)刺激各比較12次，共84次，實(shí)驗(yàn)過程中受試者若受試部位感到疲勞讓其休息至恢復(fù)。

受試者坐在桌邊，閉上雙眼，以舒服的姿勢(shì)坐好，手放在座椅的扶手上。受試者用右手握住手柄，給予重物，輕輕上下掂兩下，接著給予比較刺激，中間間隔約 1秒，然后做出反應(yīng)，指出“輕”、“相等“、“重”三種結(jié)果。在每對(duì)刺激進(jìn)行比較主試先呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)刺激（或比較刺激），后呈現(xiàn)比較刺激（或標(biāo)準(zhǔn)刺激），受試者用單手先提舉后指出表示與第一次呈現(xiàn)刺激相對(duì)比結(jié)果，第二個(gè)重量呈現(xiàn)的時(shí)間不可太遲，當(dāng)受試者作出反應(yīng)后，主試立刻換上第二個(gè)重量，間隔最好不要超過1秒，以免受試者的上一感覺消退了。兩次比較至少要間隔3秒，以免各次感覺之間相互干擾。提前告知受試者，當(dāng)感到疲勞時(shí)主動(dòng)提出休息，休息2—3分鐘，并讓受試者將手臂離開桌面自由活動(dòng)一會(huì)兒。對(duì)每次反映進(jìn)行記錄，總共比較84次。

運(yùn)動(dòng)前測(cè)試結(jié)束后，讓受試者進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)即踩功率自行車30分鐘，采用一級(jí)負(fù)荷（功率=70瓦），運(yùn)動(dòng)結(jié)束后休息10分鐘進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟（1）到（4）。

1.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)，利用直線內(nèi)插法求出每個(gè)人的重量差別閾限以及韋伯常數(shù)。將刺激作為橫坐標(biāo)，以正確判斷的百分?jǐn)?shù)作為縱坐標(biāo)，畫出曲線。然后再從縱軸的50%（判斷次數(shù)百分率）處畫出與橫軸平行的直線，與曲線相交于 a 點(diǎn)，從a點(diǎn)向橫軸畫垂線， 垂線與橫軸相交處就是兩點(diǎn)閾（即兩點(diǎn) （x0，y0），（x1，y1）），在標(biāo)準(zhǔn)刺激右邊的點(diǎn)（x1，y1）所對(duì)應(yīng) x1 值就是重量差別閾限的上限（Dlu），在標(biāo)準(zhǔn)刺激左邊的點(diǎn)（x0，y0）所對(duì)應(yīng)的 x0 就是重量差別閾限的下限（DLl）；1/2（x0+x1）算出其值就是絕對(duì)閾限（DL）。上差別閾限=Dlu-標(biāo)準(zhǔn)刺激，下差別閾限=標(biāo)準(zhǔn)刺激-DLl[6]。

1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由結(jié)果得出，有氧運(yùn)動(dòng)前后本體感覺閾值變化P>0.05，可以看出有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)本體感覺影響無顯著性差異，產(chǎn)生本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不一致的原因有：受試者在實(shí)驗(yàn)過程中心理變化大；樣本數(shù)據(jù)比較少，導(dǎo)致個(gè)體之間有氧運(yùn)動(dòng)前后差異相互抵消；受試者在實(shí)驗(yàn)過程中由于某些原因在手指疲勞狀態(tài)下仍然繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；提供的有氧運(yùn)動(dòng)效果達(dá)不到提高本體感覺能力的要求。

2實(shí)驗(yàn)二：有氧運(yùn)動(dòng)前后本體感覺腦電的變化

2.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象

選取武漢體育學(xué)院大學(xué)生8名，在進(jìn)行功率自行車運(yùn)動(dòng)前后參與腦電實(shí)驗(yàn)。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

運(yùn)動(dòng)前：受試者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前先用洗發(fā)水洗頭，接著讓受試者把頭發(fā)吹干或晾干，等受試者頭發(fā)干燥并切頭發(fā)溫度至常溫時(shí)后再進(jìn)行腦電實(shí)驗(yàn)。腦電實(shí)驗(yàn)由受試者和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作者兩部分組成，受試者實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)室隔音，干燥，溫度適宜。實(shí)驗(yàn)前受試者由實(shí)驗(yàn)操作者給受試者戴好電極帽，并告訴受試者不要緊張，放松，盡量不要?jiǎng)?。讓受試者坐在有扶手的靠背椅上，閉上眼睛，伸出測(cè)試的手，平放在座椅扶手上，進(jìn)行幾次深呼吸，以放松全身，然后去感受給予的感覺刺激。

將鉤碼掛在輕質(zhì)塑料掛環(huán)上，然后將輕（下轉(zhuǎn)第107頁）（上接第102頁）質(zhì)塑料掛環(huán)放到受試者右手食指第一和第二手指中間的關(guān)節(jié)處來呈現(xiàn)刺激。用150重量作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，以120g或180g的重量作為比較刺激，即每一對(duì)重物刺激，其中一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)刺激，一個(gè)是比較刺激，比較刺激可能是120g，也可能是180g，比較刺激隨機(jī)出現(xiàn)，出現(xiàn)的幾率各占 50%。每一個(gè)刺激呈現(xiàn)時(shí)間為 800-1200ms，在每一對(duì)刺激呈現(xiàn)后，間隔時(shí)間為1500-3000ms，要求受試者在該時(shí)間段對(duì)每一對(duì)刺激做出一次相應(yīng)反應(yīng)，用“輕”表示第一次放上去的重物重，用“相”表示第二次放上去的重物與第一次相等，“重”表示第二次放上去的重物。Gating 范式共兩分為運(yùn)動(dòng)前后兩輪，中間進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)30分鐘，每輪各 84 組刺激，受試者每輪要做出 84次相應(yīng)反應(yīng)。每一輪大約 10min，Gating 范式完成約 22min。實(shí)驗(yàn)過程中記錄腦電變化數(shù)據(jù)。

運(yùn)動(dòng)后：讓受試者坐在有扶手的靠背椅上休息10分鐘讓受試者恢復(fù)，恢復(fù)結(jié)束后，閉上眼睛，伸出之前的測(cè)試手，輕松的平放在座椅扶手上，進(jìn)行幾次深呼吸呼吸，以達(dá)到放松作用，去感受施加的本體感覺刺激。采用gating范式繼續(xù)再一次實(shí)驗(yàn)

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

數(shù)據(jù)處理所有腦電數(shù)據(jù)用brain camp軟件自帶分析軟件腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 本文詳細(xì)研究了以下9個(gè)導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)：FP1、FP2、C3、C4、F3、F4、O1、P3、P4。

2.4分析與討論

從腦電圖上看，F(xiàn)P1、F3、F4、O1、P4位置腦電波幅差異較小，在150ms-300ms處重疊；FP2、C3、C4位置幾乎全部重疊；只有P3位置波幅在400ms之后顯示出差異。

在本實(shí)驗(yàn)中，從有氧運(yùn)動(dòng)前后腦電波形分布可初步分析得到：在有氧運(yùn)動(dòng)前后腦電差異性較小，在某些地方甚至重疊。回溯之前實(shí)驗(yàn)過程中的操作與數(shù)據(jù)處理方案，分析在該研究實(shí)驗(yàn)中，受試者多數(shù)對(duì)140g，150g，160g這三種比較刺激與150g標(biāo)準(zhǔn)刺激比較是判斷有所遲疑和猶豫，在這遲疑與由于過程中腦部在積極思考判斷“輕”“重”“相等”三個(gè)答案，而就在這思考過程中腦電發(fā)生變化與本實(shí)驗(yàn)預(yù)期要求的腦電波形數(shù)據(jù)有所差別，影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。

3結(jié)論

（1）根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)研究顯示本體感覺在有氧運(yùn)動(dòng)前后沒有很大差異，即有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練無法加強(qiáng)機(jī)體本體感覺能力。

（2）在腦機(jī)制研究中，Gating范式所得出的腦電數(shù)據(jù)分析后所得出的結(jié)果是有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)腦電波形的變化存在一定影響，但是影響的效果并不明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] Carpenter JE，Blasier RB，Pellizzon GG.The effects of muscle fatigue on shoulder joint position sense[J].Am J Sports Med，1998，26（2）：262-265.

[2] 鄭榮強(qiáng)，王予彬.肌肉疲勞對(duì)本體感的影響[J].中國組織研究與臨床康復(fù)，2010，14（28）：58-60.