不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練的神經(jīng)適應(yīng)研究

梁成軍，孫慶峰

（1.遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.遼寧師范大學(xué)研究生院，遼寧 大連 116029）

肌肉的力量訓(xùn)練對于國民體質(zhì)、康復(fù)醫(yī)學(xué)與競技體育的發(fā)展有十分重要的意義。力量的增長，取決于肌肉的體積，也取決于神經(jīng)系統(tǒng)動員肌肉的能力。在力量訓(xùn)練的初期或訓(xùn)練動作發(fā)生改變時，神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)就會發(fā)生適應(yīng)性的變化，以滿足動作或訓(xùn)練的需求。此時肌肉力量的增長主要是由于神經(jīng)系統(tǒng)適應(yīng)性變化引起的，因此研究肌肉力量訓(xùn)練中神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)特征與機制，對于科學(xué)進(jìn)行肌肉力量的訓(xùn)練有指導(dǎo)意義。目前國內(nèi)外許多學(xué)者主要從康復(fù)和運動訓(xùn)練領(lǐng)域?qū)αα坑?xùn)練的神經(jīng)適應(yīng)問題進(jìn)行探索性研究。

AAGAARD[1]的研究認(rèn)為高強度大負(fù)荷負(fù)重抗阻力練習(xí)，可以使爆發(fā)力獲得增長，這可通過提高神經(jīng)驅(qū)動來進(jìn)行解釋，因為肌電圖信號的幅度和肌電圖上升率在肌肉收縮的早期階段明顯增加。對高技能的運動員進(jìn)行抗阻力力量訓(xùn)練[2]也得到類似結(jié)果，提示訓(xùn)練改善了神經(jīng)驅(qū)動模式。于俊海[3]也認(rèn)為訓(xùn)練導(dǎo)致的力量增長與肌肉動員能力的增長有關(guān)。也有研究探討了不同年齡人群抗阻力訓(xùn)練神經(jīng)適應(yīng)特點，認(rèn)為年輕人和老年人抗阻力訓(xùn)練致力量增長過程中其神經(jīng)適應(yīng)特點不相同[4]。對于不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練的神經(jīng)適應(yīng)問題，Jenkins[5]探討了采用80%1RM負(fù)荷與30%1RM負(fù)荷進(jìn)行4周的抗阻力訓(xùn)練神經(jīng)適應(yīng)效果，認(rèn)為2種負(fù)荷肌肉肥大相同，但80%1RM負(fù)荷力量增加明顯。對低負(fù)荷（重復(fù)25～30次）和高負(fù)荷（重復(fù)8～12次）抗阻力訓(xùn)練8周的神經(jīng)適應(yīng)研究認(rèn)為高負(fù)荷對于最大力量的適應(yīng)性好于低負(fù)荷訓(xùn)練[6]。

抗阻力訓(xùn)練產(chǎn)生神經(jīng)適應(yīng)的一個有力證據(jù)是單側(cè)肢體的力量訓(xùn)練可以使對側(cè)肢體的力量發(fā)生增加。對這類問題也有許多研究進(jìn)行了探索。Fimland[7]探討了單側(cè)最大等長肌力訓(xùn)練對對側(cè)神經(jīng)適應(yīng)的效果。研究認(rèn)為提高一側(cè)主動肌收縮神經(jīng)驅(qū)動，有益于對側(cè)力量增強。有研究對下肢進(jìn)行單側(cè)等長抗阻力訓(xùn)練4周，結(jié)果訓(xùn)練側(cè)和非訓(xùn)練側(cè)最大自主收縮力量分別增加了26%和8%，訓(xùn)練腿的力量增加主要是主動肌的激活水平增加導(dǎo)致（肌電振幅增加26%），非訓(xùn)練側(cè)則是拮抗肌共激活的減小[8]。單側(cè)肢體訓(xùn)練實驗方案表明單側(cè)力量訓(xùn)練增加了運動皮層驅(qū)動未經(jīng)訓(xùn)練側(cè)的肌肉的能力[9]。這種結(jié)論在運動康復(fù)實踐中支持使用單側(cè)力量訓(xùn)練來保持對側(cè)肢體固定后的力量和肌肉厚度[10]。對腦卒中患者的實驗訓(xùn)練結(jié)果也表明，通過訓(xùn)練對側(cè)的肢體，可以激發(fā)患者未經(jīng)訓(xùn)練側(cè)的自主力量和肌肉激活的顯著增加[11]。但是也有研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)抗阻力訓(xùn)練4周對對側(cè)肢體影響并不顯著，但未訓(xùn)練側(cè)力量確有增加[12]。

從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，就這類問題發(fā)表的文章較多，說明這一問題已引起學(xué)者們的較多關(guān)注，是一個研究熱點問題。從已有研究結(jié)果看，各研究報道所采用的抗阻力負(fù)荷不盡相同，研究結(jié)果也略有不同，各有側(cè)重。對不同負(fù)荷訓(xùn)練的神經(jīng)適應(yīng)問題，現(xiàn)有研究還不完善，缺乏系統(tǒng)的分析比較。Buckner[13]的研究也建議對力量訓(xùn)練應(yīng)采用多項強度評估測量方法，以獲取對抗阻力訓(xùn)練適應(yīng)性的更全面的了解。因此本研究著重探討不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練對神經(jīng)適應(yīng)的影響，為進(jìn)一步研究揭示肌肉力量訓(xùn)練的神經(jīng)適應(yīng)特征與機制提供參考依據(jù)，也可為改進(jìn)肌肉力量訓(xùn)練的手段及康復(fù)訓(xùn)練提供參考。因此該問題的研究對于肢體損傷康復(fù)訓(xùn)練和體育運動的力量訓(xùn)練等領(lǐng)域具有十分重要的意義。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象招募未有抗阻力訓(xùn)練經(jīng)歷的男性青年大學(xué)生30名，隨機分成3組，每組10人。對象平均身高176±3.59cm，平均體重70.7±6.28kg，平均年齡20.9±0.76yr。

1.2 實驗方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法檢索中國知網(wǎng)、萬方、維普文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，檢索詞為“抗阻力訓(xùn)練”“肌電信號”“神經(jīng)適應(yīng)”，檢索到與本研究相關(guān)的研究文獻(xiàn)10余篇，引用3篇。檢索Springer外文電子期刊數(shù)據(jù)庫、谷歌學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫等外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，檢索詞為“resistance training”and“neural adaptation ”，檢索到相關(guān)研究60余篇，引用22篇。通過閱讀文獻(xiàn)，把握抗阻力訓(xùn)練神經(jīng)適應(yīng)目前的研究進(jìn)展。

1.2.2 實驗法實驗訓(xùn)練：抗阻力力量訓(xùn)練選定單側(cè)肢體（右側(cè)上肢）進(jìn)行，肌肉選定抗阻力訓(xùn)練時受其他肌肉干擾較小的肱二頭肌進(jìn)行訓(xùn)練，力量訓(xùn)練按65%1RM、80%1RM、95%1RM3種負(fù)荷強度進(jìn)行分組訓(xùn)練。每個訓(xùn)練小組均進(jìn)行6周的力量訓(xùn)練。訓(xùn)練期在第3周重新測試1RM值，據(jù)此計算下一階段的負(fù)荷強度，這樣可保證肌肉力量增長后仍以規(guī)定的負(fù)荷進(jìn)行訓(xùn)練。每組訓(xùn)練按設(shè)定負(fù)荷訓(xùn)練至力竭，每次訓(xùn)練3組，每周練習(xí)3次，周日調(diào)整休息。

1RM測試方法：先讓受試者做準(zhǔn)備活動，然后讓受試者以接近最大努力的負(fù)荷進(jìn)行抗阻力動作訓(xùn)練，能夠有效完成動作后，休息2～3min，按5kg、2.5kg、1kg增加重量，直至受試者只能完成一次動作，記為1RM。1RM測定后，各組的抗阻力負(fù)荷采用在訓(xùn)練器械上捆綁沙袋的方式，來保證抗阻力負(fù)荷的精確性。

實驗測試：測試設(shè)備采用ME6000-16肌電儀，采樣頻率設(shè)定為2000Hz。訓(xùn)練前，首先測定受試者的左、右臂肱二頭肌抗阻力負(fù)荷的1RM值，休息5min（在左右臂肱二頭肌肌腹位置貼好肌電片），然后測量受試者左、右臂進(jìn)行1RM抗阻力動作時的肌電信號；再次休息5min，然后進(jìn)行測量受試者左、右臂以所屬組別對應(yīng)的訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行抗阻力訓(xùn)練時的肌電信號，測量完成后轉(zhuǎn)入實驗訓(xùn)練階段，6周后再次進(jìn)行訓(xùn)練臂與非訓(xùn)練臂肱二頭肌1RM和訓(xùn)練負(fù)荷的肌電信號測定。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法由于表面肌電信號個體差異較大，為使之具有可比性，需要對測得的肌電信號做標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化計算方法為X=Xi/Xj；X為標(biāo)準(zhǔn)化后的肌電值，Xi為受試者各負(fù)荷肌電值，Xj為受試者1RM肌電值。

數(shù)據(jù)的處理利用spss19.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行，考慮到訓(xùn)練前數(shù)據(jù)可能會對訓(xùn)練后的結(jié)果產(chǎn)生影響，為排除其影響，主要采用單因素協(xié)方差分析方法進(jìn)行不同負(fù)荷的分析比較。

2 結(jié) 果

目前對肌電信號的分析主要是基于時域分析和頻域分析2個方面，時域分析的主要指標(biāo)包括積分肌電（IEMG）、均方根振幅（RMS）、平均肌電值（AEMG）等，頻域指標(biāo)主要包括中位頻率(MF)和平均功率頻率(MPF)等。本研究選取時域指標(biāo)IEMG和頻域指標(biāo)MF對抗阻力訓(xùn)練肌肉神經(jīng)適應(yīng)特點進(jìn)行分析。

2.1 積分肌電測試結(jié)果積分肌電是原始肌電信號經(jīng)濾波處理后得到的曲線與橫軸所包圍的面積值，它可反映出運動單位的募集數(shù)量、同步性以及運動單位的動員速率[14]。由表1可以看出，對于訓(xùn)練側(cè)和非訓(xùn)練側(cè)肱二頭肌采用65%1RM的抗阻力負(fù)荷，積分肌電的標(biāo)準(zhǔn)化值訓(xùn)練前后均不存在顯著性差異。而對于80%1RM負(fù)荷與95%1RM負(fù)荷訓(xùn)練組的積分肌電標(biāo)準(zhǔn)化值無論是訓(xùn)練側(cè)還是非訓(xùn)練側(cè)訓(xùn)練前后均存在顯著性差異（P＜0.05），訓(xùn)練后的積分肌電顯著增加。不同負(fù)荷之間比較，訓(xùn)練側(cè)95%1RM負(fù)荷組與65%1RM負(fù)荷組差異非常顯著，P＜0.01；也與80%1RM組差異顯著，P＜0.05；80%1RM與65%1RM組間也存在顯著性差異，P＜0.05。非訓(xùn)練側(cè)95%1RM分別與80%1RM和65%1RM差異顯著，P＜0.05；80%1RM與65%1RM也存在顯著性差異，P＜0.05。

表1 不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練積分肌電變化

2.2 中位頻率測試結(jié)果中位頻率（MF）反映了被激活運動單位的整體動作電位速度[15]或反映放電頻率的高低[16]。由圖1可知各負(fù)荷訓(xùn)練側(cè)肱二頭肌中位頻率訓(xùn)練前后均存在顯著性差異（P＜0.05），但各負(fù)荷之間比較均不存在差異的顯著性。對于非訓(xùn)練側(cè)各負(fù)荷組在訓(xùn)練側(cè)訓(xùn)練前后肱二頭肌中位頻率變化則差異不顯著。各負(fù)荷之間相互比較，也不存在顯著性差異。

圖1 不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練中位頻率變化（注：*表示訓(xùn)練前后比較差異顯著，P＜0.05）

3 分析與討論

3.1 不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練IEMG變化分析訓(xùn)練后的積分肌電顯著增加，說明較高負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練可以顯著提高神經(jīng)系統(tǒng)募集動員運動單位的數(shù)量，運動單位的動員速率也得到提高。有研究表明如果僅對身體的一側(cè)進(jìn)行訓(xùn)練且增加了肌肉力量，則對側(cè)力量也會增加[17]。本實驗非訓(xùn)練側(cè)（左側(cè)）肱二頭肌，當(dāng)右側(cè)肢體采用較高負(fù)荷（80%1RM和95%1RM負(fù)荷）訓(xùn)練后，左側(cè)肢體肱二頭肌積分肌電訓(xùn)練前后也存在顯著性差異。說明單側(cè)肢體較高負(fù)荷訓(xùn)練對于對側(cè)肢體相應(yīng)動作肌肉也會產(chǎn)生良好的神經(jīng)適應(yīng)。

不同負(fù)荷訓(xùn)練前后相比較，訓(xùn)練側(cè)和非訓(xùn)練側(cè)高負(fù)荷（80%1RM和95%1RM）組IEMG均存在顯著性差異。FIMLAND[7]研究也表明，單側(cè)肢體抗阻力訓(xùn)練，訓(xùn)練側(cè)和非訓(xùn)練側(cè)肌電均方根振幅均有顯著增加。分析認(rèn)為，當(dāng)右側(cè)以較高的負(fù)荷80%1RM進(jìn)行訓(xùn)練時，對于左側(cè)也產(chǎn)生神經(jīng)適應(yīng)影響，體現(xiàn)出神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)的交叉學(xué)習(xí)效果，但還沒有達(dá)到與訓(xùn)練側(cè)一樣的運動單位募集水平，因此當(dāng)右側(cè)以95%1RM負(fù)荷訓(xùn)練時，左側(cè)仍有很大的募集水平增長空間，結(jié)果是3種右側(cè)訓(xùn)練負(fù)荷導(dǎo)致左側(cè)（非訓(xùn)練側(cè)）的積分肌電水平遞增提高，相互之間差異顯著。隨著訓(xùn)練側(cè)訓(xùn)練負(fù)荷的提高，積分肌電標(biāo)準(zhǔn)化值無論是訓(xùn)練側(cè)還是非訓(xùn)練側(cè)也逐步提高，說明負(fù)荷越高的抗阻力訓(xùn)練可促使神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)動員更多的運動單位參與運動，致使積分肌電信號增強。

Barnes[18]的研究認(rèn)為隨肌肉力矩增加，肌電信號的振幅也相應(yīng)加大，具有明顯的線性相關(guān)關(guān)系。與低負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練相比，高負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練使得訓(xùn)練后肌電振幅增加明顯[19]。但也有研究采用8RM負(fù)荷進(jìn)行短期的負(fù)重抗阻訓(xùn)練引起骨骼肌的神經(jīng)活動發(fā)生適應(yīng)，表現(xiàn)為在訓(xùn)練后克服最大阻力時主動肌表面肌電振幅的積分均值有所降低[20]。產(chǎn)生上述不同結(jié)果可能是各研究的實驗設(shè)計在許多肌肉收縮因素如肌肉的負(fù)荷、收縮速度和收縮形式[21]上不盡相同等有關(guān)。一些肌肉負(fù)荷訓(xùn)練肌肉力量的增加是運動單位募集數(shù)量增加的結(jié)果，導(dǎo)致肌電信號水平升高；在某些條件下，肌肉會出現(xiàn)離心收縮，神經(jīng)系統(tǒng)對運動單位的動員會減少[22]，這可以保護(hù)肌肉骨骼系統(tǒng)免受因肌肉在這些條件下完全活化可能導(dǎo)致的損傷。本訓(xùn)練方案最高負(fù)荷為95%1RM，各負(fù)荷訓(xùn)練IEMG逐步增高，說明隨訓(xùn)練負(fù)荷的增加，抗阻力訓(xùn)練使神經(jīng)肌肉動員能力隨負(fù)荷的加大提高幅度也相應(yīng)加大。Looney[23]近期的一項研究對不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練的肌電信號做了監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨負(fù)荷的提高（50%1RM，70%1RM，90%1RM）肌電振幅逐步升高，研究認(rèn)為使用高負(fù)荷進(jìn)行抗阻力訓(xùn)練是動員更多運動單位參與運動的一個有效手段，因此，該研究進(jìn)一步支持以前關(guān)于在阻力訓(xùn)練計劃期間使用較重負(fù)荷進(jìn)行訓(xùn)練以刺激肌肉力量和肥大獲得最大的發(fā)展的建議。該研究結(jié)果與本研究結(jié)果相似。

3.2 不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練中位頻率(MF)分析從不同負(fù)荷訓(xùn)練后MF實際數(shù)值變化來看，訓(xùn)練后各負(fù)荷MF絕對值均有增加。有研究[24]也表明經(jīng)過6周的抗阻力訓(xùn)練，運動單位放電率明顯增加。但從標(biāo)準(zhǔn)化后的MF值來看，對于不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練，中位頻率整體變化情況并不像積分肌電那樣逐步增高。其變化大致為由65%1RM到80%1RM呈現(xiàn)增高趨勢，由80%1RM至95%1RM略有降低，非訓(xùn)練側(cè)也大致呈現(xiàn)此規(guī)律。實驗表明在80%1RM負(fù)荷神經(jīng)系統(tǒng)動員運動單位的放電頻率顯著高于65%1RM負(fù)荷，95%1RM負(fù)荷訓(xùn)練與80%1RM負(fù)荷訓(xùn)練差異不顯著，說明神經(jīng)系統(tǒng)對運動單位放電頻率的動員適應(yīng)并不是負(fù)荷越高適應(yīng)性越好。訓(xùn)練中若是為了加強提高運動單位放電頻率適應(yīng)訓(xùn)練，采用80%1RM負(fù)荷可收到良好效果。

本研究3種負(fù)荷中位頻率與1RM中位頻率的比值無論是訓(xùn)練前還是訓(xùn)練后均超過了80%，而積分肌電65%1RM負(fù)荷與1RM的比例僅為40%～50%之間。這說明抗阻力訓(xùn)練神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)對放電頻率的適應(yīng)，65%1RM負(fù)荷即可得到較好的訓(xùn)練適應(yīng)，這可能與肌肉運動單位時間募集和空間募集特征有關(guān)[25]。運動單位被動員后，肌力增加主要是靠放電頻率的增加來維持，隨力量需求的增加，新的運動單位被動員加入，新動員參與的運動單位放電頻率逐漸加大維持肌力的增長。這樣的一種激勵機制使得不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練肌肉表面肌電信號的中位頻率并不像積分肌電信號那樣隨負(fù)荷的增加而增加，而是在65%1RM負(fù)荷中位頻率就達(dá)到1RM負(fù)荷的80%以上。95%1RM負(fù)荷中位頻率與80%1RM負(fù)荷組相比盡管不存在顯著性差異，但數(shù)值卻稍有降低，而前述分析表明積分肌電隨負(fù)荷加大是持續(xù)升高的，表明在大負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練環(huán)境下，肌肉力量的增加并不主要靠運動單位的放電頻率增加來增加肌力，主要靠運動單位的增加與運動單位放電頻率的一致性，運動單位產(chǎn)生運動協(xié)同，增大了肌肉力量；同時這種放電一致性會提高表面肌電信號的振幅，使得積分肌電值增加。

4 結(jié) 論

不同負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練產(chǎn)生的神經(jīng)適應(yīng)效果不同。訓(xùn)練負(fù)荷由低到高的IEMG逐步增加，表明負(fù)荷越高的抗阻力訓(xùn)練神經(jīng)系統(tǒng)對運動單位的募集能力的適應(yīng)性越強；較低負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練基本不產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)募集運動單位的適應(yīng)性。運動單位放電頻率3種訓(xùn)練負(fù)荷均保持較高水平，80%1RM負(fù)荷中位頻率最高，是神經(jīng)系統(tǒng)放電頻率訓(xùn)練適應(yīng)的適中負(fù)荷；95%1RM負(fù)荷中位頻率稍有降低，此負(fù)荷力量的增長依靠運動單位募集的增加與運動單位放電頻率的一致性適應(yīng)。