組合訓練對心自主神經(jīng)和靜態(tài)平衡功能的影響

胡 斐，徐盛嘉，馬繼政，季師敏，劉　鋼

組合訓練對心自主神經(jīng)和靜態(tài)平衡功能的影響

胡 斐1，徐盛嘉2，馬繼政2，季師敏1，劉鋼1

1.江蘇省體育科學研究所，江蘇 南京，210014；2.中國人民解放軍陸軍工程大學軍事運動科學研究中心，江蘇 南京，211101。

目的：本研究評估力量和耐力組合訓練的間歇恢復期時長對心臟自主神經(jīng)功能和靜態(tài)平衡能力產生的影響。方法：采用隨機交互式設計，27名男性受試者完成3次不同恢復期時長（0h、3h和24h）的力量和耐力組合訓練方案：力量練習后即刻進行耐力練習（C-0h），力量練習后休息3h后進行耐力練習（C-3h），力量練習后休息24h后進行耐力練習（C-24h）。分別在運動前（0-10 min）、整個運動期間和運動后恢復期（0-10min）記錄R-R間期，并進行相應HRV分析。此外，在運動前、測試結束后即刻和運動后20min進行靜態(tài)平衡能力測試。結果：與安靜狀態(tài)相比，運動中和恢復期階段，3種訓練方案HR均值均顯著增加（P < 0.05），無組間差異；在恢復期階段，各組RMSSD、SDNN、SDNN/HR、HF和LF均值均顯著降低（P < 0.05），LF/HF均值顯著增加（P < 0.05），且各組間無顯著差異。此外，與安靜狀態(tài)相比，運動后各組靜態(tài)平衡能力指標均顯著增加（P < 0.05），但與C-0h和C-3h運動方案相比，C-24h運動方案后指標變化幅度顯著降低（P < 0.05）；在運動后20min，各組靜態(tài)平衡能力指標均恢復至安靜水平。在其他指標中，與安靜值相比，各組EPOC和TRIMP均值顯著增加（P < 0.05），而各組之間無顯著差異。結論：不同恢復期時長不影響運動后恢復期心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的調節(jié)，但間歇恢復期時長增加至24h，運動后即刻軀干靜態(tài)平衡能力波動顯著降低，提示隔天進行的組合訓練可有效降低急性訓練干擾。

組氣訓練；自主神經(jīng)；靜態(tài)平衡

有氧耐力練習和肌肉力量練習是大眾健身/日常鍛煉中常用的兩種運動方式，研究發(fā)現(xiàn)，進行規(guī)律的健身活動，機體通過調節(jié)來自外周和內在的應激并產生適應，可有效降低諸如心腦血管疾病、慢性呼吸系統(tǒng)疾病、糖尿病等慢性病的患病風險，從而提高大眾健康和體適能水平[1-4]。近年來，力量和耐力組合訓練逐漸成為研究熱點，這種訓練方式將力量練習和耐力練習整合在一次訓練或一個周期訓練計劃中，可同時發(fā)展肌肉力量和有氧耐力，這從大眾健身、損傷康復、恢復訓練等角度看，同時需要這兩個核心能力[5-6]。因此，力量和耐力的組合訓練可能是一個最佳策略。前期研究業(yè)已發(fā)現(xiàn)，力量練習的強度和練習次序不影響組合訓練后的心血管系統(tǒng)恢復，但練習次序可能影響力量適應[7]。但也有研究認為，兩者訓練具有協(xié)同效應，相輔相成，兩者能力并不受到干擾[8]。此外，有文獻研究表明，訓練計劃中的訓練學參數(shù)可能是影響“干擾效應”重要因素，如耐力訓練量、訓練強度、訓練形式、訓練頻率、訓練次序、不同訓練方式之間的恢復期時長等[5-6]。雖然這些參數(shù)在訓練中產生的反應存在爭議，但更多的研究試圖避免或降低這種干擾程度，從而達到運動能力最佳化。

當前，采用R-R間期的心率變異（Heart Rate Variability，HRV）和心率恢復（Heart Rate Recovery，HRR）無創(chuàng)手段進行間接定量和精確評估運動對心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)產生的影響，前期已有大量的實驗證實運動顯著改善心臟自主神經(jīng)的功能，但其中確切的調節(jié)機制尚不清楚，有待進一步研究[7,9,10]。而靜態(tài)平衡能力是神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌系統(tǒng)等高度統(tǒng)一協(xié)調的結果，是完成日常身體活動的基本保證[11]。通過日常規(guī)律的力量練習和有氧練習，可以提高軀干的穩(wěn)定性和控制能力，改善運動中身體的姿勢力學，降低運動損傷的風險。因此，本研究旨在評估特異的組合訓練方案中，恢復期間歇時長對心臟自主神經(jīng)功能和靜態(tài)平衡能力產生的影響，為設計最佳化的組合訓練方案提供依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象為27名健康男性軍校學員：年齡為20.45 ± 1.72歲；身高為175.32 ± 1.95cm；體重為67.89 ± 3.48kg；BMI為22.09 ± 1.67kg·m-2，平均訓練年限為2年，有器械力量鍛煉史。受試者無疾病史、吸煙史和酗酒史，每周規(guī)律參加鍛煉不少于4次，排除BMI < 18.5和BMI > 24.0的學員。

1.2 研究方法

1.2.1 測試方案 本研究采用隨機交互式設計，受試人員均需完成3次不同的力量和耐力組合訓練（C）方案：

A. 進行力量練習后即刻進行耐力練習（C-0h）；

B. 進行力量練習后間歇恢復期3h，再進行耐力練習（C-3h）；

C. 進行力量練習后間歇恢復期24h，再進行耐力練習（C-24h）。

每次練習時間間隔不少于3天，確保受試學員身體充分休息，測試期間禁止劇烈運動。

采用Polar team2團隊心率儀（Polar，F(xiàn)inland）采集受試者運動前10 min安靜狀態(tài)、運動期間和恢復期10 min的R-R間期，并在測試結束后即刻和恢復期20min進行平衡能力測試。

（1）HRV測試方案

采用Polar team2團隊心率儀（Polar，F(xiàn)inland）采集心電圖R-R間期。通過polar team軟件導出數(shù)據(jù)，并利用Firstbeat SPORTS 系統(tǒng)（version 4.4.0.2，F(xiàn)irstbeat Technologies Ltd.，Jyv?skyl?，F(xiàn)inland）進行分析，數(shù)據(jù)處理時間段為安靜狀態(tài)后5 min（5-10 min），整個運動期間，恢復期10 min（0-5 min）[7]。實驗室溫度為24℃-28℃，濕度為28%-32%。

（2）靜態(tài)平衡能力測試

采用Kistler測力臺進行靜態(tài)平衡能力測試。要求受試者雙足與肩同寬、雙目平視正前方正前方、雙手自然下垂放置站立于測力臺之上，盡量保持身體重心在屏幕十字標點處。測試開始時，記錄原始數(shù)據(jù)時長為20s，為降低實驗誤差，應去除測試開始后前5s和結束前5s數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)采用測力臺系統(tǒng)MARS軟件進行處理分析，測試設備采樣頻率為1000Hz[12]，安靜值測試在運動方案開始前3天完成。

（3）力量和耐力的組合訓練方案

力量練習方案設計參照Bird等人[13]的設計方案，選擇4個力量訓練的練習手段，包括臥推，硬拉，半蹲和肩推杠鈴，每一練習訓練前進行1RM測試。熱身后進行1RM測試，每次測試負荷應逐漸增加至受試者盡最大努力完成的重量，即為1RM。每次測試間隔不少于5min，且應在4次內完成1RM測試。練習的順序為臥推，硬拉，半蹲和肩推杠鈴。選取負荷強度為70%的1RM，組間休息2-3min，完成4組。大組間休息時間5min，運動方式為整個關節(jié)，運動節(jié)奏為離心1-2s，等長1-2s，向心1-2s。耐力練習完成一次40min大強度持續(xù)跑練習，運動強度不低于個體85% - 95% HRmax[7]。

1.2.2 研究指標 研究指標為心率（Heart rate，HR）和心率變異（HRV）的時域指標和頻域指標。時域指標包括：HR以及HRV指標包括的時域指標和頻域指標。時域指標包括：RMSSD，單位為ms；SDNN，單位為ms；SDNN/HR，單位為ms/beat。頻域指標包括：LF，單位為ms2，頻譜范圍：0.04–0.15 Hz；HF，單位為ms2，頻譜范圍：0.15–0.40 Hz以及LF/HF。

平衡能力指標：人體重心總移動距離（Sway path - total（mm），SPT）、重心前后移動距離（Sway path - A-P（mm），SPAP）、重心左右移動距離（Sway path - M-L（mm）SPML）、重心總移動速度（Sway V - total（mm/s）SVT）、重心前后移動速度（Sway V - A-P（mm/s），SVAP）、重心左右移動速度（Sway V - M-L（mm/s），SVML）、重心總移動面積（Sway area - total（mm^2），SAT）、重心前后移動面積（Sway area - A-P（mm*s），SAAP）、重心左右移動面積（Sway area - M-L（mm*s），SAML）和橢圓面積（Area of 100% ellipse（mm^2），AE）。

定量指標：運動后的過氧消耗值（Excess post-exercise oxygen consumption，EPOC）和運動沖量（Training impulse，TRIMP），可定量反映運動強度和運動總量。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結 果

2.1 組合訓練方案運動中HR、HRV指標和定量指標的變化

2.1.1 組合訓練方案運動中HR指標的變化 在3種組合訓練練習方案中，運動中單一練習（力量和耐力）平均HR基本一致，無組間差異，3次耐力練習運動中平均HR分別為是178.42 ± 10.75次/分、177.82 ± 8.63次/分和180.34 ± 9.42次/分，均為大強度耐力練習（圖1A）。與安靜狀態(tài)相比，3組組合訓練方案運動中HR均值均顯著增加（< 0.05）（圖1B），但無組間差異（> 0.05）（圖1B）。數(shù)據(jù)表明，3種組合練習運動方案運動強度相同。

圖1 組合訓練運動方案運動中HR的變化

（A：組合練習單一運動中；B：整個運動過程中）（n=27）

注：Rest：安靜狀態(tài)；C-0h：間歇恢復期為0h的組合訓練；C-3h：間歇恢復期為3h的組合訓練；C-24h：間歇恢復期為24h的組合訓練

*< 0.05Rest

2.1.2 組合訓練運動方案EPOC和TRIMP指標的變化 與安靜狀態(tài)相比，3種訓練方案EPOC和TRIMP均值均顯著增加（< 0.05）（圖2）；但無組間差異（> 0.05）（圖2），表明內部負荷和運動總量相同。

圖2 組合訓練運動方案EPOC（A）和TRIMP（B）值變化（n=27）

注：Rest：安靜狀態(tài)；C-0h：間歇恢復期為0h的力量和耐力組合練習；C-3h：間歇恢復期為3h的力量和耐力組合練習；C-24h：間歇恢復期為24h的力量和耐力組合練習*< 0.05Rest

2.2 組合訓練方案恢復期HR和HRV指標的變化

2.2.1 組合訓練方案恢復期HR和HRV時域指標的變化 數(shù)據(jù)見表1。與靜息狀態(tài)相比，不同運動方案結束后HR均值均顯著增加（< 0.05）；RMSSD、SDNN和SDNN/HR均值均顯著降低（< 0.05）；此外，不同運動方案組間HR、RMSSD、SDNN和SDNN/HR指標均無顯著差異，數(shù)據(jù)表明組合訓練間歇恢復期時長不影響運動后5min恢復期心臟自主神經(jīng)功能的調節(jié)。

表1 組合訓練運動方案恢復期HR和HRV時域指標的變化（n=27）

* P < 0.05 vs 安靜值

2.2.2 組合訓練運動方案恢復期HRV頻域指標的變化 數(shù)據(jù)見表2。與安靜狀態(tài)相比，各組運動后HF和LF均值均顯著降低（< 0.05），而LF/HF均值均顯著增加（< 0.05）；5min恢復期內，不同運動方案之間HF、LF和LF/HF指標均無顯著差異（> 0.05）。數(shù)據(jù)表明組合訓練間歇恢復期時長不影響運動后5min恢復期心臟自主神經(jīng)的應答。

表2 組合訓練運動方案恢復期HRV頻域指標的變化（n=27）

*< 0.05安靜值

2.3 組合訓練方案運動后即刻和運動后20min靜態(tài)平衡能力指標的變化

2.3.1 組合訓練方案運動后即刻靜態(tài)平衡能力指標的變化 數(shù)據(jù)見表3。與安靜狀態(tài)相比，不同運動方案運動后即刻，SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP、SVML和SAT均值均顯著增加（< 0.05），C-3h運動方案運動后即刻AE均值顯著增加（< 0.05），其余指標無顯著變化。與C-3h運動方案相比，C-24h運動方案運動后即刻AE指標均值顯著降低（< 0.05）。此外，三種運動方案運動后即刻平衡能力指標均有不同程度增加，與C-0h和C-3h運動方案相比，C-24h運動方案即刻平衡能力指標變化幅度顯著降低（< 0.05）（圖3），而C-0h和C-3h運動方案運動后即刻平衡能力指標整體變化幅度基本一致，結果顯示，練習間歇恢復期至C-24h，急性運動干擾效應降低，運動后即刻軀干靜態(tài)平衡能力波動降低。

表3 組合訓練方案運動后即刻平衡能力指標的變化（n=27）

*< 0.05安靜值，?< 0.05C-3h

圖3 組合訓練方案運動后即刻與安靜狀態(tài)下相比靜態(tài)平衡能力指標變化幅度（n=27）

#< 0.05C-0h，?< 0.05C-3h

2.3.2 組合訓練方案運動后20min靜態(tài)平衡能力指標的變化 數(shù)據(jù)見表4。與安靜狀態(tài)相比，不同運動方案后20min內平衡能力指標均無顯著變化，數(shù)據(jù)提示基本恢復至安靜狀態(tài)。

表4 組合訓練方案運動后20min靜態(tài)平衡能力指標的變化（n=27）

3 分析討論

前期研究發(fā)現(xiàn)，在同一次訓練課中同時進行力量和耐力兩種運動方式的組合訓練，耐力訓練強度對力量產生負性適應，但不受練習次序的影響[7]。如果增加組合訓練中力量訓練和耐力訓練的間歇恢復期時長，可能會降低組合訓練中的干擾效應。

因此，本研究設計3種不同間歇恢復期時長（0h、3h和24h）的力量和耐力組合訓練方案，結果顯示，在運動后5min恢復期，各組HRV指標變化相似，運動中整體運動強度，單一運動方式（力量和耐力）的運動強度基本一致，且各組EPOC和TRIMP基本相同，即3種訓練方案的整體運動強度和總負荷量相同，結果表明，組合訓練中間歇恢復期時長不影響運動后恢復期5min內心臟自主神經(jīng)功能的調節(jié)；此外，不同間歇恢復期時長的組合訓練方案運動后即刻，靜態(tài)平衡能力均受到不同程度破壞，但間歇恢復期時長為0h和3h的運動方案，靜態(tài)平衡能力指標波動幅度顯著高于間歇恢復期時長為24h；在運動后20min，各組靜態(tài)平衡能力指標均恢復至安靜水平，數(shù)據(jù)表明，間歇恢復期時長影響軀體靜態(tài)平衡能力，間歇恢復期時長增加，波動幅度降低。此外，有研究認為，機體進行長時間運動訓練后，機體產生的外周或中樞疲勞，影響前庭功能、本體感覺和視覺的感知、決策和實施，誘導軀體擺動增加。前期研究顯示，無負重狀態(tài)下維持靜態(tài)平衡能力主要以前庭反饋系統(tǒng)為主，在運動后維持靜態(tài)平衡能力可能轉化為本體感覺反饋系統(tǒng)[10,11,14]。在本研究中，進行不同間歇恢復期時長的組合訓練后，間歇恢復期為24h靜態(tài)平衡能力指標波動幅度顯著降低，這可能與先前運動后產生局部疲勞的累積影響本體感覺反饋系統(tǒng)有關，導致軀體擺動增加。

前期研究結果顯示，運動后恢復期HR降低通常與迷走神經(jīng)再激活有關[15]。一些縱向研究表明，通過HRV指標間接評估迷走神經(jīng)活性，與非運動員相比，職業(yè)運動員在運動后有更快額HR恢復[16]。運動后HRV變化通常是迷走神經(jīng)重新激活而交感神經(jīng)活性被抑制的結果。絕大多數(shù)研究通常采用運動后即刻進行評估（0-5min），激素水平、代謝應激等均會影響運動后HRV變化[16]，而動脈壓、代謝感受性反射等影響動脈壓力感受反射器活性[15-17]，這些影響因素通過復雜的信號轉導影響迷走神經(jīng)重新激活水平。也有研究認為，急性運動后心迷走神經(jīng)的重新激活與恢復期時長有關，運動后即刻（0-5min）心臟迷走神經(jīng)活性可能受骨骼肌和血液中應激代謝物的累積程度影響，而運動后恢復期（1-48h）心臟迷走神經(jīng)活性與運動引起血漿容量的變化以及動脈壓力反射有關[18]。研究建議，通過實時監(jiān)控靜息HR或運動后HR和HRV變化，在最佳恢復期后進行下一次訓練刺激[15,17]。有研究顯示，大強度耐力訓練后，尤其是高強度間歇訓練后，HRV即刻降低，并且這一狀態(tài)會持續(xù)至運動后72h，才能恢復至安靜水平，這與訓練狀態(tài)、運動的強度和運動持續(xù)時間有關[14,16,19]。在本研究中，進行急性的不同間歇恢復期時長的組合訓練方案運動后，HR和HRV指標變化基本一致，表明不同間歇恢復期時長并不影響運動后自主神經(jīng)功能的調節(jié)，這可能與受試者進行的運動方式和整體運動強度等有關。

研究發(fā)現(xiàn)，組合訓練中力量和耐力訓練有充足的恢復期，可以降低對先前訓練產生的疲勞應激/代謝產物對隨后訓練質量的影響。本研究中，不同恢復期時長，對運動后軀體靜態(tài)平衡能力產生影響，即較長的恢復期時長可降低急性干擾，這一過程可能發(fā)生在骨骼肌適應過程中。如在耐力訓練中，殘余疲勞和底物（即肌肉糖原）的消耗均會對力量/爆發(fā)力的產生以及隨后力量訓練的合成代謝信號反應產生潛在的負性影響[5,6]。因為耐力訓練后再進行力量訓練，肌肉產生力的質量降低，這一過程至少持續(xù)6h，運動后24h才恢復至基礎水平[6]。因此，在組合訓練中，允許適當?shù)幕謴推冢赡軙p弱先前練習對隨后的訓練產生的任何負面的殘余影響，從而降低急性干擾。同時在間歇期補充一定能量物質（葡萄糖、氨基酸等），增加肌肉糖原儲備，以及降低對訓練適應產生的負性影響[20]。在本研究中，間歇恢復3h采用積極休息方式進行，但運動后即刻軀干控制靜態(tài)平衡能力與間歇恢復期為0h基本一致。在休息24h后，進行相同強度和量的耐力訓練，軀干控制平衡能力顯著增加，研究推測，先前力量訓練產生的急性干擾（代謝應激、殘余疲勞等）基本已經(jīng)消除，促進軀體控制靜態(tài)平衡能力。

綜上所述，急性力量和耐力組合訓練中，不同間歇恢復期時長不影響運動后5min恢復期心自主神經(jīng)功能的調節(jié)；此外，與間歇恢復期時長24h相比，兩者訓練間歇恢復期時長為0h和3h，運動后即刻軀體靜態(tài)擺動幅度顯著降低，運動后20min，3組靜態(tài)平衡能力指標均恢復至安靜水平。因此，基于上述研究結果，進行力量和耐力組合訓練時，恢復期不少于3h，甚至更長，避免同1天內進行兩次不同的訓練，當恢復期增加至24h時，可顯著降低先前訓練產生的急性干擾。

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Effects of Three Specific Concurrent Training Progammes on Cardiac Autonomic Responses and Static Equilibrium

HU Fei1, XU Shengjia2, MA Jizheng2, et al

1.Jiangsu Research Institute of Sports Science, Nanjing Jiangsu, 210014, China;2.Research Center of Military Physical Training, the PLA University of Science and Technology, Nanjing Jiangsu, 211101, China.

Objective: The purpose of this study was to evaluate cardiac autonomic responses and static equilibrium following three specific concurrent training programmes in healthy young men. Methods: In a random interaction design, 27 healthy young cadets performed three specific concurrent training programmes, The R-R interval was recorded, respectively, including rest with supine position (5 min), during exercise and recovery with supine position (5 min), and their heart rate variability (HRV) was analyzed. In addition, the static equilibrium indicators were assessed respectively, including before, immediately after and 20min after exercise. Conclusion: the diverse recovery duration had no significant effect on ANS regulation during recovery phase, but the static postural control capacity had greater improvement when recovery duration up to 24h, suggesting a longer recovery delay between sessions (i.e., up to 24 hours), seemed to be necessary to minimize the acute interference on concurrent training potential gains.

Concurrent training; Autonomic responses; Static Equilibrium

G804.22

A

1007―6891（2020）05―0034―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.08

2019-10-04

2019-11-01

江蘇省體育科學研究所課題（2019S03）；陸軍工程大學軍事理論創(chuàng)新課題（LLCX201903-28）；陸軍工程大學教育教學研究課題（GJ1911092）。