運動協(xié)調(diào)兩側(cè)性遷移的肌肉工作特征研究

摘 要：采用表面肌電測量法對運動協(xié)調(diào)兩側(cè)性遷移的肌肉工作特征進(jìn)行實驗研究。研究結(jié)果表明：運動協(xié)調(diào)兩側(cè)性遷移其生理實質(zhì)是參與運動各肌肉間特定的依次激活時間關(guān)系的遷移。研究結(jié)果對運動學(xué)習(xí)、動作控制、體育教學(xué)與訓(xùn)練等相關(guān)領(lǐng)域的研究具有借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 運動協(xié)調(diào)；兩側(cè)性遷移；表面肌電；肌肉工作特征

中圖分類號： G 804.22 文章編號：1009-783X（2013）04-0355-04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

當(dāng)我們用一側(cè)肢體學(xué)會某種動作后，另一側(cè)肢體也就很容易學(xué)會操作這種動作，這就是兩側(cè)性遷移現(xiàn)象。有關(guān)兩側(cè)性遷移現(xiàn)象的研究已有100多年歷史，近些年的研究關(guān)注程度越來越高，重點集中在兩側(cè)性遷移操作過程中相關(guān)變量（例如練習(xí)時間、練習(xí)方式、練習(xí)分布、練習(xí)負(fù)荷和疲勞等）的表現(xiàn)特征和關(guān)系研究[1]，而對運動協(xié)調(diào)兩側(cè)性遷移現(xiàn)象的生物學(xué)基礎(chǔ)、運動系統(tǒng)內(nèi)在控制參數(shù)的改變研究則涉及較少。本研究以單手拋接球作為實驗動作，借助表面肌電（SEMG）測量試圖揭示運動協(xié)調(diào)兩側(cè)性遷移的肌肉工作特點，探討表征協(xié)調(diào)動作的肌肉系統(tǒng)內(nèi)部控制參數(shù)和指標(biāo)，為運動學(xué)習(xí)、動作控制、體育教學(xué)與訓(xùn)練等相關(guān)領(lǐng)域提供理論和實踐借鑒。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象

本實驗隨機選定體育學(xué)院20名男生作為被試者，要求被試者在實驗前沒有任何單手拋接球運動或類似運動經(jīng)驗。實驗前按隨機分組原則將被試者分為A、B 2組，2組被試者基本情況無顯著性差異，見表1。

1.2 實驗動作和過程的控制

單手拋接球就是拋出球后，在接到該球前再拋出另一球，始終保持一球在空運行，拋出一球再接著計為1次成功拋接球，當(dāng)球落地或者在接到球前沒有拋出第2個球都算失敗。拋接球動作對大多數(shù)人來講不是日常習(xí)得動作，該動作在速度、幅度、節(jié)奏、肢體肌肉配合等方面有充分體現(xiàn)，但對人體力量、耐力、速度、柔韌等素質(zhì)要求不高。本研究選用該動作作為練習(xí)和測試動作，以有效控制無關(guān)因素對研究問題的干擾。

A組被試者先以右手（優(yōu)勢手）進(jìn)行拋接球練習(xí)，B組被試者則先以左手（非優(yōu)勢手）進(jìn)行拋接球練習(xí)，當(dāng)2組被試者都能夠熟練拋接球10個時再換另一側(cè)手做拋接球動作。整個教學(xué)實驗過程中，A、B 2組教學(xué)實驗條件完全一致，并在教學(xué)過程中嚴(yán)格控制所有被試者一側(cè)手練習(xí)時另一側(cè)手不能練習(xí)。

1.3 實驗測試

采用芬蘭MEGA公司生產(chǎn)的ME 6000型十六導(dǎo)SEMG儀及上海申風(fēng)公司生產(chǎn)的988型一次性銀/氯化銀電極完成肌電數(shù)據(jù)收集，以松下M 8000攝像機完成動作同步監(jiān)控。通過預(yù)實驗測試和解剖學(xué)分析[2]，確定了本項研究兩側(cè)手臂CH1——三角肌前部（DMA），CH2——肱二頭?。˙BM），CH3——肱三頭?。═BM），CH4——背闊?。↙DM）等左、右各4塊，共8塊肌肉作為主要采樣肌。受試者練習(xí)動作和實驗測試大約持續(xù)3周（能連續(xù)拋接10個球）。實驗測試主要包括3次：1）初次拋接球；2）學(xué)習(xí)后能熟練拋接球；3）對側(cè)手初次拋接球。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析指標(biāo)

分析區(qū)域的確定：從單手連續(xù)拋接2球動作技術(shù)分析來看，盡管單側(cè)手接到一球開始到拋出另一球為止是一個完整的單手拋接球動作周期，但“拋”和“接”之間的耦合關(guān)系、連續(xù)2個單拋周期的動作影響關(guān)系，以及各肌群的運動協(xié)調(diào)狀況只能在連續(xù)的2個單手拋球動作周期中得以反映；因此，本實驗選擇2個單手拋接球動作周期作為表面肌電圖分析區(qū)域。具體的分析區(qū)域范圍如圖1所示，圖1a、圖1b和圖1c分別是一被試者右手初次拋接球動作、右手熟練后左手初次拋接球動作，以及右手熟練拋接球動作時的四通道原始表面肌電圖。參與運動各肌肉依次激活的次序從上至下依次為：三角肌前部、肱二頭肌、肱三頭肌、背闊肌，在分析區(qū)域范圍內(nèi)各肌肉依次輪流激活4次。

量化指標(biāo)的確定：從生物力學(xué)角度來看，肌肉的有序收縮是肢體外顯協(xié)調(diào)運動原因，通過描述肌肉間協(xié)調(diào)關(guān)系能從更深層面揭示人體運動時的內(nèi)控因素和機體協(xié)調(diào)變化特征。在借鑒

相關(guān)肌電研究成果[3-5]基礎(chǔ)上，本研究選用了肌肉間激活次序和參與工作時間2項指標(biāo)來反映人體運動時各肌肉間的相互配合狀態(tài)。具體到本實驗，由于被試者在做拋接球動作時所拋球的高度不盡相同，各肌肉激活時間數(shù)值差異較大，需要對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并得到參與運動各肌肉間激活時間比率值指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 練習(xí)效果

是否發(fā)生兩側(cè)性遷移，可以通過對身體兩側(cè)肢體先后學(xué)習(xí)同一任務(wù)，并記錄下兩側(cè)肢體先后完成任務(wù)數(shù)量的多少來進(jìn)行比較。本教學(xué)實驗過程中，A組被試者先以右手（優(yōu)勢手）進(jìn)行單手拋接球練習(xí)，并記錄下右手剛開始練習(xí)時3次試拋的拋接球總數(shù)，當(dāng)右手能夠一次連續(xù)拋接球10個時，換左手做拋接球動作，并記錄下左手剛開始練習(xí)時3次試拋的拋接球總數(shù)。B組被試者則先以左手（非優(yōu)勢手）進(jìn)行單手拋接球練習(xí)，當(dāng)左手能夠連續(xù)拋接球10個時，再換右手做拋接球動作。由圖2可知，無論是先以優(yōu)勢手開始拋接球練習(xí)的A組，還是先以非優(yōu)勢手開始拋接球練習(xí)的B組，當(dāng)一側(cè)手能一次連續(xù)拋接球10次后再換另一側(cè)手做相同的拋接球動作時，另一側(cè)手剛開始練習(xí)時3次試拋所能拋接球的總數(shù)要明顯多于前一側(cè)手。

表2是以A組被試者的右手與B組被試者的右手，A組被試者的左手與B組被試者的左手3次試拋所能拋接球的總數(shù)之間進(jìn)行配對t檢驗。結(jié)果顯示2組配對都具有非常顯著性差異（P<0.01） 。說明拋接球動作學(xué)習(xí)過程中確實存在著技能兩側(cè)性遷移現(xiàn)象。在本實驗中，由于技能中的其他身體要素（身體條件和素質(zhì)）得到了嚴(yán)格控制，因此，練習(xí)效果的變化同樣說明運動學(xué)習(xí)過程中運動協(xié)調(diào)具有兩側(cè)遷移能力。

2.2 肌肉工作的協(xié)調(diào)指標(biāo)變化

參與運動各肌肉間依次激活時間比率值在折線圖上的變化情況反映了參與單手拋接球動作各肌肉間依次收縮的協(xié)調(diào)性變化狀況。圖3是A組被試者在不同條件下單側(cè)手連續(xù)拋接球時，參與運動的各肌肉間依次激活時間比率值折線圖?？梢钥闯?，被試者在右手初次做拋接球動作時，參與運動各肌肉間依次激活時間比率值大小各不相同，并沒有表現(xiàn)出明顯的協(xié)調(diào)性變化特征。

與被試者右手初次做拋接球動作相比，當(dāng)被試者右手能熟練連續(xù)拋接球時，參與運動各肌肉間依次激活時間比率值則表現(xiàn)出了明顯的協(xié)調(diào)性變化特征，表現(xiàn)為三角肌前部與肱二頭肌、肱三頭肌與背闊肌的激活時間比率值都大致等于1。這表明被試者右手熟練拋接球時三角肌前部與肱二頭肌、肱三頭肌與背闊肌都是同時激活，而肱二頭肌與肱三頭肌、背闊肌與三角肌前部的激活時間比率值都大致為1.5。說明被試者熟練拋接球時三角肌前部與肱二頭肌，肱三頭肌與背闊肌都是以固定的間隔時間依次先后激活。從所有參與運動的各肌肉間依次激活時間的整體關(guān)系上看，當(dāng)被試者右手能熟練做拋接球動作時，參與運動各肌肉間形成了特定的依次激活時間關(guān)系，即參與右手拋接球運動各肌肉間形成了特定的運動協(xié)調(diào)模式。

從圖3中還可看出，當(dāng)被試者右手能熟練拋接球后再用左手做拋接球動作時，與被試者右手初次做拋接球動作相比，參與左手拋接球動作的各肌肉間依次激活時間比率值折線更加接近右手熟練拋接球時的依次激活時間比率值折線。

圖4是B組被試者在不同條件下單側(cè)手連續(xù)拋接球時參與運動各肌肉間依次激活時間比率值折線圖。與圖3相似，圖4中被試者左手初次做拋接球動作時參與運動各肌肉間依次激活時間比率值沒有表現(xiàn)出明顯的協(xié)調(diào)性變化特征；當(dāng)被試者左手能熟練做拋接球動作時參與運動各肌肉間依次激活時間比率

值折線則表現(xiàn)出了明顯的協(xié)調(diào)性變化特征。從圖4還可看出，當(dāng)被試左手能熟練拋接球后再用右手做拋接球動作時，與被試者左手初次做拋接球動作相比，參與右手拋接球動作的各肌肉間依次激活時間比率值折線更加接近左手熟練拋接球時的依次激活時間比率值折線。

為了比較被試者兩側(cè)手參與運動各肌肉間依次激活時間關(guān)系的顯著性變化程度，對A、B 2組被試者在不同條件下兩側(cè)手參與運動的各肌肉間依次激活時間比率值進(jìn)行矩陣相關(guān)分析。從表3可看出，右手初次做拋接球動作與右手熟練拋接球動作相比，參與運動的各肌肉間依次激活時間比率值沒有相關(guān)性變化，與右手能熟練連續(xù)拋接球后左手初次做拋接球動作相比也沒有相關(guān)性變化，而當(dāng)被試者右手能熟練拋接球后再用左手做拋接球動作與右手熟練拋接球動作相比，參與運動的各肌肉間依次激活時間比率值具有顯著的相關(guān)性變化，相關(guān)性達(dá)到0.595。從表4可看出，B組被試者的測試結(jié)果與A組相似，當(dāng)被試者左手能熟練拋接球后再用右手做拋接球動作與左手熟練拋接球動作相比，參與運動的各肌肉間依次激活時間比率值同樣具有顯著的相關(guān)性變化，相關(guān)性達(dá)到0.622。

通過對A、B 2組被試者在不同條件下兩側(cè)手參與運動的各肌肉間依次激活時間比率的矩陣相關(guān)分析結(jié)果可知，不論是以優(yōu)勢手開始練習(xí)，還是以非優(yōu)勢手開始練習(xí)，當(dāng)一側(cè)手能熟練連續(xù)拋接球后再換另一側(cè)手開始拋接球練習(xí)時，兩側(cè)手參與運動各肌肉間依次激活時間比率的相關(guān)性都顯著提高了。這表明當(dāng)一側(cè)手能熟練做拋接球動作后，另一側(cè)手雖然沒有做過這一動作，但參與運動各肌肉間同樣也形成了類似的運動協(xié)調(diào)模式，其生理實質(zhì)是參與運動各肌肉間特定的依次激活時間關(guān)系的遷移或肌肉間形成了相似的運動協(xié)調(diào)模式。

動作學(xué)習(xí)過程的遷移效果在過去多數(shù)研究文獻(xiàn)中都證明具有運動形式、幅度、強度、動作頻次等方面的相似外顯表現(xiàn)，本研究的結(jié)果進(jìn)一步說明，動作外顯的遷移是以肌肉間內(nèi)在運動協(xié)調(diào)模式的形成為基礎(chǔ)的，運動協(xié)調(diào)的控制參數(shù)是在動作學(xué)習(xí)過程中形成并以運動協(xié)調(diào)模式固定下來，學(xué)習(xí)時間和效果與運動協(xié)調(diào)模式描述參數(shù)的多少和精確程度相關(guān)，并且這種肌肉間內(nèi)在運動協(xié)調(diào)模式對另一側(cè)肢體再進(jìn)行相同動作練習(xí)具有顯著的促進(jìn)作用。

3 結(jié)論

1）通過對兩側(cè)手先后完成拋接球總數(shù)的不同變化證明了在兩側(cè)手先后輪換拋接球動作學(xué)習(xí)過程中存在兩側(cè)性遷移現(xiàn)象。

2）熟練拋接球動作的肌肉工作特征表現(xiàn)為參與運動各肌肉間依次激活時間比率出現(xiàn)明顯的協(xié)調(diào)性變化特征，參與各肌肉整體上形成了特定的依次激活時間關(guān)系，即參與拋接球運動各肌肉間形成了特定的運動協(xié)調(diào)模式。

3）無論是以優(yōu)勢手開始練習(xí)，還是以非優(yōu)勢手開始練習(xí)，當(dāng)一側(cè)手能熟練連續(xù)拋接球后再換另一側(cè)手開始拋接球練習(xí)時，另一側(cè)手參與運動的各肌肉間依次激活時間比率的相關(guān)性都顯著提高了。這表明兩側(cè)性遷移其生理實質(zhì)是參與運動的各肌肉間特定的依次激活時間關(guān)系的遷移或肌肉間形成了相似的運動協(xié)調(diào)模式。

4 建議

1）熟練動作的形成需要參與運動各肌肉間形成特定的依次激活時間關(guān)系，提高練習(xí)者自身對運動協(xié)調(diào)本體感覺反饋信息的感知能力，并對錯誤的運動協(xié)調(diào)本體感覺信息加以修正，能夠促進(jìn)運動協(xié)調(diào)的形成。

2）教學(xué)訓(xùn)練過程中當(dāng)一側(cè)肢體產(chǎn)生疲勞或受傷不能繼續(xù)練習(xí)時，可采用對另一側(cè)肢體進(jìn)行練習(xí)，進(jìn)而達(dá)到保持競技狀態(tài)的目的。

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