我國優秀男子跆拳道運動員腦機能特征研究

(河南工業大學 體育學院， 河南 鄭州 450001)

我國優秀男子跆拳道運動員腦機能特征研究

王蘇輝

(河南工業大學 體育學院， 河南 鄭州 450001)

運用腦電地形圖儀(NDC-2000)對15名國家優秀男子跆拳道運動員的腦機能特征進行研究。結果顯示，α波指數被抑制程度(大腦喚醒水平)存在水平上的顯著差異(國際健將為34.62±1.66%；健將為27.66±3.32%；一級為26.87±3.12%)；我國男子跆拳道隊高水平運動員的大腦功率譜比值在3左右；β波和θ波指數整體相對偏低；同時，對跆拳道運動員進行間歇性節律閃光刺激試驗發現，國際健將組比其他兩組更靈敏、更協調、更穩定且恢復疲勞時間更短。結論：腦電α波被抑制的程度、大腦功率譜能量比值以及α波、β頻和θ波等指標均可作為男子跆拳道運動員訓練監控指標，今后應加強不同水平的運動員α波指數被抑制程度和功率譜能量比值的匹配診斷，逐步提高運動員α波指數抑制的臨界水平，提高運動員的注意能力和恢復能力。

優秀跆拳道運動員；腦機能；腦電；特征

腦電圖反應的是大腦皮層神經元的活動規律，很大程度上可以反應中樞神經系統的機能狀態[1]。不少學者以此為手段展開了相關研究[2]，隨著這一手段的成熟與發展，腦電信號在評定人的生理狀態和疲勞狀態方面被越來越多的研究使用和證實[3,4]，其中，EEG的α波在人體的疲勞評估中展示出了重要作用[5,6]。但從我國這一領域的研究來看，目前對運動員日常訓練及其賽前狀態的測量多是采用心理學調查問卷，而這種方式屬于主觀評定方法，具有不易統一的特點，且易受主觀因素影響，缺乏較為客觀的心理生理學指標。因此，無法對運動員現實疲勞的心理或生理狀態做客觀的評定。而通過腦電指標反映其狀態從某種程度上彌補了這一缺點，這也是今后可以系統和重點進行研究的一個領域。因此，本研究通過對國家隊男子跆拳道運動員的腦電特征進行研究，分析大腦頂區、枕區的功能特征，并對不同水平跆拳道運動員的腦機能特征進行比較，從而豐富該項目運動員訓練的科學監控指標。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

國家跆拳道優秀男子運動員15人，被試基本情況見表1。

表1 本研究中男子跆拳道運動員被試基本情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 測試設備與方法

運用腦電地形圖儀(北京太陽電子科技有限公司生產的NDC-2000) 和放大器 (頻率寬度：0.02～50 Hz，計算機采集頻率：128 Hz)為測試設備，其安裝方法采用國際腦電圖學會標準安裝法(國際10/20系統電極放置法)。

測試過程：包括測量閉目安靜3 min；表象正常比賽時1 min；表象失常比賽時1 min；過度換氣實驗3 min(呼吸頻率26-30次/分鐘)；恢復1 min；間歇性節律閃光刺激。電極安置為對稱的前額點、中額點、中央點、頂點、枕點、前顳點、中顳點和后顳點等16個部位，參考電極安放在雙側耳垂，接地電極安放在FPz。

1.2.2 測試指標

表2 測試指標一覽

1.3 腦功能特征與競技狀態的關系

表3 腦功能特征與競技狀態關系[9]

1.4 統計方法

將采集的測試數據輸入計算機，并對其整理分類，使用SPSS13.0軟件包進行統計學處理，對其進行描述性統計，采用方差分析組間差異，Plt;0.05為顯著水平，Plt;0.001為非常顯著水平。

2 研究結果

2.1 不同狀態下大腦枕區α波指數的變化對比

運動員在負荷后出現疲勞征兆時，中樞神經系統會表現興奮性升高或降低不同的變化趨勢，腦電α波的變化是反映這種趨勢的重要指標，同時也是一種確定性的隨機信號，具有明顯的混沌特征[10]。腦電α波被抑制的程度反映大腦神經元激活水平，在臨界水平以內，其被抑制程度越高，大腦神經元激活水平也就越高。因此,我們對大腦枕區α波指數的變化進行了整理(表4)

表4 優秀跆拳道運動員大腦枕區α波指數變化及α波指數被抑制的程度(%)

從表4中可以看出，其他狀態與安靜狀態下相比，α波指數均非常顯著性下降(Plt;0.001)，其中表象比賽狀態下大腦右枕區α波指數下降的最為明顯，而表象正常比賽時比表象失常比賽時下降的多，但是沒有顯著性差異。從組間來看，安靜狀態下，各組運動員α波指數沒有顯著性差異(Pgt;0.05)。在表象正常比賽和失常比賽的情況下，國際健將與健將組存在顯著性差異(Plt;0.05)，一級與國際健將存在非常顯著性差異(Plt;0.001)；在過度換氣和恢復狀態情況下，一級與國際健將組存在顯著性差異(Plt;0.05)，健將與國際健將組存在非常顯著性差異(Plt;0.001)；從α波指數被抑制程度上看，健將和一級運動員均與國際健將組存在非常顯著性差異(Pplt;0.001)，國際健將組為：34.62±1.66%，而健將和一級組分別為：27.66±3.32%， 26.87±3.12%。

2.2 表象競賽時枕區功率譜能量比值對比

大腦功率譜能量比值反映運動員對訓練強度的承受能力，腦電功率譜的比值(α+θ)/β越大,疲勞等級越高。因此，我們對我國跆拳道運動員的功率譜比值進行了數據統計(表5)。從表5可以看出，我國跆拳道運動員表象競賽時國際健將組的功率譜比值高于健將和一級組運動員，國際健將組為：3.18±1.01，而健將組為2.93±0.96，一級組為2.76±1.21，但是沒有顯著性差異(Pgt;0.05)。

表5 優秀跆拳道運動員表象競賽時功率譜能量比值(功率單位：μv2)

2.3 不同狀態下大腦枕區β波指數的對比

β波是在緊張活動狀態時大腦皮層的主要腦電活動表現，通過對β波指數進行了統計顯示(表6)：表象時β波指數明顯增加(Plt;0.001)，過度換氣時各組明顯減少。在安靜狀態下，各組沒有顯著性差異，而在表象正常比賽情況下，健將組和一級組與國際健將組均存在顯著性差異(Plt;0.05)，在表象失常的比賽狀態下，存在非常顯著性差異。過度換氣時僅僅健將組與國際健將組存在顯著性差異(Plt;0.05)。而恢復期僅僅健將與國際健將之間存在顯著性差異(Plt;0.05)，一級組與國際健將組沒有顯著性差異(Pgt;0.05)。

表6 優秀跆拳道運動員大腦枕區β波指數的變化

2.4 不同狀態下大腦枕區θ波指數的對比

抑制是中樞神經系統基本功能之一，是機體調節功能活動的積極過程。而θ波這種慢波能夠很好的表現運動員的抑制程度[10]。通過對跆拳道運動員進行大腦枕區θ波指數變化統計(表7)，男子跆拳道運動員腦電實驗中過度換氣階段，各個組均出現了θ波，但與國際健將組相比，健將組并沒有顯著性差異，而一級組表現出顯著性差異(Plt;0.05)。在恢復期時，國際健將與一級運動員相比存在非常顯著性差異(Plt;0.001)，與健將組存在顯著性差異(Plt;0.05)。

表7 優秀跆拳道運動員大腦枕區θ波指數的變化

2.5 不同狀態下大腦頂區左右腦α波差值的比較

在安靜狀態下，各個級別的運動員大腦頂區α波差值較大(基本在5.0以上)，但可以發現，在表象正常比賽和失常比賽時這種差值現象減小，尤其是國際健將組差值非常顯著的減少，過度換氣時這種差值現象再度出現，有擴大化傾向。當然，不同組別之間存在不同的差異現象(表8)，在表象比賽時，無論是表象正常比賽還是失常比賽，健將組與一級組均與國際健將組存在差異(Plt;0.05)，過度換氣時，一級組和健將組都與國際健將組存在差異(Plt;0.05)。

表8 我國男子跆拳道運動員大腦頂區左右α波差值的比較

2.6 神經機能和疲勞程度的測試

通過腦電圖間歇性、節律性閃光刺激誘發實驗，表9反映了不同級別運動員對閃光刺激的潛伏期時間和恢復期時間，國際健將運動員潛伏期時間顯著少于健將組和一級組(0.0878±0.0179 s)，恢復期時間也表現出同樣的特征。

表9 間歇性節律閃光刺激(M±SD)

3 討論

3.1 跆拳道運動員大腦喚醒水平

腦電α波被抑制的程度反映大腦神經元激活水平,在臨界值內,其被抑制程度越高,大腦神經元激活水平也越高[11]。從表4中看出，在不同的表象比賽過程當中(表象正常比賽和失常比賽)，不同水平跆拳道運動員的α波指數均非常顯著性下降，國際健將組與健將組下降更為明顯，處于α波指數抑制的最佳競技狀態范圍，表明了作為優秀運動員所具備的基本喚醒水平的控制(興奮與抑制的節律性)，便于運動員做出更加合理的技術動作，使技術動作更加協調和完善。從表3中還可以看出，健將組運動員α波指數抑制的抑制程度從表現比賽到恢復階段上升最為明顯，表現出對于在訓練過程中運動負荷的刺激，其主動適應能力和恢復能力較強，這可能是受研究樣本的影響，因為此方面也沒有突出國際健將的優勢，當然，這一特征還是比一級運動員表現的更為明顯，一級運動員α波指數在過度換氣至恢復期均沒有得到很好的恢復，反而略有下降趨勢，這可能與其訓練適應水平較低，自我調控能力薄弱有關。因此，從數據中可以推測，國際健將組運動員大腦神經活動在長期的專項訓練后精神更加集中，也表現出我國該項目優秀運動員具備了較高的水平，其α波指數抑制程度基本能夠處于競技最佳狀態的范圍(38%～43%)，基本符合國際優秀運動員的參考標準(﹥33%) 。

3.2 跆拳道運動員負荷強度的承受能力

相關研究顯示，大腦喚醒水平與腦電功率譜比值呈中度相關，大腦功率譜能量比值反映運動員對訓練強度的承受能力[12]，因此，對我國跆拳道運動員的功率譜比值進行了數據比較研究。由于不同的運動項目，不同的訓練內容，不同的訓練安排等，相信每個運動項目的運動員的最佳功率譜比值會有所不同，2007年何洋等學者在我國優秀射箭運動員腦功能特征研究論文中提出了，世界水平射箭運動員一般比值在1.5～2.0左右可顯示最佳狀態，否則可以視為興奮水平下降或緊張等的論斷[12]。而本研究針對跆拳道運動員的大腦功率譜比值進行了研究發現，我國男子跆拳道隊高水平運動員的大腦功率譜比值在3左右，當然，這還需要更多樣本量的支持。但可初步推測出，國際健將組運動員表象比賽時能夠較好的進入狀態，顯示心理能量的相對穩定性。同時，結合α波指數抑制程度這一指標來看(34.62±1.66%)，表現出我國男子跆拳道運動員具備了較強的實力，并且在運動負荷的承受力上表現出運動員興奮程度較高，能量比值適中的特點，實踐中可繼續穩步提升負荷強度。

3.3 不同狀態下大腦枕區β波指數和θ波指數的變化特征

β波節律活動增加是運動員精神緊張和疲勞的一種反映，表5顯示，無論是表現正常的比賽還是失常的比賽，被試跆拳道隊員大腦枕區β波指數均明顯增加，說明跆拳道運動員在面對比賽情況下，應激能力明顯提高。在過度換氣和恢復期，健將組與國際健將組存在差異，健將組的β波指數高于健將組，可以推測健將運動員β波指數在表象時明顯上升，在過度換氣和恢復期不能很好的恢復，這可能一方面說明，如果健將水平的運動員要向國際健將水平的運動員邁進，首先要學會調節面對比賽的心理，即提升對外界各種信息進行綜合處理和判斷的能力；另一方面可能也說明了腦波的改變與健將運動員信心不足有關。而男子跆拳道一級運動員沒有出現這種現象，這可能與他們的心理壓力小，對成績要求低等因素有關。

抑制是中樞神經系統基本功能之一，是機體調節功能活動的積極過程。而θ波這種慢波能夠很好的表現運動員的抑制程度[13，14]。從表7中可以看出，在過度換氣時，國際健將與一級運動員之間存在顯著性差異，說明了國際健將運動員的抑制程度低于一級運動員，而與健將組沒有存在顯著性差異，這里雖然說明了兩組運動員在過度換氣時的抑制程度相似，但是從恢復期可以看出，國際健將組的θ波指數顯著低于健將組，這就說明了在過度換氣θ波指數相似的情況下，健將組運動員不能像國際健將一樣很好的恢復，因此，我國跆拳道健將運動員在今后的訓練中注意這方面的能力。

3.4 不同狀態下運動員大腦頂區α波的變化特征

在所測試的狀態中，表象比賽時，表象正常比賽狀態下的男子跆拳道運動員大腦頂區左右α波差值最小，表象失常比賽時次之，但是和表象正常比賽沒有顯著性差異，說明男子跆拳道運動員在長期的專項訓練中，相應的腦功能區神經元產生了特殊的關聯。表象競賽時，大腦頂區左右α波差值越小，說明平衡能力越好，健將組明顯小于其他兩組運動員，也就是說健將組男子跆拳道運動員能夠在相對短的時間內調動大腦能量集中于相關腦功能區，提高此部位的大腦喚醒水平及其高度的注意力，從而保證在平衡中樞的調節下，運動員對時空感的把握，這顯然對需要精確擊打得分的這一項目有著重要的意義。從恢復期來看，國際健將組明顯的高于健將組，但是相比安靜狀態下高的并不多，這種差值明顯高于健將組運動員的原因可能與年齡、傷病和對成績的欲望等因素有關，但無論如何，在訓練過程中，我們仍然要對健將組運動員神經系統的協調與恢復能力進行足夠的重視。

3.5 神經機能和疲勞程度的評價

運動員的應變力強，并不意味著單純的出擊，而是能夠根據比賽進程及場上變化作出敏銳的判斷和控制，這顯然需要大腦神經元的興奮與抑制的調控來實現。在研究中通過對跆拳道運動員進行間歇性節律閃光刺激可以從側面說明健將運動員能夠更好的，綜合的分析對手的進攻方式，做出快速而準確的應答。從間歇性節律閃光刺激來看(表9)，健將組比其他兩組在潛伏期和恢復期上均表現出更靈敏、更協調、更穩定且恢復疲勞時間更短的特征。

4 結 論

4.1 研究中發現，我國跆拳道優秀運動員大部分都建立了專項所需的條件反射，運動員的狀態較為適應目前的訓練內容、計劃和負荷安排。國際健將運動員的α波指數抑制程度相對合理(34.62±1.66%)，可以認為處于國際優秀運動員的參考標準范圍(﹥33%)，但一級運動員和健將運動員的α波指數被抑制程度相對較低(27.66±3.32%；26.87±3.12%)，表名其應激的臨界水平較低，運動員的喚醒水平有限，承受運動應激的能力相對較差。

4.2 我國男子跆拳道隊高水平運動員的大腦功率譜比值在3左右，該比值與以往相關研究項目有所不同(如射箭項目)，但該項目結合α指數可很好的對運動員的大腦興奮水平進行判斷，根據匹配程度，可以給出運動員訓練量和強度的調整。

4.3 研究中國際健將組表象比賽時的α波差值最小，說明了在此狀態下平衡能力最好，但是過度換氣和恢復期，卻表現出顯著大于健將組運動員，雖然該值與安靜狀態下相比差別不大，但是仍然需要引起教練員和運動員的高度重視，在今后的訓練過程中需要對健將級別跆拳道運動員神經系統的協調和恢復能力進行合理的訓練和安排。

4.4 對跆拳道運動員進行間歇性節律閃光刺激試驗發現，國際健將組能夠更好的、綜合的分析對手的進攻方式，并對其做出快速而準確的應答。從潛伏期和恢復期上來看，健將組比其他兩組更靈敏、更協調、更穩定且恢復疲勞時間更短。

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Brain function features of elite man taekwondo athletes in China

WANG Su-hui

(School of P.E.,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,Henan,China)

By EEG testing (NDC-2000),15 elite taekwondo athletes were analyzed, the results showed that the significant level of α wave index was found in different elite athletes(international grade: 34.62±1.66%; national grade: 27.66±3.32%; one grade: 26.87±3.12%); the ratio of brain power spectrum is about three;β wave and θ wave were lower; meanwhile, by using intermittent rhythm flash stimulation, it is suggested that international grade is more sensitive, coordinated and stable than other grades. Conclusion: α wave, β wave and wave can be see as the indicators for training monitor for taekwondo, this indicators should be strengthen in the future, and the critical level of α wave should be improved in future training in order to promote the attention ability and recovery capacity.

elite taekwondo; brain function; Electroencephalogram(EEG); features

2014-06-09

河南省科技廳軟科學項目(編號：132400410849)。

王蘇輝(1981- )，男，河南鄭州人，講師，碩士，研究方向體育教育訓練學。

A

1009-9840(2014)05-0087-05