中國射箭隊備戰第17屆仁川亞運會不同訓練階段腦電非線性參數分析及腦波誘導干預的研究

王 霆，李建英，時衛東

●博士（生）論壇 Doctor Forum

中國射箭隊備戰第17屆仁川亞運會不同訓練階段腦電非線性參數分析及腦波誘導干預的研究

王 霆，李建英，時衛東

以24名國家射箭集訓隊優秀射箭運動員為測試對象，引入腦電非線性分析的研究理論與方法，運用腦波誘導技術探討國家射箭集訓隊運動員備戰第17屆亞運會不同訓練階段中樞機能變化的規律。對24名被試運動員亞運會選拔賽前不同訓練階段的腦電實時測試表明：亞運會選拔賽前的3個訓練階段測試中，冬訓中期的頂枕區α頻段功率值較冬訓開始和亞運會選拔賽前2個訓練階段顯著降低（P＜0.05）；冬訓中期運動員5-HT水平出現明顯的上升趨勢，而DA水平則有所下降（P＜0.05）；冬訓中期及亞運會選拔賽前階段，被試運動員腦電非線性參數均出現下降趨勢，并且上述2階段Lempel-Ziv復雜度均顯著低于冬訓開始階段（P＜0.05）。對最終參賽的8名運動員腦波誘導訓練后腦電測試結果顯示：8名參賽運動員綜合放松度測試值始終呈上升趨勢；腦內DA平均值有所提高，5-HT平均值則出現下降，腦電Lempel-Ziv復雜度平均值上升；8名運動員匹茲堡睡眠質量指數、SAS得分和SCL-90總分在30天的腦波誘導訓練后均有不同程度的改善。結果表明：（1）國家射箭集訓隊在亞運會選拔賽前不同訓練階段中腦電非線性參數的變化與其訓練負荷強度及負荷量的變化有關；（2）國家射箭集訓隊運動員大腦中樞神經遞質的變化在亞運會選拔賽前的變化最為明顯；（3）腦波誘導訓練在改善備戰亞運會的8名國家射箭隊運動員大腦中樞機能與大腦高級功能方面具有一定效果及可操作性。

中國射箭隊；亞運會；腦電非線性參數；腦電超慢漲落技術；腦波誘導技術

2014年仁川亞運會射箭比賽中，中國射箭男隊一舉擊敗韓國獲得亞運首金，實現中國射箭歷史性突破，在本次亞運會中，我國射箭隊共獲得1金2銀1銅的歷史最好成績。射箭運動發展至今，隨著規則的多次變化，專項訓練的側重點也歷經多次改革，由早期的重視排名賽，到排名賽、淘汰賽并重，再發展到如今的局勝制下的以排名賽能力為基礎，更加強調淘汰能力的理念趨勢[1-3]。2012年倫敦奧運會前，國際箭聯決定在個人項目中實施局勝制規則，世界各國對射箭運動的研究隨著規則的大幅變化而明顯加強。由于淘汰賽采用局勝制，使得箭支數變少，單局的競爭愈加激烈，比賽愈加殘酷[4-6]。在本次亞運會中，國際箭聯在個人及團體項目中全面施行了局勝制淘汰賽規則。作為一項強調技術和心理的運動項目，在高水平運動隊中對中樞機能的監測與研究一直是訓練監控的重要工作[7]，國家射箭隊自2003年起一直將運動員腦電測試作為備戰工作中對不同訓練階段負荷量及強度進行調整的參考措施。時至今日，國家射箭隊的訓練負荷調控更加科學化、合理化，負荷的量度也趨于定量化。

目前，學術界對射箭訓練負荷的定義比較一致，是指射箭運動員在承受一定的外部刺激時，機體在生理和心理方面所表現出來的應答反應[8-9]。以往研究顯示，近年來我國優秀射箭運動員在日常訓練中的專項負荷量已呈大幅增長趨勢[1]。目前，國內各省市專業射箭隊衡量專項訓練負荷量的指標主要以運動員單位時間內開弓總次數和實際發射箭支的次數2個參數為主，而衡量專項訓練負荷強度則以訓練類型、本人最高環數差、箭間密度、組間密度、動作感覺成功率、周隊內測驗次數等幾項指標為主[10-11]。本研究中，對國家射箭隊優秀運動員專項訓練負荷量的劃分是以實際發射箭支的次數為參照值，專項訓練負荷強度則是以訓練類型為劃分依據。

如何通過量化的生理及心理參數來評估負荷訓練的效果，以及對運動員中樞機能與大腦高級功能的影響，并相應提高訓練效率和水平，這是一個長期的任務。同時，對于后續干預措施和途徑方式也是至關重要，直接關系國家射箭隊運動員訓練后的中樞機能恢復，并對提高運動隊訓練效率和運動員競技能力水平有間接影響。本研究是利用腦電超慢漲落技術及腦電非線性分析方法，對2013—2014年備戰仁川亞運會的國家射箭隊優秀運動員在不同訓練階段反映大腦中樞機能的腦象圖指標、中樞神經遞質指標和腦電復雜度參數變化的情況進行研究，掌握在專項負荷訓練刺激后，上述各項監測指標的變化幅度以及改變特點。同時，運用腦波誘導技術對賽前階段（30天）訓練后運動員大腦中樞機能狀態進行干預，并探討其變化的基本規律，為高水平射箭運動員專項負荷訓練提供理論依據及監測數據支持。

1 研究對象與方法

1.1 被 試

被試為2013—2014年備戰仁川亞運會國家射箭隊部分集訓運動員（見表1），訓練監測期間未出現患病情況，未服用任何藥物，身體機能良好。試驗進行之前，對所有被試運動員的主觀疲勞感受、訓練量、訓練強度、腦電測試前睡眠質量等情況進行了調查與紀錄。

表1 被試一般情況表Table1 Table of the normal conditions of the subjects

1.2 試驗儀器

采樣儀器為北京太陽電子科技有限公司生產的Solar-1848腦電監測系統、Super ET腦電超慢漲落系統及其前置放大器，放大器的頻帶寬度為0.02～50 Hz，計算機采集頻率為128 Hz（見圖1）。電極安裝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）（見圖2），腦波誘導訓練輔助設備為上海惠誠科教儀器有限公司生產的Auto-Relax Wi-Fi智能反饋團體無線減壓系統（見圖3）。腦波誘導訓練運用腦波牽引誘導原理，根據生理傳感器采集的生理指標基值，利用特制的BWE音頻（脈動節律音頻+背景音樂的合成音頻）通過聽覺系統直接刺激大腦皮層，直接高效達到改善中樞機能的效果。

圖1 腦電測試過程

圖2 腦電測試采樣部位Figure2 Ssampling locations for the EGG test

圖3 腦波誘導訓練輔助設備Figure3 Auxiliary devices used in the brainwave inductive training

1.3 試驗實施過程

（1）冬訓及選拔賽前腦電監測過程。監測階段選擇在冬訓開始、冬訓中期、亞運會選拔賽前3個階段；主要對參加2013—2014年度冬訓的24名國家射箭隊運動員進行腦電監測，由教練員與科研人員共同選擇這3個階段中特點明確的訓練周進行測試，分析運動員在整個冬訓及亞運會選拔前階段腦電各參數的變化（見表2）。

（2）亞運會前腦波誘導訓練及腦電監測過程。對在冬訓結束后選拔出的參加仁川亞運會的男女各4名運動員在赴仁川參賽前40天至賽前10天國內訓練期間，每2天進行一次腦波誘導訓練，按照設備提供的使用要求，每次腦波誘導訓練持續20 min。分別在亞運會賽前40天、30天、20天、10天提取運動員綜合放松度指標，并與教練員討論，在亞運會賽前40天和10天進行2次腦電監測，分析8名參賽運動員腦電非線性參數變化特點（見表2）。

組蛋白賴氨酸甲基轉移酶DOT1L抑制劑分子水平高通量篩選模型的建立··············································徐 威 蘇明波 周宇波 (1,126)

表2 國家射箭隊亞運會選拔賽前及亞運會賽前訓練特點一覽表Table2 Table of the characteristics of the training of the National Archery Team of China before the tryout for the Asian Game and before the Asian Games

1.4 數理統計法

采用SPSS13.0軟件統計包對數據進行統計分析處理。數據以平均數±標準差（M±SD）表示，進行T檢驗。

2 試驗結果

2.1 國家隊運動員各訓練階段腦電常規指標的變化

亞運會選拔賽前及冬訓中期，國家隊運動員16個導聯的α頻段導頻百分比與冬訓開始階段差異無統計學意義（P＞0.05）（見表3）。

表3 亞運會選拔賽前國家隊運動員α頻段導頻百分比的變化一覽表/%Table3 Table of the change of the α brand pilot percentage in the archers of the National Archery Team of China before the tryout for the 17th Asian Games/%

冬訓中期，運動員Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、F7、F8、T3、T4、T5、T6位置的α頻段功率值與冬訓開始階段差異無統計學意義（P＞0.05），而P3、P4、O1、O2位置的差異有統計學意義（P＜ 0.05）；亞運會選拔賽前16個導聯的α頻段功率值則與冬訓開始的差異無統計學意義。

表4 亞運會選拔賽前國家隊運動員α頻段功率值的比較/uv2Table4 ComparisonofαbranpowervaluesofarchersofNational ArcheryTeamofChinabeforethetryoutforthe17thAsianGames/uv2

2.2 國家隊運動員各訓練階段全腦中樞神經遞質指標的變化

冬訓中期、亞運會選拔賽前運動員腦內5羥色氨、多巴胺水平與冬訓開始階段的差異有統計學意義（P＜0.05）（見表5）。

表5 亞運會選拔賽前國家隊運動員全腦中樞神經遞質的比較一覽表Table5 Table of the comparison of the centrum neurotransmitters of the archers of National Archery Team of China before the tryout for the 17th Asian Games

2.3 國家隊運動員各訓練階段腦電非線性參數的變化

冬訓中期，運動員腦電非線性參數與冬訓開始階段差異無統計學意義（P＞0.05）；當運動員進入亞運會選拔賽前階段，復雜度和近似熵2個指標均顯著高于前2個階段（P＜0.05）（見表6）。

表6 亞運會選拔賽前國家隊運動員腦電非線性特征參數的變化一覽表Table6 Table of the change of the characteristics of the nonlinear EGG parameters of the archers of National Archery Team of China before the tryout for the 17th Asian Games

2.4 腦波誘導訓練30天對運動員腦電非線性參數與心理指標的影響

8 名參賽運動員綜合放松度測試值始終呈上升趨勢，且在賽前10天達到了最高值（見表7）。腦電測試結果則顯示，賽前10天8名運動員腦內中樞神經遞質發生了不同程度的變化，腦電Lempel-Ziv復雜度平均值也開始上升。8名運動員匹茲堡睡眠質量指數、SAS得分和SCL-90總分在30天的腦波誘導訓練后也均有不同程度的改善。

表7 8名運動員腦波誘導訓練30天腦電非線性特征參數與生理指標變化一覽表Table7 Table of the change of the nonlinear EEG characteristic parameters and physical signs of 8 archers receiving 30 days of brainwave inductive training

3 討 論

3.1 不同階段訓練負荷對運動員腦電常規指標的影響

近年來，關于運動訓練負荷對運動員腦電常規指標影響的研究很多，尤其是對射擊射箭項目的研究更是愈加深入[12-15]，但作為腦電測試最基本的指標α波一直是研究的重點，指標包括α頻段導頻百分比、α頻段功率值等常規腦電圖檢查指標[16-17]。生理學理論認為，α波源自丘腦背內側核，健康成人大腦中的α波主要分布于枕頂區，呈類正弦波圖樣，由于其恒定少變的特點，被作為腦電是否有病理異常的主要檢查指標[18]。因此，本研究團隊在多年跟隊服務的過程中也始終沿用的這2項指標作為運動員中樞機能水平測試中是否出現異常情況的首要檢查指標。表3結果表明，受試運動員腦電α頻段導頻百分比、α頻段功率值由枕區向額區呈逐漸下降趨勢，這符合α波在大腦中的分布特點，而且在運動員個體中也并未發現有α波泛化現象，這說明國家射箭集訓隊的訓練安排是合理的，并未出現過度訓練而導致的運動員中樞機能異?，F象發生。同時，由于冬訓期間訓練負荷的變化，也導致受試運動員頂枕區α頻段導頻百分比和α頻段功率值均出現一定的變化，但這種變化并沒有達到異常腦電圖的評判標準。亞運會選拔賽前的3個訓練階段測試中，冬訓中期的頂枕區α頻段功率值較冬訓開始和亞運會選拔賽前2個訓練階段顯著降低。何洋[19]的研究也曾證明這點，這說明運動員大腦中樞神經細胞放電的強度降低，其興奮性也隨之下降。這一現象提示，運動員在冬訓期間隨著每天實射箭支次數增加，實際上降低了其訓練的興奮程度。這也從另一個方面提示，射箭訓練的負荷量并不是越大產生的效益越大，而是應在合理的區間內進行波動式的設置。

3.2 冬訓期間訓練負荷對運動員腦電非線性參數及中樞神經遞質水平的影響

近年來，隨著計算機技術及生物電技術的飛速發展，使得評定運動員機能狀態的方法變得更加客觀直接。腦電超慢漲落技術及腦電非線性參數分析技術的應用，更使得探究運動員大腦中樞高級功能的操作性大大提升[20]。腦電超慢漲落技術通過對腦波漲落頻率對應腦內化學神經遞質的原理，可對人腦中抑制介質（INH）、5羥色氨（5-HT）、乙酰膽堿（Ach）、巴胺（DA）、去甲腎上腺素（NE）和興奮介質（EXC）6種中樞神經遞質進行定量及定性分析，同時中樞神經遞質會隨著運動員腦機能狀態的變化而變化[21-23]。大腦5-HT濃度的升高可以使機體出現倦怠、無力、睡眠質量下降等現象，大腦皮層出現抑制，有可能會引起人體中樞系統的疲勞[24-27]；腦內多巴胺（DA）作為一種神經遞質，它能夠影響腦部的精神、情緒等方面的因素[28]，腦電非線性參數分析主要反映決定這段腦電信號序列的信息量多少。王霆[29]等研究表明，腦電非線性參數分析是反映射箭運動員是否處于中樞疲勞狀態的一種有效方法。本研究中，亞運會選拔賽前訓練階段中，國家射箭集訓隊運動員在冬訓開始階段6種神經遞質水平呈“飛燕型”分布，系正常范圍腦電超慢漲落分布。隨著冬訓階段的推進，在冬訓中期運動員腦內5羥色氨（5-HT）水平出現明顯的上升趨勢，而腦內多巴胺（DA）水平則有所下降。當冬訓進入亞運會選拔前階段后，運動員腦內5羥色氨（5-HT）、多巴胺（DA）水平均比冬訓開始階段有顯著提高。不論是冬訓開始還是冬訓中期，集訓隊被試運動員腦電非線性參數（Lempel-Ziv復雜度、近似熵）均顯著低于亞運會選拔賽前階段（見表6）。這表明，冬訓期間不同訓練階段其負荷安排對Lempel-Ziv復雜度及近似熵是有一定影響的。從測試結果來看（見圖4），國家射箭集訓隊運動員在整個冬訓中，隨著時間的推移，運動員出現中樞疲勞現象的人數呈上升趨勢。究其原因，緩解疲勞手段不完善、訓練安排不適當以及運動員個人作息時間不合理都有可能導致這些運動員沒能有效地恢復。

圖4 不同負荷狀態下國家隊運動員疲勞與非疲勞人數比較圖Figure4 Comparison of the number of archers of the National Archery Team of China showing signs of tiredness and those showing no signs of tiredness under varying training loads

3.3 腦波誘導訓練對亞運會參賽運動員中樞機能水平的影響

本研究首次使用腦波誘導技術，通過采用頻率為10 Hz的背景誘導波，針對國家射箭隊8名參加亞運會的運動員進行為期30天的中樞機能干預訓練，并且在整個訓練階段前后，運用腦電非線性參數及SET進行效果評估，觀察被試運動員腦電非線性參數指標的變化規律。同時，參考誘導訓練中綜合放松度、匹茲堡睡眠質量指數、癥狀自評量表SCL-90和焦慮自評量表SAS等指標，評估腦波誘導訓練對運動員中樞神經機能的影響程度。訓練以10天為1個周期，在亞運會比賽開始前10天始終進行腦波誘導訓練。亞運會賽前40天進行首次腦波誘導訓練，同時進行腦電基礎值的測試與采樣，在進行10天腦波誘導訓練后，對其綜合放松度進行測試，之后每隔10天進行一次綜合放松度的測試。在亞運會賽前10天，進行綜合放松度測試的同時進行腦電指標的測試。表明，8名參賽運動員綜合放松度測試值始終呈上升趨勢，且在賽前10天達到平均83.32的最高值。腦電測試結果顯示，賽前10天8名運動員腦內多巴胺平均值較第1次測試有所提高，5羥色氨（5-HT）平均值則出現下降，同時作為反映中樞疲勞狀態的腦電Lempel-Ziv復雜度平均值上升。8名運動員匹茲堡睡眠質量指數、SAS得分和SCL-90總分在30天的腦波誘導訓練后均有不同程度的改善，這也從另一個角度說明這種訓練可以影響中樞神經功能，在某種程度上改善運動員睡眠質量、緩解賽前產生的焦慮以及不良情緒。由于在腦波誘導訓練階段運動員腦電活動趨于同步化、有序化，各種中樞神經機能因素相互影響、相互促進，一方面使運動員機體處于一種良好的協調狀態，另一方面也有效地預防了中樞疲勞?？梢?，在本次亞運會中，獲得個人銅牌的運動員最后1次腦波誘導訓練后，其綜合放松度達到了優秀水平（見圖5）。

圖5 亞運會男子個人銅牌運動員腦波誘導訓練結果Figure5 The results of the brainwave inductive training of the Chinese male archer who won the individual bronze medal at the 17th Asian Games

4 小結

（1）國家射箭集訓隊在亞運會選拔賽前，不同訓練階段中腦電非線性參數的變化與其訓練負荷強度及負荷量的變化有關聯，2個訓練指標的變化均能引起運動員腦電復雜度和近似熵的變化。（2）國家射箭集訓隊運動員大腦中樞神經遞質的變化在亞運會選拔賽前的變化最為明顯，冬訓開始與冬訓中期相比則變化并不顯著。（3）本研究表明，腦波誘導訓練在改善備戰亞運會8名國家射箭隊運動員大腦中樞機能與大腦高級功能方面具有一定效果及可操作性，但需要進行規模更大的測試驗證這種訓練的有效性。

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Nonlinear Analysis of the EEG Parameters and the Effect of Brainwave Inductive of the National Archery Team ofChinaatDifferentTrainingStagesPreparingforthe17thAsianGamesinIncheon

WANG Ting，LI Jianying，SHI Weidong
（School of PE，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

This study，with the 24 excellent archers of the Chinese archery training team as its subjects，with the nonlinear analysis of the EEG introduced as its research theory and method，was to use the brainwave inductive technology to explore the regular pattern of the change of the central function of the archers of Chinese team training for the 17th Asian Game at different training periods.The real-time EEG test of the 24 archers at different stages of training before the tryout for the 17th Asian Games revealed that：during the three training stages before the tryout，halfway through the winter training period the α wave ban power value at parieto-occipital areas showed a remarkable decline（P＜0.05）compared with the vale in the beginning of the winter season training and that just before the tryout.During the intermediate stage of the winter training，the 5-HT levels of the archers showed a noticeable tendency to rise，and their DA fell to some extent（P＜0.05）.During the intermediate stage of the winter training and the training stage just before the trial，the nonlinear EGG parameters of these tested archers showed a downward tendency，and the complexity degree of Lempel-Ziv during these two stages was noticeably lower than that showed in the beginning of the winter training（P＜0.05）.The EEG test of the eight archers who finally competed in the 17th Asian Games and who received brainwave in?ductive training showed that：the tested degree of their relaxation showed a steady tendency to go up；their brain DA average rose to some extent，while their 5-HT average fell，and their Lempel-Ziv complexity average rose.After the 30-day brainwave inductive training，the 8 archers all showed varying degrees of improvement in the PSQI，SAA points and the SCL-90 total points.Above mentioned research findings revealed that：1.The change of the nonlinear EEG pa?rameters of the National Archery Team of China training before the tryout for the 17th Asian Games was linked to the intensity of training and the intensity changes.2.The change of neurotransmitters in the centrum of the Chinese Training Team was most noticeable before the tryout for the Asian Games.3.The brainwave inductive training was effective and operable to some degree in improving the centrum functions and higher cerebral functions of the eight Chinese archers training for the 17th Asian Games.

ChineseArcheryTeam，theAsianGames，nonlinearEEGparameters，EEGtechnologyofsuperslowfluctuations，brainwaveinductivetechnology

G 804.2

：A

：1005-0000（2015）01-047-05

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2015.01.009

2014-10-04；

2015-01-15；錄用日期：2015-01-16

國家體育總局奧運攻關項目（項目編號：2013A014）

王 霆（1980-），男，山西晉中人，助理研究員，在讀博士研究生，研究方向為體育教育訓練學。

山西大學體育學院，山西太原030006。