射箭運(yùn)動(dòng)員在多次重復(fù)發(fā)射過程中電活性的動(dòng)態(tài)

摘 要：劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體功能潛力的下降和疲勞的累積，而在不同類型肌肉工作中，疲勞過程是在中樞機(jī)制和外周機(jī)制的參與下發(fā)展的。特定機(jī)制的優(yōu)勢(shì)取決于動(dòng)作結(jié)構(gòu)及完成該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。疲勞引起生理學(xué)功能暫時(shí)的不協(xié)調(diào)，工作的量化指標(biāo)和質(zhì)性指標(biāo)的惡化，提高了其生理學(xué)代價(jià)。射箭比賽活動(dòng)是在若干小時(shí)中持續(xù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)活動(dòng)的交替、相對(duì)單一形式的工作。研究射箭運(yùn)動(dòng)員在完成模擬比賽活動(dòng)的射箭練習(xí)中的肌肉電活性。在對(duì)射箭練習(xí)的視頻資料進(jìn)行評(píng)定的基礎(chǔ)上，研究人員將射箭結(jié)構(gòu)劃分為各個(gè)工作時(shí)相，每一個(gè)時(shí)相的開始和結(jié)束時(shí)刻都帶有明顯的界限。射箭的時(shí)間參數(shù)與記錄的被研究肌群電活性的同步化使得能對(duì)技術(shù)上最重要發(fā)射時(shí)相進(jìn)行精細(xì)的肌電圖像分析。射箭運(yùn)動(dòng)員的肌肉提供多次射箭運(yùn)動(dòng)的電活性特征的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是首次明確界定“主導(dǎo)”肌群在射箭運(yùn)動(dòng)中技術(shù)上的重要時(shí)相的具體實(shí)施。

關(guān)鍵詞： 射箭；肌肉電活性的幅度和頻率；“主導(dǎo)”肌群；疲勞

中圖分類號(hào)： G 887 文章編號(hào)：1009783X（2015）02009704 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：It is known that strenuous motor activity leads to a decrease in functional reserves of the body and the development of fatigue.While performing different types of muscle work fatigue is being developed involving central and peripheral mechanisms.The predominance of a particular mechanism depends on the structure of movement，duration and intensity of its execution.Fatigue is accompanied by temporal discoordination of physiological functions，deterioration of quantitative and qualitative characteristics of performance，increase of its physiological value.Competitive activity of an archer is an alternation of prolonged static and dynamic，relatively monotonous work performed for several hours.The purpose of the present research was to study the electrical activity of the muscles of archers while performing archery exercise which is similar to competitive activity.On the basis of the estimation of the footage of performed shooting exercises the researchers divided the shot structure into the working phases，indicating the boundary moment of the beginning and end of each of them.The synchronization of time parameters of shots with the registered electrical activity of the examined muscles contributed to the precise electromyographic analysis of most technically important shot phases.The paper presents the experimental data on the characteristics of the electrical activity of the archers muscles providing multiple bow shooting.It was the first time the “l(fā)eading” muscles involved in the implementation of the most technically important phases of shooting were defined.

Keywords：archers，amplitude and frequency of muscle electrical activity，“l(fā)eading”muscles，fatigue

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收稿日期：20150309

作者簡介：И.Н.布恰茨卡婭，生物學(xué)副博士； Р.М.戈羅德尼切夫， 生物學(xué)博士、教授。

作者單位：國立大盧基體育運(yùn)動(dòng)研究院，大盧基市

Velikie Luki State Academy of Physical Culture and Sport， Velikie Luki. 眾所周知，運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的緊張導(dǎo)致了機(jī)體功能潛力的下降和疲勞的發(fā)展。在不同類型肌肉工作中，疲勞過程是在中樞機(jī)制和外周機(jī)制的參與下發(fā)展的。哪一種機(jī)制占優(yōu)勢(shì)取決于動(dòng)作結(jié)構(gòu)、完成該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。疲勞引起生理學(xué)功能暫時(shí)的不協(xié)調(diào)，工作的量化指標(biāo)和質(zhì)性指標(biāo)的惡化，提高了其生理學(xué)代價(jià)[1]。射箭比賽活動(dòng)是在若干小時(shí)中長時(shí)間交替靜態(tài)和動(dòng)態(tài)、相對(duì)同一形式的工作。

1 研究目的

研究射箭運(yùn)動(dòng)員在完成模擬比賽活動(dòng)的射箭練習(xí)中的肌肉電活性。

2 研究方法和組織

14名射箭運(yùn)動(dòng)員參加了實(shí)驗(yàn)。受試者的運(yùn)動(dòng)等級(jí)從二級(jí)運(yùn)動(dòng)員至國際級(jí)運(yùn)動(dòng)健將，年齡16～25歲。事先他們都獲得了進(jìn)行該項(xiàng)研究的詳細(xì)信息，并根據(jù)赫爾辛基宣言簽名同意參加實(shí)驗(yàn)。運(yùn)動(dòng)員在模擬比賽活動(dòng)的條件下用反曲弓射30支箭，每3支為一組，共10組；每組3 min，距離為18 m。射箭時(shí)，進(jìn)行了500 Hz的高速攝像，記錄了肌肉的電活性。錄像解析借助于“Qualisys”（瑞典，2010），用于分析射箭技術(shù)。骨骼肌生物電位的記錄借助于16通道的肌電儀“MegaWin ME6000”（芬蘭，2008），并通過“MegaWin”電腦程序處理獲得的資料。肌電儀在離電腦較遠(yuǎn)距離記錄了12個(gè)被研究肌群的肌電圖，資料通過網(wǎng)絡(luò)借助于藍(lán)牙技術(shù)傳輸。信號(hào)頻率為1 000 Hz。為了記錄運(yùn)動(dòng)員發(fā)射時(shí)刻，以及在此之前的片響時(shí)刻，使用了我們制作的機(jī)械光學(xué)傳感器。為了使發(fā)射時(shí)刻的肌電圖與3D視頻分析資料同步，使用了傳感器發(fā)出的脈沖，以便精確地記錄被研究的技術(shù)動(dòng)作時(shí)相的界限，同時(shí)本質(zhì)性地?cái)U(kuò)展了分析這些時(shí)相的可能性。

在射箭練習(xí)中分析了開始2組（第1至第6支箭）和最后2組（第25至第30支箭），分別對(duì)應(yīng)于練習(xí)的開始和結(jié)束時(shí)。

3 研究結(jié)果和討論

評(píng)定已完成的射箭練習(xí)的視頻資料使研究者把射箭結(jié)構(gòu)劃分為各個(gè)工作時(shí)相，每一個(gè)時(shí)相的開始和結(jié)束時(shí)刻都帶有明顯的界限[2]。射箭的時(shí)間參數(shù)與記錄的被研究肌群電活性的同步化使得能對(duì)技術(shù)上最重要發(fā)射時(shí)相進(jìn)行精細(xì)的肌電圖像分析：采取基本定勢(shì)的時(shí)相——“舒展”時(shí)相；由片響撒放箭的時(shí)相——“后拉”和“完成發(fā)射”時(shí)相。圖1示出1名參加發(fā)射的受試運(yùn)動(dòng)員典型的肌電圖，反映了被分析的各個(gè)時(shí)相。預(yù)先準(zhǔn)備發(fā)射和舒張時(shí)相同樣具有技術(shù)意義，它們肌電圖的特點(diǎn)是從一次發(fā)射到下一次發(fā)射具有較大的變異性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在“后拉”時(shí)相中被研究肌群具有最大的電活性。這可能是在這一時(shí)相中射箭運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)入到靜力性工作，既針對(duì)在舒張的狀態(tài)下握住弓，同時(shí)針對(duì)保持“運(yùn)動(dòng)員-弓”體系的平衡。

圖2示出射箭運(yùn)動(dòng)員在完成重要技術(shù)時(shí)相過程中被研究肌群肌電圖的平均幅度。依據(jù)В·Н·科芒捷夫，В·А·扎勃洛諾依[3]的意見，肌群表面肌電低于300 mA，說明隨意用力的肌群欠發(fā)展。考慮到這一點(diǎn)，我們確定了在完成整個(gè)發(fā)射中，以及在其時(shí)相的個(gè)別動(dòng)作中發(fā)生作用最具活性的肌群。我們假設(shè)在實(shí)現(xiàn)發(fā)射過程中主要負(fù)荷正是施加于這些肌群。隨后研究者將其稱為“主導(dǎo)”肌群。

依據(jù)表1的資料在完成射箭練習(xí)開始時(shí)（1～2組），在“舒展”相中較大地發(fā)展用力的是左肩三角肌前部和左斜方肌上束；在“后拉”相中——左三角肌前部、右三角肌后部、左斜方肌上束和下束、右斜方肌下束、右手橈側(cè)腕屈肌。在“完成發(fā)射”相中用力的是左肩三角肌前部、左側(cè)和右側(cè)斜方肌上束。總體上在整個(gè)發(fā)射過程中較大用力的是左肩三角肌前部、左斜方肌上束和右肩三角肌后部。我們發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)上十分重要的“后拉”時(shí)相中它的“主導(dǎo)”肌群表現(xiàn)出最大的活性，即與其他時(shí)相相比，發(fā)展了較大的用力。與其他時(shí)相相比，這一時(shí)相中更多的肌群參與了工作。

注：1.右手橈側(cè)腕屈肌；2.右手尺側(cè)腕伸肌；3.右肩三頭肌；4.右三角肌后部；5.左手橈側(cè)腕屈肌；6.左手尺側(cè)腕伸肌；7.左肩三頭肌；8.左三角肌前部；9.右斜方肌上束；10.左斜方肌上束；11.右斜方肌下束；12.左斜方肌下束。

1—2——舒展相；2—3——后拉相；3—4——完成發(fā)射相。

圖 1 參加發(fā)射的受試運(yùn)動(dòng)員

А.Д.（17歲）典型的肌電圖

I“擴(kuò)展”相；II“后拉”相；III“完成發(fā)射”相

1.右手橈側(cè)腕屈肌；2.右手尺側(cè)腕伸肌；3.右手肩三頭肌；4.右三角肌后部；5.左手橈側(cè)腕屈肌；6.左手尺側(cè)腕伸肌；7.左手肩三頭肌；8.左三角肌前部；9.右斜方肌上束；10.左斜方肌上束；11.右斜方肌下束；12.左斜方肌下束。

圖 2 在完成發(fā)射相重要技術(shù)過程中

射箭運(yùn)動(dòng)員肌電圖的平均幅度

分析完成整個(gè)射箭練習(xí)過程中被研究肌群的肌電圖參數(shù)發(fā)現(xiàn)，依據(jù)肌電圖中的提高幅度可以確定，對(duì)于第1組（第1至第6支箭）而言，最后一組（第25至第30支箭）中這些肌群提高了活性。正如從表1中所見，在“舒展”時(shí)相中，肌電圖中的“主導(dǎo)”肌群：左肩三角肌前部和左斜方肌上束可信地提高了幅度，在這種情況下，在整個(gè)練習(xí)過程中它們的生物電頻率始終保持不變[相應(yīng)為（84.66±1.48）Hz和（82.92±1.66）Hz]。依靠提高動(dòng)作電位的幅度，右手尺側(cè)腕伸肌、右肩三頭肌、左手橈側(cè)腕屈肌等肌群也可信地提高了活性。在被觀察的這一時(shí)相中對(duì)于練習(xí)開始而言，在最后的幾組中通過可信地提高生物電位的頻率，左肩三角肌[從（99.82±3.24）Hz到（106.89±3.91）Hz，P=0.02]和右斜方角肌上束[從（81.32±1.52） Hz到（92.86±1.73）Hz，P=0.05]提高了自己的活性。

在“后拉”時(shí)相中也可以觀察到“主導(dǎo)”肌群：左肩三角肌前部和左斜方肌上束的生物電幅度可信地得到提高（見表1）。在這種情況下它們電活性的頻率在整個(gè)完成練習(xí)過程中同樣保持不變。通過脈沖頻率可信的提高（P=0.2），右肩三角肌后部表現(xiàn)出肌電圖幅度提升的趨勢(shì)。相反在被觀察的時(shí)相中其他“主導(dǎo)”肌群的肌電圖幅度則出現(xiàn)了下降。例如，帶固定脈沖頻率的右手橈側(cè)腕屈肌，與完成射箭練習(xí)開始時(shí)相比，在結(jié)束時(shí)幅度出現(xiàn)了下降。在完成練習(xí)最后幾組中肌電圖幅度向下降方向變化的趨勢(shì)也出現(xiàn)在右側(cè)和左側(cè)斜方肌下束中，在這種情況下，左側(cè)斜方肌下束的脈沖頻率出現(xiàn)提高具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[從開始時(shí)的（70.54±1.98）Hz到結(jié)束時(shí)的（75.55±1.27）Hz，P=0.004]。

П·Г·壽馬諾維奇[4]指出，“后拉”時(shí)相主要是依靠右肩和背部肌群的工作。“舒展”時(shí)相中的“主導(dǎo)”肌群的用力在“后拉”時(shí)相中被重新分配到背部下方肌群。分析被研究肌群的肌電圖表明，在“后拉”時(shí)相中除了在完成射箭練習(xí)的最后幾組中“主導(dǎo)”肌群提高了活性以外，“輔助”肌群，例如右肩三頭肌，在“主導(dǎo)”肌群之一——斜方肌下束的肌電圖幅度出現(xiàn)下降趨勢(shì)的同時(shí)，則出現(xiàn)了活性的提升（見表1）。這一事實(shí)表明，在一組接一組的多次重復(fù)完成射箭過程中發(fā)展了疲勞，從而導(dǎo)致在“后拉”時(shí)相中不正確地分配了肌肉用力。與此同時(shí)，對(duì)于完成練習(xí)的開始而言，在最后幾組中“主導(dǎo)”肌群出現(xiàn)電活性提高的原因可能是，一方面，這些肌群的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位（ДЕ）的收縮特性由于疲勞而出現(xiàn)下降，因此為了使肌肉緊張保持在原先水平上，一些之前未參加完成射箭的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元補(bǔ)充性地開始參與工作。另一方面，在較長時(shí)間內(nèi)多次完成發(fā)射的影響下可能改變了部分運(yùn)動(dòng)單位的活性閾值。

在“完成發(fā)射”時(shí)相中“主導(dǎo)”肌群在最后幾組練習(xí)中可信地降低了活性。而且某些肌群不僅降低了肌電圖的幅度，也降低了其頻率。例如左肩三角肌前部的肌電圖幅度下降，而其頻率未出現(xiàn)變化。左側(cè)和右側(cè)斜方肌上束的活性出現(xiàn)可信的下降，與此同時(shí)其肌電圖的頻率則出現(xiàn)可信的提高（P=0.02）。這一時(shí)相中被觀察肌群的活性下降可能與該時(shí)相到完成射箭練習(xí)結(jié)束前的持續(xù)時(shí)間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的縮短有關(guān)[從（1.47±0.04）s到（1.39±0.04）s，P=0.02]。

在評(píng)價(jià)整個(gè)完成發(fā)射肌群的肌電圖參數(shù)發(fā)現(xiàn)，在最后幾組中“主導(dǎo)”肌群的電活性幅度在其肌電圖頻率不變的情況下有提高的趨勢(shì)。只有左肩三頭肌在其活性幅度不變的情況下這一值出現(xiàn)可信的提高[從（112.66±1.84）Hz到（118.6±2.42）Hz，P=0.003]。

4 結(jié)論

首先，確定了參加完成技術(shù)方面最重要的發(fā)射時(shí)相的“主導(dǎo)”肌群。“主導(dǎo)”肌群的電活性在發(fā)射的最后幾組中出現(xiàn)提高，這可能與2個(gè)核心過程有關(guān)——增加參與工作的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的數(shù)量和它們的同步化。在完成發(fā)射練習(xí)結(jié)束前的“后拉”時(shí)相中斜方肌下束的活性下降，而右肩三頭肌的肌電圖幅度則可信地提高，這表明在被研究的時(shí)相中出現(xiàn)技術(shù)上不正確地分配肌肉用力，這可能與在多次重復(fù)發(fā)射過程中的疲勞發(fā)展有關(guān)。

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