太極柔力球對大學生自主神經活性的影響研究

李翟超 段德鍵 錢德

北京體育大學，北京 100084

心率變異性（heart rate variability，HRV），是指逐次心跳間相鄰RR間期存在的生理差異性變化，[1]其能夠無創、便捷地監測自主神經系統功能的活性，進而評價心血管系統機能。通過機體RR間期微小差異反映交感神經與副交感神經的協調與對抗關系，表現為交感神經與副交感神經共同調控竇房結控制著心臟的搏動。[2,3]健康人體的正常生理狀況，當交感神經占興奮性主導時意味著心率加快，當副交感神經占興奮性主導時心率減慢。[4]交感神經與副交感神經相互交替作用調節心率變動，控制心臟產生周期性有序的節律變化。[5]HRV具備無創性、可定量的特性，采用時域指標（Time domain prarmeters）和頻域指標（Frequency domain prarmeters）進行分析，若自主神經系統的調節功能失衡造成心律失常和心功能紊亂，預示著生理機能異常發生疾病的可能性，[6]須提前建立診斷與治療干預方案和預防心血管疾病及相關自主神經功能病理性的發生。近些年，HRV廣泛用于醫學領域臨床治療方面以及運動科學領域全民健身和運動訓練方面。有關心率變異性的研究側重應用于運動員競技狀態分析、運動性疲勞和過度訓練診斷、運動員心理應激判定，以及運動員選材等方面。[7]

太極柔力球作為一項極具民族傳統特色的體育運動，集健身性、娛樂性、趣味性、競技性、表演性、適應性和活動方式多樣性于一身。[8]練習條件簡易（一拍一球）、動作靈動優美、表現內容豐富，具有強烈的觀賞性，吸引著眾多的運動愛好者。練習運動量可以根據運動者自身體能自由控制，老少皆宜。因此，太極柔力球具有廣泛群眾性，從眾多體育球類項目中脫穎而出。隨著全民健身的熱潮，太極柔力球的健身價值逐漸得到實現，據相關研究[9]證明柔力球運動中，長時間處于有氧供能狀態可以起到鍛煉心肺功能，促進體質健康和愉悅身心的效果。李風琴[10]研究發現柔力球汲取了太極拳的精華，獨特的圓弧形動作特點可以產生特有的全面性鍛煉，通過連貫完整和自然舒展的技術練習，身體各系統器官機能在大腦神經中樞的支配下良好運行，其健身效果在一定程度優于太極拳。太極柔力球亦可以產生群聚效應，通過集體練習的方式增進人際關系的交流，促進大眾適應感。但是，柔力球與自主神經活性方面的研究較少，進一步探索柔力球對心血管系統機能和自主神經調節功能影響的研究意義顯得尤為重要。因此，本研究通過對長期愛好柔力球的健康大學生進行HRV變化規律監測，探究一次性柔力球運動中對自主神經的變化，論證太極柔力球提高機體自主神經活性對心血管系統的積極影響，為柔力球愛好者建立科學訓練方案提供參考。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

選取北京體育大學柔力球代表隊10名優秀運動員為受試對象。所有被測者中有男性6名，女性4名，身體健康，無各種急慢性疾病及三個月內無重大運動損傷。

表1 受試者基本信息一覽表

1.2 實驗方案

整個測試過程為一次急性練習，測試地點：北京體育大學武術館。運動量參照柔力球教學方案一個訓練課時為準，測試心率指標采集以集體練習進行。測試內容分為5個部分：安靜狀態、準備活動、基本部分、難度部分、組合部分。具體訓練內容如表2。所有運動員測試前檢查佩戴Polar Team2型心率表，然后進入測試環安靜狀態下靜息6min，隨之進行熱身準備活動12min，接著練習太極柔力球基本技術動作7min，休息調整2min，之后難度技術動作練習8min，再休息調整2min，緊接著組合動作練習8min，測試用時55min，記錄整個測試流程的心率變化過程，獲取心動周期數據。測試完畢，將受試者心率表中數據通過PolarPROtrainer軟件形成hrm格式數據文件，然后用kubios心率變異性分析軟件對其分析，分別獲取每個受試者在監測過程中安靜狀態、準備活動、基本部分、難度部分、組合部分合計5個部分，對機體產生的心律變化及HRV的時域指標、頻域指標的詳細數據。整體實驗流程見圖1所示。

圖1 整體實驗流程

表2 柔力球動作內容分布表

1.3 HRV指標及表征意義。

測試研究采集到的數據信息通過常見的兩種分析法（時域和頻域）。HRV時域參數包括全部正常 RR間期的標準差（SDNN）、相鄰心動周期差值的均方根（RMSSD）；HRV頻域參數包括低頻譜成分（LF）、高頻譜成分（HF）及反映交感神經和副交感神經的均衡性（LF/HF）。SDNN反映HRV總體明顯變化的大小，可說明運動強度的大小影響HRV變化；[11]RMSSD代表短時間內心動周期的變異，反應HRV 的快速變化，與心臟的可承受壓力以及自主神經收縮有著緊密聯系。[11]頻域性指標應用LF(低頻譜)、HF(高頻譜)和LF/HF（比例均衡性）指標。LF（nu）指標表示與壓力感受器反射系統的活動有關，其參數變化反映交感神經和迷走神經的綜合調節作用，特定條件情況獨立反映交感神經系統調節功能；[12]HF（nu）指標反映副交感神經調制作用，與呼吸性心律不齊關聯，參數變化顯示副交感神經抑制強弱；[12]自主神經系統受交感神經支配工作時，帶動機體產生興奮性運動。[1]LF與HF二者關系表現為反比例增長，當做負荷量較小的運動時，使得低頻成分增加，高頻成分減少，運動負荷量上升到某一強度會讓兩種頻度出現同步下降的變化；[3]LF/HF（比例均衡性）表明心臟交感神經和副交感神經的均衡性，比例變化增大反映交感神經占主導性優勢逐漸加強,反之副交感神經抑制性狀態愈發強烈。[13]

1.4 數據處理

數據統計分析選用IBM SPSS 23.0軟件，采用重復測量方差分析（Repeated Measures ANOVA）分別對5個測試部分（安靜狀態、準備活動、基本部分、難度部分、組合部分）進行HRV的時域和頻域參數的差異性檢驗，表現形式為±SD，P＜0.05表示顯著性差異，P＜0.01表示非常顯著性差異。

2 結果

運動員安靜狀態下分別與準備活動、基本部分、難度部分、組合部分進行HRV時域與頻域指標結果比較的分析如表1所示。

比較各項指標顯示，安靜時與準備活動之間HRV發生減弱現象，時域指標SDNN和RMSSD呈現差異性，其中SDNN差異性非常顯著(P＜0.01)；頻域指標LF（nu）、HF（nu）均產生差異性但不顯著(P＜0.05)。二者之間LF/HF沒有顯著差異性（P＞0.05）。安靜時與基本活動之間HRV依然表現為持續減弱現象。時域指標SDNN具有非常顯著性差異(P＜0.01)，而RMSSD則無顯著差異性(P＞0.05)；頻域指標LF（nu）、HF（nu）和LF/HF的獨立檢驗表示無顯著性差異意義(P＞0.05)。安靜時與難度技術動作練習部分之間HRV變化仍然持續減小。時域指標SDNN（P=0.005）與頻域指標LF/HF（P=0.001）均呈非常顯著性差異(P＜0.01)。相關HRV指標RMSSD、LF（nu）和HF（nu）表示無研究性差異(P＞0.05)。安靜狀態與組合部分比較，時域指標SDNN

表3 太極柔力球練習者不同狀態下的心率變異性狀況一覽表

呈現非常顯著性差異(P＜0.01)，RMSSD(P＞0.05)無顯著性差異；頻域指標LF（nu）、HF（nu）和LF/HF呈無顯著性差異(P＞0.05)。由表3可看出安靜狀態下與其他部分心率比較都有非常顯著性差異(P＜0.01)

3 討論與分析

3.1 太極柔力球準備活動狀態HRV分析

從表3可發現，在準備活動期間，HRV各項時域和頻域指標均發生不同程度的改變。相比于安靜狀態時，受試運動員SDNN、RMSSD、LF（nu）和HF（nu）都存在顯著差異性，其中SDNN值的變化差異非常顯著趨于明顯大幅度下降。通過比較二種不同狀態的時域類指標，準備活動表現具有一定的運動負荷，使得運動強度遞增。SDNN所代表總體的心率變異性產生大幅度的減小，心率波動趨于減弱，代表自主神經系統的調節機制開始發生改變，打破交感神經與副交感的協調穩定關系，造成活性穩態失衡。[12]準備活動的RMSSD明顯差異性表示受心律增快的影響，自主神經快速收縮，快速提高機體的運動應激水平。對比安靜狀態頻域指標的結果，準備活動的LF（nu）、HF（nu）和LF/HF顯示負相關性變化。準備活動的LF/HF可以看出，交感神經和副交感神經的均衡性減小，但比較安靜狀態無顯著性差異。表明準備活動持續的運動強度正常適宜。由于受試者為大學生青年，具備良好的身體素質以及養成日常運動的健康習慣，表現為安靜時自主神經系統主要由交感神經支配，副交感神經受到抑制作用。進入準備活動階段時，交感神經活性持續性增強，而副交感神經抑制反應仍然強烈，交感神經的興奮促使神經沖動的傳導速度加快，心率加快，心輸出量增大，滿足肌肉攝氧代謝的需要。進一步說明準備活動是一種急性運動方式，在運動過程中機體的機能能力或工作效率逐漸增加并維持在一定水平，產生達到熱身的效果，發揮最佳機能水平。

3.2 太極柔力球基本活動部分HRV分析

基本活動是對太極柔力球的單個動作進行多次重復練習，內容包含翻拍、繞拍、平帶拍等柔力球基礎動作。從表2對比發現，SDNN值出現非常顯著性差異，HRV明顯減小。說明練習柔力球基本動作可以減弱自主神經對心血管系統調節活動的波動性變化和調節竇房結心率加快。其余的指標雖然分別有上下浮動變化，但總體沒有形成對比差異性。說明受試者在重復練習過程適應運動強度，使受試者的心率維持在143次/min，處于低強度的運動負荷。比較結果進一步的發現，基本活動影響著頻域指標的變化，LF（nu）的值較安靜時下降，HF（nu）值較安靜時上升，表現為交感神經的活性降低和副交感神經的抑制作用加強，副交感神經釋放更多地乙酰膽堿促使心率減慢，[14]減輕心臟工作負擔。推斷柔力球基本活動對機體自主神經系統內部產生進行不斷調整，但由于處在運動狀態下進行著自主神經系統的調節，運動機制使得交感神經的活性始終高于副交感神經。隨著練習時間的延長，交感神經與副交感神經交替發生協調與對抗作用可以穩定心率頻次防止過快，保證心輸出量的正常輸出，呼吸變得均勻自如，改善大腦皮質的興奮與抑制的相互轉化，來支配和調節肌肉的收縮活動。表明基本活動可讓受試者進入體松心靜、凝神靜氣的平和狀態對機體的身心全方面具有良好的保健作用。

3.3 太極柔力球難度部分HRV分析

難度部分的SDNN與LF/HF呈現非常明顯的差異性。表示難度部分的練習影響著HRV變化的效果顯著。LF/HF的差異性非常顯著，表示難度動作促使交感神經活性比例占主導優勢，副交感神經活性下降，影響自主神經的拮抗關系失衡。說明難度技巧性動作，如旋子、側手翻和前掃腿等對身體素質協調性要求較高的動作。受試者在練習時，大幅度的肢體運動和迅速的反應速度需要身體各肌群之間、肌肉活動與內臟活動之間、各臟器活動之間表現出同時或先后配合一致。此時中樞神經系統刺激交感神經功能亢進，加速心臟的傳導，造成心肌收縮速度增快，增加心率完成心輸出量的供血，血流量增加，產生急性運動應激性。由于難度動作的完成過程很短，對自主神經的調節功能只造成較小的穩態失衡影響，所表現LF（nu）和HF（nu）的指標變化與安靜狀態下無明顯差異。通過適當練習柔力球的難度動作可以刺激機體快速適應交感神經亢進帶來對心血管一系列的應激性反應，改善心臟的迅速泵血能力，鍛煉心肌收縮力量，增強心血管系統對急性運動耗氧供能。

3.4 太極柔力球組合部分HRV分析

從表中看出，安靜狀態與組合部分的反映HRV變化的時域指標SDNN與RMSSD，分別表示非常顯著性和顯著性的差異性，頻域分析指標表現無差異。說明柔力球的多元性的組合動作對心臟調節功能產生強烈的心血管系統應激。推斷組合練習過程中，為保證不同動作之間的連貫銜接，大腦中樞神經不斷發出信號指令，要求身體各器官系統機能協調工作。自主神經系統作為主要傳導媒介受到影響，短時間自主神經的快速收縮變化明顯，加強交感神經活性的調節功能。促使心血管系統心跳頻次上升，心肌收縮力量加強，增強心臟供血工作能力，促進血液循環。說明柔力球的組合動作練習既能達到慣勤肢體的效果，也可刺激自主神經的交感神經的活性增強。動作組合是由幾個基本動作組成，伴隨著緩和節奏組合動作的練習快慢，交感神經活性調節功能處于活躍狀態作用于維持心血管機能的調節功能，有利于心臟活動的改善，防止心功能減退、心律失常、心肌缺血及心肌梗塞等心血管疾病的發生。

4 結論

一次性的柔力球訓練可以顯著刺激自主神經系統活性發生改變，增強心血管系統機能。準備活動部分、難度部分、組合部分的訓練的身心練習能夠引起交感神經活性顯著提升；提升心血管系統機能。基本部分能夠顯著激發副交感神經活性，進入體松心靜、凝神靜氣的平和狀態對機體的身心全方面具有良好的保健作用。