我国优秀男子跆拳道运动员脑机能特征研究

(河南工业大学 体育学院， 河南 郑州 450001)

我国优秀男子跆拳道运动员脑机能特征研究

王苏辉

(河南工业大学 体育学院， 河南 郑州 450001)

运用脑电地形图仪(NDC-2000)对15名国家优秀男子跆拳道运动员的脑机能特征进行研究。结果显示，α波指数被抑制程度(大脑唤醒水平)存在水平上的显著差异(国际健将为34.62±1.66%；健将为27.66±3.32%；一级为26.87±3.12%)；我国男子跆拳道队高水平运动员的大脑功率谱比值在3左右；β波和θ波指数整体相对偏低；同时，对跆拳道运动员进行间歇性节律闪光刺激试验发现，国际健将组比其他两组更灵敏、更协调、更稳定且恢复疲劳时间更短。结论：脑电α波被抑制的程度、大脑功率谱能量比值以及α波、β频和θ波等指标均可作为男子跆拳道运动员训练监控指标，今后应加强不同水平的运动员α波指数被抑制程度和功率谱能量比值的匹配诊断，逐步提高运动员α波指数抑制的临界水平，提高运动员的注意能力和恢复能力。

优秀跆拳道运动员；脑机能；脑电；特征

脑电图反应的是大脑皮层神经元的活动规律，很大程度上可以反应中枢神经系统的机能状态[1]。不少学者以此为手段展开了相关研究[2]，随着这一手段的成熟与发展，脑电信号在评定人的生理状态和疲劳状态方面被越来越多的研究使用和证实[3,4]，其中，EEG的α波在人体的疲劳评估中展示出了重要作用[5,6]。但从我国这一领域的研究来看，目前对运动员日常训练及其赛前状态的测量多是采用心理学调查问卷，而这种方式属于主观评定方法，具有不易统一的特点，且易受主观因素影响，缺乏较为客观的心理生理学指标。因此，无法对运动员现实疲劳的心理或生理状态做客观的评定。而通过脑电指标反映其状态从某种程度上弥补了这一缺点，这也是今后可以系统和重点进行研究的一个领域。因此，本研究通过对国家队男子跆拳道运动员的脑电特征进行研究，分析大脑顶区、枕区的功能特征，并对不同水平跆拳道运动员的脑机能特征进行比较，从而丰富该项目运动员训练的科学监控指标。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

国家跆拳道优秀男子运动员15人，被试基本情况见表1。

表1 本研究中男子跆拳道运动员被试基本情况一览表

1.2 研究方法

1.2.1 测试设备与方法

运用脑电地形图仪(北京太阳电子科技有限公司生产的NDC-2000) 和放大器 (频率宽度：0.02～50 Hz，计算机采集频率：128 Hz)为测试设备，其安装方法采用国际脑电图学会标准安装法(国际10/20系统电极放置法)。

测试过程：包括测量闭目安静3 min；表象正常比赛时1 min；表象失常比赛时1 min；过度换气实验3 min(呼吸频率26-30次/分钟)；恢复1 min；间歇性节律闪光刺激。电极安置为对称的前额点、中额点、中央点、顶点、枕点、前颞点、中颞点和后颞点等16个部位，参考电极安放在双侧耳垂，接地电极安放在FPz。

1.2.2 测试指标

表2 测试指标一览

1.3 脑功能特征与竞技状态的关系

表3 脑功能特征与竞技状态关系[9]

1.4 统计方法

将采集的测试数据输入计算机，并对其整理分类，使用SPSS13.0软件包进行统计学处理，对其进行描述性统计，采用方差分析组间差异，Plt;0.05为显著水平，Plt;0.001为非常显著水平。

2 研究结果

2.1 不同状态下大脑枕区α波指数的变化对比

运动员在负荷后出现疲劳征兆时，中枢神经系统会表现兴奋性升高或降低不同的变化趋势，脑电α波的变化是反映这种趋势的重要指标，同时也是一种确定性的随机信号，具有明显的混沌特征[10]。脑电α波被抑制的程度反映大脑神经元激活水平，在临界水平以内，其被抑制程度越高，大脑神经元激活水平也就越高。因此,我们对大脑枕区α波指数的变化进行了整理(表4)

表4 优秀跆拳道运动员大脑枕区α波指数变化及α波指数被抑制的程度(%)

从表4中可以看出，其他状态与安静状态下相比，α波指数均非常显著性下降(Plt;0.001)，其中表象比赛状态下大脑右枕区α波指数下降的最为明显，而表象正常比赛时比表象失常比赛时下降的多，但是没有显著性差异。从组间来看，安静状态下，各组运动员α波指数没有显著性差异(Pgt;0.05)。在表象正常比赛和失常比赛的情况下，国际健将与健将组存在显著性差异(Plt;0.05)，一级与国际健将存在非常显著性差异(Plt;0.001)；在过度换气和恢复状态情况下，一级与国际健将组存在显著性差异(Plt;0.05)，健将与国际健将组存在非常显著性差异(Plt;0.001)；从α波指数被抑制程度上看，健将和一级运动员均与国际健将组存在非常显著性差异(Pplt;0.001)，国际健将组为：34.62±1.66%，而健将和一级组分别为：27.66±3.32%， 26.87±3.12%。

2.2 表象竞赛时枕区功率谱能量比值对比

大脑功率谱能量比值反映运动员对训练强度的承受能力，脑电功率谱的比值(α+θ)/β越大,疲劳等级越高。因此，我们对我国跆拳道运动员的功率谱比值进行了数据统计(表5)。从表5可以看出，我国跆拳道运动员表象竞赛时国际健将组的功率谱比值高于健将和一级组运动员，国际健将组为：3.18±1.01，而健将组为2.93±0.96，一级组为2.76±1.21，但是没有显著性差异(Pgt;0.05)。

表5 优秀跆拳道运动员表象竞赛时功率谱能量比值(功率单位：μv2)

2.3 不同状态下大脑枕区β波指数的对比

β波是在紧张活动状态时大脑皮层的主要脑电活动表现，通过对β波指数进行了统计显示(表6)：表象时β波指数明显增加(Plt;0.001)，过度换气时各组明显减少。在安静状态下，各组没有显著性差异，而在表象正常比赛情况下，健将组和一级组与国际健将组均存在显著性差异(Plt;0.05)，在表象失常的比赛状态下，存在非常显著性差异。过度换气时仅仅健将组与国际健将组存在显著性差异(Plt;0.05)。而恢复期仅仅健将与国际健将之间存在显著性差异(Plt;0.05)，一级组与国际健将组没有显著性差异(Pgt;0.05)。

表6 优秀跆拳道运动员大脑枕区β波指数的变化

2.4 不同状态下大脑枕区θ波指数的对比

抑制是中枢神经系统基本功能之一，是机体调节功能活动的积极过程。而θ波这种慢波能够很好的表现运动员的抑制程度[10]。通过对跆拳道运动员进行大脑枕区θ波指数变化统计(表7)，男子跆拳道运动员脑电实验中过度换气阶段，各个组均出现了θ波，但与国际健将组相比，健将组并没有显著性差异，而一级组表现出显著性差异(Plt;0.05)。在恢复期时，国际健将与一级运动员相比存在非常显著性差异(Plt;0.001)，与健将组存在显著性差异(Plt;0.05)。

表7 优秀跆拳道运动员大脑枕区θ波指数的变化

2.5 不同状态下大脑顶区左右脑α波差值的比较

在安静状态下，各个级别的运动员大脑顶区α波差值较大(基本在5.0以上)，但可以发现，在表象正常比赛和失常比赛时这种差值现象减小，尤其是国际健将组差值非常显著的减少，过度换气时这种差值现象再度出现，有扩大化倾向。当然，不同组别之间存在不同的差异现象(表8)，在表象比赛时，无论是表象正常比赛还是失常比赛，健将组与一级组均与国际健将组存在差异(Plt;0.05)，过度换气时，一级组和健将组都与国际健将组存在差异(Plt;0.05)。

表8 我国男子跆拳道运动员大脑顶区左右α波差值的比较

2.6 神经机能和疲劳程度的测试

通过脑电图间歇性、节律性闪光刺激诱发实验，表9反映了不同级别运动员对闪光刺激的潜伏期时间和恢复期时间，国际健将运动员潜伏期时间显著少于健将组和一级组(0.0878±0.0179 s)，恢复期时间也表现出同样的特征。

表9 间歇性节律闪光刺激(M±SD)

3 讨论

3.1 跆拳道运动员大脑唤醒水平

脑电α波被抑制的程度反映大脑神经元激活水平,在临界值内,其被抑制程度越高,大脑神经元激活水平也越高[11]。从表4中看出，在不同的表象比赛过程当中(表象正常比赛和失常比赛)，不同水平跆拳道运动员的α波指数均非常显著性下降，国际健将组与健将组下降更为明显，处于α波指数抑制的最佳竞技状态范围，表明了作为优秀运动员所具备的基本唤醒水平的控制(兴奋与抑制的节律性)，便于运动员做出更加合理的技术动作，使技术动作更加协调和完善。从表3中还可以看出，健将组运动员α波指数抑制的抑制程度从表现比赛到恢复阶段上升最为明显，表现出对于在训练过程中运动负荷的刺激，其主动适应能力和恢复能力较强，这可能是受研究样本的影响，因为此方面也没有突出国际健将的优势，当然，这一特征还是比一级运动员表现的更为明显，一级运动员α波指数在过度换气至恢复期均没有得到很好的恢复，反而略有下降趋势，这可能与其训练适应水平较低，自我调控能力薄弱有关。因此，从数据中可以推测，国际健将组运动员大脑神经活动在长期的专项训练后精神更加集中，也表现出我国该项目优秀运动员具备了较高的水平，其α波指数抑制程度基本能够处于竞技最佳状态的范围(38%～43%)，基本符合国际优秀运动员的参考标准(﹥33%) 。

3.2 跆拳道运动员负荷强度的承受能力

相关研究显示，大脑唤醒水平与脑电功率谱比值呈中度相关，大脑功率谱能量比值反映运动员对训练强度的承受能力[12]，因此，对我国跆拳道运动员的功率谱比值进行了数据比较研究。由于不同的运动项目，不同的训练内容，不同的训练安排等，相信每个运动项目的运动员的最佳功率谱比值会有所不同，2007年何洋等学者在我国优秀射箭运动员脑功能特征研究论文中提出了，世界水平射箭运动员一般比值在1.5～2.0左右可显示最佳状态，否则可以视为兴奋水平下降或紧张等的论断[12]。而本研究针对跆拳道运动员的大脑功率谱比值进行了研究发现，我国男子跆拳道队高水平运动员的大脑功率谱比值在3左右，当然，这还需要更多样本量的支持。但可初步推测出，国际健将组运动员表象比赛时能够较好的进入状态，显示心理能量的相对稳定性。同时，结合α波指数抑制程度这一指标来看(34.62±1.66%)，表现出我国男子跆拳道运动员具备了较强的实力，并且在运动负荷的承受力上表现出运动员兴奋程度较高，能量比值适中的特点，实践中可继续稳步提升负荷强度。

3.3 不同状态下大脑枕区β波指数和θ波指数的变化特征

β波节律活动增加是运动员精神紧张和疲劳的一种反映，表5显示，无论是表现正常的比赛还是失常的比赛，被试跆拳道队员大脑枕区β波指数均明显增加，说明跆拳道运动员在面对比赛情况下，应激能力明显提高。在过度换气和恢复期，健将组与国际健将组存在差异，健将组的β波指数高于健将组，可以推测健将运动员β波指数在表象时明显上升，在过度换气和恢复期不能很好的恢复，这可能一方面说明，如果健将水平的运动员要向国际健将水平的运动员迈进，首先要学会调节面对比赛的心理，即提升对外界各种信息进行综合处理和判断的能力；另一方面可能也说明了脑波的改变与健将运动员信心不足有关。而男子跆拳道一级运动员没有出现这种现象，这可能与他们的心理压力小，对成绩要求低等因素有关。

抑制是中枢神经系统基本功能之一，是机体调节功能活动的积极过程。而θ波这种慢波能够很好的表现运动员的抑制程度[13，14]。从表7中可以看出，在过度换气时，国际健将与一级运动员之间存在显著性差异，说明了国际健将运动员的抑制程度低于一级运动员，而与健将组没有存在显著性差异，这里虽然说明了两组运动员在过度换气时的抑制程度相似，但是从恢复期可以看出，国际健将组的θ波指数显著低于健将组，这就说明了在过度换气θ波指数相似的情况下，健将组运动员不能像国际健将一样很好的恢复，因此，我国跆拳道健将运动员在今后的训练中注意这方面的能力。

3.4 不同状态下运动员大脑顶区α波的变化特征

在所测试的状态中，表象比赛时，表象正常比赛状态下的男子跆拳道运动员大脑顶区左右α波差值最小，表象失常比赛时次之，但是和表象正常比赛没有显著性差异，说明男子跆拳道运动员在长期的专项训练中，相应的脑功能区神经元产生了特殊的关联。表象竞赛时，大脑顶区左右α波差值越小，说明平衡能力越好，健将组明显小于其他两组运动员，也就是说健将组男子跆拳道运动员能够在相对短的时间内调动大脑能量集中于相关脑功能区，提高此部位的大脑唤醒水平及其高度的注意力，从而保证在平衡中枢的调节下，运动员对时空感的把握，这显然对需要精确击打得分的这一项目有着重要的意义。从恢复期来看，国际健将组明显的高于健将组，但是相比安静状态下高的并不多，这种差值明显高于健将组运动员的原因可能与年龄、伤病和对成绩的欲望等因素有关，但无论如何，在训练过程中，我们仍然要对健将组运动员神经系统的协调与恢复能力进行足够的重视。

3.5 神经机能和疲劳程度的评价

运动员的应变力强，并不意味着单纯的出击，而是能够根据比赛进程及场上变化作出敏锐的判断和控制，这显然需要大脑神经元的兴奋与抑制的调控来实现。在研究中通过对跆拳道运动员进行间歇性节律闪光刺激可以从侧面说明健将运动员能够更好的，综合的分析对手的进攻方式，做出快速而准确的应答。从间歇性节律闪光刺激来看(表9)，健将组比其他两组在潜伏期和恢复期上均表现出更灵敏、更协调、更稳定且恢复疲劳时间更短的特征。

4 结 论

4.1 研究中发现，我国跆拳道优秀运动员大部分都建立了专项所需的条件反射，运动员的状态较为适应目前的训练内容、计划和负荷安排。国际健将运动员的α波指数抑制程度相对合理(34.62±1.66%)，可以认为处于国际优秀运动员的参考标准范围(﹥33%)，但一级运动员和健将运动员的α波指数被抑制程度相对较低(27.66±3.32%；26.87±3.12%)，表名其应激的临界水平较低，运动员的唤醒水平有限，承受运动应激的能力相对较差。

4.2 我国男子跆拳道队高水平运动员的大脑功率谱比值在3左右，该比值与以往相关研究项目有所不同(如射箭项目)，但该项目结合α指数可很好的对运动员的大脑兴奋水平进行判断，根据匹配程度，可以给出运动员训练量和强度的调整。

4.3 研究中国际健将组表象比赛时的α波差值最小，说明了在此状态下平衡能力最好，但是过度换气和恢复期，却表现出显著大于健将组运动员，虽然该值与安静状态下相比差别不大，但是仍然需要引起教练员和运动员的高度重视，在今后的训练过程中需要对健将级别跆拳道运动员神经系统的协调和恢复能力进行合理的训练和安排。

4.4 对跆拳道运动员进行间歇性节律闪光刺激试验发现，国际健将组能够更好的、综合的分析对手的进攻方式，并对其做出快速而准确的应答。从潜伏期和恢复期上来看，健将组比其他两组更灵敏、更协调、更稳定且恢复疲劳时间更短。

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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

河南省科技厅软科学项目(编号：132400410849)。

王苏辉(1981- )，男，河南郑州人，讲师，硕士，研究方向体育教育训练学。

A

1009-9840(2014)05-0087-05