中国射箭队备战第17届仁川亚运会不同训练阶段脑电非线性参数分析及脑波诱导干预的研究

王 霆，李建英，时卫东

●博士（生）论坛 Doctor Forum

中国射箭队备战第17届仁川亚运会不同训练阶段脑电非线性参数分析及脑波诱导干预的研究

王 霆，李建英，时卫东

以24名国家射箭集训队优秀射箭运动员为测试对象，引入脑电非线性分析的研究理论与方法，运用脑波诱导技术探讨国家射箭集训队运动员备战第17届亚运会不同训练阶段中枢机能变化的规律。对24名被试运动员亚运会选拔赛前不同训练阶段的脑电实时测试表明：亚运会选拔赛前的3个训练阶段测试中，冬训中期的顶枕区α频段功率值较冬训开始和亚运会选拔赛前2个训练阶段显著降低（P＜0.05）；冬训中期运动员5-HT水平出现明显的上升趋势，而DA水平则有所下降（P＜0.05）；冬训中期及亚运会选拔赛前阶段，被试运动员脑电非线性参数均出现下降趋势，并且上述2阶段Lempel-Ziv复杂度均显著低于冬训开始阶段（P＜0.05）。对最终参赛的8名运动员脑波诱导训练后脑电测试结果显示：8名参赛运动员综合放松度测试值始终呈上升趋势；脑内DA平均值有所提高，5-HT平均值则出现下降，脑电Lempel-Ziv复杂度平均值上升；8名运动员匹兹堡睡眠质量指数、SAS得分和SCL-90总分在30天的脑波诱导训练后均有不同程度的改善。结果表明：（1）国家射箭集训队在亚运会选拔赛前不同训练阶段中脑电非线性参数的变化与其训练负荷强度及负荷量的变化有关；（2）国家射箭集训队运动员大脑中枢神经递质的变化在亚运会选拔赛前的变化最为明显；（3）脑波诱导训练在改善备战亚运会的8名国家射箭队运动员大脑中枢机能与大脑高级功能方面具有一定效果及可操作性。

中国射箭队；亚运会；脑电非线性参数；脑电超慢涨落技术；脑波诱导技术

2014年仁川亚运会射箭比赛中，中国射箭男队一举击败韩国获得亚运首金，实现中国射箭历史性突破，在本次亚运会中，我国射箭队共获得1金2银1铜的历史最好成绩。射箭运动发展至今，随着规则的多次变化，专项训练的侧重点也历经多次改革，由早期的重视排名赛，到排名赛、淘汰赛并重，再发展到如今的局胜制下的以排名赛能力为基础，更加强调淘汰能力的理念趋势[1-3]。2012年伦敦奥运会前，国际箭联决定在个人项目中实施局胜制规则，世界各国对射箭运动的研究随着规则的大幅变化而明显加强。由于淘汰赛采用局胜制，使得箭支数变少，单局的竞争愈加激烈，比赛愈加残酷[4-6]。在本次亚运会中，国际箭联在个人及团体项目中全面施行了局胜制淘汰赛规则。作为一项强调技术和心理的运动项目，在高水平运动队中对中枢机能的监测与研究一直是训练监控的重要工作[7]，国家射箭队自2003年起一直将运动员脑电测试作为备战工作中对不同训练阶段负荷量及强度进行调整的参考措施。时至今日，国家射箭队的训练负荷调控更加科学化、合理化，负荷的量度也趋于定量化。

目前，学术界对射箭训练负荷的定义比较一致，是指射箭运动员在承受一定的外部刺激时，机体在生理和心理方面所表现出来的应答反应[8-9]。以往研究显示，近年来我国优秀射箭运动员在日常训练中的专项负荷量已呈大幅增长趋势[1]。目前，国内各省市专业射箭队衡量专项训练负荷量的指标主要以运动员单位时间内开弓总次数和实际发射箭支的次数2个参数为主，而衡量专项训练负荷强度则以训练类型、本人最高环数差、箭间密度、组间密度、动作感觉成功率、周队内测验次数等几项指标为主[10-11]。本研究中，对国家射箭队优秀运动员专项训练负荷量的划分是以实际发射箭支的次数为参照值，专项训练负荷强度则是以训练类型为划分依据。

如何通过量化的生理及心理参数来评估负荷训练的效果，以及对运动员中枢机能与大脑高级功能的影响，并相应提高训练效率和水平，这是一个长期的任务。同时，对于后续干预措施和途径方式也是至关重要，直接关系国家射箭队运动员训练后的中枢机能恢复，并对提高运动队训练效率和运动员竞技能力水平有间接影响。本研究是利用脑电超慢涨落技术及脑电非线性分析方法，对2013—2014年备战仁川亚运会的国家射箭队优秀运动员在不同训练阶段反映大脑中枢机能的脑象图指标、中枢神经递质指标和脑电复杂度参数变化的情况进行研究，掌握在专项负荷训练刺激后，上述各项监测指标的变化幅度以及改变特点。同时，运用脑波诱导技术对赛前阶段（30天）训练后运动员大脑中枢机能状态进行干预，并探讨其变化的基本规律，为高水平射箭运动员专项负荷训练提供理论依据及监测数据支持。

1 研究对象与方法

1.1 被 试

被试为2013—2014年备战仁川亚运会国家射箭队部分集训运动员（见表1），训练监测期间未出现患病情况，未服用任何药物，身体机能良好。试验进行之前，对所有被试运动员的主观疲劳感受、训练量、训练强度、脑电测试前睡眠质量等情况进行了调查与纪录。

表1 被试一般情况表Table1 Table of the normal conditions of the subjects

1.2 试验仪器

采样仪器为北京太阳电子科技有限公司生产的Solar-1848脑电监测系统、Super ET脑电超慢涨落系统及其前置放大器，放大器的频带宽度为0.02～50 Hz，计算机采集频率为128 Hz（见图1）。电极安装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）（见图2），脑波诱导训练辅助设备为上海惠诚科教仪器有限公司生产的Auto-Relax Wi-Fi智能反馈团体无线减压系统（见图3）。脑波诱导训练运用脑波牵引诱导原理，根据生理传感器采集的生理指标基值，利用特制的BWE音频（脉动节律音频+背景音乐的合成音频）通过听觉系统直接刺激大脑皮层，直接高效达到改善中枢机能的效果。

图1 脑电测试过程

图2 脑电测试采样部位Figure2 Ssampling locations for the EGG test

图3 脑波诱导训练辅助设备Figure3 Auxiliary devices used in the brainwave inductive training

1.3 试验实施过程

（1）冬训及选拔赛前脑电监测过程。监测阶段选择在冬训开始、冬训中期、亚运会选拔赛前3个阶段；主要对参加2013—2014年度冬训的24名国家射箭队运动员进行脑电监测，由教练员与科研人员共同选择这3个阶段中特点明确的训练周进行测试，分析运动员在整个冬训及亚运会选拔前阶段脑电各参数的变化（见表2）。

（2）亚运会前脑波诱导训练及脑电监测过程。对在冬训结束后选拔出的参加仁川亚运会的男女各4名运动员在赴仁川参赛前40天至赛前10天国内训练期间，每2天进行一次脑波诱导训练，按照设备提供的使用要求，每次脑波诱导训练持续20 min。分别在亚运会赛前40天、30天、20天、10天提取运动员综合放松度指标，并与教练员讨论，在亚运会赛前40天和10天进行2次脑电监测，分析8名参赛运动员脑电非线性参数变化特点（见表2）。

组蛋白赖氨酸甲基转移酶DOT1L抑制剂分子水平高通量筛选模型的建立··············································徐 威 苏明波 周宇波 (1,126)

表2 国家射箭队亚运会选拔赛前及亚运会赛前训练特点一览表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 数理统计法

采用SPSS13.0软件统计包对数据进行统计分析处理。数据以平均数±标准差（M±SD）表示，进行T检验。

2 试验结果

2.1 国家队运动员各训练阶段脑电常规指标的变化

亚运会选拔赛前及冬训中期，国家队运动员16个导联的α频段导频百分比与冬训开始阶段差异无统计学意义（P＞0.05）（见表3）。

表3 亚运会选拔赛前国家队运动员α频段导频百分比的变化一览表/%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/%

冬训中期，运动员Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、F7、F8、T3、T4、T5、T6位置的α频段功率值与冬训开始阶段差异无统计学意义（P＞0.05），而P3、P4、O1、O2位置的差异有统计学意义（P＜ 0.05）；亚运会选拔赛前16个导联的α频段功率值则与冬训开始的差异无统计学意义。

表4 亚运会选拔赛前国家队运动员α频段功率值的比较/uv2Table4 ComparisonofαbranpowervaluesofarchersofNational ArcheryTeamofChinabeforethetryoutforthe17thAsianGames/uv2

2.2 国家队运动员各训练阶段全脑中枢神经递质指标的变化

冬训中期、亚运会选拔赛前运动员脑内5羟色氨、多巴胺水平与冬训开始阶段的差异有统计学意义（P＜0.05）（见表5）。

表5 亚运会选拔赛前国家队运动员全脑中枢神经递质的比较一览表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 国家队运动员各训练阶段脑电非线性参数的变化

冬训中期，运动员脑电非线性参数与冬训开始阶段差异无统计学意义（P＞0.05）；当运动员进入亚运会选拔赛前阶段，复杂度和近似熵2个指标均显著高于前2个阶段（P＜0.05）（见表6）。

表6 亚运会选拔赛前国家队运动员脑电非线性特征参数的变化一览表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 脑波诱导训练30天对运动员脑电非线性参数与心理指标的影响

8 名参赛运动员综合放松度测试值始终呈上升趋势，且在赛前10天达到了最高值（见表7）。脑电测试结果则显示，赛前10天8名运动员脑内中枢神经递质发生了不同程度的变化，脑电Lempel-Ziv复杂度平均值也开始上升。8名运动员匹兹堡睡眠质量指数、SAS得分和SCL-90总分在30天的脑波诱导训练后也均有不同程度的改善。

表7 8名运动员脑波诱导训练30天脑电非线性特征参数与生理指标变化一览表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 讨 论

3.1 不同阶段训练负荷对运动员脑电常规指标的影响

近年来，关于运动训练负荷对运动员脑电常规指标影响的研究很多，尤其是对射击射箭项目的研究更是愈加深入[12-15]，但作为脑电测试最基本的指标α波一直是研究的重点，指标包括α频段导频百分比、α频段功率值等常规脑电图检查指标[16-17]。生理学理论认为，α波源自丘脑背内侧核，健康成人大脑中的α波主要分布于枕顶区，呈类正弦波图样，由于其恒定少变的特点，被作为脑电是否有病理异常的主要检查指标[18]。因此，本研究团队在多年跟队服务的过程中也始终沿用的这2项指标作为运动员中枢机能水平测试中是否出现异常情况的首要检查指标。表3结果表明，受试运动员脑电α频段导频百分比、α频段功率值由枕区向额区呈逐渐下降趋势，这符合α波在大脑中的分布特点，而且在运动员个体中也并未发现有α波泛化现象，这说明国家射箭集训队的训练安排是合理的，并未出现过度训练而导致的运动员中枢机能异常现象发生。同时，由于冬训期间训练负荷的变化，也导致受试运动员顶枕区α频段导频百分比和α频段功率值均出现一定的变化，但这种变化并没有达到异常脑电图的评判标准。亚运会选拔赛前的3个训练阶段测试中，冬训中期的顶枕区α频段功率值较冬训开始和亚运会选拔赛前2个训练阶段显著降低。何洋[19]的研究也曾证明这点，这说明运动员大脑中枢神经细胞放电的强度降低，其兴奋性也随之下降。这一现象提示，运动员在冬训期间随着每天实射箭支次数增加，实际上降低了其训练的兴奋程度。这也从另一个方面提示，射箭训练的负荷量并不是越大产生的效益越大，而是应在合理的区间内进行波动式的设置。

3.2 冬训期间训练负荷对运动员脑电非线性参数及中枢神经递质水平的影响

近年来，随着计算机技术及生物电技术的飞速发展，使得评定运动员机能状态的方法变得更加客观直接。脑电超慢涨落技术及脑电非线性参数分析技术的应用，更使得探究运动员大脑中枢高级功能的操作性大大提升[20]。脑电超慢涨落技术通过对脑波涨落频率对应脑内化学神经递质的原理，可对人脑中抑制介质（INH）、5羟色氨（5-HT）、乙酰胆碱（Ach）、巴胺（DA）、去甲肾上腺素（NE）和兴奋介质（EXC）6种中枢神经递质进行定量及定性分析，同时中枢神经递质会随着运动员脑机能状态的变化而变化[21-23]。大脑5-HT浓度的升高可以使机体出现倦怠、无力、睡眠质量下降等现象，大脑皮层出现抑制，有可能会引起人体中枢系统的疲劳[24-27]；脑内多巴胺（DA）作为一种神经递质，它能够影响脑部的精神、情绪等方面的因素[28]，脑电非线性参数分析主要反映决定这段脑电信号序列的信息量多少。王霆[29]等研究表明，脑电非线性参数分析是反映射箭运动员是否处于中枢疲劳状态的一种有效方法。本研究中，亚运会选拔赛前训练阶段中，国家射箭集训队运动员在冬训开始阶段6种神经递质水平呈“飞燕型”分布，系正常范围脑电超慢涨落分布。随着冬训阶段的推进，在冬训中期运动员脑内5羟色氨（5-HT）水平出现明显的上升趋势，而脑内多巴胺（DA）水平则有所下降。当冬训进入亚运会选拔前阶段后，运动员脑内5羟色氨（5-HT）、多巴胺（DA）水平均比冬训开始阶段有显著提高。不论是冬训开始还是冬训中期，集训队被试运动员脑电非线性参数（Lempel-Ziv复杂度、近似熵）均显著低于亚运会选拔赛前阶段（见表6）。这表明，冬训期间不同训练阶段其负荷安排对Lempel-Ziv复杂度及近似熵是有一定影响的。从测试结果来看（见图4），国家射箭集训队运动员在整个冬训中，随着时间的推移，运动员出现中枢疲劳现象的人数呈上升趋势。究其原因，缓解疲劳手段不完善、训练安排不适当以及运动员个人作息时间不合理都有可能导致这些运动员没能有效地恢复。

图4 不同负荷状态下国家队运动员疲劳与非疲劳人数比较图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 脑波诱导训练对亚运会参赛运动员中枢机能水平的影响

本研究首次使用脑波诱导技术，通过采用频率为10 Hz的背景诱导波，针对国家射箭队8名参加亚运会的运动员进行为期30天的中枢机能干预训练，并且在整个训练阶段前后，运用脑电非线性参数及SET进行效果评估，观察被试运动员脑电非线性参数指标的变化规律。同时，参考诱导训练中综合放松度、匹兹堡睡眠质量指数、症状自评量表SCL-90和焦虑自评量表SAS等指标，评估脑波诱导训练对运动员中枢神经机能的影响程度。训练以10天为1个周期，在亚运会比赛开始前10天始终进行脑波诱导训练。亚运会赛前40天进行首次脑波诱导训练，同时进行脑电基础值的测试与采样，在进行10天脑波诱导训练后，对其综合放松度进行测试，之后每隔10天进行一次综合放松度的测试。在亚运会赛前10天，进行综合放松度测试的同时进行脑电指标的测试。表明，8名参赛运动员综合放松度测试值始终呈上升趋势，且在赛前10天达到平均83.32的最高值。脑电测试结果显示，赛前10天8名运动员脑内多巴胺平均值较第1次测试有所提高，5羟色氨（5-HT）平均值则出现下降，同时作为反映中枢疲劳状态的脑电Lempel-Ziv复杂度平均值上升。8名运动员匹兹堡睡眠质量指数、SAS得分和SCL-90总分在30天的脑波诱导训练后均有不同程度的改善，这也从另一个角度说明这种训练可以影响中枢神经功能，在某种程度上改善运动员睡眠质量、缓解赛前产生的焦虑以及不良情绪。由于在脑波诱导训练阶段运动员脑电活动趋于同步化、有序化，各种中枢神经机能因素相互影响、相互促进，一方面使运动员机体处于一种良好的协调状态，另一方面也有效地预防了中枢疲劳。可见，在本次亚运会中，获得个人铜牌的运动员最后1次脑波诱导训练后，其综合放松度达到了优秀水平（见图5）。

图5 亚运会男子个人铜牌运动员脑波诱导训练结果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 小结

（1）国家射箭集训队在亚运会选拔赛前，不同训练阶段中脑电非线性参数的变化与其训练负荷强度及负荷量的变化有关联，2个训练指标的变化均能引起运动员脑电复杂度和近似熵的变化。（2）国家射箭集训队运动员大脑中枢神经递质的变化在亚运会选拔赛前的变化最为明显，冬训开始与冬训中期相比则变化并不显著。（3）本研究表明，脑波诱导训练在改善备战亚运会8名国家射箭队运动员大脑中枢机能与大脑高级功能方面具有一定效果及可操作性，但需要进行规模更大的测试验证这种训练的有效性。

[1]郭蓓，姚颂平.我国射箭运动训练现状的调查与分析[J].中国体育科技，2005，41（5）：108-112.

[2]郭蓓.射箭项目制胜规律探讨[J].体育科研，2006，27（4）：64-70.

[3]郭显德，石岩.韩国和美国射箭运动科学化训练特点的研究[J].中国体育科技，2001，37（2）：40-42.

[4]王三保.我国射箭项目特点及制胜规律研究[D].北京：北京体育大学，2011.

[5]王三保，刘大庆.射箭淘汰赛制胜要素理论探析[J].北京体育大学学报，2013，36（9）：129-134.

[6]赵国明，魏柳青，赵小坤，等.个性化参赛方案与发射前行为程序对高水平射箭运动员竞赛策略、赛前心理状态及竞赛操作绩效的影响[J].体育科学，2013，33（12）：39-48.

[7]张力为.值得运动心理学家探索的6个问题[J].心理学报，2004，36（1）：116-126.

[8]郭蓓.射箭备战重大比赛期专项训练负荷的特点[J].体育科研，2006，27（5）：46-52.

[9]郭蓓.射箭备战重大比赛期各部分训练内容的基本特点[J].体育科研，2006，27（6）：51-58.

[10]房晓伟.我国青少年射箭项目基础训练关键问题研究[D].北京：北京体育大学，2012.

[11]房晓伟，李少丹.潜优势射箭项目青少年基础训练关键问题的调查[J].首都体育学院学报，2011，23（5）：456-461.

[12]何洋.我国优秀射箭运动员脑电特征的研究[D].太原：山西大学，2008.

[13]何洋，王霆，石岩.优秀射箭运动员大赛前脑机能特点的研究[J].中国体育科技，2009，45（1）：83-87.

[14]林岭，张力为.运动性心理疲劳相关指标研究[J].中国运动医学杂志，2008，27（2）：231-234.

[15]郭蓓.射箭备战重大比赛训练的监控[J].体育科研，2007，28（3）：56-63.

[16]吴卫国.基于常用脑电分析指标和HRV统计指标对运动员脑电α波的研究[D].北京：首都体育学院，2010.

[17]郑樊慧，张忠秋.飞碟多向运动员比赛前后脑电绝对功率值的比较[J].上海体育学院学报，2007，31（5）：45-50.

[18]大熊辉雄.临床脑电图学[M].周锦华，译.5版.北京：清华大学出版社，2005.

[19]何洋，王霆，石岩.我国优秀射箭运动员冬训期间脑机能变化的研究[J].中国体育科技，2008，44（4）：100-104.

[20]鲁在清.脑电图的发现及发展简史[J].现代电生理学杂志，2012，19（2）：113-115.

[21]王琳.优秀蹦床运动员脑电超慢涨落参数特征的研究[J].成都体育学院学报，2012，38（8）：49-52.

[22]周北云，李捷，罗智.脑电活动类型对优秀举重运动员选材评估的价值[J].中国临床康复，2005，9（36）：102-105.

[23]周未艾，陈海涛，何文革，等.中国优秀射击运动员超慢脑电涨落图分析[J].中国运动医学杂志，2010，29（2）：197-202.

[24]BAILEY S P，DAVIS J M，AHLBORN E N.Neuroendocrine and substrateresponse toalteral brain 52HT activity during exercise to fatigue[J].Journal of Applied Physiology，1993，74（6）：3006-3012.

[25]BLOMSTRAND E.Aminoacids and central fatigue[J].Amino acids，2001，20（1）：25-34.

[26]WEICKER H，STRUDER H K.Influence of exercise on serotonergic neuromodulation in the brain[J].Amino acids，2001，20（1）：35-47.

[27]DAVIS J M，BAILEY S P，JACKSOON D A，et al.Effects of serotonin aganist during prolonged exercise to fatigue in humans[J].Medicine and science in sports，1995，25：578.

[28]ASHBY F G，ISEN A M，TURKEN A U.A neuropsychological theory of Positive affect and its influence on cognition[J].Psychological review，1999，106（3）：529-550.

[29]王霆，王德堃，邓兴国.脑电非线性动力学分析在优秀射箭运动员中枢疲劳研究中的应用[J].体育科学，2010，30（2）：64-69.

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；录用日期：2015-01-16

国家体育总局奥运攻关项目（项目编号：2013A014）

王 霆（1980-），男，山西晋中人，助理研究员，在读博士研究生，研究方向为体育教育训练学。

山西大学体育学院，山西太原030006。