食指和无名指指长比率(2D∶4D)与跑步经济性的相关性研究*

任占兵，杜兴兰,韩格格，王琼清，刘承宜

(1.广州体育学院运动训练学系，广东 广州　510500；2.华南师范大学激光运动医学实验室，广东 广州　510006)



食指和无名指指长比率(2D∶4D)与跑步经济性的相关性研究*

任占兵1，杜兴兰1,韩格格1，王琼清1，刘承宜2

(1.广州体育学院运动训练学系，广东 广州510500；2.华南师范大学激光运动医学实验室，广东 广州510006)

摘要：研究目的是为了探索食指与无名指指长比率(2D:4D)与跑步经济性(running economy，RE)的相关性。选择12名中长跑二级运动员作为研究对象，其中，男性6名，平均年龄20岁、身高(1.76 3.85)m、体重(67.07 4.02)kg、BMI(21.50 1.18)kg/m2；女性6名，平均年龄20岁；身高(1.68 0.11)m、体重(57.61 7.11)kg、BMI(20.50 1.74)kg/m2。研究方法采用MAX-II 运动心肺功能测试系统测量RE，采用Image J软件测量食指与无名指指长，通过皮尔森相关分析RE与2D:4D之间的关系。研究结果发现，男子受试者RE与左手2D和4D比率之间的相关性呈现出高度显著性(p<0.01)，而RE与男性的右手、女性的左手和右手2D和4D比率之间的相关性不具有显著性(p>0.05)，但均表现出正相关的趋势。研究结论表明，2D:4D比值越小，受试者的RE值存在越好的趋势。

关键词：跑步经济性；食指与无名指指长比率；睾酮

研究方向：体育教育训练学

1研究对象与方法

1.1研究对象

选择北京体育大学12名达到中长跑二级水平的运动系学生运动员志愿参与该课题研究，其中女生6名，男生6名，专项均为田径中长跑项目，女生基本情况：平均年龄20岁；身高(1.68(0.11)m、体重(57.61(7.11)kg、BMI(20.50(1.74)kg/m2；男生基本情况：平均年龄20岁；身高(1.76(3.85)m、体重(67.07(4.02)kg、BMI(21.50(1.18)kg/m2。为了保证RE测试结果不受训练疲劳的影响，在正式测试前1天，所有受试者停止高强度训练，但保持正常的饮食和一般日常活动。测试前，详细说明该实验的目的、注意事项以及可能出现的问题，受试者填写知情同意书，志愿按照实验要求配合工作人员进行测试。测试时间：2013年1月；测试地点：北京体育大学科学实验中心。

1.2RE测试方法

RE测试仪器主要采用MAX-II 运动心肺功能测试系统、POLAR心率遥测系统、秒表等。RE测试过程，室内气温20℃，相对湿度45%。受试者穿着自己最舒服的运动服装，测试前，每名受试者均进行了跑台跑步适应，受试者在跑台以10km/h的速度跑10min。根据RE的定义，RE主要是指在次极限负荷的特定速度下跑步摄氧量达到稳定状态时每单位体重的摄氧量[8-11]。该研究让受试者在10km/h的速度下跑5min，取最后1min的摄氧量的平均值作为RE值。

1.3指长比率(2D∶4D)测试

在知情同意的前提下，要求受试者双手手指尽力伸直，五指自然分开，双手分别置于玻璃板平面后，用数码相机拍下受试者左、右手掌正面和10mm标准刻度标尺。由于手掌过度用力压住玻璃平面上会造成手指指尖变形，因此，在测试的过程中，要求受试者的手与玻璃平面尽量轻轻接触。所有照片的测量均由一人完成，每张照片重复测量3次，3次测量结果的平均值进行比较。

1.4数据处理方法

2研究结果

2.1RE测量统计结果

表1　受试者RE等代谢指标测试结果

**表示男性和女性差异具有高度显著性(p<0.01)；*表示男性和女性差异具有显著性(p<0.05)

2.2指长和指长比率测量统计结果

表2是受试者食指(2D)和无名指(4D)指长和指长比率(2D∶4D)测量统计结果，从表2中可以发现，女子左手和右手2D和4D长度均小于男子，女子左手和右手的2D和4D比率均大于男子，进步对样本进行t检验，结果发现，男子与女子的左手2D长度、左手4D长度、右手4D长度等指标之间的差异具有高度显著性(p<0.01)；男子与女子的右手2D长度、左手2DL同4DL比率差异具有显著性(p<0.05)； 男子与女子的右手2DL同4DL比率差异不具有显著性(p>0.05)。

表2　受试者食指(2D)和无名指(4D)指长和指长比率

**表示男性和女性差异具有高度显著性(p<0.01)；*表示男性和女性差异具有显著性(p<0.05)

2.3指长比率(2D∶4D)与RE相关性分析

表3　受试者RE与食指

**RE与2D∶4D的相关性具有高度显著性(p<0.01)；*表示RE与c的相关性具有显著性(p<0.05)

图1　男子左手2D∶4D与RE散点

图2　男子右手2D∶4D与RE散点

图3　女子左手2D∶4D与RE散点

图4　女子右手2D∶4D与RE散点

表3是受试者RE与食指和无名指指长比率(2D∶4D)相关性统计结果，从表3中可以发现，受试者RE与2D和4D比率之间呈现出正相关，男子受试者RE与左手2D和4D比率之间的相关性呈现出高度显著性(p<0.01)，而RE与男性的右手、女性的左手和右手2D和4D比率之间的相关性不具有显著性(p>0.05)，但均表现出正相关的趋势。

图1-图4是RE与2D和4D比率之间的散点图，图中实线为RE与2D和4D比率之间基于一元回归分析得出的趋势线，虚线为95%置信区间，因变量y为RE值，自变量x为2D和4D比率，R2为RE结果的变化可以在多大程度上由2D和4D比率的变动来解释。该研究中，男子RE的变化中，84.7%的变化归因于男子左手2D和4D比率的变动；57.1%的变化归因于右手2D和4D比率的变动只占57.1%。女子RE的变化中，32.9%的变化可以归因于女子左手2D和4D比率的变动；13.9%的变化归因于女子右手2D和4D比率的变动。相关性分析结果说明，RE与2D和4D比率之间总体上呈现出正相关趋势，即2D和4D比率越小，RE表现出越小的趋势，而RE越小，说明受试者的跑步经济性更好，能量更节省化。

3分析讨论

运动能力不同，食指与无名指指长比率2D∶4D值会有差异。研究发现，杰出的运动员有着较低的2D∶4D[15]，运动能力较强的体育生的2D∶4D明显低于运动能力相对弱的非体育生[16]，游泳运动员2D∶4D与游泳运动能力有关，且与运动等级水平之间呈负相关[17]，优秀击剑运动员优势手2D∶4D低于普通运动员[18]。因此，该研究在选择受试者的时候充分考虑了运动能力差异，选择处于同一运动等级的受试者参与测试。

3.1指长比率(2D∶4D)与RE相关性分析

该研究发现，男子左手2D∶4D比率与RE之间的相关性呈现高度显著性，而男子右手、女子左手和右手2D∶4D与RE之间的相关性均不具有显著性，但是，2D∶4D与RE之间总体上存在着正相关的趋势，即2D∶4D值越小，RE也越好。这也符合前人关于2D∶4D与体育表现之间的研究成果， Manning和Taylor(2001)[1]研究发现，对于年轻的男性受试者，2D∶4D与体育运动表现之间呈现出负相关。对英国男子职业足球运动员的研究也发现相似的趋势，例如，在超级联赛踢球的足球运动员2D∶4D值要比在一般水平联赛踢球的运动员低，第一梯队足球运动员2D∶4D值要比第二梯队运动员低，国际水平足球运动员2D∶4D值要低于非国际水平的足球运动员[23]。上述研究均表明，2D∶4D比率越小，运动成绩越好，这与该研究得出的结果趋于一致。

2D∶4D之所以与体育表现呈负相关，外在原因归因于2D∶4D 值与男子气概的表现特征具有联系，例如，研究发现，2D∶4D较低的人具有进取心[24]、跑步速度优势[2]、以及英式橄榄球的运动表现较好[3]等，Randy Hill(2012)[7]等研究认为，内在原因应该归因于正常范围内睾酮的含量。Bobbert T(2012)[25]的一项研究发现，优秀的马拉松运动员会出现合成代谢激素增高反应，而训练水平较低的受试者则会出现较高的应激激素反应。Auyeung TW(2011)[26]研究发现，睾酮水平与肌肉质量、力量以及体能表现等相关。这些研究进一步佐证了运动水平与睾酮水平之间存在内在联系，这也在一定程度上解释了该研究仅仅得出男子左手2D∶4D比率与RE之间的相关性呈现高度显著性，可能归因于男性受试者体内睾酮含量略高于女子，该假说需要进一步从运动生理学的角度进行验证。

3.2指长比率(2D∶4D)的性别差异

该研究发现，男性2D∶4D比女性2D∶4D要低，这与前人的研究结论趋于一致，即2D∶4D存在着性别差异，男性的2D∶4D要小于女性的2D∶4D[2, 19]，小学男生2D∶4D显著小于小学女生[20]。Manning认为，胎儿睾酮水平和雌性激素水平对胎儿器官具有重要的影响，例如，产前睾酮含量与2D∶4D呈现出负相关；产前雌性激素含量与2D∶4D呈现正相关[21]，因此，2D∶4D的性别差异在胎儿时期已经形成[22]。

该研究发现，男子左手2D∶4D比率与RE之间的相关性呈现高度显著性，而女子左手和右手2D∶4D与RE之间的相关性均不具有显著性。前人发现，女子击剑运动员存在2D∶4D比率与运动水平之间的相关性[32]，但女子体操没有这种相关性[33]。Pokrywka等人(2005)[31]虽然发现了女子2D∶4D比率与运动水平之间的相关性，但其研究对象包括8名柔道、1名舞蹈、4名田径、3名排球、4名游泳、3名帆船和1名拳击，没有对运动进行精细分类。

2D∶4D比率与RE之间的相关性的男女差异受到很多因素的影响。2D∶4D比率是由先天决定的。与2D∶4D比率相关的应该是一天内花费时间最多的活动，后者称为职业工作。按照无标度功能网络理论[34, 35]，机体的内部功能和整体活动分为必需、关键非必需和普通非必需三类。职业工作是人体的唯一必需活动，决定了人体内部功能，后者包括RE。在一天的时间分配中，职业工作所占有的时间越多，水平越高，对RE的贡献越大。青春期的女性受到月经的控制，男性则相对单纯一些。女性运动员的运动水平低于男性。这些因素降低了女性中长跑活动对RE的贡献，导致2D∶4D比率与RE之间的相关性出现男女差异。

总之，该研究认为，产前睾酮含量可能会影响胎儿后天的有氧代谢能力，而通过观测2D∶4D比例，可以初步判别受试者RE水平的高低。该研究的局限在于没有采用大样本量进行研究，其次，受试者因是中长跑二级运动员，没有对更高水平专业中长跑运动员进行研究，因此，建议未来可以通过增加样本含量或者选择高水平中长跑运动员来进一步验证2D∶4D与RE之间的关系。

4结论

该研究发现，食指与无名指指长比率2D∶4D与RE之间具有相关性，2D∶4D比值越小，受试者的RE值存在越好的趋势，产前睾酮含量可能会影响胎儿后天的有氧代谢能力，而通过观测2D∶4D比例，可以初步判别受试者RE水平的高低。

参考文献：

[1] Manning J T, Taylor R P. Second to fourth digit ratio and male ability in sport: implications for sexual selection in humans[J]. Evol Hum Behav. 2001, 22(1): 61-69

[2] Manning J T. Digit ratio: A pointer to fertility, behavior, and health[M]. New Brunswick NJ: Rutgers University Press, 2002

[3] Bennett M, Manning J T, Cook C J, et al. Digit ratio (2D:4D) and performance in elite rugby players[J]. J Sports Sci. 2010, 28(13): 1415-1421

[4] Honekopp J, Watson S. Meta-analysis of digit ratio 2D:4D shows greater sex difference in the right hand[J]. Am J Hum Biol. 2010, 22(5): 619-630

[5] Honekopp J, Schuster M. A meta-analysis on 2D: 4D and athletic prowess: Substantial relationships but neither hand out-predicts the other[J]. Personality and Individual Differences. 2010, 48(1): 4-10

[6] Manning J T, Morris L, Caswell N. Endurance running and digit ratio (2D:4D): implications for fetal testosterone effects on running speed and vascular health[J]. Am J Hum Biol. 2007, 19(3): 416-421

[7] Hill R, Simpson B, Manning J, et al. Right-left digit ratio (2D:4D) and maximal oxygen uptake[J]. J Sports Sci. 2012, 30(2): 129-134

[8] Conley D L, Krahenbuhl G S. Running economy and distance running performance of highly trained athletes.[J]. Med Sci Sports Exerc. 1980, 12(5): 357-360

[9] Conley D L K G B L. Following Steve Scott: physiological changes accompanying training[J]. Phys Sports med. 1984, 12: 103-106

[10] Anderson T. Biomechanics and running economy.[J]. Sports Med. 1996, 22(2): 76-89

[11] Morgan D W, Craib M. Physiological aspects of running economy.[J]. Med Sci Sports Exerc. 1992, 24(4): 456-461

[12] 任占兵. 中跑运动员跑步经济性与运动成绩的相关性研究[J]. 中国体育科技. 2011(2): 26-31

[13] Costill D L, Thomason H, Roberts E. Fractional utilization of the aerobic capacity during distance running.[J]. Med Sci Sports. 1973, 5(4): 248-252

[14] Morgan D W, Baldini F D, Martin P E, et al. Ten kilometer performance and predicted velocity at VO2max among well-trained male runners.[J]. Med Sci Sports Exerc. 1989, 21(1): 78-83

[15] 袁建琴，阮昌雄，李芳辉，等. 食指与无名指指长比率(2D︰4D)与运动能力研究评述[J]. 体育学刊. 2009(4): 104-107

[16] 石峰. 体育院校大学生指长比(2D︰4D)与文化成绩、体育成绩、体质的相关性研究[D]. 广州: 华南师范大学, 2008

[17] 党晓云，张建，梁芝栋，等. 游泳运动员指长比与运动能力的相关分析[J]. 北京体育大学学报. 2011(2)

[18] 秦学林. 击剑运动员食指与无名指指长比(2D:4D)与运动能力关系研究[J]. 体育与科学. 2011(6): 69-71

[19] Manning J T, Hill M R. Digit ratio (2D:4D) and sprinting speed in boys[J]. Am J Hum Biol. 2009, 21(2): 210-213

[20] 李芳辉. 小学生第二根与第四根手指长度的比率与体育成绩和文化成绩的相关性分析[D]. 广州: 华南师范大学, 2007

[21] Manning J T, Scutt D, Wilson J, et al. The ratio of 2nd to 4th digit length: a predictor of sperm numbers and concentrations of testosterone, luteinizing hormone and oestrogen.[J]. Human reproduction. 1998, 13(11): 3000

[22] Malas M A, Dogan S, Hilal Evcil E, et al. Fetal development of the hand, digits and digit ratio (2D: 4D)[J]. Early Human Development. 2006, 82(7): 469-475

[23] Manning J T, Bundred P E, Taylor R. The ratio of 2nd and 4th digit length: a prenatal correlate of ability in sport[J]. Kinanthropometry VIII. London: Roudletge. 2003: 165-174

[24] Coyne S M, Manning J T, Ringer L, et al. Directional asymmetry (right-left differences) in digit ratio (2D: 4D) predict indirect aggression in women[J]. Personality and individual differences. 2007, 43(4): 865-872

[25] Bobbert T, Mai K, Brechtel L, et al. Leptin and endocrine parameters in marathon runners[J]. Int J Sports Med. 2012, 33(3): 244-248

[26] Auyeung T W, Lee J S, Kwok T, et al. Testosterone but not estradiol level is positively related to muscle strength and physical performance independent of muscle mass: a cross-sectional study in 1489 older men[J]. Eur J Endocrinol. 2011, 164(5): 811-817

[27] Tesch P, Larsson L, Eriksson A, et al. Muscle glycogen depletion and lactate concentration during downhill skiing[J]. Med Sci Sports. 1978, 10(2): 85-90

[28] Lacour J R, Padilla-Magunacelaya S, Barthelemy J C, et al. The energetics of middle-distance running[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1990, 60(1): 38-43

[29] 刘承宜，任占兵. 生理经济学[J]. 华南师范大学学报(自然科学版). 2011(2): 1-6

[30] 刘承宜，袁建琴，付德荣，等. 以赛带练的内稳态研究[J].体育学刊. 2008, 15(5): 81-84

[31] Pokrywka L, Rachon D, Suchecka-Rachon K, et al. The second to fourth digit ratio in elite and non-elite female athletes[J]. Am J Hum Biol. 2005, 17(6): 796-800

[32] Voracek M, Reimer B, Dressler SG. Digit ratio (2D:4D) predicts sporting success among female fencers independent from physical, experience, and personality factors[J].Scand J Med Sci Sports,2010, 20(6): 853-60

[33] Peeters MW, Claessens AL. Digit ratio (2D:4D) and competition level in world-class female gymnasts[J]. J Sports Sci. 2013, 31(12): 1302-11

[34] 刘承宜, 李星儿, 柳珑, 等. 2013. 基于Pareto原理的健康工程初步研究[J]. 华南师范大学学报(自然科学版),45(6): 148-154

[35] Liu TCY, Liu L, Chen JG, et al. Action-dependent photobiomodulation on health, suboptimal health and disease[J].Int J Photoenergy,2014:11

Research on the Relationship Between Second

to Fourth Digit Ratio (2D∶4D) and Running Economy

REN Zhan-bing1，DU Xing-lan1，Han Ge-ge1，WANG Qiong-qing1，LIU Chengyi2

(1.Athletic Training Department, Guangzhou Sport College, Guangzhou 510500, China；

2.Laboratory of Laser Sports Medicine，South China Normal University，Guangzhou 510006，China)

Abstract：The purpose of this study was to explore the correlation between second to fourth digit ratio (2D∶4D) and running economy (RE).Twelve subjects majored in middle and long distance running participated in this research(6 men, average age 20 years old, height (1.76 3.85) m, body weight (67.07 0.02) kg , BMI (21.50 1.18) kg/m2；6 women, mean age 20 years; height (1.68 0.11) M, weight (57.61 7.11) kg, BMI (20.50 1.74) kg/m2). The RE was tested by using the MAX-II cardiopulmonary function test system and the 2D∶4D was measured by using the Image J software, the relationship between the Pearson correlation analysis of RE and 2D∶4D. The results found that the correlation between RE and 2D∶4D was significant in the male right hand (p<0.01) and was not significant in the male left hand (p>0.01), and the correlation between RE and 2D∶4D was not significant in the female right and left hand (p>0.01), but both male and female showed a positive correlation trend between RE and 2D∶4D. These results indicate that the smaller ratio of 2D∶4D may accompany by the better RE.

Key words：running economy; second to fourth digit ratio; testosterone

*基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目(11002036)；广东省高等学校优秀青年教师培养计划资助项目(Yq2013105)

作者简介：任占兵(1979-)，男，河南人，副教授，博士

收稿日期：2015-09-25

中图分类号：G812.6

文献标识码：A

文章编号：1007-323X(2016)01-0097-05