人体运动链理论溯源及对功能性训练的启示

王银晖

人体运动链理论溯源及对功能性训练的启示

王银晖

从人体运动的主要特征出发，对动作结构特征的复杂性以及动作技能完成的特点、要求进行分析，由此引申出人体运动链系统的形态结构。研究发现人体运动链涵盖肌肉链、关节链、神经链3种基本形式，3者在工作中相对独立又互相影响。在运动时类似波浪的传导方式是运动链功能的体现。功能性动作是运动链连续性和完整性的结果，运动链的动态和多维体现是功能性训练的本质特征。因此在功能性训练实践中要着重关注运动链各体系及相互之间的完整与协调，重视人体核心区域的枢纽功能，强化和消除弱链接，避免孤立、局部的训练方式。

人体；运动链；功能性训练；动作

当前，随着运动训练理论的不断创新，尤其是功能性动作筛查和功能性力量训练的普及和推广，导致世界范围掀起了功能性训练的研究热潮[1]。Gray Cook指出，功能性训练应重视人体链结构的客观存在，操作中要遵循运动链结构和功能的规律，避免单一的、局部的训练方法[2]。可见，训练实践中对人体运动链宏观、整体的把握是功能性训练的主要特征之一。目前我国部分训练第一线的教练员对运动链的本质与机制仍有一定程度的认识偏差，或将成为训练方法创新与训练成绩提高的重要制约因素[3]。基于此，本研究通过对近年来国内外有关运动链系统研究的成果进行总结归纳，以匡正运动链概念歧义。

1 人体运动的主要特征

1.1 人体运动动作的结构特征

人体运动状态的启动与维持是在空间和时间维度上所有参与单元共同构成的一系列整体解剖动作[4]。Peter McGinnis[5]认为人体运动时的动作特征主要有以下4种表现形式：(1)腿部支撑负重或蹬伸用力。(2)上下肢和身体左右两侧的对称运动。(3)上下肢和身体左右两侧非对称运动。(4)对称和非对称复合运动。无论何种运动均以上述4种运动特征为基本单元，并相互交叉、组合衍生出种类繁多的体育项目和运动方式。

1.2 动作技能完成的特点和要求

人体单个关节的解剖结构决定肢体不能做单方向无限制的转动，而只能做往复转动或以关节为中心的圆锥形运动，单独一块肌肉组织也仅能够做出收缩或舒展的向心、离心运动。但绝大多数运动项目所需的动作技能都具有一定的复杂性和多维性，绝非单个关节或肌肉能够胜任。Stodden和Goodway[6]在前人研究的基础上总结了人体各种动作技能完成的共同特点，认为所有运动的动作完成均是神经系统支配下的随意运动与不随意运动组合，具有静力与动力稳定空间特征和快慢结合的时间特征。James Watkins[7]做了更进一步阐述，认为人体自我组织、控制和调节是动作技能完成的显著特点，体现在身体不同部分刚与柔、快与慢、稳定与灵活、独立与协同、加速与减速、对称与不对称等因素之间的相互协调。人体动作技能的复杂性要求承担运动任务的组织或系统必须适时做出相应调整和变化，要求肢体和关节进行多轴和多面的运动。骨骼肌分工明确，向心、离心和等长3种收缩形式同时存在，深层和表层两个层次骨骼肌动员参与，形成一个整体运动链。这种链式结构将不同结构和功能的器官、组织串编到人体的运动体系当中，实现运动功能的协同统一，是一切动作技能完成的必备条件和物质基础。

2 运动链理论发展与分类结构

2.1 运动链理论起源与发展

“链接”概念最早由19世纪70年代Franz在其著作《机械运动学》首次提出，随后迅速被学界认同并传播到相关学科[8]。20世纪30年代，Hans在研究人体肌肉时第一次将“链接”概念引入人体科学领域，阐述了人体运动链是各部分肌肉组织以功能为单元相互连接，其涵义不仅仅限于各部分的总合，而是肌肉连续在人体分布的脉络状链式结构[9]。1946年美国康复治疗师Herman Kabat、Margaret Knott将肌肉链理论初步应用在临床方面。他们将脊髓灰质炎患者功能缺失的肌肉整合到某条肌肉链中，通过对整条肌肉链施加刺激使功能缺失的肌肉参与收缩，达到肌肉功能恢复的效果。在此基础上，Denys明确了肌肉链概念的涵义并发展了其应用范围，建立了划时代的“肌肉链模型”，使之成为一种康复领域行之有效的临床疗法[10]。随后，1964年Hanavan从运动生物力学角度将人体视为刚体模型进行研究，他将人体分为15个刚体单元，相邻单元通过运动副相连。该方法为学者们研究人体运动链开辟了新的方向[11]。捷克运动科学家Vladimir Janda博士对康复领域结构学派与功能学派的理论分歧进行了比较归纳，提出 “chain reaction(链反应)”概念，扩充了人体运动链的内涵，即肌肉链、关节链、神经链共同组成人体运动链系统[12]。链反应概念使运动链的功能与结构得到理论统一，能很好的解释肌肉、骨骼等组织的一些现象。Janda博士的理论综合了前人研究的成果并提出了创新，丰富了运动链理论体系，目前得到体育运动科学界的普遍认可。

2.2 人体运动链结构分类

2.1.1 肌肉链

人体运动位移的本质是由肌肉收缩引起。因此肌肉链(Muscular Chains)是人体运动链系统中能量产生的源头。Janda在综合学界对肌肉组织的研究时指出，肌肉链由肌筋膜链(Myofascial Chains)、协同肌(Synergists)和肌肉环带(Muscle Band)3种类型构成(见表1)，3类肌肉链在工作时相互配合并与人体骨骼、神经相互影响[13]。

肌筋膜链理论最初由Ida Rolf创造， Thomas Myers解剖实验证实并得到Rolf学派的发展[14]。该理论强调肌肉系统的整体功能，使人们不再受到“肌肉起止于特定位置”的传统解剖学认知局限。肌筋膜是肌肉组织外包裹的一层坚韧的结缔组织，主要由深筋膜组成，在人体各部位由浅入深纵贯皮肤深层、肌肉与人体器官，主要起保护内脏器官和运动组织的功能。肌筋膜具有很好的延展性和弹性，因此可以储存弹性势能，使身体做功效率增加，延迟疲劳发生。目前通过Rolf学派以及其他学者研究的不断深入，肌筋膜链已经由最初发现的5条拓展到了10类，共20条，像网络一样遍布人体各处[15]。在解决损伤和疼痛等问题时，可以根据肌筋膜链的延伸路径确定导致损伤、疼痛以及代偿现象发生的根本原因。

表1 肌肉链的结构与功能

协同肌指某肌肉组织或肌群在身体活动时与另一肌肉或肌群相互协调共同完成身体活动。在训练动作中协同肌的力量水平往往决定了主动肌的训练效果，尤其是躯干的大肌肉群。如果肱三头肌不够发达，则卧推很难达到刺激胸大肌的有效重量；肱二头肌力量不够，就很容易拉背部训练的后腿，训练效果大打折扣。因此，在训练实践中，必须深刻理解协同肌原理，采取多样化的手段使不同肌肉或肌群达到力量均衡。

肌肉环带大多环绕分布在人体躯干位置，是肌肉链的一种独特形式[16]。由人体深层短肌构成。维持脊柱-骨盆关节链稳定的环状肌群和负责躯干伸展、屈曲、转动的浅层扁状肌群均属于肌肉环带。肌肉环带能够传导运动中人体上下肢动能，储存弹性势能，并对人体核心稳定性起到关键作用。在体育竞技中，其他形式运动链通过肌肉环带的有效整合，可以在维持髋部以上躯干动态稳定姿势的基础上使力量有效地通过运动链各环节，提高动能传导的效率。此外，肌肉环带可以通过脊柱-骨盆链的转动主动发力，是人体运动中的重要力量来源。

2014年，Myers发现人体还存在一种肌肉链，即肌肉吊索(Muscle Slings)[9]。肌肉吊索存在于人体大型肌群和其周围相关联的结缔组织，由肌肉、肌腱、筋膜、骨骼、韧带等组织共同组成，是人体肌肉链不同单元的另外一种组合。根据人体肌肉吊索位置和结构的不同可分为前后躯干吊索、后纵吊索、前斜吊索、后斜吊索等类型。周围筋膜牵拉或被动机械作用力合理牵拉后可激活吊索。肌肉吊索激活时能够提高动能传递效率，保障功能动作完成，维持体姿稳定，储存弹性能量，保护深层稳定肌。

2.1.2 关节链

关节链(Articular Chains)包括两个或两个以上相邻的关节。当某个关节出现功能失常或姿势不正时，中枢神经系统对人体动力分布做出调整，必然会出现相关关节的代偿现象。关节的位置与结构决定其功能，Boyle[17]和Cook[2]在2010年分别对人体主要关节按照稳定与灵活进行分析后分类发现：肩胛、肘、腰、膝和脚趾等关节属于稳定关节；颈、肩、胸、腕、髋、踝等关节属于灵活关节。

Janda[18]将人体的关节链根据功能和结构的不同分为姿势链(Postural Chains)和动力链(Kinetic Chains)。姿势链是指人体在站立或维持一定体姿时身体各关节间的位置情况[19]。姿势链的形态对人体运动时动能的传导效率有决定性影响。良好的身体姿势有益于人体重心在各关节处的均匀分布，在运动时发力更加顺畅，不良的体姿会使人体正常力学分布发生变化，导致关节压力和肌肉不平衡，加速疲劳及增加损伤几率。如坐姿不正时，头部过度前倾，导致胸椎、腰椎、骨盆等关节出现代偿现象，增加背肌和脊柱转动负荷。姿势链理论通常用来诊断人们体姿结构和功能问题，如运用“体姿与运动评估图”对运动员进行不良体姿筛查和身体不平衡程度进行评估。

动力链是肌肉收缩产生的能量通过各关节稳定或灵活的支配由躯干向四肢传导的链式结构。Boyle[17]认为灵活关节不仅代表这些关节具有较大的活动度，更说明了其产生力量的能力，所以动力链流畅程度代表稳定关节维持平衡的能力和灵活关节产生力量的能力两个方面。Blackburn[20]研究发现动力链工作的基本形式有两种：开链运动(Open Kinetic Chain，OKC)和闭链运动(Closed Kinetic Chain，CKC)。开链运动强调肢体的灵活、速度和爆发力，肢体远端可自由移动，如各种鞭打动作。人体上肢关节活动主要为开链运动，因此上肢的灵活性更高。闭链运动强调关节的稳定性和压缩力，肢体以离心收缩或拮抗不可移动物体为特征。此状态下，关节需在力学结构上做出位置调整以提高人体力量的效率，因此灵活性被弱化。下肢运动以闭链运动为主，因此下肢的稳定性更高。Palmitier[21]等在研究膝关节康复训练时发现，下肢的闭链运动能对人体负荷与肌肉收缩力的力矩平衡做出更好的调整。这说明在功能性训练和康复实践过程中应该对闭链运动投入更多研究关注。

2.1.3 神经链

刘展[22]认为，神经链(Neurological Chains)可大致分为感知运动系统和神经发展运动模式。感知运动系统(Sensorimotor System)是以反射弧为基本结构，前馈和反馈机制调节神经-肌肉活动的链式反应。感知运动系统有感知运动链和保护性反射链两种调节运动方式。其中感知运动链(Sensorimotor Chains)在支配人体运动活动中占主导地位。该运动链包含反射稳定链和感知运动适应链。反射稳定(Reflexive Stabilization)指在无意识的状态下，肌肉维持人体平衡或稳定而进行自发收缩。如失去重心时，肢体肌肉自动收缩使身体恢复正常姿态[23]。脊柱-骨盆链是人体最重要的反射稳定链，其状态激活是力量同步传递与人体平衡的保障。Prieske和Muehlbauer研究了核心肌力与运动表现之间的关系，发现骨盆肌力失衡与下背疼痛、腹股沟拉伤以及膝关节一系列损伤都有关系[24]。因此，在训练过程中应重点关注脊柱-骨盆链为中心的核心区训练。感知运动适应链(Sensorimotor Adaption Chains)由神经功能适应与解剖结构适应双方面构成。神经功能适应包括中枢神经与周围神经的相互适应，即大脑与脊髓的相互影响。链结构中某个环节出现功能弱化均可影响整个系统功能[25]。解剖结构适应能够解释运动链某环节解剖结构受损时相关环节的适应性代偿[26]。如腰痛引起颈部肌肉代偿，引起颈部肌肉紧张和颈椎屈曲不正，产生疼痛。这种肢体远端、近端相互预测的运动链反应模式在训练实践中可用来预测和诊断伤病根源，使运动弱链得到弥补或消除。保护性反射链(Protective Reflexes Chains)属于浅反射，即刺激皮肤、粘膜引起的肌肉快速收缩反应。中枢神经在人体运动状态下可以调节和刺激肌肉主动或被动交替收缩，使一侧和对侧肢体协调运动，最终产生肢体位移。例如当皮肤的触觉感受器或肌腱的牵张感受器接受刺激会导致肢体肌肉做出无意识的收缩反射[27]。

人类成长过程中的神经发展运动模式(Neurodevelopmental Locomotor Patterns)呈链式结构。新生儿仅能进行呼吸与四肢活动等最基本的功能动作，随着神经系统的发展完善，奔跑、各种体育技能等复杂动作模式不断被学习掌握[28]。动作模式的形成具有明显的时间链式特征，是神经痕迹作用的结果，其内在本质是神经发育的阶段性变化。在动作模式发展和完成过程中，外界信息通过感知器官传递到中枢神经的相关控制区域，经大脑的分析整合后发出统一指令，调节其他器官系统共同工作，即完成动作模式[29]。运动技能习得过程在本质上也与此相同。另外，虽然有不同方法对人体屈肌和伸肌进行分类，但从神经学视角而言，屈肌和伸肌的划分也是按照神经发展运动模式划分。其中屈肌系统在人体发育过程中占主导作用，主要参与有节律或重复进行的躯体活动；伸肌系统主要承担克服重力的工作，负责控制人体伸展活动和身体姿势稳定。Janda提出的肌肉平衡理论就是基于这两种肌肉系统的有机结合来产生最佳姿势和动作[30]。这两类肌肉通过同步收缩和激活共同为人体姿势稳定和动作协调提供保障，两者在运动中均不能单独起作用。

实践证明，运动员运动技术水平与神经链流畅程度高度正相关，竞技体育领域的学者们也越发重视神经链的功能和作用。如本体感受器活性可以通过合理的牵伸训练得到提高，从而增强动觉系统能力和肌肉做工效率，预防损伤出现[31]。此外人体自主神经系统也可以通过合理的调节训练得到增强，对运动员调整赛前状态、增强内脏与运动器官机能的协调统一、减少疲劳具有重要意义[32]。

3 运动链反应形式

3.1 运动链反应的表现形式

运动链反应指在运动链系统中，由某环节产生的运动能够引起相邻环节甚至相关运动链共同参与运动。有人用“波浪效应”形容此过程，就在于力量和动能在运动链上的传导并非单一、特定的方向而是像波浪一样向周围传递。刘展认为[33]处于运动状态的人体运动链各单元重要程度并不一致，每条运动链都有各自独特的作用，分工也各不相同，因此运动链并非一条类似铁链的刚体结构。将结构、功能、反应形式不尽相同的元素整合到一起共同参与运动，就是运动链反应的基本特点。构成运动链的单元如骨骼、关节、肌肉、筋膜、神经等差异以及各部分的功能差异均能对链反应产生影响[34]。当某个单元的结构失常或功能弱化时，运动链反应将不能正常传导，从而破坏运动链的整体性。如Page和Frank[35]研究发现，上交叉症和下交叉症患者出现的腰背、颈、肩等关节肌肉疼痛大多由体姿不正导致。因此，在解决功能代偿和运动损伤问题时，需要逐其根源，对症下药，而不是简单的“头疼医头，脚疼医脚”。

3.2 弱链接对运动链反应的阻碍作用

弱链接在训练实践中是一种常见且普遍存在的现象。在运动链的某个或多个环节出现相对薄弱状态时，就会导致“弱链接”出现。弱链接的存在能破坏运动链反应传递的路径，并产生放大效应，使机体器官组织负荷增加，降低动作的经济性，导致运动员完成某项动作时出现动作不规范、不稳定以及产生代偿动作[36]。弱链接有相对或绝对弱化两种类型。相对弱化即该薄弱环节相关运动链其余环节过度强化，或对该环节起制衡功能的相对环节过度强化，从而呈现该环节较弱的外在表象；绝对弱化即由于某种原因导致该薄弱环节未达到运动链整体需要的强度水平。有研究发现在开链和闭链工作方式转换的瞬间，会出现更强的剪切力，此时若存在弱链接将会增加运动损伤发生概率[37]。因此，在进行功能性训练时，应遵循运动链理论，强调身体机能的整体性，及时发现薄弱环节，使运动员得到全面发展。

4 对功能性训练的启示

4.1 功能性动作是运动链连续性和完整性的结果

功能性训练的主要目的是使人体机能得到整体和全面的发展[38]。功能性训练的诞生和发展是对传统训练方法简单、孤立、机械等陈旧思想的摒弃和反思的结果。也是人们对运动本质的由局部到整体、由单一到系统再认识过程。Vern Gambetta认为功能性训练应将竞技需要作为最终目的，在此基础上选择训练的方法和手段[39]。但训练手段的专项化并非排斥一切其他非专项的训练内容，非专项化训练可以作为专项训练的合理补充，因此专项化仅仅是功能性训练的一大特点，却不能从训练方法是否专项化进行区分。美国国家运动医学会NASM将功能性训练定义为能够高效提升人体在三维运动方向上进行加减速和保持稳定等复合运动能力的训练。机体功能链受神经、肌肉、骨骼等多系统共同控制，是多维整合的链式系统。基于此，诞生了本体感觉训练、核心力量训练、振动训练等训练方法[40]。但以上几种训练方法必须与传统训练配合使用，以避免影响专项竞技水平提高。另外，功能性训练重视神经-肌肉系统训练，强调机体供能系统和动力链统筹协调，在运动技能形成和提高方面效果显著。

4.2 运动链的动态和多维体现是功能性训练的本质特征

功能性训练具有训练整体观的本质，动作有着复合性、多维性，又根据专项差异具有一定的变化和个性[41]。综合而言，无论哪种运动项目采用的功能性训练均具有以下特点：一、肌肉运动和生理机能的多维性。功能性训练要求选择练习动作应注意全身运动，动作轨迹应具有矢状面与额状面交替的三维立体特征；肌肉动员方面表层、深层肌肉充分动员，主动肌、拮抗肌协同有序做功。如进行腰部核心力量训练时，不仅要使浅表的竖脊肌得到锻炼，脊柱周围维持躯体稳定的深层肌肉，以及额状面上的髂腰肌等也必须加以重视。多维性实质上是能否达到功能性训练目的的整体体现和实施保障。二、功能性训练多以躯体动态运动为主。大部分体育运动区别于其他形式人类活动的最大特点是在机体高效率高强度的状态下，维持或改变机体内外时空动态特征。因此，功能性训练通过动作速度、频率、幅度等方式，由运动员自我控制机体时空要素，实现训练目的。三、机体各系统的链式效应。人体运动的动力源泉在宏观上由肌肉骨骼系统表现，微观而言则由细胞代谢产生能量推动。从专项角度设计功能性训练时，要将该项目肌肉-骨骼、供能特点、神经系统变化、激素调节等诸多因素统筹进去，从宏观到微观重视人体功能链结构的客观存在，这也是传统训练方式所欠缺和必须考虑的。

4.3 功能性训练必须重视人体核心区的训练

功能性训练刚来到中国时，我国学者有人将核心区训练等同为功能性训练[42]。核心区位于人体中轴位置，几乎是所有运动链的中心，核心区的位置决定了其功能的重要性。从生物力学角度来看，当力量传递到达人体的躯干位置时，通过脊柱-骨盆的旋转会把力量输送到想要达到的位置。如果这个过程中脊柱-骨盆的位置、角度不正，就会导致力量传递大小不适宜或者方向不正，使机体产生代偿性动作，影响运动功能发挥[43]。陈小平认为，核心稳定性对人体运动链动能传导具有重要的枢纽功能，其系统构成包涵主动、被动、神经控制、呼吸调节4个子系统，通过对深层、浅层核心肌群的有效控制，为力量传递创造支点，协调发挥整条运动链的功能[44]。 大量研究表明，核心稳定性训练注重深层小肌肉群的训练，能塑造出强劲有力的核心稳定肌群，使人体脊柱-骨盆链的结构与姿势在运动中保持相对稳定，将上、下肢不同方向的力量进行汇集、整合、放大，输送到想要达到的特定方向，并在肢体末端形成类似鞭打动作的效果。核心力量训练表现在人体多肌群多维度参与运动，突出力量的提高、传递和协调。能够提高力量输出，改善力量控制，降低能量消耗，提高做功效率。由此可见，发展核心区的平衡能力和核心力量是至关重要的，功能性训练必须重视人体核心区的训练。

5 结语

功能性训练在当前已经成为一种时尚理论，运动链的理论与实践研究也方兴未艾。目前学界对运动链的一些问题还存在一些争议，如人体中心链的位置和结构、关节稳定与灵活的优先级、运动链波浪效应的方向性等。此外，通过文献梳理发现，国内外对神经链的训练方法尚未形成系统化研究。这些问题的存在将激励着我们不断推动理论发展和实践创新。由于本人理论储备不足等局限，本研究仅对生物学与体育科学领域中的运动链和链反应的本质、涵义以及在功能性训练中的价值进行分析，但愿能够对后续研究者提供一些借鉴。

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(编辑 李新)

The Origin of Kinematic Chain Theory and Its Enlightenment on Functional Training

WANG Yinhui

Based on the main features of human motion,the present paper analyzed the complexity of movement structure features and the characteristics of and requirements for the completion of action skills, and further explored the morphological structure of human motion chain system. It is found that the kinematic chain contains three basic forms: joint chain, muscle chain and nerve chain. The three forms are independent while mutually influential. The wave-like conduction in motion is the embodiment of the function of kinematic chain. The functional movement is the result of the continuity and integrity of kinematic chain. The dynamic and multidimensional embodiment of kinematic chain is the essential feature of functional training. Therefore，in functional training practice, focus should be put on the integrity of and coordination between the various systems of kinematic chain and attention be paid to the core function of human body's core area, thus the weak links can be strengthened and eliminated, and isolated and partial training can be avoided.

humanbody;kinematicchain;functionaltraining;movement

G804.23 Document code：A Article ID：1001-9154(2017)02-0060-07

王银晖，硕士研究生，副教授，研究方向：体育教育训练学，E-mail：w8115912@163.com。

河南省安阳工学院体育教学部 ，河南 安阳 455000 Department of P.E.,Anyang Institute of Technology,Anyang Henan 455000

2016-07-29

2017-01-02

G804.23

A

1001-9154(2017)02-0060-07