一次性身体锻炼期间不同时段的情绪效益及其心肺活动特征

张韧仁周成林

1四川师范大学体育学院（成都610101）2上海体育学院（上海200438）

一次性身体锻炼期间不同时段的情绪效益及其心肺活动特征

张韧仁1周成林2

1四川师范大学体育学院（成都610101）2上海体育学院（上海200438）

目的：探究一次性身体锻炼期间不同时段的情绪效益及其心肺活动特征。方法：60名被试在跑台上完成30 min中等强度定速（以前期自行调速实验中每个被试表现出的适宜跑速为固定跑速）跑或走，并在实施前5 min、期间30 min和之后10 min进行情绪状态自行测评和生理指标同步监测；将45 min均分为9个时段并选择锻炼期间第1时段（t1）、第2时段（t2）、第3时段（t3）、第4时段（t4）、第5时段（t5）、第6时段（t6）的测试数据进行统计和分析；兼顾访谈核实结果。结果：t1，愉悦效益最佳，潮气量（TV）呈现最大值、呼吸频率（RF）呈现最低值，呼吸商（RQ）呈现最小值；t2、t3、t4、t5，积极情绪效益最佳，RF与TV呈现适宜值组合；t6，疲劳感受最甚，RF呈现最高值、TV呈现最小值，心率（HR）呈现最高值、氧脉搏（VO2/HR）呈现最小值。结论：第1时段为一次性身体锻炼的愉悦效益最佳时段，呼吸方式以深呼吸为主；第2、第3、第4、第5时段为一次性身体锻炼的积极情绪效益最佳时段，呼吸效率高；第6时段为一次性身体锻炼的疲劳感受最甚时段，肺呼吸效率低、心泵血效率低。

一次性身体锻炼；不同时段；情绪状态；心肺活动状态

有关锻炼心理学的研究表明，身体锻炼的情绪效益显著[1-6]；前期的研究进一步发现，一次性身体锻炼期间的情绪变化具有明显的时段差异[1]。但一次性身体锻炼期间，情绪状态发生变化时是否伴随着相应的心肺活动状态变化，如心率、耗氧量、相对耗氧量、代谢当量、呼吸频率、潮气量、氧脉搏、呼吸商是否发生相应的变化、如何变化等，至今还未见报道。另外，前期研究[1]结果表明，由于锻炼期间被试自行调速，往往会人为地缩短情绪状态的持续时间以及提前或推迟情绪状态的出现，至于定速期间情绪状态变化与否以及如何变化还不得而知。有关身体锻炼的心理效益形成机制的研究主要集中于从生理和心理两个方面寻找一些生理依据和提出一些理论假说，而全程探究一次性身体锻炼期间的情绪状态以及与其相伴随的生理特征也许能为从生理和心理两个方面探究身体锻炼的心理效益形成机制提供一个切入点。鉴于此，本研究依据身体锻炼促进健康的相关理论，采用兼具动、静态数据采集的仪器设备和测量工具，选择适宜的心理和生理指标，于锻炼之前、期间和之后进行同步监测，旨在通过固定运动负荷（统计和分析前期实验中每个被试自行提速和减速情况，与其共同确定一个适宜跑速为固定跑速），深入探究一次性身体锻炼期间不同时段的情绪效益及其心肺活动特征，以期为更好地监测身体锻炼的心理效益以及科学参与身体锻炼提供理论支撑和方法指导。

1 研究对象与方法

1.1 实验对象

60名19～26岁的上海体育学院学生自愿参加实验，被试层级、性别均衡（其中层级由每周至少锻炼1次以上且超过1年的坚持锻炼者以及偶尔锻炼的偶尔锻炼者组成，两个层级均有男女生各15名共30名被试组成），被试身体健康，无呼吸系统、心血管系统疾病。

1.2 实验设计

采用等组重复测量准实验设计。自变量为身体锻炼（共有6个水平：t1、t2、t3、t4、t5、t66个时段的身体锻炼）；因变量为情绪状态和心肺活动状态。

1.3 测评指标、测量工具和仪器设备

1.3.1 情绪状态测评指标及测量工具

全程探究一次性运动期间的情绪状态，其测评指标不仅要有理论关联性，而且还具备器具可供性、操作可行性。而当前没有现成的测评指标可以借用，故遵循理论关联、器具可供、操作可行的准则选择焦虑、抑郁、疲劳以及愉悦、活力、流畅分别作为消极、积极情绪状态测评指标。其中焦虑的核心元素为担心、不安和烦躁；抑郁的核心元素为压抑、低落和郁闷；疲劳的核心元素为疲倦、困乏、肢体沉重甚至酸痛；愉悦的核心元素为开心、快乐和兴奋；活力的核心元素为精力充沛，锻炼之前有锻炼的欲望、期间有提速的冲动、之后有继续的愿望；流畅的核心元素为轻松自如、协调从容、呼吸通畅、步伐顺畅、省力又享受，如果锻炼后选择流畅则表示舒畅、惬意。考虑到研究对象对QQ表情的熟悉和认可，故从QQ表情库（http：//www.553300.com/ qq/）中筛选出6个跳动的QQ表情对应1焦虑、2抑郁、3疲劳、4愉悦、5活力、6流畅（其中100名学生参与筛选，70%通过才予以保留），并以幻灯片放映的形式全程呈现（图1）。通过两次预实验及实验末的访谈核实（20个被试参与，时隔一周实施；20个被试均表示其两次预实验中所反映的处于某个情绪状态时的感受与其所示意的QQ表情对应的情绪状态一致），验证了它们是可信且有效的。并且，预实验和正式实验都没有出现被试示意的QQ表情与其当时情绪状态不一致的情况，实验末的访谈核实时也没有出现被试反映的处于某个情绪状态时的感受与其所示意的QQ表情对应的情绪状态概念不符合的情况。

图1 情绪状态测评示意图（幻灯片放映时为跳动状态）

1.3.2 心肺活动状态测评指标

选择心率（HR，次/min）、耗氧量（VO2，ml/min）、相对耗氧量（VO2/kg，m l/min/kg）、代谢当量（MET）、呼吸频率（RF，次/min）、潮气量（TV，L）、氧脉搏（VO2/HR，m l/bpm）、呼吸商（RQ）作为生理状态测评指标。其中心率即心脏每分钟搏动的次数，反映心脏活动和锻炼负荷；耗氧量即单位时间内肌体摄取并被消耗或利用的氧量，相对耗氧量即以每千克体重计算的耗氧量，代谢当量即运动时耗氧量与安静时耗氧量的比值，三者都反映肺活动和呼吸效率；呼吸频率即每分钟呼吸的次数，潮气量即每一呼吸周期中吸入或呼出的气量，二者协同反映肺活动和呼吸效率；氧脉搏即心脏每次搏动射出的血量所摄取的氧量，氧脉搏越高，说明心肺活动效率越高；呼吸商又称气体交换率，即机体在同一时间内二氧化碳释放量与氧摄取量的比值，反映能量代谢和呼吸效率。

1.3.3 仪器设备

Cosmed K4b2及其数据采集软件1套（Cosmed，Rome，Italy），Polar胸带表一块，温湿度计1个（得力台式9012），笔记本电脑1台（Thinkpad），跑台1台（H/P/ Cosmos），投影仪1套（Sony，特制了1个可移动可调高的大屏幕），摄像机1部（Sony），秒表1块，记录本和笔1套。K4b2是一种便携式气体代谢分析仪，利用间接测热原理，通过分析每口气中的氧和二氧化碳含量，计算单位时间的能量消耗，已证实其可以有效测量各种运动强度下的摄氧量[7]，被称为测量肺活动的金标准。

1.4 实验任务、时间和地点

被试在跑台上完成1次30 min中等强度定速跑或走，并于跑或走之前5 min、期间30 min和之后10 min实施情绪状态自行测评、生理指标同步监测。其中固定跑速为主试在统计和分析前期实验中每个被试自行的提速和减速情况的基础上与被试共同确定的一个适宜跑速，适宜的标准为期间主观体力感知评级RPE（rating of perceived exertion）为12～14且处于积极情绪状态。被试逐个单独实验。实验由一名主试主持，四名助手分为两组轮换协助主试布置场地以及佩戴K4b2和Polar胸带表。

实验时间，2月16日至4月14日期间的周四、周五下午（13：30～18：30）、周末上下午（9：30～12：00，13：00～18：30）。每个被试具体实验时间的安排准则为当日没有体育课，也没有参加体育运动，身心状况适合参与实验，进餐与实验至少间隔90 min，坚持锻炼组则兼顾其习惯的运动时间；每个被试具体实验顺序，主要根据当日几个被试的身心状况和生活日程灵活安排，坚持锻炼组则兼顾其运动习惯；单个被试所用的时间为60 min：10 min准备，45 min（5 min/30 min/10 min）实验，5 min访谈核实。

实验地点，上海体育学院科研楼一楼实验中心。

1.5 实验流程

让被试熟悉实验室环境，了解实验的基本内容和要求及其可能产生的不适，并签署知情同意书。

提前向被试解释情绪状态测评指标的概念、测评方式及作答要求，并要求每一个被试练习至熟悉掌握。请被试用手示意幻灯片上与其即刻情绪状态对应的QQ表情数值，可单选也可多选。锻炼之前由主试安排，实验期间和之后由被试自行掌握，若长时间不反映，主试会给予提醒（例：如果你不反映，就假定你仍处于上次选择的情绪状态）。

创建一个K4b2用户数据库，先录入和保存被试的基本信息并将其逐一分组和编号。

佩戴K4b2，期间向被试解释这只是一个呼吸通道，不会影响呼吸；强调实验过程中尽量放松身体尤其是头面部，并自然呼吸。备注：每个实验单元的第一个测试前，正确连接K4b2各部件，预热仪器至少45 min，然后通过K4b27.0软件依次进行环境空气校正（用室内环境空气校正）、参考气校正（用含16.00%O2、5.00%CO2参照气体校正）、气体延迟校正、流量计校正（用标准3L注射器校正）。

放置大屏幕于跑台的左前方并根据每个被试的视力和身高调节其距离和高度。

调试摄像机并安放于适宜的位置。

采集5 min生理指标，期间同步进行情绪状态测评。

设置既定跑速并开秒表计时，被试进行30 min跑或走。期间被试自行实施情绪状态测评；生理指标同步采集。

30 min锻炼后，请被试继续在跑步机上放松，或下跑步机就近走动和就坐10 min。期间被试自行实施情绪状态测评；生理指标同步采集。

主试及时记录被试锻炼之前、期间、之后的情绪状态及其对应的时间点。

将记录本上的情绪状态测评结果与被试一一核实（如果出现判断误差、反应延迟等情况，根据被试的反映并结合录像予以修正），并询问其处于不同情绪状态时的感受；存储于K4b2中的生理指标测量参数下载到计算机中；摄像机中的行为表现录像转录到计算机中。

1.6 数据采集与处理

情绪状态指标由手工采集、整理、统计，再导入计算机用Excel结合美图秀秀和画图软件制图、卡方检验。以频次计数每分钟内被试的情绪状态，如某1 min内n个被试出现某种情绪状态即计数该情绪状态频次为n，每分钟每种情绪状态总频次的上限为60，每分钟积极（或消极）情绪状态总频次的上限为180；将全程均分为9个时段，锻炼之前5 min为0时段（t0），锻炼期间1～5 min为第1时段（t1）、6～10 min为第2时段（t2）、11～15 min为第3时段（t3）、16～20 min为第4时段（t4）、21～25 min为第5时段（t5）、26～30 min为第6时段（t6），锻炼之后1～5 min为第7时段（t7）、6～10 min为第8时段（t8），然后选取各种情绪状态的t1、t2、t3、t4、t5、t66个时段

总频次进行卡方检验并制图。生理状态指标由K4b2及其配套软件采集，再导入计算机用Excel统计并将统计结果以均值±标准差制表、重复测量方差分析。也如上述将全程均分为9个时段，并每隔5 min将剔除异常值之后的各个生理指标参数整合为9个时段均值，然后选取各个生理指标参数的t1、t2、t3、t4、t5、t66个时段均值进行重复测量方差分析并制表，使用Mauchely，s test的球形检验评估方差分析的齐性，对不满足球形检验的统计量采用Greenhouse-geisser法矫正自由度和P值，事后比较采用LSD法。非常显著性水平定为P＜0.01、显著性水平定为0.01≤P＜0.05、边缘显著性水平定为0.05≤P＜0.1。

2 研究结果

2.1 情绪状态

2.1.1 积极情绪状态

对6个时段的积极情绪状态总频次进行卡方检验，结果显示：t2与t1、t3与t1、t4与t1、t5与t1、t2与t6、t3与t6、t4与t6、t5与t6、t1与t6，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=3.882，P=0.049；χ2=4.480，P=0.034；χ2=5.337，P= 0.021；χ2=3.882，P=0.049；χ2=10.945，P=0.001；χ2= 15.135，P=0.000；χ2=16.673，P=0.000；χ2=6.371，P= 0.012；χ2=3.974，P=0.046）；t3与t2、t4与t2、t5与t2、t4与t3、t5与t3、t5与t4，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的愉悦状态总频次进行卡方检验，结果显示：t1与t2、t2与t3、t2与t4、t2与t5、t2与t6，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=23.023，P=0.000；χ2=4.170，P=0.041；χ2=9.172，P=0.002；χ2=3.882，P=0.049；χ2= 7.283，P=0.007）；t3与t4、t3与t5、t3与t6、t4与t5、t4与t6、t5与t6，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的活力状态总频次进行卡方检验，结果显示：t2与t1、t3与t1、t4与t1、t2与t5、t3与t5、t4与t5、t5与t6，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=15.951，P= 0.000；χ2=10.574，P=0.001；χ2=6.222，P=0.013；χ2= 10.675，P=0.001；χ2=6.356，P=0.012；χ2=3.882，P=0.049；χ2=3.882，P=0.049）；t2与t3、t2与t4、t3与t4、t6与t1，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的流畅状态总频次进行卡方检验，结果显示：t2与t1、t3与t2、t4与t3、t4与t5、t5与t6、t3与t6、t6与t2，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=33.668，P= 0.000；χ2=19.154，P=0.000；χ2=4.512，P=0.034；χ2= 5.284，P=0.022；χ2=3.882，P=0.049；χ2=4.358，P=0.037；χ2=5.410，P=0.020）；t3与t5，前者与后者的总频次无显著性差异。

上述结果表明，身体锻炼对积极情绪的促进作用，第2、第3、第4、第5时段（6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min）最佳，第1时段（1～5 min）其次，第6时段（26～30 min）最差。其中愉悦效益，第1时段最佳，第2时段其次；活力效益，第2、第3、第4时段最佳，第5时段其次；流畅效益，第4时段最佳，第3、第5时段其次（表1）。

表1 6个时段积极情绪状态频次（次）

2.1.2 消极情绪状态

对6个时段的消极情绪状态总频次进行卡方检验，结果显示：t4与t3、t5与t4、t6与t5，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=4.179，P=0.041；χ2=3.882，P= 0.049；χ2=5.997，P=0.018）；t1与t2、t1与t3、t2与t3，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的疲劳状态总频次进行卡方检验，结果显示：t4与t1、t4与t2、t4与t3、t5与t4、t6与t5，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=4.583，P=0.032；χ2=3.882，P=0.049；χ2=4.583，P=0.032；χ2=3.974，P=0.046；χ2= 11.218，P=0.001）；t2与t1、t3与t1、t3与t2，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的焦虑状态总频次进行卡方检验，结果显示：t1与t3、t2与t3，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=7.880，P=0.005；χ2=5.471，P=0.019）；t1与t2、t4与t3、t5与t3、t6与t3、t4与t5、t4与t6、t5与t6，前者与后者的总频次无显著性差异。

对6个时段的抑郁状态总频次进行卡方检验，结果显示：t1与t6、t3与t6，前者的总频次显著大于后者的总频次（χ2=6.508，P=0.011；χ2=4.061，P=0.044）；t1与t2、t1与t3、t1与t4、t1与t5、t2与t3、t2与t4、t2与t5、t2与t6、t3与t4、t3与t5、t4与t5、t4与t6、t5与t6，前者与后者的总频次无显著性差异。

上述结果表明，身体锻炼对消极情绪的诱发作用，第6时段（26～30 min）最甚，第5时段（21～25 min）其次。其中对疲劳的诱发作用，始于第4时段（16～20 min），第6时段最甚，第5时段其次；对焦虑的消除作用于第3时段（11～15 min）最佳（表2）。

表2 6个时段消极情绪状态频次（次）

2.2 心肺活动状态

2.2.1 心率（H H R R）

对6个时段的HR时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的HR呈边缘显著性差异[F（1.659，97.893）=2.917，P=0.068，偏η2= 0.047]。事后比较揭示，t6与t5、t6与t4、t6与t3、t6与t2、t6与t1，前者的HR显著大于后者的HR（P=0.049，P=0.049，P=0.040，P=0.026，P=0.047）；其余任何两个时段的HR均无显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间的HR，第6时段（26～30 min）高于其余5个时段（1～5 min、6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min）；另外，6个时段的HR时段均值也说明被试在跑台上完成的30 min定速跑（或走）为中等强度的运动（表3）。

表3 6个时段HR（次/m in）

2.2.2 耗氧量、相对耗氧量、代谢当量（V V O O22、V V O O22//k k g g、M M E E T T）

对6个时段的VO2、VO2/kg和MET时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的VO2、VO2/kg和MET无显著性差异[F（1.862，109.853）= 0.698，P=0.490，偏η2=0.012；F（1.893，111.671）=0.958，P= 0.382，偏η2=0.016；F（1.893，111.671）=0.958，P=0.382，偏η2=0.016]。这一结果说明身体锻炼期间6个时段的VO2、VO2/kg和MET基本恒定；另外，6个时段的VO2、VO2/kg、MET时段均值也说明被试在跑台上完成的30 min定速跑（或走）为中等强度的运动。

2.2.3 呼吸频率（R R F F）

对6个时段的RF时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的RF呈显著性差异[F（2.464，145.369）=14.853，P=0.000，偏η2= 0.201]。事后比较揭示，t6与t5、t6与t4、t6与t3、t6与t2、t6与t1、t5与t4、t5与t3、t5与t2、t5与t1、t4与t2、t4与t1、t3与t2、t3与t1、t2与t1，前者的RF显著大于后者的RF（P=0.046，P= 0.005，P=0.002，P=0.000，P=0.000，P=0.049，P=0.017，P=0.001，P=0.000，P=0.000，P=0.000，P=0.004，P= 0.000，P=0.032）；t4与t3，前者与后者的RF无显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间6个时段的RF从大到小的顺序为：第6时段（26～30 min）、第5时段（21～25 min）、第3～4时段（11～20 min）、第2时段（6～10 min）、第1时段（1～5 min）（表4）。

表4 6个时段RF（次/m in）

2.2.4 潮气量（T T V V）

对6个时段的TV时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的TV呈显著性差异[F（2.121，125.127）=18.149，P=0.000，偏η2= 0.235]。事后比较揭示，t1与t2、t1与t3、t1与t4、t1与t5、t1与t6、t2与t3、t2与t4、t2与t5、t2与t6、t3与t4、t3与t5、t3与t6、t4与t5、t4与t6、t5与t6，前者的TV显著大于后者的TV（P=0.002，P=0.001，P=0.000，P=0.000，P=0.000，P=0.022，P= 0.000，P=0.000，P=0.000，P=0.002，P=0.005，P=0.001，P=0.046，P=0.008，P=0.037）。这一结果说明身体锻炼期间6个时段的TV从大到小的顺序为：第1时段（1～5 min）、第2时段（6～10 min）、第3时段（11～15 min）、第4时段（16～20 min）、第5时段（21～25 min）、第6时段（26～30 min）（表5）。

表5 6个时段TV（l）

2.2.5 氧脉搏（V V O O22//H H R R）

对6个时段的VO2/HR时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的VO2/HR呈显著性差异[F（1.872，110.475）=3.259，P= 0.045，偏η2=0.052]。事后比较揭示，t1与t6、t2与t6、t3与t6、t4与t6、t5与t6，前者的VO2/HR显著大于后者（P= 0.036，P=0.030，P=0.046，P=0.048，P=0.049）；其余任何两个时段的VO2/HR无显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间的VO2/HR，第6时段（26～30 min）低于其余5个时段（1～5 min、6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min）（表6）。

表6 6个时段VO2/HR（m l/bpm）

2.2.6 呼吸商（R R Q Q）

对6个时段的RQ时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的RQ呈显著性差异[F（2.477，146.148）=6.700，P=0.001，偏η2= 0.102]。事后检验揭示，t1与t2、t1与t3、t1与t4、t1与t5、t1与t6，前者的RQ显著小于后者（P=0.000，P=0.000，P= 0.001，P=0.004，P=0.009）；其余任何两个时段的RQ均无显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间的RQ，第1时段（1～5 min）小于其余5个时段（6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min、26～30 min）（表7）。

表7 6个时段RQ

3 分析与讨论

3.1 一次性身体锻炼期间不同时段的情绪效益

身体锻炼第1时段，愉悦效益最佳时段；第2时段，活力效益最佳时段、愉悦效益次优时段；第3时段，活力效益最佳时段、消除焦虑最佳时段、流畅效益次优时段；第4时段，流畅效益最佳时段、活力效益最佳时段；第5时段，流畅效益次优时段、活力效益次优时段、疲劳感受其次时段；第6时段，疲劳感受最甚时段。这一方面验证了前期研究发现的一次性身体锻炼的短期情绪效益具有明显的时段差异的研究结果；另一方面又与前期研究发现的一次性身体锻炼对积极情绪的促进作用、对消极情绪的消除和诱发作用的时段特征的研究结果[1]不完全一致，究其原因主要为运动负荷不同：前期研究采用被试自行提速或减速，而本研究采用固定的适宜跑速（根据前期实验中每个被试自行的提速和减速情况而确定的适宜跑速）。

3.2 一次性身体锻炼期间不同时段情绪效益的心肺活动特征

身体锻炼期间，VO2、VO2/kg、MET 6个时段基本恒定。可见，身体锻炼期间的耗氧量和能量代谢取决于运动负荷，而本研究运动负荷恒定，故VO2、VO2/kg、MET没有出现时段差异。身体锻炼期间，RF与TV 6个时段变化幅度大、频率高且前者由低到高、后者由高到低逆向发展；HR与VO2/HR于第6时段呈反向变化，其余5个时段二者均呈基本恒定状态；RQ第1时段小于另5个基本恒定时段。

身体锻炼第1时段，愉悦效益出现最佳化；TV呈现最大值、RF呈现最低值。原因可能为：内脏器官受植物性神经支配，肌肉运动受躯体神经支配，而植物性神经机能的惰性比躯体神经机能的惰性大，又加上植物性神经调节的惰性比躯体神经调节的惰性大得多，故此时段内脏器官运动往往难以匹配肌肉运动，而导致“极点”的出现，当“极点”出现时，被试一般会条件反射式地用力加深呼气和吸气[8-9]，从而导致TV出现最大时段均值，但摄氧量各时段基本恒定，故TV最大时段均值出现时也伴随着RF最低时段均值的出现；而腹式呼吸（深呼吸）又能产生愉悦等心理效益[10]。这与访谈核实时主诉感觉兴奋又愉悦以及用力加深呼吸克服“极点”相契合。

身体锻炼第2、第3、第4、第5时段，积极情绪效益出现最佳化；RF与TV呈现适宜值组合。原因可能为：“极点”一旦被克服，“第二次呼吸”将接踵而至，即内脏器官的惰性逐步被克服，内脏器官的运动也逐渐匹配上肌肉的运动，动作变得轻松、呼吸变得自如[8-9]，并且锻炼能诱发大脑分泌多巴胺和内啡肽等神经递质和激素[11-14]，从而令被试产生愉悦、活力和流畅体验，而愉悦、活力、流畅体验也会促使被试动作更轻松协调、呼吸更顺畅自如，从而导致RF与TV不会出现极大值和极小值，而是处于一种动态的适宜值组合；RF与TV动态的适宜值组合导致的呼吸效率提高又为积极情绪的出现和消极情绪的消除提供了适宜的生理基础。这与访谈核实时主诉动作协调轻松、步伐顺畅、惬意、宁静以及呼吸通畅自如、有节奏、很省力相契合。

身体锻炼第6时段，疲劳感受最甚时段；RF呈现最高值、TV呈现最小值，HR呈现最高值、VO2/HR呈现最小值。原因可能为：随着锻炼的持续，肌糖原大量消耗、血糖浓度下降、体温升高、水盐代谢失调导致肌肉收缩力下降、乳酸伴随产生[8，9，15]，而骨骼肌收缩力的下降、乳酸的产生直接导致了被试腿酸、身体沉重现象的出现，心肌、膈肌和肋间肌等呼吸肌收缩力的下降、乳酸的产生直接导致了被试每搏射血量随之下降、呼吸变得表浅短促，但为了维持恒定的运动负荷还需要恒定的心输出量和摄氧量，因此RF出现最大时段均值、TV出现最小时段均值，HR出现最大时段均值、VO2/HR出现最小时段均值，疲劳感受强烈。这与访谈核实时主诉腿酸、身体沉重、体力下降、体力不支以及呼吸急促、心跳加快相契合。

本研究结果与杨慧馨等[16]发现的同等运动强度不同太极拳动作之间的VO2、VO2/kg无显著性差异，徐文静等[17]发现的以29～31 ml/kg/min相对耗氧量在跑台上步行50 min过程中的VO2、MET均值保持稳定，王巨文[18]发现的以55%VO2max强度跑步60 min过程中的VO2/kg基本保持不变，以及田仙花[19]发现的匀速健身快走和慢跑30 min过程中的VO2保持相对平稳的研究结果相一致；但与王巨文[18]发现的以55%VO2max强度跑步60 min过程中的HR和RF均随运动时间的延长逐渐增加且在0～5 min和6～10 min两个时段之间差异极其显著，以及安建勋等[20]发现的以6.5 km/h匀速健身快走60 min过程中的VO2和HR于锻炼5～10 min后达到一个稳定状态、RQ于锻炼初始5 min内稍有增加后即呈下降趋势的研究结果不一致。研究结果不一致的原因可能为：统计方法不同，他人采用的是配对T检验或描述性统计，而本研究采用的是重复测量方差分析；研究对象不同，他人的研究对象都只有16名且同质性强（体育专业大学生或每周参加3 h以上中等强度身体锻炼的普通大学生，男女各半），而本研究的研究对象有60名且异质性强（坚持锻炼组与偶尔锻炼组、男生组与女生组均衡）；运动负荷不同，他人的研究采用55%VO2max强度或6.5 km/h锻炼60 min，而本研究采用固定的适宜跑速锻炼30 min；肺活动测量仪器不同，他人采用的是CORT EX MetaMax 3B（Germany），而本研究采用的是Cosmed K4b2（Italy）。

4 总结

本研究通过探究一次30 min中等强度的定速（以前期自行调速实验中每个被试表现出的适宜跑速为固定跑速）跑或走期间不同时段的情绪和心肺活动状态，以及对照跑或走之前5 min、之后10 min的情绪和心肺活动状态，得出如下结论：

（1）一次性身体锻炼第1时段为愉悦时段，第2时段为活力-愉悦时段，第3时段为活力-流畅时段，第4时段为流畅-活力时段，第5时段为流畅-活力-疲劳时段，第6时段为疲劳时段。

（2）一次性身体锻炼期间的VO2、VO2/kg、MET基本恒定，但RF与TV变化幅度大、频率高且呈逆向发展；HR与VO2/HR于第6时段呈反向变化；RQ第1时段小于另5个时段。

（3）一次性身体锻炼的愉悦效益最佳时段，呼吸方式以深呼吸为主，表现为TV呈现最大值、RF呈现最低值，RQ呈现最小值；积极情绪效益最佳时段，呼吸效率高，表现为RF与TV呈现适宜值组合；疲劳感受最甚时段，肺呼吸效率低、心泵血效率低，表现为RF呈现最高值、TV呈现最小值，HR呈现最高值、VO2/HR呈现最小值。

[1]张韧仁，周成林.一次性身体活动期间情绪变化及其短期情绪效益[J].体育科学，2013，33（1）：52-61，71.

[2]周成林，赵洪朋.改革开放30年我国体育锻炼促进心理效益取得的突破与问题[J].首都体育学院学报，2009，21（3）：257-261.

[3]Anderson RJ，Brice S.The mood-enhancing benefits of exercise：memory biases augment the effect[J].Psycho Sport Exerc，2011，12（2）：79-82.

[4]Legrand FD，Thatcher J.Acute mood responses to a 15-minute long walking session at self-selected intensity：ef⁃fects of an experimentally-induced telic or paratelic state [J].Emotion，2011，11（5）：1040-1045.

[5]Malekshahi M，Abdoli B，Asefirad A，et al.The compari⁃son the effect of mediate and high intensities of aerobic exercise on non athlete girl students’mood states[J].Pro⁃cedia Soc Behav Sci，2011，15：1887-1891.

[6]Ruby MB，Dunn EW，Perrino A，et al.The invisible bene⁃fits of exercise[J].Health Psychol，2011，30（1）：67-74.

[7]Trost SG，Way R，Okely AD.Predictive validity of three ActiGraph energy expenditure equations for children[J]. Medicine Sci Sports Exerc，2006，38（2）：380-387.

[8]王瑞元，孙学川，熊开宇，等.运动生理学[M].北京：人民体育出版社，2002，299-319.

[9]杨锡让，田野，王瑞元，等.实用运动生理学（修订本）[M].北京：北京体育大学出版社，1998，283-299，391-425.

[10]姚家新，张力为，李京诚，等.运动心理学研究进展[J].天津体育学院学报，2008，23（1）：1-10.

[11]Boecker H，Othman A，Mueckter S，et al.Advocating neu⁃roimaging studies of transmitter release in human physi⁃cal exercise challenges studies[J].J Sports Med，2010，1：167-175.

[12]Deslandes A，Moraes H，Ferreira C，et al.Exercise and mental health：May reasons to move[J].Neuropsychobiolo⁃gy，2009，59：191-198.

[13]Goldfard AH，Hatfield BD，Armstrong D，et al.Plasma be⁃ta-endorphin concentration：response to intensity and dura⁃tion of exercise[J].Medicine Sci Sports Exerc，1990，22（2）：241-244.

[14]Ruby MB，Dunn EW，Perrino A，et al.The invisible bene⁃fits of exercise[J].Health Psychol，2011，30（1）：67-74.

[15]张蕴琨，丁树哲，徐晓阳，等.运动生物化学[M].北京：高等教育出版社，2006，145-169.

[16]杨慧馨，虞定海，赵影.中老年男性太极拳高、低架野马分鬃、倒卷肱与云手练习中的气体代谢和能量消耗特征[J].中国运动医学杂志，2011，30（4）：323-325.

[17]徐文静，王珍武.控制相对耗氧量稳定条件下心率、耗氧量与代谢当量的观察与分析[J].大连大学学报，2009，6：106-108.

[18]王巨文.体育专业大学生中等强度长时间运动中机体能量代谢特征研究[D].金华：浙江师范大学，2010：22.

[19]田仙花.大学生参与不同有氧健身运动的生理负荷特征研究[D].金华：浙江师范大学，2007：19-21.

[20]安建勋，马楚虹.普通大学生健身快走运动中糖、脂代谢特征研究[J].军事体育进修学校学报，2012，31（2）：120-122，125.

EmotionalBenefitsand ItsCardiopulmonary Characteristicsduring a Single Boutof Exercise

Zhang Renren1，Zhou Chenglin2
1 SchoolofPhysicalEducation ofSichuan NormalUniversity，Chengdu 610101，China 2 ShanghaiUniversity ofSport，Shanghai200438，China

Zhou Chenglin，Email：chenglin_600@126.com

ObjectiveTo explore the emotional and cardiorespiratory changes at different stages dur⁃ing a single bout of exercise.Methods Sixty participants were recruited to complete 30 minutes’moder⁃ate exercise at a fixed running speed（the speeds were set based on the former self-controled speed test）.Self-rated emotional experience was recorded 5 minutes before the exercise intervention，30 min⁃utes after the intervention onset and 10 minutes after the intervention.Meanwhile，participants’physio⁃logical indices were monitored throughout the whole process.The data were grouped every five minutes and the data of six groups（t1，t2，t3，t4，t5and t6）during exercise intervention were analyzed.The reliabili⁃ty of the results was subsequently checked via interview.Results The results showed that during t1par⁃ticipants’happiness and tidal volume（TV）reached their maximum，but the respiratory frequency（RF）and respiratory quotient（RQ）reached their minimum.During t2to t5，participants felt the most positive and RF was cooperating with TV appropriately.During t6，the feeling of fatigue hit the highest level；RF and Heart Rate（RT）reached its maximum，but the ratio of VO2/HR reached its minimum.Conclu⁃sion During a single bout of exercise，people feel the happiest in the first five minutes with mainly deep breathing.In the subsequent twenty minutes，exercisers experience positive emotion with highestbreath efficiency.During the last five minutes，fatigue，as well as low efficient pulmonary respiration and pump function appeared.

a single bout of exercise，different time bucket，emotional state，cardiopulmonary state

2015.11.13

四川省教育厅人文社科重点科研项目资助（16SA0016）；国家体育总局重点研究领域攻关课题资助（2014B082）；上海市大文科研究生学术新人培育计划资助（xsxr2012013）

周成林，Email：chenglin_600@126.com