不同负荷抗阻力训练的神经适应研究

梁成军，孙庆峰

（1.辽宁师范大学体育学院，辽宁 大连 116029；2.辽宁师范大学研究生院，辽宁 大连 116029）

肌肉的力量训练对于国民体质、康复医学与竞技体育的发展有十分重要的意义。力量的增长，取决于肌肉的体积，也取决于神经系统动员肌肉的能力。在力量训练的初期或训练动作发生改变时，神经肌肉控制系统就会发生适应性的变化，以满足动作或训练的需求。此时肌肉力量的增长主要是由于神经系统适应性变化引起的，因此研究肌肉力量训练中神经系统的适应特征与机制，对于科学进行肌肉力量的训练有指导意义。目前国内外许多学者主要从康复和运动训练领域对力量训练的神经适应问题进行探索性研究。

AAGAARD[1]的研究认为高强度大负荷负重抗阻力练习，可以使爆发力获得增长，这可通过提高神经驱动来进行解释，因为肌电图信号的幅度和肌电图上升率在肌肉收缩的早期阶段明显增加。对高技能的运动员进行抗阻力力量训练[2]也得到类似结果，提示训练改善了神经驱动模式。于俊海[3]也认为训练导致的力量增长与肌肉动员能力的增长有关。也有研究探讨了不同年龄人群抗阻力训练神经适应特点，认为年轻人和老年人抗阻力训练致力量增长过程中其神经适应特点不相同[4]。对于不同负荷抗阻力训练的神经适应问题，Jenkins[5]探讨了采用80%1RM负荷与30%1RM负荷进行4周的抗阻力训练神经适应效果，认为2种负荷肌肉肥大相同，但80%1RM负荷力量增加明显。对低负荷（重复25～30次）和高负荷（重复8～12次）抗阻力训练8周的神经适应研究认为高负荷对于最大力量的适应性好于低负荷训练[6]。

抗阻力训练产生神经适应的一个有力证据是单侧肢体的力量训练可以使对侧肢体的力量发生增加。对这类问题也有许多研究进行了探索。Fimland[7]探讨了单侧最大等长肌力训练对对侧神经适应的效果。研究认为提高一侧主动肌收缩神经驱动，有益于对侧力量增强。有研究对下肢进行单侧等长抗阻力训练4周，结果训练侧和非训练侧最大自主收缩力量分别增加了26%和8%，训练腿的力量增加主要是主动肌的激活水平增加导致（肌电振幅增加26%），非训练侧则是拮抗肌共激活的减小[8]。单侧肢体训练实验方案表明单侧力量训练增加了运动皮层驱动未经训练侧的肌肉的能力[9]。这种结论在运动康复实践中支持使用单侧力量训练来保持对侧肢体固定后的力量和肌肉厚度[10]。对脑卒中患者的实验训练结果也表明，通过训练对侧的肢体，可以激发患者未经训练侧的自主力量和肌肉激活的显著增加[11]。但是也有研究发现单侧抗阻力训练4周对对侧肢体影响并不显著，但未训练侧力量确有增加[12]。

从现有文献来看，就这类问题发表的文章较多，说明这一问题已引起学者们的较多关注，是一个研究热点问题。从已有研究结果看，各研究报道所采用的抗阻力负荷不尽相同，研究结果也略有不同，各有侧重。对不同负荷训练的神经适应问题，现有研究还不完善，缺乏系统的分析比较。Buckner[13]的研究也建议对力量训练应采用多项强度评估测量方法，以获取对抗阻力训练适应性的更全面的了解。因此本研究着重探讨不同负荷抗阻力训练对神经适应的影响，为进一步研究揭示肌肉力量训练的神经适应特征与机制提供参考依据，也可为改进肌肉力量训练的手段及康复训练提供参考。因此该问题的研究对于肢体损伤康复训练和体育运动的力量训练等领域具有十分重要的意义。

1 实验对象与方法

1.1 实验对象招募未有抗阻力训练经历的男性青年大学生30名，随机分成3组，每组10人。对象平均身高176±3.59cm，平均体重70.7±6.28kg，平均年龄20.9±0.76yr。

1.2 实验方法

1.2.1 文献资料法检索中国知网、万方、维普文献数据库，检索词为“抗阻力训练”“肌电信号”“神经适应”，检索到与本研究相关的研究文献10余篇，引用3篇。检索Springer外文电子期刊数据库、谷歌学术数据库等外文文献数据库，检索词为“resistance training”and“neural adaptation ”，检索到相关研究60余篇，引用22篇。通过阅读文献，把握抗阻力训练神经适应目前的研究进展。

1.2.2 实验法实验训练：抗阻力力量训练选定单侧肢体（右侧上肢）进行，肌肉选定抗阻力训练时受其他肌肉干扰较小的肱二头肌进行训练，力量训练按65%1RM、80%1RM、95%1RM3种负荷强度进行分组训练。每个训练小组均进行6周的力量训练。训练期在第3周重新测试1RM值，据此计算下一阶段的负荷强度，这样可保证肌肉力量增长后仍以规定的负荷进行训练。每组训练按设定负荷训练至力竭，每次训练3组，每周练习3次，周日调整休息。

1RM测试方法：先让受试者做准备活动，然后让受试者以接近最大努力的负荷进行抗阻力动作训练，能够有效完成动作后，休息2～3min，按5kg、2.5kg、1kg增加重量，直至受试者只能完成一次动作，记为1RM。1RM测定后，各组的抗阻力负荷采用在训练器械上捆绑沙袋的方式，来保证抗阻力负荷的精确性。

实验测试：测试设备采用ME6000-16肌电仪，采样频率设定为2000Hz。训练前，首先测定受试者的左、右臂肱二头肌抗阻力负荷的1RM值，休息5min（在左右臂肱二头肌肌腹位置贴好肌电片），然后测量受试者左、右臂进行1RM抗阻力动作时的肌电信号；再次休息5min，然后进行测量受试者左、右臂以所属组别对应的训练负荷进行抗阻力训练时的肌电信号，测量完成后转入实验训练阶段，6周后再次进行训练臂与非训练臂肱二头肌1RM和训练负荷的肌电信号测定。

1.2.3 数理统计法由于表面肌电信号个体差异较大，为使之具有可比性，需要对测得的肌电信号做标准化处理，标准化计算方法为X=Xi/Xj；X为标准化后的肌电值，Xi为受试者各负荷肌电值，Xj为受试者1RM肌电值。

数据的处理利用spss19.0统计分析软件进行，考虑到训练前数据可能会对训练后的结果产生影响，为排除其影响，主要采用单因素协方差分析方法进行不同负荷的分析比较。

2 结 果

目前对肌电信号的分析主要是基于时域分析和频域分析2个方面，时域分析的主要指标包括积分肌电（IEMG）、均方根振幅（RMS）、平均肌电值（AEMG）等，频域指标主要包括中位频率(MF)和平均功率频率(MPF)等。本研究选取时域指标IEMG和频域指标MF对抗阻力训练肌肉神经适应特点进行分析。

2.1 积分肌电测试结果积分肌电是原始肌电信号经滤波处理后得到的曲线与横轴所包围的面积值，它可反映出运动单位的募集数量、同步性以及运动单位的动员速率[14]。由表1可以看出，对于训练侧和非训练侧肱二头肌采用65%1RM的抗阻力负荷，积分肌电的标准化值训练前后均不存在显著性差异。而对于80%1RM负荷与95%1RM负荷训练组的积分肌电标准化值无论是训练侧还是非训练侧训练前后均存在显著性差异（P＜0.05），训练后的积分肌电显著增加。不同负荷之间比较，训练侧95%1RM负荷组与65%1RM负荷组差异非常显著，P＜0.01；也与80%1RM组差异显著，P＜0.05；80%1RM与65%1RM组间也存在显著性差异，P＜0.05。非训练侧95%1RM分别与80%1RM和65%1RM差异显著，P＜0.05；80%1RM与65%1RM也存在显著性差异，P＜0.05。

表1 不同负荷抗阻力训练积分肌电变化

2.2 中位频率测试结果中位频率（MF）反映了被激活运动单位的整体动作电位速度[15]或反映放电频率的高低[16]。由图1可知各负荷训练侧肱二头肌中位频率训练前后均存在显著性差异（P＜0.05），但各负荷之间比较均不存在差异的显著性。对于非训练侧各负荷组在训练侧训练前后肱二头肌中位频率变化则差异不显著。各负荷之间相互比较，也不存在显著性差异。

图1 不同负荷抗阻力训练中位频率变化（注：*表示训练前后比较差异显著，P＜0.05）

3 分析与讨论

3.1 不同负荷抗阻力训练IEMG变化分析训练后的积分肌电显著增加，说明较高负荷抗阻力训练可以显著提高神经系统募集动员运动单位的数量，运动单位的动员速率也得到提高。有研究表明如果仅对身体的一侧进行训练且增加了肌肉力量，则对侧力量也会增加[17]。本实验非训练侧（左侧）肱二头肌，当右侧肢体采用较高负荷（80%1RM和95%1RM负荷）训练后，左侧肢体肱二头肌积分肌电训练前后也存在显著性差异。说明单侧肢体较高负荷训练对于对侧肢体相应动作肌肉也会产生良好的神经适应。

不同负荷训练前后相比较，训练侧和非训练侧高负荷（80%1RM和95%1RM）组IEMG均存在显著性差异。FIMLAND[7]研究也表明，单侧肢体抗阻力训练，训练侧和非训练侧肌电均方根振幅均有显著增加。分析认为，当右侧以较高的负荷80%1RM进行训练时，对于左侧也产生神经适应影响，体现出神经肌肉控制系统的交叉学习效果，但还没有达到与训练侧一样的运动单位募集水平，因此当右侧以95%1RM负荷训练时，左侧仍有很大的募集水平增长空间，结果是3种右侧训练负荷导致左侧（非训练侧）的积分肌电水平递增提高，相互之间差异显著。随着训练侧训练负荷的提高，积分肌电标准化值无论是训练侧还是非训练侧也逐步提高，说明负荷越高的抗阻力训练可促使神经肌肉控制系统动员更多的运动单位参与运动，致使积分肌电信号增强。

Barnes[18]的研究认为随肌肉力矩增加，肌电信号的振幅也相应加大，具有明显的线性相关关系。与低负荷抗阻力训练相比，高负荷抗阻力训练使得训练后肌电振幅增加明显[19]。但也有研究采用8RM负荷进行短期的负重抗阻训练引起骨骼肌的神经活动发生适应，表现为在训练后克服最大阻力时主动肌表面肌电振幅的积分均值有所降低[20]。产生上述不同结果可能是各研究的实验设计在许多肌肉收缩因素如肌肉的负荷、收缩速度和收缩形式[21]上不尽相同等有关。一些肌肉负荷训练肌肉力量的增加是运动单位募集数量增加的结果，导致肌电信号水平升高；在某些条件下，肌肉会出现离心收缩，神经系统对运动单位的动员会减少[22]，这可以保护肌肉骨骼系统免受因肌肉在这些条件下完全活化可能导致的损伤。本训练方案最高负荷为95%1RM，各负荷训练IEMG逐步增高，说明随训练负荷的增加，抗阻力训练使神经肌肉动员能力随负荷的加大提高幅度也相应加大。Looney[23]近期的一项研究对不同负荷抗阻力训练的肌电信号做了监测，结果发现随负荷的提高（50%1RM，70%1RM，90%1RM）肌电振幅逐步升高，研究认为使用高负荷进行抗阻力训练是动员更多运动单位参与运动的一个有效手段，因此，该研究进一步支持以前关于在阻力训练计划期间使用较重负荷进行训练以刺激肌肉力量和肥大获得最大的发展的建议。该研究结果与本研究结果相似。

3.2 不同负荷抗阻力训练中位频率(MF)分析从不同负荷训练后MF实际数值变化来看，训练后各负荷MF绝对值均有增加。有研究[24]也表明经过6周的抗阻力训练，运动单位放电率明显增加。但从标准化后的MF值来看，对于不同负荷抗阻力训练，中位频率整体变化情况并不像积分肌电那样逐步增高。其变化大致为由65%1RM到80%1RM呈现增高趋势，由80%1RM至95%1RM略有降低，非训练侧也大致呈现此规律。实验表明在80%1RM负荷神经系统动员运动单位的放电频率显著高于65%1RM负荷，95%1RM负荷训练与80%1RM负荷训练差异不显著，说明神经系统对运动单位放电频率的动员适应并不是负荷越高适应性越好。训练中若是为了加强提高运动单位放电频率适应训练，采用80%1RM负荷可收到良好效果。

本研究3种负荷中位频率与1RM中位频率的比值无论是训练前还是训练后均超过了80%，而积分肌电65%1RM负荷与1RM的比例仅为40%～50%之间。这说明抗阻力训练神经肌肉控制系统对放电频率的适应，65%1RM负荷即可得到较好的训练适应，这可能与肌肉运动单位时间募集和空间募集特征有关[25]。运动单位被动员后，肌力增加主要是靠放电频率的增加来维持，随力量需求的增加，新的运动单位被动员加入，新动员参与的运动单位放电频率逐渐加大维持肌力的增长。这样的一种激励机制使得不同负荷抗阻力训练肌肉表面肌电信号的中位频率并不像积分肌电信号那样随负荷的增加而增加，而是在65%1RM负荷中位频率就达到1RM负荷的80%以上。95%1RM负荷中位频率与80%1RM负荷组相比尽管不存在显著性差异，但数值却稍有降低，而前述分析表明积分肌电随负荷加大是持续升高的，表明在大负荷抗阻力训练环境下，肌肉力量的增加并不主要靠运动单位的放电频率增加来增加肌力，主要靠运动单位的增加与运动单位放电频率的一致性，运动单位产生运动协同，增大了肌肉力量；同时这种放电一致性会提高表面肌电信号的振幅，使得积分肌电值增加。

4 结 论

不同负荷抗阻力训练产生的神经适应效果不同。训练负荷由低到高的IEMG逐步增加，表明负荷越高的抗阻力训练神经系统对运动单位的募集能力的适应性越强；较低负荷抗阻力训练基本不产生神经系统募集运动单位的适应性。运动单位放电频率3种训练负荷均保持较高水平，80%1RM负荷中位频率最高，是神经系统放电频率训练适应的适中负荷；95%1RM负荷中位频率稍有降低，此负荷力量的增长依靠运动单位募集的增加与运动单位放电频率的一致性适应。