太极柔力球对大学生自主神经活性的影响研究

李翟超 段德键 钱德

北京体育大学，北京 100084

心率变异性（heart rate variability，HRV），是指逐次心跳间相邻RR间期存在的生理差异性变化，[1]其能够无创、便捷地监测自主神经系统功能的活性，进而评价心血管系统机能。通过机体RR间期微小差异反映交感神经与副交感神经的协调与对抗关系，表现为交感神经与副交感神经共同调控窦房结控制着心脏的搏动。[2,3]健康人体的正常生理状况，当交感神经占兴奋性主导时意味着心率加快，当副交感神经占兴奋性主导时心率减慢。[4]交感神经与副交感神经相互交替作用调节心率变动，控制心脏产生周期性有序的节律变化。[5]HRV具备无创性、可定量的特性，采用时域指标（Time domain prarmeters）和频域指标（Frequency domain prarmeters）进行分析，若自主神经系统的调节功能失衡造成心律失常和心功能紊乱，预示着生理机能异常发生疾病的可能性，[6]须提前建立诊断与治疗干预方案和预防心血管疾病及相关自主神经功能病理性的发生。近些年，HRV广泛用于医学领域临床治疗方面以及运动科学领域全民健身和运动训练方面。有关心率变异性的研究侧重应用于运动员竞技状态分析、运动性疲劳和过度训练诊断、运动员心理应激判定，以及运动员选材等方面。[7]

太极柔力球作为一项极具民族传统特色的体育运动，集健身性、娱乐性、趣味性、竞技性、表演性、适应性和活动方式多样性于一身。[8]练习条件简易（一拍一球）、动作灵动优美、表现内容丰富，具有强烈的观赏性，吸引着众多的运动爱好者。练习运动量可以根据运动者自身体能自由控制，老少皆宜。因此，太极柔力球具有广泛群众性，从众多体育球类项目中脱颖而出。随着全民健身的热潮，太极柔力球的健身价值逐渐得到实现，据相关研究[9]证明柔力球运动中，长时间处于有氧供能状态可以起到锻炼心肺功能，促进体质健康和愉悦身心的效果。李风琴[10]研究发现柔力球汲取了太极拳的精华，独特的圆弧形动作特点可以产生特有的全面性锻炼，通过连贯完整和自然舒展的技术练习，身体各系统器官机能在大脑神经中枢的支配下良好运行，其健身效果在一定程度优于太极拳。太极柔力球亦可以产生群聚效应，通过集体练习的方式增进人际关系的交流，促进大众适应感。但是，柔力球与自主神经活性方面的研究较少，进一步探索柔力球对心血管系统机能和自主神经调节功能影响的研究意义显得尤为重要。因此，本研究通过对长期爱好柔力球的健康大学生进行HRV变化规律监测，探究一次性柔力球运动中对自主神经的变化，论证太极柔力球提高机体自主神经活性对心血管系统的积极影响，为柔力球爱好者建立科学训练方案提供参考。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取北京体育大学柔力球代表队10名优秀运动员为受试对象。所有被测者中有男性6名，女性4名，身体健康，无各种急慢性疾病及三个月内无重大运动损伤。

表1 受试者基本信息一览表

1.2 实验方案

整个测试过程为一次急性练习，测试地点：北京体育大学武术馆。运动量参照柔力球教学方案一个训练课时为准，测试心率指标采集以集体练习进行。测试内容分为5个部分：安静状态、准备活动、基本部分、难度部分、组合部分。具体训练内容如表2。所有运动员测试前检查佩戴Polar Team2型心率表，然后进入测试环安静状态下静息6min，随之进行热身准备活动12min，接着练习太极柔力球基本技术动作7min，休息调整2min，之后难度技术动作练习8min，再休息调整2min，紧接着组合动作练习8min，测试用时55min，记录整个测试流程的心率变化过程，获取心动周期数据。测试完毕，将受试者心率表中数据通过PolarPROtrainer软件形成hrm格式数据文件，然后用kubios心率变异性分析软件对其分析，分别获取每个受试者在监测过程中安静状态、准备活动、基本部分、难度部分、组合部分合计5个部分，对机体产生的心律变化及HRV的时域指标、频域指标的详细数据。整体实验流程见图1所示。

图1 整体实验流程

表2 柔力球动作内容分布表

1.3 HRV指标及表征意义。

测试研究采集到的数据信息通过常见的两种分析法（时域和频域）。HRV时域参数包括全部正常 RR间期的标准差（SDNN）、相邻心动周期差值的均方根（RMSSD）；HRV频域参数包括低频谱成分（LF）、高频谱成分（HF）及反映交感神经和副交感神经的均衡性（LF/HF）。SDNN反映HRV总体明显变化的大小，可说明运动强度的大小影响HRV变化；[11]RMSSD代表短时间内心动周期的变异，反应HRV 的快速变化，与心脏的可承受压力以及自主神经收缩有着紧密联系。[11]频域性指标应用LF(低频谱)、HF(高频谱)和LF/HF（比例均衡性）指标。LF（nu）指标表示与压力感受器反射系统的活动有关，其参数变化反映交感神经和迷走神经的综合调节作用，特定条件情况独立反映交感神经系统调节功能；[12]HF（nu）指标反映副交感神经调制作用，与呼吸性心律不齐关联，参数变化显示副交感神经抑制强弱；[12]自主神经系统受交感神经支配工作时，带动机体产生兴奋性运动。[1]LF与HF二者关系表现为反比例增长，当做负荷量较小的运动时，使得低频成分增加，高频成分减少，运动负荷量上升到某一强度会让两种频度出现同步下降的变化；[3]LF/HF（比例均衡性）表明心脏交感神经和副交感神经的均衡性，比例变化增大反映交感神经占主导性优势逐渐加强,反之副交感神经抑制性状态愈发强烈。[13]

1.4 数据处理

数据统计分析选用IBM SPSS 23.0软件，采用重复测量方差分析（Repeated Measures ANOVA）分别对5个测试部分（安静状态、准备活动、基本部分、难度部分、组合部分）进行HRV的时域和频域参数的差异性检验，表现形式为±SD，P＜0.05表示显著性差异，P＜0.01表示非常显著性差异。

2 结果

运动员安静状态下分别与准备活动、基本部分、难度部分、组合部分进行HRV时域与频域指标结果比较的分析如表1所示。

比较各项指标显示，安静时与准备活动之间HRV发生减弱现象，时域指标SDNN和RMSSD呈现差异性，其中SDNN差异性非常显著(P＜0.01)；频域指标LF（nu）、HF（nu）均产生差异性但不显著(P＜0.05)。二者之间LF/HF没有显著差异性（P＞0.05）。安静时与基本活动之间HRV依然表现为持续减弱现象。时域指标SDNN具有非常显著性差异(P＜0.01)，而RMSSD则无显著差异性(P＞0.05)；频域指标LF（nu）、HF（nu）和LF/HF的独立检验表示无显著性差异意义(P＞0.05)。安静时与难度技术动作练习部分之间HRV变化仍然持续减小。时域指标SDNN（P=0.005）与频域指标LF/HF（P=0.001）均呈非常显著性差异(P＜0.01)。相关HRV指标RMSSD、LF（nu）和HF（nu）表示无研究性差异(P＞0.05)。安静状态与组合部分比较，时域指标SDNN

表3 太极柔力球练习者不同状态下的心率变异性状况一览表

呈现非常显著性差异(P＜0.01)，RMSSD(P＞0.05)无显著性差异；频域指标LF（nu）、HF（nu）和LF/HF呈无显著性差异(P＞0.05)。由表3可看出安静状态下与其他部分心率比较都有非常显著性差异(P＜0.01)

3 讨论与分析

3.1 太极柔力球准备活动状态HRV分析

从表3可发现，在准备活动期间，HRV各项时域和频域指标均发生不同程度的改变。相比于安静状态时，受试运动员SDNN、RMSSD、LF（nu）和HF（nu）都存在显著差异性，其中SDNN值的变化差异非常显著趋于明显大幅度下降。通过比较二种不同状态的时域类指标，准备活动表现具有一定的运动负荷，使得运动强度递增。SDNN所代表总体的心率变异性产生大幅度的减小，心率波动趋于减弱，代表自主神经系统的调节机制开始发生改变，打破交感神经与副交感的协调稳定关系，造成活性稳态失衡。[12]准备活动的RMSSD明显差异性表示受心律增快的影响，自主神经快速收缩，快速提高机体的运动应激水平。对比安静状态频域指标的结果，准备活动的LF（nu）、HF（nu）和LF/HF显示负相关性变化。准备活动的LF/HF可以看出，交感神经和副交感神经的均衡性减小，但比较安静状态无显著性差异。表明准备活动持续的运动强度正常适宜。由于受试者为大学生青年，具备良好的身体素质以及养成日常运动的健康习惯，表现为安静时自主神经系统主要由交感神经支配，副交感神经受到抑制作用。进入准备活动阶段时，交感神经活性持续性增强，而副交感神经抑制反应仍然强烈，交感神经的兴奋促使神经冲动的传导速度加快，心率加快，心输出量增大，满足肌肉摄氧代谢的需要。进一步说明准备活动是一种急性运动方式，在运动过程中机体的机能能力或工作效率逐渐增加并维持在一定水平，产生达到热身的效果，发挥最佳机能水平。

3.2 太极柔力球基本活动部分HRV分析

基本活动是对太极柔力球的单个动作进行多次重复练习，内容包含翻拍、绕拍、平带拍等柔力球基础动作。从表2对比发现，SDNN值出现非常显著性差异，HRV明显减小。说明练习柔力球基本动作可以减弱自主神经对心血管系统调节活动的波动性变化和调节窦房结心率加快。其余的指标虽然分别有上下浮动变化，但总体没有形成对比差异性。说明受试者在重复练习过程适应运动强度，使受试者的心率维持在143次/min，处于低强度的运动负荷。比较结果进一步的发现，基本活动影响着频域指标的变化，LF（nu）的值较安静时下降，HF（nu）值较安静时上升，表现为交感神经的活性降低和副交感神经的抑制作用加强，副交感神经释放更多地乙酰胆碱促使心率减慢，[14]减轻心脏工作负担。推断柔力球基本活动对机体自主神经系统内部产生进行不断调整，但由于处在运动状态下进行着自主神经系统的调节，运动机制使得交感神经的活性始终高于副交感神经。随着练习时间的延长，交感神经与副交感神经交替发生协调与对抗作用可以稳定心率频次防止过快，保证心输出量的正常输出，呼吸变得均匀自如，改善大脑皮质的兴奋与抑制的相互转化，来支配和调节肌肉的收缩活动。表明基本活动可让受试者进入体松心静、凝神静气的平和状态对机体的身心全方面具有良好的保健作用。

3.3 太极柔力球难度部分HRV分析

难度部分的SDNN与LF/HF呈现非常明显的差异性。表示难度部分的练习影响着HRV变化的效果显著。LF/HF的差异性非常显著，表示难度动作促使交感神经活性比例占主导优势，副交感神经活性下降，影响自主神经的拮抗关系失衡。说明难度技巧性动作，如旋子、侧手翻和前扫腿等对身体素质协调性要求较高的动作。受试者在练习时，大幅度的肢体运动和迅速的反应速度需要身体各肌群之间、肌肉活动与内脏活动之间、各脏器活动之间表现出同时或先后配合一致。此时中枢神经系统刺激交感神经功能亢进，加速心脏的传导，造成心肌收缩速度增快，增加心率完成心输出量的供血，血流量增加，产生急性运动应激性。由于难度动作的完成过程很短，对自主神经的调节功能只造成较小的稳态失衡影响，所表现LF（nu）和HF（nu）的指标变化与安静状态下无明显差异。通过适当练习柔力球的难度动作可以刺激机体快速适应交感神经亢进带来对心血管一系列的应激性反应，改善心脏的迅速泵血能力，锻炼心肌收缩力量，增强心血管系统对急性运动耗氧供能。

3.4 太极柔力球组合部分HRV分析

从表中看出，安静状态与组合部分的反映HRV变化的时域指标SDNN与RMSSD，分别表示非常显著性和显著性的差异性，频域分析指标表现无差异。说明柔力球的多元性的组合动作对心脏调节功能产生强烈的心血管系统应激。推断组合练习过程中，为保证不同动作之间的连贯衔接，大脑中枢神经不断发出信号指令，要求身体各器官系统机能协调工作。自主神经系统作为主要传导媒介受到影响，短时间自主神经的快速收缩变化明显，加强交感神经活性的调节功能。促使心血管系统心跳频次上升，心肌收缩力量加强，增强心脏供血工作能力，促进血液循环。说明柔力球的组合动作练习既能达到惯勤肢体的效果，也可刺激自主神经的交感神经的活性增强。动作组合是由几个基本动作组成，伴随着缓和节奏组合动作的练习快慢，交感神经活性调节功能处于活跃状态作用于维持心血管机能的调节功能，有利于心脏活动的改善，防止心功能减退、心律失常、心肌缺血及心肌梗塞等心血管疾病的发生。

4 结论

一次性的柔力球训练可以显著刺激自主神经系统活性发生改变，增强心血管系统机能。准备活动部分、难度部分、组合部分的训练的身心练习能够引起交感神经活性显著提升；提升心血管系统机能。基本部分能够显著激发副交感神经活性，进入体松心静、凝神静气的平和状态对机体的身心全方面具有良好的保健作用。