组合训练对心自主神经和静态平衡功能的影响

胡 斐，徐盛嘉，马继政，季师敏，刘　钢

组合训练对心自主神经和静态平衡功能的影响

胡 斐1，徐盛嘉2，马继政2，季师敏1，刘钢1

1.江苏省体育科学研究所，江苏 南京，210014；2.中国人民解放军陆军工程大学军事运动科学研究中心，江苏 南京，211101。

目的：本研究评估力量和耐力组合训练的间歇恢复期时长对心脏自主神经功能和静态平衡能力产生的影响。方法：采用随机交互式设计，27名男性受试者完成3次不同恢复期时长（0h、3h和24h）的力量和耐力组合训练方案：力量练习后即刻进行耐力练习（C-0h），力量练习后休息3h后进行耐力练习（C-3h），力量练习后休息24h后进行耐力练习（C-24h）。分别在运动前（0-10 min）、整个运动期间和运动后恢复期（0-10min）记录R-R间期，并进行相应HRV分析。此外，在运动前、测试结束后即刻和运动后20min进行静态平衡能力测试。结果：与安静状态相比，运动中和恢复期阶段，3种训练方案HR均值均显著增加（P < 0.05），无组间差异；在恢复期阶段，各组RMSSD、SDNN、SDNN/HR、HF和LF均值均显著降低（P < 0.05），LF/HF均值显著增加（P < 0.05），且各组间无显著差异。此外，与安静状态相比，运动后各组静态平衡能力指标均显著增加（P < 0.05），但与C-0h和C-3h运动方案相比，C-24h运动方案后指标变化幅度显著降低（P < 0.05）；在运动后20min，各组静态平衡能力指标均恢复至安静水平。在其他指标中，与安静值相比，各组EPOC和TRIMP均值显著增加（P < 0.05），而各组之间无显著差异。结论：不同恢复期时长不影响运动后恢复期心脏自主神经系统的调节，但间歇恢复期时长增加至24h，运动后即刻躯干静态平衡能力波动显著降低，提示隔天进行的组合训练可有效降低急性训练干扰。

组气训练；自主神经；静态平衡

有氧耐力练习和肌肉力量练习是大众健身/日常锻炼中常用的两种运动方式，研究发现，进行规律的健身活动，机体通过调节来自外周和内在的应激并产生适应，可有效降低诸如心脑血管疾病、慢性呼吸系统疾病、糖尿病等慢性病的患病风险，从而提高大众健康和体适能水平[1-4]。近年来，力量和耐力组合训练逐渐成为研究热点，这种训练方式将力量练习和耐力练习整合在一次训练或一个周期训练计划中，可同时发展肌肉力量和有氧耐力，这从大众健身、损伤康复、恢复训练等角度看，同时需要这两个核心能力[5-6]。因此，力量和耐力的组合训练可能是一个最佳策略。前期研究业已发现，力量练习的强度和练习次序不影响组合训练后的心血管系统恢复，但练习次序可能影响力量适应[7]。但也有研究认为，两者训练具有协同效应，相辅相成，两者能力并不受到干扰[8]。此外，有文献研究表明，训练计划中的训练学参数可能是影响“干扰效应”重要因素，如耐力训练量、训练强度、训练形式、训练频率、训练次序、不同训练方式之间的恢复期时长等[5-6]。虽然这些参数在训练中产生的反应存在争议，但更多的研究试图避免或降低这种干扰程度，从而达到运动能力最佳化。

当前，采用R-R间期的心率变异（Heart Rate Variability，HRV）和心率恢复（Heart Rate Recovery，HRR）无创手段进行间接定量和精确评估运动对心脏自主神经系统产生的影响，前期已有大量的实验证实运动显著改善心脏自主神经的功能，但其中确切的调节机制尚不清楚，有待进一步研究[7,9,10]。而静态平衡能力是神经系统、骨骼肌系统等高度统一协调的结果，是完成日常身体活动的基本保证[11]。通过日常规律的力量练习和有氧练习，可以提高躯干的稳定性和控制能力，改善运动中身体的姿势力学，降低运动损伤的风险。因此，本研究旨在评估特异的组合训练方案中，恢复期间歇时长对心脏自主神经功能和静态平衡能力产生的影响，为设计最佳化的组合训练方案提供依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为27名健康男性军校学员：年龄为20.45 ± 1.72岁；身高为175.32 ± 1.95cm；体重为67.89 ± 3.48kg；BMI为22.09 ± 1.67kg·m-2，平均训练年限为2年，有器械力量锻炼史。受试者无疾病史、吸烟史和酗酒史，每周规律参加锻炼不少于4次，排除BMI < 18.5和BMI > 24.0的学员。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方案 本研究采用随机交互式设计，受试人员均需完成3次不同的力量和耐力组合训练（C）方案：

A. 进行力量练习后即刻进行耐力练习（C-0h）；

B. 进行力量练习后间歇恢复期3h，再进行耐力练习（C-3h）；

C. 进行力量练习后间歇恢复期24h，再进行耐力练习（C-24h）。

每次练习时间间隔不少于3天，确保受试学员身体充分休息，测试期间禁止剧烈运动。

采用Polar team2团队心率仪（Polar，Finland）采集受试者运动前10 min安静状态、运动期间和恢复期10 min的R-R间期，并在测试结束后即刻和恢复期20min进行平衡能力测试。

（1）HRV测试方案

采用Polar team2团队心率仪（Polar，Finland）采集心电图R-R间期。通过polar team软件导出数据，并利用Firstbeat SPORTS 系统（version 4.4.0.2，Firstbeat Technologies Ltd.，Jyväskylä，Finland）进行分析，数据处理时间段为安静状态后5 min（5-10 min），整个运动期间，恢复期10 min（0-5 min）[7]。实验室温度为24℃-28℃，湿度为28%-32%。

（2）静态平衡能力测试

采用Kistler测力台进行静态平衡能力测试。要求受试者双足与肩同宽、双目平视正前方正前方、双手自然下垂放置站立于测力台之上，尽量保持身体重心在屏幕十字标点处。测试开始时，记录原始数据时长为20s，为降低实验误差，应去除测试开始后前5s和结束前5s数据，测试数据采用测力台系统MARS软件进行处理分析，测试设备采样频率为1000Hz[12]，安静值测试在运动方案开始前3天完成。

（3）力量和耐力的组合训练方案

力量练习方案设计参照Bird等人[13]的设计方案，选择4个力量训练的练习手段，包括卧推，硬拉，半蹲和肩推杠铃，每一练习训练前进行1RM测试。热身后进行1RM测试，每次测试负荷应逐渐增加至受试者尽最大努力完成的重量，即为1RM。每次测试间隔不少于5min，且应在4次内完成1RM测试。练习的顺序为卧推，硬拉，半蹲和肩推杠铃。选取负荷强度为70%的1RM，组间休息2-3min，完成4组。大组间休息时间5min，运动方式为整个关节，运动节奏为离心1-2s，等长1-2s，向心1-2s。耐力练习完成一次40min大强度持续跑练习，运动强度不低于个体85% - 95% HRmax[7]。

1.2.2 研究指标 研究指标为心率（Heart rate，HR）和心率变异（HRV）的时域指标和频域指标。时域指标包括：HR以及HRV指标包括的时域指标和频域指标。时域指标包括：RMSSD，单位为ms；SDNN，单位为ms；SDNN/HR，单位为ms/beat。频域指标包括：LF，单位为ms2，频谱范围：0.04–0.15 Hz；HF，单位为ms2，频谱范围：0.15–0.40 Hz以及LF/HF。

平衡能力指标：人体重心总移动距离（Sway path - total（mm），SPT）、重心前后移动距离（Sway path - A-P（mm），SPAP）、重心左右移动距离（Sway path - M-L（mm）SPML）、重心总移动速度（Sway V - total（mm/s）SVT）、重心前后移动速度（Sway V - A-P（mm/s），SVAP）、重心左右移动速度（Sway V - M-L（mm/s），SVML）、重心总移动面积（Sway area - total（mm^2），SAT）、重心前后移动面积（Sway area - A-P（mm*s），SAAP）、重心左右移动面积（Sway area - M-L（mm*s），SAML）和椭圆面积（Area of 100% ellipse（mm^2），AE）。

定量指标：运动后的过氧消耗值（Excess post-exercise oxygen consumption，EPOC）和运动冲量（Training impulse，TRIMP），可定量反映运动强度和运动总量。

1.3 统计学方法

2 结 果

2.1 组合训练方案运动中HR、HRV指标和定量指标的变化

2.1.1 组合训练方案运动中HR指标的变化 在3种组合训练练习方案中，运动中单一练习（力量和耐力）平均HR基本一致，无组间差异，3次耐力练习运动中平均HR分别为是178.42 ± 10.75次/分、177.82 ± 8.63次/分和180.34 ± 9.42次/分，均为大强度耐力练习（图1A）。与安静状态相比，3组组合训练方案运动中HR均值均显著增加（< 0.05）（图1B），但无组间差异（> 0.05）（图1B）。数据表明，3种组合练习运动方案运动强度相同。

图1 组合训练运动方案运动中HR的变化

（A：组合练习单一运动中；B：整个运动过程中）（n=27）

注：Rest：安静状态；C-0h：间歇恢复期为0h的组合训练；C-3h：间歇恢复期为3h的组合训练；C-24h：间歇恢复期为24h的组合训练

*< 0.05Rest

2.1.2 组合训练运动方案EPOC和TRIMP指标的变化 与安静状态相比，3种训练方案EPOC和TRIMP均值均显著增加（< 0.05）（图2）；但无组间差异（> 0.05）（图2），表明内部负荷和运动总量相同。

图2 组合训练运动方案EPOC（A）和TRIMP（B）值变化（n=27）

注：Rest：安静状态；C-0h：间歇恢复期为0h的力量和耐力组合练习；C-3h：间歇恢复期为3h的力量和耐力组合练习；C-24h：间歇恢复期为24h的力量和耐力组合练习*< 0.05Rest

2.2 组合训练方案恢复期HR和HRV指标的变化

2.2.1 组合训练方案恢复期HR和HRV时域指标的变化 数据见表1。与静息状态相比，不同运动方案结束后HR均值均显著增加（< 0.05）；RMSSD、SDNN和SDNN/HR均值均显著降低（< 0.05）；此外，不同运动方案组间HR、RMSSD、SDNN和SDNN/HR指标均无显著差异，数据表明组合训练间歇恢复期时长不影响运动后5min恢复期心脏自主神经功能的调节。

表1 组合训练运动方案恢复期HR和HRV时域指标的变化（n=27）

* P < 0.05 vs 安静值

2.2.2 组合训练运动方案恢复期HRV频域指标的变化 数据见表2。与安静状态相比，各组运动后HF和LF均值均显著降低（< 0.05），而LF/HF均值均显著增加（< 0.05）；5min恢复期内，不同运动方案之间HF、LF和LF/HF指标均无显著差异（> 0.05）。数据表明组合训练间歇恢复期时长不影响运动后5min恢复期心脏自主神经的应答。

表2 组合训练运动方案恢复期HRV频域指标的变化（n=27）

*< 0.05安静值

2.3 组合训练方案运动后即刻和运动后20min静态平衡能力指标的变化

2.3.1 组合训练方案运动后即刻静态平衡能力指标的变化 数据见表3。与安静状态相比，不同运动方案运动后即刻，SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP、SVML和SAT均值均显著增加（< 0.05），C-3h运动方案运动后即刻AE均值显著增加（< 0.05），其余指标无显著变化。与C-3h运动方案相比，C-24h运动方案运动后即刻AE指标均值显著降低（< 0.05）。此外，三种运动方案运动后即刻平衡能力指标均有不同程度增加，与C-0h和C-3h运动方案相比，C-24h运动方案即刻平衡能力指标变化幅度显著降低（< 0.05）（图3），而C-0h和C-3h运动方案运动后即刻平衡能力指标整体变化幅度基本一致，结果显示，练习间歇恢复期至C-24h，急性运动干扰效应降低，运动后即刻躯干静态平衡能力波动降低。

表3 组合训练方案运动后即刻平衡能力指标的变化（n=27）

*< 0.05安静值，∆< 0.05C-3h

图3 组合训练方案运动后即刻与安静状态下相比静态平衡能力指标变化幅度（n=27）

#< 0.05C-0h，∆< 0.05C-3h

2.3.2 组合训练方案运动后20min静态平衡能力指标的变化 数据见表4。与安静状态相比，不同运动方案后20min内平衡能力指标均无显著变化，数据提示基本恢复至安静状态。

表4 组合训练方案运动后20min静态平衡能力指标的变化（n=27）

3 分析讨论

前期研究发现，在同一次训练课中同时进行力量和耐力两种运动方式的组合训练，耐力训练强度对力量产生负性适应，但不受练习次序的影响[7]。如果增加组合训练中力量训练和耐力训练的间歇恢复期时长，可能会降低组合训练中的干扰效应。

因此，本研究设计3种不同间歇恢复期时长（0h、3h和24h）的力量和耐力组合训练方案，结果显示，在运动后5min恢复期，各组HRV指标变化相似，运动中整体运动强度，单一运动方式（力量和耐力）的运动强度基本一致，且各组EPOC和TRIMP基本相同，即3种训练方案的整体运动强度和总负荷量相同，结果表明，组合训练中间歇恢复期时长不影响运动后恢复期5min内心脏自主神经功能的调节；此外，不同间歇恢复期时长的组合训练方案运动后即刻，静态平衡能力均受到不同程度破坏，但间歇恢复期时长为0h和3h的运动方案，静态平衡能力指标波动幅度显著高于间歇恢复期时长为24h；在运动后20min，各组静态平衡能力指标均恢复至安静水平，数据表明，间歇恢复期时长影响躯体静态平衡能力，间歇恢复期时长增加，波动幅度降低。此外，有研究认为，机体进行长时间运动训练后，机体产生的外周或中枢疲劳，影响前庭功能、本体感觉和视觉的感知、决策和实施，诱导躯体摆动增加。前期研究显示，无负重状态下维持静态平衡能力主要以前庭反馈系统为主，在运动后维持静态平衡能力可能转化为本体感觉反馈系统[10,11,14]。在本研究中，进行不同间歇恢复期时长的组合训练后，间歇恢复期为24h静态平衡能力指标波动幅度显著降低，这可能与先前运动后产生局部疲劳的累积影响本体感觉反馈系统有关，导致躯体摆动增加。

前期研究结果显示，运动后恢复期HR降低通常与迷走神经再激活有关[15]。一些纵向研究表明，通过HRV指标间接评估迷走神经活性，与非运动员相比，职业运动员在运动后有更快额HR恢复[16]。运动后HRV变化通常是迷走神经重新激活而交感神经活性被抑制的结果。绝大多数研究通常采用运动后即刻进行评估（0-5min），激素水平、代谢应激等均会影响运动后HRV变化[16]，而动脉压、代谢感受性反射等影响动脉压力感受反射器活性[15-17]，这些影响因素通过复杂的信号转导影响迷走神经重新激活水平。也有研究认为，急性运动后心迷走神经的重新激活与恢复期时长有关，运动后即刻（0-5min）心脏迷走神经活性可能受骨骼肌和血液中应激代谢物的累积程度影响，而运动后恢复期（1-48h）心脏迷走神经活性与运动引起血浆容量的变化以及动脉压力反射有关[18]。研究建议，通过实时监控静息HR或运动后HR和HRV变化，在最佳恢复期后进行下一次训练刺激[15,17]。有研究显示，大强度耐力训练后，尤其是高强度间歇训练后，HRV即刻降低，并且这一状态会持续至运动后72h，才能恢复至安静水平，这与训练状态、运动的强度和运动持续时间有关[14,16,19]。在本研究中，进行急性的不同间歇恢复期时长的组合训练方案运动后，HR和HRV指标变化基本一致，表明不同间歇恢复期时长并不影响运动后自主神经功能的调节，这可能与受试者进行的运动方式和整体运动强度等有关。

研究发现，组合训练中力量和耐力训练有充足的恢复期，可以降低对先前训练产生的疲劳应激/代谢产物对随后训练质量的影响。本研究中，不同恢复期时长，对运动后躯体静态平衡能力产生影响，即较长的恢复期时长可降低急性干扰，这一过程可能发生在骨骼肌适应过程中。如在耐力训练中，残余疲劳和底物（即肌肉糖原）的消耗均会对力量/爆发力的产生以及随后力量训练的合成代谢信号反应产生潜在的负性影响[5,6]。因为耐力训练后再进行力量训练，肌肉产生力的质量降低，这一过程至少持续6h，运动后24h才恢复至基础水平[6]。因此，在组合训练中，允许适当的恢复期，可能会减弱先前练习对随后的训练产生的任何负面的残余影响，从而降低急性干扰。同时在间歇期补充一定能量物质（葡萄糖、氨基酸等），增加肌肉糖原储备，以及降低对训练适应产生的负性影响[20]。在本研究中，间歇恢复3h采用积极休息方式进行，但运动后即刻躯干控制静态平衡能力与间歇恢复期为0h基本一致。在休息24h后，进行相同强度和量的耐力训练，躯干控制平衡能力显著增加，研究推测，先前力量训练产生的急性干扰（代谢应激、残余疲劳等）基本已经消除，促进躯体控制静态平衡能力。

综上所述，急性力量和耐力组合训练中，不同间歇恢复期时长不影响运动后5min恢复期心自主神经功能的调节；此外，与间歇恢复期时长24h相比，两者训练间歇恢复期时长为0h和3h，运动后即刻躯体静态摆动幅度显著降低，运动后20min，3组静态平衡能力指标均恢复至安静水平。因此，基于上述研究结果，进行力量和耐力组合训练时，恢复期不少于3h，甚至更长，避免同1天内进行两次不同的训练，当恢复期增加至24h时，可显著降低先前训练产生的急性干扰。

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Effects of Three Specific Concurrent Training Progammes on Cardiac Autonomic Responses and Static Equilibrium

HU Fei1, XU Shengjia2, MA Jizheng2, et al

1.Jiangsu Research Institute of Sports Science, Nanjing Jiangsu, 210014, China;2.Research Center of Military Physical Training, the PLA University of Science and Technology, Nanjing Jiangsu, 211101, China.

Objective: The purpose of this study was to evaluate cardiac autonomic responses and static equilibrium following three specific concurrent training programmes in healthy young men. Methods: In a random interaction design, 27 healthy young cadets performed three specific concurrent training programmes, The R-R interval was recorded, respectively, including rest with supine position (5 min), during exercise and recovery with supine position (5 min), and their heart rate variability (HRV) was analyzed. In addition, the static equilibrium indicators were assessed respectively, including before, immediately after and 20min after exercise. Conclusion: the diverse recovery duration had no significant effect on ANS regulation during recovery phase, but the static postural control capacity had greater improvement when recovery duration up to 24h, suggesting a longer recovery delay between sessions (i.e., up to 24 hours), seemed to be necessary to minimize the acute interference on concurrent training potential gains.

Concurrent training; Autonomic responses; Static Equilibrium

G804.22

A

1007―6891（2020）05―0034―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.05.08

2019-10-04

2019-11-01

江苏省体育科学研究所课题（2019S03）；陆军工程大学军事理论创新课题（LLCX201903-28）；陆军工程大学教育教学研究课题（GJ1911092）。