有无注意任务对跳深落地动作的影响

周 琴，任园园，陆阿明，张殿祥，黄锶慧

（苏州大学 体育学院，江苏 苏州 215021）

跳深是发展下肢肌肉快速力量的常用训练方法， 其工作形式为离心-向心收缩， 这种工作形式也被称为肌肉拉长-缩短周期收缩，这种收缩形式能有效发展运动员神经-肌肉系统的反应能力， 对于体能训练以及专项技能训练都是非常有效的方法。 但由于跳深落地动作这一特殊性，因而有研究指出快速制动的落地过程极易发生损伤［1］，且影响跳深质量的因素众多［2］。 相关的研究表明，跳深的高度［3-4］、动作的正确性［5-6］以及训练水平［7-8］等与跳深落地过程中的损伤和跳深的质量有密切关系。 由于跳深落地时需要双脚稳定支撑，在积极缓冲的同时为后续起跳做好准备， 因而其落地动作模式与单纯的跳落缓冲动作必然存在一定的差异。 近年来，在落地缓冲动作中，注意任务对动作质量和损伤的影响受到了关注。 注意的选择性理论认为信息加工需要一些注意资源， 当不同的活动争夺这一资源就会使活动绩效下降。 相关研究也证实了认知任务的注意需求对动作有影响，且任务难度越大影响越大［9］。 有研究表明同时执行注意分配任务和跳跃着陆任务会降低跳跃质量并增加ACl 损伤风险［10］。Lin 也认为分散注意任务可能会影响姿势控制，导致动态姿势稳定性差，并可能增加下肢损伤的风险［11］。另外一个关注点是落地动作过程中优势与非优势腿的活动差异，有研究认为优势侧落地稳定性和动作控制能力均优于非优势侧［12］，因而在落地过程中非优势侧较易发生损伤［13］，也有研究认为优势侧与非优势侧的落地差异是对称的［14］。由于跳深落地动作对稳定性的控制要求更高， 可能引起跳落动作损伤和质量下降的这些因素对跳深落地动作的影响更为明显。 因此，本研究对有无注意任务下跳深落地动作中优势与非优势腿落地动作的差异进行了探讨， 旨在揭示注意任务对跳深落地动作质量的影响及其与损伤风险的可能关联， 以期为跳深练习成绩的提升和预防损伤提供理论支撑。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

受试者均来自苏州大学体育学院的男性， 排除各项因素后，共有 15 人自愿参与本次实验（年龄 21.67±2.61 岁，身高174.49±6.83cm，体重 67.85±11.40kg）所有受试者半年内无下肢损伤及手术史，实验前24h 无剧烈运动，受试者均无运动等级。

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

1）Vicon 运动捕捉系统

采用英国生产的Vicon 红外高速运动捕捉系统， 软件版本为Vicon Nexus 1.5.1， 此系统由八台红外摄像机 （型号为MX13）、pc 主机以及相关的配件组成。选用系统自带的下肢模型（Plug-in-Gait）对跳落动作进行捕捉和采集，采集频率为100Hz。 将28 个直径为14mm 的Market 球准确的贴在人体下肢各环节的骨性标志处。 贴点位置如图1 所示。

2）三维测力台

采用两块由瑞士生产的Kistler 三维测力台90cm×60cm×10cm（长×宽×高），对 X、Y、Z 三个方向的力进行采集，主要采集落地动作的动力学指标。 采集频率为1 000Hz，通过连接线转换模块连接三维测力台和Vicon 红外高速运动捕捉系统， 从而实现同步测量。

3）实验过程

准备工作：1）带领受试者更换紧身裤和运动鞋；2）询问受试者基本信息；3）测量受试者优势侧与非优势侧；4）由经过多次培训的实验人员对受试者进行Market 球的黏贴；5）测量受试者的身高、体重、腿长、膝宽、踝宽；6）让受试者站上力台，双脚自然张开与肩同宽，两眼目视前方不要说话不要动进行静态采集；7）让受试者进行热身，以4km/h 的速度进行5min 热身；8）受试者进行热身时讲解跳深和3D 多目标跟踪（3D Multiple Object Tracking，3D-MOT）任务，并进行示范。为保证实验的可靠性，准备工作由同一人完成。

4）3D 多目标跟踪方案

受试者热身结束后对其进行MOT 测试，采用由 8 个相同球体组成的 3D-MOT 任务［15］。 每个任务分为 4 步：1）屏幕上出现8 个相同颜色的圆球；2）8 个圆球中有3 个会变成其他颜色，随后又变回原来的颜色；3）变回颜色后的8 个小球在屏幕内以相同的速度随机运动；4）圆球运动停止后，受试者依次找出发生变色的3 个小球。 为了保证受试者接受的MOT 任务负荷相同， 在实验开始前对受试者进行MOT 初始速度的测量，测量方式为：任务以随机速度出现，若受试者能正确识别目标球体，下一次进行的任务则加快，若不能正确识别，则减慢，球体的速度呈阶梯式进行升降调节， 直至受试者的临界速度被确定。 为保证受试者在跳落过程中能准确识别目标球体，将实验中的MOT 速度设为初始速度的30%，实验中受试者没有找出3 个变色球体的位置则重新开始实验， 直至找对为止。 同时，下落动作与MOT 任务保持同步，若受试者完成MOT 任务时长超过两秒则重新开始实验。 3D-MOT 任务如图3 所示。

5）优势侧测量方案

采用踢球法测量优势侧，踢球时左右侧均采用原地踢球动作，实验时受试者双脚前后开立， 支撑脚放置于球同侧后方约10 cm 位置， 踢球脚自然向后迈出， 两脚间距离以受试者自我感觉舒适为宜， 双手背于体后， 重心前倾移至支撑腿， 同时踢球腿开始积极送髋， 大腿前摆， 小腿后屈， 以膝关节为轴，小腿加速前摆全力将球踢出。 判定优势侧非优势侧的标准为球的落点和踢球点间的位移，记录每侧有效成绩3 次， 选取每侧最远的1 次成绩进行双侧比较， 评定受试者的优势侧（Dominant Side，DS）和非优势侧（Non-dominant Side，NDS）［16］。

1.2.2 实验方案

受试者站在高为30cm 的跳台上，跳台与力台的距离是身高的 50%［17］，进行有注意任务（Attention Task，AT）或者无注意任务（No Attention Task，NAT）跳落，受试者双手叉腰，听到实验人员口令后完成跳落动作。 跳落动作分为两个阶段：1）受试者从跳台上跳下来，两只脚分别落在两个力台上；2）受试者立即尽可能高的垂直向上跳后两脚分别落在两个力台上。 这两部分动作在后面的阐述中分为第一阶段和第二阶段。 着地方式都为“足趾-足跟”模式。 受试者注意任务：1）NAT：受试者双眼目视前方、 双手叉腰跳到90cm×60cm×10cm 的力台上后迅速垂直向上跳后再次落在力台上；2）AT：受试者双眼看着前方的屏幕进行MOT 任务的同时双手叉腰，从跳台上跳落到力台上，跳落后快速垂直向上跳后再次落在力台上，完成跳落动作的同时观察小球的变化，结束后快速指出小球的位置。 每个动作有效完成3 次，结果取3 次有效动作的平均值。 每次正式实验前给予受试者指导并成功完成两次跳落预实验。 跳落动作包括被试从跳台上跳下来并降落在力台上和被试立即尽可能垂直向上跳，如图4 所示。

1.2.3 数据处理与统计分析

跳深落地动作分成两个阶段， 第一阶段为被试从跳台上跳落至测力台上到缓冲结束， 第二阶段为被试立即在测力台蹬伸开始到尽可能垂直向上跳再次落地缓冲结束。 第一阶段落地时刻为t0，达到地面反作用力峰值时刻为t1，缓冲结束时刻同时为第二阶段蹬伸的开始时刻为t2， 第二阶段离地时刻为t3、再次落地时刻为t4，第二阶段落地地面反作用力峰值时刻为t5、第二阶段缓冲结束时刻为t6。 第一阶段着地至峰值力的时间为Ta1= t1- t0，第一阶段着地至缓冲结束时刻为Tb1= t2-t0，腾空时间Tc1= t4- t3，第一阶段着地至第二阶段峰值力Ta2=t5-t0，第一阶段着地至第二阶段缓冲结束即整个动作完成时间Tb2=t6-t0。 2）采用SPSS 26.0 对数据进行正态分布检验，用配对样本t 检验对同一侧（优势侧或非优势侧）数据不同注意任务进行统计学分析， 同样用配对样本t 检验对同一任务不同侧进行统计学分析。实验数据采用±标准差（）表示，观察受试者在不同注意任务下的下肢生物力学参数。

2 结果

2.1 落地动作的时间变化特征

表 1 中优势侧（DS）或非优势侧（NDS）有无注意任务（AT、NAT） 进行跳深动作时的时间变化可以发现大部分的参数都发生了显著性变化， 优势侧中 NAT 的Tb2以及 Ta2显著大于AT，p＜0.05。 非优势侧中 NAT 的 Tb2，Ta2显著大于 AT，而 Ta1却显著小于AT，p＜0.05。相同注意条件下的优势侧与非优势侧落地动作的时间差异无统计学意义。

表1 不同注意任务下落地动作的时间特征

表1 不同注意任务下落地动作的时间特征

注：＊表示同一侧下，有任务注意与无任务注意的显著性差异；# 表示同一注意任务下，优势侧与非优势侧的显著性差异。＊/# 差异具有显著性p＜0.05；＊＊/## 差异具有显著性p＜0.01；下表同

时间(s)NAT AT DS NDS DS NDS Tb2 Ta1 Tb1 Tc1 Ta2 0.910±0.147＊0.053±0.022 0.143±0.052 0.452±0.073 0.838±0.030＊0.906±0.147＊0.044±0.012＊＊0.140±0.052 0.432±0.108 0.838±0.117＊0.858±0.112＊0.059±0.021 0.142±0.036 0.420±0.066 0.788±0.091＊0.854±0.116＊0.056±0.017＊＊0.137±0.037 0.401±0.055 0.785±0.090＊

2.2 落地动作的角度变化特征

表2 是踝关节的角度变化， 踝关节角度在各个时刻没有显 著 性 变 化 ， 优 势 侧 的 AT 在 t0、t1、t2、t5、t6的 踝 关 节 角 度 较NAT 大。 非优势侧中，AT 在 t0、t1、t2、t6比 NAT 大，而在 t5 却比NAT 小。 相同注意条件下的优势侧与非优势侧踝关节角度的差异无统计学意义。

表2 不同注意任务下落地动作的踝关节角度变化（x±s）

表3 是髋关节在各个时刻的角度变化， 无论是优势侧还是非优势侧， 髋关节角度在t2、t5和t6均具有显著性变化，且NAT 髋关节角度显著大于 AT，p＜0.05。 相同注意条件下，优势侧的 NAT、AT 在 t0、t5、t6显著小于非优势侧，且在 AT 下，优势侧 t1、t2显著小于非优势测，p＜0.05。

表3 不同注意任务下落地动作的髋关节角度变化（x±s）

表4 为膝关节在各个时刻的变化， 从表中可以看出优势侧中，t6的 NAT 显著大于 AT，p＜0.05，非优势侧中无统计学意义。 相同注意条件下的优势侧与非优势侧膝关节角度的差异无统计学意义。

表4 不同注意任务下落地动作的膝关节角度变化（x±s）

2.3 落地动作的垂直地面反作用力变化特征

表5 为各时刻垂直地面反作用力，从表中可以看出，在优势侧中，NAT 在 t5的力显著大于 AT，p＜0.05。 非优势侧中，NAT 的 t0的力显著小于 AT，p＜0.05。 相同注意条件下的优势侧与非优势侧垂直地面反作用力的差异无统计学意义。

表5 不同注意任务下落地动作的垂直地面反作用力变化特征（x±s）

3 讨论与分析

3.1 注意任务对跳深落地动作的影响

3.1.1 注意任务对跳深质量的影响

有限容量理论认为，人的心理资源的总量是有限的，完成每一项任务都要动用心理资源， 同时操作几项任务需要消耗共同的心理资源［18］。 当同时进行两个任务时，人们特定数量的资源就会分配给这些任务，两项任务共同竞争注意资源，从而致使其中的一项任务的动作速度或质量受到影响， 而另外的任务相对未受影响，也可能两项任务都受到了影响［19］。 本文对跳深落地时间进行研究， 结果显示无注意任务整个动作完成时间显著大于有注意任务，且腾空时间明显大于有注意任务，说明有注意任务的腾空高度小于无注意任务。 这可能是注意任务剥夺了受试者的部分认知， 从而削弱了受试者在垂直跳跃上的精力，降低受试者跳深质量。 过滤器模型理论也证实了注意资源是有限的， 如果任务需要的注意量接近或超过注意资源，动作绩效就会下降。 另一方面，身体各个部位的协调配合也是动作质量评定的标准。 研究表明，当运动员面临有注意任务和跳落任务时，任务-运动交互会加剧动态姿势的不稳定性［20］。 欧阳一毅等［21］也表明增加注意任务时，人们动作姿势的预期调节会下降，外界讯息无法较好地提供给中枢神经系统，进而导致身体的平衡控制能力下降， 从而降低动作完成的质量。 本文对膝关节屈曲角度与髋关节屈曲角度进行研究，结果显示无注意任务髋关节和膝关节屈曲角度程度较有注意任务大，说明无注意任务时动态姿势的稳定性较有注意任务强，动作完成的协调性好，动作完成的质量高。 Lin［11］也证实分散注意力任务会影响姿势控制，导致动态姿势稳定性差，动作完成质量低。根据Dempsey 等人［22］的研究，在注意力分散的情况下进行的跌落跳跃会显著增加GRF， 因为参与者无法将高水平的注意力投入着陆阶段。 而本研究中在进行有注意任务跳跃时GRF 没有显著增加，反而比无注意任务时小。 这可能是在实验时没有固定受试者垂直跳跃高度所致， 也充分说明了在有注意任务时，运动员完成动作的质量受到了影响。 这一系列研究结果提示， 增加注意任务会对动作完成的质量产生负面影响，今后在进行有关跳深练习时，注意任务不易考虑在跳深训练中。

3.1.2 注意任务对跳深下肢损伤的影响

研究表明， 双重任务跳跃过程中较大的垂直地面反作用力和较小的膝关节屈曲角度是造成下肢损伤的主要因素［23］。本文对膝关节屈曲角度进行了研究， 研究结果显示在优势侧中，有注意任务在 t0、t2、t5、t6、时的膝关节屈曲角度小于无注意任务，这很有可能是膝关节缓冲不充分造成。 此外，研究中非优势侧有注意任务垂直地面反作用力显著大于无注意任务。有研究表明运动员在执行认知任务时， 在着陆过程中可能会暴露出较大的地面反作用力［24］，Hughes Gerwyn［25］也表明多任务分别注意会导致初始接触时膝关节屈曲度降低， 垂直地面反作用力增加，着地稳定性降低。 而较大的地面反作用力与较小的膝关节屈曲角度是造成ACL 损伤的主要原因［26］。 这与本研究中非优势侧有无注意任务结果相符。

研究表明， 髋关节和膝关节屈曲角度增加能够预防运动任务期间较高的峰值［27］。 本文中无注意任务的髋关节角度在t5时显著大于有注意任务。 且无注意任务在t5的峰值显著大于有注意任务。这与Traub Rachel 结论相一致。研究也表明躯干的前倾程度越大，越有利于下肢蹬伸力量的传递［28］。 本文中有注意任务的髋关节角度均小于无注意任务。 说明无注意任务躯干倾斜角度较有注意任务大， 有利于蹬伸力量的传递。Malfait 等人［29］也证实了更直立的着陆模式会增加前交叉韧带损伤的风险。 因此，在有注意任务时，髋关节较为直立的落地模式更不利于蹬伸力量的传递，更易于髋关节的损伤。

3.2 跳深落地过程中优势侧与非优势侧的差异

研究表明，优势腿在足球运动员中更容易受伤，可能是在足球运动中优势腿比非优势腿产生更高的球速， 使用频率也更高导致［30］。 相反，也有研究表明非优势腿的损伤风险较优势腿大。 Junqing Wang 在研究女性单脚落地优势腿与非优势腿的不对称性时表明，女性足球运动员在单侧动态运动中，非优势腿的受伤风险可能高于优势腿［31］。 许多学者对优势侧与非优势侧的不对称性进行了研究，得出的结论也有所不同。 这可能是研究对象、 研究条件的不同而致使结果的多样化。 本文中，研究认为在跳落过程中，优势侧与非优势侧髋、膝、踝关节的屈伸是为了更好的缓冲，并不存在显著的差异性。 有研究表明，在正常的行走过程中，非优势侧并不比优势侧产生更多的保护机制，这可能与受试者所做的动作比较简单有关［32］。 本文中非优势侧踝关节屈曲角度较优势侧大，但差异不明显。 这有可能是跳深动作对于体育运动生比较熟悉， 能够轻松完成动作。 也有可能是所选指标较少 ，不足以得出优势侧与非优势侧的差异。 相关研究表明，双腿落地时的冲量是相等的，当人体下落着地时，神经系统保护机制会自发的进行调节，使着地阶段冲量平均的分配到双腿［33］。 本文对落地时的垂直反作用力进行了研究， 研究结果显示优势侧与非优势侧垂直地面反作用力差异不明显。 此外本文的非优势侧髋关节角度在t0、t5、t6显著大于优势侧，在有注意任务情况下，差异更加明显。 说明非优势侧躯干前倾角度较优势侧大， 更有利于蹬深和防止损伤。 但由于其他数据都没有显著性的差异，不足以说明优势侧与非优势侧之间是否存在差异。 因此，本研究认为在跳深过程中，优势侧与非优势侧落地呈对称性。 Nicole Mueske［14］也表明，正常生物力学在双足和单足落地时是对称的。

4 结论

有注意任务模式会改变跳深动作完成的质量， 并可能增加下肢损伤的风险。 因此在进行跳深训练时，不宜分散运动员的注意。

同一注意任务下跳深落地的优势侧与非优势侧整体呈现较好的对称性，无显著性差异。