生物反馈在体育学领域应用的研究进展

曹艺馨 王晓琴

（云南师范大学 云南 昆明 650500）

生物反馈（Biofeedback），是指利用生物反馈仪将人们自身难以数字化、精确化的生理活动，如，心电、脑电、肌电、皮电等生理指标，准确测定、记录保存，并转变为直观的、容易理解的，视觉、听觉等直观形式，反馈给测试者。受试者根据这些信号感知和了解自身的生理生态变化，通过训练有意识地调节自己的心理和行为活动，并对其进行控制和矫正。

生物反馈训练在体育领域的应用其实并不是方兴未艾，早在20世纪70年代生物反馈训练就已经在体育界被研究与运用，其最早是根据巴甫洛夫的经典条件反射理论而发展起来的,当时以美国为代表的科学家们对其开始展开了大量的研究工作。经过多年的探索与发展，50年来我们取得了一批又一批优秀的研究成果，查阅大量有关文献以及许多运动训练实践证明,生物反馈训练对于竞技体育提高运动成绩的确具有一定的积极作用，尤其是对于赛前放松以及技能主导类项目运动成绩的提高具有实践意义。

1、生物反馈在体育领域中的应用

1.1、运动中心理素质训练

生物反馈技术在体育领域中的应用范围还很少，主要功能是利用生物反馈将心理训练与身体训练相结合，通过模拟对手战术、模拟比赛场景、模拟比赛心境等根据各类项目特点进行专项运动技术训练。记录反馈过程，为心理训练提供现实数据，可及时了解运动员的情绪反应、生理变化信息，把握运动员运动中的情绪调控，提高运动员体育运动过程中的心理素质水平，增进运动员的动作技能应用，协调运动员的战术安排，应对竞技中可能出现的各类问题。

在当今运动训练和竞技比赛中，许多的运动员在运动技能和技能应用等方面都达到了较高水平，但在高压的竞赛环境下和大强度心理负荷面前,赛场上仍会出现一些可控或不可控的干预、影响因素。若想使运动员进一步提高，需要运动员具有很强的心理素质，因为运动员心理状态的优劣在很大程度上直接决定着发挥水平和比赛趋势。实验发现，生物反馈的心理训练对于网球中的截击技术、篮球罚篮命中率、辅助跳水起跳等动作均有积极的影响。经生物反馈训练后的运动员对自身生理、心理变化的控制能力变化趋势以数据显示为向好发展，自身情绪的调节能力明显提高，能将机体状态调整到训练或比赛的最适水平，其应急状态、操作水准和运动表现也显著增强。

对于初次接触运动或初次经历高等级赛事的运动员，心理因素对运动的干扰作用极其明显，生物反馈可作为评价运动员心理变化状态和心理训练效果的指标，通过自我暗示或主动减压的方式降低由情绪紧张而产生的消极影响，起到较好的适应性作用，避免因情绪问题而产生的训练学习障碍。刘书强在对上海青年女子足球队6名主力运动员进行生物反馈干预的研究中发现，利用生物反馈训练仪可以调节运动员自主神经及大脑皮质功能，从而达到调节心理状态的目的。能够使新人运动员对跳马、跨栏、撑杆跳等这类具有心理恐惧的运动接受能力大幅提高；对于国家推动大众参与冰雪运动也产生辅助影响，能使大众消除对冰雪的恐惧，在直面冰雪运动前得到有效练习、掌握基本动作、提高学习动力；对初次参加比赛的选手，能够辅助其心理状态达到最高水平，将产生的对大型赛事的焦虑、烦躁、恐慌、无助等负面情绪显著降低，在大赛压力下快速调整心理压力，使运动员身心得到适当休息，减低能量消耗，提高运动成绩。同时运动员的专注力和抗干扰能力也得到相应提升。

1.2、运动后肌肉放松

改善运动后肌肉疲劳是生物反馈最早便应用于体育运动的功能。运动过程中，运动员积极调动全身肌肉协同参与，运动强度越大、时间越长，越容易引发运动疲劳。因此运动训练后如何加速肌肉恢复，有效消除肌肉疲劳与运动员掌握专项技能、提高运动成绩密切相关。

利用生物反馈放松肌肉，其原理是将生物反馈肌肉表面贴片贴于肌肉疲劳、紧张的部位，建立信号通路，将肌肉收缩信息放大，获取肌电值数据显示放松过程的机理机制变化规律，直观了解当前的肌肉紧张状况，配合适当频数的电刺激进行肌肉收缩，刺激神经—肌肉调节系统，同步神经放松与肌肉放松，加速整体全面放松进程。孙盛强选取青海师范大学高水平男运动员20名，通过15min生物反馈放松训练，发现反应肌肉疲劳的肌电值和肌肉硬度指标均有改善。使用生物反馈技术进行肌肉放松，在降低肌肉硬度、消除疲劳的同时，可观测肌肉恢复过程中的肌电值变化趋势，不断调整肌肉收缩频率，为促进疲劳恢复提供清楚的事实依据。在使用生物反馈时可根据不同的运动项目和运动员身体情况，灵活调整，确定最佳干预点，制定最合适的个人放松处方，最大限度满足运动员的需要。在马利华和沈步乙的研究中还将生物反馈放松训练和渐进性肌肉放松做了比较，其中以生物反馈训练效果为优，生物反馈训练对于肌肉放松具有不可估量的应用潜力。

1.3、运动损伤后康复

由于运动员这一人群具有高运动量、高对抗性、易发生运动损伤等这些特殊性质，随运动康复这一学科的快速发展，在“体卫融合”更为密切的这一政策形势下，对于肌肉劳损、急性软组织损伤、肌肉拉伤、关节脱位复位后、韧带撕裂术后、骨折术后等运动损伤治疗期的肌肉力量、耐力、柔韧性的恢复，使其重新达到伤病前运动技能水平的目标，采用生物反馈治疗技术显示出明显疗效。国外学者将肩颈肌肉酸痛者分为自主锻炼、被动干预、生物反馈治疗组以及对照组，经过6周干预后生物反馈治疗组的平均疼痛指数和颈部损伤指数评分与其他三组相比均显著降低，且生物反馈组中被治疗者显示颈部竖脊肌和上斜方肌的活动控制能力提高，这与颈部代偿活动减少显示出了一致趋势。

除医疗部门外，各地体育大队、体科所等也逐渐关注到使用生物反馈改善运动损伤的这一治疗效果。黎奇峰选取云南省体育工作大队基地内柔道和自由摔跤运动员，观察发现生物反馈技术应用于重竞技运动员急性损伤治疗后，可明显改善关节活动度，降低自我感觉痛觉评分和抗阻力试验痛觉评分，加速肌纤维的修复过程。训练队熟练掌握生物反馈技术能确保在运动损伤发生的第一时间便进行及时有效控制，迅速消减局部炎症和肿胀，快速修复损伤的肌肉纤维，减少不必要的时间损耗和降低运动损伤恢复时间，使其尽早回归运动赛场。

由此可见，在体育领域，对生物反馈增进运动技能的使用仅在运用其辅助心理训练中得到体现，其他应用只针对处于疲劳期或伤病后的特殊情况，使用上存在有很大的局限，并没有系统的探究生物反馈是否可以长期规律地投入到体育项目教学和训练的全过程中，能否惠及所有的运动员。而在早已广泛应用生物反馈的医学领域中，利用其增进肌肉力量和平衡功能的研究已取得重大进展，其研究结果也为我们设想利用生物反馈增强正常训练阶段的运动员运动技能水平提供了有力的理论支持和应用于实践的可行性。

2、生物反馈增进肌肉力量和平衡功能研究

2.1、在康复医学中应用生物反馈增进肌肉力量和平衡功能

生物反馈技术现多应用于医学康复，服务于脑外伤、脑出血、脑梗后处于恢复期患者或发育迟缓、肌张力异常、脑瘫的儿童这些特殊人群。通过肌肉表面贴片准确刺激锻炼局部肌肉组织、收集肌力数据，使其能清晰地反映患者的肌力范围，患者将视觉刺激和本体感觉刺激结合起来，进行有意识的自我训练从而更好地达到预设的肌力值目标。经过长期反复训练可形成肌肉记忆，完成改善患者平衡功能、增进肢体控制能力、强化步行功能、提高生活质量的目的。吴玉玲等脑卒中偏瘫患者分为对照组和治疗组，两组均接受常规综合康复治疗手段，治疗组还给予肌电生物反馈电刺激。结果发现，治疗组患者的运动、平衡功能显著优于对照组。经长久的实验数据和临床证明，生物反馈是提高偏瘫患者肌肉力量和平衡功能的良好工具，这项技术已在全国各个医院康复科物理治疗方面得到普遍应用。

2.2、在妇产医学中应用生物反馈改善肌肉力量

中国一直以来都是人口大国，妇产医学也一直是医学研究的重点内容。而因为盆底肌训练存在依从性差、训练技巧不易掌握、尤其是对受压迫的神经功能无修复作用的缺点，一直是治疗难以进行的关键所在。

近年来，多位妇产科专家学者不断探寻新的治疗方式，现将目光聚集到生物反馈技术上来。使生物反馈运用于改善产妇自然分娩后导致的核心肌群肌力降低的症状，使患者明确了锻炼肌肉的正确位置，及时纠错，大大增强了盆底肌群训练的依从性和有效性。端亚等研究发现生物反馈用于盆底肌训练后，患者的盆底肌肌纤维肌电值升高，盆底肌肌力明显提高，尿失禁现象发生频率显著降低。妇产医学已经成功利用生物反馈测定不正常的盆底肌力现象，增加生物反馈训练，使盆底神经兴奋性得以提升，盆底肌肉被动进行收放训练，改善传统自然生产后产妇核心肌群肌力下降产生的产后盆底肌功能障碍、产后压力性尿失禁、产后子宫脱垂、腹直肌分离等问题。

2.3、生物反馈改善大众的运动能力

人们对生物反馈增进运动能力的探索从未停止。Abbas Shokri等学者将篮球初学者分为2个生物反馈实验组和1个对照组，2个实验组采用不同的生物反馈频率，在接受24次生物反馈练习后与对照组相比，实验组的运动成绩量表得分均显著提高。对于初学者，生物反馈有效提高运动参与者的专项技能水平，对运动参与者进一步训练起到积极作用。Kim、Soo-Yong等学者使用两种频率的生物反馈作用于没有损伤的正常人群，增加臀部肌肉和躯干活动，可以防止单腿支撑期间的代偿活动、减小股骨—骨盆倾角和躯干倾斜角。在基础运动能力不变的情况下，生物反馈有效改善了受试者的运动行为习惯，增强受试者的平衡功能。

国内多位学者也进行了相关研究，金亚虹等为拓展生物反馈技术在体育界的应用，选取普通大学生32名，依据对其进行的动态、静态的平衡技能测试初始值进行匹配分为两组，让32名被试者在kore-balance动态平衡仪上进行动态平衡的学习任务，并给予实验组生物反馈训练干预动态平衡技能学习，试验数据结果显示生物反馈组受试者的保持测试和迁移测试绩效要明显优于不提供肌电生物反馈的对照组。刘阳将30名健康的普通大学生，随机分为训练组和对照组各15人，使用Cood Balance平衡测试仪对训练组进行4周的生物反馈训练，并在训练前后分别对这两组进行在优势腿单足睁、闭眼站立，双足睁、闭眼站立、睁眼双脚前后串列站立5种姿势状态下的11项人体重心摆动指标的测试用来评价训练效果，通过上述试验结果的数据进行分析讨论，证明生物反馈训练可以有效提高人体在支撑面较小或者肌肉发力条件不利于保持重心稳定的情况下的平衡能力。

就已获得的研究成果来看，生物反馈对于运动能力的促进均起到了积极的效果，证明了生物反馈训练的实用性与科学性，我们能够将生物反馈视为一种增强运动技能、提高训练成绩的有效方法。

3、生物反馈应用于运动训练中的建议

3.1、增进运动员肌肉力量

生物反馈运用在失神经控制的肌肉力量恢复和运动损伤后的肌肉力量恢复方面都取得了良好的治疗效果，使用生物反馈对于肌肉力量的增强作用是有目共睹的。运动技能的水平与肌肉力量的强弱联系非常紧密，任何一项体育运动都离不开增进肌肉力量，运动员每个动作肌纤维的募集、各肌肉力量的分配、肌肉的发力顺序都尤为重要，有机协调的力量机制对于动作发挥和运动成绩至关重要。

在日常运动训练中，若将运动项目按发力部位分类，使用生物反馈作用于不同项目运动员肌肉薄弱部位或需要大量用力的部位。例如，作用在跳远、跳高、跑步等需要下肢肌肉大量发力项目运动员的腓肠肌、股四头肌、臀大肌等部位，标枪、铅球等上肢肌肉大量发力项目运动员的背阔肌、胸大肌、肱三头肌等部位。结合运动员原有的常规自主锻炼计划提高肌肉力量，缩短训练周期、不改变训练强度并且保证训练质量的前提下，让个体具有更细腻的肌肉力量感知，更快完成增强肌肉力量计划目标。

3.2、改善运动员平衡功能

平衡功能是体现个体运动员能力的重要方面之一，发展平衡技能有利于提高运动器官与前庭器官的相互联系，改善中枢神经系统对运动组织的调节功能，保证身体活动的顺利进行，提高适应复杂环境的能力和自我保护的能力。因此，改善平衡功能对于运动员提高专项技能具有重要的实践价值。

对于跳水、平衡木、蹦床等含有高度身体姿态控制技术动作的运动项目，需要多关节的动作整合在一起，形成协调一体的连续动作，要锻炼运动员在没有支撑点的情况下，持续稳定重心、控制躯干肢体的能力。将生物反馈作为一种手段加入到日常训练中，解决肢体控制动作没有数据参考只能凭借主、客观经验的弊端，实现从定性评估到定量评估的改变，利用生物反馈给出的精确结果作为有力说明，及时调整，增强运动中的动态平衡功能，协助运动员强化在空中姿态时对自身机体的感知和调控能力。在发力的瞬间调节自身平衡机制，完成平面到空中的重心调整，在保证重心稳定的同时，确保上肢、下肢、头部、躯干的协调，完成高频率成套动作输出。

4、结论

生物反馈具有无损伤、无药物副作用、操作便利、运行稳定、应用范围较广的特点，与传统训练方法及场地设施有机结合，借助生物反馈帮助运动员加强对自身状况的认知，在反馈结果指导下科学规范训练，减少运动损伤的同时增强运动员体质，保证运动员健康，为提高其专项技术水平奠定基础。生物反馈在运动技能训练中的广泛应用和实践必将加快科学化运动训练进程。