运动技能对大脑运动皮层兴奋性影响研究:

​​​1 研究目的

体育运动是一项复杂、连续的技能,优秀的职业运动员往往从小就开始进行系统化 的高强度训练。其中,训练的专门化非常重要。训练方法、策略以及重点训练的肌群都 会因专项的不同而各有其运动特点。经专门化训练所强化的特定肌群投射到脑区中也会 使大脑运动皮质发生改变。大量的研究表明,运动员运动皮层的激活程度不仅与普通人 之间存在差异,不同运动项目之间也会存在差异。

测量大脑运动皮层的变化的方法是否可能成为日后用于评价专门化训练效果以及 特定肌肉训练水平的新指标?本研究拟选取同样为隔网球类运动,但上肢的主要肌群相 互拮抗的羽毛球和乒乓球运动为例,旨在通过测量羽毛球运动中的主要肌肉——桡侧腕 伸肌和乒乓球运动中的主要肌肉——第一骨间背侧肌,来探讨不同项目由于其训练方式、 利用的相关肌肉和关节不同,所导致的运动皮层对应皮质脊髓束兴奋性之间的差异。本 研究假设同样是长期训练,不同项目的训练会对进行该运动的主动肌产生影响,使其皮 质脊髓束兴奋性更敏感,神经可塑性更强,但不会改变其它肌肉。

2 研究方法

本研究被试为专业乒乓球运动员8人、专业羽毛球运动员8人以及未接受过系统训 练的普通人 10 人。利用经颅磁刺激和肌电仪刺激并记录目标肌肉(第一骨间背侧肌和 桡侧腕伸肌)的运动诱发电位,以此来评价被试的皮质脊髓兴奋性程度。

实验采用 2×3×9 的混合设计(肌肉部位×运动技能×刺激强度),其中以运动技 能作为组间因素,以刺激强度和肌肉部位作为组内因素。通过经颅磁刺激被试大脑初级 运动皮层中与目标肌肉相对应的位置,产生 1mV 的基础运动电位,并以此为基本强度, 依次以该强度的 50%、70%、80%、90%、110%、120%、130%和 150%来重复刺激同一位置, 从而探究神经的敏感度和可塑性。

3 研究结果

在两组目标肌肉的测试中,运动诱发电位振幅均会随刺激强度的增加而增加。重复测量方差分析显示三组被试在两组肌肉测试中均具有显著的主效应和交互效应。对超过 基本强度部分的电位振幅进行线性回归,得到皮质脊髓输入-输出曲线斜率,相互对比 发现,乒乓球组在第一骨间背侧肌测试中的斜率显著高于羽毛球组和普通人组,而羽毛 球组则在桡侧腕伸肌测试中出现同样的现象。

此外,我们还探讨了运动员惯用肌肉(乒乓球:第一骨间背侧肌;羽毛球:桡侧腕 伸肌)与训练总时长之间的关系。皮尔逊积差相关显示两者之间具有显著的正相关以及 较高的线性拟合度。

​4 研究结论

长期、系统的运动训练可以增加大脑皮质脊髓束的兴奋性,提高皮质内募集水平。 这种变化会随着外界刺激的增加而逐步提升。大脑皮质的兴奋易化和募集效应意味着运 动皮层的重组和新突触的形成,从而进一步促进运动技能的学习与控制。而特定的运动 技能在促进皮质脊髓束兴奋的同时,表现出来的肌肉收缩情况也有区域之分。这种差异 与特定运动专项的运动固定模式有关,也体现出了初级运动皮层可塑性的后天因素。

5 建议

根据专项的特点制定强化主动肌群的专门训练更加有利于运动技能的形成与自动 化。对于运动员而言,大脑运动皮层的兴奋性和神经可塑性与长期专门训练之间的影响 是双向的,除了现在常用的一些生理、物理指标外,检测大脑运动皮层的激活程度以及 特定激活部位或许可以成为日后评价训练效果和运动水平的新指标。​​​​