發(fā)布時(shí)間：2019-03-13 11:27

【摘要】：研究目的： 當(dāng)機(jī)體肌肉發(fā)生疲勞時(shí)，工作能力會(huì)顯著下降，同時(shí)會(huì)增加機(jī)體受傷的機(jī)率，因此了解疲勞發(fā)生的機(jī)制尤為重要。但運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞的發(fā)生機(jī)制極其復(fù)雜，從大腦皮質(zhì)相關(guān)區(qū)域神經(jīng)元發(fā)放神經(jīng)沖動(dòng)到引起肌肉收縮過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會(huì)引起運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞的發(fā)生。發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)水平的稱為中樞機(jī)制，發(fā)生在外周肌肉水平的稱為外周機(jī)制。目前，中樞機(jī)制是運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞研究的熱點(diǎn)，但是受技術(shù)手段的限制，對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞的中樞機(jī)制認(rèn)識(shí)還不全面。以往對(duì)機(jī)體肌肉疲勞中樞機(jī)制的研究主要通過(guò)收集受試者的外周血樣來(lái)分析運(yùn)動(dòng)疲勞發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的生物化學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)變化特征，很少有學(xué)者從神經(jīng)電生理學(xué)方面深入探討運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞發(fā)生的中樞機(jī)制。表面肌電（sEMG）和頭皮腦電(EEG)作為一種無(wú)創(chuàng)傷的檢測(cè)手段，可以實(shí)時(shí)地反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能變化。因此，本研究將結(jié)合這兩種手段探索運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞過(guò)程中中樞神經(jīng)電生理學(xué)機(jī)制，為探索人類大腦在機(jī)體疲勞狀態(tài)下的工作特征提供依據(jù)。 研究方法： 本研究以28名青年健康志愿者為研究對(duì)象，其中疲勞組受試者15人，非疲勞組受試者13人。疲勞組受試者右手執(zhí)行200次間斷性的30%MVC等長(zhǎng)握力收縮，每次收縮時(shí)間大約持續(xù)6s，間歇時(shí)間大約4s，受試者通過(guò)實(shí)時(shí)顯示在電腦顯示器上的目標(biāo)力水平線來(lái)控制30%MVC力量水平。將200次收縮劃分為4個(gè)模塊（Block），每個(gè)Block包含50次收縮，在每個(gè)模塊之間有不到1min的休息時(shí)間，在休息間歇內(nèi)進(jìn)行主觀用力等級(jí)感覺(jué)（rating of perception of effort,RPE）以及最大隨意收縮力（maximal voluntary contraction, MVC）測(cè)試。對(duì)于非疲勞組受試者來(lái)說(shuō)，要求每次收縮時(shí)間也大約持續(xù)6s，但間歇休息時(shí)間大約為8s。在受試者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)記錄受試者的EEG信號(hào)、指屈肌的sEMG信號(hào)、肌力以及主觀體力感覺(jué)等分。選取運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層電位（movement-related cortical potentials, MRCPs）的運(yùn)動(dòng)前準(zhǔn)備電位和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行電位、前額區(qū)皮質(zhì)的電位、肌電信號(hào)RMS、最大力量百分比（%MVC）以及RPE為觀察指標(biāo)。 實(shí)驗(yàn)第一部分主要探討肌肉疲勞過(guò)程中MRCPs電位、sEMG、肌力、主觀用力知覺(jué)的變化，以及疲勞時(shí)主觀用力知覺(jué)產(chǎn)生的機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)第二部分在實(shí)驗(yàn)第一部分基礎(chǔ)之上，選取運(yùn)動(dòng)執(zhí)行階段的MRCPs電位，觀察在肌肉疲勞過(guò)程中大腦負(fù)責(zé)動(dòng)作執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)命令的神經(jīng)元激活源發(fā)生的變化。本部分實(shí)驗(yàn)研究選取疲勞組10名受試者的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行階段的MRCPs電位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化低分辨率腦電磁斷層掃描成像（sLORETA）分析，選取標(biāo)準(zhǔn)化電流密度值以及激活的像素?cái)?shù)目指標(biāo)同時(shí)使用統(tǒng)計(jì)學(xué)非參數(shù)圖譜分析法，探索肌肉疲勞過(guò)程中動(dòng)作執(zhí)行時(shí)大腦神經(jīng)元激活源的變化。 研究結(jié)果： 第一部分: 1.無(wú)論是疲勞組還是非疲勞組受試者，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其輸出力量水平都能維持在30%MVC的目標(biāo)力水平，但是在運(yùn)動(dòng)后期疲勞組受試者在力輸出平臺(tái)期肌力標(biāo)準(zhǔn)差要顯著高于非疲勞組受試者；疲勞組受試者最大肌力以及對(duì)應(yīng)的肌電RMS值在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)顯著下降（P 0.001）；疲勞組受試者每個(gè)Block內(nèi)的指屈肌肌電RMS平均值隨著疲勞的發(fā)生顯著增加；疲勞組受試者在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)RPE得分顯著增加（P 0.001）；對(duì)于非疲勞組受試者來(lái)說(shuō)，除了RPE得分在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)有所增加外，其余指標(biāo)沒(méi)有顯著性變化。 2.在運(yùn)動(dòng)初始模塊疲勞組與非疲勞組受試者運(yùn)動(dòng)前準(zhǔn)備電位（Readinesspotential, RP）沒(méi)有顯著性差異，即使在運(yùn)動(dòng)后期只有在Fp1和FC1電極位置出現(xiàn)了差異；對(duì)于運(yùn)動(dòng)執(zhí)行電位（Motor potential, MP）來(lái)說(shuō)，無(wú)論在運(yùn)動(dòng)初期模塊還是在運(yùn)動(dòng)后期模塊，本研究中被調(diào)查的大部分電極位置均表現(xiàn)出疲勞組顯著高于非疲勞組。前額區(qū)頭皮電位在非疲勞狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)時(shí)表現(xiàn)為正性電位波形，而在肌肉疲勞狀態(tài)下表現(xiàn)為負(fù)性電位波形。 3.從頭皮EEG數(shù)據(jù)來(lái)看，隨著疲勞加重，MRCPs的執(zhí)行電位有向運(yùn)動(dòng)同側(cè)大腦半球和大腦前部移動(dòng)的趨勢(shì)。 4.受試者內(nèi)相關(guān)系數(shù)表明疲勞組受試者C1電極位置的MP電位幅值與RPE的相關(guān)系數(shù)，r=-0.609, P 0.001，ηp2=0.37，C1電極位置的MP電位幅值與肌電RMS的相關(guān)系數(shù)，r=-0.439, P=0.02, ηp2=0.11，RPE與肌電RMS的受試者內(nèi)相關(guān)系數(shù)為，r=0.541, P 0.001，ηp2=0.29。 第二部分： 1. sLORETA腦源數(shù)據(jù)表明受試者手指屈肌執(zhí)行次最大隨意等長(zhǎng)收縮動(dòng)作時(shí)，激活的大腦區(qū)域主要涉及大腦額區(qū)的額上回、額內(nèi)側(cè)回、額中間回、額下回，大腦頂葉皮質(zhì)以及扣帶回皮質(zhì)。 2.隨著肌肉疲勞程度加深加重，位于以上這些皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)的立體像素對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化電流密度強(qiáng)度顯著增加。同時(shí)，位于這些皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)被激活的立體像素?cái)?shù)目也顯著增加。 3. sLORETA數(shù)據(jù)表明隨著肌肉疲勞程度加深，大腦皮質(zhì)MRCPs的激活源有向運(yùn)動(dòng)同側(cè)大腦半球（右側(cè)）、大腦前部以及大腦深部移動(dòng)的特征。 研究結(jié)論： 1.疲勞組受試者指屈肌以30%MVC次最大隨意收縮強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)200次的運(yùn)動(dòng)方案顯著誘發(fā)受試者肌肉疲勞，而非疲勞組受試者未發(fā)生肌肉疲勞。本研究運(yùn)動(dòng)方案能夠顯著誘發(fā)受試者肌肉疲勞，肌肉疲勞模型建立成功。 2.從本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，肌肉疲勞似乎對(duì)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)的MRCPs電位有顯著的影響，而MRCPs的運(yùn)動(dòng)前準(zhǔn)備電位似乎反映的是長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)性疲勞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的認(rèn)知需求。 3.無(wú)論是頭皮的MRCPs數(shù)據(jù)還是腦源分析的sLORETA數(shù)據(jù)都表明隨著肌肉疲勞發(fā)生發(fā)展，與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的皮質(zhì)區(qū)激活水平變高，激活范圍變大，而且大腦皮質(zhì)激活區(qū)域有向運(yùn)動(dòng)同側(cè)大腦半球（右側(cè)）、大腦前部以及大腦深部移動(dòng)的特征，前額區(qū)皮質(zhì)活動(dòng)發(fā)生明顯變化，，這可能是機(jī)體在肌肉疲勞過(guò)程中為了補(bǔ)償肌肉力量下降動(dòng)員更多的運(yùn)動(dòng)單位而啟動(dòng)的中樞策略。 4.我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明主觀用力知覺(jué)可能主要與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)的中樞運(yùn)動(dòng)命令相關(guān)而并不是運(yùn)動(dòng)前準(zhǔn)備階段的中樞命令。另外，我們提供了額外的數(shù)據(jù)證明運(yùn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)中樞發(fā)出的命令與運(yùn)動(dòng)單位募集之間存在著直接關(guān)系。同時(shí)，RPE不僅能夠表達(dá)機(jī)體的主觀疲勞感，而且還能夠反映局部肌肉的疲勞感。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R87

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 郭峰;張日輝;唐光大;;優(yōu)秀女子拳擊運(yùn)動(dòng)員后手直拳鞭打動(dòng)作技術(shù)分析[J];北京體育大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

2 羅小兵,馬建;肌電圖在運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J];成都體育學(xué)院學(xué)報(bào);1999年04期

3 張海紅;王健;;單側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)對(duì)對(duì)側(cè)肌肉肌電頻率的影響[J];體育科學(xué);2008年10期

4 郭峰;;基于表面肌電信號(hào)高通濾波處理后對(duì)指屈肌肌力估算的研究[J];體育科學(xué);2012年12期

本文編號(hào)：2439348