（运动人体科学专业论文）不同负荷的肌收缩过程中动作反应时变化特征.pdf

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t r e xm u s c l es t r e n g t ht e s t s y s t e m s ， b i o v i s i o nm o v e m e n tb i o e l e c t r i c i t yt e s t s y s t e ma n dl i g h ts i g n a l i n gd e v i c e w e c o l l e c t e da n dr e c o r d e dt h es e m gs i g n a lo fb i c e p sb r a c h i i ，a n dt h e nl e a r n e dt h ed a t ao f 豫fe m da n dp m tf r o mi tw i t hd a s y l a b10 0p a c k a g ep r o g r a m o n e w a ya n o v aw a s u s e dt oa n a l y s i st h ed a t a ，a n ds t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c ew a ss e tt o0 0 5 r e s u l t s ： 1 e m di si n f l u e n c e db yt h et h ec o n t r a c t i o nl e v e l ，i tc h a n g e dw h e nu s i n gd i f f e r e n t c o n t r a c t i o nl e v e l ；e m dv a l u ed e c r e a s ew i t ht h er i s eo fc o n t r a c t i o nl e v e l ； 2 p m ta n dt r ti sn o ti n f l u e n c e db yt h et h ec o n t r a c t i o nl e v e l t h es t u d yh a v en o t f o u n da n yc o n n e c t i o nb e t w e e nt h e m 3 m u s c u l a rf a t i g u ee l o n g a t e de m d ；t h ee m dv a l u ew e r es i g n i f i c a n t l yl o n g e ra f t e r m u s c u l a rf a t i g u e ；t h e r ew e r en os t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c e si nd i f f e r e n tk i n d so fm u s c u l a r f a t i g u ef o re m d 4 t h et r ta n dp m tv a l u ew e r en o tc h a n g e da f t e rm u s c u l a rf a t i g u e ；t h e r ew e r en o s t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c e si nd i f f e r e n tk i n d so fm u s c u l a rf a t i g u ef o rt r ta n dp m t c o n c l u s i o n s ： 1 e m dv a l u ed e c r e a s es i g n i f i c a n t l yw i t ht h er i s eo fc o n t r a c t i o nl e v e l t h er e a s o n b e h i n di ti st h et h ee x i s t e n c eo fs e r i a le l a s t i cc o m p o n e n t s ：a st h ec o n t r a c t i o nl e v e li sl o w , e m dv a l u ed e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yw i t ht h ei n c r e a s eo fc o n t r a c t i o nf o r c e ；w h e n c o n t r a c t i o nf o r c ei si nah i g hl e v e l t h ee m dv a l u en ol o n g e rr e d u c e 2 p m ta n dt r ti sn o ti n f l u e n c e db yt h et h ec o n t r a c t i o nl e v e l a l t h o u g h c o n t r a c t i o nl e v e lc o u l di n f l u e n c ee m d t h e r ew e r en os t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c e si nt i ho f d i f f e r e n tc o n t r a c t i o nl e v e l 1 l i 英文摘要 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 3 e m dw a sl e n g t h e n e db yf a t i g u e ；t h e r ew e r en os t a t i s t i c a l s i g n i f i c a n c e s i n d i f f e r e n tk i n d so fm u s c u l a rf a t i g u ef o re m d 4 t h et r ta n dp m tv a l u ew e r en o tc h a n g e da f t e rm u s c u l a rf a t i g u e ；f o re m d ，i ti s h a dt ob r i n ga b o u tc h a n g et ot r ta si tt a k eal o wp e r c e n t a g ei nt i u k e yw o r d s ：m u s c l ec o n t r a c t i o n ；t o t a l r e a c t i o n t i m e ；m u s c u l a rf a t i g u e ；s u r f a c e e l e c t r o m y o g r a p h i cs i g n a l i v w r i t t e n b y ：z h a n gy a n s u p e r v i s e db y ：w a n gg u o x i a n g 目录 1 引言1 1 1 选题依据1 1 2 文献综述1 1 2 1 反应时的基本概述1 1 2 2 电机械延迟的基本概述4 1 2 3 运动性肌肉疲劳8 2 研究对象与方法12 2 1 研究对象1 2 2 2 研究方法1 2 2 2 1 实验仪器1 2 2 2 2 实验方案1 2 2 2 3 数据统计及处理16 3 研究结果1 7 3 1 运动强度测试的不同运动阶段的反应时的变化1 7 3 1 1 不同运动阶段e m d 的比较1 7 3 1 2 不同运动阶段p m t 的比较1 7 3 1 - 3 不同运动阶段组t r t 的比较1 7 3 2 不同收缩力量水平的反应时的变化1 8 3 2 1 不同收缩力量水平的e m d 的变化1 8 3 2 2 不同收缩力量水平的p m t 的变化2 0 3 2 3 不同收缩力量水平的t i h 的变化2 1 3 3 不同负荷疲劳前后反应时的变化2 1 3 3 1 不同负荷疲劳前后e m d 的变化2 2 3 3 2 不同负荷疲劳前后p m t 的变化2 2 3 3 3 不同负荷疲劳前后t r t 的变化2 3 3 4 不同负荷疲劳后反应时的比较2 4 3 4 1 不同负荷疲劳后e m d 的比较2 5 3 4 2 不同负荷疲劳后p m t 的比较2 5 3 4 3 不同负荷疲劳后t i h 的比较2 6 4 讨论与分析2 8 4 1 运动强度测试的结果2 8 4 2 不同收缩力量水平对反应时的影响2 8 4 2 1 不同收缩力量水平对e m d 的影响2 8 4 2 2 不同收缩力量水平对p m t 的影响3 1 4 2 3 不同收缩力量水平对t i 汀的影响3 1 4 3 不同负荷疲劳前后反应时的变化特征3 3 5 结 仑3 5 6 参考文献3 6 7 攻读硕士学位期间公开发表的论文3 9 8 英语缩略词4 0 附录a 4 l 9 致谢4 2 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征1 引言 1 引言 1 1 选题依据 反应速度在许多竞技比赛中起着非常重要的作用，尤其是在对抗性项目中， 如击剑、柔道等，反应速度的高低、反应时问的长短会影响到比赛的结果。因此， 对反应速度的研究，是十分重要的。许多专家对反应速度进行过研究，其中，反 应时( t o t a lr e a c t i o nt i m e ，t r t ) 是人们至今都普遍运用的一个测量反应速度的指 标。反应时的大小意味着反应速度的快慢。 反应时在整个反应过程中，是指感觉器官感受到刺激所需要的时间、大脑加 工消耗的时间、神经传导的时间以及肌肉产生反应的时间。w e i s s 氏( 1 9 6 5 ) 将反 应时分解为运动前时( p m t ) 和电机械延迟( e m d ) ，两者为不同的生理阶段，所 受的影响因素也不相同。若想缩短反应时，提高反应速度，必然需要缩短至少其 中一者。 收缩力量水平( c o n t r a c t i o nl e v e l ) 是指肌肉收缩时力量的大小，可用收缩肌力 与最大随意收缩肌力( m a x i m a lv o l u n t a r yc o n t r a c t i o n ，m v c ) 的百分比来表示。有 学者提出收缩力量水平会影响电机械延迟，但是，收缩力量水平是否会影响反应 时，目前没有相关研究的文献。 疲劳是运动人体科学永远关注的课题之一。在人们的日常生活中和体育运动 时，疲劳是不可避免会出现的机体功能暂时下降的生理现象，是一种预警信号， 也是防止机体功能受损的保护性机制。肌疲劳被认为会影响电机械延迟，但肌疲 劳对于反应时的影响结论不一。不同负荷所导致的疲劳的背后机理是不相同的， 其对于反应时的影响也尚未明确。 为了研究上述问题，对肱二头肌进行不同水平收缩力量及不同负荷疲劳后的 反应时测试，以研究不同负荷的肌收缩过程中动作反应时变化特征，并在实验结 果的基础上为需要快速反应的运动提供理论指导。 1 2 文献综述 1 2 1 反应时的基本概述 随着现代运动技术的发展，时间因素在竞技比赛中起着越来越重要的作用， 1 引言肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 反应速度也由此成为体育运动中人们所关注的一项素质。在需要较快反应速度的 运动如乒乓、击剑、羽毛球等项目中，反应能力的强弱，反应速度的快慢，对比 赛结果有着至关重要的影响，因此，对反应速度的研究，显得尤为重要。 反应时( t o t a lr e a c t i o nt i m e ，t l h ) 是人们研究反应速度的一个常用的指标， 是指从机体感受到刺激到肌肉开始机械运动所需的时问。反应时包括3 个时相： 第1 时相，刺激使感受器引起神经冲动传递到感觉神经元的时间；第2 时相，神 经冲动从感觉神经元传递至大脑皮层的感觉中枢和运动中枢，又从中枢经运动神 经到达效应器官的时间；第3 时相，效应器官接受冲动引起运动的时间。以上3 个时间的总和即为反应时间。 c u r e t o n 2 曾做纵跳反应的实验，测定了许多项目运动员的全身反应时间。曾 昭廉等对我国乒乓球运动员的视觉一击球反应的反应时进行了研究，发现训练能 提高反应速度。但实际上在上述实验中所测的反应时不仅包括了从刺激开始到发 生反应的时间，还包括了一部分运动时间在内。要注意反应时与运动时之间的差 异。反应时是从刺激呈现到反应开始所用的时问，而运动时则是从开始运动到运 动完成所用的时间，反应时反映的是知觉过程所需要的时间，而运动时反映的则 是运动过程所需的时间。两者之间看似相关，但其实并没有必然的联系。反应时 的长短并不能决定或影响完成动作所需的运动时。f i t t s 等人的实验就证实了反应 时和运动时之间无显著性相关 3 】。运动实践的一般结论也认为：反应速度的快慢和 动作速度的快慢无关【4 】。因此，反应速度快并不代表着动作速度也快，两者不能一 概而论。 5 0 年代，日本学者猪饲道夫应用肌电图的方法，把反应时分为两部分：( 1 ) 从刺激开始到肌肉同步放电的一段时间；( 2 ) 从同步放电开始到肌肉机械运动开 始的一段时间。1 9 6 5 年，a l f r e dw e i s s 提出将反应时划分成前反应时( p m t ) 和动 作时( m t ) ，前者为从刺激开始到肌肉产生动作电位的这段时间，后者又称电机 械延迟( e m d ) ，即肌肉兴奋产生动作电位到开始产生收缩变化的这段时间。以后 有些学者又设计出了能够测定前反应时及电机械延迟的专门仪器，并对这方面进 行了大量研究，取得了许多成果。 1 2 1 1 反应时的影响因素 ( i ) 年龄与性别 孙洪军【5 】等人的实验通过对正常人( 2 0 7 9 岁) 进行光和声反应时的检测，得 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征1 引言 出反应速度随着年龄的增长而减慢的结论。其实验检测结果显示，将大于4 0 岁年 龄段者的光反应时均值和声反应时均值与小于4 0 岁年龄段比较，其差异均具有显 著性。大于5 0 岁的各年龄段之问简单反应时均值无显著性差异，但其均值仍随年 龄的增加而逐渐延长。他们提出这是由于正常人随着年龄的增加其生理机制也在 改变，这种变化直接导致机体整体调节功能的减弱，神经功能的降低，并使视觉 和听觉敏感度下降。魏俊刚6 等人的实验也得出了相似结果，他们对2 0 0 0 年国家 国民体质监测的成年组( 2 0 - 6 9 岁) 约1 7 3 6 0 0 人的选择反应时进行统计分析，结 果表明：我国成年人的选择反应时随年龄的增长而减少。 同样是魏俊民 6 】等人对2 0 0 0 年国家国民体质监测的成年组的反应时进行的统 计分析，指出了在每个年龄阶段男子的反应时都要短于女子，且差异具有高度显 著性。虽然不少学者质疑这一结果可能是由实验测试方法的问题所产生的差异， 但之前有外国学者实验测试男女反应时【7 】，同样得出男女反应时差异具有显著性的 结论。对于性别差异产生的原因，尚未有人进行分析。 ( i i ) 体育锻炼 学者普遍认为参与锻炼的人群的反应时短于非锻炼人群。魏俊民【6 】等人的研究 结果表明，体质水平与反应时呈中度负相关，体质好的人群反应时要短；参与锻炼 人群的反应时要短于不锻炼的人群，差异具有非常显著性( p o 0 0 1 ) 。学者l o r dr s 【7 1 对1 2 个月锻炼的老年妇女组与未锻炼的对照组进行试验性研究，并分析平衡、 反应时、本体感觉和肌力方面的差异。经统计分析显示，锻炼组在反应时方面要 短于未锻炼组，而且差异具有显著性( p o 0 5 ) 。王维群 9 】等人的研究表明，8 周的 有氧健身操锻炼也可以使受试者反应时有明显增快。这些研究都支持了参加体育 锻炼的人群反应时要短于不锻炼人群的观点，认为通过体育锻炼可以提高人的反 应能力，降低人的反应时。 ( i i i ) 其他因素 其他影响反应时的因素还有很多，但主要分为两类，一类是主体性因素，包 括被试的动机、利手、感觉器官、适应水平、准备状态、练习、疲劳、个体差异 等方面；另一类是客观性因素，包括有刺激的强度、刺激时间、刺激难度、实验 仪器、指导语的要求等。有学者提出疲劳，特别是心理疲劳对反应时影响最大， 另外有人发现外向性格和焦虑性格的人反应时较快。也有学者做了睡眠剥夺的实 验【10 1 ，其实验结果显示6 0 小时睡眠剥夺者的力量和反应与常人无异。这些研究说 1 引言 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 明，影响反应时的因素很多，而且机理较为复杂。 1 2 1 2 影响反应时测定准确性的因素 视听觉反应时测定仪是医学生理学专用电子仪器，在国内外均有不同产品。 其仪器基本上由刺激呈现、应答和记时装置3 部分组成。不同单位研究的反应时 测定仪器具有微小的差别，如：刺激信号的显示方式、应答方式、刷新速度、计 时电路的精度、按键的速度、仪器内部和外部对反应时数据的处理方式( 统计方 法、可疑值的去除) 等，许多仪器本身的因素都可能对反应时测定数值产生一定 影响，有些仪器测量的反应时中还包含有一部分运动时。用计算机软件技术测定 反应时，测定方式和数据处理方法对测定数值影响较大，可以看到有的报道相同 性别和年龄人群间的反应时数值相差较大。因此，必须将测定仪器和方法的标准 化，否则将不能直接比较不同研究的测定结果。影响反应时测定的因素较多，因 而在进行测定时需要严格控制受试者的条件，使其尽量一致才能取得可靠的结论。 1 2 2 电机械延迟的基本概述 电机械延迟( e l e c t r o m e c h a n i c a ld e l a y ，e m d ) 是反应时( t i 玎) 的一部分，指 肌电起始点和张力起始点之间的时间延迟，也可表述为从肌肉开始同步放电到肌 肉开始机械运动的一段时间。它被认为是研究肌电和肢体运动之间关系的重要指 标。2 0 世纪5 0 年代，日本的学者应用肌电图方法，把反应时分为两部分，一部分 是从接收刺激到肌肉产生肌电的时间，另一部分是肌肉产生肌电到肌肉产生张力 进行机械运动的时间，这一分段方法渐渐为其他学者所接收。1 9 6 5 年，学者a l f r e d w e i s s 正式提出了电机械延迟的概念，相应的，反应时中前半部分被称作动作前时 或反应前时( p r e m o t o rt i m e ) ，简称为p m t 。 1 2 2 1e m d 的机理 e m d 是肌肉激活开始同步放电到张力产生之间的时间延迟。e m d 反映了电 化学过程( 即突触传递、动作电位传播和兴奋收缩偶联) 和机械过程( 即主动被 动状态下的串联弹性元件的收缩) 。也可将e m d 划分为以下三个部分：( 1 ) 动作 电位在肌肉细胞膜上传导的时间；( 2 ) 兴奋收缩偶联的时间，包括动作电位传入 三联管，终池中的c a 2 + 释放，c a 2 + 与肌钙蛋白结合，解除肌纤蛋白对肌凝蛋白的抑 制作用，肌凝蛋白与肌纤蛋白结合，a t p 酶激活释放能量，以及肌纤蛋白开始向 肌凝蛋白滑行收缩所需要的时间；( 3 ) 收缩拉长串联弹性成分的时间。肌肉兴奋 收缩时首先要牵拉肌肉内的串联弹性成分，等肌肉收缩产生的张力超过串联弹性 4 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征1 引言 成分的张力后，肌纤维缩短，才能从外部记录肌力的机械变化。凡能影响以上部 分的因素都可影响到e m d 值【1 1 1 。之前各文献报告的e m d 值在l o 1 3 0 m s 之间波 动，这些研究中的e m d 之间的巨大差异应该是源于肌肉收缩方式，数据采集与分 析的技术方法，受试者个体差异，以及刺激的方式等。 p m t 主要取决于：中枢感觉信息的整合，处理以及转换的机能【l2 1 。它自然与 下列因素相关：( 1 ) 感受器的敏感程度；( 2 ) 中枢延搁；( 3 ) 条件反射的巩固程 度。一般认为，整个反应时中p m t 易受环境因素影响，与此相比，e m d 具有一 定的稳定性、而且e m d 在反应时中又占有一定比例。为此，在需要较快反应时的 运动项目的选材中，可以考虑参考个体的e m d 这一指标。 1 2 2 2 e m d 的研究现状 e m d 可以在自主收缩，反射和电刺激诱发收缩中测出。如果没有人工测试方 法的干扰，它可被看做是评估肌肉功能的有效工具。从e m d 概念的提出到现在， 对e m d 的研究主要集中在与疲劳、纤维类型、年龄和性别、遗传等方面。部分研 究结果还存在分歧，可能是由于肌肉收缩方式，数据采集与分析的技术方法，受 试者个体差异，以及刺激的方式等的不同而导致实验结果不一致。 国内学者对e m d 的研究少、起步较晚，主要集中于上世纪八十年代中后期， 马力宏，周石和刘佩清等学者在这一时期对e m d 做了实验研究之后，国内就再没 有学者进行关于e m d 的研究。2 0 0 8 年学者吴献中等做了关于e m d 的研究现状的 文献综述，是国内关于e m d 的最新文献。 与此同时，国外学者对e m d 的关注不断升温，围绕e m d 的研究越来越多， 而且也更加深入。过去对e m d 的研究多侧重于影响因素及机制问题，现在对 e m d 的研究已经趋于应用方面及与运动能力的关系上。目前，关于e m d 的研究 还在向更深、更广的方向发展。 ( i ) e m d 与肌纤维类型的关系 早在7 0 年代，n i l s s o n 等人已经发现e m d 与快肌纤维百分比成负相关，与慢 肌纤维百分比成正相关。与n i l s s o n 研究结果一致，k o m i 的研究表明，肱二头肌 的e m d 值比肱三头肌长，并且不受运动速度的影响。n o r m a n 等人从组织化学、 张力增长、力量速度关系等方面进行研究，证实了肱三头肌的快肌纤维百分比高 于肱二头肌 1 3 】。e m d 与肌纤维类型的关系基本已确定，即在不考虑其他的条件下， 快肌纤维百分比越高，e m d 值会越小，反之越大。 1 引言 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 ( i i ) e m d 与运动疲劳的关系 目前的学术主流认为，疲劳后肌肉的e m d 是延长的。 国外学者普遍认为人体疲劳后e m d 会明显的延长，而中国的学者刘佩清则认 为疲劳后e m d 显著减小。y e u n g 【1 4 】等人研究表明，股内侧肌运动疲劳后比疲劳前 有显著的e m d 延长( p 0 0 1 ) 。同样，t o m o k i 【1 5 】等人研究结果认为，在短时高强 度的运动中，股外侧肌e m d 增加了，并认为e m d 的改变归因于肌肉的乳酸积累。 学者z h o u 等【l6 】测得膝关节最大等长收缩时的e m d 值从疲劳前的3 8 4 m s 增加到疲 劳后的5 5 7 m s 。 而我国学者刘佩清【1 7 】等人在1 9 8 4 年观察马拉松运动员训练前后的e m d 变化， 发现马拉松运动员跑完3 0 k m 后，e m d 明显缩短，这一结果与国外学者的报道截 然不同。笔者分析认为，可能是3 0 k m 跑并不能使训练有素的马拉松运动员腿部肌 肉疲劳，作者在文中也没有提到运动员腿部肌肉疲劳的判定方法和在3 0 k m 跑后运 动员是否达到疲劳，所以其实验并不能确定e m d 疲劳后的变化情况。除了刘佩清 的实验结果之外，国内外学者所做的e m d 与疲劳实验的研究结果均表明，e m d 值在疲劳后会延长。 ( i i i ) e m d 与年龄和性别的关系 一些研究认为，老年人和儿童比成年人有更长的的e m d 。c h u n g 等人对3 2 个受试者进行研究，认为老年人比年轻人有更长的e m d 1 8 】。a s a i 1 9 1 等对6 岁孩子 和成年人研究认为，儿童的e m d 值比成年人显著长。j e a n1 2 0 1 对青春期前( 7 1 1 岁) 的孩子和成年人的小腿三头肌进行研究发现，e m d 的值在青春期前随年龄的 增长而减小，但仍然显著长于成年人( p 0 0 5 ) 。 e m d 与性别关系的研究不多，且没有统一的结论。w i n t e re m 和b r o o k e sf b c 等人通过优势腿的腱反射运动，测得男受试者的e m d 明显短于女受试者 ( p - 0 0 3 7 ) 。s h u l t z 等人对6 4 名学院级水平的运动员进行研究认为，女运动员比 男运动员有更短的反应时2 1 1 。y a v u zs u 2 2 1 等人在总结前人实验的基础上也做了 e m d 与性别之间关系的实验，他们查阅文献发现女子跟腱的伤病率要长于男子， 并认为这有可能是由于女子的e m d 较长所造成的。因此，他们的实验预期结果为 女子e m d 显著长于男子( p o 0 5 ) 。但他们的实验结果为e m d 与性别无关系， 男子与女子的e m d 值无显著差异。同时，他们认为，前人研究的关于e m d 和性 别的实验结果之所以结论不同，是由于实验方法的不同造成的。 6 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征1 引言 ( i v ) e m d 与遗传及环境的关系 自从1 9 6 5 年w e i s s 明确提出e m d 之后，学者们对e m d 是受先天遗传因素决 定，还是由后天长期系统的训练等外界环境决定存在争议。为了消除分歧，我国 学者马力宏让9 对双生受试者分别做左右上臂的最大等长收缩，他的实验结果认 为，e m d 在一定程度上受遗传因素影响【l 孙。在他的同一实验中还对普通人和训练 年限在9 年以上已停训2 年的运动员进行研究，认为停训后的运动员与普通人的 反应时差异不具有显著性，普通人左右手之间的e m d 差异不具有显著性，而运动 员的左右臂的e m d 差异却具有显著性( p 0 0 5 ) 。对这一结论，作者没有做出解 释，这可能是由于长期的系统训练造成的，使优势手的e m d 会比劣势手短。由此 可见，e m d 不仅由遗传因素决定，后天的系统训练对e m d 也会产生显著的影响。 究竟是遗传的相关系数大，还是系统训练的相关系数大，还需要更进一步地研究。 ( v ) e m d 与肌肉本身状态及收缩方式的关系 v o s 等人研究表明，股外侧肌收缩时的e m d 显著短于放松时( p o 0 5 ) 2 3 1 。 v i n tpf ，m c l e a np 等人研究认为人体在静息状态下的e m d 明显长于非静息态【2 4 1 。 他们认为，拉长弹性成分的时间是e m d 的重要组成部分，而在离心收缩运动相对 于等长收缩、向心收缩运动，收缩时相对于放松时，非静息时相对于静息时，弹 性成分处于发力的相对最佳状态，即处于最佳初长度，处于此种状态下的肌肉收 缩时e m d 也会相对最短。 有人对比了最大自主收缩和伸展反射时的e m d ，以研究运动单位募集对e m d 的影响。提出：伸展反射主要由慢收缩运动单位完成，所以反射e m d 要长于快速 自主收缩。然而，有文献结果与之相反。k r o l l 在7 4 年就提出，膝跳反射时的电机 械延迟时间大约比其膝关节自主收缩短了约2 0 毫秒。与之相反的是，k o m i 等人 在报告说膝跳反射的电机械延迟时间要比自主收缩时长了7 毫秒。 1 2 。2 3e m d 研究方法的总结 e m d 与研究所采用的实验仪器和方法有很大关系，即使是同一块肌肉，在使 用不同的研究方法时，所得的e m d 数值往往也会有很大差异。e m d 可以在自主 收缩和非自主收缩中测得，非自主收缩又包括( 叩击) 反射收缩、电刺激诱发收 缩和磁刺激诱发收缩。目前国内学者所作的关于e m d 的实验均采用的是自主收缩 方式，记录受试者肌肉收缩的肌电图并从中读取e m d 的数据。 从非自主收缩中测得e m d 同样需要记录受试者的肌电图。研究者用叩击刺 1 引言肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 激、电刺激或磁刺激诱发肌肉收缩，同时记录肌电图，并最终从肌电图中读取e m d 值。许多国外学者做了同一块肌肉的自主收缩和非自主收缩的e m d 值的对比，除 少数研究外，多数研究认为肌肉非自主收缩时的e m d 值短于自主收缩时( 见附录 a ) ，但其原理未明，需做进一步研究。 部分前人关于e m d 的研究的总结见附录a ，从中可以看到，前人研究所得到 的e m d 值在l o 1 3 0 m s 之间波动。推断这些研究中的e m d 之间的巨大差异应该 是源于实验所测肌肉和肌肉收缩方式，数据采集与分析的技术方法，受试者个体 差异以及刺激的方式等的不同。从表中可以看出，前人研究e m d 时所选取肌肉的 收缩方式多选用等长收缩。实验所选取的肌肉大多位于四肢部位，其中针对腿部 肌肉的研究最多。e m d 可被看做是评估肌肉功能的有效工具，研究者针对四肢肌 肉的研究是为了更好的评价肌肉功能，为运动训练和选材服务。 最有新意的研究方法是l i l i 2 5 1 等人在2 0 0 4 年提出的，他们根据自行车运动中 的动力激活假说( a c t i v a t i o nd y n a m i c sh y p o t h e s i s ) 及e m d 在运动中相对恒定这两 点进行了公式推导，最终他们所设计的实验方案不需要昂贵复杂的力学测试仪器 的测量，只需进行不同频率的功率车蹬踏并配合肌电图即可推算出e m d 。但由于 其原理受到其他学者的质疑，故未列入总结中。 1 。2 3 运动性肌肉疲劳 运动性肌肉疲劳是指运动引起肌肉产生最大收缩力量或者最大输出功率暂时 性下降的生理现象 2 6 ，1 9 8 2 年第五届国际生物化学会议将疲劳定义为“机体不能 将其机能保持某一特定水平和或不能维持某一预定的运动强度”。进一步可解释 为：运动性疲劳是由运动本身引起的机体工作能力和运动能力的暂时性降低的现 象，经过适当时间休息和调整可以恢复的复杂生理变化综合反应过程。运动性疲 劳既是机体对运动负荷所做出的必然反应，也是刺激机体产生适应性、提高自身 运动能力的因素，因此，运动生理学中一直将其作为重要的基础理论和应用研究 课题。自从m o s s o 于1 8 8 0 年首先研究了人类疲劳之后，各国学者关于疲劳的研究 从未间断，在一个多世纪以来逐渐完善了人们对运动性肌肉疲劳的认识。运动性 肌肉疲劳是人体在运动过程中身体技能变化的一种生理反应，认识和了解其规律， 有利于科学指导运动训练和健身。 1 2 3 1 运动性疲劳的可能机制 1 9 世纪末以来，生物、生化和生理学家以及运动医学专家们做了大量的有关 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征1 引言 运动性肌肉疲劳的研究，并先后提出了产生运动性肌肉疲劳的多种经典假说 2 7 】： 能量耗竭学说，认为疲劳的原因是由于体内能源物资大量消耗所致；代谢产 物堆积学说，认为产生运动性疲劳主要是某些代谢产物在肌组织中大量堆积所致； 内环境稳定性失调学说，认为运动性疲劳是由于血液p h 值下降，机体严重脱水 导致血浆渗透压及电解质浓度的改变等因素引起的；保护性抑制学说，认为运 动性疲劳是由于大脑皮质产生了保护性抑制；突变理论，认为疲劳是逆动能力 的衰退，形如一条链的断裂现象。突变理论将疲劳看做是多因素的综合表现； 代谢离子紊乱，认为大负荷运动使某些离子代谢发生紊乱导致运动性疲劳；自 由基学说，认为长时间剧烈运动产生过多自由基，自由基与体内一些化学物质发 生作用造成对机体的损害，使整体运动能力下降。神经内分泌一免疫网络理论， 认为神经内分泌系统和免疫系统之间通过一些共同的介导物质，对他们自身的功 能以及全身各器官系统的功能进行调节，形成了神经内分泌免疫调节网络。长时 间剧烈运动刺激使该调节网络发生一系列反应，并伴随身体机能的剧烈变化。 中医理论，认为运动性疲劳发生的病因病机是很复杂的，其症候与内伤虚劳病的 发生密切相关，其本质主要与脾、肾根本机能变化或受损程度密切相关。 1 2 3 2 运动性疲劳发生部位 运动性肌肉疲劳的发生机理极其复杂，它涉及中枢驱动、神经肌肉信息传递、 兴奋一收缩偶联和能量代谢等多种生理活动及其变化机制。通常运动性肌肉疲劳的 生理机制区分为中枢机制和外周机制。 ( i ) 中枢机制 中枢机制主要强调发生在中枢神经系统中的神经生理、生化过程及其在运动 性肌肉疲劳发生、发展过程中的作用。中枢疲劳发生的可能部位从大脑的运动皮 层直至脊髓运动神经元。有关中枢疲劳的机制一直是近年来运动性肌肉疲劳研究 的热点，随着人们对中枢神经系统作用的理解的深入，对运动性肌肉疲劳的研究 也在加深。中枢疲劳的神经因素表现为中枢运动神经系统的功能紊乱，改变了运 动神经的兴奋性，进而使脑细胞工作强度下降，神经冲动发放的频率减少。中枢 疲劳的化学机制与多种生化因素有关，大脑a t p 和c p 水平明显降低、糖原含量 减少、y 氨基丁酸水平升高、难干和丘脑的5 羟色胺升高、脑中氨含量的增加等 均能降低中枢神经系统的调节能力 2 8 。另外乙酰胆碱和多巴胺也被认为和中枢疲 劳有一定关系 2 9 。 9 1 引言 肱二头肌不同负荷等长收缩过程中反应时的变化特征 ( i i ) 外周机制 运动性肌肉疲劳的外周机制是对发生在外周( 肌肉本身) 的运动性肌肉疲劳的 - ；f 0 0 1 f 7 略的定位。在外周，可能与疲劳发生有关的部位有神经肌肉接点、肌细胞膜、 横管系统、肌浆网、线粒体、横桥等 30 1 。这些部位所发生的电信号、离子和化学 物质等的变化均与运动性疲劳有密切关系。 ( 1 ) 神经肌肉接点：乙酰胆碱( a c h ) 运动神经末梢传递兴奋的神经递质， 剧烈运动后，乙酰胆碱释放量减少，难以引起接点后膜去极化，骨骼肌细胞不能 产生兴奋、收缩，从而使神经一肌肉接点的兴奋传递产生障碍。大强度运动的肌肉 疲劳可能与此有关。 ( 2 ) 肌细胞膜：肌细胞膜结构、机能的完整性直接影响肌肉的功能，肌细胞 膜的正常功能破坏会导致运动性疲劳的发生。研究认为，长时间运动过程中血浆 中游离脂肪酸和儿茶酚胺的浓度升高，胰岛素浓度下降，肌细胞失钾、自由基的 产生等都会引起肌细胞膜的通透性发生改变，降低了动作电位峰的高度和传导速 度。另外，剧烈运动中血清中一些酶活性升高的机制是肌内或其它一些细胞膜的 完整性收到破坏的结果。 ( 3 ) 肌质网：肌质网终池具有贮存c a ：+ 及调节肌浆c a ：+ 浓度的重要作用，这 对肌肉收缩和舒张过程都起关键的调节作用。运动时a t p 含量的减少、酸中毒、 自由基生成等多种因素可以影响肌质网的机能，进而影响了钙离子的代谢和调节 作用，导致机体疲劳。 ( 4 ) 兴奋一收缩脱偶联：细胞内c e + 代谢异常，肌浆网释放c a ：+ 减少和再摄 取c a ：+ 能力下降，均会导致兴奋一收缩脱偶联，此时神经冲动可以引起肌细胞膜 的兴奋，却不能引起肌肉收缩，出现运动性疲劳。 ( 5 ) 收缩蛋白：运动能使肌钙蛋白结合c a 2 + 的敏感性下降，影响其构象改变。 某些因素可能影响肌钙蛋白舆原肌凝白的相互作用，使去除因素受阻