韩　丽

(宁波大红鹰学院 公共体育部，浙江 宁波 315175)



3min台阶测试中不同水平人群的脑电活动参数的研究

韩丽

(宁波大红鹰学院 公共体育部，浙江 宁波 315175)

摘要：研究女大学生有氧运动过程中脑电的变化规律，为寻找女大学生合适的耐力锻炼方法提供科学依据。采用实验研究方法，对实验组和对照组女生各10名进行脑电测试。分别采集安静时，3min台阶测试结束即刻1min和3min三种状态下的专注度值和放松度值。通过比较分析，中等强度负荷下，对照组的专注度值的变化情况是先升后降，而实验组是持续小幅上升。对照组的放松度值变化情况是大幅不断上升，实验组的放松度值是先升后降。研究结果表明：中等强度下，与实验组对比，对照组学生疲劳恢复相对较快，神经系统机能水平较高。因此，耐力练习中参考对照组的中等强度负荷后的专注度值和放松度值的变化规律，控制练习强度及每两次练习的间歇时间，可提高耐力素质水平。

关键词：脑电波;专注度;放松度

耐力是指人体长时间进行肌肉工作的运动能力，也可以认为是抗疲劳的能力[1]。它是反映人体健康水平或体质强弱的一个重要标志。在校女大学生的耐力素质存在较为突出的问题。而脑电波是大脑皮层大量神经元的突触后电位总和的结果。脑电波同步节律的形成与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。目前的研究已表明体质健康状况具有明显差异者的脑电信号存在一定的差别，然而机体在中等强度负荷下的脑电变化，目前尚无详细的研究结果。因此，本文旨在研究女大学生在进行体育锻炼前及休息后专注度 (attention) 和放松度(meditation)等脑电指标的变化规律，揭示有氧运动过程中脑电的变化规律，尽可能寻找女大学生合适的耐力锻炼方法提供科学依据。

本研究采集的数据为专注度和放松度，通过NeuroSky公司对原始的脑电信号进行特殊计算生成[2]。专注度反映测试者注意力的集中程度；放松度反映测试者精神放松程度，并不是肌肉放松程度[3]。

1研究对象与方法

1.1研究对象

根据800m测试结果，选取年龄为18~20岁的在校女大学生10名，800m成绩优秀者(<3min30s)作为对照组；选取年龄为18~20岁的在校女大学生10名，800m成绩不合格者(>4min34s)作为实验组。

1.2研究方法

1.2.1研究设备。采用美国NeuroSky公司生产的Circlet单导脑电系统，从额部正中和耳垂2点进行读取脑电波，通过蓝牙进行数据传输。该系统ThinkGear AM芯片由美国Neurosky公司研发的世界第一款的脑电图传感器，采用了干电极传感器(而非医院所用的涂导电胶的湿传感器)和先进的消噪功能，数据采集和存储设备为ThinkPad-L421便携式电脑。

1.2.2实验过程。首先测试者坐在椅子上，闭目充分休息，不眨眼，不转眼，不入睡。测试安静状态下脑电1min，即刻记录下安静时的专注度和放松度数值。

进行3min台阶测试。台阶测试结束，即刻进行连续脑电测试3min，选取第一分钟和第三分钟的数值进行采集。

1.3数据统计与处理

输出信号除了原始的脑电信号以外，还有两个特殊的指标——专注度和放松度。通过NeuroSky公司的专用软件根据原始的脑电信号计算生成。数据范围为0~100，正常情况下普通人群参考范围为40~60之间。测试数据采用SPSS17.0进行统计处理，P<0.05具有显著性差异。

2实验结果

2.1安静时、测试后1min、测试后3min的专注度比较

安静时,对照组与测试组的专注度的结果差异无统计学意义(P>0.05),3min台阶测试结束后第1min的专注度结果比较，两组存在的差异具有统计学意义(P<0.05)，而第3min的专注度比较，无统计学意义。(P>0.05)

图1　安静及测试后1min、3min专注度数值

对照组(n=10)实验组(n=10)安静时43.54±6.7239.26±11.34专注度1min52.13±5.6742.56±6.98*3min48.31±7.4244.73±5.67安静时46.54±9.6242.29±9.84放松度1min54.43±5.4647.91±7.543min58.71±8.1240.77±9.14*

注：*表示P<0.05

2.2安静时、测试后1min、测试后3min的放松度比较

安静时,对照组与测试组的放松度的结果差异无统计学意义(P>0.05)。3min台阶测试结束后即刻第1min的放松度结果比较，两组存在的差异无统计学意义(P>0.05)。第3min的放松度比较，两组结果存在统计学意义(P<0.05)。

图2　安静及测试后1min、3min放松度数值

3分析与讨论

脑电作为一种生物电技术，可以直观地反应出一个人的健康状况。脑电信号(EEG)是通过大脑皮层记录到的神经细胞的电活动信号，脑电波节律的种类很多，而且变化多样。各种不同的运动负荷下，脑电波必然随之变化。

本实验研究所得出的专注度值和放松度值这两个结果，是根据原始的脑电波通过特殊计算方法生成，是各种脑电信号的集中体现。放松度可以理解为α波活跃时的体现，而专注度是α波被抑制的体现[4]。

3.1中等强度负荷引起的专注度变化

由表1可见，对照组和实验组的专注度值随着负荷的增加均有升高，说明短时间中等强度运动后，大脑皮层兴奋性加强。表现为β波的波幅增高，抑制减弱。实验过程中区分最为明显的部分为，测试结束后即刻1min时，对照组的专注度值有大幅上升，实验组的专注度值略有上升，对照组与实验组比较的结果，具有显著性差异(P<0.05)。

此结果说明中等强度负荷后，脑电变化的原因主要来自于中枢疲劳[5]。导致中枢神经系统的疲劳是多方面的，短时间内运动所致的疲劳一般为乳酸堆积所致。而不同运动水平的学生在运动后恢复过程体现出的恢复能力也各自不同。因此在台阶测试后即刻3min时，对照组的专注度值有所下降，而实验组持续小幅上升。说明运动水平相对较高的人群对抗疲劳能力要优于普通人，在台阶测试后即刻3min时对照组已经开始恢复，但是还没有达到安静时的水平。此结果客观地说明了专注度值的变化可以直观地说明不同运动水平人群的对抗疲劳能力。

运动性疲劳是指由于运动所引起的身体机能和工作能力暂时下降的现象。不同形式的练习引发的疲劳不完全相同，各个系统的机能变化也各不相同。神经疲劳表现为反应迟钝，判断失误，注意力不集中[6]。这也论证了本实验的结果：同等负荷下，对照组的专注度值始终高于实验组。说明耐力素质优秀的对照组，神经疲劳低于实验组。

3.2中等强度负荷引起的放松度变化

从表1可见，台阶测试结束后，对照组的放松度值大幅不断上升，而实验组的放松度值先升后降。在测试结束后即刻1min时，两组放松度数值均有上升，但是不具有统计学意义；测试结束后即刻3min时，实验组的放松度数值下降，而对照组继续上升，两组的放松度值具有显著性差异(P<0.05)。

影响脑代谢的因素很多。中等强度负荷后，脑的代谢加速主要与脑的温度有关，α波随着负荷度的增加而增加。所以两组的放松度值在测试结束后即刻1min，都是显著升高的。而在测试结束后即刻3min时表现的差异，主要说明对照组的代谢水平要优于实验组，表现出放松度值随着时间的推移不断提升，这同时也是神经中枢对抗疲劳的一种表现。因此放松度值可以直观的从另一个角度说明不同运动水平人群的对抗疲劳能力。

4小结

综上，中等强度下，耐力素质好的学生，耐受力优于普通学生，神经系统机能水平较高。疲劳恢复阶段放松度值优于普通学生，而且持续上升，专注度值先升后降。在体能主导项目的训练中，放松度和专注度能够准确地反映出人群的疲劳程度和抗疲劳能力，可以作为训练和教学的理论依据。因此，在体育教学和体育训练中，可以在有氧耐力练习中采用间歇训练法。参考对照组的中等强度负荷后的专注度值和放松度值的变化，安排间歇训练中的练习强度及每两次练习的间歇时间。不等身体机能完全恢复，当专注度值先升后降而放松度值持续上升时就开始下一次练习为宜。

参考文献

[1]王瑞元,等.运动生理学[M].北京:人民体育出版社,2002:290.

[2]MAK J N,McFarland D J,Vaugham T M,et al.EEG correlates of P300-based brain-computer interface(BCI)performance in people with amyotrophic lateral sclerosis[J].Neural Eng,2012,9(2):026014.

[3]Reibel D K,Greeson J M,Brainard G C,et al.Mindfulness-based stress reduction and health-related quality of life in a heterogeneous patient population[J].Gen Hosp Psychiatry,2001,23(4):183-192.

[4]韦军,等.训练中专注度与放松度对优秀射箭运动员成绩的影响[J].天津体育学院学报,2013,28(4):315-318.

[5]何叙,等.大强度运动对脑电活动影响的研究[J].北京体育大学学报,2006，29(12):1648-1650.

[6]秦素荣.运动员不同状态下的脑电图特点(综述)[J].体育学刊,2002(1):42-44.

Study of Three Minutes Stairs Testing Different Levels

of Population Parameters of EEG Activity

HAN Li

(Public Sports of Red Hawk College, Ningbo 315175， China)

Abstract:This article aims to change the law of EEG during aerobic exercise of female students, provide a scientific basis for finding a suitable endurance training methods for female students. Using the experimental method, the experimental group and the control group were 10 girls in each EEG tests. When were collected quiet, three minutes step test focused on values and relaxation end value immediately and 3min 1min under three states. Through a comparative analysis, with moderate load, the changes focus on the value of the control group was first and then decreased, while the experimental group sustained a slight increase. Meditation changes the value of the control group is rising sharply, relax values in the experimental group after the first lift. The results showed that: moderate intensity, contrast with the experimental group and control group students relatively fast recovery from fatigue, high levels of nervous system function. Therefore, endurance exercises focus on value and the variation value of relaxation moderate load reference control group after controlling exercise intensity and exercise every two intermittent time, we can improve the quality level of endurance.

Key words:EEG ;attention;meditation

中图分类号:G804.49

文献标识码：A