经颅直流电刺激联合神经肌肉电刺激对赛艇运动表现的即时性影响

2023-03-15李佳莉郑晓鸿郭峰毕学翠

科学技术与工程 2023年4期

李佳莉，郑晓鸿*，郭峰，毕学翠

(1.首都体育学院运动训练研究所，北京 100191；2.沈阳体育学院运动人体科学学院，沈阳 110102)

赛艇是奥运会最古老的项目之一，通常比赛距离为2 000 m，完成时间为6～8 min。赛艇的生理机制十分复杂，在运动过程中几乎要动用身体的全部肌肉，不光要求运动员有很好的心肺功能，也要有很好的神经肌肉控制能力[1]。赛艇作为典型的周期性耐力项目，训练过程以有氧耐力为主，力量训练其次，约占总体训练时间的13%[2]。热身活动是运动员在进行训练或比赛前的必要环节，主要目的是激活运动员的神经肌肉系统、提高肌肉温度和血流速度、加快代谢反应，从而提升运动表现[3]。随着国际大赛日趋激烈，运动员的运动表现不断突破，依靠传统训练很难在大赛中获得更好成绩。如今，体育需要借助于先进的科技手段，助力运动员不断挑战极限。目前，用于提升运动表现常用的辅助手段包括手法按摩[4-5]、振动训练[6]、高压氧仓[7-9]和加压训练[10]等。利用电刺激手段提高神经肌肉控制能力的效果也受到越来越多的关注。

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)是一种非侵入性刺激手段，通过置于大脑表面的电极，将微弱电流作用于大脑皮质，可有效提升皮质脊髓兴奋性和调控小脑与大脑皮层间的功能连接[11]。tDCS具有价格便宜、使用方便、安全且几乎没有副作用的优点，被广泛应用于提高人体运动表现和帮助更快速地学习技能。

神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation，NMES)，也称为肌肉电刺激。通过贴在皮肤表面的电极施加高频(40～50 Hz)电流模仿中枢神经系统发放的动作电位，激活骨骼肌内的神经，进而促进肌肉的收缩活动。尽管NMES并不能代替传统的力量训练，由于NMES募集肌肉方式不同于自主收缩，可以考虑将其作为有效的辅助训练手段。

根据中外相关研究，目前尚无将tDCS和NMES两种电刺激手段联合用于提高健康人群和专业运动员运动表现的相关内容。但在中风患者运动康复的研究中发现，tDCS+NMES干预效果要好于单独使用。Satow等[12]在对中风患者的个案研究中发现，经过三周的联合刺激，患者无不适感，步行能力有所提高，并且效果持续1个月以上，认为tDCS+NMES可作为一种新的康复手段用于促进患者运动功能的恢复。Celnik等[13]研究认为，tDCS+NMES是帮助中风患者恢复运动功能更好的方式，效果要好于单独的刺激手段，并且在停止干预后效果仍能持续6 d以上。Salazar等[14]研究发现，tDCS+NMES有助于提高中风患者上肢和手部抓握能力。

鉴于上述研究和实践中tDCS和NMES在运动功能促进方面的可行性和有效性，将tDCS与NMES两种方法联合使用，研究其在提高赛艇运动员的运动表现方面的效果。两种刺激手段的共同之处在于都借助了生物电的原理干预运动功能；不同之处在于分别作用于中枢神经系统和外周神经系统，在方法和理论上具有相关性和互补性。不同于以往的辅助热身手段，tDCS和NMES从神经肌肉控制方面入手，具有操作方法简单，设备可穿戴且不影响正常活动的优点。将tDCS+NMES引入赛艇运动员热身活动，通过对运动员测功仪测试成绩和主要发力肌表面肌电信号的变化进行分析，研究tDCS+NMES手段对赛艇运动表现的即时性影响，并为电刺激手段提升人体运动功能方面的研究提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取16名男子公开级赛艇运动员作为测试对象(表1)，均经过3年以上系统赛艇训练。实验过程中运动员身体健康，无严重伤病，能够正常参加日常训练和测试。实验前告知受试者测试流程及注意事项，取得知情同意。

表1 受试者身体基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 实验设计

将16名受试者被随机分为实验组(N=8)和对照组(N=8)，两组受试者在年龄、身高和体重方面无显著差异(P>0.05)。为不影响受试者在实验期间的日常训练，同时避免测试负荷和训练强度对结果的影响，将前后两次测试分两周进行，并安排在周训练计划的调整期。要求测试前运动员没有摄入酒精或咖啡因，2 h以内没有摄入大量食物。

实验方案如图1所示。第一周前测阶段，两组受试者在进行常规热身活动后，完成100 m和500 m两个距离的陆上赛艇测功仪全力测试，结果被记录为前测数据。第二周后测阶段，实验组受试者在测试前，执行tDCS+NMES辅助热身方案，对照组受试者执行常规热身方案，随后两组受试者进行完成100 m和500 m陆上赛艇测功仪全力测试，测试结果被记录为后测数据。热身方案为20 min，包括5 min拉伸，10 min中等强度测功仪(约为60%最大功率)，5 min调整。实验组在后测前的热身阶段佩戴tDCS和NMES刺激15 min。热身结束后给受试者安装表面肌电测试仪，在相应肌腹处对皮肤进行擦拭去除可能干扰肌电信号的皮脂，将电极沿肌丝方向固定，检测肌电信号并进行最大随意收缩百分比(maximum voluntary constriction, MVC)测试。先进行测功仪100 m全力测试，休息15 min后进行500 m全力测试，根据日常训练要求，测试时将测功仪阻力系数设置为130，过程中通过语言鼓励运动员进行全力测试。测试结束分别记录100 m和500 m全力测功仪测试的完成时间、分段成绩、平均功率和表面肌电结果。

图1 实验方案

1.2.2 实验仪器

(1)NMES刺激仪。NMES刺激手段采用了CompexSP8.0便携式可编程刺激器单元，最大电流输出120 mA，在实验组受试者双侧股四头肌上施加NMES刺激。刺激持续时间400 ms，频率75 Hz的矩形波脉冲电流。使用前用医用酒精对皮肤进行清洁，将2片正极无线电极，分别贴在股四头肌远端内外两侧如图2所示，每个电极大小为5 cm×5 cm；将1片长方形负极，贴在股四头肌近端，电极大小为5 cm×10 cm。在刺激开始后，根据受试者的疼痛感受对NMES的刺激强度进行调整，始终使刺激强度达到受试者最大耐受程度的70%。

图2 NMES电极贴放位置(股四头肌)示意图

(2)tDCS刺激仪。tDCS刺激手段采用了Halo Sport 经颅直流电刺激仪。电极为3个6.4 cm×4.4 cm的矩形电极，在使用之前，先将电极用生理盐水润湿。电极置于头顶上方，沿着Cz(Cz为大脑顶部的中央中线区域)中线中心位置，主要刺激部位是运动皮层的两侧(图3)。在刺激开始后，电流在30 s内逐渐增加，直到2 mA，然后在此水平下保持15 min。类似的刺激方案和刺激部位已经在多个临床实验中进行了研究，证实了其方法的安全性。

图3 tDCS电刺激区域示意图

(3)测功仪。Concept Ⅱ测功仪是世界通用赛艇项目测功仪，测试过程中能够记录运动员平均速度和功率，搭配遥测心率带记录运动员的实时心率。赛艇测功仪是运动员常用的专项训练手段，尽管不能完全模拟水上训练，但是在运动方式上更加贴近专项，且不受环境影响并可记录运动员的实时数据。由于测功仪具有稳定的输出功率，使得其在评价运动员运动表现时具有高度的可靠性[15]。

(4)表面肌电测试仪。使用美国Delsys公司生产的无线表面肌电测试仪。EMG信号数模转换比率为16 bit，采样频率为4 000 Hz。表面肌电技术(surface electromyography，sEMG)可以通过附在皮肤上的表面电极获得大量关于肌电活动的信息，被广泛应用于临床、人体工程学等领域研究[16]。通过sEMG可记录肌肉电信号在运动过程中随着时间，电位幅值和频率发生的变化。对肌电信号的分析包括时域分析、频域分析、时频分析等多种方式[17]。在运动实践中，可利用sEMG评价肌肉收缩特性、判断肌肉疲劳情况、预测肌纤维类型、判断肌肉发力顺序从而对运动技术进行分析和评定运动员肌肉训练程度。该方法具有非侵入性、可实时监控、能够适用于不同场景、对特定肌肉进行分析的优点[18]。

1.3 肌电数据处理与分析

使用EMG works Analysis分析软件对肌电数据进行处理和分析。根据以往相关研究[19]，记录运动员右侧股二头肌内侧头、竖脊肌和背阔肌在运动过程中的肌电信号。对于原始肌电的处理通常要经过滤波去除产生干扰的肌电信号，根据国际电生理运动学会(International Society of Electrophysiology and Kinesiology,ISEK)的建议，对原始的基线信号进行滤波处理，为了去除动作伪迹对肌电数据的影响，低通截止频率为5 Hz，为了除高频成分对肌电信号的影响，高通截止频率选择500 Hz。然后，对数据进行全波整流，采用均方根振幅法。

肌电时域指标选取均方根振幅(root mean square，RMS)、最大随意收缩标准化值(max voluntary contraction，MVC)、积分肌电(integrate electromygraphy，iEMG)；频域指标选取平均功率频率(mean frequency，MNF)和中值频率(median frequency，MDF)指标。

赛艇动作分为拉桨阶段和回桨阶段，研究在拉桨阶段肌肉收缩发力期间肌电的幅值和频率变化。对原始肌电经过滤波和整流的基础上，通过幅度的阈值检测法，确定肌肉活动段的起止点，设置阈值Th=5。对分割后的活动段进行幅值和频率的分析，每一个活动段代表一个动作周期内肌肉用力。分析结果表示100 m和500 m全力测功仪测试中多个动作周期的平均值。

1.4 数理统计

使用SPSS 19.0软件对所测得的数据进行统计分析，组内比较采用配对样本t检验以分析各指标在刺激前后的差异，组间比较采用独立样本t检验以分析实验组和对照组的差异，显著性P设为 0.05。最终结果采用平均值±标准差(M±SD)表示。

2 结果

2.1 测功仪全力测试结果

在100 m测功仪测试中(表2)，实验组在tDCS+NMES热身干预后，完成时间、分段成绩和平均功率都要好于前测，但不具有统计学意义。而对照组在以上运动表现方面略有下降。后测阶段，实验组测功仪运动表现要好于对照组，但不具有统计学意义。

表2 100 m全力测功仪运动表现

在500 m全力测功仪测试中(表3)，两组受试者的测功仪运动表现均有所提高，且在后测阶段实验组的运动表现要好于对照组。实验组进行tDCS+NMES辅助热身后 500 m全力测功仪的平均功率显著高于实验之前(P=0.040，t=2.514)。

表3 500 m全力测功仪运动表现

2.2 sEMG测试结果

2.2.1 股四头肌sEMG变化

100 m全力测功仪测试中股四头肌sEMG结果显示(图4)，在时域分析方面，两组受试者RMS和iEMG在后测中均有所下降，后测中实验组股四头肌RMS为183.68±116.69显著高于对照组的113.71±42.45(P=0.011，t=1.594)。在频域分析方面，对照组MNF和MDF呈下降趋势，实验组呈上升趋势，但不具有统计学意义。

*表示实验组与对照组比较，P<0.05

500 m测试股四头肌sEMG结果显示(图5)，在时域分析方面，所有受试者在后测中RMS和MVC降低；后测中实验组iEMG为161.30±40.15，对照组为111.34±36.88，实验组显著高于对照组(P=0.021，t=2.592)；相对于前测，后测中实验组iEMG提高而对照组下降，但不具有统计学意义。频域分析方面，对照组MNF和MDF均呈下降趋势，实验组有所提高；后测中实验组MNF为95.34±12.66显著高于对照组81.18±11.67(P=0.036，t=2.352)，且实验组MDF为83.19±11.64也显著高于对照组67.49±11.58(P=0.017，t=2.703)。

*表示实验组与对照组比较，P<0.05

2.2.2 竖脊肌sEMG变化

100 m全力测功仪测试竖脊肌sEMG结果显示(图6)，在时域分析方面，对照组RMS、iEMG和MVC有所下降，实验组RMS、iEMG提高MVC下降，但不具有统计学意义。在频域分析方面，两组受试者MNF和MDF均有所提高，在后测中实验组频域指标高于对照组，但不具有统计学意义。

图6 100 m全力测试竖脊肌sEMG变化

500 m全力测功仪测试竖脊肌sEMG结果显示(图7)，在时域分析方面，两组受试者RMS、iEMG和MVC均有所下降，在后测中实验组MVC为42.96±21.72显著低于前测的56.87±34.02(P=0.045,t=2.443)。在频域分析方面，两组受试者MNF和MDF均有所提高，在后测中实验组频域指标高于对照组，但不具有统计学意义。

*表示实验组与对照组比较，P<0.05

2.2.3 背阔肌sEMG变化

100 m全力测功仪测试背阔肌sEMG结果显示(图8)，在时域分析方面，两组受试者RMS、MVC和iEMG水平均有所提高，在后测中实验组RMS和iEMG水平高于对照组，但不具有统计学意义。在频域分析方面，对照组后测MNF67.95±15.89较前测MNF76.97±21.65显著降低(P=0.021,t=2.949)，实验组频域指标有所提高；后测中实验组MNF87.14±16.07显著高于对照组67.95±15.89(P=0.031,t=2.402)；后测中实验组MDF75.45±16.28显著高于对照组55.48±17.40(P=0.033,t=2.371)。

*表示实验组与对照组比较，P<0.05；#表示前测与后测比较，P<0.05

500 m全力测功仪测试背阔肌sEMG结果显示(图9)，在时域分析方面，后测中实验组RMS、MVC和IEMG均高于对照组，但不具有统计学意义。在频域分析方面，实验组频域指标有所提高，且在后测中实验组MNF86.82±18.10显著高于对照组64.14±17.03(P=0.022,t=2.581)，实验组MDF75.32±18.21显著高于对照组51.38±19.02(P=0.022，t=2.572)。

*表示实验组与对照组比较，P<0.05

3 讨论

3.1 tDCS+NMES对赛艇测功仪运动表现的影响

通过不同距离赛艇测功仪测试，分析赛艇运动员的专项运动表现，是目前常用的训练监控手段。和2 000 m比赛距离测试相比，100 m和500 m全力测功仪测试不会引起运动疲劳的积累，从而对日常训练影响较小，且相关研究表明，其测试结果与2 000 m测试成绩高度相关[20-21]。首次采用在热身阶段同时加入tDCS和NMES两种刺激手段，结果发现，在提高运动员500 m全力测功仪测试的平均功率方面，要显著优于常规热身方案(P=0.040，t=2.514)。经过tDCS+NMES干预，实验组在100 m和500 m全力测功仪测试的运动表现呈现出好于对照组的趋势，可能受样本量影响，未来值得做进一步研究。因此，tDCS+NMES在提高赛艇运动员的运动表现和作为赛前辅助热身手段，具有一定的理论研究和实践意义。

100 m全力测功仪测试可以反映运动员的爆发力和神经肌肉动员能力，这是赛艇运动员提升桨频，增加每桨输出功率的基础。在100 m全力测功仪测试中，人体主要以无氧供能为主，并且能够反映赛艇运动员的专项最大力量和峰值功率。Nurjaya等[22]研究发现，赛艇运动员的无氧能力在启航后的250 m内和最后的冲刺阶段发挥重要作用，划船时的峰值功率能够有效预测赛艇运动员的运动表现。研究表明，tDCS提高专业赛艇运动员的运动表现，可能与大脑双侧半球的同步性提高有关[23]。Nitsche等[24]研究发现，tDCS可以改变大脑的兴奋性，并且在进行9～13 min的刺激后，影响效果可持续最长达90 min。研究表明，NMES叠加抗阻训练可提高赛艇运动员测功仪功率，并改善运动员整体的肌纤维募集同步性和下肢的屈伸协调能力，增强赛艇运动员的专项运动表现[25]。Kots[26]将NMES用于提高专业运动员肌肉力量，发现效果优于主动收缩。

500 m全力测功仪测试是评价赛艇运动员力量耐力和无氧供能能力的手段，并且结果与2 000 m测试成绩具有高度相关(r=0.96，P<0.001)[21]。有研究发现，运动员在进行全力运动1～2 min，摄氧量、心率和乳酸水平即可达到峰值[27]。因此在进行500 m全力测试中，运动员不光要发挥出最大的肌肉力量，最大程度动员供能系统，还要提高机体抗疲劳能力。目前,关于tDCS的相关研究表明，在训练前采取 tDCS手段可提高极限负荷下的功率自行车运动表现，并降低主观疲劳感[28]。提高运动中的抑制控制能力，缓解运动带来的不适感[29]。以往的研究发现，与自主收缩不同的是，NMES能够同时募集慢肌纤维和快肌纤维[30]，并且在NMES刺激下肌肉的代谢方式与自主收缩相同，只是NMES的作用具有空间特异性，导致局部肌肉糖异生增强，而自主收缩下参与做功的所有肌肉能量代谢都相应增加[31]。因此，采用tDCS+NMES方式热身的受试者，500 m全力测功仪表现提高的原因，可能与高强度运动下主观疲劳降低，热身过程在保证不过度消耗机体能源物质的基础上，股四头肌的肌纤维被充分动员有关。

3.2 tDCS+NMES对赛艇运动sEMG的影响

对赛艇测功仪测试中拉桨阶段，运动员股四头肌、竖脊肌和背阔肌这3个部位的肌电变化进行研究。拉桨阶段是为赛艇前进提供动力的重要阶段，对赛艇拉桨技术的表面肌电特征的分析发现，背阔肌、股四头肌内侧头和肱二头肌在拉桨阶段起着重要作用[32]。拉桨瞬间蹬腿，下肢肌肉首先被激活，随后躯干打开背阔肌被激活，最后手臂积极拉桨。在拉桨过程中竖脊肌既要保持核心稳定又要衔接下肢和上肢使力量有序传递，形成高度协调的连贯动作。

由于肌肉运动起始于动作电位引起的肌纤维收缩，肌肉收缩时产生的电势变化，可通过表面肌电技术sEMG进行记录和分析。在sEMG时域分析中选取3个主要指标：RMS反映了sEMG信号在时间维度上的振幅变化；IEMG反映肌肉收缩期内参与活动的运动单位放电总量；MVC反映了在实际运动中的肌肉放电量占该肌肉进行最大随意收缩放电量的百分比。在sEMG频域分析中选取两个主要指标：MNF和MDF。Phinyomark等[33-34]研究发现，肌肉疲劳时肌电功率谱中心频率(CF)由高频向低频转移。之后的研究也指出MNF和MDF是利用sEMG技术评价肌肉疲劳的金标准。单次的肌纤维收缩不足以引起有效的运动，所以在实际运动中肌纤维要经过一连串持续快速地收缩。通过调整肌纤维收缩频率改变肌肉力量的现象称为肌肉分级反应。当产生疲劳时会降低中枢神经发放信号的强度，减弱皮层和肌肉间的耦合强度，导致肌肉力量的波动性增强，运动单位募集程度、肌电信号幅值和肌肉放电频率减弱[35-36]。

通过对不同距离下股四头肌sEMG测试结果的观察发现，100 m测试中股四头肌RMS和500 m测试中股四头肌IEMG显著高于对照组；500 m测试中股四头肌MNF和MDF显著高于对照组。由此说明，股四头肌在tDCS+NMES辅助手段干预下，肌肉的放电量和放电频率显著提高。由于股四头肌是拉桨阶段的主要动力来源，实验组在tDCS+NMES联合干预下运动表现的提高与该部位肌肉募集程度提高，肌肉力量增强有关。当肌电振幅和频率同步升高，可以反映肌肉力量的增加[18]。与对照组相比在进行tDCS+NMES干预后，实验组在肌电水平和运动成绩方面都要好于对照组。由此可以推测，tDCS+NMES热身过程促进股四头肌动员了更多的运动单位，使得肌肉能够发挥出更大力量，为运动表现的提高创造基础条件。

通过对不同距离测试中竖脊肌sEMG测试结果的观察发现，尽管在后测中实验组在时域分析和频域分析方面都好于对照组，但两组受试者前后两次测试变化趋势基本相同，不具有显著差异。仅在100 m测试中发现实验组后测阶段MVC显著下降，可能与测试前受试者肌肉最大随意收缩能力提高有关。由于MVC测试安排在每次热身后进行，实验组在后测中竖脊肌经过热身干预后最大力量高于前测，这可能是导致比值下降的主要原因。由于NMES主要针对股四头肌，因此对竖脊肌的肌肉募集程度影响有限。此外，在赛艇运动中，竖脊肌主要起到核心的稳定支撑作用，在发力阶段的占比要小于股四头肌和背阔肌。因此推测：tDCS+NMES的效果与刺激部位、肌肉体积和在专项运动中肌肉做功程度有关。通过对不同距离下背阔肌sEMG测试结果的观察发现，干预效果主要体现在肌肉放电频域上。在sEMG频域分析方面，在100 m和500 m测试中，实验组后测MNF和MDF均显著高于对照组。在时域分析方面两组受试者变化趋势基本相同，未有显著差异。说明在热身阶段使用tDCS+NMES，可提高运动神经兴奋性，增加背阔肌放电频率。由于NMES主要作用于股四头肌，对未作用部位的背阔肌肌肉放电幅值影响有限。且背阔肌与大脑皮质运动中枢更近，可能对tDCS的刺激更敏感。

选取赛艇运动中拉桨阶段3个部位的主要发力肌进行表面肌电的分析，结果表明，实验组的3个部位的肌电振幅和频率都较对照组有所提高，且变化趋势一致。研究表明，肌肉间同步性和相关性增加，运动单位以更加协调的方式用力，有助于克服疲劳所引起的运动神经元兴奋性降低，这是人体完成复杂运动的基础[37]。对于赛艇运动员来说，身体协调能力十分重要，在划船过程中有利于功率的输出和提高动作效率。Zainuddin等[38]研究认为，在训练过程中强化专项技术动作，提高身体协调能力，可提高赛艇运动员的运动表现。由此推测，在热身阶段采用tDCS+NMES刺激方案，对不同部位肌肉间协调能力的改善，也是影响最终运动表现的因素。

人体的运动控制由神经肌肉复杂系统完成，涉及中枢神经系统、外周神经、感受器、肌肉、骨骼系统等多方面，具有高度的随机性和复杂性[39]。力量的产生与运动单位的募集方式有关。Clamann[40]研究认为，运动单位的力量主要取决于肌纤维特定张力、肌纤维数量、运动单位内部神经比例。神经系统对运动单位的募集机制是提高骨骼肌工作效率的基础。力量大小与肌肉激活程度密切相关：中枢神经系统通过调节运动单位的募集数量及其放电速率来控制肌肉力量的产生；随着力量提高，越来越多的运动单位被募集，放电频率也会增加。

tDCS的影响在于改变大脑皮质的神经兴奋性，通过作用电极的极性不同产生神经细胞的兴奋或抑制效应。当大脑皮质处于兴奋状态可有利于动作技能的获得，对力量和速度有一定改善；当大脑处于抑制状态可有利于疲劳感的消除和缓解赛前紧张情绪。研究发现，tDCS作用于皮质运动中枢，能够提高神经元放电率，从而提高皮质脊髓兴奋性，并在神经可塑性基础上对运动控制能力产生广泛和持续的影响[41-42]。早期研究表明，tDCS对神经元活动的影响，可能是由于细胞膜电位差的变化，引起膜极化水平的阈值发生改变[43]。通过研究脑电图分析tDCS对大脑皮质功能的影响发现tDCS不仅能够影响静止状态下的神经网络，而且对与运动任务相关的大脑皮质兴奋性具有促进作用[44]。张娜[39]研究了在tDCS对赛艇运动员运动表现影响，发现对受试者进行每周5次，每次20 min的tDCS刺激可提高专业赛艇运动员运动表现，增加大脑半球间的协调性。研究表明，与自主收缩形式相比，NMES募集的运动单位数量更多[45]，NMES更容易激活Ⅱ型肌纤维，提高肌肉中快肌纤维比例[46-47]。研究发现，经过NMES作用后，肌肉会在自主收缩时首先激活大的运动神经元，使更多的运动单位参与活动，从而提高肌肉的收缩力量[48]。研究表明，经过一段时间的电刺激训练，肌纤维横截面积显著增加[49]。

NMES除了作用于外周神经，使运动神经元去极化直接引起肌肉收缩外，还可增强脊髓前角运动神经元活动[50]。改变大脑神经网络的传播方式[51]。研究发现，下肢施加NMES刺激与该部位的大脑运动区活跃程度存在剂量效应关系[52]。通过成像技术已经确定，在外周神经施加电刺激会激活大脑皮质感受区。这可能是由于NMES产生的传入信号与中枢发放的神经活动相关联，使中枢神经产生适应，相应调整突触活动，形成神经可塑性改变，促进运动功能的提高[53]。此外，基于神经的可塑性，当外周感觉神经和中枢运动神经同时激活的情况下，皮质—脊髓兴奋性持续提高[54],运动皮层突触电位长时间持续增强[55]。

综上可知，tDCS和NMES两种常用的电刺激手段，基于神经可塑性机制，分别在中枢系统和外周系统两个方面提高神经肌肉激活程度，均可起到提升运动表现的作用。研究结果表明，在赛艇运动热身阶段同时使用tDCS和NMES，对即刻的运动表现具有促进作用，未来在使用方案和作用机制上还有待进一步深入研究。