基于脑波超慢涨落技术对1小时Flanker任务诱发运动员中枢疲劳的多指标测评

刘建秀 林岭 吴梅婷 方龑

1宁波大学体育学院（宁波315211）

2甘肃省静宁县阿阳实验学校

基于脑波超慢涨落技术对1小时Flanker任务诱发运动员中枢疲劳的多指标测评

刘建秀1林岭1吴梅婷1方龑2

1宁波大学体育学院（宁波315211）

2甘肃省静宁县阿阳实验学校

目的：探究脑波超慢涨落技术（ET）是否可有效检测认知加工任务诱发的中枢疲劳，以及ET疲劳指数与心率变异性（HRV）、行为学指标和主观体力感觉量表（RPE）之间的关系。方法：以是否执行Flanker任务为自变量，RPE量表、行为学数据（正确率和反应时）、HRV、ET指标为因变量，以35名大学生运动员为被试（20名为实验组、15名为对照组），进行组间、时间序列纵向实验设计。结果：RPE结果显示测试时间的主效应显著，F（1，33）=30.93，P＜0.001，η2=0.48。组别的主效应显著，F（1，33）=44.55，P＜0.001，η2=0.57。测试时间和组别有交互作用，F（1，33）=22.72，P＜0.001，η2=0.41。疲劳组正确率在不同时段有显著性差异，F（3，42）=35.83，P＜0.001，η2=0.73。反应时在不同时段差异性差异，F（3，42）=24.08，P＜0. 001，η2=0.68。除窦性心搏RR间期标准差（SDNN）外（P＞0.05），HRV各指标在不同时段差异性显著。ET与RPE呈显著性正相关，ET与心率变异性中的低频（LF）、高频（HF）、低频高频比（LF/HF）均呈中度相关，ET 与SDNN、相邻RR间期差值的均方根（RMSSD）无显著性相关，ET与反应时呈中度正相关，与正确率无显著性相关。此外，正确率和反应时呈现正相关。结论：1小时的Flanker任务可以诱导中枢疲劳，可将31～45 min作为应激反应期，46～60 min作为重度疲劳期；实验室认知操作任务诱发的中枢疲劳可以引起神经递质变化并且这种变化可以通过ET检测；ET疲劳指数与HRV指标、行为学指标和RPE测试结果具有相关性，可综合运用上述指标全面评价运动员中枢疲劳。

运动员；中枢疲劳；Flanker任务；ET；HRV

运动员心理疲劳问题已成为运动心理学主要研究方向之一[1]。心理疲劳是一种习惯性且宽泛的描述，既包括心理的耗竭和倦怠，也包括中枢疲劳。中枢疲劳则既可能是所谓心理疲劳发生的内在机制，也可能是心理疲劳常伴发的主要内部症状之一，心理疲劳的深层次研究必然涉及中枢疲劳。

关于运动性中枢疲劳的神经生理机制研究比较丰富，而且基本形成了共识，即长期训练及短期一次性大负荷训练均可导致运动员中枢疲劳，主要机制是运动训练导致中枢内抑制性神经递质升高 （代表性递质为γ-氨基丁酸、5-羟色胺）、兴奋性递质的降低（代表性的递质为多巴胺、乙酰胆碱及谷氨酸）等[2－4]。脑波超慢涨落技术（encephalofluctuogram technology，ET）是依据中枢神经递质的化学振荡原理，通过提取突触后膜电位变化所导致的脑电信号变化及对脑电信号的计算处理，可测评中枢神经递质的变化，通过无创实时的测评来研究脑的功能、变化及其与认知功能之间的关系[5]。该技术已在临床医学、心理学及体育领域进入实用推广阶段，有研究者应用该技术研究训练情景中的中枢与心理疲劳，结果提示长期运动性中枢疲劳可以通过ET进行有效测评[6，7]。但应用该技术对实验室认知加工操作任务诱发的中枢疲劳测评研究仍未涉及。

关于中枢疲劳的实验室研究基本范式是在实验室进行超过1小时（最多采用2～3小时）各种预设的操作任务诱导疲劳。Boksem和Lorist证实了实验室诱发中枢疲劳的有效性，并指出被试在连续操作1小时左右均出现疲劳表现[8，9]。鉴于此，目前亟需解决的问题是：实验室认知操作任务（1小时Flanker任务）诱导的疲劳是否会引起抑制性中枢神经递质的变化？这种变化可否通过ET技术进行有效测评？中枢神经递质的变化与中枢疲劳引起的主观心理、行为表现及心率变异性变化有何关系？相关研究仍相对匮乏。而这些也都是中枢疲劳相关研究必须面对的关键理论问题。通过实验研究探索长时间认知加工任务后多指标的变化趋势，揭示各指标之间的相关性，无疑将为运动及心理学领域对于认知加工性的中枢疲劳机制探索具有重要的理论价值，为实验室诱导运动员及其他人群中枢疲劳的客观定量检测提供一种新的方法，为今后研究中枢疲劳提供理论基础，同时，为运用ET技术进行运动员中枢疲劳的测量提供理论支持。

1 研究方法

1.1被试

本实验招募某田径队自愿参加本实验的二级及以上运动员共35名。其中实验组20（男女各10名），对照组15名（男生7名，女生8名），平均年龄21.02±1.32。受试者裸眼视力或者矫正视力正常，均为右利手。实验前对被试进行主观体力感觉等级量表 （rating of perceived exercise，RPE）[19]和运动员疲劳问卷（athlete burnout questionnair，ABQ）[10]的测量，确保运动员无心理及生理疲劳，实验前一天要求被试休息好并戒酒24小时，戒除咖啡因类物质12小时。实验前要求被试签署知情同意书，被试到达实验室后要求关闭手机，摘除手表，不告知被试具体实验时间，实验后被试获得一定报酬。

2.2实验设计

本研究以是否执行Flanker任务为自变量，以RPE量表、行为学数据 （正确率和反应时）、心率变异性（HRV）、ET指标为因变量，进行组间、时间序列纵向实验设计。对实验组进行1小时Flanker任务的操作，对照组不进行任何操作在放松状态下静坐1小时。对所有被试进行ET和RPE的前后测试，同时运用生物反馈仪全程采集HRV指标，实验组在执行Flanker任务操作过程中全程记录行为学数据。通过对实验组和对照组RPE结果、行为学数据、HRV数据、ET数据的分析，检验ET对实验室认知操作任务诱发中枢疲劳检测的有效性，1小时Flanker任务诱发运动员中枢疲劳过程中神经递质、主观疲劳状态、HRV等指标随时间延长的规律性变化以及ET指标与其他测量指标之间的关系。

1.3测试方法

1.3.1ABQ和RPE测评

《运动员疲劳问卷》（ABQ）分为：成就感的降低、情绪/体力耗竭、对运动的负评价三个维度。成就感的降低分值在－7～13之间，分数越高，说明疲劳程度越高；情绪/体力耗竭分值在5～25之间，分数越高，说明疲劳程度越高；对运动的负评价分值在5～25之间，分数越高，说明疲劳程度越高[10]。本研究在测试前运用ABQ问卷对所有运动员进行筛选，确保运动员无长期的心理疲劳。

《主观体力感觉等级表》（RPE）为15点量表（6～20分，其中6分表明根本不费力，20表明精疲力竭）[19]。被试在实验前后进行量表的测评。

1.3.2ET操作过程和测试

进行Flanker任务操作前后对运动员进行ET测试。采用RJ-高级运动训练状态监控仪采集脑电信号和S谱线的各项指标。脑电信号采集按国际10-20系统安置电极，选用 F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、02、F7、F8、T5、T6十二导联进行单极引导，双耳连线为参考电极，前额正中接地。被试在测试前先静坐10分钟左右。测试时先用酒清棉球擦拭头皮及双耳，然后脑电专用电极置于受试者头皮测试点。参考电极夹在受试者两耳耳垂，保证接地良好。被试采样后待信号平稳后进入实际测试，每次测试时间为18分钟，测试时受试者闭目，保持安静、清醒状态。

1.3.3HRV的测试方法

Flanker任务操作开始前连接运动生物反馈仪系统，全程采集HRV指标。设备采用奥地利Schuhfried公司生产的 Biofeedback 2000X-pert生物反馈系统（Version 4.1），运用设备EXG module外设蓝牙硬件检测心率变异性，采集频域和时域指标。频域值：低频（LF）、高频（HF）和低频高频比（LF/HF）（单位ms2）；时域值：窦性心搏RR间期标准差（SDNN）、相邻RR间期差值的均方根（RMSSD）（单位：ms）。将全程60分钟分为4个时间段（每段15分钟）进行数据采集与分析，实验前采集15分钟安静状态下的HRV数据作为基线。

1.3.4Flanker操作和测试方法

通过E-Prime 2.0软件进行Flanker任务的编程，实验过程中对实验组1小时Flanker任务操作过程中的正确率和反应时进行全程记录。操作前被试被告知实验方法与流程，并要求快而准确地进行按键反应。正式实验前首先让被试练习5～10分钟左右。所有刺激呈现为黑底白字，刺激呈现在屏幕中间位置，受试者距离电脑屏幕80 cm。视角是0.3度（垂直方向）×0.7度（水平方向）。每一个试项开始，首先呈现注视点“+”150毫秒，注视点消失后呈现水平排列的三个大写字母，中间的字母为目标刺激，其余两个字母为侧翼干扰刺激，当中间字母是“H”时，要求被试快速按左键进行反应，当中间字母是“S”时，要求被试快速按右键进行反应。每一个字母串呈现在屏幕上的时间为800毫秒或直至被试进行反应。其中一半试项中侧翼刺激和目标刺激一致（如HHH或者SSS），另一半试项侧翼刺激和目标刺激不一致（如SHS或者HSH），不同的刺激类型随机呈现。刺激之间的间隙为400～600毫秒。行为学指标（反应时和正确率）被分为4个时段（每830个试次为一个时段，每个时段各15分钟）。

1.4数据统计

实验组分析时得到有效数据20人，对照组有效数据15人，共分析35名被试的数据。有效数据为HRV、ET无异常值，行为学数据在各时段正确率均高于75%。将实验组的行为学数据分为4个时段进行重复测量方差分析，对HRV数据采用2（组别：实验组，对照组）×5（不同时段：基线值，第1时段至第4时段）的重复测量方差分析。RPE、ET的数据采用2（实验组，对照组）×2（前测，后测）的重复测量方差分析方法。

2 研究结果

2.1ABQ和RPE量表的测试结果

对所有运动员进行ABQ的筛选，具体测试结果如表1：

表1 运动员ABQ测试结果的描述统计

由上表可知，35名运动员在成就感降低 （最大值3）、情绪/体力耗竭（最大值15）和对运动负评价3个维度（最大值15）均未达到疲劳水平。通过配对T检验得知，实验组和对照组在这3个维度的t检验结果分别为：t=0.85，t=－0.79，t=－0.92且P＞0.05，表明实验前所有被试未达到疲劳水平且实验组和对照组均无统计学差异。

实验组RPE量表前后测得分分别为11.60±1.46 和16.80±1.47，对照组RPE量表前后测得分分别为11.02±1.75和11.48±2.23。对RPE数据采用2（实验组和对照组）×2（前测和后测）的重复测量方差分析方法发现，测试时间的主效应显著，F（1，33）=30.93，P＜0.001，η2=0.48。组别的主效应显著，F（1，33）=44.55，P＜0.001，η2=0.57。测试时间和组别有交互作用，F（1，33）= 22.72，P＜0.001，η2=0.41。进一步简单效应分析发现，实验组和对照组前测值无显著差异，F（1，33）=0.96，P＞0.05，η2=0.029，实验组和对照组后测值有显著性差异，F（1，33）=47.62，P＜0.001，η2=0.59；实验组前后测RPE数据有显著性差异，F（1，33）=62.23，P＜0.001，η2=0.65，对照组前后测试无显著性差异，F（1，33）=0.28，P＞0.05，η2=0.008。

由此可知：实验组和对照组的RPE前测值无显著差异（P＞0.05），实验组在1小时Flanker任务后主观疲劳感上升，与对照组后测差异明显（P＜0.001），而对照组实验前后疲劳感无显著性差异。说明实验组被试出现明显的主观疲劳感，对照组无疲劳反应。

2.2Flanker任务的行为学数据分析

对实验组Flanker任务的正确率和反应时的4个时段分别作为组内因素进行单因素的重复测量方差分析，正确率和反应时如表2。

表2 不同时段正确率和反应时（M±SD）

结果表明，正确率在不同时段主效应差异性显著，F（3，57）=35.831，P＜0.001，η2=0.73，事后检验发现，除第2和第3时段之外，其他时段成对比较均差异性显著（P＜0.001）。反应时在不同时段有统计学差异，F（3，57）=24.076，P＜0.001，η2=0.68事后检验发现，除第2和第3时段无统计学差异外，各阶段均有显著性差异（P＜0.05）。

2.3HRV的指标分析

有研究者认为若HRV指标中LF和HF的原始数据为偏态分布，应将这两个指标的原始数据取对数进行分析，因此本研究首先将实验组和对照组中LF和HF的原始数据进行正态分布检验[12]。结果显示，HF和LF的P值均为＞0.05，因此拒绝原假设，LF和HF为正态分布。对实验组和对照组不同时段个体HRV时域（SDNN，rMSSD，单位：ms）和频域（LF，HF和LF/HF，单位：ms2）的原始数据进行重复测量方差分析。

对HRV数据进行2（实验组和对照组）×5（基线值、第一时段至第四时段）的重复测量方差分析发现：SDNN的无疲劳主效应显著，F（4，132）=1.98，P＞0.05，η2=0.07；组间效应显著，F（1，33）=5.55，P＜0.01，η2= 0.26；SDNN和组别的交互作用不显著。RMSSD的疲劳主效应显著，F（4，132）=11.23，P＜0.01，η2=0.29；实验组和对照组的组间差异显著，F（1，33）=5.91，P＜0.05，η2= 0.17，RMSSD和组别有交互作用，F（4，132）=6.36，P＜0.05，η2=0.19，进一步简单效应分析发现，实验组的基线与其他4个时段均有显著性差异（P＜0.01），第4时段与第1、第2、第3时段差异性显著（P＜0.01）；对照组的基线值与其他4个时段均无差异，第4时段与其他3个时段均有显著性差异（P＜0.05），其他3个时段均无显著性差异；实验组和对照组的4个时段比较发现，除基线值无差异外，实验组和对照组的4个时段各阶段均有显著性差异（P＜0.05）。

HF的疲劳主效应显著，F（4，132）=13.31，P＜0.001，η2=0.32；实验组和对照组的组间效应显著，F（1，33）= 13.82，P=0.01，η2=0.33；HF和组别的交互作用显著，F （4，132）=3.842，P＜0.05，η2=0.12。进一步简单效应分析发现，实验组的第1时段与基线值无显著差异，其余3个阶段与基线值均有显著性差异（P＜0.001），第1时段与第2、3、4时段有显著性差异（P＜0.001），第3和第4时段有显著性差异（P＜0.001），其余无显著性差异。对照组基线和4个时段均无显著性差异；实验组和对照组的4个时段比较发现，除基线值无差异外，实验组和对照组的4个时段各阶段均有显著性差异（P＜0.05）。

LF的疲劳主效应显著，F（4，132）=4.863，P＜0.01，η2=0.15，实验组和对照组的组间差异不显著；LF与组别无交互作用。多重比较发现，LF基线值与第1第2时段无显著差异，与第3、第4时段有显著性差异，第4时段与基线及其他3个时段均有显著性差异 （P＜0.001）。

LF/HF的疲劳主效应显著，F（4，132）=25.02，P＜0. 001，η2=0.47；实验组和对照组之间差异显著，F（1，33）= 4.72，P＜0.01，η2=0.14；LF/HF与组别的交互作用显著，F （4，132）=4.84，P＜0.05，η2=0.15。进一步简单效应分析发现，实验组和对照组的基线无显著性差异，第1时段与基线无显著性差异，其余3个阶段与基线均有显著性差异（P＜0.001），第4时段与其余3个阶段均有显著性差异（P＜0.01），对照组的前3时段与基线无显著性差异，第4时段与基线有显著性差异（P＜0.001）；实验组和对照组第1时段无显著性差异，第2、3和4阶段均有显著性差异（P＜0.05）。

表3 实验组HRV各指标在不同时段的描述统计（M±SD）

2.4ET的结果及各指标相关性分析

比较分析指标：疲劳指数（Fatigue，F），代表5-HT的活动强度。对实验组和对照组1小时Flanker任务或静坐前后进行ET测试。实验组前后测值分别为10.55 ±4.24和27.32±2.80，对照组前后测值分别为12.28± 3.47和16.32±4.92。将实验组和对照组所有被试前后测试的数据进行重复测量方差分析发现，疲劳主效应显著，F（1，33）=62.48，P＜0.001，η2=0.69，组别的主效应显著，F（1，33）=39.99，P＜0.001，η2=0.59，疲劳和组别的交互作用显著，F（1，33）=34.77，P＜0.001，η2=0.55。简单效应分析发现，实验组前后差异显著，P＜0.001，对照组前后无显著性差异。实验组和对照组的前测值无显著差异（P＞0.05），后测值差异显著（P＜0.001）。

为探索执行1小时Flanker任务后ET与不同指标间变化关系，对第4时段行为学数据和HRV数据、后测ET测试疲劳指数和RPE问卷后测得分进行皮尔森相关性分析。表4表明：ET与RPE呈中度正相关，且差异性显著 （r=0.59，P＜0.05），ET与心率变异性中的LF、HF、LF/HF均呈中度相关且差异性显著（r=－0.56、r= 0.63、r=－0.62，P＜0.05），ET与SDNN、RMSSD无显著性相关，ET与反应时呈中度正相关且差异性显著 （r=0. 61，P＜0.05），与正确率不相关；此外，正确率和反应时呈现正相关（r=0.60），且差异性显著（P＜0.01）。

表4 第4时段行为学数据和心率变异性与后测ET疲劳指数和RPE相关性分析（PEARSON）

3 讨论

3.1行为学指标变化趋势分析

反应时、正确率可以作为评估中枢疲劳的行为学指标。反应时主要反映大脑神经活动的灵活性，当疲劳产生时，大脑灵活性下降，个体活动水平受限，效率降低，会出现延迟反应、错误增加等现象。本研究中采用Flanker任务并非单纯的反应时，而是排除两侧的干扰，采用左右手选择性按键，因此，不仅要求对刺激快速应答，而且还要预先做出准确判断后再快速反应。选择反应时反映中枢神经系统较高层次的认知加工水平，由于疲劳而致使个体选择反映时的变化就将更为明显。

从图1可知，随着Flanker任务操作时间的延长，正确率从第1时段开始持续下降，第3时段被试通过自我调整正确率基本保持不变，第4时段的正确率最低。反应时在第1时段最慢，原因可能是操作不熟练，第2、第3时段操作熟练后反应变快，第4时段明显下降。随着操作任务的持续，脑疲劳程度逐步增强，运动员在第4时段（46～60分钟）普遍感觉疲惫不堪，出现严重的坐立不安、注意涣散、精神恍惚、情绪烦躁或恼怒、动作缓慢等疲劳现象，这一结果与前人的研究相吻合[13，14]。有研究表明，1小时Flanke任务诱导中枢疲劳的行为学数据中反应时最快、正确率最高在第1时段[12，15]，随后呈现逐步下降趋势。而本研究发现，第1时段被试的正确率最高，这与前人研究结果相一致，但正确率、反应时的变化趋势与前人结果有所不同，表现为：行为学数据在第3时段较第2时段有所提高或基本保持。通过实验中的观察结合实验结束后与被试交流发现，实验过程中大多数被试经历了这样的感受过程：正式实验前进行5-10分钟的练习，被试在实验开始时略感紧张，操作不熟练，无心理疲劳现象。行为数据表现为反应时最慢，正确率最高；随后第2时段操作逐渐熟练，出现轻微疲劳现象并逐渐加重，表现为正确率下降，由于操作的熟练使得第2时段操作反应时比第1时段快；第3时段疲劳感增加但被试熟悉操作后，通过应激反应进行自我调整，增加努力程度，试图调整操作表现，疲劳感略有降低，表现为正确率基本保持并且反应时最快；到了第4时段疲劳感急速上升，开始出现效率降低，反应迟钝，焦躁不安的现象，这种情绪上的厌倦既可能是心理疲劳的现象，又可能是行为数据和心率变异等生理变化的诱因。因此，可以初步判定，第3时段是受试者的高应激期（应激调动最充分），第4时段（46～60分钟）是实验室Flanker任务诱导的严重疲劳期。基于本研究结果，可以将4时段1小时Flanker任务过程中被试的行为反应过程分别“定义”为：无疲劳启动阶段、熟练操作（轻度疲劳）阶段、应激反应（中度疲劳）阶段、重度疲劳阶段。

通过第4时段的正确率和反应时相关性研究发现，正确率和反应时呈正相关（r=0.60），且差异性显著（P＜0.01），即第4时段Flanker任务中正确率高的被试反应时慢，正确率低的被试反应时快。提示反应速度对反应的准确性是有一定影响的。提高反应速度，会使反应准确性下降；提高反应的准确性，会使反应速度下降。因此，被试反应时与正确率的行为学数据还取决于个体究竟采取何种反应策略，不同的被试可能会选择牺牲反应时提高正确率或者牺牲正确率来提高反应时的不同策略。因此运用正确率或者反应时来判断被试的疲劳还需考虑其策略选择的主观性影响。这一点与李延军的结果相一致，其通过实验发现虽然被试主观评价疲劳感增加，但正确率和反应时数据并未完全下降，这与“疲劳时工效指标下降”的经验不完全吻合[12]。因此，由于被试的主观能动性和适应性，单纯以操作正误和操作速率来评判疲劳是不合适的。

3.2HRV的变化趋势分析

表3显示，SDNN和RMSSD随操作时间的延长，出现不断升高的趋势，表明被试副交感神经活性不断增强，疲劳感增强。HF指标显著提高，表明副交感神经的活性不断增强，这一趋势与王正伦等人的结果一致[16]。LF主要代表交感神经的活性，LF下降表明被试疲劳感上升后交感神经的活性下降。前人研究表明，HRV指标与疲劳程度的增加呈现线性关系[15，17]，本研究发现，RMSSD和HF在第3时段略有下降，这说明第3时段副交感神经活性略有下降，这与正确率在第3时段基本保持不变、反应时在第3时段提高的行为学结果相一致。原因可能是第3时段被试感知到疲劳通过增加努力程度，产生应激反应去抑制副交感神经，增强交感神经的活性，使得行为学中操作绩效提高。HRV指标是行为学数据变化的植物神经机制，行为学数据是HRV指标变化的操作表现。HRV各指标从第1时段到第4时段线性变化的总趋势反映了疲劳的累积效应，而其在不同时段的波动则反映了生理活动的非线性和生物反馈调节特点。

HRV指标用于评定脑力疲劳的研究结果显示[18]，长时间监控作业工作人员由于精神紧张，导致交感神经紧张度增强、迷走神经紧张度降低，会引发脑力疲劳。心率变异性指标在反映应激水平的同时也能有效评定监控作业脑力疲劳。但有学者提出，脑电、心电、肌电等生理电信号，都是与应激直接关联、与疲劳间接关联的信号。交感神经的活性较高，只能说明被试者处于较高的应激水平，此时既可能无疲劳且同时拥有较高的工作效率，也可能是被试者已经处于主动疲劳状态且在努力克服疲劳。反之亦然，交感神经的活性低，既可能是被试者主观努力不够、对工作的重视程度较低，应激水平低[11]，也可能是疲劳时生理抑制性保护的表现。总体来看，HRV指标是监测应激水平的参考指标，但它不能直接给出疲劳程度信息。

3.3ET指标变化趋势及其与行为指标、RPE和HRV指标的关系

实验组ET测试结果显示，Flanker任务操作前后疲劳值差异性显著，对照组无显著差异。此外，ET与RPE、行为学数据、HRV相关性分析结果显示，ET与RPE呈中度正相关，且差异性显著。这表明ET中枢神经指标与主观感受有一定的相关性；ET与反应时呈中度正相关且差异性显著，与正确率不相关，这可能是第4时段被试疲劳后采取不同的行为策略；ET与频域指标LF、HF、LF/HF均有显著性相关，与时域指标无相关。提示ET测量的中枢神经指标与HRV的频域指标具有一定的相关性。通过实验组和对照组ET疲劳值可以看出，ET技术可以有效检测认知加工任务过程中中枢疲劳有关神经递质变化趋势，结合行为学、生理学、主观感受测评指标可对中枢疲劳状态进行有效测评。

4 结论

（1）1小时Flanker任务可以诱导运动员中枢疲劳并导致行为学、HRV结果和主观感受在不同时段的规律性变化，可以将4时段1小时Flanker任务过程中被试的行为反应过程分别“定义”为：无疲劳启动阶段、熟练操作（轻度疲劳）阶段、应激反应（中度疲劳）阶段、重度疲劳阶段；（2）实验室认知操作任务诱发的中枢疲劳可以引起神经递质的变化并且这种变化可以通过ET检测，ET测试可作为评价运动员中枢疲劳的客观测量方法；（3）ET疲劳指数与HRV指标、行为学指标和RPE测试的部分结果有相关性，可运用上述指标综合全面评价运动员中枢疲劳。

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Multi-index Evaluation of Athletes’Central Fatigue Induced by One-hour Flanker Task Based on Encephalofluctuogram Technology

Liu Jianxiu1,Lin Ling1,Wu Meiting1,Fang Yan2
1 Institute of Physical Education,Ningbo University,Ningbo 315211,China
2 Ayang Experimental School of Jingning County,Jingning 743400,China

Lin Ling,Email：linling@nbu.edu.cn

ObjectiveTo explore whether encephalofluctuogram technology(ET)can effectively detect the central fatigue induced by cognitive processing task,and to probe into the relationship between ET fatigue index and heart rate variability(HRV),behavior indicators(correct rate and reaction time)or rating of perceived exercise(RPE).MethodsThirty-five college students were enrolled as subjects(20 in the experimental group and 15 in the control group).With Flanker task as the independent variable,RPE scale,behavioral data,HRV and ET index as the dependent variables,a longitudinal study was carried out for comparison between groups and between different times.ResultsRPE results showed that the main effect was significantly different within different testing times[F(1,33)=30.93,P＜0.001,η2=0.48]and between the two groups[F(1,33)=44.55,P＜0.001,η2=0.57].There existed interactions between testing times and groups [F (1,33)=22.72,P＜0.001, η2=0.41].The correct rate and the reaction time were significantly different in different testing times in the experimental group[F(3,42)=35.83,P＜0.001,η2=0.73 for correct rate;F(3,42)=24.08,P＜0.001,η2=0.68 for reaction time].There were significant differences in HRV indexes [except the standard deviation of sinus cardiac RR interval(SDNN)]among different testing times(P＜0.05).ET was significantly positively associated with RPE and also moderately related to low frequency (LF),high frequency (HF),and the ratio of low frequency to high frequency (LF/HF)of HRV (P＜0.05).There was no significant correlation between SDNN and the RMS difference value of adjacent RR intervals (RMSSD).Additionally,ET was found to have a moderate positive correlation with the reaction time and no significant correlation with the correct rate.The correct rate and reaction time had a positive correlation.ConclusionOne-hour Flanker task can induce central fatigue,with 31-45 mins as stress response period,and 46-60 mins as the severe fatigue stage.Central fatigue induced by cognitive operation tasks in the laboratory can cause the changes of neurotransmitters, which can be detected by ET.ET fatigue index is closely associated with HRV index,behavioral indicators and RPE test results,indicating that these indexes can be used to comprehensively evaluate athletes’central fatigue.

athlete,central fatigue,Flanker task,encephalofluctuogram technology,heart rate variability (HRV)

2015.09.14

宁波大学《运动心理理论与应用》课程建设（项目编号：ZDKC2014003）；浙江省大学生科技创新活动暨新苗人才计划（项目编号：2015R405079）

林岭，Email：linling@nbu.edu.cn