24小时睡眠剥夺对静态平衡和肌力影响的研究

□ 魏源　赵亚楠（南京师范大学体育科学学院　江苏　南京 210023）

睡眠是人类生命活动中必不可少的生理过程，充足的睡眠时间和良好的睡眠质量对于消除疲劳、恢复体力、增强免疫力、促进生长发育、延长寿命等诸多方面具有十分重要的作用。睡眠剥夺（sl eep deprivat ion，SD）是指由于自身生理、病理或环境等因素的影响导致正常生理所需睡眠量不能得到满足的状态，一般指在24小时中睡眠时间小于4小时，并引起情绪、学习记忆、免疫功能等一系列改变的状况，伴随疲劳的增加可以引起生理、心理甚至行为的变化。随着生活节奏的加快和不健康生活方式的出现，越来越多的人处于一种潜在的睡眠剥夺状态。有研究表明，睡眠紊乱、睡眠缺乏等作为诱导因素，可导致神经内分泌功能紊乱，进一步加重焦虑、抑郁等精神病理情况。运动员在赛前紧张的训练阶段，睡眠质量下降，更容易形成睡眠剥夺状况，进而影响训练质量。人体日常活动大多以平衡和肌力作为支撑，所有运动项目都是在人体平衡和强大肌力的基础上进行的。本研究着重探讨24小时睡眠剥夺对静态平衡和肌力的影响，为今后的同类研究提供有参考价值的数据。

1、对象与方法

1.1、研究对象

本研究对象为某大学体育相关学科学生16名，男女各8人，日常作息时间正常，无睡眠障碍，身体健康，无吸烟、酗酒等不良嗜好，无饮浓茶、咖啡等生活习惯，实验近期未服用任何药物，无反常情绪影响，无神经系统、骨科受伤等影响静态平衡功能和肌力的疾病因素存在。

1.2、研究方法

（1）实验测试法。

①测试指标：实验所采用的测试指标有中心移动轨迹总长度（TTW）、 包络压力中心移动轨迹椭圆面积（EA）、最大肌力（MVC）和爆发力（FV）；

②实验测试方案的设计：实验前受试者均签署知情同意书。受试者分别在实验前后进行静态平衡能力和肌肉力量相关指标的测试。实验在一间恒温26℃、安静、亮度适宜的监测室内进行。受试者从实验当天8:00到次日8:00禁止睡眠，可进行轻松的体力劳动或脑力劳动，保持坐位或站立位，不得跑步或从事剧烈运动。实验过程中禁用促中枢神经兴奋或抑制性食物，全程由3名监测员监督和陪同以保证所有受试者严格执行实验相关规定；

③静态平衡能力测试：使用 Foot scan Bal ance平板式足底压力测试系统测试受试者闭眼状态下单足静止站立时反映平衡能力的指标，包络压力中心移动轨迹总长度（TTW）和包络压力中心移动轨迹的椭圆面积（EA）两项指标。闭眼单足站立测试方法参照国民体质监测方法。于睡眠剥夺前后进行测试，分别进行两次测试，取两次测试的最好成绩作为最终结果；

④肌肉力量测试：使用HUR肌力康复及测试系统对受试者的股四头肌进行最大等张收缩肌力测试，股四头肌是人体最大、最有力的肌肉，对维持人体直立姿势起重要作用，因此本研究对股四头肌进行最大等张收缩极力测试。肌力测试指标选用最大肌肉力量（MVC）和爆发力（FV）两项指标。于睡眠剥夺前后进行测试，分别进行两次测试，取两次测试的最好成绩作为最终结果。

（2）数理统计法。

本实验运用SPSS24.0统计软件进行数据处理，静态平衡和肌力相关数据采用配对样本t检验分析同组实验前后的差异，所有数据以平均数±标准差进行描述，显著性标准为＜.01。

2、结果与分析

2.1、24小时睡眠剥夺前后静态平衡能力相关指标结果分析

由表1可见，24小时睡眠剥夺后闭目单足站立状态下EA和TTW较剥夺前均呈现上升趋势，其中EA具有显著性差异（p＜.01），剥夺后的TTW较剥夺前略有上升，差异较小，不具有统计学意义。

表1　24小时睡眠剥夺前后静态平衡能力相关指标比较（N=16）

2.2、24小时睡眠剥夺前后肌肉力量相关指标结果分析

由表2可见，24小时睡眠剥夺后的MVC和FV均显著低于睡眠剥夺前的数据，两者均具有显著性差异（p＜.01）。

表2　24小时睡眠剥夺前后肌肉力量相关指标比较（N=16）

2.3、24小时睡眠剥夺前后男女静态平衡及肌力相关指标对比结果分析

由表3可见，24小时睡眠剥夺后，男女受试者的TTW均无显著性差异（P＞.05），但实验后的TTW略微上升，且女性上升幅度略高于男性。男女受试者的EA均存在显著性差异（P＜.01）。男女受试者实验前后的MVC和FV指标也存在显著性差异（P＜.01），男女受试者的MVC和FV大幅下降，其中男性的最大肌力下降较女性尤为明显。

表3　24小时睡眠剥夺前后男女静态平衡及肌力相关指标比较（N=16）

3、讨论

3.1、24小时睡眠剥夺对静态平衡机能的影响

本研究采用Foot scan Bal ance平板式足底压力测试系统对学生站立时的静态平衡功能进行测试，结果表明24小时睡眠剥夺后的静态平衡能力下降。但有关平衡的实验指标TTW和EA显示的结果有差异，睡眠剥夺前后TTW的差异较小，而EA的差异具有统计学意义。张建国等人对不同年龄阶段青少年的平衡能力研究结果中也出现该情况，研究对12-13岁、15-16岁在睁眼双足、闭眼双足站立时测定的TTW与19-20岁组之间也无显著差异。人体在测试过程中为了控制身体的平衡会通过肌肉、膝关节、踝关节等不断调整身体姿势，TTW是身体压力中心点在测试过程中的移动轨迹，移动轨迹总值越大，则表明身体移动距离越大，平衡能力则越差，反之，则平衡能力越好。但造成移动轨迹总数值变大有两种可能性，一是测试过程中X、Y轴上出现较大幅度的移动轨迹，二是身体快速调节姿势而出现高频率小幅度的移动，从而使移动轨迹的总值升高。EA是包络95%移动轨迹所形成的椭圆面积，主要与身体压力中心在X、Y轴上的最大值有关，因此EA反映了身体压力中心较大幅度摆动的状况。当身体为了快速调节姿势而出现高频率小幅度的摆动时，TTW会随之升高，但EA值却不增大。当身体姿势发生变化时，身体会通过小腿、膝、髋关节以及躯干运动的协调参与，调整身体的重心垂直地维持在身体支撑面上，达到身体的平衡与稳定。从维持身体平衡的角度看，身体失衡主要由大幅度摆动造成的，因此，EA值能较准确地反映人体平衡机能。当TTW和EA的结果有差异时，研究则更倾向使用EA解释测试结果。

3.2、24小时睡眠剥夺与运动机能的研究

肌肉力量是指肌肉自主收缩的能力，是人体活动的基本能力，人体的各项活动均以肌肉收缩为动力，牵拉骨杠杆，围绕关节枢纽运行。事实上日常活动与运动训练经常需要短时间大强度的肌肉作用力量，肌肉爆发力和最大肌力在肌肉活动中扮演重要的角色，因此本笔者将焦点放在探究睡眠剥夺对最大肌力和爆发力的影响。本研究采用HUR肌力康复及测试系统进行最大等张收缩肌力测试，比较实验前后以最短时间最快速度的伸膝动作所产生的MVP和FV的变化，结果显示24小时睡眠剥夺后的MVP和FV较剥夺前均呈现下降趋势，肌肉力量下降。24h睡眠剥夺是被广泛认可的脑疲劳模型。有研究指出，疲劳引起的肌肉力量下降可能源于神经肌肉控制轴的不同位置，例如，肌细胞膜、神经肌肉接头、脊髓或者大脑皮质，其中脑疲劳在肌肉力量下降中起到了关键作用。

3.3、平衡能力与肌力的相关性研究

平衡功能是人体的一项重要功能，日常生活中的各种活动都依赖有效的平衡作为保障。前庭系统、视觉、本体感觉、大脑平衡调节功能、小脑共济协调系统以及肢体肌力、肌张力等在人体平衡功能的维持方面都具有十分重要的作用。其中，膝关节和下肢肌力与人体的姿势稳定有着密切关系，下肢肌力的下降可直接影响膝关节的稳定性，进而影响平衡能力。李红川运用柔性弹力带对中老年女性全身的大肌群进行柔性抗组训练，发现能够显著改善和提高中老年女性肌力，被试的闭眼单腿站立和闭目原地踏步指标和跌倒风险指标有显著性差异，平衡能力明显提高。综述以上研究结果发现肌肉力量是影响姿势控制等平衡机能和发生运动损伤的重要因素。当前，已有较多学者对青少年和老年人这两个人群的肌力和平衡的关系进行研究，但结果却大不相同，在老年人中发现平衡机能和肌肉力量之间存在着正相关关系，而在青少年中却发现两者之间不存在相关性。在每一个年龄阶段的人群中，肌肉力量与平衡机能是否存在一定的相关性还有待进一步研究。

4、结论

本研究结果显示，24小时睡眠剥夺对静态平衡和肌力均有显著的影响，其表现为静态平衡能力的下降和肌肉力量的降低，最大肌力和爆发力的降低尤为明显。提示了对肌力及平衡能力有较高要求的体育运动项目来说，运动员要想达到良好的训练效果，取得理想的比赛成绩，减少睡眠剥夺的出现很有必要。

参考文献：

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