论生物反馈训练在运动科学中的应用

宋博雅

生物反馈法是结合多领域学科(如心理学、神经生理学、临床医学及现代电子学等)研究而发展起来的。70年代末，生物反馈技术才广泛应用于体育界，并成为心理技能训练的一种重要方法，不仅能帮助运动员掌握自身生理活动状况、控制不良应激反应、降低运动时焦虑感、调节心率以及缓解疲劳程度，而且生物反馈还可以促进动作技能学习，主要与调整唤醒水平、增进肌肉表现和提高集中注意力稳定性等方面有关，其应用前景十分广阔。

1 生物反馈训练

生物反馈 (Biofeedback,BF)是以行为医学为基础发展起来的一种新型心理治疗技术，兴起于20世纪60年代。生物反馈是将机体内的生理信号(神经-肌肉及自主神经系统的活动状况)转化为物理信号，用以训练机体自我调控生理、心理活动的能力。

生物反馈训练是以特定的电子设备为媒介和工具，实现身心间复杂的反馈通路，该训练借助电子设备对机体即刻的生理兴奋程度(如肌肉紧张程度、脑电活动、心率、血压、皮表温度、皮肤导电量等)作出严格精准的测量，使生理兴奋程度的参数信息化、具体化，以视觉、听觉信号等的方式及时反馈给机体，便于机体客观准确地感知自身生理状况，在专业人员指导下，让受试者有意识地加以调节、控制心理生理反应，通过反复训练，形成操作性条件反射，学会对内脏器官活动随意控制，纠正异常生理变化或者调控运动行为的训练过程，从而有效实现通过头脑有意识地调节机体生理活动的功能[1]。常用的生物反馈指标主要有脑电反馈、肌电反馈、皮电反馈、皮温反馈、呼吸反馈、心率变异性反馈等方面。

2 生物反馈理论基础

(1)系统论认为：机体生理变化、心理活动是一个统一的整体，彼此间相互影响、不可分割。机体内环境稳态的维持是生理、心理协调统一的结果。生理变化往往映射出心理活动的改变,心理活动的改变反过来又影响着生理变化过程。生物反馈就是将机体自身难以感知的内部生理信号记录、放大，转化成可被感知理解的外部信息后，启动心理对生理的调控过程，从而促进生理功能恢复，达到身心平衡。

(2)控制论认为：机体作为一个整体，只有通过不断调整和修正中枢神经系统与各组织、器官、细胞间的反馈信息，才能使机体各种活动处于“自动控制”系统中，保证机体内环境稳态的维持。生物反馈就是将各组织、器官、细胞不断发出的反馈信息呈递给中枢神经系统，经过中枢神经系统的识别、处理后发出指令，调动机体各系统参与生理、心理活动的调节过程，实现反馈信息的调节环路。通过反复训练，机体就形成了操作性条件反射,进而实现一定范围内生理、心理的主观控制效果。神经心理学等相关学科的研究指出这种主观控制在大脑功能中是有相应的结构基础的[2] [3]。

3 生物反馈在运动实践中的应用

3.1 生物反馈在运动员心理训练中的应用

(1)改善运动员认知功能，提高运动表现力。

沈鹤军等[4]研究发现，生物反馈干预训练对于改善重剑运动员的心理状态效果显著：脑电波、皮温、皮电及心率均有显著变化，放松能力和注意力集中能力明显增强。Babiloni C等[5]对高尔夫选手进行脑电生物反馈训练，发现新手运动员在成功推杆时，其额中央区及右侧感觉运动皮层的高频α波功率比不成功推杆时低，且α波功率下降程度与推杆失误率成负相关。该研究认为，新手运动员可用α波功率反馈提高集中注意的能力，从而促进运动表现。王永顺等[6]发现，8周脑电生物反馈训练能明显提高射击运动员的射击成绩，与生物反馈训练有效提升左颞叶区的α波功率有关，α波神经反馈训练增强可提高运动员注意力集中的能力，并促进大脑网络操作系统回路快速进入动作执行的最佳状态，使神经效率化，从而提高运动表现能力。常淑芝等[7]发现，生物反馈训练通过注意力集中训练和呼吸调节训练，可有效提高体操运动员自主放松能力，有助于运动员完成高难度动作，提高运动成绩。

(2)有助于稳定情绪，消除运动性心理疲劳。

Raymond等[8]研究发现，脑电生物反馈有助于控制舞蹈运动员情绪波动，可有效降低负面情绪，增加正面情绪，使其对舞蹈节奏有更好的敏感性。许昭[9]研究发现，心率变异性反馈训练可提高运动员情绪的稳定性、自我调控及放松能力，缓解由心理疲劳而诱发的紧张、易怒、睡眠障碍等生理活动，并且减轻了因心理疲劳引起的行为反应，从而缓解了运动员的心理疲劳。还有研究指出，对运动员采用脑电生物反馈仪进行心理训练，通过调动各种大脑活动频率波的刺激来调节个体的意识状态，加速其进入与工作任务相适应的脑生理环境(注意力的高度集中、神经活动被激活、心理放松等状态)，不仅可以增强运动员表象演练能力，而且对运动性心理疲劳的消除有积极作用[10]。

3.2 生物反馈在运动训练中的应用

(1)调整机体唤醒水平

唤醒水平是影响运动员最佳竞技状态的一个重要因素。运动员处于较低或较高的唤醒水平时，其动作表现的效果都远不如机体处于中等强度唤醒水平时的肌肉表现力。研究发现，生物反馈训练可以调整运动员的唤醒水平，使其处于最适宜的动作区间，有利于提高运动成绩,特别是在闭锁式的运动项目中尤见成效,因而引起了运动员、教练及心理学家等的兴趣[11]。

(2)有助于消除运动性生理疲劳

研究发现，用肌电生物反馈仪对运动员训练后的肌肉进行放松对运动疲劳的消除大有裨益，其原因是该仪器训练后可使额肌放松，大脑神经中枢迅速得到休息，这样有助于神经系统支配肌肉的能力加快恢复，反映肌肉疲劳的肌电强度、肌肉硬度指标均明显改善，运动性生理疲劳有所消除[12]。对体操运动员进行生物反馈训练后发现，不仅其运动表现及动作控制能力明显增强，而且对于增加肌肉强度、改善肌肉控制、减少肌肉疲劳及缓解肌肉痛苦等方面大有益处[13]。

3.3 生物反馈在运动康复中的应用

减少运动损伤及损伤后快速有效恢复与运动员运动生涯息息相关，而预防运动损伤及损伤后的快速恢复都与准确了解机体的肌力水平有关，肌电生物反馈可以监控运动员的机能水平及肌力状态，当运动员肌力水平接近或达到预设值时，其方可再次回归赛场，一方面可以有效避免由于过早回归赛场而引起的二次损伤，另一方面也可有效避免由于长期超负荷训练而引起的劳损[14]。

研究发现，长期的高强度运动训练容易造成运动员肌肉、骨骼损伤，采用表面肌电生物反馈技术可以有效帮助运动员适度地、精准地锻炼大腿后肌群、股四头肌，恢复其膝关节的功能稳定性[15]。

郭英杰等[16]采用生物反馈训练使脑卒中足下垂患者通过视觉信息反馈，可以直接看到自身肌电活动情况，帮助其了解机体肌肉收缩、舒张的程度，通过后期的主观努力，可下调痉挛肌的肌电活动水平、上调无力肌的肌电活动水平,从而达到有意识地进行患者肢体的自主活动的效果，这是采用传统运动康复训练无法实现的治疗效果。

4 结语

科学技术的飞速发展使得机体心理、生理活动能以一种更为客观的方式被观测。生物反馈技术有助于实时捕捉运动员在训练、竞赛中某些生理指标的动态变化信息，借助生物反馈仪可使运动员对自身植物性神经系统全面而正确的认知，并在反馈信息的指导下进行规范化的运动训练，不仅能显著提升机体对自身神经系统活动的控制能力，而且可以保证运动员机体健康，为运动训练取得良好效果奠定基础。这也打破了传统训练中运动员在不了解自身状况的情况下进行盲目训练的僵局。生物反馈训练可加快训练控制的科学化进程。