国内运动科学领域的训练监控中脑电及其技术的应用研究现状

杜晶晶 舒淑

摘  要  本文通过文献资料法，围绕脑电及其技术在运动训练过程中的变化，整理国内脑电及其分析技术在运动科学领域的训练监控中的应用成果的现状与进展，以为今后开展运动科学领域与脑电结合的研究提供方向和参考。

关键词  脑电  运动科学领域  训练变化  训练监控

近十年，随着人工智能的发展，认知神经科学等类脑智能领域的技术不断创新，研究人脑的原理机制，使其更好地为人类事业助力，是当前各国学术研究人员的共识。以冬奥服务为先导，如何借助仪器掌握运动员大脑变化的内在规律来解决竞技体育中面临的各种问题，是今后竞技运动心理学的方向之一。随着脑科学研究在我国正式进入跨越式发展的快车道，脑电及其相关研究逐渐成为体育科学研究的重要领域。

脑电是大量锥体神经元细胞同步兴奋时突触后电位的总和，是大脑自发性、节律性的生物电活动，该技术具有无损伤无创性、设备简单便捷等优势，是观察大脑内部活动的一个窗口，有高时间分辨率。因此，研究者可以了解到运动中相关皮层发生的神经活动，从而为监测其认知过程和训练状态提供客观指标，为后续相关运动的认知神经科研奠定基础。

一、脑电特征在运动训练过程中的变化

在脑电相关的研究领域，研究者希望通过该监测技术，更好地了解运动过程中，大脑内在发生变化的根本神经机制，为后续相关运动的研究和训练监测提供可量化指标。例如，何洋、王霆等研究发现脑电功率谱比值、α和β频段功率值可作为评价指标进行训练监控，但是各指标离散程度比较大（变异系数0.58-0.87）。郑樊慧等对不同训练期移动靶运动员的脑电信号变化特点进行研究，发现右颞区δ频段绝对功率有非常显著变化。王晓军等[1]观察不同训练阶段国家射击队运动员的脑电信号变化特征，认为脑电α类型可作为射击运动员训练监控的参考指标。李稚等利用脑电指标监测体操运动员各个训练阶段，发现每个阶段的训练内容和负荷不同，运动员大脑优势频几率和神经递质水平也发生相应的变化，并且具有个体性。除了射击运动之外，在网球忆象过程中，脑内的典型神经递质均发生变化，且该变化存在显著性差异，其中主要是从兴奋性变成了抑制性。一项关于太极拳的研究结果显示，运动者的脑电图α波出现同步化和去同步化现象，即兴奋和抑制交替产生，改善中枢神经系统之间的协调性，增加大脑的协同作用水平。另外，在一项研究中让射击运动员想象在比赛中扣动扳机后的情景，结果显示运动员脑电图的α谱带功率谱能量均发生显著变化，导致大脑活动增强，唤醒水平提高的现象。

二、脑电及其技术在训练检测评估与监控的应用

HuangCJ等认为不同的运动以及运动偏好在运动时有其特定的大活动模式[2]。黄登惠等研究认为优秀运动员脑电图为α脑波占优势，并建议在选材时最好不选脑电图不稳定型的少年。翁庆章研究发现，可用脑电图来诊断和评估运动员过度训练综合症，阳性率可达54.54%。BabiloniC对比优秀艺术体操运动员与普通人的脑电图，观察到优秀艺术体操运动员的皮质激活水平较低，神经效率高。张振民等研究发现可以用α波指数、α波段功率谱能量和心率作指标评价大脑唤醒水平，从心理生理学角度测定射击运动员的集中注意力。另外，该团队还发现诱发条件下运动员脑功能特征可反映对训强度的应激水平，可诊断中枢疲劳程度和紧张水平，此方法已经用于国家短道速滑队和花样滑冰队的训练监控，取得了一定成效。周未艾等以优秀射箭运动员为实验对象，探索不同训练时期大脑中枢神经递质与大脑机能状态及大脑运动应激能力之间关系的规律，认为脑功能特征指标可用于优秀射击运动员的训练监控中。CumpsE[3]等对运动员疲劳和过度训练情况下的神经递质进行研究。结果发现：在疲劳和过度训练情况下的神经递质表达增高。

三、结语

脑电信号分析已经应用到监控运动项目的训练、评价运动员的训练水平和进行运动员的科学选材等方面，但尚不完善。另外，从研究对象上来看，国内绝大多数脑电多围绕專家-新手范式，较少围绕普通运动员展开研究。最后，由于大部分仪器范式限制，造成了分析和评价指标不一致，难以在运动科学领域开展大范围推广。

参考文献：

[1]王晓军，李稚.连续大强度比赛对女子曲棍球运动员脑内神经递质的影响[J].广州体育学院学报，2011，31（05）：4.

[2]黄致豪（Chih-Hao Huang）.员工对主管的知觉关系品质与偏好领导模式之关联-以大台北运动俱乐部为例[J].台湾体育运动大学学报，2014，3（02）：65-87.

[3]Cumps E，Verhagen E，Annemans L，et al.Injury rate and socioeconomic costs resulting from sports injuries in Flanders： data derived from sports insurance statistics 2003[J].British Journal of Sports Medicine，2008，42（09）：767.