不同运动干预诱导激活后表现增强的系统综述

2023-08-11陈贞祥

体育科研 2023年4期

石林，韩冬，郭炜，陈贞祥,3

激活后增强效应（Post-Activation Potentiation,PAP）作为一种对肌肉预刺激引起的收缩能力急性增强的生理现象在竞技体育中被广泛应用[1]。早期研究指出，PAP 是使用超大强度电刺激引起的肌肉非自主性收缩力量的增强[2-3]。其中，肌球蛋白调节轻链磷酸化作用的加强是PAP 的主要机制[4]。近年来，大部分研究在未采用电刺激方法的情况下仅将肌肉自主性收缩力量（运动表现）的提高归因于PAP。但目前学界对这一观点尚存争议。研究表明，当肌肉非自主性收缩力量增强的同时并不总是出现运动表现的提高[5]。 Blazevich 等[6]进一步指出，除PAP 机制外，肌肉温度、血液中儿茶酚胺以及睾酮浓度的增加都可能是运动表现提高的相关机制。基于此，Cuenca-Fernández 等[7]提出了用激活后表现增强（Post-Activation Performance Enhancementm,PAPE）这一术语表示预刺激后运动表现的提高。该术语得到了国外训练学专家的普遍认可[5-6,8]。鉴于此，本文将预刺激后运动表现的提高称为PAPE。

尽管科研人员在过去二十年对PAPE 进行了大量实验研究[9]，但最佳的诱导方案目前尚无定论。究其原因，在于诱导PAPE 的影响因素较多，如：运动员特征、运动干预方式、 “开窗期” 、爆发力表现类型等[10-11]。其中，适宜的干预方式是最大化PAPE 的先决条件[10]。为此，近年来科研人员尝试采用一些新兴的干预方式以探究PAPE 的效果，如臀推[12]、飞轮抗阻训练[13]、聚组训练（组内增加间歇时间的一种训练方法）[14]、血流限制训练[15]等。随着越来越多的运动方式证明了有效性，如何选择适宜的干预方式成为一个亟待解决的难题。有学者[11]指出，选择与后续爆发力表现的生物力学特征相似的干预方式是实现PAPE 最优化的前提。研究证实，跳深（Drop Jump,DJ）接垂直方向跳跃能显著提高下蹲跳（Countermovement Jump, CMJ）表现，而DJ 接水平方向跳跃则显著提高了冲刺表现[16]。另外，大部分研究表明，运动员特征（如年龄、性别、力量水平等）会影响个体的PAPE 效果[12,17-21]。其中，力量水平是影响PAPE “开窗期” 和增强效果的重要因素[22]。考虑到不同干预方式对不同力量特征运动员的PAPE 诱导效果具有特异性[22]，探寻适用于不同力量水平运动员的干预方式显得至关重要。科学研究的最终目的是为训练和比赛服务。复合式训练是利用PAPE 机制高效提高爆发力表现的一种训练方式[10]。Meta 研究显示，PAPE的 “开窗期” 普遍为3～10 min[9,22-23]。然而，在团队运动项目中采用较长的间歇时间则不切实际。此外，传统的干预方式通常需使用大重量器械完成，这在赛前很难实现。因此，选择何种干预方式能更有效地提高复合式训练和赛前激活的效率是教练员面临的现实问题。

本文旨在对PAPE 研究的相关文献进行系统综述，归纳总结应用于不同运动表现、不同力量水平运动员以及复合式训练和赛前激活的适宜干预方式，以期为实践中有效运用PAPE 提供支持。

1 研究方法

本综述遵循PRISMA 声明[24]的系统评价原则制定文献检索、纳入与排除标准、质量评价和数据提取等研究策略。

1.1 文献检索

在Web of Science、PubMed、EBSCO、CNKI 中检索2000 年1 月—2021 年6 月中、英文公开发表的对照实验研究，英文以 “conditioning contraction OR conditioning activity OR warm up OR complex training OR contrast training OR back squat OR deadlift OR weightlifting OR plyometric OR isometric” AND “post-activation potentiation OR post-activation performance enhancement OR PAP OR PAPE” ，中文以 “激活后增强” “后激活增强” “复合式训练” 作为关键词进行检索。检索采用自由词的方式，追溯前人综述和纳入的参考文献，以补充获取相关文献。

1.2 文献纳入与排除标准

纳入标准：根据PICOS 原则制定文献纳入标准。①研究对象为18～35 岁的健康成年人；②干预组为诱导PAPE 的相关运动方式，对照组为其他运动干预方式或无运动；③结局指标为跳跃或冲刺；④以被试内（within-subject）重复测量为实验设计。

排除标准：①无对照组；②年龄小于18 或大于35 岁；③干预方案中无热身、无基线测试或前后测不在一次实验中；④干预方案中仅包含一般拉伸、专项练习或电刺激； ⑤结局指标不包含跳跃或冲刺；⑥上肢干预研究；⑦长期训练干预研究；⑧综述类文献；⑨无法获得全文。

1.3 文献质量评价

依据物理治疗证据数据库（Physiotherapy Evidence-based Database, PEDro）量表对文献质量进行评价[25]。量表共有11 项标准，第1 项不计入分数，满足第2～11 项各得1 分，满分10 分。其中，低于4 分为低质量，4～5 分为中等质量，高于5 分为高质量[26]。

1.4 数据提取

对最终纳入的文献逐一进行数据提取，包括作者、发表年份、受试者信息、干预方案、间歇时间、结局指标等。

2 研究结果与分析

2.1 文献检索结果

共检索到英文文献1 828 篇（WOS：664 篇，EBSCO：304 篇，PubMed：860 篇）、中文文献110 篇，共计1 938 篇，通过阅读文献及参考文献增补6 篇相关文献。将文献导入EndNote X9，排除重复文献后得到1 435 篇。对筛重后的文章题目及摘要进行初筛，得到402 篇文献，通过下载阅读全文，根据纳入和排除标准进行复筛，得到文献76 篇，经研究质量评价分析，最终纳入71 篇。文献筛选流程见图1。

图1 文献检索示意图Figure1 Flow diagram of literature search

2.2 文献的质量评价

依据PEDro 量表对纳入的76 篇文献进行了质量评价。其中，23 篇为中等质量文献，48 篇为高质量文献，5 篇为低质量文献（被剔除），仅1 项研究[27]采用了对测试人员的盲法，围绕最终的71 篇文献进行分析（表1）。

表1 纳入本文的文献概况（仅列举近5 年的文献）Table1 The overview of included studies

2.3 纳入文献的基本信息

研究对象为大学生或专业运动员。其中，男性受试者1 086 人（91.5%），女性受试者101 人（8.5%）。诱导PAPE 的干预方式包括自由重量训练（深蹲、奥林匹克举、臀推、硬拉）、固定器械训练（腿推举、飞轮抗阻训练）、超等长跳跃、阻力冲刺跑、全身振动训练（Whole-Body Vibration, WBV）、可变阻力训练（Variable Resistance Training,VRT）、聚组训练以及血流限制训练。间歇时间在0～30 min。结果指标包括CMJ、蹲跳（Squat Jump,SJ）、DJ、立定跳、5～50 m 的冲刺。

2.4 结果与分析

本研究纳入的12 种运动干预方式均能有效诱导PAPE，但也存在较多不一致的结论，这主要受后续爆发力动作类型以及受试者特征的影响[10-11]。下文将根据研究证据重点归纳总结适用于以不同爆发力动作类型为诱导目标以及不同力量水平运动员的干预策略。

2.4.1 以冲刺PAPE 为诱导目标

深蹲是采用最多的一种干预方式[13,20,28,30-31,44,52-53]，大部分研究证实了其诱导冲刺PAPE 的有效性[13,20,28-30,52]。然而，有研究认为，深蹲和冲刺在发力矢量上的差异可能导致深蹲不是诱导冲刺PAPE 的最佳方式[31,44]。Seitz 等[20]研究进一步指出，高翻比深蹲能更有效提高干预后7 min 的20 m 冲刺表现（组间差异P=0.04）。在发力特征上，尽管高翻和深蹲都属于垂直方向发力，但高翻能够在较高负荷下产生更快的动作速度，这与运动员起跑的加速特征更相似。另有研究则未发现高翻对40 m 冲刺的积极影响[54]，不一致的结果可能与干预后的间歇时间有关（1 min）。在本文纳入的研究中，与深蹲和高翻诱导的PAPE 效果（1.4%～3%）相比[20,28,30,52]，臀推诱导的冲刺PAPE 效果（3.3%～4.6%）更佳[12,41]。臀推是以伸髋和屈膝为主导且水平方向发力的运动方式，其与冲刺的运动生物力学特征更具特异性。然而，近期一项研究对比了深蹲与臀推对10 m 冲刺的影响，发现2 种干预方式均未诱导PAPE[31]。考虑到动作的特异性，未来有待进一步对臀推诱导冲刺PAPE 的效果进行探究。

在传统抗阻训练中结合VRT 或聚组训练的方式能更有效地诱导冲刺PAPE。 VRT 是使用弹力带或铁链等设备与传统抗阻训练相结合的训练方法。有研究显示与传统深蹲相比，结合弹力带的深蹲对冲刺PAPE 的激活效果更佳[28,53]。分析认为，这可能与VRT 在动作末期对肌肉有更大的刺激有关[55]。聚组训练是将每组训练中的重复次数拆分成小组，在小组之间进行短暂休息的训练方法。 Nickerson 等[44]研究显示，在进行3 次85%1RM 的深蹲干预中，每次重复之间间歇30 s 能较无间歇更有效地诱导20 m冲刺PAPE。另外，在进行3 次DJ 干预中每次重复间歇15 s 同样被证实能有效诱导20 m 冲刺PAPE[32]。分析认为，干预过程中每次重复都会产生疲劳和增强作用，聚组训练能够利用重复间的短暂恢复使得下次重复的运动表现由于上次重复诱导的PAPE 而得到增强，这种现象在整个大组训练中循环往复，从而累积更大的PAPE 效果。

阻力冲刺跑是在冲刺过程中使用雪橇训练器等设备施加外部负荷的训练方法。 Okkonen 等[56]指出，增加外部阻力有助于身体倾斜角度的增大，这与冲刺加速阶段的运动学特征更相似。部分研究[29,51,57]显示，阻力冲刺跑能有效诱导冲刺PAPE。其中，外部强度和冲刺距离是影响PAPE 效果的关键因素。早期研究利用自身体重百分比（% BM）以量化外部强度，结果发现，负重10%、20%、30% BM 的阻力均不能诱导PAPE[58]，而采用中等强度（75% BM）高负荷量（15 m）相较于高强度（125% BM、150% BM）低负荷量（9 m、7.5 m）能更有效地诱导PAPE[51-57]。近期研究进一步提出了利用最大速度降低百分比以标准化个体强度，结果显示，采用最大速度降低35%（77% BM）和55%（128% BM）的强度能有效诱导PAPE[29]。基于目前证据，阻力冲刺跑采用最大冲刺速度降低35%或负重75%BM 的强度对诱导15～20 m冲刺PAPE 的效果更好，但对起跑阶段（5 m）的PAPE 诱导效果似乎欠佳[29,34,57]。将超等长跳跃作为干预方式的研究显示，DJ[32,59]和水平方向跳跃[60]均能有效诱导冲刺PAPE，且负重10% BM 的跳跃诱导的PAPE 效果更好[30,60]。在赛前缺乏大重量器械的情况下，采用与专项爆发性动作相似的超等长跳跃可能是一种更好的激活方法。另外，WBV 作为干预方式似乎不能有效地诱导女性运动员的冲刺PAPE[61-62]。

2.4.2 以跳跃PAPE 为诱导目标

目前研究大多采用不同形式的深蹲以诱导跳跃PAPE，如动态深蹲（包括离心和向心过程）、向心深蹲、等长深蹲、分腿蹲等。尽管部分研究显示，在深蹲干预后未诱导跳跃PAPE[36,38-39,44,47-48,63-66]或导致跳跃表现的下降[17,21,31,35,67]，但大部分研究发现，采用次最大强度（＞80%1RM）的深蹲能有效诱导跳跃PAPE[13,20,28,30,40,46,49,52,68-71]。值得注意的是，2 项研究表明，采用快速动作的中低强度（35% 1RM、65% 1RM）深蹲同样能显著提高CMJ 表现（2.8%～3.95%）[72-73]。然而，2 项采用低强度（40% 1RM[65]、68% 1RM[36]）且快速动作深蹲的研究并未发现跳跃表现的增强，这可能与使用的史密斯架有关。分析认为，利用固定器械深蹲会导致双脚靠前，从而造成较少的踝关节背屈，这与跳跃需要较多的背屈不同；另有研究指出，使用史密斯架比自由重量深蹲对肌肉的激活程度更低[74]。将向心深蹲作为干预方式时，采用弹震式比非弹震式发力方式能更有效地诱导跳跃PAPE[19]。另外，在采用等长深蹲作为诱导练习时，膝关节角度是影响PAPE 效果的重要因素。研究表明，膝关节90°、140°和150°的等长深蹲均能有效诱导跳跃PAPE[18,30,75-76]，且140°较90°的诱导效果更佳[18]。分腿蹲是一种单侧训练方法，研究发现，无负重分腿蹲后5 min 即可诱导水平和垂直跳跃PAPE，且负重30 kg 强度的诱导效果更佳[50]。但需要注意的是，分腿蹲会对非训练侧肌肉的爆发力产生负面影响[77]。有研究将分腿蹲与血流限制训练相结合，结果发现，其较单一的分腿蹲能更有效地诱导跳跃PAPE[15]。考虑到分腿蹲与血流限制训练均无需大重量器械即可对肌肉有较大的负荷刺激，将2 种训练方式相结合可能是一种较好的赛前激活方式。此外，3 项研究均显示，飞轮抗阻训练能有效诱导跳跃PAPE[13,27,36]，且采用最佳功率负荷的飞轮训练比深蹲的诱导效果更佳[36]。考虑到飞轮训练器具有占地面积小、方便携带，且能够提供高强度刺激等特点，其同样是一种较为实用的赛前激活方式。高翻是奥林匹克举的一种变式动作，尽管其与跳跃在生物力学上具有相似性，但目前研究显示，高翻后3 min内的跳跃表现均出现显著下降[37]。

与诱导冲刺PAPE 的结果相同，将VRT[39]和聚组训练[70]分别与传统抗阻训练相结合能够较单一的抗阻训练更显著诱导跳跃PAPE。有研究进一步对比了深蹲、VRT 结合深蹲、聚组训练结合深蹲以及VRT 和聚组训练同时与深蹲相结合对CMJ 的急性影响，结果发现，VRT 结合聚组训练比单一组合方式更有利于诱导跳跃PAPE[38]。另外，部分研究显示，VRT 干预后30 s[39,43]和90 s[42,78]即能有效诱导跳跃PAPE，聚组训练结合深蹲干预后1 min 即可显著提高CMJ 表现[70]。基于两者的训练优势，适宜将VRT和聚组训练运用在复合式训练中以提高训练效率。近期研究也证实了VRT 运用在复合式训练中的高效性[79]。

将超等长跳跃作为诱导练习时，DJ 是最常采用的方法[16,33,49,59,80-82]。其中，下落高度是影响PAPE 效果的重要因素。研究显示，运用反应力量指数确定的下落高度能在干预后2～4 min 诱导跳跃PAPE[49,80]。相反，较高的固定下落高度（75 cm）可能对机体刺激过大而导致PAPE 的延迟[59]，采用与受试者股骨外侧髁平行的下落高度同样被证实不能有效诱导跳跃PAPE[81-82]。综上认为，反应力量指数能够避免受试者个体间的强度差异，是一种较好地确定下落高度的方法。另有3 项研究探究了负重蹲跳的干预效果，结果显示，采用较小强度（20% 1RM）的下蹲跳对CMJ表现无显著影响[48]；采用最佳功率负荷的蹲跳则被证实能显著提高CMJ 高度[14]，且Sotiropoulos 等[83]的研究进一步发现，采用70%和130%的最佳功率负荷的蹲跳均能显著提高连续跳跃的功率输出。基于最佳功率确定的负荷能够优化个体的力速曲线，是一种较好地确定蹲跳外部强度的方法。

2.4.3 力量水平高的运动员

一项Meta 研究将深蹲1RM 为男性1.75 倍或女性1.5 倍BM 作为区分力量水平高低的节点，结果证实了力量水平高的运动员诱导的PAPE 效果更佳[22]。在力量训练实践中，教练员可以此为标准界定运动员力量水平并选择适宜的干预方式。

力量水平高的运动员适宜采用全幅度运动方式。有研究对3RM 深蹲为2.1 倍BM 的橄榄球运动员进行半蹲和1/4 蹲干预，发现半蹲诱导的PAPE 效果更好[69]。另外，有Meta 研究进一步证实，力量水平高的运动员更适合大幅度深蹲[22]。分析认为，采用全幅度运动方式能够延长肌肉产生张力的时间，对肌肉更大的刺激能进一步提高肌球蛋白调节轻链的磷酸化水平，同时也会产生较多的疲劳反应。考虑到力量水平较高的运动员习惯于日常训练的高强度刺激，已具备较强的抗疲劳能力。因此，在全幅度运动干预后诱导的增强效果更有可能大于疲劳反应，进而有助于后续爆发力运动表现的提升。

等长深蹲同样适用于力量水平高的运动员。有研究对有3～6 年抗阻训练经历的不同性别年龄的受试者进行等长深蹲干预，结果发现仅成年男子组诱导了跳跃PAPE，成年女子组以及青少年组的CMJ表现均没有显著变化[75]。分析认为，相比其他人群，成年男子的力量水平更高，肌肉在进行等长收缩时需要发挥最大力量，这有利于力量水平高的运动员更大程度地激活肌肉，从而诱导更大的PAPE。另外，奥林匹克举的变式动作属于弹震式发力方式，通常被安排在运动员的爆发力训练方案中，将奥林匹克举运用在复合式训练中以发展跳跃或冲刺等爆发力运动表现可能会取得更好的效果。

2.4.4 力量水平低的运动员

半幅度运动方式更适用于力量水平低的运动员。研究发现，除小幅度深蹲外[22]，向心硬拉同样是一种较好的干预方式[47]。向心硬拉是指运动员在向心末期释放杠铃，从而不对抗离心阶段的刺激。研究表明，在相对强度相同的条件下，向心硬拉比深蹲在干预后2～16 min 的CMJ 表现提高更显著，且不同力量水平的运动员在向心硬拉后诱导的PAPE 效果无显著差异[47]。这与以往证实的力量水平高的运动员更有利于诱导PAPE 的结论不同[12,19-20]。分析认为，向心硬拉减小了肌肉在离心阶段的压力，从而导致产生较少的疲劳。此外，向心硬拉对动作技术的要求较低，运动员能够拉起的绝对负荷更大（深蹲129 kg，向心硬拉167 kg）[47]。力量水平低的运动员硬拉和深蹲的1RM 差值更大（45 kg），而力量水平高的运动员差值则为31 kg[47]。这一结果说明了力量水平低的运动员更适用于技术相对简单的干预方式，通过承载较大的强度以达到提高PAPE 激活效率的目的。

在固定器械上进行腿推举同样是一种较好的干预方式。研究证实，对有至少一年抗阻训练经历的受试者进行离心腿推举能有效诱导跳跃PAPE[84]，但采用等长腿推举则不是较好的干预方式[85-86]。另外，WBV 不需要对运动员施加外部负荷且操作相对简单，同样适用于力量水平低的运动员，研究通常采用90°～135°的静态深蹲[45,49,61-62,87-90]或高抬腿[54]作为干预方式。3 项研究表明，有至少6 个月抗阻训练经历[45,87,89]或无训练经历[89]的受试者在WBV 干预后均能有效提高CMJ 表现。基于目前证据，持续10～30 s、共3 组、组间歇1～2 min[88]、频率30～50 Hz[45,49]、振幅2～6 mm[45,49]，且高频率结合高振幅或低频率结合低振幅[87,89-90]是适宜的WBV 诱导方案。