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熱身強度對伊犁馬心率變異性及1 000 m速度賽成績的影響

2019-10-22 02:25張凱麗王建文曾亞琦孔麒森姚新奎黃晶晶葛世萌
新疆農(nóng)業(yè)科學 2019年8期
關(guān)鍵詞:馬匹熱身區(qū)間

張凱麗,孟 軍,王建文,曾亞琦,孔麒森,姚新奎,黃晶晶,任 湘,葛世萌

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學馬產(chǎn)業(yè)研究院,烏魯木齊 830052;3.新疆馳霄博駿畜牧業(yè)有限公司,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】心率檢測系統(tǒng)與GPS配合可以有效的監(jiān)測馬匹日常訓練強度[1],但心率不能完全反映運動的疲勞程度和訓練的效果,而心率變異性(HRV)的分析應(yīng)用能夠改變這種狀況。HRV是指在一定時間內(nèi),心跳期間發(fā)生的微小差異。它受自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié),可以評估心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的緊張程度及平衡情況[2]。伊犁馬1 000 m速度賽是國內(nèi)各大比賽中的固定比賽項目,熱身作為提高馬匹比賽成績的有效手段,監(jiān)測HRV評估馬匹熱身效果,對于馬匹出賽狀態(tài)的控制具有十分重要的意義。【前人的研究進展】HRV與運動有十分密切的關(guān)系。近幾年來,HRV在評價機體狀態(tài)及預(yù)估運動表現(xiàn)方面得到廣泛應(yīng)用。黃暉明等[3]研究發(fā)現(xiàn),靜態(tài)時田徑運動員的HF、TP、SDNN、RMSSD和pNN50均大于普通人,得出田徑運動員比普通人的副交感神經(jīng)興奮性更高。Cipryan等[4]也發(fā)現(xiàn),SDNN和TP值較高時,球員的表現(xiàn)也較好。Janczarek等[5]在研究阿拉伯馬的自主神經(jīng)平衡情況與賽馬的表現(xiàn)的關(guān)系時發(fā)現(xiàn),運動表現(xiàn)好的馬匹具有更大的能力來增加迷走神經(jīng)系統(tǒng)活性來消除緊張壓力。程潔等[6]在研究HRV變化是否能夠有效的監(jiān)控馬匹熱身的效果時發(fā)現(xiàn),熱身后的TP值顯著的升高,pNN50顯著地降低,可以說明此時馬匹的狀態(tài)較好。【本研究切入點】研究心臟的自主神經(jīng)調(diào)節(jié)是否平衡是觀察評價及預(yù)測運動員是否會發(fā)揮正常水平的方法之一,即若處于相對平衡的狀態(tài),就有利于運動員的發(fā)揮和訓練效果的增強,若失衡,則會有不利的影響。前人研究結(jié)果表明,當迷走神經(jīng)興奮性加強時,會降低心律失常的發(fā)生,還會在一定程度降低心肌的耗氧量,減少心肌的負擔從而穩(wěn)定心肌的活動,激發(fā)運動潛能的發(fā)揮[7,8]。運動通常被認為是刺激迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)活性的有效手段[9,10],目前,關(guān)于熱身對馬匹HRV及運動性能影響的研究仍相對較少。研究不同熱身強度對伊犁馬心率變異性1 000 m速度賽成績的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究對馬匹不同熱身強度下心率變異性的變化,分析當機體處于不同運動強度下時,自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用是否會影響伊犁馬在1 000 m速度賽中的表現(xiàn),為伊犁馬匹賽前最佳熱身條件的確立提供前期理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗對象選取伊犁州昭蘇縣西域賽馬場1 000 m速度賽2歲伊犁馬11匹,其中8匹母馬,3匹公馬。所有馬匹體尺相近,健康狀態(tài)良好,馬匹統(tǒng)一飼養(yǎng)管理。騎師均為西域賽馬場聘用騎師,馬匹操控能力強,水平相近,具有豐富的比賽經(jīng)驗,馬匹與相應(yīng)騎師固定,都是經(jīng)過長期訓練,配合良好。試驗場地固定,為沙地跑道,寬度28 m,周長2 000 m。

1.2 方 法

試驗開始前,馬匹進行4場1 000 m速度賽,使用Polar Equine V800全程監(jiān)測馬匹心率,篩選出每匹馬在4場速度賽中的最大心率值(HRmax),并計算30%、40%、50%、60% HRmax值,并記錄。熱身過程中,騎手佩戴Polar表,控制馬匹使心率分別穩(wěn)定在30%~40% HRmax(A區(qū)間)、40%~50% HRmax(B區(qū)間)、50%~60% HRmax(C區(qū)間)三個區(qū)間內(nèi),熱身時間為10 min。Polar表調(diào)至R-R間距模式監(jiān)測馬匹熱身過程中的HRV。每個心率區(qū)間重復(fù)4次試驗。在每次熱身后10~15 min內(nèi)進行1 000 m速度賽,利用Finish Lynx終點計時系統(tǒng)測定比賽用時。在試驗過程中,列出三個強度熱身心率。表1

表1 三個強度熱身時心率
Table 1 Heart rate at three warm-up intensities

指標IndexA區(qū)間Section AB區(qū)間Section BC區(qū)間Section C平均R-R間距MeanRR(ms)697.8±43.55A576.75±30.65B491.15±30.62C平均心率MeanHR(1/min)87.19±5.21C106.35±5.25B125.26±9.03A

注:同行不同小寫字母之間差異顯著(P<0.05);不同大寫字母之間差異極顯著(P<0.01);下同

Note: In the same column, values with different superscripts lower case are significantly different(P<0.05),values with different superscripts capital letters are greatly significantly different(P<0.01);The same as below

1.3 數(shù)據(jù)處理

將Polar Equine V800采集的馬匹熱身過程中的HRV數(shù)據(jù)上傳至https://flow.polar.com,生成文本文檔,使用Kubios HRV軟件截取熱身過程中5 min的HRV數(shù)據(jù),并對HRV數(shù)據(jù)進行分類處理,得到時域、頻域及非線性指標其中頻域指標選用短時傅里葉轉(zhuǎn)換法進行分析。

時域指標包括:SDNN(R-R間距標準差)、RMSSD(相鄰R-R間距之差的均方根值)、pNN50(相鄰心搏兩R波間距之差值大于50 ms的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比);頻域指標包括:VLF(極低頻功率)、LF(低頻功率)、HF(高頻功率)、LF/HF(低頻功率/高頻功率)、TP(總功率);非線性指標包括:SD1(全部正常兩個R波的標準差(Y))和SD2(全部正常兩個R波標準差(X))。

將分析所得所有數(shù)據(jù)使用Excel表進行整理統(tǒng)計;使用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析。不同強度熱身間HRV各指標及比賽成績間的差異性使用單因素ANOVA分析法以及Duncan’s多重比較,比賽用時與HRV各指標間的相關(guān)性使用Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果均以平均值±標準差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同強度熱身后1 000 m速度賽成績的差異性

研究表明,在C區(qū)間熱身后比賽用時極顯著低于A區(qū)間熱身后比賽用時(P<0.01),顯著低于B區(qū)間比賽用時(P<0.05)。表2

表2 不同強度熱身后1 000 m速度賽成績差異性
Table 2 The difference of the results in the 1,000 m test of Yili horse in different warm-up intensities

熱身心率Warm-up heart rateA區(qū)間Section AB區(qū)間Section BC區(qū)間Section C比賽用時(s)Competition time (s)79.42±4.14Aa78.09±4.32ABa75.69±3.76Bb

2.2 三個強度熱身間時域指標的差異性

研究表明,在B和C區(qū)間熱身時SDNN極顯著高于在A區(qū)間熱身時的值(P<0.01);在A區(qū)間熱身時RMSSD顯著低于在B區(qū)間熱身時的值(P<0.05),極顯著低于在C區(qū)間熱身時的值(P<0.01)。表3

表3 三個強度熱身間時域指標差異性
Table 3 The difference of time domain indexes in three warm-up intensities

指標IndexA區(qū)間Section AB區(qū)間Section BC區(qū)間Section CR-R間距標準差SDNN(ms)31.14±10.94B42.20±14.38A40.91±13.88A相鄰R-R間距之差的均方根值RMSSD(ms)15.76±7.25Bb23.53±11.80ABa25.70±16.12Aa相鄰心搏兩R波間距之差值大于50ms的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比pNN50(%)1.54±1.722.41±2.342.53±2.47

2.3 三個強度熱身間頻域指標的差異性

研究表明,在A區(qū)間熱身時VLF、LF顯著高于在C區(qū)間熱身時的值(P<0.05),HF顯著低于在C區(qū)間熱身時的值(P<0.05),LF/HF極顯著高于在C區(qū)間熱身時的值(P<0.01),顯著高于在B區(qū)間熱身時的值(P<0.05)。表4

表4 三個程度熱身間頻域指標差異性
Table 4 The difference of frequency domain indexes in three warm-up intensities

指標IndexA區(qū)間Section AB區(qū)間Section BC區(qū)間Section C極低頻功率VLF(ms2)329.77±218.05a243.06±133.27ab209.53±185.91b低頻功率LF(ms2)837.20±711.15a719.45±501.39ab494.10±310.91b高頻功率HF(ms2)90.67±65.88b116.48±99.73ab159.47±117.13a低頻功率/高頻功率LF/HF13.17±7.50Aa8.78±6.42ABb7.60±5.93Bb總功率TP(ms2)1061.24±765.28995.81±597.82968.58±659.76

2.4 三個強度熱身間非線性指標的差異性

研究表明,SD1在A區(qū)間熱身中顯著低于B區(qū)間熱身時的值(P<0.05),極顯著低于C區(qū)間熱身時的值(P<0.01);SD1在B區(qū)間熱身時的值極顯著低于C區(qū)間熱身時的值(P<0.01);SD2在三個強度熱身間均未見顯著差異性(P>0.05)。表5

表5 三個強度熱身間非線性指標差異性
Table 5 The difference of nonlinear indexes in three warm-up intensities

指標IndexA區(qū)間Section AB區(qū)間Section BC區(qū)間Section C全部正常兩個R波的標準差(Y)SD1(ms)10.50±4.21Bc15.42±6.92Bb23.20±9.76Aa全部正常兩個R波標準差(X)SD2(ms)43.34±15.9246.99±13.2745.91±11.14

2.5 伊犁馬1 000 m速度賽用時與HRV各指標的相關(guān)性

研究表明,比賽用時與熱身時頻域指標VLF顯著正相關(guān)(P<0.05),與LF極顯著正相關(guān)(P<0.01),與SD1極顯著負相關(guān)(P<0.01)。表6

表6 伊犁馬1 000 m速度賽用時與HRV各指標相關(guān)性
Table 6 The correlation between HRV indicators and performance

比賽用時Competition timeR-R間距標準差SDNN相鄰R-R間距之差的均方根值RMSSD相鄰心搏兩R波間距之差值大于50ms的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比pNN50極低頻功率VLF低頻功率LF高頻功率HF總功率TP低頻功率/高頻功率LF/HF全部正常兩個R波的標準差(Y)SD1全部正常兩個R波標準差(X)SD2比賽用時Competition time1.00-0.11-0.080.070.24?0.37??-0.030.000.04-0.44??-0.04

注:肩標為*表示相關(guān)顯著(P<0.05),肩標為**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)

Note: The shoulder marked with*indicates significant correlation (P<0.05), and the shoulder marked with**indicates extremely significant correlation (P<0.01)

3 討 論

3.1 不同強度熱身對心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的影響

一般認為指標HF、TP、pNN50、RMSSD、SDNN可以用來評價機體副交感神經(jīng)的活性。而Parekh等[11]的研究中發(fā)現(xiàn),指標TP對運動強度的敏感度較低,不能很好的評價副交感神經(jīng)活性,在試驗中也發(fā)現(xiàn)了同樣現(xiàn)象,TP在三個強度熱身間差異不顯著。Kim等[12]在研究缺失的HRV數(shù)據(jù)對整體時域指標的影響時發(fā)現(xiàn),pNN50是對丟失數(shù)據(jù)最為敏感的指標,會出現(xiàn)其值在高HRV下為100%,而在低HRV下為0的飽和現(xiàn)象,若單純利用pNN50來說明HRV中時域指標的變化并不一定準確。在試驗結(jié)果中可以看到,pNN50在三個強度熱身下差異不顯著,而同樣代表副交感神經(jīng)活性的RMSSD和SDNN間差異顯著,說明這兩個指標比pNN50更能說明問題。

于振勇[13]在研究不同運動強度(63%、74% VO2max)和運動距離(3 000 m、6 000 m)對HRV的影響時發(fā)現(xiàn),HF和TP值的變化與持續(xù)時間無關(guān),且隨運動強度的增加而增大。秦婕等[14]在對13名男性少年自行車運動員賽前狀態(tài)及HRV的關(guān)系進行研究時發(fā)現(xiàn),SDNN和RMSSD會隨著心境激動性的升高而增大,此時副交感神經(jīng)主導(dǎo)調(diào)節(jié)心率,從而維持心臟的正常搏動。試驗結(jié)果與他們相同,隨著運動強度的增加,心臟興奮性升高,為防止心臟因過度興奮受損,機體調(diào)節(jié)使副交感神經(jīng)活性增強,作用于心臟,維持心率的穩(wěn)定。

VLF、LF可以評價機體交感神經(jīng)的活性。Gonzalez等[15]對10名健康的男性在靜態(tài)、30% VO2max運動及從30% VO2max遞增到60% VO2max運動過程中的HRV進行研究,發(fā)現(xiàn)LF隨運動強度的增加而增大。Hottenrott等[16]對1名業(yè)余的自行車愛好者進行運動訓練,觀察他在以開始時的功率為60 W,以每3 min增加20 W的方式進行自行車運動的過程中HRV的變化,發(fā)現(xiàn)LF/HF的值隨著運動負荷的遞增而增大,指出這種結(jié)果可能是由于在高負荷運動過程中,心臟的自主神經(jīng)控制出現(xiàn)短暫性消失和呼吸頻率改變所致。但Bernardi等[17]在研究體育鍛煉對正常受試者和心力衰竭患者在自主神經(jīng)系統(tǒng)上的影響時發(fā)現(xiàn),LF在強度遞增的運動中,其值先增加后降低。試驗結(jié)果與他們的結(jié)果均不相同,可能是他們的試驗為遞增負荷試驗,與試驗方案不同。

Perini等[18]在對7名普通男性在安靜狀態(tài)、21% VO2max、49% VO2max、和71% VO2max下運動及運動后恢復(fù)過程中HRV功率譜變化進行研究時發(fā)現(xiàn),VLF隨著運動強度的增加,逐漸降低;LF/HF的值隨運動強度的增加逐漸下降,直到強度增加到50% VO2max時逐漸出現(xiàn)回升,在達到70% VO2max的時其值變化不顯著。Pichon等[19]對14名身體健康的人在不同運動強度下的HRV的變化進行研究發(fā)現(xiàn),運動強度越大,HF顯著升高,LF和LF/HF顯著降低,且LF/HF值的降低主要是由于LF的明顯下降所致。從試驗可以看出,反應(yīng)交感神活性的指標隨運動強度的增加逐漸降低,與Pichon和Perini的試驗結(jié)果相同,且其值的變化與反應(yīng)副交感神經(jīng)活性的指標相比降低程度較大,說明當運動強度過大時,機體調(diào)節(jié)以降低交感神經(jīng)活性為主,伴隨副交感神經(jīng)活性的增加來維持心臟的正常功能。

3.2 自主神經(jīng)調(diào)節(jié)與運動表現(xiàn)

在比賽時,運動員的自主神經(jīng)系統(tǒng)活動狀態(tài)是決定其比賽成績的因素之一。若自主神經(jīng)調(diào)節(jié)處于穩(wěn)定狀態(tài),將有利于運動員在訓練時或比賽中的發(fā)揮。若自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)失衡,會導(dǎo)致運動員在訓練中的訓練效果較差或在比賽中成績降低。

Pichot等[20]對6名普通人進行2個月的強化訓練和1個月超負荷訓練,在每個訓練過程中監(jiān)測5 min的HRV變化,發(fā)現(xiàn)在強化訓練過程中,所有人的體能狀況提高顯著,并且副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)在自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的過程中,優(yōu)勢增加明顯。同時還發(fā)現(xiàn),在1個月的超負荷訓練期間,出現(xiàn)交感神經(jīng)的興奮性增加,而副交感神經(jīng)的興奮性降低的現(xiàn)象,試驗者正處在疲勞的狀態(tài)。而在試驗中,隨運動強度的增加,交感神經(jīng)活性降低,副交感神經(jīng)活性增強說明三個強度熱身后馬匹均未出現(xiàn)疲勞。

Thayer[21]在研究自主神經(jīng)失衡及HRV與心血管疾病危險因素的關(guān)系一文中提到,副交感神經(jīng)活性的增加對運動表現(xiàn)有益。程潔等[6]在研究伊犁馬HRV與伊犁馬熱身效果及運動表現(xiàn)中也發(fā)現(xiàn),馬匹比賽前副交感神經(jīng)興奮性強,是伊犁馬取得良好成績的主要影響因素。研究可以看到,反應(yīng)副交感神經(jīng)活性的指標SDNN、RMSSD、HF、SD1均與比賽用時負相關(guān),其中與SD1極顯著負相關(guān)。與Luka Ciprya[4]和黃暉明等[3]的研究結(jié)果也相同,再一次證實了賽前副交感神經(jīng)活性越高,比賽成績越好這一觀點。

Janczarek等[5]在研究阿拉伯馬自主神經(jīng)調(diào)節(jié)對運動表現(xiàn)影響時發(fā)現(xiàn)LF/HF比值越大,馬匹成績越好。但程潔等[6]的研究結(jié)果不同,她們發(fā)現(xiàn)比賽成績優(yōu)異的伊犁馬賽前靜態(tài)LF/HF較低,且主要是由于LF較低所致。與程潔的研究結(jié)果相同,試驗中比賽成績較好的熱身強度下LF/HF的值也較低,且比賽用時與LF極顯著正相關(guān),說明賽前交感神經(jīng)活性越低,比賽成績也越好。Merati[22]對13名男性的游泳運動員在50 m短距離(30 s內(nèi))和100 m短距離(1 min內(nèi))運動訓練后幾分鐘內(nèi)的HRV進行研究發(fā)現(xiàn),運動訓練后副交感神經(jīng)的活性越高,100 m訓練成績越好,而在50 m訓練中,副交感神經(jīng)活性越高,訓練的成績越差,指出自主神經(jīng)調(diào)節(jié)能力可以用來預(yù)測短時間或超短時間運動訓練中無氧工作的能力。同時也有許多研究也證實了這一觀點[23,24],即副交感神經(jīng)的活性與運動過程中機體的有氧代謝能力有關(guān),這也是在試驗中熱身后副交感神經(jīng)活性較高馬匹運動表現(xiàn)較好的原因之一。

4 結(jié) 論

反應(yīng)交感神活性的指標(VLF、LF)隨運動強度的增加逐漸降低,反應(yīng)副交感神活性的指標(HF、TP、pNN50、RMSSD、SDNN)隨運動強度的增加逐漸增加,且反應(yīng)自主神經(jīng)綜合作用的指標LF/HF值的降低主要是由于LF的明顯下降所致,因此當馬匹運動強度增大,興奮性增強時,機體主要通過降低交感神經(jīng)活性,伴隨副交感神經(jīng)的增加來維持心臟的正常功能。同時馬匹在50%~60% HRmax熱身后比賽成績最好,說明在熱身時馬匹的副交感神經(jīng)活性越高,交感神經(jīng)活性越低,馬匹運動表現(xiàn)越好。在熱身過程中指標VLF、LF、SD1與比賽用時呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系,這三個指標是評價伊犁馬的熱身效果及評估馬匹1 000 m速度賽成績的有效指標。

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