鐘玉情，王艷杰，呂永志，池愛平

1 前言

心率變異性（Heart Rate Variability，HRV）作為一種評(píng)價(jià)機(jī)體疲勞、心臟自主神經(jīng)功能平衡性的無創(chuàng)性指標(biāo)[1][2]。其具有便利性、無創(chuàng)性特點(diǎn)，這與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中身體實(shí)踐性的特性相契合。在現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用中，其監(jiān)控的領(lǐng)域范圍較廣，可為運(yùn)動(dòng)員賽前狀態(tài)的判斷、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中的身體機(jī)能的監(jiān)控、體育教學(xué)中疲勞的診斷、運(yùn)動(dòng)康復(fù)的效果等眾多環(huán)境下得以應(yīng)用。迄今為止，多數(shù)針對(duì)HRV對(duì)訓(xùn)練過程中的8周到12周干預(yù)訓(xùn)練監(jiān)控研究較多，但對(duì)于一次或兩次急性運(yùn)動(dòng)中，身體機(jī)能、自主神經(jīng)系統(tǒng)的變化呈現(xiàn)怎么樣的趨勢(shì)，還有待研究，除此之外，在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇上，更多的研究是針對(duì)于某運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，對(duì)于通過統(tǒng)招而開始涉獵體育專業(yè)大學(xué)生研究甚少。

本研究通過對(duì)篩選出來的受試者進(jìn)行兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)，并對(duì)受試者在進(jìn)行無氧運(yùn)動(dòng)前后的HRV指標(biāo)進(jìn)行分析，目的是為得出兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)體育教育專業(yè)大學(xué)生在心迷走神經(jīng)功能、神經(jīng)中樞對(duì)心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能以及無氧運(yùn)動(dòng)能力等方面的影響，以便更好的為體育專業(yè)大學(xué)生在日常訓(xùn)練中以及無氧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的成績(jī)的提高提供一定的理論依據(jù)

2 研究對(duì)象與研究方法

2.1 研究對(duì)象

本研究從陜西師范大學(xué)體育教育專業(yè)大一學(xué)生中篩選實(shí)驗(yàn)對(duì)象，篩選標(biāo)準(zhǔn)：（1）男生，均為健康狀態(tài)，且滿足以下標(biāo)準(zhǔn)方可入選：100m跑成績(jī)≤12.64s（男子100m3級(jí)運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)）；200m跑成績(jī)≤25.5s（男子200m3級(jí)運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)），由此來確定本研究實(shí)驗(yàn)對(duì)象具備良好的無氧運(yùn)動(dòng)能力；（2）生活作息規(guī)律，無抽煙、酗酒、熬夜等不良嗜好；（3）身體健康，且無心臟病、精神病、家族病等病史。經(jīng)篩選，符合條件的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為23人（其中實(shí)驗(yàn)過程前和實(shí)驗(yàn)中退出2人），最終確定實(shí)驗(yàn)對(duì)象為21人。在實(shí)驗(yàn)前所有受試者均需要簽署知情同意書，知曉實(shí)驗(yàn)流程及設(shè)備的使用，測(cè)試人員告知受試者實(shí)驗(yàn)過程的安全性與設(shè)備的無害性，盡最大的可能減少受試者參與實(shí)驗(yàn)的心理壓力，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)驗(yàn)要求受試者在運(yùn)動(dòng)前2小時(shí)內(nèi)禁止進(jìn)食，拒絕飲用刺激性飲品，以免發(fā)生嘔吐等現(xiàn)象，24小時(shí)內(nèi)不參與劇烈的身體活動(dòng)，且在實(shí)驗(yàn)前一晚保證充足的睡眠，實(shí)驗(yàn)中身穿舒適的運(yùn)動(dòng)服裝，盡可能將對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的因素控制在一定的范圍內(nèi)。

表1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本情況

2.2 研究方法

2.2.1 無氧運(yùn)動(dòng)測(cè)試

本研究利用無氧功率自行車（Combi Wellness Power Max-VII，日本）的溫蓋特（Wingate）模式來進(jìn)行測(cè)試和干預(yù)：受試者進(jìn)行充分的熱身準(zhǔn)備活動(dòng)之后，將腳卡于腳蹬，根據(jù)受試者身高腿長將座椅調(diào)整至舒適的位置，設(shè)置受試者的體重（以kg為單位），阻力設(shè)置為0.075/kg，測(cè)試人員啟動(dòng)無氧功率自行車進(jìn)行Wingate試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中受試者盡全力蹬無氧功率自行車，持續(xù)30s。

2.2.2 無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案

2.2.2.1 無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案一（AET1）

受試者佩戴人體能耗檢測(cè)儀（GT9X-BT美國）與Polar Heart Rate Sensor（ActiLife，US.），監(jiān)測(cè)五分鐘安靜心率，在跑臺(tái)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱身活動(dòng)以及一些基礎(chǔ)的拉伸活動(dòng)。啟動(dòng)無氧功率自行車，設(shè)置腳蹬與座椅的舒適度，設(shè)置受試者體重以及阻力。待一切準(zhǔn)備完畢，“開始”盡全力蹬30s，結(jié)束后間歇5min，間歇方式可采用慢走與靜坐的方式，間歇結(jié)束后進(jìn)行第二次全力30s。

2.2.2.2 無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案二（AET2）

受試者佩戴人體能耗檢測(cè)儀（GTX9，ActiLife，美國）與Polar Heart Rate Sensor（ActiLife，US.），監(jiān)測(cè)五分鐘安靜心率，在跑臺(tái)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱身活動(dòng)以及一些基礎(chǔ)的拉伸活動(dòng)。啟動(dòng)無氧功率自行車，設(shè)置腳蹬與座椅的舒適度，設(shè)置受試者體重以及阻力（0.075/kg）待一切準(zhǔn)備完畢，開始盡全力蹬30s，結(jié)束后間歇5min，間歇方式可采用慢走與靜坐的方式，間歇結(jié)束后重復(fù)進(jìn)行第二次全力30s、第三次全力30s。

2.2.3 HRV測(cè)試指標(biāo)

設(shè)備與軟件主要包括身體能耗檢測(cè)儀（GTX9，ActiLife，美國）、Polar Heart Rate Sensor（ActiLife，US.）以及Kubios軟件。采集運(yùn)動(dòng)時(shí)HRV相關(guān)數(shù)據(jù)，包括：R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、全程相鄰R-R間期差的均方根值（RMSSD）等時(shí)域指標(biāo)；低頻輸出功率的均值（LF）、高頻輸出功率的均值（HF）、LF與HF之比（LF/HF）等頻域指標(biāo)。

2.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

采用SPSS25.0軟件包對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，組內(nèi)數(shù)據(jù)的正態(tài)分布和方差齊性性采用K-S檢驗(yàn)；組間數(shù)據(jù)采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)的結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”來表示，將p＜0.05作為具有顯著性差異的標(biāo)準(zhǔn)，p＜0.01作為具有非常顯著性差異的標(biāo)準(zhǔn)

3 研究結(jié)果

3.1 受試者運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)結(jié)果

由表2、表3可知，運(yùn)動(dòng)過程中，受試者的心率變化表現(xiàn)出在運(yùn)動(dòng)開始到結(jié)束，受試者心率隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的上升而相應(yīng)增加，兩同時(shí)利用受試者的最大心率百分比作為本次運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練強(qiáng)度評(píng)估的指標(biāo)之一，訓(xùn)練過程中通常認(rèn)為大強(qiáng)度訓(xùn)練強(qiáng)度：80%-90%HRpeak或者75%-84%VO2max；中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度：60%-80%HRpeak或者50%-74%VO2max；小強(qiáng)度訓(xùn)練強(qiáng)度：小于60HRpeak或小于50%VO2max[62]。根據(jù)表可知，體育專業(yè)大學(xué)生在兩種AET方案中表現(xiàn)出除間歇過程外，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的變化由中強(qiáng)度到大強(qiáng)度的變化。30sWingate作為一種定時(shí)定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)所涉及的兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案是由30sWingate方案與間歇混合組成，所以在運(yùn)動(dòng)開始強(qiáng)度較小，隨著運(yùn)動(dòng)的持續(xù)強(qiáng)度逐漸達(dá)到大強(qiáng)度負(fù)荷，從另一個(gè)方面也驗(yàn)證了在實(shí)驗(yàn)過程中，達(dá)到了運(yùn)動(dòng)過程中要求的“全力”沖刺直到結(jié)束。在間歇期間，強(qiáng)度較低，心率逐漸恢復(fù)到本人最大心率40%-60%時(shí)，再繼續(xù)完成下一次的30sWingate。

表2 AET1方案心率與最大心率百分比結(jié)果

表3 AET2方案心率與最大心率百分比結(jié)果

另一個(gè)指標(biāo)采用生理負(fù)荷指數(shù)，此指標(biāo)可用于衡量運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中生理負(fù)荷的大小，生理負(fù)荷評(píng)定為大強(qiáng)度負(fù)荷：大于1.6；中等強(qiáng)度負(fù)荷：1.4-1.6；小強(qiáng)度負(fù)荷：小于1.4。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，受試者在完成兩種AET方案中的兩次Wingate、三次Wingate的過程中，運(yùn)動(dòng)方案的負(fù)荷強(qiáng)度為大強(qiáng)度負(fù)荷強(qiáng)度。

3.2 兩種AET方案運(yùn)動(dòng)前后HRV時(shí)域指標(biāo)變化及差異比較

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)前測(cè)試數(shù)據(jù)分析顯示，AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)SDNN相比較，變化不顯著，F(xiàn)（1，29）=0.233，p＞0.05，偏η2=0.002；運(yùn)動(dòng)后測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)SDNN相比較，變化具有顯著性差異，顯著升高，差值為0.214ms（95%置信區(qū)間：0.039～0.389ms），F(xiàn)（1，29）=5.891，p＜0.05，偏η2=0.048；AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)RMSSD相比較，變化不顯著，F(xiàn)（1，29）=0.871，p＞0.05，偏η2=0.007；運(yùn)動(dòng)后測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)RMSSD相比較，變化具有顯著性差異，顯著升高，差值為0.503ms（95%置信區(qū)間：0.324～0.682ms），F(xiàn)（1，29）=30.996，p＜0.01，偏η2=0.211。

表4 受試者兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后時(shí)域指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

3.3 兩種AET方案運(yùn)動(dòng)前后HRV頻域指標(biāo)變化及差異比較

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在LF指標(biāo)方面，AET1運(yùn)動(dòng)方案前AET2運(yùn)動(dòng)方案前相比，兩者之間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，F(xiàn)（1，29）=0.007，p＞0.05，偏η2=0.000；AET1運(yùn)動(dòng)方案后與AET2運(yùn)動(dòng)方案后相比，兩者之間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，F(xiàn)（1，29）=1.199，p＞0.05，偏η2=0.01；受試者在AET1方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)LF值顯著降低，差值為3.449ms（95%置信區(qū)間：-3.814～-3.085ms），F(xiàn)（1，29）=350.715，p＜0.01，偏η2=0.751。試者在AET2方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)LF值顯著降低，差值為3.636ms（95%置信區(qū)間：-4.001～-3.271ms），F(xiàn)（1，29）=389.701，p＜0.01，偏η2=0.771。

在HF指標(biāo)方面，AET1運(yùn)動(dòng)方案前AET2運(yùn)動(dòng)方案前相比，兩者之間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，（F=1.375，p＞0.05，偏η2=0.012）；AET1運(yùn)動(dòng)方案后與AET2運(yùn)動(dòng)方案后相比，兩者之間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，（F=1.615，p＞0.05，偏η2=0.014）；受試者在AET1方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)HF值顯著降低，差值為4ms（95%置信區(qū)間：-4.384～-3.616ms），F(xiàn)（1，29）=425.721，p＜0.01，偏η2=0.786。受試者在AET1方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)HF值顯著降低，差值為3.526ms（95%置信區(qū)間：-3.91～-3.142ms），F(xiàn)（1，29）=330.858，p＜0.01，偏η2=0.74。

在LF/HF指標(biāo)方面，運(yùn)動(dòng)前測(cè)試數(shù)據(jù)分析顯示，AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)LF/HF相比較，變化不顯著，F(xiàn)（1，29）=0.17，p＞0.05，偏η2=0.001；運(yùn)動(dòng)后測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，AET2運(yùn)動(dòng)方案與AET1運(yùn)動(dòng)方案的HRV指標(biāo)LF/HF相比較，變化具有顯著性差異，顯著降低，差值為0.193ms（95%置信區(qū)間：-0.304～-0.083ms），F(xiàn)（1，29）=11.978，p＜0.01，偏η2=0.094；受試者在AET1方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)LF/HF值顯著升高，差值為0.374ms（95%置信區(qū)間：0.263～0.485ms），F(xiàn)（1，29）=44.826，p＜0.01，偏η2=0.279。受試者在AET2方案運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)LF/HF值顯著升高，差值為0.158ms（95%置信區(qū)間：0.047～0.268ms），F(xiàn)（1，29）=7.966，p＜0.01，偏η2=0.064。

表5 受試者兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后頻域指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

4 討論與分析

本研究采用溫蓋特（Wingate）運(yùn)動(dòng)方案，它是一種短時(shí)間的大強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)方案，一般適用于有一定運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)的測(cè)試人群，本研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為體育專業(yè)大一新生，具有一定的訓(xùn)練經(jīng)歷，因此適合進(jìn)行溫蓋特（Wingate）運(yùn)動(dòng)方案。

心迷走神經(jīng)和心交感神經(jīng)是自主神經(jīng)的兩個(gè)分支，在心率的調(diào)節(jié)中保持動(dòng)態(tài)的平衡[3]，在機(jī)體安靜狀態(tài)下，心迷走神經(jīng)對(duì)心率的調(diào)節(jié)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，當(dāng)機(jī)體遭受一定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，則心交感神經(jīng)占據(jù)著一定優(yōu)勢(shì)。有研究表明，適度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷會(huì)增加迷走神經(jīng)的活力[4]，但是當(dāng)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的不斷加大，心交感神經(jīng)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，此時(shí)主要表現(xiàn)為較低HRV。先前也有研究對(duì)大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)引起的HRV變化進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)干預(yù)后一般會(huì)檢測(cè)到HRV頻域指標(biāo)LF/HF的上升及時(shí)域指標(biāo)RMSSD和SDNN的顯著性下降[5][6][7][8][9][10]。如對(duì)散打運(yùn)動(dòng)員大強(qiáng)度之后除了檢測(cè)到LF/HF顯著性升高之外HRV時(shí)域和頻域的其他指標(biāo)均出現(xiàn)下降，并且發(fā)現(xiàn)HR、肌酸激酶和血乳酸值與反應(yīng)迷走神經(jīng)功能的指標(biāo)（PNN50、SDSD、RMSSD、SDNN等）呈現(xiàn)出著性負(fù)相關(guān)[12]。有學(xué)者對(duì)中長跑運(yùn)動(dòng)員也進(jìn)行了相似的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果進(jìn)一步顯示隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加至大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，心率變異性指標(biāo)SDNN、RMSSD、PNN50、LF、HF、SD1出現(xiàn)下降，但TP、LF/HF顯著性上升[13]。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致認(rèn)為機(jī)體在受到大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的對(duì)立統(tǒng)一平衡逐漸被打破，兩者活性均出現(xiàn)下降，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員心率瞬時(shí)波動(dòng)趨向減少。

與上述相關(guān)結(jié)果相似，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)大學(xué)生在不管是AET1方案還是AET2方案運(yùn)動(dòng)后，時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD、PNN50與運(yùn)動(dòng)前相比顯著降低，揭示了受試者在運(yùn)動(dòng)后，HRV值顯著下降，表現(xiàn)為機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力下降。兩種AET運(yùn)動(dòng)方案在運(yùn)動(dòng)后同樣也表現(xiàn)出了一定的差異性，時(shí)域指標(biāo)SDNN在AET2方案運(yùn)動(dòng)后與AET1方案運(yùn)動(dòng)后顯著升高，就機(jī)體的生理機(jī)制進(jìn)行分析，揭示了在AET2方案運(yùn)動(dòng)后交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)張力增強(qiáng)；RMSSD、LnPNN50的升高，驗(yàn)證副交感神經(jīng)活性在AET2方案運(yùn)動(dòng)后活性顯著提高。

此外，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示出，在兩種AET運(yùn)動(dòng)方案運(yùn)動(dòng)后HRV的頻域指標(biāo)LF、HF顯著下降，LF/HF顯著升高，與運(yùn)動(dòng)前相比皆存在顯著性差異。表明不管是在AET1方案運(yùn)動(dòng)后，還是在AET2方案運(yùn)動(dòng)后，機(jī)體都表現(xiàn)出交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)活性顯著降低，LF/HF的變化說明了在運(yùn)動(dòng)后SNS與PNS的恢復(fù)程度不一致，兩者興奮性失衡，SNS的活性增強(qiáng)，PNS的活性減弱。在兩種AET方案之間的對(duì)比，HRV頻域指標(biāo)表現(xiàn)為AET2方案運(yùn)動(dòng)后與AET1方案對(duì)比，LnLF下降、LF/HF出現(xiàn)上升趨勢(shì)，除LF/HF存在顯著性差異外，其他指標(biāo)兩種方案之間不存在顯著性差異。在兩種方案之間表現(xiàn)出的差異性，更多的解釋是強(qiáng)度的不同表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)后交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)之間的顯著差異。

5 結(jié)論

本研究通過以Wingate為基礎(chǔ)的無氧運(yùn)動(dòng)為建立兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案，測(cè)試體育專業(yè)大學(xué)生在兩種無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案運(yùn)動(dòng)前后HRV指標(biāo)的變化，得出的結(jié)論如下：不管是AET1方案，還是AET2方案，受試者在運(yùn)動(dòng)后與運(yùn)動(dòng)前相比，HRV指標(biāo)顯著下降，表明在運(yùn)動(dòng)后心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活性降低，表現(xiàn)為交感神經(jīng)系統(tǒng)、副交感神經(jīng)系統(tǒng)活性顯著降低，且交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)之間的平衡性遭到破壞，其平衡性偏向于交感神經(jīng)活性占優(yōu)勢(shì)。除此之外，兩種方案相比，AET2方案更能夠增加副交感神經(jīng)的活性，預(yù)測(cè)在未來對(duì)于體育專業(yè)大學(xué)生的訓(xùn)練中，提高心臟功能可更偏向于AET2效果更為有利。