不同关节角度肌肉等长最大自主收缩抗阻力训练的神经适应分析

目的研究不同关节角度下肌肉等长最大自主收缩(maximum voluntary contraction,MVC)抗阻力训练神经适应特点。方法将30名健康男性大学生随机分成3组,每组分别做肘关节角度在45°、90°、135°MVC等长收缩抗阻力训练,测量训练前后肱二头肌的表面肌电(surface electromyography,s EMG)信号,并分析s EMG信号的均方根(root mean square,RMS)和中位频率(median frequency,MF)。结果肘关节45°、90°、135°训练前后肱二头肌s EMG的RMS标准化值存在显著性差异。训练后不同角度之间RMS相比,45°与90°、135°均存在显著性差异,而90°与135°之间则不存在显著性差异。训练后各角度MF标准化值均不存在显著性差异。结论 s EMG的RMS呈现角度特异性变化,而s EMG的MF不具有角度特异性。当肱二头肌处于中、大肘关节角度时,等长抗阻力训练产生的神经适应效果较好。

低频脉冲磁场慢性暴露对健康成年股四头肌收缩力及形态的影响

背景:目前已有关于低频脉冲磁场对骨骼肌结构形态影响研究发现了骨骼肌质量变化,但对接受慢性暴露后的形态变化未见相关研究。目的:观察低频脉冲磁场慢性暴露对腿部股四头肌最大自主收缩力与形态指标的影响,为使用该技术作为肌肉功能改善策略提供组织形态变化的参考依据。方法:招募普通健康受试者70名,随机分为接受磁场刺激的试验组与进行假治疗的对照组,每组35名,试验时长共计4周,试验组受试者每隔48 h进行1次15 min的低频脉冲磁刺激干预,对照组进行假治疗,干预间隔与时长与试验组一致,干预4周后观察不同组别受试者股四头肌最大自主收缩力值变化,利用B型超声影像作为评估手段,观察肌肉厚度、肌肉横截面积及羽状角指标的变化。结果与结论:①经过4周的低频脉冲磁场慢性暴露,68名受试者完成试验,试验组受试者股四头肌最大自主收缩力测试值显著增长(P=0.000),提升幅度显著高于对照组(P=0.008);②试验组受试者的肌肉形态3项指标均显著高于试验前测(P=0.000),而对照组肌肉厚度指标呈显著性下降(P=0.020),羽状角无显著性变化,横截面积显著性提升(P=0.000);③组间对比发现,试验组关于肌肉形态的肌肉厚度(P=0.012)、羽状角(P=0.003)及横截面积(P=0.049)3项指标均显著高于对照组;④上述数据证实,健康成年受试者经过4周的低频脉冲磁场慢性暴露,股四头肌的最大自主收缩力显著提升,同时观察到试验组的肌肉厚度、横截面积及羽状角3项肌肉形态指标的显著增长,对使用该技术作为肌肉改善的运动替代与医疗策略提供了肌组织形态改善的支持依据。

高精度经颅直流电刺激对踝关节跖背屈疲劳任务中脊髓运动神经元兴奋性的影响

目的探究踝关节跖背屈疲劳任务中高精度经颅直流电刺激(high-definition transcranial direct current stimulation,HD-tDCS)对H-反射和M-波的调控效果,为HD-tDCS减轻神经肌肉疲劳的实际应用提供方向。方法招募20名健康青年男性受试者,随机分为真刺激组和假刺激组各10名。对受试者采取连续5 d的单盲HD-tDCS干预(时间20 min;强度2 mA;靶点Cz),干预前1天采集受试者安静条件下的H-反射和M-波,跖屈肌最大自主收缩(maximal voluntary isometric contraction,MVIC)时的M-波,跖屈肌和背屈肌MVIC力矩,并进行一次踝关节跖背屈运动性疲劳任务,以确定受试者达到该任务疲劳的时间。干预后1天进行与第1次疲劳任务相同的运动时间,并进行后测的数据采集。采用重复测量双因素(刺激方案×疲劳前后)方差分析其自变量对受试者肌肉力学特性、α运动神经元传导特性各指标的影响。结果相较于疲劳前,两组疲劳后的自主激活值(voluntary activation,VA)、H-反射最大值(maximal H-reflex,H_(max))、M-波最大值(maximal M-wave,Mmax)、跖屈肌和背屈肌MVIC力矩均显著降低(P<0.05),但相比于真刺激组,假刺激组的VA和背屈肌MVIC力矩下降更为显著(P<0.05)。结论连续5 d的HD-tDCS干预有助于提高脊髓节段α运动神经元的活性,且能抑制跖背屈疲劳诱发的外周“神经-肌肉”接头处信息传递能力的下降。

康复运动对颈肩肌肉活性度的影响

通过肩胛骨翼伤的患者与普通人之间的对比,分析在康复运动动作的影响下颈部肩部肌肉的活性差异,并分析在康复运动过程中的肌活性。研究对象为20~30岁的男大学生,共40人参与,对20例对照组(24.70±1.38)岁和20例肩胛骨翼伤组(26.88±1.73)岁。在肩胛骨外侧滑动实验(LSST)中,受试者采用表面肌电图检测7例康复运动时上斜方肌、下斜方肌和前锯肌的肌电活动。检查结果显示SSUP、SSTP、LSST2、LSST3上均出现群体间显着性差异,且肩胛骨翼伤组显著高于对照组。在恢复运动的作用下,肌活性在站立动态拥抱、站立外旋和肩胛骨收缩后提拉三组动作的上斜方肌和下斜方肌(UT/LT)活性的比值在群体间均有显着性差异。UT/LT比率的最佳行为包括:站立动态拥抱、站立外旋、肩胛骨收缩后提拉,UT/SA比值最好的动作为站立动态拥抱、跪姿俯卧撑和球上俯卧撑。结论得出肩胛骨翼伤在肩部康复运动动作中表现为上斜方肌的活性升高和下斜方肌及前锯肌的活性降低;站立动态拥抱,站立外旋,和肩胛骨收缩后提拉动作是最能增加下斜方肌活性的动作。另外,前锯齿肌的活性以闭合链动作跪姿俯卧撑和球上俯卧撑最为合适。在进行肩部康复运动时,筛选能改善这种不平衡的动作是十分必要的。

姿势对单手拉叉车肌肉疲劳影响的试验研究

为分析不同姿势下单手拉车作业肌肉疲劳情况,设计并完成模拟手拉叉车试验,测量拉车前与拉车过程中单臂拉力的变化,记录基于Borg CR-10主观疲劳量表的身体疲劳度。选取20名男大学生作为被试。结果表明,手臂姿势和拉车时间均显著影响拉力;Duncan多重比较结果显示,手臂伸直姿势下的拉力值显著高于手肘屈曲姿势下的值;手肘屈曲姿势下,手臂拉力的最大自主收缩力(MVC)下降更快;手肘屈曲姿势和手臂伸直姿势下的疲劳速率分别为(0.137±0.065)和(0.133±0.057)。构建起以指数函数为基础的2种姿势下单臂拉车作业肌肉疲劳预测模型,其预测结果与实际情况吻合较好。

评估肌肉疲劳的中枢和外周起源

疲劳是很多内科及神经疾患的常见表现,理解这些疾病肌肉疲劳的中枢或者外周起源对制定针对性的肌肉疲劳治疗措施具有重要指导意义。综述肌肉疲劳发生的中枢因素(包括脊髓水平和激素上水平所有可以导致运动神经元兴奋性下降的因素)、外周因素(包括神经肌肉的传播、肌肉动作电位的扩散、兴奋-收缩偶联),并讨论采用直接(最大自主收缩、抽搐力)和间接(抽搐叠加、肌电图、运动皮质刺激)的检测方法评估肌肉疲劳的中枢和外周起源。

超声图像熵特性的肌肉疲劳进程评估

肌肉疲劳是一种由运动引起的肌肉最大随意收缩力减小的现象,处理不当,可能会产生严重的运动损伤。本研究利用自行设计的肌肉组织超声图像检测系统,以超声图像熵表征肌肉超声图像纹理灰度分布的空间特征,探讨肌肉组织疲劳过程中其超声图像熵的演变规律。采集10名受试者在不同负荷(20%MVC、30%MVC、40%MVC、50%MVC)时肱二头肌的超声图像,分别就每一负荷下图像熵随时间的变化进行直线拟合,并对其斜率进行随机区组方差分析。结果表明,不同的受试者之间其肌肉疲劳图像熵随时间变化的斜率差异显著(P=0.000 0);同一受试者不同负荷的超声图像熵随疲劳时间变化斜率也存在显著差异(P=0.040 0)。但是,同一受试者在不同负荷时超声图像熵随时间变化的拟合斜率的差异,远小于不同受试者在同一负荷水平拟合斜率值间的差异,提示个人的肌肉特性起到主要的作用。所进行的研究为肌肉疲劳进程的量化评估提供了依据。

运动表象训练时不同大脑活动强度对老年人肌肉力量的影响

探讨运动表象时训练不同大脑活动强度对老年人肌肉力量增长的效应。将26名健康老年人(平均年龄:74±8.3,7名女性)随机分为3组:低强度身体训练(30%最大自主收缩)结合高强度大脑活动组(HME组),低强度身体训练结合低强度大脑活动组(LME组),无训练控制组(CTL组),整个训练持续12周(10 min/天,5天/周)。在训练前后分别测试研究参与者右肘屈肌的肌肉力量、表面肌电图(EMG)以及运动相关的皮层电位(MRCP)。训练结束后,HME组的力量显著性增加(13.8%,P=0.002),而LME组的肌肉力量只增长5.0%(P=0.045),控制组的肌肉力量没有显著性改变;只有HME组的MRCP出现显著性增加(28.6%,P<0.005),但LME组(-2.9%,P=0.803)和CTL组(4.9%,P=0.539)均无显著性改变。因此,研究者认为与肌肉最大自主收缩相关的大脑活动强度在老年人肌肉力量的增长中起到关键的作用。

不同神经肌肉电刺激方法对肌肉疲劳影响的研究

目的:神经肌肉电刺激(Neuromuscular electrical stimulation,NMES)是一种常见的康复技术,广泛应用于医学治疗和运动训练中。为了应对持续刺激引起的快速肌肉疲劳,本文通过检测肌力,评估NMES的不同因素对肌肉疲劳快慢的影响。方法:将最大自主收缩力的10%作为目标肌力。实时检测诱发肌力,定义疲劳指数来评估肌肉疲劳。探究幅值、频率和脉宽三种刺激参数对于肌肉疲劳的影响。而后在此基础上选取参数组合探究多通道同步刺激和多通道异步刺激对于肌肉疲劳的影响。结果:低频刺激和高频刺激的疲劳指数之间有显著差异(p<0.05),但高幅值小脉宽组和低幅值大脉宽组的疲劳指数没有显著差异。其中使用低频刺激的的组别的疲劳指数呈现出较低水平。此外,单通道、多通道同步刺激与多通道异步刺激的疲劳指数两两之间均有显著差异(p<0.05),异步刺激的疲劳指数最低。结论:在三种刺激参数中,刺激频率对肌肉疲劳速度的影响最大,其中低频展现了更好的效果。此外,增加刺激通道可以减缓肌肉疲劳,异步刺激比同步刺激减缓疲劳的效果更佳。

下肢表面肌电信号的降维和映射分析

肌电信号的采集和分析是外骨骼式康复机器人关节预测控制的重要基础之一。肌电信号数据量大并且复杂,相关性较高,信号处理通用性和高效性低,分析和预测人体运动信息误差大。采用最大自主等长收缩标准化处理算法,大大提高了表面肌电信号的通用性和泛化能力,并基于主成分分析方法,对肌电信号降维处理,利用神经网络实现与下肢的映射分析。实验结果表明,通过对比分析不同的降维处理方式,主成分降维后处理的肌电信号平均相关性达0.93,利用神经网络预测人体正常行走的下肢三关节运动角度,具有良好的可重复性和较高的精度,可以实现人体下肢肌电信号和各关节的映射控制。

精确抓握力量控制的脑动力学研究

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂。目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确。探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征。12名健康右利手受试者被要求在10%、20%和30%最大自主收缩力(MVC)等3个力量水平下进行精确抓握的力量控制,同时采集运动过程中拇指和食指的力信号、压力中心点(COP)轨迹以及脑电信号(EEG),并分别使用变异系数(CV)、COP速度和COP面积以及递归定量分析(RQA)进行量化评估。结果显示,拇指和食指的指尖力信号的CV与力量水平呈现线性正相关(拇指:r=0.624,P<0.001;食指:r=0.721,P<0.001);拇指和食指在30%MVC力量水平的COP面积分别为(1.94±1.21)和(2.02±1.45) mm2,显著大于在10%MVC((1.01±0.81)、(0.89±1.02) mm2)和20%MVC((1.20±0.62)、(1.16±0.63) mm2,P<0.05)时的COP面积。拇指在10%,20%和30%MVC下x和y轴的COP速度分别为(4.23±1.11)、(2.11±0.50)、(1.70±0.40) mm/s和(6.22±1.45)、(3.39±0.70)、(2.90±0.69) mm/s,呈现随着力量水平的增加而逐级下降的趋势(P<0.01),而10%MVC下的食指x和y轴的COP速度((4.95±1.34)、(7.04±1.75) mm/s)显著高于20%MVC((2.78±0.53)、(3.79±0.63) mm/s)和30%MVC ((2.95±0.94)、(3.54±0.82) mm/s,P<0.05)。随着力量水平的增加,EEG信号α频带的RQA参数显著下降(P<0.05)。研究表明,随着力量水平的增加,力量波动性、EEG信号的复杂性增加,手指的调整速度和控制稳定性降低,EEG信号的α频带与精确抓握的运动控制密切相关。研究揭示精确抓握指力的指力控制与中枢神经系统的动力学行为有密切耦联,为深入研究中枢外周协同工作机制、定量评估神经肌肉系统功能提供新的路径。

工业生产中肌肉运动性疲劳的研究进展

在工业生产中,对于需要徒手进行操作的工作任务,如搬运、推拉等工作,长时间操作时,易产生肌肉疲劳,甚至肌肉的损伤。通过文献资料法和逻辑分析法对文献进行分类,归纳,总结,研究主要集中于对运动性疲劳的直接测定和间接测定,以及建立疲劳的数学模型等方面。在明确了过往研究的广度和深度之上,提出今后在工业生产中运肌肉疲劳研究的研究方向。

MVIC运动与大学生男子短跑运动员的激活后增强效应的关联性研究

探讨了最大自主等长收缩(MVIC)运动对大学生男子短跑运动员激活后增强效应(Post-Acti?vation Potentiation,PAP)的影响.研究招募40名大学生男子短跑运动员进行对比实验,通过对实验组进行3组的5秒MVICs(5 MVICs)运动训练,对照组进行3组的50米快速热身训练,记录训练后实验组与对照组采用45度倒蹬机的运动表现,记录两组运动员的腿部功率,以分析实验组与对照组激活后增强效应(PAP)的异同.研究表明,热身后第1分钟,5 MVICs运动和普通热身后,腿部力量和功率峰值均低于前测平均值;第5分钟后,实验组的后测功率显著高于前测平均值,力量与前测平均值无差别,出现了一定的激活后增强效应,而对照组后测力量与前测平均值无显著性差异,但后测功率显著高于前测平均值,出现了一定的激活后增强效应;第10分钟,实验组腿部功率和力量依然高于前测平均值,而对照组腿部力量和功率低于前测平均值,对照组并未诱发激活后增强效应.

自制简易平衡鞋训练对人体下肢主要肌肉表面肌电活动变化的影响探讨

目的研究自制简易平衡鞋训练对人体下肢主要肌肉表面肌电活动变化的影响.方法选取上海体育学院2021年11-12月在读的10名大学生作为受试对象,均身体健康、无平衡功能障碍,所有受试者均每天穿自制简易平衡鞋步行30 min,连续训练30 d.比较10名受试者单、双腿站立穿正常鞋与平衡鞋训练前后下肢各主要肌肉的均方根值(RMS).结果训练后,10名受试者单腿站立穿正常鞋下肢股直肌、股二头肌、胫前肌以及腓肠肌外侧头的RMS分别为(3.15±0.05)μV、(7.36±0.09)μV、(16.08±0.11)μV、(17.02±0.17)μV,均低于训练前,差异有统计学意义(P<0.05);10名受试者单腿站立穿平衡鞋下肢股直肌、股二头肌、胫前肌以及腓肠肌外侧头的RMS分别为(19.16±0.09)μV、(24.17±0.10)μV、(40.11±0.21)μV、(45.15±0.20)μV,均低于训练前,差异有统计学意义(P<0.05);10名受试者双腿站立穿正常鞋下肢股直肌、股二头肌、腓肠肌外侧头RMS分别为(0.34±0.02)μV、(0.41±0.11)μV、(2.17±0.06)μV,均低于训练前,差异有统计学意义(P<0.05);10名受试者双腿站立穿平衡鞋下肢股直肌、股二头肌、胫前肌以及腓肠肌外侧头的RMS分别为(11.79±1.10)μV、(15.02±0.05)μV、(27.76±0.17)μV、(30.17±0.74)μV,均低于训练前,差异有统计学意义(P<0.05).结论自制简易平衡鞋训练可以增强人体下肢肌肉活动水平,有助于改善机体的本体感觉,提升机体的平衡控制能力.

MVIC运动不能提高大学生篮球运动员的激活后增强效应

本研究旨在探讨激活后增强效应(post-activation potentiation, PAP)对大学生篮球运动员上肢力量表现和肌肉损伤指标的影响,以及不同最大自主等长收缩(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)时间诱发激活后增强效应后,对卧推(bench press throw, BPT)表现的影响。本研究招募30名大学生男性篮球运动员进行重复交叉实验。所有受试者均接受3组3 s卧推MVICs (3 MVICs)、3组5 s卧推MVICs (5 MVICs)、对照控制(CON)共3次干预,记录推掷高度与杠铃腾空时间,并分析推掷高度、力量与功率的峰值。研究表明:3 MVICs、5 MVICs、CON处理后,卧推高度在后测各时间点皆显著低于前测平均值,功率峰值在第4分钟、第8分钟及后测平均值上,皆显著低于前测平均值。但是,力量峰值在后测各时间点与前测平均值均无显著性差异。本研究初步认为给予较长的组间恢复时间,3 MVICs、5 MVICs产生肌肉疲劳的程度可能高于诱发PAP的程度,进而无法提升训练良好运动员的上肢爆发力表现。