下肢重复蹬伸至力竭过程中肌肉功能网络拓扑特性

背景:表面肌电已经被广泛用于监测肌肉疲劳,但传统肌电指标通常针对于单块肌肉,无法评价一组肌肉在疲劳过程中的变化。目的:建立肌肉功能网络,提取复杂网络参数,研究不同疲劳程度下的肌肉功能网络拓扑特性变化,为疲劳的监测、预防提供理论和方法依据。方法:11名受试者进行直到力竭的50%1RM单腿下肢蹬伸运动,同步采集股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌外侧肌、腓肠肌内侧肌7块肌肉的肌电信号,以及心电信号和Borg CR-10量表评分;根据Borg CR-10量表评分划分为轻度、中度和重度三个疲劳阶段,采用心率和心率变异性验证疲劳阶段划分的有效性;以7块肌肉为节点,使用肌肉信号的相干性构建肌肉功能网络,提取聚类系数、平均加权度、全局效率、特征向量中心性4个复杂网络参数;提取肌电信号的均方值振幅、中位频率、瞬时平均频率和共激活比4种指标,并在3种疲劳程度下进行比较。结果与结论:①3种疲劳阶段在心率及心率变异性上产生显著性差异,证明了疲劳阶段划分的有效性;②对于不同肌肉在3种疲劳程度下的肌电指标:均方值振幅和共激活比未表现出差异,中位频率在股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势,瞬时平均频率则在股直肌、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势;瞬时平均频率的性能优于中位频率和均方值振幅,但三者仅在主要工作肌群能够获得较好的稳健趋势,共激活比不受疲劳因素的影响;③股外侧肌-股内侧肌、股外侧肌-股二头肌长头、股外侧肌-腓肠肌内侧肌和股内侧肌-股二头肌长头连接强度逐渐增加,平均加权度、聚类系数和全局效率在疲劳后表现出显著差异,并且与疲劳程度之间显著相关。结果表明:肌肉功能网络内的连通强度变化能够反映疲劳过程中肌肉间的协同性和互补性;聚类系数、平均加权度、全局效率可作为一组肌肉疲劳的监测指标。

重物把手对人类重量感知的影响

为了探究重物把手对人类重量感知的影响,选取了10位湖南某大学的学生参与实验,男女各5名。通过单人提举重物,左手持恒重5 kg,右手持随机变化重量1~10 kg,运用Borg’s量表给出右臂较左臂的主观重量知觉CR-10值。结果表明,塑料或硅胶把手对人类的重量感知无显著影响,性别和训练对人类的重量感知有显著的一阶效应。训练前,人们的主观重量知觉不可靠,男性女性对相同重量的主观重量知觉存在显著差异,男性的主观重量知觉比实际重量偏轻约11.27%;训练后,人们的主观重量知觉变得较为可靠,男性的重量感知准确率提高约9.43%,女性的重量感知准确率达到97%.因此,为了减少人工提举活动中因估重偏轻而导致的肌肉骨骼伤害,加强重量感知训练是可行的,尤其对于男性。

Selection of Suitable Maximum-heart-rate Formulas for Use with Karvonen Formula to Calculate Exercise Intensity

The Karvonen formula, which is widely used to estimate exercise intensity, contains maximum heart rate, H Rmax, as a variable. This study employed pedaling experiments to assess which of the proposed formulas for calculating H Rmaxwas the most suitable for use with the Karvonen formula. First, two kinds of experiments involving an ergometer were performed: an all-in-one-day experiment that tested eight pedaling loads in one day, and a one-load-per-day experiment that tested one load per day for eight days.A comparison of the data on 7 subjects showed that the all-in-one-day type of experiment was better for assessing H Rmaxformulas,at least for the load levels tested in our experiments. A statistical analysis of the experimental data on 47 subjects showed two of the H Rmaxformulas to be suitable for use in the Karvonen formula to estimate exercise intensity for males in their 20 s. In addition, the physical characteristics of a person having the greatest impact on exercise intensity were determined.