脑力疲劳负面影响足球运动员的协调表现.pdf
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1、目的 探究脑力疲劳对足球运动员协调表现的影响.方法 采用随机交叉对照设计,男子业余足球运动员以随机、平衡的顺序完成S T R OO P任务(脑力疲劳诱导,实验组)和中性视频观看(对照处理,对照组)2次干预处理,并在每次干预处理后参加协调表现测试.采集受试者干预前后及过程中的VA S、B R UM S、R P E量表指标.结果 实验组干预前各指标的基线水平与对照组基本类似,干预过程中的平均心率显著高于对照组,干预后的脑力疲劳分数、大脑努力分数和布鲁奈尔疲劳分数显著高于对照组;实验组速度运球测试成绩显著低于对照组;实验组和对照组两项协调表现测试过程中的主观疲劳度和平均心率组间均无显著差异.结论 脑
2、力疲劳对足球运动员协调表现存在负面影响,足球比赛中协调表现的下降可能与脑力疲劳有关.关键词:脑力疲劳;运动表现;协调表现;足球;随机交叉对照研究中图分类号:G 8 4 3文献标志码:A脑力疲劳(M e n t a l F a t i g u e)是由长时间较高强度认知活动导致的一种心理生物学状态,并可表现为主观上感到疲惫和缺乏能量1-2.由于脑力疲劳在日常生活中较为普遍,并且还会对人体的认知和运动表现产生负面影响1,逐渐成为竞技体育领域近年的研究热点.研究显示3-4,脑力疲劳对运动员/健康人有氧、技术、战术和决策等竞技表现的影响较大,对无氧、最大自主收缩力量、肌肉爆发力、冲刺等竞技表现的影响较
3、小.足球是一项认知需求较高的运动项目5.比赛中,足球运动员需要长时间保持警觉和集中注意力,从持续多变的赛场环境获取相关信息(如对手和队友的场上位置),并在极其有限的时间内做出正确的决策5.比赛中长时间的认知活动容易使足球运动员产生脑力疲劳6,这可能是足球运动员比赛后期诸多表现(如跑动表现)下降的重要原因之一7-8.协调是多个身体效应器(肌肉、关节和肢体等)进行最优合作以最高效的方式完成目标动作的一种能力9.足球比赛中良好的协调表现是运动员运球、跑动等重要运动能力高水平发挥的基础1 0,比赛中协调表现的维持还有助于降低足球运动员运动损伤(如A C L损伤)的发生概率1 1.目前,协调已成足球运动
4、员选材的重要指标之一9.和跑动、技术等表现相似,足球运动员比赛过程中的协调表现可能同样出现了下降1 2.鉴于协调是有着一定认知或执行功能需求的运动能力1 3-1 4,该能力的下降可能与脑力疲劳有关,然而目前尚未有研究对此进行验证.鉴于此,本文旨在探究脑力疲劳对足球运动员协调表现的影响.1 方 法1.1 受试者2 2名来自浙江某高校体育学院足球专修班的男子业余足球运动员自愿参与本研究.受试者的纳入标准 收稿日期:2 0 2 2-0 9-0 3;修回日期:2 0 2 3-0 5-2 2.基金项目:国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费(2 0-3 7);上海市科委科研计划项目(1 8 0 8 0
5、 5 0 3 4 0 0).作者简介:杨威(1 9 8 9-),男,浙江淳安人,厦门理工学院讲师,博士,主要研究方向为竞技体育领域的脑力疲劳、营养与运动表现,E-m a i l:y a n g w e i s u s 1 6 3.c o m.通信作者:黎涌明(1 9 8 5-),男,上海体育学院教授,博士,博士生导师,主要研究方向为人体运动的动作和能量代谢特征,E-m a i l:l i y o n g m i n g s u s.e d u.c n.为:1)无疾病;2)非色盲/色弱;3)无睡眠紊乱;4)不吸烟;5)每周进行规律的足球训练.实验过程中5名运动员脱落,最终1 7名运动员顺利完成了
6、实验(年龄(1 9.9 1.3)岁,身高(1 7 7.55.4)c m,体质量(7 1.36.3)k g,BM I(2 2.61.9)k g/m2,训练年限(8.82.7)岁).完成实验的受试者包含7名一级、9名二级和1名无运动等级运动员,涉及4名前场、5名中场和7名后场球员以及1名门将.样本量的确定预先经过G*P o w e r 3.1(D u s s e l d o r f,G e r m a n y)软件估算,估算时选择“M e a n s:D i f f e r e n c eb e t w e e nt w od e p e n d e n tm e a n s(m a t c h
7、e dp a i r s)”选项,p o w e r、和效应量(E S)的值分别设置为0.8 0、0.0 5和0.6 6.S M I TH等1 5认为脑力疲劳对足球运动员技术等含有认知竞技表现影响的E S主要介于0.4 80.7 6之间,平均值约为0.6 6.经过估算,所需的最低样本量为1 6人.参与研究的受试者均知晓实验的测试流程和潜在风险,并于实验开始前签署了知情同意书.实验过程中,为了降低受试者的偏倚,实验结束前不告知受试者真实研究目的,并以“探究训练前认知活动对足球运动员不同形式协调训练过程中感知觉和生理反应的影响”作为真实目的的替代表述告知受试者.实验开始前,本研究已获得伦理许可.1
8、.2 研究设计与流程本文采用随机交叉对照设计.整个研究每名受试者需要于4周内参加3次测试课,包括1次熟悉课和2次正式测试课.为减小生物节律的干扰和测试间的相互影响,要求受试者参加每次测试课的时间点相同,并且每次测试之间的时间间隔4 8h(洗脱期)1 5.熟悉课旨在减小学习效应和身体不适应等对接下来测试的影响.具体内容为:1)向受试者介绍测试的流程和视觉模拟评分量表(VA S)1 5-1 6、布鲁奈尔心境量表(B RUM S)1 7、主观疲劳度(R P E)量表1 8等测试工具的使用方法;2)受试者需佩戴P o l a r心率带(P o l a r,T e a m 2,F i n l a n d
9、)参加脑力疲劳诱导方案5m i n,期间简单使用和操作上述测试工具;3)熟悉协调表现测试;4)采集受试者的年龄、身高、体质量、训练年限等基本信息.熟悉课最后,告知受试者后续正式测试期间的注意事项:1)每次测试开始前一天保证至少8h的睡眠;2)每次测试开始前2 4h内避免酒精、尼古丁摄入,1 2h内避免咖啡因摄入;3)保证每次测试开始前一天饮水量超过每千克体质量3 5m L;4)指导运动员每次测试开始前2h摄入简餐(如吐司、橙汁和香蕉等);5)测试前2 4h避免高强度的身体活动;6)测试当天(尤其是测试前3h)避免玩游戏等认知参与较多的任务;7)要求受试者两次正式测试保持相同或类似的着装.熟悉课
10、的内容主要参考文献7.受试者参加两次正式测试课的流程一致.具体如下:测试开始前首先使用问卷对受试者的服从情况进行检验,随后使用VA S和B RUM S量表对受试者测试开始前的脑力疲劳分数(VA S-MF)、动机(VA S-MO)、B RUM S疲劳分数(B RUM S-F)、B RUM S活力分数(B RUM S-V)等指标进行测量,结束后受试者佩戴P o l a r心率带以随机、平衡的顺序参与4 5m i n的S T R OO P任务(实验组,脑力疲劳诱导)和情绪中性视频观看(对照组,对照处理)(每次测试课参加其中一项,之后参与另外一项,采用A B B A法平衡顺序,图1(a),任务过程中记
11、录受试者的平均心率(HR)、其中实验组利用E-p r i m e3.0软件同步记录受试者的R T(反应时)和A C C(精确性),任务结束后再次使用相关量表测量受试者的V A S-M F、大脑努力分数(V A S-M E)、B R UM S-F和B RUM S-V.之后受试者经过2m i n的慢跑热身,于室内田径场参加一般(HC T测试)和专项(S D T测试)两项协调表现测试.协调表现测试期间采集HC T和S D T测试过程中的HR,采集HC T和S D T测试结束即刻的R P E以及S D T测试结束即刻的VA S-MF.上述两项协调表现测试均进行两次,同一协调任务测试内和不同协调任务测试
12、间的时间间隔均为2m i n,期间受试者保持站立.两项测试任务的测试顺序和时间间隔参照文献1 9-2 0 的研究设置.脑力疲劳诱导之后的后续测试耗费总时长约1 0m i n,处于脑力疲劳的有效影响范围2,2 1.上述测试在温度1 8.02 5.2和湿度3 2%5 7%的环境中进行,测试开展的时间介于8:0 0-1 1:0 0和1 3:0 0-1 7:0 0,测试过程中除了强调必要的测试要求外,不给予受试者额外的口头鼓励.此外,为了降低实验过程中的评价偏倚,脑力疲劳干预和协调表现测试两部分由经过严格培训的不同工作人员分别实施,即对结果评价人员实施盲法.2次正式测试课的具体流程详见图1(b).1.
13、3 干预处理1.3.1 实验组脑力疲劳的诱导选择4 5m i n的电脑版S T R OO P任务8,1 6.研究显示,该任务受试者需要投入持续的注意力和反应抑制,持续时间3 0m i n,能够有效诱导脑力疲劳4,8.该任务在独立、安静的房间进行,使用641河南师范大学学报(自然科学版)2 0 2 3年E-p r i m e3.0软件运行,任务的具体操作模式详见杨威等人1 6的文献,任务进行过程中安排工作人员1名坐于受试者身后,用以确保受试者认真投入任务.1.3.2 对照组脑力疲劳的对照处理方式为让受试者观看相同时间纪录片 湖 之 传 说(T a l eo fL a k e).观看此类视频受试者
14、的脑力疲劳及情绪波动较小,具 有 良 好 的 对 照 效果8,1 6.观 看 使 用S T R OO P任务同台电脑,在实验组相同房间、环境及同一名工作人员的监督下完成.1.3.3 诱导效果评价脑力疲劳成功诱导的评价标准参考现有众多研究确定3-4,2 2,主要依据以下几点:1)实验组任务后的V A S-M F和任务前后的V A S-M F差值显著高于对照组(核心依据);2)实验组任务后的V A S-M E、B R UM S-F、B RUM S-V,任务前后的R B RUM S-F和B RUM S-V的差值以及任务过程中的HR显著高于或低于对照组(次要依据);3)实验组S T R OO P任务过
15、程中R T延长或/和A C C下降(次要依据).1.4 协调表现测试现有文献常把协调表现分为一般和专项协调表现两类9,2 3.本文对足球运动员的一般和专项协调表现分别进行测量,共同评价足球运动员的协调表现.足球运动员一般协调表现的测量采用“哈勒循环测试”1 4,2 4(HC T测试).该测试受试者需要进行2次,期间使用C O D T i m e r应用(高速摄像软件,安装于i P h o n e 1 3手机,记录2次髂前上棘与出发/终点线重合之间的时间)2 5-2 6记录成绩.该应用与光电计时门(金标准)测量本文类似测试成绩之间的误差为0.0 30.0 4s,相关性0.9 6.测试结束,取2次
16、测试成绩的均值用于分析.足球运动员专项协调表现的评价采用速度运球测试(S D T测试)2 3,2 7-2 8.为了使测试更加规范,进一步细化测试要求,即测试期间要求受试者人和球不触碰标志桶和长方体等障碍物,运球时足球距离受试者的身体始终处于1m以内.该测试受试者同样需要进行2次,使用秒表记录受试者的测试成绩.使用秒表测量本研究类似测试的精准度较好2 5,其与光电门之间的相关性 0.9 5,误差为0.0 5s.测试过程中,为避免出发快慢(脑力疲劳对出发反应时可能存在负面影响)对协调表现评价的可能影响,主要记录受试者出发时脚触球瞬间(开始)至最后用脚停住球瞬间(结束)所用的耗时作为测试的成绩,测试
17、结束,取2次测试的平均值用于分析.HC T和S D T两项测试均由2名经过严格培训且经验丰富的工作人员实施(取2名工作人员测量成绩的均值作为每1次测试的成绩).1.5 指标采集与测量1.5.1 主观指标VA S-MO、VA S-MF和VA S-ME指标的测量均使用1 0 0mm的VA S视觉模拟评分量表1 5-1 6.使用时受试者需要根据工作人员的指导,在纸质版的VA S量表上标注出反映当前动机/脑力疲劳/大脑努力水平的最佳位置.心境状态的采集使用汉化版的B RUM S心境量表1 7.该量表由愤怒、困惑、抑郁、疲劳、紧张以及活力6个分量表2 3个条目组成,每个条目的问题使用5分李克特方法回答(
18、0代表一点都没有,4代表非常多).基于研究目的,本研究仅使用疲劳(B RUM S-F)和活力(B RUM S-V)两个分量表的得分.R P E量表有741第5期 杨威,等:脑力疲劳负面影响足球运动员的协调表现(62 0)1 5个等级,代表不同程度的主观努力/疲劳,如6代表一点都不费力,1 3代表有点吃力.使用时让受试者正对量表用手指出或口头报出对应的主观努力/疲劳等级.1.5.2 认知指标R T和A C C由S T R OO P任务运行软件E-p r i m e3.0自动采集后导入E X C E L进行计算,参照文献1,2 9,主要取任务开始09m i n和结束前9m i n(3 64 5m
19、i n)受试者的R T和A C C用于分析.数据处理过程中,A C C指标直接使用原始数据,R T指标剔除无反应(15 0 0m s)以及数值低于2 0 0m s的数据2 9-3 0.1.5.3 生理指标HR指标采用P o l a r心率带采集,采样频率为1H z,数据采集完毕,主要选取干预处理全程以及协调表现测试过程(不含恢复过程)心率的平均值用于分析,H R数据由心率带匹配软件P o l a rT e a m自动计算给出.1.6 统计学分析使用S P S S2 0.0软件对得到的数据进行统计学分析.采用S h a p i r o-W i l k方法和直方图对数据的正态分布进行检验.根据数据
20、正态分布情况检验的结果,VA S-MF(任务前/后/前后差值/S D T测试结束)、VA S-ME(任务后)、VA S-MO和B RUM S-V(任务前/后/前后差值)、HR(任务处理和运动过程)、R P E(HC T/S D T测试结束)、HC T和S D T测试成绩组间的比较以及实验组R T、A C C指标前后的比较均采用配对样本t检验.B RUM S-F指标(任务前/后/前后差值)组间的比较采用W i l c o x o n符号秩和检验.所有统计分析基于双侧假设检验,检验水准设置为=0.0 5.此外,配对样本t检验的数据报告C o h e n s效应量(d),W i l c o x o
21、n符号秩和检验的数据报告效应量(r),并同步呈现r和d的9 5%置信区间(9 5%C I).d效应量(绝对值)大小的判定标准见文献3 1;r效应量(绝对值)大小的判定标准见文献3 2.上述效应量的计算公式可见文献3 2.2 结 果脑力疲劳诱导情况如附表和图2所示.实验组干预前的V A S-M F分数与对照组类似,干预后的V A S-M F分数显著高于对照组(t=6.6 1 0,P0.0 0 1),干预前后的VA S-MF分数差值显著高于对照组(t=7.4 0 9,P0.0 0 1),运动测试结束的VA S-MF分数显著高于对照组(t=5.6 2 7,P0.0 0 1).实验组干预后的VA S-
22、ME分数显著高于对照组(t=1 0.5 8 7,P0.0 0 1).实验组干预前的B RUM S-F分数显著低于对照组(z=1.9 9 7,P=0.0 4 6),干预后的B RUM S-F分数显著高于对照组(z=2.2 5 6,P=0.0 2 4),干预前后的B RUM S-F分数差值显著高于对照组(z=2.7 3 8,P=0.0 0 6).实验组干预前和干预后的B RUM S-V分数均与对照组类似,但干预前后的B RUM S-V分数差值要显著高于对照组(t=2.3 7 0,P=0.0 3 1).实验组干预过程中的HR显著高于对照组(t=2.5 0 9,P=0.0 2 3).实验组任务结束前9
23、m i n的R T和A C C均与任务刚开始9m i n类似.其他指标VA S-MO分数,HR,R P E等在实验组和对照组间均无显著差异.受试者协调表现测试的成绩如图3所示.测试结果显示,实验组HC T测试的成绩有低于对照组的趋势841河南师范大学学报(自然科学版)2 0 2 3年(时间越长代表成绩越差),但未达到统计学上的显著性水平(t=1.7 7 9,P=0.0 9 4,d=0.4 3 1,9 5%C I为-0.0 7 30.9 2 3).实验组S D T测试的成绩显著低于对照组(t=2.3 3 5,P=0.0 3 3,d=0.5 6 6,9 5%C I为0.0 4 51.0 7 2).
24、3 讨 论3.1 脑力疲劳诱导情况S T R OO P是目前竞技体育领域脑力疲劳诱导的最为常用方案.研究显示,使用该方案达到一定时长(3 0m i n),可以成功诱导脑力疲劳3-4,1 5.本文4 5m i nS T R OO P任务成功诱导了脑力疲劳,这主要体现在脑力疲劳核心指标VA S-MF的变化上,具体为任务前两组的VA S-MF分数基线类似(d=-0.0 7 3,微量效应量),任务后实验组的VA S-MF分数显著高于对照组(d=1.6 0 3,大效应量),任务前后实验组VA S-MF的上升幅度远高于对照组(d=1.7 9 7,大效应量),与文献8,3 3-3 4 一致.除了核心指标VA
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