本篇文章由北京體育大學(xué)的張娜、魏運(yùn)展、衣龍燕、亓豐學(xué)發(fā)表于中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志2024年12月期。
一、研究背景
運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得是基于經(jīng)驗(yàn)或練習(xí)獲得相對(duì)持久嫻熟的運(yùn)動(dòng)技能的過(guò)程，依賴(lài)于腦皮層不同區(qū)域的突觸可塑性和功能連通性，涉及初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（primary motor cortex，M1）、前運(yùn)動(dòng)皮層、輔助運(yùn)動(dòng)皮層、小腦和基底神經(jīng)節(jié)。
運(yùn)動(dòng)疲勞是影響訓(xùn)練和競(jìng)賽結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)疲勞會(huì)降低突觸后N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid，NMDA）受體活性，損害皮層紋狀體可塑性和抑制基底神經(jīng)節(jié)活性，引起M1興奮性下降 ，降低運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得能力。
經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）是一種無(wú)創(chuàng)、安全的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，通過(guò)微弱直流電形成的電場(chǎng)作用于特定腦區(qū)，調(diào)節(jié)皮層神經(jīng)元活動(dòng)。tDCS能夠通過(guò)增強(qiáng)M1的突觸可塑性提高運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得能力。
本研究旨在探討不同的tDCS干預(yù)模式是否能夠有效提升籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)疲勞后的運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得能力，為籃球項(xiàng)目后備人才在訓(xùn)練和比賽期間以及競(jìng)賽周期的恢復(fù)階段提高運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得能力提供理論參考與應(yīng)用方法。
二、研究方法
研究設(shè)計(jì)為單盲、自身對(duì)照研究。每位受試者以平衡抵消法的順序接受間隔7天且均安排在一天同一時(shí)間段的 tDCS 正極雙側(cè)刺激 M1、tDCS 正極刺激左側(cè)M1（負(fù)極刺激右側(cè)M1）和偽刺激干預(yù)。
每位受試者干預(yù)前先進(jìn)行遞增負(fù)荷功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)疲勞，干預(yù)后依次進(jìn)行SRTT和投籃命中率測(cè)試。圖1為測(cè)試流程圖。
圖1 測(cè)試流程圖
HR：心率；RPE：主觀疲勞感覺(jué)；Bla：血乳酸；tDCS：經(jīng)顱直流電刺激；M1：初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層；SRTT：序列反應(yīng)時(shí)任務(wù)。
01 tDCS干預(yù)方案
采用英智TCS-E2經(jīng)顱電刺激儀（ 深圳英智科技有限公司，深圳，中國(guó)）設(shè)置3種刺激條件：tDCS雙側(cè)正極刺激M1，即正極放置在C3和C4位置，雙負(fù)極放置在雙邊肩部三角肌處（圖2A）；tDCS正極刺激左側(cè)M1，即正極放置在C3位置、負(fù)極放置在C4位置（圖2B）；偽刺激，電極放置同真刺激一致，即 C3 和 C4 處。
tDCS 電流強(qiáng)度設(shè)置為2 mA（30 s淡入、30 s淡出），持續(xù)刺激10 min，偽tDCS刺激僅在開(kāi)始時(shí)持續(xù)刺激30 s（10 s淡入、10 s淡出）。
圖2 tDCS電極放置圖
02 運(yùn)動(dòng)疲勞誘導(dǎo)方案
本研究采用遞增負(fù)荷功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)疲勞。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將功率自行車(chē)坐高、把手高度調(diào)至受試者舒適的位置，記錄坐高和主把高度，保證受試者每次在相同的高度進(jìn)行遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。
女生以50w、男生以75 W的功率進(jìn)行 3 min 的熱身運(yùn)動(dòng)，隨后以女生 50 W、男生75 W的功率作為起始負(fù)荷，每1 min增加25 W，轉(zhuǎn)速始終保持在60 rpm左右 。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每1 min 最后 5 s 記錄一次 HR 和 RPE，運(yùn)動(dòng)后即刻采集左手無(wú)名指指尖血。
03 評(píng)投籃命中率測(cè)試
受試者需要在禁區(qū)外的 P1、P2、P3、P4、P5 位置分別完成 10 次投籃（圖 3），共 50 次。P1 到 P5 和 P2 到P4的直線距離為4.9 m，P3到籃筐距離為4.225 m，籃框距地面高度為3 m，球框直徑大小為45 cm。所有受試者以右手使用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)7號(hào)籃球進(jìn)行投籃。每次測(cè)試前在5個(gè)位置分別進(jìn)行3次投籃熱身。
圖3 投籃位置示意圖
04 SRTT任務(wù)
SRTT任務(wù)由E-prime軟件測(cè)量。在黑色背景的電腦屏幕中下方，從左到右依次排列4個(gè)白色方塊，對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)上的HJKL四個(gè)鍵，當(dāng)小球出現(xiàn)在特定位置時(shí)受試者需要快速進(jìn)行按鍵反應(yīng)。
SRTT 任務(wù)包括 8 個(gè)組塊，每個(gè)組塊由10個(gè)組段組成，每個(gè)組段包括12試次，共960試次。組塊1和組塊6為隨機(jī)序列（R），即白色圓球在每一個(gè)組塊按照隨機(jī)的順序出現(xiàn)。組塊2、3、4、5、7、8為固定序列（S），即白色圓球在每一個(gè)組塊按照相同的固定組段順序重復(fù)出現(xiàn)10次。
本實(shí)驗(yàn)共設(shè)置3種固定組段順序的編排方式（121423413243;243421312314 和 314214232413），每位受試者每次實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選擇一種編排方式進(jìn)行測(cè)試，3次實(shí)驗(yàn)分別對(duì)應(yīng)3種編排方式。
圖4 序列反應(yīng)時(shí)任務(wù)
三、結(jié)果
01 投籃命中率結(jié)果
tDCS雙側(cè)正極刺激M1組投籃命中率高于偽刺激組（P=0.010），提高9.72%，tDCS正極刺激左側(cè) M1 組和偽刺激組之間無(wú)顯著差異（P=0.589）。見(jiàn)圖5。
圖5 不同tDCS干預(yù)條件下投籃命中率結(jié)果
02 SRTT結(jié)果
組塊2和組塊7的反應(yīng)時(shí)在 tDCS 雙側(cè)正極刺激 M1 組低于 tDCS 正極刺激左側(cè)M1組（P=0.005，P=0.007）。見(jiàn)圖6A。
組塊2（P=0.005）、組塊3（P=0.014）和組塊7（P=0.022）的錯(cuò)誤數(shù)在tDCS雙側(cè)正極刺激M1組低于偽刺激組，組塊2的錯(cuò)誤數(shù)在tDCS正極刺激左側(cè) M1 組低于偽刺激組（P=0.008），組塊 3（P=0.045）和組塊7（P=0.004）錯(cuò)誤數(shù)在tDCS雙側(cè)正極刺激M1組低于tDCS正極刺激左側(cè)M1組。見(jiàn)圖6B。
圖6 不同干預(yù)條件下SRTT各個(gè)組塊平均反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤數(shù)結(jié)果
四、結(jié)論
本研究采用遞增負(fù)荷功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)疲勞，探究不同模式的 tDCS 刺激 M1 對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)疲勞后運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得能力的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，2 mA的tDCS雙側(cè)正極刺激M1 10 min能夠提升籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)疲勞后的投籃命中率，降低SRTT的錯(cuò)誤數(shù)。這一結(jié)果可能是因?yàn)镹MDA受體激活會(huì)影響運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和技能獲得的過(guò)程，tDCS雙側(cè)正極刺激M1誘導(dǎo)的皮層興奮性增加會(huì)激活 NMDA 受體，促進(jìn)鈣離子內(nèi)流，誘導(dǎo) M1 區(qū)域的神經(jīng)元可塑性增強(qiáng)，從而提高運(yùn)動(dòng)疲勞后的運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得表現(xiàn)。
對(duì)青年籃球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè) M1 施加正極 tDCS 刺激，能夠顯著提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)疲勞后的投籃命中率以及運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，從而有效緩解運(yùn)動(dòng)疲勞對(duì)運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得和鞏固過(guò)程的負(fù)面影響。
