本篇文章由北京體育大學(xué)的張娜、魏運展、衣龍燕、亓豐學(xué)發(fā)表于中國運動醫(yī)學(xué)雜志2024年12月期。

一、研究背景

運動技能習(xí)得是基于經(jīng)驗或練習(xí)獲得相對持久嫻熟的運動技能的過程，依賴于腦皮層不同區(qū)域的突觸可塑性和功能連通性，涉及初級運動皮層（primary motor cortex，M1）、前運動皮層、輔助運動皮層、小腦和基底神經(jīng)節(jié)。

運動疲勞是影響訓(xùn)練和競賽結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，運動疲勞會降低突觸后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 ，降低運動技能習(xí)得能力。

經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）是一種無創(chuàng)、安全的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，通過微弱直流電形成的電場作用于特定腦區(qū)，調(diào)節(jié)皮層神經(jīng)元活動。tDCS能夠通過增強M1的突觸可塑性提高運動學(xué)習(xí)，增強運動技能習(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動員運動疲勞后的運動技能習(xí)得能力，為籃球項目后備人才在訓(xùn)練和比賽期間以及競賽周期的恢復(fù)階段提高運動技能習(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)計為單盲、自身對照研究。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間段的 tDCS 正極雙側(cè)刺激 M1、tDCS 正極刺激左側(cè)M1（負極刺激右側(cè)M1）和偽刺激干預(yù)。

每位受試者干預(yù)前先進行遞增負荷功率自行車運動誘導(dǎo)運動疲勞，干預(yù)后依次進行SRTT和投籃命中率測試。圖1為測試流程圖。

圖1 測試流程圖

HR：心率；RPE：主觀疲勞感覺；Bla：血乳酸；tDCS：經(jīng)顱直流電刺激；M1：初級運動皮層；SRTT：序列反應(yīng)時任務(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）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刺激僅在開始時持續(xù)刺激30 s（10 s淡入、10 s淡出）。

圖2 tDCS電極放置圖

02 運動疲勞誘導(dǎo)方案

本研究采用遞增負荷功率自行車運動誘導(dǎo)運動疲勞。正式實驗時，首先將功率自行車坐高、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行遞增負荷運動。

女生以50w、男生以75 W的功率進行 3 min 的熱身運動，隨后以女生 50 W、男生75 W的功率作為起始負荷，每1 min增加25 W，轉(zhuǎn)速始終保持在60 rpm左右 。在整個運動過程中，每1 min 最后 5 s 記錄一次 HR 和 RPE，運動后即刻采集左手無名指指尖血。

03 評投籃命中率測試

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標準7號籃球進行投籃。每次測試前在5個位置分別進行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軟件測量。在黑色背景的電腦屏幕中下方，從左到右依次排列4個白色方塊，對應(yīng)鍵盤上的HJKL四個鍵，當小球出現(xiàn)在特定位置時受試者需要快速進行按鍵反應(yīng)。

SRTT 任務(wù)包括 8 個組塊，每個組塊由10個組段組成，每個組段包括12試次，共960試次。組塊1和組塊6為隨機序列（R），即白色圓球在每一個組塊按照隨機的順序出現(xiàn)。組塊2、3、4、5、7、8為固定序列（S），即白色圓球在每一個組塊按照相同的固定組段順序重復(fù)出現(xiàn)10次。

本實驗共設(shè)置3種固定組段順序的編排方式（121423413243;243421312314 和 314214232413），每位受試者每次實驗隨機選擇一種編排方式進行測試，3次實驗分別對應(yīng)3種編排方式。

圖4 序列反應(yīng)時任務(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顯著差異（P=0.589）。見圖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）。見圖6A。

組塊2（P=0.005）、組塊3（P=0.014）和組塊7（P=0.022）的錯誤數(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。見圖6B。

圖6 不同干預(yù)條件下SRTT各個組塊平均反應(yīng)時和錯誤數(shù)結(jié)果

四、結(jié)論

本研究采用遞增負荷功率自行車運動誘導(dǎo)運動疲勞，探究不同模式的 tDCS 刺激 M1 對籃球運動員運動疲勞后運動技能習(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能夠提升籃球運動員運動疲勞后的投籃命中率，降低SRTT的錯誤數(shù)。這一結(jié)果可能是因為NMDA受體激活會影響運動學(xué)習(xí)和技能獲得的過程，tDCS雙側(cè)正極刺激M1誘導(dǎo)的皮層興奮性增加會激活 NMDA 受體，促進鈣離子內(nèi)流，誘導(dǎo) M1 區(qū)域的神經(jīng)元可塑性增強，從而提高運動疲勞后的運動技能習(xí)得表現(xiàn)。

對青年籃球運動員雙側(cè) M1 施加正極 tDCS 刺激，能夠顯著提高運動員運動疲勞后的投籃命中率以及運動學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，從而有效緩解運動疲勞對運動技能習(xí)得和鞏固過程的負面影響。