疲劳性全力1500米自由泳运动对优秀运动员认知功能的影响

【作者】 徐国琴； 赖志杰； 林文弢； 黄薇薇； 彭燕群；

【机构】 广州体育学院； 广州商学院体育学院； 珠海科技学院；

【摘要】 研究目的:近年来,运动改善脑健康逐渐被广泛关注,其在提升认知功能领域的研究已成为目前的研究热点。研究结果显示,无论是短期还是长期运动训练都能影响认知功能,且运动强度、持续时间和类型等不同运动条件可能产生认知效应不同。中等强度持续有氧运动能显著提高大学生的认知能力,且效益认知功能的影响优于大强度间歇运动,但信息加工速度不如大强度间歇运动;60 min大强度急性有氧运动对认知能力的影响不及中等强度运动显著,可能与大学生在大强度运动中消耗大量的体能、唤醒水平过高导致个体疲劳感过早出现,使个体注意力从当前任务转移到身体不舒服的感觉上,从而影响行为表现,导致认知功能下降;此外,有研究发现中等强度急性抗阻运动,能提高工作记忆、认知灵活性和抑制控制认知能力,高强度运动后注意力表现有所提高。但从目前的研究来看,不同方式、不同强度运动对认知功能的影响变化机制尚不清晰。有研究显示,游泳训练可通过调控相关信号通路,减轻神经肌肉炎症效应,通过调节神经代谢改善认知功能。然而,极量负荷导致游泳运动员运动性疲劳时认知功能的下降以及潜在的作用机制如何?目前尚未完全阐明。采用功能性近红外光谱仪(f NIRS)及认知量表检测1500米全力自由泳前后运动员认知功能变化的影响,分析运动员前额叶皮质(PFC血红蛋白氧合差异(Hbdiff)血流动力学变化,探讨极量负荷自由泳对认知功能的影响及其潜在机制,为极量负荷下游泳时中枢神经调控提供参考依据。研究方法:招募中长距离为主项的13名男性优秀游泳运动员,近期无大量抽烟饮酒等情况,近两周无受伤史,无过度疲劳,睡眠良好。研究经过***校伦理学委员会审查批准(批准号2020LCLL-006)后,口头和书面告知研究程序和目的,并签署知情同意书。所有游泳运动员以既往最好成绩进行一次性1500米全力自由泳运动,期间测试运动员100米游泳分段成绩,监测运动员主观运动感觉(RPE)、心率(HR)和血乳酸(Bla),以了解运动员运动能力及身体机能变化情况。运动前后采用舒尔特量表(SGT),连线测试量表(TMT)和数字光度量表(DST,顺序与倒序)评估认知功能变化;并通过f NIRS实验测量运动前后由Eprime软件设计颜色Stroop任务(a color-word Stroop task,CWST)干扰下行为数据反应时(RT),正确率(ACC),前额叶皮质(PFC血红蛋白氧合差异(Hbdiff)变化,分析运动员的认知功能变化及其影响原因;运动前后还抽取运动员肘静脉血,使用EFK血乳酸半自动分析仪检测血乳酸(Bla),分离血清后使用ELISA法检测血清五羟色胺(5-HT),使用全自动生化分析仪Chemray420检测血尿素(BU)、血清肌酸激酶(CK)。所有数据均采用SPSS 26.0统计分析软件进行处理,采用配对样本T检验统计分析运动前后各指标的变化,P <0.05表示统计有显著意义,P <0.01表示统计有极显著性意义。研究结果:(1)运动员在全力1500米自由泳过程中,分段成绩在第1个100米中成绩最好,从第2个100米分段成绩开始处于下降趋势,到全力自由泳的第五个100米分段成绩开始明显下降,HR达到200bpm左右(HRmax),RPE显著升高达到19-20,ACC下降,RT、Bla、CK与BUN显著升高(P <0.01),血清5-HT升高(P <0.05),表明本实验中运动员呈全力运动状态,且运动后期运动员中枢神经活性下降,运动能力下降,表明运动员在全力1500米自由泳运动后机体已经出现疲劳现象。(2)运动后,执行SGT,TMT,DST(倒序)量表效率显著下降(P <0.01),而DST顺序量表差异无统计学意义,结合Stroop任务干扰下的抑制控制能力下降结果分析,表明全力1500m自由泳运动导致运动员认知功能下降,其原因可能与全力运动导致的运动性疲劳有关。(3)运动后,大脑右侧极区(R-FPA)通道8(CH8,P <0.01)和(CH9,P <0.05),右侧背外侧前额叶(R-DLPFC)CH10(P <0.05),且T值呈显著正激活;以及中背外侧前额叶(M-DLPFC)CH18(P <0.01)的氧合血红蛋白(Oxy-Hb)浓度变化显著,且T值呈负激活;进一步对运动员PFC的20个通道的Oxy-Hb变化浓度信号数据按脑兴趣区(ROIs)分析,发现运动后R-FPA,R-DLFPC和M-DLFPC三个感兴趣区的总Oxy-Hb浓度变化具有统计学意义(P <0.01),说明PFC空间网格的功能连接性(FC)发生了变化,表明全力1500米自由泳运动激活运动员大脑右侧PFC脑区网络,降低了大脑认知功能水平。研究结论:一次全力1500米自由泳运动在导致运动员疲劳的同时,认知功能也下降。疲劳性游泳会导致游泳运动员大脑认知功能损害,其潜在发生机制可能与大脑前额叶皮质血氧浓度下降,大脑前额叶皮质区呈负激活有关。通过f NIRs分析运动员脑区的认知功能变化,有助于理解极量负荷强度运动导致运动能力下降的中枢神经变化机制,通过认知功能下降制定针对性的预防干预措施,有望激活运动员认知功能,从而提高运动能力。更多还原