优秀乒乓球运动员神经调节机能特征
作者：张振民 马国敏 关 俨 崔树清
单位：国家体育总局体育科学研究所(北京100061) 张振民 马国敏；中国国家乒乓球队 关 俨 崔树清
关键词：运动员；神经调节；脑电图；表象竞赛；集中注意；闪光刺激
优秀乒乓球运动员神经调节机能特征 提要 采用脑电生理学和心理学相互结合而形成的神经-心理学方法，共检查了国家乒乓球队运动员74例(87人次)，对其神经调节机能给予客观评价。结果表明：脑电图Alpha活动能反映乒乓球不同打法与大脑神经元代谢的方式，其符合率达80%以上。受试者在表象竞赛时，快攻者，波率加快(速度)，弧圈者，波幅升高(强度)，快弧者，大脑神经元的代谢方式以速度强度交替的形式出现；Alpha指数被抑制的百分数能反映集中注意力，并可判断运动能力，不同训练水平的运动员之间有显著性差异P<0.001；节律性闪光刺激诱发试验，提供了诊断精神疲劳的客观指标，并提高了诊断精神疲劳的阳性率。
, 百拇医药
Characteristics of Neuro-Regulation in Elite Table Tennis Players
Zhang Zhenmin, Ma Guomin, et al
National Research Institute of Sports Science, Beijing 100061, China
According to the results of EEG test from 74 national table tennis players, (87 person-time) in combination of psychological method, nervous adjusting function with the objective evaluation was obtained. The results demonstrated that there was a colse relation ship between the activities of brain alpha wave and the technical pattern of table tennis players, as well as their brain nerve cell metabolic mode. The coincidence rate was higher than 80%.When the subject imagined the scene of contest,the frequency of brain wave (speed) rose in fast attack player.the amplitude of brain wave (strength) rose in loop drive players and the metabolic mode of brain nerve cell in fast loops players appeared alternate speed and strength.The alpha restrained percentage reflected the degree of concentration attention and was able to evaluate the sports ability. There was a significant difference (P<0.001) of the testing results between the players with different training level. The rhythmic flashing stimulation provided an objective mean, and increased the positive rate for diagnosing mental fatigue.
, 百拇医药
Key words: table tennis players, nerous-regulation, EEG competition imaging, concentration, flashing stimulation
乒乓球运动项目，要求运动员的应变力强、神经反应的灵敏性高、协调性和稳定性好。如何判断运动员神经反应的敏感度与调节机能?据文献报道，美国Halifid教授利用EEG(脑电图Encephalograph)检查确定了运动员的空间位置觉与alpha波相关[1]，我国运动医学工作者用脑电图学的基础理论与运动心理学手段相结合的方法，证明了运动员在表象竞赛时，脑电图之波率和波幅的变化，即大脑神经元代谢的速度和强度与技术特点有关。alpha波被抑制的百分数能反映集中注意力的程度，并可用于判断运动能力，是测定注意力的客观指标[2]。经文献检索证明：该项指标优越於国内外同行的同类研究；用脑电图间歇性节律闪光刺激诱发试验，可以测定运动员神经反应的灵敏性、协调性、稳定性，并可用于诊断疲劳程度[3]。
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1 研究对象
优秀乒乓球运动员74例(87人次)，年龄14-28岁。共测脑电图87人份、脑电地形图46人份，合计133人份(每份图含相对安静状态、表象竞赛、间歇性节律闪光刺激、心理调节下放慢呼吸和放松5种不同的机能状态)。重点医务监督进行神经机能评定的运动员包括1996年亚特兰大奥运会参赛的男女各4名优秀选手和1997年参加曼彻斯特第44届世乒赛的男女各6名优秀运动员，受试运动员中有16名世界冠军。
2 实验方法
2.1 实验前的准备
常规询问受试者运动史，测量脉搏、血压，并进行表象竞赛和心理调节下放慢呼吸训练以及运动表象量表的测试。
2.2实验方法
依国际标准电极联系法，将银质电极安放在头皮左右对称的前额、中额、中央、顶、枕和前、中、后颞点。用日产光电脑电图描记仪记录5种不同机能状态的脑电波共300秒(见封3彩色图1)，将其脑电波输入太阳电子科技公司的脑电地形图仪进行FFT处理后，通过HP彩色喷墨打印机，打出彩色脑电地形图(见封3彩色图2)。同时打印出专用软件分析运算的各项数据，反映大脑从一种机能状态转入另一种机能状态的信息(彩色图象和数字)，经专业科研人员对脑电波和脑地形图及压缩谱阵图进行分析后，以测试结果分析报告的形式(附彩色图象)反馈给运动队用以监控运动员科学训练。
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3 结果与分析
3.1 一般状况
参加1996年亚特兰大奥运会优秀选手的脉搏、血压均在正常范围；一般状况见表1。
表1 一 般 状 况
Table 1 The general status
姓 名
Name
姓 别
Sex
出生年月
Date of
, 百拇医药
birth
神经元代谢方式
Brain nerve cell
mtabolic mode
表象竞赛Alpha减少%
Decreased Alpha%
during imaging
技术特点
Technical pattern
比赛成绩
Competition result
, http://www.100md.com
D Y P
Female
73.2
速度型 speed type
43.83%
右横快攻
fast attack
双金、单金 doubles
gold、singles gold
Q H
Female
68.11
, http://www.100md.com
强度型 strength type
38.46%
右横弧圈
loop drive
双金、单铜 doubles
gold、singles bronze
L G L
Male
76.1
速度型 speed type
42.85%
右直快攻
, http://www.100md.com
fast attack
双金、单金 doubles
gold、singles gold
K L H
Male
75.10
速度、强度变换型
alternate of speed and strength
35.89%
右弧快攻
fast loop drive
, 百拇医药
男子双打金牌
doubles gold
L W
Female
68.10
强度、速度变换型
alternate of strength and speed
14.44%
疲劳 fatigue
右横弧快
fast loop drive
, http://www.100md.com 女子双打银牌
doubles silver
Q U P
Female
68.7
强度、速度变换型
alterndbe of strength and speed
36.51%
反胶弧圈 inverted
rubber loop drive
女子双打银牌
, 百拇医药
doubles silver
W T
Male
67.12
速度型 speed type
37.87%
左横快攻
fast attack
双银、单银 doubles
silver
singles silver
L L
, 百拇医药
Male
69.4
速度、强度变换型
alternate of speed and strength
37.87%
反胶弧圈 inverted
rubber loop drive
男子双打银牌
doubles silver
3.2 心理因素对生理指标和脑电活动有影响，并可反映出不同打法的特征。运动员在表象竞赛时，不同的打法，反映在代表大脑神经元代谢速度的波率(周波/秒，cps)、代表大脑神经元代谢强度的波幅(微伏特，μv)和心率的变化上，同时心率又可作为监测心理活动的指标。
, http://www.100md.com
3.2.1同步记录快攻打法的运动员不同机能状态脑电和心率(表2A和2B)
表2A 心率(次/分)与alpha波率(周波/秒)
Table 2A Heart rate(b/min) and alpha frequency(cps)
队 别
安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
Team name
心 率
左枕区
右枕区
, 百拇医药
心 率
左枕区
右枕区
快攻打法 Fast attack
HR
L 0
R 0
HR
L 0
R 0
男一队
M team-No.l
62.1333
, 百拇医药
10.1033
10.0200
67.4666**
10.7866**
10.9066***
Case
N＝15
± 4.3072
± 0.5026
± 0.5031
± 4.7338
, 百拇医药
± 0.7099
± 0.7601
男二队
M team-No.2
67.0714
9.7466
9.8150
71.7857
10.5366*
10.4652*
Case
N＝12
, http://www.100md.com
± 6.4026
± 0.3321
± 0.2605
± 8.1067
± 0.7616
± 0.8455
女一队
F team-No.1
64.9333
9.8000
9.8133
72.2000*
, 百拇医药
10.8933**
10.9273***
Case
N＝15
± 7.5919
± 0.8823
± 0.8708
± 7.8120
± 0.9207
± 0.9521
女二队
F team-No.2
, 百拇医药
69.7500
9.7658
9.6891
74.5000
10.1900*
10.6900*
Case
N＝12
± 9.4110
± 0.4749
± 0.5239
± 10.9917
, 百拇医药
± 0.3976
± 0.9875
Compared with relaxation, *p<0.025，**p<0.005，***p<0.001 表2B 安静状态与表象竞赛时alpha波幅(微伏特)
Table 2B alpha wave amplitude(μv)
队 别
Team name
快攻打法
Fast attack
例数 Case
安静状态 Relaxation
, 百拇医药
左 枕 区 右 枕 区
L 0 R 0
表象竞赛 Competition imaging
左 枕 区 右 枕 区
L 0 R 0
男一队 M team-No.1
男二队 M team-No.2
女一队 F team-No.1
女二队 F team-No.2
N＝15
N＝12
, 百拇医药
N＝15
N＝12
44.666±11.094
48.666±12.242
54.200±11.352
53.016±13.207
44.333±11.139
49.541±12.375
54.500±10.946
54.016±13.088
36.000±8.062**
, http://www.100md.com
36.166±11.011*
42.600±12.228**
44.516±11.448
35.400±8.453**
35.858±11.276**
42.866±11.659***
44.916±11.402
Compared with relaxation *P<0.05，**p<0.025,***P<0.001
表2A说明，与安静状态比较，快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时心率加快、脑alpha波的频率增加。
, 百拇医药
表2B提示，与安静状态比较，以快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时脑电alpha波的幅度下降，其中女一队变化最显著。
大脑神经元的兴奋与抑制的调节作用，通过神经细胞膜的极化和去极化过程实现，并表现出脑电信号的变化，如Alpha波率和波幅的相应改变(成反比关系)反映了大脑神经元代谢的速度和强度的变化。如以快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时波率加快、波幅降低是适应竞赛的需要进行神经机能调节的。与此同时伴有心率加快，说明大脑皮层的兴奋水平提高，交感神经兴奋。
3.2.2 运动技术特点与大脑神经元代谢方式(表3)。 表3 运动技术特点与大脑神经元代谢方式
Table 3 Technical pattern and brain neuron metabolic mode
队 别
, 百拇医药
运 动 技 术 特 点
Technical pattern
大 脑 神 经 元 代 谢 的 方 式
Brain neuron metabolic mode
无变化
Unchanged
疲劳
Fatigue
Team name
快 攻
Fast attack
, 百拇医药
弧 圈
loop drive
拉 打 结 合
defence-oriented
offence-oriented
速 度
speed type
强 度
strength type
强速度变换
The alternate of
strength and speed
, 百拇医药
男 一 队
M team-No.l
Case N＝18
15
1
2
12
1
3
1
1
男 二 队
M team-No.2
, 百拇医药
Case N＝14
12
2
-
10
3*
-
1
-
女 一 队
F team-No.l
Case N＝22
15
, http://www.100md.com
4
3
15*
1
3*
1
2
女 二 队
F team-No.2
Case N＝20
12
5
3
, 百拇医药
10
4
4*
2
-
表3提示：本组运动员的运动技术特点与大脑神经元代谢的方式符合率约80%。表中有*者表示个别运动员的技术特点与其代谢方式不够一致的原因可能与精神疲劳等因素有关。
3.3 表象竞赛时，脑电图alpha波减少的%，可反映集中注意程度，评定竞技状态(表4)。
表4说明，本组运动员在表象竞赛时，注意力集中的程度与训练水平有关。
3.4 应用脑电图间歇性、节律性闪光刺激诱发试验，测定脑电波对闪光刺激的反应类型、潜伏期时间和恢复期时间，评价神经机能和疲劳程度[3](表5)。
, 百拇医药
表5提示：国家乒乓球队的运动员脑电波对闪光刺激的潜伏期时间，总体分析一队比二队灵敏、恢复期时间无明显差别。
3.5 举例阐述优秀选手的运动技术特点与神经调节机能特征。
例1：DYP与QH
(1)DYP
奥运会女双和女单两枚金牌的得主，右横快攻打法。神经反应敏锐、应变力强、心理素质稳定。顽强的拚搏精神和斗志，除来源於她高超的训练水平，还有她独特的生理、心理学基础。我们通过脑电图测试和Y-G性格检查表的分析，发现如下特征：
脑电图测试结果说明：她在表象竞赛时是以加 表4 安静状态与表象竞赛时alpha波%
Table 4 Alpha wave%
, 百拇医药
队 别
快 攻
安 静 状 态
Relaxation
表 象 竞 赛
Competition imaging
安静状态与表象竞赛时T检验
Competition imaging vs relaxation
Team name
fast
attack
, 百拇医药
左枕区
L 0
右枕区
R 0
左枕区
L 0
右枕区
R 0
左枕区
L 0
右枕区
R 0
男 一 队
, 百拇医药
M team-No.1
Case N＝18
15
56.4666
± 15.0184
56.3333
± 14.7970
37.7666
± 10.9395
37.1533
± 10.9284
p<0.001
, 百拇医药
p<0.001
男 二 队
M team-No.2
Case N＝14
12
50.4166
± 13.7027
50.3833
± 13.7781
37.1525
10.7162
38.7416
, http://www.100md.com
± 11.6743
p<0.025
p<0.050
女 一 队
F team-No.1
Case N＝22
15
54.0000
± 8.9382
54.2333
± 8.7522
36.5333
, http://www.100md.com
± 6.9765
36.4533
± 7.1106
p<0.001
p<0.001
女 二 队
F team-No.2
Case N＝12
12
51.5166
± 9.9037
51.6016
, 百拇医药
± 9.8760
36.3850
± 6.7450
35.8991
± 6.7546
p<0.001
p<0.001
表5 间 歇 性 节 律 闪 光 刺 激
Table 5 Intermitent flashing stimulation (IRFS)
队 别
闪光刺激的反应类型(1)
, http://www.100md.com
The response of IRFS
潜伏期时间(2)
The incubation
恢复期时间(3)
The recovery
Team name
优越型
Best
良好型
Good
差 型
Bad
, http://www.100md.com
疲 劳
Fatigue
periods (second)
periods (second)
男 一 队
M team-No.1
Case N＝18
13*
4
-
1
0.3538±0.1853
, http://www.100md.com
0.6461±0.2470
男 二 队
M team-No.2
Case N＝14
10*
3
1
-
0.5360±0.1887
0.7610±0.3240
女 一 队
F team-No.1
, 百拇医药
Case N＝16
13*
1
-
2
0.2930±0.1662
0.6024±0.2318
女 二 队
F team-No.2
13*
5
-
-
, 百拇医药
0.4538±0.2183
0.7461±0.2106
注：*表中潜伏期和恢复期时间统计学处理的例数(n).(1)脑电波对闪光刺激反应的类型根据临床分类法。(2)临床潜伏期时间的正常值为0.7-0.9秒。(3)临床恢复期时间的正常值为1.0-1.5秒。
快大脑神经元代谢的速度适应竞赛的需要，如Alpha波率、波幅的变化与应激时间相吻合，并与对方打来的球速相适应。球在空中运行的速度0.1到0.5秒[5]，她对闪光刺激的潜伏期时间0.1秒，恢复期时0.3秒，说明该运动员的应变力强，瞬间不是单纯击球，而且要对打来的球在技术、战术做出敏锐而精确的判断，这是一个非常复杂的神经调节过程，它是通过大脑神经元的兴奋、抑制的调节作用，实现对竞赛的应激能力，并以电信号的形式反映出它的神经调节机能，以判断竞技水平。
, http://www.100md.com 表象竞赛时Alpha波被抑制43.83%(低于17%注意力不佳、46-50%杂以快波示为紧张、高於50%疲劳)；Alpha波串长可维持5-7秒(集中注意的耐力)。以上数据说明：注意力集中，大脑唤醒水平适度、稳定(此系连续作战不疲劳的神经心理基础)。
间歇性节律闪光刺激诱发试验表明：该选手对不同频率的闪光刺激，如6fps、10fps、14fps、18fps和24fps的上行刺激分别产生，6cps、10cps、14cps、18cps和24cps的节律同化反应。说明，脑电对闪光刺激的反应呈优越型、灵敏、协调、稳定，潜伏期时间是正常值的三分之一，恢复期时间是正常值的五分之一到三分之一，解除闪光刺激后，立即复原。
Y-G性格特性检查其曲线呈右下斜型，结合脑电图的串长分析表明：稳定性良好，两种检查方法的结果一致；性格曲线表明攻击性强，表现出敢打敢拚的心理素质；另外，值得提醒的是她还具有较强的冲动性，这是在竞赛中必须克制的特性。
, 百拇医药
(2)QH
奥运会女双金牌，女单铜牌得主，右横弧圈结合快攻打法。神经反应(脑电波对闪光刺激)呈优越型灵敏、协调、稳定；表象竞赛时以增加大脑神经元代谢的强度适应竞赛的需要，脑电波之幅度高，提示能量充足，有耐力，不易疲劳，其神经电生理学基础与运动技术特点型相适应。此系与快攻打法配对之有利因素，从而体现了教练员安排配对的科学性。
例2：LGL与KLH
(3)LGL
奥运会男双和男单两枚金牌得主，右直板快攻传统打法。
脑电图检查时，给予间歇性节律闪光刺激诱发试验，测试结果表明，该选手对6fps、10fps、14fps、18fps和24fps不同频率的闪光刺激产生：18cps的倍数反应、10cps、14cps、18cps基本节律同化反应和12cps的小数反应。该选手脑电波对闪光刺激的反应呈优越型、灵敏、协调、稳定，足以说明其应变能力强：对於对方打过来球速的多变性容易适应。
, 百拇医药
表象竞赛时是以加快大脑神经元代谢的速度适应竞赛的需要：波率从10周波/秒，增加到12周波/秒(速度加快)；波幅从50微伏特下降到35微伏特(强度降低)Alpha波被抑制42.85%。指数减少。注意力集中，大脑唤醒水平适度。
Y-G性格特性检查曲线呈右下斜型，提示：情绪安定，心情变化小，攻击性强。量表中攻击性得20分(满分)，掌握主导权得19分(标准点95%)。
(4)KLH
奥运会男双金牌得主，右横弧圈结合快攻打法。
脑电图检查时，给予间歇性节律闪光刺激诱发试验表明该选手对每秒6fps的闪光刺激产生12cps倍数反应，对10fps的闪光刺激产生10cps基本节律同化反应，给予14fps、18fps和24fps的闪光刺激不产生节律同化反应。提示：该选手对高於自发节律(10cps，周波/秒)的闪光刺激适应性欠佳。
, http://www.100md.com
表象竞赛时，以加快大脑神经元代谢的速度、强度交替出现的形式适应竞赛的需要；Alpha波被抑制35.89%，注意力集中，兴奋水平提高。
Y-G性格特性检查曲线呈右下斜型，提示：情绪尚安定，攻击性较强。量表中攻击性得18分(标准点96%)。
综上所述：脑电图定性指标(波率、波幅和指数%)，较为客观地评价了运动员的神经调节机能特征与运动技术特点的关系，反映出竟技水平，并被比赛成绩所证实。
3.6 压缩谱阵图监视(Monitoring Compressed Spectral Array)大脑每秒钟的机能动态变化。
压缩谱阵图是把脑电图原始电信号，输入计算机，经D/A数模转换，FFT处理后其Y轴表示功率谱(强度uv2)，X轴表示频域(主频Hz)，Z轴表示时间(秒)绘成三维阵图。数据内容含时间段、主频、强度和峰宽(封3彩色图3)。
, 百拇医药
不同运动技术特点的运动员，在不同机能状态下，脑功能每秒为单位的各项指标变化，以个体分析的实例阐述如下。
例1：右直快攻打法(封3彩色图3)。
YJW，女16岁，国家乒乓球女二队运动员。1995年全国乒乓球比赛，获女子单打少年亚军。脑电图系列高度(脑电图、脑电地形图和压缩谱阵图)：按本文实验设计进行，其300个时间段(每段1秒)的信息量。分别绘出安静状态、表象竞赛、间歇性节律闪光刺激和心理调节下放慢呼吸的压缩谱阵图，用以表现人脑功能从一个机能状态转入另一个机能的动态变化。表6为从相对安静状态进入表象竞赛时各项指标的数值。
表6 Y J W 的 缩 谱 阵
Table 6 Compressed spectral array of YJW
机 能 状 态
, 百拇医药
Function status
时间 (秒)
Time
主 频(赫兹)
Frequency (Hz)
强 度(微伏平方)
Intensity(μv)2
峰 宽
Peak wide
(second)
左枕(L0)
, http://www.100md.com 右枕(R0)
左枕(L0)
右枕(R0)
(L0)
(R0)
安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
4
45
9.37
10.32
9.35
, 百拇医药
10.11
239.13
22.06
395.16
5.45
0.69
1.20
0.66
1.85
表6提示：安静状态以第4个时间段的数据为对照，表象竞赛以第45个时间段的数据为例，显示：该选 手在不同机能状态下，大脑神经元兴奋抑制的调节作用。表象竞赛时波率加快，强度显著下降，脑功率谱的变化为速度型与运动技术特点(快快攻)相适应。
, http://www.100md.com
例2：运动技术特点右横弧圈(封3图3)。
ZZ，男 ，18岁，国家乒乓球男二队运动员。实验设计同例一，压缩谱阵图监测大脑从相对安静状态进入表象竞赛时，各项指标的数值(表7)。
表7 ZZ的压缩谱阵
Table 7 HTSS〗Compressed spectral array of ZZ
机 能 状 态
Function status
时间 (秒)
Time
主 频(赫兹)
, 百拇医药 Frequency (Hz)
强 度(微伏平方)
Intensity(μv)2
峰 宽
Peak wide
(second)
左枕(L0)
右枕(R0)
左枕(L0)
右枕(R0)
(L0)
(R0)
, 百拇医药
安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
3
46
10.12
8.90
10.45
8.61
14.72
66.28
10.89
53.99
, http://www.100md.com
1.02
1.03
1.24
1.00
表7提示：该选手在表象竞赛时，大脑神经元兴奋，波率减慢，强度上升，脑功率谱的变化为强度型与运动特点(弧圈)相适应。
4 小 结
4.1 脑电图的波率(cps)代表大脑神经元代谢的速度，波幅(μv)代表大脑神经元代谢的强度，根据脑电图学的理论基础和细胞膜电位学说[4]，在表象竞赛心理诱发的条件下，通过波率和波幅动态变化，可观察大脑神经元代谢方式与技术特点的关系。
4.2 脑电图Alpha波指数%可作为测定集中注意力，判断运动能力的指标[5]，亦可作为预测赛前竞技状态与选材指标之一。
, 百拇医药
4.3 脑电图间歇性、节律闪光刺激诱发试验，脑电波对闪光刺激的反应类型、潜伏期时间和恢复期时间[3]，可以用作评定运动员神经反应的灵敏性、协调性和稳定性的客观指标。它可提高脑电图诊断精神疲劳的阳性率，在运动员机能评定中已得到进一步证实。
4.4 脑电地形图压缩谱阵在监测运动员状态时可以任意设置并提取不同导联和不同时间段的数字化信息；具有脑功能定位、功率谱诊断的功能；精度高、速度快、信息量大、反馈及时，加以图象说明更醒目，便于理解，有利于在运动队推广应用，但诊断难度大，仪器的价格高。
5 参考文献
1.Ganel M Landers 心理生理学和生物反馈，1987，71-74。
2.张振民等.女子投掷运动员集中注意动态变化的研究，中国体育科学学会运动医学专业委员会，1996年学术论文摘要，P51，1996。
, http://www.100md.com
3.张振民等.EEG闪光刺激诱发试验对运动员精神疲劳评定的研究，中国体育科学学报，1995；15(6)：61-64
4.冯应琨编，监床脑电图学，P1-7，人民卫生出版社，1980
5.张振民等.心理调节下放慢呼吸脑电图功率谱能量变化，体育科学，1991；11(1)：71-75
6.浦钧宗等.优秀运动员机能评定手册，P214，人民体育出版社，1989.
7.张振民等.优秀运动员力量训练与表象竞赛时脑电功率谱能量规律性变化，中国体育科学学会运动心理学专业委员会，1996年论文集，P36，1996.
(1998，03，26收稿), http://www.100md.com
单位：国家体育总局体育科学研究所(北京100061) 张振民 马国敏；中国国家乒乓球队 关 俨 崔树清
关键词：运动员；神经调节；脑电图；表象竞赛；集中注意；闪光刺激
优秀乒乓球运动员神经调节机能特征 提要 采用脑电生理学和心理学相互结合而形成的神经-心理学方法，共检查了国家乒乓球队运动员74例(87人次)，对其神经调节机能给予客观评价。结果表明：脑电图Alpha活动能反映乒乓球不同打法与大脑神经元代谢的方式，其符合率达80%以上。受试者在表象竞赛时，快攻者，波率加快(速度)，弧圈者，波幅升高(强度)，快弧者，大脑神经元的代谢方式以速度强度交替的形式出现；Alpha指数被抑制的百分数能反映集中注意力，并可判断运动能力，不同训练水平的运动员之间有显著性差异P<0.001；节律性闪光刺激诱发试验，提供了诊断精神疲劳的客观指标，并提高了诊断精神疲劳的阳性率。
, 百拇医药
Characteristics of Neuro-Regulation in Elite Table Tennis Players
Zhang Zhenmin, Ma Guomin, et al
National Research Institute of Sports Science, Beijing 100061, China
According to the results of EEG test from 74 national table tennis players, (87 person-time) in combination of psychological method, nervous adjusting function with the objective evaluation was obtained. The results demonstrated that there was a colse relation ship between the activities of brain alpha wave and the technical pattern of table tennis players, as well as their brain nerve cell metabolic mode. The coincidence rate was higher than 80%.When the subject imagined the scene of contest,the frequency of brain wave (speed) rose in fast attack player.the amplitude of brain wave (strength) rose in loop drive players and the metabolic mode of brain nerve cell in fast loops players appeared alternate speed and strength.The alpha restrained percentage reflected the degree of concentration attention and was able to evaluate the sports ability. There was a significant difference (P<0.001) of the testing results between the players with different training level. The rhythmic flashing stimulation provided an objective mean, and increased the positive rate for diagnosing mental fatigue.
, 百拇医药
Key words: table tennis players, nerous-regulation, EEG competition imaging, concentration, flashing stimulation
乒乓球运动项目，要求运动员的应变力强、神经反应的灵敏性高、协调性和稳定性好。如何判断运动员神经反应的敏感度与调节机能?据文献报道，美国Halifid教授利用EEG(脑电图Encephalograph)检查确定了运动员的空间位置觉与alpha波相关[1]，我国运动医学工作者用脑电图学的基础理论与运动心理学手段相结合的方法，证明了运动员在表象竞赛时，脑电图之波率和波幅的变化，即大脑神经元代谢的速度和强度与技术特点有关。alpha波被抑制的百分数能反映集中注意力的程度，并可用于判断运动能力，是测定注意力的客观指标[2]。经文献检索证明：该项指标优越於国内外同行的同类研究；用脑电图间歇性节律闪光刺激诱发试验，可以测定运动员神经反应的灵敏性、协调性、稳定性，并可用于诊断疲劳程度[3]。
, http://www.100md.com
1 研究对象
优秀乒乓球运动员74例(87人次)，年龄14-28岁。共测脑电图87人份、脑电地形图46人份，合计133人份(每份图含相对安静状态、表象竞赛、间歇性节律闪光刺激、心理调节下放慢呼吸和放松5种不同的机能状态)。重点医务监督进行神经机能评定的运动员包括1996年亚特兰大奥运会参赛的男女各4名优秀选手和1997年参加曼彻斯特第44届世乒赛的男女各6名优秀运动员，受试运动员中有16名世界冠军。
2 实验方法
2.1 实验前的准备
常规询问受试者运动史，测量脉搏、血压，并进行表象竞赛和心理调节下放慢呼吸训练以及运动表象量表的测试。
2.2实验方法
依国际标准电极联系法，将银质电极安放在头皮左右对称的前额、中额、中央、顶、枕和前、中、后颞点。用日产光电脑电图描记仪记录5种不同机能状态的脑电波共300秒(见封3彩色图1)，将其脑电波输入太阳电子科技公司的脑电地形图仪进行FFT处理后，通过HP彩色喷墨打印机，打出彩色脑电地形图(见封3彩色图2)。同时打印出专用软件分析运算的各项数据，反映大脑从一种机能状态转入另一种机能状态的信息(彩色图象和数字)，经专业科研人员对脑电波和脑地形图及压缩谱阵图进行分析后，以测试结果分析报告的形式(附彩色图象)反馈给运动队用以监控运动员科学训练。
, http://www.100md.com
3 结果与分析
3.1 一般状况
参加1996年亚特兰大奥运会优秀选手的脉搏、血压均在正常范围；一般状况见表1。
表1 一 般 状 况
Table 1 The general status
姓 名
Name
姓 别
Sex
出生年月
Date of
, 百拇医药
birth
神经元代谢方式
Brain nerve cell
mtabolic mode
表象竞赛Alpha减少%
Decreased Alpha%
during imaging
技术特点
Technical pattern
比赛成绩
Competition result
, http://www.100md.com
D Y P
Female
73.2
速度型 speed type
43.83%
右横快攻
fast attack
双金、单金 doubles
gold、singles gold
Q H
Female
68.11
, http://www.100md.com
强度型 strength type
38.46%
右横弧圈
loop drive
双金、单铜 doubles
gold、singles bronze
L G L
Male
76.1
速度型 speed type
42.85%
右直快攻
, http://www.100md.com
fast attack
双金、单金 doubles
gold、singles gold
K L H
Male
75.10
速度、强度变换型
alternate of speed and strength
35.89%
右弧快攻
fast loop drive
, 百拇医药
男子双打金牌
doubles gold
L W
Female
68.10
强度、速度变换型
alternate of strength and speed
14.44%
疲劳 fatigue
右横弧快
fast loop drive
, http://www.100md.com 女子双打银牌
doubles silver
Q U P
Female
68.7
强度、速度变换型
alterndbe of strength and speed
36.51%
反胶弧圈 inverted
rubber loop drive
女子双打银牌
, 百拇医药
doubles silver
W T
Male
67.12
速度型 speed type
37.87%
左横快攻
fast attack
双银、单银 doubles
silver
singles silver
L L
, 百拇医药
Male
69.4
速度、强度变换型
alternate of speed and strength
37.87%
反胶弧圈 inverted
rubber loop drive
男子双打银牌
doubles silver
3.2 心理因素对生理指标和脑电活动有影响，并可反映出不同打法的特征。运动员在表象竞赛时，不同的打法，反映在代表大脑神经元代谢速度的波率(周波/秒，cps)、代表大脑神经元代谢强度的波幅(微伏特，μv)和心率的变化上，同时心率又可作为监测心理活动的指标。
, http://www.100md.com
3.2.1同步记录快攻打法的运动员不同机能状态脑电和心率(表2A和2B)
表2A 心率(次/分)与alpha波率(周波/秒)
Table 2A Heart rate(b/min) and alpha frequency(cps)
队 别
安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
Team name
心 率
左枕区
右枕区
, 百拇医药
心 率
左枕区
右枕区
快攻打法 Fast attack
HR
L 0
R 0
HR
L 0
R 0
男一队
M team-No.l
62.1333
, 百拇医药
10.1033
10.0200
67.4666**
10.7866**
10.9066***
Case
N＝15
± 4.3072
± 0.5026
± 0.5031
± 4.7338
, 百拇医药
± 0.7099
± 0.7601
男二队
M team-No.2
67.0714
9.7466
9.8150
71.7857
10.5366*
10.4652*
Case
N＝12
, http://www.100md.com
± 6.4026
± 0.3321
± 0.2605
± 8.1067
± 0.7616
± 0.8455
女一队
F team-No.1
64.9333
9.8000
9.8133
72.2000*
, 百拇医药
10.8933**
10.9273***
Case
N＝15
± 7.5919
± 0.8823
± 0.8708
± 7.8120
± 0.9207
± 0.9521
女二队
F team-No.2
, 百拇医药
69.7500
9.7658
9.6891
74.5000
10.1900*
10.6900*
Case
N＝12
± 9.4110
± 0.4749
± 0.5239
± 10.9917
, 百拇医药
± 0.3976
± 0.9875
Compared with relaxation, *p<0.025，**p<0.005，***p<0.001 表2B 安静状态与表象竞赛时alpha波幅(微伏特)
Table 2B alpha wave amplitude(μv)
队 别
Team name
快攻打法
Fast attack
例数 Case
安静状态 Relaxation
, 百拇医药
左 枕 区 右 枕 区
L 0 R 0
表象竞赛 Competition imaging
左 枕 区 右 枕 区
L 0 R 0
男一队 M team-No.1
男二队 M team-No.2
女一队 F team-No.1
女二队 F team-No.2
N＝15
N＝12
, 百拇医药
N＝15
N＝12
44.666±11.094
48.666±12.242
54.200±11.352
53.016±13.207
44.333±11.139
49.541±12.375
54.500±10.946
54.016±13.088
36.000±8.062**
, http://www.100md.com
36.166±11.011*
42.600±12.228**
44.516±11.448
35.400±8.453**
35.858±11.276**
42.866±11.659***
44.916±11.402
Compared with relaxation *P<0.05，**p<0.025,***P<0.001
表2A说明，与安静状态比较，快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时心率加快、脑alpha波的频率增加。
, 百拇医药
表2B提示，与安静状态比较，以快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时脑电alpha波的幅度下降，其中女一队变化最显著。
大脑神经元的兴奋与抑制的调节作用，通过神经细胞膜的极化和去极化过程实现，并表现出脑电信号的变化，如Alpha波率和波幅的相应改变(成反比关系)反映了大脑神经元代谢的速度和强度的变化。如以快攻打法为主的运动员，在表象竞赛时波率加快、波幅降低是适应竞赛的需要进行神经机能调节的。与此同时伴有心率加快，说明大脑皮层的兴奋水平提高，交感神经兴奋。
3.2.2 运动技术特点与大脑神经元代谢方式(表3)。 表3 运动技术特点与大脑神经元代谢方式
Table 3 Technical pattern and brain neuron metabolic mode
队 别
, 百拇医药
运 动 技 术 特 点
Technical pattern
大 脑 神 经 元 代 谢 的 方 式
Brain neuron metabolic mode
无变化
Unchanged
疲劳
Fatigue
Team name
快 攻
Fast attack
, 百拇医药
弧 圈
loop drive
拉 打 结 合
defence-oriented
offence-oriented
速 度
speed type
强 度
strength type
强速度变换
The alternate of
strength and speed
, 百拇医药
男 一 队
M team-No.l
Case N＝18
15
1
2
12
1
3
1
1
男 二 队
M team-No.2
, 百拇医药
Case N＝14
12
2
-
10
3*
-
1
-
女 一 队
F team-No.l
Case N＝22
15
, http://www.100md.com
4
3
15*
1
3*
1
2
女 二 队
F team-No.2
Case N＝20
12
5
3
, 百拇医药
10
4
4*
2
-
表3提示：本组运动员的运动技术特点与大脑神经元代谢的方式符合率约80%。表中有*者表示个别运动员的技术特点与其代谢方式不够一致的原因可能与精神疲劳等因素有关。
3.3 表象竞赛时，脑电图alpha波减少的%，可反映集中注意程度，评定竞技状态(表4)。
表4说明，本组运动员在表象竞赛时，注意力集中的程度与训练水平有关。
3.4 应用脑电图间歇性、节律性闪光刺激诱发试验，测定脑电波对闪光刺激的反应类型、潜伏期时间和恢复期时间，评价神经机能和疲劳程度[3](表5)。
, 百拇医药
表5提示：国家乒乓球队的运动员脑电波对闪光刺激的潜伏期时间，总体分析一队比二队灵敏、恢复期时间无明显差别。
3.5 举例阐述优秀选手的运动技术特点与神经调节机能特征。
例1：DYP与QH
(1)DYP
奥运会女双和女单两枚金牌的得主，右横快攻打法。神经反应敏锐、应变力强、心理素质稳定。顽强的拚搏精神和斗志，除来源於她高超的训练水平，还有她独特的生理、心理学基础。我们通过脑电图测试和Y-G性格检查表的分析，发现如下特征：
脑电图测试结果说明：她在表象竞赛时是以加 表4 安静状态与表象竞赛时alpha波%
Table 4 Alpha wave%
, 百拇医药
队 别
快 攻
安 静 状 态
Relaxation
表 象 竞 赛
Competition imaging
安静状态与表象竞赛时T检验
Competition imaging vs relaxation
Team name
fast
attack
, 百拇医药
左枕区
L 0
右枕区
R 0
左枕区
L 0
右枕区
R 0
左枕区
L 0
右枕区
R 0
男 一 队
, 百拇医药
M team-No.1
Case N＝18
15
56.4666
± 15.0184
56.3333
± 14.7970
37.7666
± 10.9395
37.1533
± 10.9284
p<0.001
, 百拇医药
p<0.001
男 二 队
M team-No.2
Case N＝14
12
50.4166
± 13.7027
50.3833
± 13.7781
37.1525
10.7162
38.7416
, http://www.100md.com
± 11.6743
p<0.025
p<0.050
女 一 队
F team-No.1
Case N＝22
15
54.0000
± 8.9382
54.2333
± 8.7522
36.5333
, http://www.100md.com
± 6.9765
36.4533
± 7.1106
p<0.001
p<0.001
女 二 队
F team-No.2
Case N＝12
12
51.5166
± 9.9037
51.6016
, 百拇医药
± 9.8760
36.3850
± 6.7450
35.8991
± 6.7546
p<0.001
p<0.001
表5 间 歇 性 节 律 闪 光 刺 激
Table 5 Intermitent flashing stimulation (IRFS)
队 别
闪光刺激的反应类型(1)
, http://www.100md.com
The response of IRFS
潜伏期时间(2)
The incubation
恢复期时间(3)
The recovery
Team name
优越型
Best
良好型
Good
差 型
Bad
, http://www.100md.com
疲 劳
Fatigue
periods (second)
periods (second)
男 一 队
M team-No.1
Case N＝18
13*
4
-
1
0.3538±0.1853
, http://www.100md.com
0.6461±0.2470
男 二 队
M team-No.2
Case N＝14
10*
3
1
-
0.5360±0.1887
0.7610±0.3240
女 一 队
F team-No.1
, 百拇医药
Case N＝16
13*
1
-
2
0.2930±0.1662
0.6024±0.2318
女 二 队
F team-No.2
13*
5
-
-
, 百拇医药
0.4538±0.2183
0.7461±0.2106
注：*表中潜伏期和恢复期时间统计学处理的例数(n).(1)脑电波对闪光刺激反应的类型根据临床分类法。(2)临床潜伏期时间的正常值为0.7-0.9秒。(3)临床恢复期时间的正常值为1.0-1.5秒。
快大脑神经元代谢的速度适应竞赛的需要，如Alpha波率、波幅的变化与应激时间相吻合，并与对方打来的球速相适应。球在空中运行的速度0.1到0.5秒[5]，她对闪光刺激的潜伏期时间0.1秒，恢复期时0.3秒，说明该运动员的应变力强，瞬间不是单纯击球，而且要对打来的球在技术、战术做出敏锐而精确的判断，这是一个非常复杂的神经调节过程，它是通过大脑神经元的兴奋、抑制的调节作用，实现对竞赛的应激能力，并以电信号的形式反映出它的神经调节机能，以判断竞技水平。
, http://www.100md.com 表象竞赛时Alpha波被抑制43.83%(低于17%注意力不佳、46-50%杂以快波示为紧张、高於50%疲劳)；Alpha波串长可维持5-7秒(集中注意的耐力)。以上数据说明：注意力集中，大脑唤醒水平适度、稳定(此系连续作战不疲劳的神经心理基础)。
间歇性节律闪光刺激诱发试验表明：该选手对不同频率的闪光刺激，如6fps、10fps、14fps、18fps和24fps的上行刺激分别产生，6cps、10cps、14cps、18cps和24cps的节律同化反应。说明，脑电对闪光刺激的反应呈优越型、灵敏、协调、稳定，潜伏期时间是正常值的三分之一，恢复期时间是正常值的五分之一到三分之一，解除闪光刺激后，立即复原。
Y-G性格特性检查其曲线呈右下斜型，结合脑电图的串长分析表明：稳定性良好，两种检查方法的结果一致；性格曲线表明攻击性强，表现出敢打敢拚的心理素质；另外，值得提醒的是她还具有较强的冲动性，这是在竞赛中必须克制的特性。
, 百拇医药
(2)QH
奥运会女双金牌，女单铜牌得主，右横弧圈结合快攻打法。神经反应(脑电波对闪光刺激)呈优越型灵敏、协调、稳定；表象竞赛时以增加大脑神经元代谢的强度适应竞赛的需要，脑电波之幅度高，提示能量充足，有耐力，不易疲劳，其神经电生理学基础与运动技术特点型相适应。此系与快攻打法配对之有利因素，从而体现了教练员安排配对的科学性。
例2：LGL与KLH
(3)LGL
奥运会男双和男单两枚金牌得主，右直板快攻传统打法。
脑电图检查时，给予间歇性节律闪光刺激诱发试验，测试结果表明，该选手对6fps、10fps、14fps、18fps和24fps不同频率的闪光刺激产生：18cps的倍数反应、10cps、14cps、18cps基本节律同化反应和12cps的小数反应。该选手脑电波对闪光刺激的反应呈优越型、灵敏、协调、稳定，足以说明其应变能力强：对於对方打过来球速的多变性容易适应。
, 百拇医药
表象竞赛时是以加快大脑神经元代谢的速度适应竞赛的需要：波率从10周波/秒，增加到12周波/秒(速度加快)；波幅从50微伏特下降到35微伏特(强度降低)Alpha波被抑制42.85%。指数减少。注意力集中，大脑唤醒水平适度。
Y-G性格特性检查曲线呈右下斜型，提示：情绪安定，心情变化小，攻击性强。量表中攻击性得20分(满分)，掌握主导权得19分(标准点95%)。
(4)KLH
奥运会男双金牌得主，右横弧圈结合快攻打法。
脑电图检查时，给予间歇性节律闪光刺激诱发试验表明该选手对每秒6fps的闪光刺激产生12cps倍数反应，对10fps的闪光刺激产生10cps基本节律同化反应，给予14fps、18fps和24fps的闪光刺激不产生节律同化反应。提示：该选手对高於自发节律(10cps，周波/秒)的闪光刺激适应性欠佳。
, http://www.100md.com
表象竞赛时，以加快大脑神经元代谢的速度、强度交替出现的形式适应竞赛的需要；Alpha波被抑制35.89%，注意力集中，兴奋水平提高。
Y-G性格特性检查曲线呈右下斜型，提示：情绪尚安定，攻击性较强。量表中攻击性得18分(标准点96%)。
综上所述：脑电图定性指标(波率、波幅和指数%)，较为客观地评价了运动员的神经调节机能特征与运动技术特点的关系，反映出竟技水平，并被比赛成绩所证实。
3.6 压缩谱阵图监视(Monitoring Compressed Spectral Array)大脑每秒钟的机能动态变化。
压缩谱阵图是把脑电图原始电信号，输入计算机，经D/A数模转换，FFT处理后其Y轴表示功率谱(强度uv2)，X轴表示频域(主频Hz)，Z轴表示时间(秒)绘成三维阵图。数据内容含时间段、主频、强度和峰宽(封3彩色图3)。
, 百拇医药
不同运动技术特点的运动员，在不同机能状态下，脑功能每秒为单位的各项指标变化，以个体分析的实例阐述如下。
例1：右直快攻打法(封3彩色图3)。
YJW，女16岁，国家乒乓球女二队运动员。1995年全国乒乓球比赛，获女子单打少年亚军。脑电图系列高度(脑电图、脑电地形图和压缩谱阵图)：按本文实验设计进行，其300个时间段(每段1秒)的信息量。分别绘出安静状态、表象竞赛、间歇性节律闪光刺激和心理调节下放慢呼吸的压缩谱阵图，用以表现人脑功能从一个机能状态转入另一个机能的动态变化。表6为从相对安静状态进入表象竞赛时各项指标的数值。
表6 Y J W 的 缩 谱 阵
Table 6 Compressed spectral array of YJW
机 能 状 态
, 百拇医药
Function status
时间 (秒)
Time
主 频(赫兹)
Frequency (Hz)
强 度(微伏平方)
Intensity(μv)2
峰 宽
Peak wide
(second)
左枕(L0)
, http://www.100md.com 右枕(R0)
左枕(L0)
右枕(R0)
(L0)
(R0)
安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
4
45
9.37
10.32
9.35
, 百拇医药
10.11
239.13
22.06
395.16
5.45
0.69
1.20
0.66
1.85
表6提示：安静状态以第4个时间段的数据为对照，表象竞赛以第45个时间段的数据为例，显示：该选 手在不同机能状态下，大脑神经元兴奋抑制的调节作用。表象竞赛时波率加快，强度显著下降，脑功率谱的变化为速度型与运动技术特点(快快攻)相适应。
, http://www.100md.com
例2：运动技术特点右横弧圈(封3图3)。
ZZ，男 ，18岁，国家乒乓球男二队运动员。实验设计同例一，压缩谱阵图监测大脑从相对安静状态进入表象竞赛时，各项指标的数值(表7)。
表7 ZZ的压缩谱阵
Table 7 HTSS〗Compressed spectral array of ZZ
机 能 状 态
Function status
时间 (秒)
Time
主 频(赫兹)
, 百拇医药 Frequency (Hz)
强 度(微伏平方)
Intensity(μv)2
峰 宽
Peak wide
(second)
左枕(L0)
右枕(R0)
左枕(L0)
右枕(R0)
(L0)
(R0)
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安静状态 Relaxation
表象竞赛 Competition imaging
3
46
10.12
8.90
10.45
8.61
14.72
66.28
10.89
53.99
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1.02
1.03
1.24
1.00
表7提示：该选手在表象竞赛时，大脑神经元兴奋，波率减慢，强度上升，脑功率谱的变化为强度型与运动特点(弧圈)相适应。
4 小 结
4.1 脑电图的波率(cps)代表大脑神经元代谢的速度，波幅(μv)代表大脑神经元代谢的强度，根据脑电图学的理论基础和细胞膜电位学说[4]，在表象竞赛心理诱发的条件下，通过波率和波幅动态变化，可观察大脑神经元代谢方式与技术特点的关系。
4.2 脑电图Alpha波指数%可作为测定集中注意力，判断运动能力的指标[5]，亦可作为预测赛前竞技状态与选材指标之一。
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4.3 脑电图间歇性、节律闪光刺激诱发试验，脑电波对闪光刺激的反应类型、潜伏期时间和恢复期时间[3]，可以用作评定运动员神经反应的灵敏性、协调性和稳定性的客观指标。它可提高脑电图诊断精神疲劳的阳性率，在运动员机能评定中已得到进一步证实。
4.4 脑电地形图压缩谱阵在监测运动员状态时可以任意设置并提取不同导联和不同时间段的数字化信息；具有脑功能定位、功率谱诊断的功能；精度高、速度快、信息量大、反馈及时，加以图象说明更醒目，便于理解，有利于在运动队推广应用，但诊断难度大，仪器的价格高。
5 参考文献
1.Ganel M Landers 心理生理学和生物反馈，1987，71-74。
2.张振民等.女子投掷运动员集中注意动态变化的研究，中国体育科学学会运动医学专业委员会，1996年学术论文摘要，P51，1996。
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3.张振民等.EEG闪光刺激诱发试验对运动员精神疲劳评定的研究，中国体育科学学报，1995；15(6)：61-64
4.冯应琨编，监床脑电图学，P1-7，人民卫生出版社，1980
5.张振民等.心理调节下放慢呼吸脑电图功率谱能量变化，体育科学，1991；11(1)：71-75
6.浦钧宗等.优秀运动员机能评定手册，P214，人民体育出版社，1989.
7.张振民等.优秀运动员力量训练与表象竞赛时脑电功率谱能量规律性变化，中国体育科学学会运动心理学专业委员会，1996年论文集，P36，1996.
(1998，03，26收稿), http://www.100md.com