趙云波 劉占捷 李玲 夏忠梁
摘 ? ?要:陽極經(jīng)顱直流電刺激(a-tDCS)技術可以增強皮層興奮性和相關腦功能連接,大腦功能性改變對提升人體反應速度、改善運動表現(xiàn)具有積極影響。通過CNKI、萬方、PubMed、Web of Science、EBSCO數(shù)據(jù)庫檢索2000—2020年相關文獻,系統(tǒng)梳理陽極經(jīng)顱直流電刺激對健康和運動人群反應時的影響效果,并探討該技術對反應速度的作用機制、應用策略、最優(yōu)刺激方案以及對運動表現(xiàn)的影響。結果表明:1)a-tDCS引起的皮層興奮性和腦功能連接性的變化,可以增強MEP振幅,改善認知功能及腦功能狀態(tài),縮短健康人群的反應時間。2)應用策略應首選任務執(zhí)行相關的腦區(qū),且適度延長刺激時間,增加電流強度可以優(yōu)化刺激效果,尤其是較小的極板可以解決a-tDCS技術聚焦性差的問題。3)a-tDCS技術可以提升運動員的運動表現(xiàn),特別是刺激結合運動訓練方案,可以更大程度地提升運動員的運動表現(xiàn),建議將其作為運動員進一步提高反應能力的新方法和新手段。
關鍵詞:陽極經(jīng)顱直流電刺激;反應時;認知功能;反應速度;運動表現(xiàn)
中圖分類號:G 804.22 ? ? ? ? ?學科代碼:040302 ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A
Abstract:Anodal transcranial direct current stimulation (a-tDCS) can enhance cortical excitability and related brain functional connections, and brain functional changes have a positive impact on improving reaction speed and motor performance. Based on relevant literatures of CNKI, Wanfang, PubMed, Web of Science and EBSCO databases from 2000 to 2020, the effects of anodal transcranial direct current stimulation on the reaction time of healthy and exercise population were systematically analyzed. The mechanism, application strategy, optimal stimulus plan and its effects for sports performance were also discussed. The result shows that 1) cortical excitability and changes of brain functional connectivity caused by a-tDCS can enhance the amplitude of MEP, improve the cognitive function and the state of brain function, and shorten the reaction time of healthy people. 2) the application strategy should be the brain region related to task execution, and the stimulation effect can be optimized by moderately extending the stimulation time and increasing the current intensity, and especially the small plate can solve the problem of poor focus of a-tDCS technology. 3) a-tDCS technology can improve athletesmotor performance, and especially the stimulation combined with sports training program can improve athletesmotor performance level to a greater extent. It is suggested that a-tDCS can be used as a new method and new means to further improve athletesreaction ability.
Keywords: transcranial direct current stimulation; reaction time; cognitive function; reaction speed; motor performance
反應時(reaction time,RT)又稱潛伏期(latency period),是從刺激信號出現(xiàn)到應答動作開始的時間間隔,是反映人體神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)快速反應能力的重要指標[1-2]。在競技比賽中,無論是短跑運動員聽發(fā)令槍響的簡單反應,還是跆拳道運動員辨別對手動作姿勢的復雜反應,都需要運動員中樞神經(jīng)系統(tǒng)作出準確決策和快速應答[3-4]。反應時作為評價反應速度的關鍵指標,可以評估、推測運動員的反應能力。反應能力又是衡量運動員運動表現(xiàn)水平的重要指標。Seidel-marzi等[5]和Yu[6]等運用功能性近紅外光譜技術研究發(fā)現(xiàn):運動員通過量化訓練可以誘導大腦可塑性變化,改變任務相關腦區(qū)的激活程度影響人體反應時,進而影響人體反應速度。Sietto[7]等的研究指出,運動訓練對相應腦區(qū)功能連接的增強同樣可以促進反應時的縮短。因此,采用有效的手段激活和增強腦區(qū)功能及相關網(wǎng)絡提升人體反應時將是改善普通人群甚至運動員反應能力和運動表現(xiàn)的關鍵。
經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)是一項通過微弱、恒定直流電作用于特定腦區(qū),調節(jié)腦神經(jīng)功能的非入侵式腦神經(jīng)調控技術[8]。該技術具有安全、高效、廉價特點,在臨床、康復及運動科學等領域得到廣泛應用。tDCS具有極性特征,包括陽極和陰極兩種刺激模式,陽極刺激增強大腦皮層興奮性,陰極刺激抑制大腦皮層興奮性[9]。相關研究指出,陽極經(jīng)顱直流電刺激(a-tDCS)可以作為一種腦神經(jīng)“增強劑”,改善認知功能,提升運動表現(xiàn)[10]。通過檢索2000—2020年有關a-tDCS對反應時影響的相關研究,在系統(tǒng)梳理a-tDCS干預健康人群和運動員的基礎上,探討該技術對人體反應時影響的作用機制、應用策略及最優(yōu)刺激方案,進而為提升競技運動員運動表現(xiàn)提供新手段、新視角。
1 ? 研究方法
1.1 ?文獻檢索
通過檢索CNKI、萬方、PurMed、Web of Science以及EBSCO數(shù)據(jù)庫,收集關于a-tDCS對不同類型反應時研究的隨機對照試驗(RCT)。檢索時間截至2020年1月31日。中文檢索以“陽極經(jīng)顱直流電刺激”“響應時”“反應時”“潛伏期”等主題詞進行組合檢索;外文檢索詞以“a-tDCS”“Anodal Transcranial Direct Current Stimulation”“Reaction Time”“Response Time”“Response Latency”等主題詞進行組合檢索。此外,還對收錄文章的參考文獻列表進行了追蹤檢索,并收錄最新相關文獻。最后,共檢索到文獻1 061篇,統(tǒng)一導入“ EndNoteX 9.1”軟件后,剔除重復文獻,并將實際收錄的734篇文獻納入篩選范圍。
1.2 ?文獻納入與剔除
根據(jù)研究內容要求,明確納入標準和排除標準,將檢索后的全部文獻進行篩選,然后根據(jù)干預人群和干預方式對文章進行分類。初篩閱讀題目和摘要剔除612篇不相關文獻;鑒定剩余122篇文獻全文,剔除文獻94篇;實時收錄文獻2篇;最后共30篇文獻納入研究(見圖1)。
1.2.1 ?納入標準
根據(jù)PICO原則制定文獻納入的標準。
1)P(participants),研究對象:年齡為18~59周歲的健康或運動人群。
2)I(interventions),干預措施:實驗組干預為a-tDCS或a-tDCS結合體育鍛煉,控制組為假刺激或基線(首選假刺激,若無假刺激可用基線代替)。
3)C(comparison),對照:文獻類型為RCT或基線對照實驗,無論是否分配隱藏或使用盲法。
4)O(outcome),結局指標:選用最直觀評價反應速度的指標——反應時。
1.2.2 ?剔除標準
1)不符合納入標準要求的文獻。
2)除英語以外的其他語種研究。
3)納入文獻內容不完整,且無法獲取全文。
4)剔除文獻綜述、書籍、會議摘要、研究方案或臨床實驗。
2 ? 研究結果與分析
2.1 ?a-tDCS技術對反應時影響的作用機制
反應時主要受腦-脊髓傳導通路和腦功能狀態(tài)的影響。一項經(jīng)顱磁刺激(TMS)研究發(fā)現(xiàn):皮質脊髓通路激活,可以縮短個體操作簡單任務的反應時,并且個體在操作復雜任務的反應時更易受到感知、注意、情緒、決策、記憶等皮層與腦網(wǎng)絡連接的影響[11]。a-tDCS技術可以改變突觸可塑性、增加局部皮層血流量、調節(jié)局部皮層興奮性和腦區(qū)功能連接,進而改善人體的認知功能和運動表現(xiàn)。
2.1.1 ?改變大腦皮層興奮性,提高動作執(zhí)行效率
腦神經(jīng)系統(tǒng)與運動存在密切的關聯(lián),人體皮質脊髓興奮性差異以及中樞疲勞程度都會影響動作執(zhí)行的反應速度,這與運動誘發(fā)電位(MEP)振幅降低有關[12]。tDCS刺激大腦皮層可以改變皮層興奮性,影響MEP振幅變化[13]。目前研究已證實,a-tDCS干預運動皮層對MEP振幅增強可間接提升皮質脊髓的興奮性,其效果在刺激結束后存在保持效應[14]。Pellicciar等[15]后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),采用a-tDCS刺激初級運動皮層執(zhí)行簡單反應任務,通過腦電圖記錄到的MEP顯著升高,且動作執(zhí)行的反應時明顯縮短。這證明了a-tDCS、MEP與反應時之間的作用關系,并提示該技術有保持和提升運動員反應速度的潛在作用,但對a-tDCS技術延緩和恢復中樞疲勞的長效機制,還需結合神經(jīng)影像學進一步深入研究。
2.1.2 ?激活局部皮層及功能連接,改善認知功能
人體運動執(zhí)行、選擇決策以及工作記憶等受不同位置腦區(qū)的控制,但與其他腦區(qū)也有著密切的關聯(lián)。a-tDCS刺激局部皮層可以增強相關網(wǎng)絡的功能性連接,并改變左右半球間的聯(lián)通性[16]。這是由于a-tDCS對主腦區(qū)的刺激效應增強皮層聯(lián)結延伸,打開了相關腦區(qū)與主腦區(qū)的傳導路徑[17]。Fregni等[18]研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS干預對主腦區(qū)與相關腦區(qū)功能連接的協(xié)同激活可以改善人體認知功能,增強行為表現(xiàn)。對于認知功能障礙患者和高認知水平運動員,a-tDCS可以實現(xiàn)對受損功能網(wǎng)絡的“正?;奔皬娀δ苓B接的激活效果[19]。隨著a-tDCS在運動康復和競技體育研究中的不斷深入,未來可進一步提高該技術在體育領域的應用價值,并將其轉化為一種新式訓練手段,擴大運動員在競技比賽中的競爭優(yōu)勢。
2.1.3 ?改善腦功能狀態(tài),增強動作準備
賽前準備活動是運動員調整競技狀態(tài)的有效途徑,其主要目的是增加肌肉延展性、防止運動損傷等。a-tDCS可通過調節(jié)人體執(zhí)行任務前的腦功能狀態(tài),改善動作準備。動作準備狀態(tài)主要受任務執(zhí)行前中樞神經(jīng)疲勞和焦慮情緒的影響。增強運動皮層上游區(qū)域的皮層活性可以降低執(zhí)行輸出的反應閾值和疲勞感[20]。a-tDCS通過刺激輔助運動區(qū),可以改善人體執(zhí)行任務前主腦區(qū)和相關功能網(wǎng)絡連接的易化水平增強動作準備[21]?;谀X功能對運動員賽前心理狀態(tài)的調控作用,從神經(jīng)和肌肉雙通道調節(jié)運動員賽前狀態(tài)有助于競技水平的穩(wěn)定發(fā)揮。
2.1.4 ?速度與準確性權衡
速度與準確性權衡(speed-accuracy trade off, SAT)主要受聯(lián)想和前運動區(qū)域調節(jié),反應閾值的降低與反應前整合信息量的效率有關[22]。功能性核磁共振成像(fMRI)研究發(fā)現(xiàn),反應時與準確率的調節(jié)路徑存在差異,當強調速度時,前運動區(qū)域會引起反應閾值變化[23-24],但在要求快速應答條件下,a-tDCS刺激前輔助運動區(qū),并不會對知覺決策的反應閾值造成影響[25]。在部分研究中,還發(fā)現(xiàn)了準確率下降,并對a-tDCS提升反應能力提出了質疑[26]。由于目前a-tDCS對反應時和準確率的影響研究較少,提示未來需進一步剖析相關神經(jīng)生理機制,從反應時與準確率兩方面評價a-tDCS對人體反應能力的影響,并進一步詮釋速度與準確性之間的內在聯(lián)系。
2.2 ?a-tDCS技術對反應時的影響效果
近年來,a-tDCS結合腦電圖、功能磁共振成像、功能性紅外光譜等的研究表明,a-tDCS可以有針對性地調節(jié)大腦皮層,增強特定的運動能力。多項研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS可以優(yōu)化大腦處理能力,縮短人體的反應時間,進而提升運動表現(xiàn)(見表1)。
通過整理目前a-tDCS對健康人群反應時影響的實驗研究,該技術在縮短人體反應時方面有著積極的作用。當前的研究主要通過不同類型的反應時任務評價a-tDCS技術對反應速度的影響,包括簡單反應時任務、停止信號反應時任務、選擇反應時任務、Stroop測試以及N-back任務。a-tDCS的研究設計一般包括:1)受試者的選擇。年齡范圍18~45歲,沒有性別限制。2)a-tDCS腦區(qū)位置的選擇。包括初級運動皮層、輔助運動區(qū)、前輔助運動區(qū)、左背外側前額葉皮層、右背外側前額葉皮層、右額下回、頂葉皮層以及小腦。3)a-tDCS的刺激參數(shù)范圍。電流強度為0.5~2 mA,刺激時長為10~30 min,極板大?。枠O)為7.8~35 cm2,以及高精度直流電刺激技術(HD-tDCS)的環(huán)形電極。
基于目前相關研究結果之間存在較大差異,本研究認為以下幾個因素可能是效果存在差異的主要影響因素:1)刺激方案構成要素的差異,即腦區(qū)位置、刺激強度、刺激時長、極板大小之間的參數(shù)變化;2)受試者實驗中的疲勞狀態(tài)和情緒變化對研究結果造成的影響;3)由于任務難度過大引起的“天花板效應”和任務過于簡單導致的“地板效應”,使研究結果不夠客觀;4)測試時間不同引起的差異,即“在線”“離線”以及“間隔”測試會導致實驗數(shù)據(jù)的不同。由此,未來實驗設計需準確定位腦區(qū)和優(yōu)化刺激參數(shù),并避免個體差異、實驗任務等多方面因素對實驗結果造成的不良影響。2.3 ?a-tDCS技術對反應時影響的應用策略與刺激方案
a-tDCS干預反應時的研究呈現(xiàn)出不同干預效果,腦區(qū)位置、電流強度、極板大小、刺激時長等相關調節(jié)變量是影響干預結果的主要因素。明確腦區(qū)功能、優(yōu)化刺激方案有助于精確制定應用策略,提升a-tDCS的使用效率。
2.3.1 ?腦區(qū)位置選擇與應用策略
初級運動皮層(M1)位于中央前回,是參與動作執(zhí)行的關鍵區(qū)域。在任務執(zhí)行時,a-tDCS刺激左側或右側M1區(qū),能有效縮短執(zhí)行簡單任務的反應時間,保持測試(30 min)中效果依舊顯著[28-29,47]。在刺激方式上,單側刺激明顯好于雙側刺激的干預效果,雙側a-tDCS雖然可以引起皮層的興奮性增強,但在fMRI檢測研究中,并未觀察到皮質脊髓興奮和MEP振幅變化[48]。Drummond等[37]和Huang等[49]的研究指出,a-tDCS刺激雙側M1區(qū),對縮短選擇反應時和辨別反應時有一定效果,這實際上是由于陽極極板下電流擴散引起其他相關腦區(qū)激活所致[50]。由此,未來可將a-tDCS刺激單側M1區(qū)作為縮短運動員簡單反應時的應用范式。
輔助運動區(qū)(SMA)位于初級運動皮層的前側,高度參與簡單、復雜運動行為計劃[51]。a-tDCS刺激SMA可以提升多項任務執(zhí)行的反應速度,而且聯(lián)合噪聲刺激對反應時的縮短更加明顯。這為a-tDCS聯(lián)合聽覺信號刺激提升計時類運動項目啟動速度提供了實證參考。Vollmann等[52]研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS刺激SMA可以提升初學者的觀察學習能力,這也為a-tDCS聯(lián)合觀察學習提高運動技能學習效率提供了重要依據(jù)。Hupfeld等[53]的研究還發(fā)現(xiàn),采用重復刺激手段實現(xiàn)了a-tDCS持續(xù)提升反應速度的目的。這說明,未來可在接受a-tDCS的同時增加更多的時間進行訓練,可能更有助于長效的運動增益。
左背外側前額葉皮層(DLPFC)高度參與認知加工,是復雜任務執(zhí)行的主要腦區(qū)。a-tDCS對決策、記憶等認知方面的影響與左DLPFC興奮性有關。Frings[ 54]、Angius[55]、Loftus[41]和Jeon[56]等的研究表明,個體接受a-tDCS刺激,雖然刺激參數(shù)和任務難度略有不同,但執(zhí)行Stroop任務的效果趨勢是一致的,即對認知功能的改善。Friehs等[30]的研究也證實,a-tDCS干預籃球運動員可短暫提升認知決策,減少投籃假動作對運動員視覺的干擾效應,并且認知訓練聯(lián)合刺激組對認知功能的改善明顯優(yōu)于單刺激組[57]。建議可將聯(lián)合干預手段作為一種提高球類項目運動員認知水平訓練的新方法。
右額下回(IFG)、前輔助運動區(qū)(pre-SMA)、右背外側前額葉皮層(DLPFC)等腦區(qū)均參與了行為抑制[58]。而在執(zhí)行停止反應時任務的效果上,a-tDCS刺激右IFG明顯比刺激其他腦區(qū)效果顯著,即證實了右IFG在大腦執(zhí)行抑制行為的主導作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS刺激右IFG不僅可以改善反應抑制還增強了主動抑制[35, 59-60]。因此,a-tDCS刺激IFG可有效抑制沖動行為,該技術應用于醫(yī)療康復領域將對治療青少年多動癥、網(wǎng)絡成癮等產(chǎn)生積極影響。
后頂葉皮層(PPC)被稱為“聯(lián)合”皮質區(qū)域,Whitllock[61]指出,PPC具有廣泛的連通性,它不僅參與感覺運動的信息整合,還參與了多種認知過程,包括注意力、決策、工作記憶等。Li等[38]研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS干預左側或右側PPC可以顯著縮短選擇反應時,且實驗組在測試的最后階段比假刺激組表現(xiàn)出更強的選擇性注意。Sandrini等[46]和Gan等[40]的研究還發(fā)現(xiàn),a-tDCS刺激左側PPC對決策和工作記憶也有一定的增益效果。上述研究擴展了對PPC特定功能的現(xiàn)有認識,但對其神經(jīng)生理機制還不明確。因此,需要進一步的研究證實PPC在改善認知功能上的特殊作用。
綜上所述,本研究認為,a-tDCS干預頂葉皮層、輔助運動區(qū)、初級運動皮層、左背外側前額葉皮層以及右額下回后的單個或多個區(qū)域,可以增強人體注意力、動作準備、動作執(zhí)行、工作記憶、選擇決策和行為抑制等多方面能力,從而縮短人體反應時間。
2.3.2 ?電流強度、極板大小及刺激時長與刺激方案
a-tDCS刺激的最佳方案與刺激密度和刺激時長兩方面有關,且電流密度受電流強度和極板大小交互影響[62]。經(jīng)顱磁刺激(TMS)檢測發(fā)現(xiàn),a-tDCS刺激強度極小的變化也會使皮層激活效果產(chǎn)生巨大影響[63]。Keeser等[42]和Teo等[43]的研究發(fā)現(xiàn),在極板大?。枠O)為35 cm2的條件下,2 mA比1 mA刺激更有利于皮層興奮性的提高,較低的電流強度可能是出現(xiàn)該結果的主要原因。傳統(tǒng)物理模型預測,大腦中的電場會隨著a-tDCS刺激強度的增加而增強,反應時也會隨著電場的增強而縮短[64],但也有研究指出,反應時與刺激強度之間并不一定存在正向變化或可能成負相關關系[65]。未來可結合TMS技術繼續(xù)研究不同刺激強度的皮層興奮性變化。
電流密度在0.03~0.08 mA/cm2的范圍內,電流密度越大對改善運動表現(xiàn)的效果越好[66]。Antal等[67]研究發(fā)現(xiàn),較小的極板能夠產(chǎn)生更有針對性的刺激位點,較大的極板可將電流密度降低至人體刺激閾值以下增強tDCS的安全性。較小的陽極極板會產(chǎn)生更好的刺激效果,這與高精度經(jīng)顱直流電刺激(HD-tDCS)技術的刺激方式有一定的相似性。HD-tDCS可以使刺激電流具有較高的聚焦性[68],同時,陽極HD-tDCS刺激運動皮層會產(chǎn)生更強的皮質-脊髓興奮性和運動誘發(fā)電位振幅[69-70]。未來HD-tDCS技術將取代tDCS技術應用到臨床醫(yī)學中治療患者,應用到體育領域提升運動員運動表現(xiàn)。
健康成年人刺激時長在10~20 min范圍內,刺激效果沒有隨著刺激時長的增加而增強,這與人體對刺激的耐受性有關。有研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS持續(xù)刺激5 min可觀察到皮層的長時間增強效應,但刺激時間過長將會引發(fā)刺激效果的逆轉[71]。Horvath等[27]的研究也表明,a-tDCS刺激10 min可觀察到持續(xù)40 min的腦功能后效應和反應時變化,但a-tDCS刺激20 min不會對反應時產(chǎn)生影響。由于納入研究很少有對性別進行區(qū)分,且年齡跨度較大,建議刺激時長根據(jù)個體差異適度調整,可以更好地優(yōu)化刺激方案。
綜上所述,本研究認為:適度延長持續(xù)時間和增加電流密度會出現(xiàn)較好的干預效果;采用較小的刺激極板,a-tDCS的刺激效果更顯著。
2.4 ?a-tDCS技術對提升運動表現(xiàn)的啟示
反應能力是運動員掌握、運用運動技能的基礎和前提條件[72-73]。在不同運動項目中,運動員需要針對自身項目特點進行簡單反應(例如田徑起跑反應)和復雜反應(例如籃球假動作),反應速度是影響比賽成績和決定比賽勝利的重要因素之一。鑒于反應能力對運動員競技表現(xiàn)的重要作用,探究a-tDCS對不同運動項目人群反應時的影響具有重要的理論和實踐意義。雖然a-tDCS干預運動員反應時的研究數(shù)量有限,但已有多項研究指出,a-tDCS配合體育訓練使用可以提升運動員的運動表現(xiàn)(見表2)。
結合a-tDCS對運動人群提升反應能力的訓練方案,本研究發(fā)現(xiàn),a-tDCS主要以單刺激、重復刺激、單刺激與訓練、重復刺激與周期訓練的形式應用于運動訓練中。單刺激方案對于初學者和運動愛好者反應能力有一定的改善效果,但是對于運動員幾乎無影響,這表明運動員表現(xiàn)出對電流刺激更好的耐受性。在實際應用中,電子游戲愛好者在游戲訓練期間追加a-tDCS刺激比對照組反應時的縮短效果更加明顯[74]。電子競技項目近年來發(fā)展迅猛,未來可將非入侵式腦刺激技術作為提升該項目競賽優(yōu)勢的重要手段[75]。目前,以tDCS技術為原理開發(fā)的便攜式耳機[76],已經(jīng)作為輔助運動訓練的手段,應用于籃球和電子競技等項目的職業(yè)運動員的訓練中[77]。在不同形式的訓練計劃中,借助a-tDCS可以提高訓練效果。Liu等[78]研究認為,a-tDCS重復刺激保持正常訓練的賽艇運動員兩周,相比常規(guī)訓練組運動員反應時顯著縮短,并體現(xiàn)出較長的保持效應(兩周),重復刺激配合長周期的反應訓練或認知訓練也得出了類似結論[79-80]??梢姡捎胊-tDCS技術與傳統(tǒng)訓練相結合的干預方案,將進一步提升運動員的訓練水平。
在競技體育領域,一直在尋找提高成績的人體工程學輔助手段,一些運動員甚至為此使用非法藥物。近年來,a-tDCS技術逐漸顯現(xiàn)出在增加運動員肌肉力量、延緩運動疲勞、促進運動技能學習、調節(jié)平衡能力及增強運動感覺等方面的潛力。a-tDCS對健康人群和運動員反應時的積極影響啟示:1)a-tDCS對執(zhí)行功能與決策能力的改善可以提高運動員的靈敏素質,增強肌肉爆發(fā)力,并且對皮層的長時程增長效應可能有利于促進運動技能學習和增強比賽中的潛在競爭優(yōu)勢。2)運動員與健康人對電流的敏感度存在差異,tDCS常規(guī)使用范圍可能并不適用于運動員,刺激參數(shù)變化需更多考慮個體因素,并且需要注意高強度電流和較長刺激時間可能存在安全風險。3)a-tDCS單一刺激手段可以引起皮層興奮性的短暫激活,但不能影響運動員的行為表現(xiàn),為了實現(xiàn)運動表現(xiàn)的長效提升,采用重復刺激與運動訓練相結合的手段,可以突破傳統(tǒng)運動訓練局限,加速運動能力的提高。綜合已有研究可見,a-tDCS配合運動訓練,將以一種超過體育訓練總和的方式提升人體反應速度。可將a-tDCS作為一種新的(輔助)訓練手段應用于競技體育領域,為運動員挖掘競技潛能、突破人體極限提供幫助。
3 ? 結論與展望
3.1 ?結論
a-tDCS可以通過改變大腦皮層興奮性、增強大腦功能連接、易化腦功能網(wǎng)絡激活水平來縮短健康人群的反應時,包括MEP振幅的增強、認知功能的改善和腦功能狀態(tài)的提升。選擇任務相關的核心腦區(qū)搭配適當?shù)拇碳?shù)對健康人群反應時的縮短更加顯著。對于運動人群,重復a-tDCS與運動訓練結合可能更大程度地提升反應能力和運動表現(xiàn)。
3.2 ?展望
a-tDCS技術在理論層面具有很強的實用價值,但對反應時影響的實驗研究仍存在以下幾個問題亟待解決:首先,各項研究之間腦區(qū)位置和刺激參數(shù)的差異較大,使歸納a-tDCS的應用策略和優(yōu)化刺激方案仍然具有一定的挑戰(zhàn)性。其次,鮮有研究對受試者的年齡和性別進行界定,忽視了個體差異對干預效果的影響。最后,較少的a-tDCS聯(lián)合運動訓練研究未能得出聯(lián)合干預協(xié)同效應更加明確的結論。
未來可將a-tDCS技術的研究重點轉向競技體育領域,并結合運動訓練,為運動員加速提升運動表現(xiàn)提供切實可行的訓練方案,但在研究設計時,必須注意個體差異、刺激參數(shù)以及任務相關腦區(qū)的選擇與定位等因素的影響。
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收稿日期:2020-08-06
基金項目:遼寧省教育廳高??蒲谢痦椖浚╓JC2020ST06);沈陽體育學院研究生創(chuàng)新基金資助項目。
第一作者簡介:趙云波(1993—),男,碩士在讀,研究方向為運動技能學習與神經(jīng)調控,E-mail:583651145@qq.com。
通信作者簡介:夏忠梁(1979—),男,博士,副教授,研究方向為運動技能學習與神經(jīng)調控,E-mail:xiazhongliang1979
@163.com。
作者單位:1.沈陽體育學院,遼寧沈陽 ?110032;2.首都體育學院, 北京 100191。
1.Shenyang Sport University,Shen,Liaoning 110032,China;2.Capital University of ?Physical Education and Sports,Beijing 100191,China.