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單側(cè)訓(xùn)練對(duì)下肢爆發(fā)力的影響及其神經(jīng)機(jī)制研究進(jìn)展

2022-08-01 00:28:36林奕貫葉衛(wèi)兵
關(guān)鍵詞:爆發(fā)力半球雙側(cè)

林奕貫 葉衛(wèi)兵

1 浙江旅游職業(yè)學(xué)院公共教學(xué)部(杭州 311231)

2 浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院(金華 321004)

單側(cè)訓(xùn)練(unilateral training,UNI)是指采用單邊肢體動(dòng)作模式進(jìn)行的練習(xí)。單側(cè)訓(xùn)練的運(yùn)用與研究已有很長(zhǎng)的歷史,早在100 多年前研究者就發(fā)現(xiàn)了交叉遷移(cross-education)現(xiàn)象,即肢體進(jìn)行一側(cè)肌力訓(xùn)練后能夠引起另一側(cè)同源肌肉力量增長(zhǎng)[1,2]?;诖爽F(xiàn)象,一些研究者將單側(cè)訓(xùn)練應(yīng)用于骨科損傷和腦卒中后偏癱患者的康復(fù)上,取得了良好的效果[3,4]。

近些年來(lái),單側(cè)訓(xùn)練在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域中備受關(guān)注。一方面是由于功能性訓(xùn)練理論的興起,訓(xùn)練手段與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式的一致性被越來(lái)越多的人認(rèn)可[5,6]。大多數(shù)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目是以單側(cè)肢體發(fā)力為主,然而傳統(tǒng)體能訓(xùn)練主要采用雙側(cè)訓(xùn)練(bilateral taining,BIL),與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)不一致,為此一些訓(xùn)練專家認(rèn)為雙側(cè)訓(xùn)練可能無(wú)法有效地將訓(xùn)練效益遷移至專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)上[7,8]。另一方面,有研究觀察到雙側(cè)同源肌肉同時(shí)收縮的最大力量小于單獨(dú)收縮時(shí)左右肢體力量之和,即雙側(cè)虧損現(xiàn)象(bilateral deficit,BLD)[9,10],因此訓(xùn)練專家認(rèn)為單側(cè)訓(xùn)練可以讓目標(biāo)肌肉承受更大的負(fù)荷,產(chǎn)生更高的訓(xùn)練效益[11];同時(shí),單側(cè)抗阻訓(xùn)練還能夠減少外部施加的總重量,減小脊柱負(fù)荷,降低損傷風(fēng)險(xiǎn)[12,13]。隨著單側(cè)訓(xùn)練在實(shí)踐中的大量運(yùn)用,一些研究者對(duì)其訓(xùn)練效果提出了質(zhì)疑,他們認(rèn)為單側(cè)訓(xùn)練會(huì)加劇雙側(cè)肢體力量的不對(duì)稱性,從而影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),增加損傷風(fēng)險(xiǎn)[14-18];此外,還有研究認(rèn)為單側(cè)下肢快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練會(huì)增加觸地時(shí)間,這可能不利于快速力量發(fā)展[19,20]。

現(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)外已有大量研究對(duì)比了單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練的效果,但由于采用了不同的訓(xùn)練手段、負(fù)荷、周期等導(dǎo)致了不同結(jié)果的產(chǎn)生,對(duì)UNI 的訓(xùn)練效益還存在很大的爭(zhēng)議。因此,本文通過(guò)檢索單側(cè)訓(xùn)練的相關(guān)文獻(xiàn),提取下肢最大力量、功率輸出、跳躍能力3 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),比較單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練對(duì)下肢爆發(fā)力的影響,并探討其可能機(jī)制,以期為單側(cè)訓(xùn)練的實(shí)踐提供有力的證據(jù)支持。

1 資料和方法

1.1 檢索策略

文獻(xiàn)檢索全程由2名人員采用獨(dú)立雙盲的方式進(jìn)行,以英文關(guān)鍵詞unilateral training、bilateral taining、unilateral jump、one-leg jump 等 在Pubmed、Web of Science 上檢索相關(guān)文獻(xiàn);以單側(cè)訓(xùn)練、雙側(cè)訓(xùn)練、單腳跳、單腿跳等關(guān)鍵詞在知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)進(jìn)行檢索。對(duì)檢索文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)進(jìn)行二次檢索,以更全面地納入文獻(xiàn)資料。最后一次檢索時(shí)間為2021年10月10日。

1.2 文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn):(1)文獻(xiàn)類型為公開發(fā)表的中、英文文獻(xiàn);(2)關(guān)于單側(cè)訓(xùn)練的文獻(xiàn);(3)實(shí)驗(yàn)對(duì)象均為健康人群,不對(duì)性別、年齡、訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行限制。

排除標(biāo)準(zhǔn):(1)缺乏雙側(cè)訓(xùn)練組;(2)缺乏相關(guān)指標(biāo);(3)僅有摘要,缺乏全文;(4)重復(fù)發(fā)表;(5)未進(jìn)行長(zhǎng)期干預(yù);(6)學(xué)位論文。

1.3 文獻(xiàn)篩選與資料提取

文獻(xiàn)的搜索和評(píng)估由2位研究員分別獨(dú)立地按照納入、排除標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。首先用關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,將檢索到的文獻(xiàn)用NoteExpress 軟件剔除重復(fù)的文章;再通過(guò)閱讀標(biāo)題進(jìn)行初次篩選,刪除與主題無(wú)關(guān)的文獻(xiàn);通過(guò)閱讀余下文獻(xiàn)的摘要,排除綜述、未進(jìn)行長(zhǎng)期干預(yù)、僅有摘要缺乏全文以及非中、英文的文獻(xiàn);將復(fù)篩后獲得的可能合格的文獻(xiàn)進(jìn)行全文閱讀,排除缺乏雙側(cè)訓(xùn)練組、學(xué)位論文、缺乏相關(guān)指標(biāo)的文獻(xiàn)。對(duì)最終符合本研究納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)進(jìn)行資料提取,包括作者、發(fā)表年份、受試者人數(shù)、年齡、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、訓(xùn)練周期與頻率、訓(xùn)練手段、訓(xùn)練組數(shù)與次數(shù)、主要研究結(jié)果等。

2 結(jié)果

2.1 搜索與排除結(jié)果

最終我們檢索到的文獻(xiàn)共5842 篇,除去重復(fù)的還剩2773篇。通過(guò)對(duì)標(biāo)題的篩選,去除了與主題無(wú)關(guān)的2341篇文獻(xiàn),剩余432篇。再通過(guò)閱讀摘要去除綜述、內(nèi)容不相關(guān)、未進(jìn)行長(zhǎng)期干預(yù)、僅有摘要缺乏全文以及非中、英文發(fā)表的文獻(xiàn),最終有52 篇符合本文主題。對(duì)剩余的52篇文獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)后篩除了32篇,32篇被篩除的具體緣由如下:有6篇研究缺少BIL組;有9篇文獻(xiàn)缺乏下肢跳躍表現(xiàn)、功率輸出和最大力量指標(biāo);有17 篇文獻(xiàn)為未經(jīng)同行評(píng)議的學(xué)位論文。最終有20篇文獻(xiàn)被納入本系統(tǒng)綜述中。文獻(xiàn)篩選的具體步驟如圖1所示。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程

2.2 納入文獻(xiàn)基本情況

表1顯示,在納入的20篇文獻(xiàn)中,有13篇為近5年內(nèi)發(fā)表,可見(jiàn)單側(cè)訓(xùn)練已是國(guó)內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點(diǎn)內(nèi)容。在現(xiàn)有研究中,受試者為男性的研究居多,年齡主要集中在13~26 歲,多數(shù)為有一定訓(xùn)練基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)員和體育專業(yè)學(xué)生,僅有4 篇文獻(xiàn)針對(duì)無(wú)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)者進(jìn)行研究。訓(xùn)練周期在4~26 周之間,每周2~3 次。在研究設(shè)計(jì)方面,有11篇文獻(xiàn)僅進(jìn)行抗阻訓(xùn)練,4篇文獻(xiàn)僅進(jìn)行快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練,5篇文獻(xiàn)同時(shí)采用了抗阻訓(xùn)練與快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練,即復(fù)合式訓(xùn)練(complex training)??棺栌?xùn)練以多關(guān)節(jié)動(dòng)作居多,主要有深蹲或弓步蹲,單腿或雙腿的硬拉、伸膝、屈膝等練習(xí)手段;快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練包括了單腿或雙腿的跳深、下蹲跳、障礙跳、跳箱、跳遠(yuǎn)等。

表1 納入研究基本情況

(續(xù)表1)

2.3 單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練對(duì)比結(jié)果

由于納入文獻(xiàn)中缺少訓(xùn)練前后改變值的平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差,缺乏得出相關(guān)系數(shù)的條件,無(wú)法進(jìn)行meta 分析,故采用系統(tǒng)綜述方式進(jìn)行描述性分析,納入分析的指標(biāo)包括最大力量、功率輸出以及跳躍能力相關(guān)指標(biāo)。為更清晰地體現(xiàn)UNI與BIL訓(xùn)練效果的差異,本研究提取了各研究訓(xùn)練前后的平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或提高幅度,以及UNI 與BIL 的對(duì)比結(jié)果,探討兩種訓(xùn)練方式對(duì)下肢爆發(fā)力發(fā)展的影響差異。

2.3.1 對(duì)最大力量發(fā)展的影響

表2顯示,共有10篇文獻(xiàn)對(duì)比了單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練對(duì)下肢最大力量的影響。有8篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI與BIL對(duì)單側(cè)力量的影響,其中有3篇文獻(xiàn)對(duì)比結(jié)果顯示UNI在訓(xùn)練后對(duì)單側(cè)力量的發(fā)展顯著高于BIL,3篇對(duì)比結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,2篇研究結(jié)果未進(jìn)行組間對(duì)比。

表2 UNI 與BIL 對(duì)最大力量發(fā)展的影響對(duì)比

有9篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI與BIL對(duì)雙側(cè)力量的影響,其中2 篇對(duì)比結(jié)果顯示UNI 在訓(xùn)練后對(duì)雙側(cè)力量的發(fā)展顯著低于BIL,5篇對(duì)比結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,2篇未進(jìn)行組間對(duì)比。單側(cè)或雙側(cè)最大力量發(fā)展具有顯著差異的文獻(xiàn)中有3 篇采用了復(fù)合式訓(xùn)練??傮w而言,UNI對(duì)單側(cè)力量具有更高的訓(xùn)練效果,而對(duì)雙側(cè)力量的發(fā)展低于BIL組。

2.3.2 對(duì)功率輸出發(fā)展的影響

表3顯示,共有7篇文獻(xiàn)對(duì)比了單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練對(duì)下肢功率輸出的影響。有6 篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI 與BIL對(duì)單側(cè)下肢功率輸出的影響,其中有1 篇文獻(xiàn)對(duì)比結(jié)果顯示UNI組在訓(xùn)練后對(duì)單側(cè)功率輸出的發(fā)展顯著高于BIL 組,1 篇顯示UNI 顯著低于BIL,1 篇對(duì)比結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,3 篇研究結(jié)果未進(jìn)行組間對(duì)比。Nunez 等[26]的研究顯示,UNI組優(yōu)勢(shì)側(cè)提高幅度顯著低于BIL組,UNI組非優(yōu)勢(shì)側(cè)提高幅度與BIL相比無(wú)顯著差異。

表3 UNI 與BIL 對(duì)功率輸出發(fā)展的影響對(duì)比

有7 篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI 與BIL 對(duì)雙側(cè)下肢功率輸出的影響,其中1篇對(duì)比結(jié)果顯示UNI組在訓(xùn)練后對(duì)雙側(cè)力量的發(fā)展顯著低于BIL組,1篇顯示UNI顯著高于BIL 組,2 篇對(duì)比結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,3 篇未進(jìn)行組間比較。從整體的訓(xùn)練前后數(shù)據(jù)上看,BIL對(duì)雙側(cè)功率輸出發(fā)展具有優(yōu)于UNI的趨勢(shì),而UNI與BIL對(duì)單側(cè)功率輸出的發(fā)展各研究間差異較大。

2.3.3 對(duì)跳躍能力發(fā)展的影響

表4顯示,有10篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI與BIL對(duì)單腿跳躍能力的影響,其中有3 篇對(duì)比結(jié)果顯示,UNI 在訓(xùn)練后對(duì)單側(cè)跳躍表現(xiàn)發(fā)展顯著高于BIL,有3篇對(duì)比結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,有3組結(jié)果未進(jìn)行組間對(duì)比,還有一篇Gonzalo-Skok等[23]的研究顯示,UNI對(duì)左腿下蹲跳發(fā)展顯著低于BIL,左腿立定跳遠(yuǎn)成績(jī)顯著高于BIL,右腿的下蹲跳與立定跳遠(yuǎn)成績(jī)提高幅度都沒(méi)有顯著差異。

表4 UNI 與BIL 對(duì)跳躍能力發(fā)展的影響對(duì)比

(續(xù)表4)

有13篇文獻(xiàn)對(duì)比了UNI與BIL對(duì)雙腿跳躍表現(xiàn)的影響,其中有1 篇結(jié)果顯示,UNI 在訓(xùn)練后對(duì)雙腿跳躍表現(xiàn)發(fā)展顯著低于BIL,有1篇結(jié)果顯示UNI 在訓(xùn)練后對(duì)雙腿跳躍表現(xiàn)發(fā)展顯著高于BIL,有8篇結(jié)果顯示組間無(wú)顯著差異,還有3篇結(jié)果未進(jìn)行組間對(duì)比,從詳細(xì)數(shù)據(jù)上看BIL 對(duì)雙腿跳躍表現(xiàn)發(fā)展略優(yōu)于UNI。單腿或雙腿跳躍表現(xiàn)發(fā)展具有顯著差異的文獻(xiàn)中有3篇采用了復(fù)合式訓(xùn)練??傮w上,UNI 對(duì)單腿跳躍表現(xiàn)具有更高的訓(xùn)練效果,而對(duì)雙腿跳躍表現(xiàn)的發(fā)展低于BIL。

3 討論

3.1 UNI對(duì)爆發(fā)力的影響

綜合最大力量、跳躍表現(xiàn)以及功率輸出指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果可知,UNI更有助于提高單側(cè)爆發(fā)力,對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展弱于BIL。基于此結(jié)果,本研究分別從訓(xùn)練手段、訓(xùn)練負(fù)荷以及周期3個(gè)方面進(jìn)行討論。

3.1.1 訓(xùn)練手段

本綜述納入的研究中訓(xùn)練手段主要為多關(guān)節(jié)動(dòng)作,通過(guò)肌電研究顯示,采用下肢及全身的多關(guān)節(jié)練習(xí)動(dòng)作時(shí),單側(cè)快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對(duì)股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌、比目魚肌的激活程度更高[35,36],單側(cè)抗阻訓(xùn)練對(duì)腹外斜肌、臀中肌、腘繩肌的激活程度更高,而對(duì)股直肌、臀大肌以及豎脊肌的激活程度相對(duì)較低[37-40]??梢?jiàn)UNI與BIL所動(dòng)員的肌肉是不同的,總體上UNI對(duì)原動(dòng)肌的刺激程度較低,對(duì)穩(wěn)定肌與協(xié)同肌的刺激程度較大[12,41],而單側(cè)爆發(fā)力對(duì)穩(wěn)定性的要求更高,需要更高效的神經(jīng)肌肉控制,因此單側(cè)訓(xùn)練對(duì)單側(cè)爆發(fā)力發(fā)展有更大的促進(jìn)作用[42]。從另一角度看,由于UNI處于一個(gè)相對(duì)不穩(wěn)定的狀態(tài),在練習(xí)中需要分散力量來(lái)控制身體姿態(tài),可能會(huì)限制絕對(duì)力量的提高[8,20,43],從而降低了對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力的發(fā)展。

多關(guān)節(jié)動(dòng)作的肌電研究可以說(shuō)明整體動(dòng)作中各肌群的參與度,而單關(guān)節(jié)動(dòng)作更能夠體現(xiàn)單一肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)單位的激活程度。Vandervoort 等[44]通過(guò)下肢伸膝測(cè)試發(fā)現(xiàn),UNI比BIL主動(dòng)肌激活程度更高;Botton等[11]的研究顯示,UNI 干預(yù)后更能夠顯著提高單側(cè)肢體的肌電活動(dòng),他們認(rèn)為這與UNI 能夠快速調(diào)動(dòng)高閾值運(yùn)動(dòng)單位有關(guān),因此采用單側(cè)單關(guān)節(jié)練習(xí)動(dòng)作能夠使主動(dòng)肌承受更大的重量。然而,進(jìn)行長(zhǎng)期訓(xùn)練干預(yù)的研究發(fā)現(xiàn),雖然UNI組單側(cè)力量有了更大的提高,但兩者肌肉橫截面積的增加幅度卻沒(méi)有很大差異[11,16,45],可見(jiàn)UNI和BIL的訓(xùn)練效果差異與神經(jīng)適應(yīng)有很大關(guān)聯(lián)。

從本研究統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中還可以看到,UNI與BIL對(duì)比具有顯著差異的研究多采用復(fù)合式訓(xùn)練。復(fù)合式訓(xùn)練可分為兩種,一種是先進(jìn)行一組抗阻訓(xùn)練,通過(guò)短間歇后進(jìn)行一組快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練;二是在抗阻訓(xùn)練的組數(shù)全部完成后,再進(jìn)行快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練[46],本研究納入的文獻(xiàn)所采用的復(fù)合式訓(xùn)練多數(shù)為后者?,F(xiàn)已有研究證明,相對(duì)于單一的抗阻訓(xùn)練或快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練,復(fù)合式訓(xùn)練能夠更高效地發(fā)展運(yùn)動(dòng)員的爆發(fā)力[47,48]。研究認(rèn)為抗阻訓(xùn)練后高閾值運(yùn)動(dòng)單位被募集,增加了后激活增強(qiáng)效應(yīng)(post-pctivation potentiation,PAP),從而提高之后的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[49],促進(jìn)爆發(fā)力發(fā)展。復(fù)合式訓(xùn)練可能是由于其高效性增加了UNI 與BIL 訓(xùn)練效果的差異。

綜上所述,UNI與BIL對(duì)單側(cè)和雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展的差異與不同肌群激活程度有關(guān),復(fù)合式訓(xùn)練能夠增強(qiáng)兩者訓(xùn)練效果的特異性。Ramírez-campillo等[28]研究建議在訓(xùn)練中采用UNI與BIL相結(jié)合的形式,這能夠均衡地發(fā)展單側(cè)與雙側(cè)爆發(fā)力,減小單一訓(xùn)練的缺陷。未來(lái)研究需要針對(duì)不同項(xiàng)目的特點(diǎn),進(jìn)一步細(xì)化UNI 與BIL的訓(xùn)練比例。

3.1.2 訓(xùn)練負(fù)荷

負(fù)荷包括了訓(xùn)練量與強(qiáng)度,是影響訓(xùn)練效果的重要因素。為保證UNI與BIL負(fù)荷一致,一些研究縮減了UNI 的組數(shù)或次數(shù),但由于肢體兩側(cè)的力量差異,在UNI 中兩側(cè)肢體能夠承受的負(fù)荷不同,因此相比于BIL,UNI負(fù)荷更難以把握。

早期研究顯示,上肢單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)中雙側(cè)同時(shí)發(fā)力時(shí),優(yōu)勢(shì)手的力量下降了3%,而非優(yōu)勢(shì)手的力量沒(méi)有變化[10];Vandervoort 等[44]對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)的研究同樣發(fā)現(xiàn),雙側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)優(yōu)勢(shì)腿的肌電活動(dòng)少于單側(cè)運(yùn)動(dòng)。因此,一些研究者認(rèn)為單側(cè)訓(xùn)練中優(yōu)勢(shì)側(cè)能夠承受更大的負(fù)荷,這可能會(huì)加劇雙側(cè)肢體不對(duì)稱。此外,還有研究觀察到,受試者在單側(cè)訓(xùn)練中表現(xiàn)出了更大的疲勞感[41,44]。疲勞的產(chǎn)生與訓(xùn)練負(fù)荷有很大關(guān)系,訓(xùn)練量上,UNI在總體的組數(shù)與次數(shù)上多于BIL,如深蹲僅需進(jìn)行一組練習(xí),而單腿蹲則需要分為兩組進(jìn)行練習(xí);強(qiáng)度上,單側(cè)快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練需要單腿承受全身的重量,同時(shí)一側(cè)訓(xùn)練后進(jìn)行另一側(cè)訓(xùn)練間歇的時(shí)間很短,也會(huì)增加練習(xí)者的疲勞感。以上現(xiàn)象引發(fā)了一個(gè)新的問(wèn)題,即在單側(cè)訓(xùn)練中,后訓(xùn)練的一側(cè)肢體如處于相對(duì)疲勞的狀態(tài)下,可能也會(huì)影響兩側(cè)肢體的均衡發(fā)展?,F(xiàn)已有研究表明雙側(cè)肢體力量相差10%以上是誘發(fā)損傷及降低運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要因素之一[14,50,51]。

本研究觀察到,UNI 組兩側(cè)肢體跳躍表現(xiàn)與功率輸出差距有增加的趨勢(shì),而BIL 組則沒(méi)有表現(xiàn)出這種趨勢(shì)[9,15,27,41,52],研究顯示雙側(cè)對(duì)稱性與雙腿縱跳能力顯著相關(guān)[53,54]。在雙腿縱跳中優(yōu)勢(shì)側(cè)與非優(yōu)勢(shì)側(cè)發(fā)力并非是同步、均勻的[55,56],兩側(cè)的不對(duì)稱性越大,越容易導(dǎo)致在雙腿跳中兩側(cè)發(fā)力不同步,從而降低雙腿縱跳高度[57,58],這在一定程度上也解釋了UNI對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展效果低于BIL的現(xiàn)象。然而,Gonzalo-Skok等[23,24]的研究中卻得出了相反的結(jié)論,他們認(rèn)為UNI能夠更有效地降低雙側(cè)肢體的不對(duì)稱性,這可能與UNI 干預(yù)中兩側(cè)肢體練習(xí)的順序有關(guān)。Gonzalo-Skok 等[59]進(jìn)一步對(duì)三種單側(cè)訓(xùn)練模式進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在單側(cè)離心力量訓(xùn)練中先從非優(yōu)勢(shì)側(cè)開始訓(xùn)練的效果優(yōu)于先從優(yōu)勢(shì)側(cè)開始訓(xùn)練的效果,非優(yōu)勢(shì)側(cè)雙倍訓(xùn)練量能夠顯著降低雙側(cè)不對(duì)稱。有研究顯示,一側(cè)肢體疲勞后會(huì)引起對(duì)側(cè)肢體乃至全身的力量下降[60,61],因此單側(cè)訓(xùn)練的先后順序在訓(xùn)練實(shí)踐中是必需要考慮的因素。此外,還有研究認(rèn)為,若要更高效地降低雙側(cè)不對(duì)稱,則需要側(cè)重非優(yōu)勢(shì)側(cè)訓(xùn)練[62],這對(duì)于增強(qiáng)雙側(cè)力量與爆發(fā)力也有重要作用[63]。

綜上所述,由于兩側(cè)肢體力量的差異,單側(cè)訓(xùn)練更容易導(dǎo)致雙側(cè)肢體不對(duì)稱性增加,從而影響雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展。在訓(xùn)練實(shí)踐中需要注重兩側(cè)肢體訓(xùn)練的順序以及負(fù)荷,以更高效地促進(jìn)爆發(fā)力發(fā)展。而如何優(yōu)化兩側(cè)訓(xùn)練負(fù)荷以提高訓(xùn)練效益,仍需進(jìn)一步研究。

3.1.3 周期

人體機(jī)能發(fā)生適應(yīng)性變化通常需要進(jìn)行一定時(shí)間的持續(xù)性訓(xùn)練,因此訓(xùn)練周期也是單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練效益產(chǎn)生差異的重要因素。

Makaruk等[20]對(duì)34名無(wú)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的女性進(jìn)行12周單側(cè)與雙側(cè)快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練干預(yù)的研究發(fā)現(xiàn),UNI組在前6 周訓(xùn)練后單、雙腿跳躍能力顯著增強(qiáng),但后6周訓(xùn)練結(jié)束時(shí)雙腿跳躍表現(xiàn)卻沒(méi)有發(fā)生改變,而BIL組則在12周訓(xùn)練中單、雙腿跳躍能力均表現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)。同樣,針對(duì)有一定訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的男性受試者的研究也觀察到了類似的現(xiàn)象[9,64],即UNI在訓(xùn)練早期對(duì)力量和爆發(fā)力的發(fā)展顯著高于BIL,而隨著訓(xùn)練時(shí)間的延長(zhǎng),UNI 的訓(xùn)練效益逐漸降低。這可能與日常訓(xùn)練中大多采用雙側(cè)訓(xùn)練有關(guān),單側(cè)訓(xùn)練對(duì)于訓(xùn)練者而言是一個(gè)全新的刺激,會(huì)更大程度產(chǎn)生神經(jīng)適應(yīng),快速增長(zhǎng)訓(xùn)練者的力量與爆發(fā)力。由于神經(jīng)適應(yīng)主要發(fā)生在訓(xùn)練早期[65],因此進(jìn)行一定周期的單側(cè)訓(xùn)練后爆發(fā)力增長(zhǎng)速度減緩。此外,上文提到單側(cè)多關(guān)節(jié)訓(xùn)練對(duì)主動(dòng)肌的刺激程度較小,可能限制了后期的肌肉力量發(fā)展,導(dǎo)致訓(xùn)練效益下降。由此可見(jiàn),短期UNI干預(yù)可能還對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力有良好的遷移效果。

由于單側(cè)訓(xùn)練的特異性,UNI 在停訓(xùn)后效果的維持時(shí)間也受到了研究者們的關(guān)注。Makaruk 等[20]研究顯示,停訓(xùn)4周后UNI下肢爆發(fā)力下降幅度比BIL更為顯著,因此他們建議在非賽季的準(zhǔn)備期需以雙側(cè)訓(xùn)練為主,以維持訓(xùn)練效益;在賽前階段則要加強(qiáng)單側(cè)訓(xùn)練,促進(jìn)整體運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升。停訓(xùn)早期的肌力下降同樣與神經(jīng)機(jī)制有關(guān),若完全停止訓(xùn)練可能易導(dǎo)致單側(cè)訓(xùn)練后的效益快速下降。然而,還有研究顯示,先進(jìn)行4周快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練再停訓(xùn)4周后,單腿快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員下肢爆發(fā)力表現(xiàn)仍具有優(yōu)于雙腿快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練的趨勢(shì)[34]。Appleby等[21]以橄欖球運(yùn)動(dòng)員為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,在停訓(xùn)階段每周保持一次抗阻訓(xùn)練,結(jié)果顯示UNI 組在減量訓(xùn)練3 周后維持訓(xùn)練效益的作用略高于BIL組??梢?jiàn),UNI同樣能夠較好地維持訓(xùn)練效益,但目前對(duì)此方面UNI 與BIL 對(duì)比的相關(guān)研究較少,還無(wú)法明確其差異受到何種因素影響。

綜上所述,短期UNI 干預(yù)對(duì)單側(cè)爆發(fā)力發(fā)展具有較高的訓(xùn)練效益,并且更可能對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力產(chǎn)生良好的遷移效果。由于各研究中受試者基礎(chǔ)水平、訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)、性別、干預(yù)手段等因素不同,具體多長(zhǎng)周期的單側(cè)訓(xùn)練能夠產(chǎn)生較高的訓(xùn)練效益以及停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)能力的維持狀態(tài)仍不明確,需更多的實(shí)證研究進(jìn)行對(duì)比以論證。

3.2 UNI與BIL訓(xùn)練效果差異形成機(jī)制

人體在長(zhǎng)期訓(xùn)練后主要產(chǎn)生兩種機(jī)能適應(yīng):神經(jīng)適應(yīng)和肌肉適應(yīng)[66]。對(duì)單側(cè)訓(xùn)練的一系列研究表明,導(dǎo)致UNI 與BIL 訓(xùn)練效果產(chǎn)生差異的主導(dǎo)因素非肌肉適應(yīng),而是以神經(jīng)適應(yīng)為主[11,16,45,67-71]。當(dāng)前對(duì)神經(jīng)適應(yīng)的研究主要集中在大腦皮層、皮質(zhì)脊髓束、胼胝體等部位,本研究結(jié)合現(xiàn)階段研究成果探討UNI與BIL訓(xùn)練效果差異的可能機(jī)制。

3.2.1 大腦兩半球間興奮與抑制傳遞

大腦兩半球由胼胝體連接,胼胝體調(diào)節(jié)兩個(gè)半球的機(jī)制有兩個(gè)相對(duì)立的觀點(diǎn):興奮模型與抑制模型[72]。

興奮模型的一個(gè)有力依據(jù)是單側(cè)訓(xùn)練后的交叉遷移現(xiàn)象,大腦皮質(zhì)功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)與經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)研究顯示,單側(cè)訓(xùn)練能夠激活大腦皮質(zhì)雙側(cè)的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層(M1),這主要是訓(xùn)練側(cè)皮質(zhì)興奮通過(guò)胼胝體擴(kuò)散到未訓(xùn)練側(cè)的結(jié)果[73-75]。大強(qiáng)度單側(cè)訓(xùn)練會(huì)反復(fù)地加強(qiáng)兩側(cè)M1 興奮性,降低短時(shí)間間隔皮層內(nèi)抑制(short interval intracortical inhibition,SICI))與半球間抑制(inter-hemispheric inhibition,IHI),重復(fù)交叉激活可能導(dǎo)致長(zhǎng)期適應(yīng),鞏固兩側(cè)M1興奮性的增加[76]。據(jù)此模型,兩側(cè)大腦皮質(zhì)反復(fù)激活增強(qiáng)興奮性,理論上UNI 對(duì)雙側(cè)力量與爆發(fā)力應(yīng)有更大的促進(jìn)效果,然而,本系統(tǒng)綜述的結(jié)果顯示,UNI對(duì)雙側(cè)力量與爆發(fā)力的發(fā)展弱于BIL,因此該現(xiàn)象可能更需要通過(guò)抑制模型進(jìn)行解釋。

抑制模型理論認(rèn)為兩半球之間維持著一種恒定的彼此抑制關(guān)系,當(dāng)身體一側(cè)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生半球間抑制,即訓(xùn)練側(cè)M1 通過(guò)跨胼胝體途徑抑制未訓(xùn)練側(cè)M1,這種現(xiàn)象被認(rèn)為是為了防止鏡像運(yùn)動(dòng)(mirror movements)的發(fā)生[77,78],并消除未訓(xùn)練側(cè)M1 中存在的任何抑制,進(jìn)一步提高訓(xùn)練側(cè)半球的興奮性輸出[79,80]。有研究推測(cè),長(zhǎng)期單側(cè)訓(xùn)練可能會(huì)加強(qiáng)半球間抑制,讓每側(cè)半球的獨(dú)立性更強(qiáng)[81,82]。而雙側(cè)同時(shí)發(fā)力時(shí),由于兩半球收到了相同的信號(hào)同時(shí)被激活,長(zhǎng)期訓(xùn)練可能會(huì)減弱半球間抑制,甚至產(chǎn)生半球間易化作用[83-85]。Howard 等[86]的研究觀察到舉重(雙側(cè)發(fā)力)運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)雙側(cè)增益現(xiàn)象(bilateral facilitation),而跳遠(yuǎn)(單側(cè)發(fā)力)運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出了更大的雙側(cè)力虧損,這在一定程度上支持了該理論。

進(jìn)一步研究提示,胼胝體對(duì)半球間興奮與抑制傳遞并非對(duì)立關(guān)系,而是一個(gè)積極主動(dòng)的過(guò)程,在肢體負(fù)荷較小時(shí)半球間抑制較為明顯,在負(fù)荷較大時(shí)半球間抑制減弱,單側(cè)訓(xùn)練時(shí)肌肉承受的阻力越大則越可能導(dǎo)致鏡像運(yùn)動(dòng)發(fā)生[87]。Hortobágyi 等[76]研究顯示,長(zhǎng)期單側(cè)訓(xùn)練顯著降低了半球間抑制,但非訓(xùn)練側(cè)的鏡像運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有明顯增加,他們認(rèn)為兩半球可能存在不同回路之間更復(fù)雜的相互聯(lián)系,如局部γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)的濃度變化[88,89]、IHI 與SICI的交互作用等[87],其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

3.2.2 大腦兩半球功能不對(duì)稱性

大腦半球功能具有不對(duì)稱性,優(yōu)勢(shì)半球有更高的皮質(zhì)脊髓興奮性[90]、更短的胼胝體傳導(dǎo)延遲(transcallosal conduction delay,TCD)[91],在單側(cè)運(yùn)動(dòng)中優(yōu)勢(shì)半球?qū)Ψ莾?yōu)勢(shì)半球的抑制強(qiáng)于非優(yōu)勢(shì)半球?qū)?yōu)勢(shì)半球的抑制,優(yōu)勢(shì)側(cè)在非優(yōu)勢(shì)側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有更大的參與度,更可能產(chǎn)生鏡像運(yùn)動(dòng)干擾非優(yōu)勢(shì)半球興奮輸出[92,93]。因此,在進(jìn)行單側(cè)訓(xùn)練時(shí),即便兩側(cè)肢體采用相同的負(fù)荷,也會(huì)令優(yōu)勢(shì)側(cè)獲得更多的刺激,從而出現(xiàn)肢體不對(duì)稱性增加的現(xiàn)象,尤其是進(jìn)行較為復(fù)雜的多關(guān)節(jié)練習(xí)時(shí)。

另一方面,現(xiàn)已有大量研究證明,在兩側(cè)同源肌肉同時(shí)收縮時(shí),優(yōu)勢(shì)側(cè)力量顯著下降,而非優(yōu)勢(shì)側(cè)受到的影響較小[10,63,94]。對(duì)于這一現(xiàn)象,Oda 等[95]觀察到,在雙側(cè)練習(xí)中,大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞的興奮發(fā)放頻率和時(shí)間進(jìn)程更為同步,有研究推測(cè)這可能與半球間抑制有關(guān),半球間跨胼胝體調(diào)節(jié)機(jī)制讓雙側(cè)肢體產(chǎn)生對(duì)稱的力量,促進(jìn)肢體間同步運(yùn)動(dòng)[63,83,96,97]。然而,現(xiàn)階段對(duì)于這種調(diào)節(jié)是如何產(chǎn)生并相互作用的,其內(nèi)在傳導(dǎo)機(jī)制仍不明確。

基于以上結(jié)果可見(jiàn),雙側(cè)力量大小似乎受到了非優(yōu)勢(shì)側(cè)力量的限制,因此增加對(duì)非優(yōu)勢(shì)側(cè)訓(xùn)練會(huì)產(chǎn)生怎樣的效益也引起了研究者們的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn),加強(qiáng)非優(yōu)勢(shì)側(cè)訓(xùn)練能夠降低優(yōu)勢(shì)側(cè)對(duì)非優(yōu)勢(shì)側(cè)的半球間抑制[98],并干擾優(yōu)勢(shì)側(cè)皮質(zhì)興奮性,增進(jìn)兩半球之間的對(duì)稱性[99],這種相對(duì)平衡狀態(tài)可能有助于增強(qiáng)雙側(cè)力量[63]以及肢體協(xié)調(diào)性[100]。

3.2.3 大腦皮層激活范圍

當(dāng)前對(duì)肢體單側(cè)與雙側(cè)運(yùn)動(dòng)的研究大多針對(duì)M1進(jìn)行,但參與運(yùn)動(dòng)控制的皮層并非只有M1,次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層也同樣具有重要的作用,它包括運(yùn)動(dòng)前區(qū)(PMA)與輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA),已有研究表明次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層高度參與肢體的雙側(cè)控制[101,102]。

Toyokura 等[103]的研究顯示,進(jìn)行復(fù)雜的手指運(yùn)動(dòng)時(shí),雙側(cè)運(yùn)動(dòng)比單側(cè)運(yùn)動(dòng)更顯著地激活了輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)。Donchin 等[104]對(duì)猴子大腦初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層與輔助運(yùn)動(dòng)皮層的研究發(fā)現(xiàn),雙側(cè)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(movement evoked potentials,MEP)總是大于單側(cè)運(yùn)動(dòng),因此認(rèn)為雙側(cè)運(yùn)動(dòng)的整體皮質(zhì)激活范圍更大。Noble等[79]采用fMRI 技術(shù)進(jìn)一步對(duì)比了單側(cè)與雙側(cè)比目魚肌收縮時(shí)大腦皮層的激活狀態(tài),結(jié)果顯示,雙側(cè)運(yùn)動(dòng)整體大腦皮層激活范圍超出了左、右兩個(gè)單側(cè)運(yùn)動(dòng)激活的總和,他們認(rèn)為雙側(cè)同步收縮時(shí)來(lái)自下肢的感覺(jué)信號(hào)會(huì)增加,從而激活更大范圍的大腦皮層以進(jìn)行雙側(cè)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。大腦皮層具有可塑性,長(zhǎng)期、反復(fù)地訓(xùn)練能夠使大腦皮層定位圖發(fā)生變化,增強(qiáng)與運(yùn)動(dòng)任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)高效性[105,106]。因此,大腦皮層激活范圍的不同,意味著兩者都具有其特定的神經(jīng)活動(dòng)狀態(tài),對(duì)長(zhǎng)期訓(xùn)練后大腦皮層可塑性有特定的影響[107]。

雙側(cè)肢體動(dòng)作具有特定的皮層激活表征,并不是兩個(gè)單側(cè)動(dòng)作的簡(jiǎn)單疊加[104],那么當(dāng)采用更復(fù)雜的多關(guān)節(jié)動(dòng)作乃至復(fù)合式訓(xùn)練時(shí)必然會(huì)引起更大的差異。然而,目前針對(duì)長(zhǎng)期單側(cè)與雙側(cè)訓(xùn)練后大腦皮層功能改善的差異相關(guān)研究較為缺乏,需更多的研究進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

研究認(rèn)為:1)UNI更有助于提高單側(cè)爆發(fā)力,對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展弱于BIL,復(fù)合式訓(xùn)練能夠增強(qiáng)兩者訓(xùn)練效果的特異性;2)UNI 更容易導(dǎo)致雙側(cè)肢體不對(duì)稱性增加,從而影響雙側(cè)爆發(fā)力發(fā)展,在實(shí)施單側(cè)訓(xùn)練時(shí)需要注重兩側(cè)肢體訓(xùn)練的順序及負(fù)荷;3)短期UNI 干預(yù)對(duì)單側(cè)爆發(fā)力發(fā)展具有較高的訓(xùn)練效益,并且更可能對(duì)雙側(cè)爆發(fā)力產(chǎn)生良好的遷移效果;4)UNI與BIL效果的差異可能機(jī)制為大腦兩半球間興奮和抑制傳遞的改變,兩半球功能不對(duì)稱性產(chǎn)生變化以及大腦皮層激活范圍不同。

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