論生物反饋訓(xùn)練在運(yùn)動科學(xué)中的應(yīng)用

宋博雅

生物反饋法是結(jié)合多領(lǐng)域?qū)W科(如心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及現(xiàn)代電子學(xué)等)研究而發(fā)展起來的。70年代末，生物反饋技術(shù)才廣泛應(yīng)用于體育界，并成為心理技能訓(xùn)練的一種重要方法，不僅能幫助運(yùn)動員掌握自身生理活動狀況、控制不良應(yīng)激反應(yīng)、降低運(yùn)動時(shí)焦慮感、調(diào)節(jié)心率以及緩解疲勞程度，而且生物反饋還可以促進(jìn)動作技能學(xué)習(xí)，主要與調(diào)整喚醒水平、增進(jìn)肌肉表現(xiàn)和提高集中注意力穩(wěn)定性等方面有關(guān)，其應(yīng)用前景十分廣闊。

1 生物反饋訓(xùn)練

生物反饋 (Biofeedback,BF)是以行為醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種新型心理治療技術(shù)，興起于20世紀(jì)60年代。生物反饋是將機(jī)體內(nèi)的生理信號(神經(jīng)-肌肉及自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動狀況)轉(zhuǎn)化為物理信號，用以訓(xùn)練機(jī)體自我調(diào)控生理、心理活動的能力。

生物反饋訓(xùn)練是以特定的電子設(shè)備為媒介和工具，實(shí)現(xiàn)身心間復(fù)雜的反饋通路，該訓(xùn)練借助電子設(shè)備對機(jī)體即刻的生理興奮程度(如肌肉緊張程度、腦電活動、心率、血壓、皮表溫度、皮膚導(dǎo)電量等)作出嚴(yán)格精準(zhǔn)的測量，使生理興奮程度的參數(shù)信息化、具體化，以視覺、聽覺信號等的方式及時(shí)反饋給機(jī)體，便于機(jī)體客觀準(zhǔn)確地感知自身生理狀況，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，讓受試者有意識地加以調(diào)節(jié)、控制心理生理反應(yīng)，通過反復(fù)訓(xùn)練，形成操作性條件反射，學(xué)會對內(nèi)臟器官活動隨意控制，糾正異常生理變化或者調(diào)控運(yùn)動行為的訓(xùn)練過程，從而有效實(shí)現(xiàn)通過頭腦有意識地調(diào)節(jié)機(jī)體生理活動的功能[1]。常用的生物反饋指標(biāo)主要有腦電反饋、肌電反饋、皮電反饋、皮溫反饋、呼吸反饋、心率變異性反饋等方面。

2 生物反饋理論基礎(chǔ)

(1)系統(tǒng)論認(rèn)為：機(jī)體生理變化、心理活動是一個統(tǒng)一的整體，彼此間相互影響、不可分割。機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持是生理、心理協(xié)調(diào)統(tǒng)一的結(jié)果。生理變化往往映射出心理活動的改變,心理活動的改變反過來又影響著生理變化過程。生物反饋就是將機(jī)體自身難以感知的內(nèi)部生理信號記錄、放大，轉(zhuǎn)化成可被感知理解的外部信息后，啟動心理對生理的調(diào)控過程，從而促進(jìn)生理功能恢復(fù)，達(dá)到身心平衡。

(2)控制論認(rèn)為：機(jī)體作為一個整體，只有通過不斷調(diào)整和修正中樞神經(jīng)系統(tǒng)與各組織、器官、細(xì)胞間的反饋信息，才能使機(jī)體各種活動處于“自動控制”系統(tǒng)中，保證機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持。生物反饋就是將各組織、器官、細(xì)胞不斷發(fā)出的反饋信息呈遞給中樞神經(jīng)系統(tǒng)，經(jīng)過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的識別、處理后發(fā)出指令，調(diào)動機(jī)體各系統(tǒng)參與生理、心理活動的調(diào)節(jié)過程，實(shí)現(xiàn)反饋信息的調(diào)節(jié)環(huán)路。通過反復(fù)訓(xùn)練，機(jī)體就形成了操作性條件反射,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)生理、心理的主觀控制效果。神經(jīng)心理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的研究指出這種主觀控制在大腦功能中是有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的[2] [3]。

3 生物反饋在運(yùn)動實(shí)踐中的應(yīng)用

3.1 生物反饋在運(yùn)動員心理訓(xùn)練中的應(yīng)用

(1)改善運(yùn)動員認(rèn)知功能，提高運(yùn)動表現(xiàn)力。

沈鶴軍等[4]研究發(fā)現(xiàn)，生物反饋干預(yù)訓(xùn)練對于改善重劍運(yùn)動員的心理狀態(tài)效果顯著：腦電波、皮溫、皮電及心率均有顯著變化，放松能力和注意力集中能力明顯增強(qiáng)。Babiloni C等[5]對高爾夫選手進(jìn)行腦電生物反饋訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)新手運(yùn)動員在成功推桿時(shí)，其額中央?yún)^(qū)及右側(cè)感覺運(yùn)動皮層的高頻α波功率比不成功推桿時(shí)低，且α波功率下降程度與推桿失誤率成負(fù)相關(guān)。該研究認(rèn)為，新手運(yùn)動員可用α波功率反饋提高集中注意的能力，從而促進(jìn)運(yùn)動表現(xiàn)。王永順等[6]發(fā)現(xiàn)，8周腦電生物反饋訓(xùn)練能明顯提高射擊運(yùn)動員的射擊成績，與生物反饋訓(xùn)練有效提升左顳葉區(qū)的α波功率有關(guān)，α波神經(jīng)反饋訓(xùn)練增強(qiáng)可提高運(yùn)動員注意力集中的能力，并促進(jìn)大腦網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)回路快速進(jìn)入動作執(zhí)行的最佳狀態(tài)，使神經(jīng)效率化，從而提高運(yùn)動表現(xiàn)能力。常淑芝等[7]發(fā)現(xiàn)，生物反饋訓(xùn)練通過注意力集中訓(xùn)練和呼吸調(diào)節(jié)訓(xùn)練，可有效提高體操運(yùn)動員自主放松能力，有助于運(yùn)動員完成高難度動作，提高運(yùn)動成績。

(2)有助于穩(wěn)定情緒，消除運(yùn)動性心理疲勞。

Raymond等[8]研究發(fā)現(xiàn)，腦電生物反饋有助于控制舞蹈運(yùn)動員情緒波動，可有效降低負(fù)面情緒，增加正面情緒，使其對舞蹈節(jié)奏有更好的敏感性。許昭[9]研究發(fā)現(xiàn)，心率變異性反饋訓(xùn)練可提高運(yùn)動員情緒的穩(wěn)定性、自我調(diào)控及放松能力，緩解由心理疲勞而誘發(fā)的緊張、易怒、睡眠障礙等生理活動，并且減輕了因心理疲勞引起的行為反應(yīng)，從而緩解了運(yùn)動員的心理疲勞。還有研究指出，對運(yùn)動員采用腦電生物反饋儀進(jìn)行心理訓(xùn)練，通過調(diào)動各種大腦活動頻率波的刺激來調(diào)節(jié)個體的意識狀態(tài)，加速其進(jìn)入與工作任務(wù)相適應(yīng)的腦生理環(huán)境(注意力的高度集中、神經(jīng)活動被激活、心理放松等狀態(tài))，不僅可以增強(qiáng)運(yùn)動員表象演練能力，而且對運(yùn)動性心理疲勞的消除有積極作用[10]。

3.2 生物反饋在運(yùn)動訓(xùn)練中的應(yīng)用

(1)調(diào)整機(jī)體喚醒水平

喚醒水平是影響運(yùn)動員最佳競技狀態(tài)的一個重要因素。運(yùn)動員處于較低或較高的喚醒水平時(shí)，其動作表現(xiàn)的效果都遠(yuǎn)不如機(jī)體處于中等強(qiáng)度喚醒水平時(shí)的肌肉表現(xiàn)力。研究發(fā)現(xiàn)，生物反饋訓(xùn)練可以調(diào)整運(yùn)動員的喚醒水平，使其處于最適宜的動作區(qū)間，有利于提高運(yùn)動成績,特別是在閉鎖式的運(yùn)動項(xiàng)目中尤見成效,因而引起了運(yùn)動員、教練及心理學(xué)家等的興趣[11]。

(2)有助于消除運(yùn)動性生理疲勞

研究發(fā)現(xiàn)，用肌電生物反饋儀對運(yùn)動員訓(xùn)練后的肌肉進(jìn)行放松對運(yùn)動疲勞的消除大有裨益，其原因是該儀器訓(xùn)練后可使額肌放松，大腦神經(jīng)中樞迅速得到休息，這樣有助于神經(jīng)系統(tǒng)支配肌肉的能力加快恢復(fù)，反映肌肉疲勞的肌電強(qiáng)度、肌肉硬度指標(biāo)均明顯改善，運(yùn)動性生理疲勞有所消除[12]。對體操運(yùn)動員進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，不僅其運(yùn)動表現(xiàn)及動作控制能力明顯增強(qiáng)，而且對于增加肌肉強(qiáng)度、改善肌肉控制、減少肌肉疲勞及緩解肌肉痛苦等方面大有益處[13]。

3.3 生物反饋在運(yùn)動康復(fù)中的應(yīng)用

減少運(yùn)動損傷及損傷后快速有效恢復(fù)與運(yùn)動員運(yùn)動生涯息息相關(guān)，而預(yù)防運(yùn)動損傷及損傷后的快速恢復(fù)都與準(zhǔn)確了解機(jī)體的肌力水平有關(guān)，肌電生物反饋可以監(jiān)控運(yùn)動員的機(jī)能水平及肌力狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)動員肌力水平接近或達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，其方可再次回歸賽場，一方面可以有效避免由于過早回歸賽場而引起的二次損傷，另一方面也可有效避免由于長期超負(fù)荷訓(xùn)練而引起的勞損[14]。

研究發(fā)現(xiàn)，長期的高強(qiáng)度運(yùn)動訓(xùn)練容易造成運(yùn)動員肌肉、骨骼損傷，采用表面肌電生物反饋技術(shù)可以有效幫助運(yùn)動員適度地、精準(zhǔn)地鍛煉大腿后肌群、股四頭肌，恢復(fù)其膝關(guān)節(jié)的功能穩(wěn)定性[15]。

郭英杰等[16]采用生物反饋訓(xùn)練使腦卒中足下垂患者通過視覺信息反饋，可以直接看到自身肌電活動情況，幫助其了解機(jī)體肌肉收縮、舒張的程度，通過后期的主觀努力，可下調(diào)痙攣肌的肌電活動水平、上調(diào)無力肌的肌電活動水平,從而達(dá)到有意識地進(jìn)行患者肢體的自主活動的效果，這是采用傳統(tǒng)運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練無法實(shí)現(xiàn)的治療效果。

4 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得機(jī)體心理、生理活動能以一種更為客觀的方式被觀測。生物反饋技術(shù)有助于實(shí)時(shí)捕捉運(yùn)動員在訓(xùn)練、競賽中某些生理指標(biāo)的動態(tài)變化信息，借助生物反饋儀可使運(yùn)動員對自身植物性神經(jīng)系統(tǒng)全面而正確的認(rèn)知，并在反饋信息的指導(dǎo)下進(jìn)行規(guī)范化的運(yùn)動訓(xùn)練，不僅能顯著提升機(jī)體對自身神經(jīng)系統(tǒng)活動的控制能力，而且可以保證運(yùn)動員機(jī)體健康，為運(yùn)動訓(xùn)練取得良好效果奠定基礎(chǔ)。這也打破了傳統(tǒng)訓(xùn)練中運(yùn)動員在不了解自身狀況的情況下進(jìn)行盲目訓(xùn)練的僵局。生物反饋訓(xùn)練可加快訓(xùn)練控制的科學(xué)化進(jìn)程。