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体育网刊2009年第1期
 
振动训练对大鼠无氧运动能力的影响

2009/1/16 11:00:04 浏览次数 4767  
高跃文1 危小焰2
(1.广东省黄村体育训练基地,广州 510663;2.上海体育学院运动科学学院,上海 200438)
   
研究目的:无氧运动是指肌肉在“缺氧”的状态下高速剧烈的运动。无氧运动的最大特征是运动时氧气的摄取量非常低,由于速度过快及爆发力过大,人体内的糖分来不及经过氧气分解,而不得不依靠“无氧供能”。但是很少有文献研究振动训练对机体无氧运动能力的影响。2004年Di Loreto C对10名健康男性进行振动训练后发现受试者进行高强度运动时,肌肉收缩时葡萄糖利用率较实验前有显著性提高。若是能够通过振动训练来提高运动员无氧运动能力水平,则为运动员提高和取得优异成绩提出新兴的科学训练方法。
研究方法:6周龄SD雄性大鼠24只随机平分为四组:安静对照组、低频振动组、中频振动组、高频振动组。振动频率分别是:低频率(15Hz)、中频率(25Hz)和高频率(35Hz);振幅峰峰值3mm,振动训练时间15min。周一到周六为训练日,每组每天下午振动两次,间隔时间均为5分钟。每三天称一次大鼠体重。第7周末进行大鼠负重游泳实验,记录无氧运动时间、力竭后3分钟的血乳酸浓度。并运用统计学软件进行分析,比较实验组与对照组以及实验组之间是否有显著性差异。
研究结果:1.高频振动组大鼠体重显著低于安静对照组、低频和中频振动组(P<0.01)
2.低频和中频振动组大鼠力竭运动时长显著高于安静对照组(P<0.05)
3.低频和中频振动组大鼠力竭运动后乳酸值显著高于安静对照组(P<0.05)
4.负重游泳时间与力竭后血乳酸浓度呈现高度正相关(R=0.731,P<0.001)
 
研究结论:实验组振幅峰峰值为3mm,每组振动时间为15分钟,每天振动两次,两次振动间隔为5分钟,共振动8周,频率为15或25Hz的振动训练可以显著提高大鼠的无氧运动能力,并且对生长期大鼠的体重无明显影响。
关键词:振动训练,无氧运动能力,力竭,血乳酸
 
    1949年Whedon等人发现摇摆床对石膏固定的病人有积极的恢复作用,受其影响,俄罗斯科学家后来将振动装置应用于运动训练中,采用特殊的装置把振动波从肌肉远侧传递到近侧,发明了今天的振动训练方法。关于振动训练对运动能力的研究也有大量报道,上海体育学院运动生物力学专家在1998年提出用振动训练进行力量训练,8周的分组训练实验研究表明振动台训练组能够在相对较小的负荷下更有效地提高下肢肌肉的最大力量和爆发力[1]。1999年Issurin进行附加振动刺激,进行牵拉肱二头肌屈曲练习,可提高肱二头肌爆发力[2]。Cardinale.M等还研究了两种频率(20Hz和40Hz)的振动训练对纵跳能力的影响,发现低频比高频效果好。根据振动的固有属性,提高力量和爆发力的振动效应取决于振动特性(振幅和频率)和训练方案(训练类型,强度和训练量)。且振动负荷应该控制在一个能够增加肌肉和爆发力的最佳范围。故此,本实验研究在前人研究的基础上,设计在不同频率下的振动训练刺激实验,探讨振动训练对大鼠无氧运动能力的影响。
1  材料与方法
1.1实验动物及饲养
    采用第二军医大学实验运动中心提供的雄性SD大鼠24只,体重140-160g,清洁级。标准啮齿类颗粒饲料喂养,自由摄食和饮水。运动饲养环境为温度20℃-25℃,相对湿度为55% - 65%,饲养室昼夜循环为12h/12h(7:00 am- 7:00 pm)。每三天称一次大鼠体重。
1.2动物分组及训练方案
    大鼠适应性饲养一周,随机分为4组,安静对照组,低频振动组,中频振动组,高频振动组。振动频率分为高频率(35Hz)、中频率(25Hz)和低频率(15Hz),振动训练时间为15min,各组的振幅峰峰值均为3mm。
    训练时间共8周,其中每周一至周六为训练日,周日为休息日,每组大鼠每天训练两次,间歇为5min。振动训练控制台由江苏省苏州市仪器公司提供。
1.3 主要仪器及试剂
1.3.1仪器
    振动训练台:DY-605振动仪器,主要参数为:工作频率范围为2Hz-2000Hz,最大位移为49mm,载重为600kg(江苏苏州仪器厂提供)。(见图1 )
    有机玻璃支架:自制大鼠站立支架,材料为有机玻璃,形状为立方体,尺寸为30cm×30cm×35cm,中间有六个等大的小立方体方格,尺寸为13cm×13cm×35cm,每一立方体方格可放入一只大鼠。有机玻璃体距离振动台面约5mm,振动训练时,大鼠下肢接受振动刺激,而上肢不会受到振动刺激。(见图2 )
 


    其它所用仪器还有:游泳水箱、计时秒表、台式低速离心机 0412-1、722型光栅分光光度计、JY2001电子天平、数显恒温水浴箱。
1.3.2 试剂
    南京建成生物工程研究所提供乳酸测定试剂盒
1.4  大鼠游泳能力的评价
    实验进行第7周后,进行大鼠运动能力的评定:采用大鼠负重游泳的方式评价无氧运动能力,水温为32±2℃,负重为15%的体重。大鼠游泳力标准竭以协调运动消失及再次泛出水面的时间来确定,当大鼠沉入水底达10秒时,迅速捞出大鼠,吹干毛发[3]。并取力竭运动后3min时的尾端血液,经过离心后测定血清乳酸值,乳酸测定采用酶法,试剂盒由南京建成生物工程研究所提供,操作严格按试剂盒说明书进行。
1.5 统计方法
    使用统计软件SAS 6.3进行统计分析,Excel 2003 进行数据汇总与绘图,检验水准α=0.05;采用单因素方差分析(One Way -ANOVA),两两之间的比较用SNK-q检验、以及其他组和对照组比较则用Dunnett-t检验。
2 结果
2.1 大鼠体重变化趋势


    各组大鼠自由进食和饮水。经过8周的振动训练实验(见附图5和附图6),各组大鼠体重变化趋势见下表。实验期间,每3天称量一次体重(均为上午8:00-9:00),在实验开始时,各组大鼠体重无显著性差异,但从第六周开始,高频组体重低于安静组和低频组(P<0.01)。
2.2 各组大鼠的游泳时间与运动后3min的血乳酸值(表1)


2.3游泳成绩与乳酸的相关性:
    两者均满足正态性,故用Pearson相关检验,r=0.731,P<0.001,说明游泳时间与乳酸值具有高度的相关性。


3 分析与讨论
3.1振动训练对体重的影响
    本研究中根据训练周期的理论,振动周期约8周,每周训练6天,每天安排2次训练。各组大鼠均自由进食和饮水,生长良好、毛发有光泽、健康,且体重增长幅度与对照组基本一致(见图3)。体重变化方面,高频率振动组在第16次称重时,出现体重增加幅度减小,且与其它实验组有显著性差异(P < 0.01)。体重作为身体健康状况和训练适应的重要指标,一般机体适应训练负荷时,体重增长幅度良好,而负荷过大,机体不适应时,体重出现下降或增长幅度减少等 。本研究中,高频振动组可能存在振动负荷过大,导致机体不能适应的症状。

3.2 振动训练对大鼠运动能力的分析
本研究中,鉴于振动训练对运动能力的文献报道,我们采用负重游泳的方式进行,采用较大负荷的负重游泳测试,均负体重的15%,类似于运动员100m-200m的自由泳项目,反映典型的无氧运动能力。游泳测试的结果显示低频振动组和中频振动组大鼠的力竭游泳时长均显著大于对照组(P < 0.05),且中频组又高于低频振动组;而高频组与对照组无显著性差异。说明低频振动组和中频振动组训练均能够提高大鼠力竭游泳时间,即提高大鼠无氧运动能力,而高频振动则没有发生这种训练适应情况,同时也说明振动训练提高运动能力在一定的频率范围内可能效果更好。关于振动频率对运动能力的报道方面,Bosco 等研究表明对排球运动员一侧肌肉采用振动训练(频率26 Hz,振幅10 mm)能显著提高运动员肌肉力量和爆发力;健身运动的受试者进行10分钟的振动练习(频率26Hz,振幅4mm)显示能提高纵跳能力,增加睾酮和生长激素浓度,同时降低皮质醇的浓度,该类研究中有效频率与我们实验频率类似,只是振幅有差异。关于对机体刺激的最佳频率方面,国外学者利用肌电图对外周神经冲动进行研究,发现在适宜的振动频率下(22-50Hz),神经冲动的发放频率加快、同步性增强,肌肉出现共振,可能有效地刺激了动物的代谢水平,从而提高运动能力。而本研究中25Hz左右的刺激频率可能达到接近大鼠的固有频率范围。
    本研究中,为进一步探讨无氧能力的变化,我们同时测定大鼠力竭运动后3min时的血乳酸值,也说明中频率振动组大鼠无氧能力得到提高,结果也显示最大乳酸与运动持续时间呈高度相关性(r =0.731,P< 0.001)。乳酸是体内糖无氧酵解的终产物,一般在无氧运动中,乳酸生成越多,则糖酵解供能能力越强,利于保持速度耐力,提高运动成绩,也是运动训练适应的一种表现。
4.结论与建议
    当振动方案(频率和振幅)合理选择时,振动训练对于提高受试者运动能力非常有效的,这些有利的效果已经被其它实验和我们自己所做的实验证实。在我们以后的实验中,还要制定更为详细的振动方案(最优振幅和频率)以适应不同的受试者,而且还要细查振动力量训练对机体产生可能的短期和长期效应[4]。然而,根据现有的振动力量训练经验以及出现的共振、心血管反应,我们建议振动训练要避免直接振动头部,同时为了避免共振的出现,振动频率的选择应低于40Hz;振动训练中振幅值尽量选择在1-2mm。
参考文献
[1] 彭春政. 全身振动刺激对肌肉力量和柔韧性的影响[J]. 北京体育大学学报,2004,27(3):349~351
[2] Issurin and G Tenenbaum. Acute and residual effects of vibratory stimulation on explosive strength in elite and amateur athletes [J]. Journal of Sports Science, 1999, 17:177~182
[3]力竭标准参考《南京体育学院学报》(自然科学版)2005年第4卷第三期《游泳运动对大鼠纹状体、下丘脑多巴胺的含量及其代谢的影响》一文中所使用的标准。
[4]Mester J, Kleinoder H. Vibration training: benefits and risks [J]. Journal of Biomechanics, 2006, 39(6):1056~1065
 



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