论迁移运动协调两侧性迁移肌肉工作特点研究

摘 要：采用表面肌电测量法对运动协调两侧性迁移的肌肉工作特征进行实验研究。研究结果表明：运动协调两侧性迁移其生理实质是参与运动各肌肉间特定的依次激活时间关系的迁移。研究结果对运动学习、动作控制、体育教学与训练等相关领域的研究具有借鉴和指导意义。
关键词： 运动协调；两侧性迁移；表面肌电；肌肉工作特征
1009-783X（2013）04-0355-04 文献标志码： A
当我们用一侧肢体学会某种动作后，另一侧肢体也就很容易学会操作这种动作，这就是两侧性迁移现象。有关两侧性迁移现象的研究已有100多年历史，近些年的研究关注程度越来越高，重点集中在两侧性迁移操作过程中相关变量（例如练习时间、练习方式、练习分布、练习负荷和疲劳等）的表现特征和关系研究，而对运动协调两侧性迁移现象的生物学基础、运动系统内在控制参数的改变研究则涉及较少。本研究以单手抛接球作为实验动作，借助表面肌电（SEMG）测量试图揭示运动协调两侧性迁移的肌肉工作特点，探讨表征协调动作的肌肉系统内部控制参数和指标，为运动学习、动作控制、体育教学与训练等相关领域提供理论和实践借鉴。
1 实验对象与方法

1.1 实验对象

本实验随机选定体育学院20名男生作为被试者，要求被试者在实验前没有任何单手抛接球运动或类似运动经验。实验前按随机分组原则将被试者分为A、B 2组，2组被试者基本情况无显著性差异，见表1。

1.2 实验动作和过程的控制

单手抛接球就是抛出球后，在接到该球前再抛出另一球，始终保持一球在空运行，抛出一球再接着计为1次成功抛接球，当球落地或者在接到球前没有抛出第2个球都算失败。抛接球动作对大多数人来讲不是日常习得动作，该动作在速度、幅度、节奏、肢体肌肉配合等方面有充分体现，但对人体力量、耐力、速度、柔韧等素质要求不高。本研究选用该动作作为练习和测试动作，以有效控制无关因素对研究问题的干扰。
A组被试者先以右手（优势手）进行抛接球练习，B组被试者则先以左手（非优势手）进行抛接球练习，当2组被试者都能够熟练抛接球10个时再换另一侧手做抛接球动作。整个教学实验过程中，A、B 2组教学实验条件完全一致，并在教学过程中严格控制所有被试者一侧手练习时另一侧手不能练习。

1.3 实验测试

采用芬兰MEGA公司生产的ME 6000型十六导SEMG仪及上海申风公司生产的988型一次性银/氯化银电极完成肌电数据收集，以松下M 8000摄像机完成动作同步监控。通过预实验测试和解剖学分析，确定了本项研究两侧手臂CH1——三角肌前部（DMA），CH2——肱二头肌（BBM），CH3——肱三头肌（TBM），CH4——背阔肌（LDM）等左、右各4块，共8块肌肉作为主要采样肌。受试者练习动作和实验测试大约持续3周（能连续抛接10个球）。实验测试主要包括3次：1）初次抛接球；2）学习后能熟练抛接球；3）对侧手初次抛接球。

1.4 数据处理和分析指标

分析区域的确定：从单手连续抛接2球动作技术分析来看，尽管单侧手接到一球开始到抛出另一球为止是一个完整的单手抛接球动作周期，但“抛”和“接”之间的耦合关系、连续2个单抛周期的动作影响关系，以及各肌群的运动协调状况只能在连续的2个单手抛球动作周期中得以反映；因此，本实验选择2个单手抛接球动作周期作为表面肌电图分析区域。具体的分析区域范围如图1所示，图1a、图1b和图1c分别是一被试者右手初次抛接球动作、右手熟练后左手初次抛接球动作，以及右手熟练抛接球动作时的四通道原始表面肌电图。参与运动各肌肉依次激活的次序从上至下依次为：三角肌前部、肱二头肌、肱三头肌、背阔肌，在分析区域范围内各肌肉依次轮流激活4次。
量化指标的确定：从生物力学角度来看，肌肉的有序收缩是肢体外显协调运动原因，通过描述肌肉间协调关系能从更深层面揭示人体运动时的内控因素和机体协调变化特征。在借鉴
相关肌电研究成果[3-5]基础上，本研究选用了肌肉间激活次序和参与工作时间2项指标来反映人体运动时各肌肉间的相互配合状态。具体到本实验，由于被试者在做抛接球动作时所抛球的高度不尽相同，各肌肉激活时间数值差异较大，需要对指标进行标准化处理，并得到参与运动各肌肉间激活时间比率值指标。
2 结果与分析

2.1 练习效果

是否发生两侧性迁移，可以通过对身体两侧肢体先后学习同一任务，并记录下两侧肢体先后完成任务数量的多少来进行比较摘自：毕业论文标准格式www.618jyw.com
。本教学实验过程中，A组被试者先以右手（优势手）进行单手抛接球练习，并记录下右手刚开始练习时3次试抛的抛接球总数，当右手能够一次连续抛接球10个时，换左手做抛接球动作，并记录下左手刚开始练习时3次试抛的抛接球总数。B组被试者则先以左手（非优势手）进行单手抛接球练习，当左手能够连续抛接球10个时，再换右手做抛接球动作。由图2可知，无论是先以优势手开始抛接球练习的A组，还是先以非优势手开始抛接球练习的B组，当一侧手能一次连续抛接球10次后再换另一侧手做相同的抛接球动作时，另一侧手刚开始练习时3次试抛所能抛接球的总数要明显多于前一侧手。
表2是以A组被试者的右手与B组被试者的右手，A组被试者的左手与B组被试者的左手3次试抛所能抛接球的总数之间进行配对t检验。结果显示2组配对都具有非常显著性差异（P<0.01） 。说明抛接球动作学习过程中确实存在着技能两侧性迁移现象。在本实验中，由于技能中的其他身体要素（身体条件和素质）得到了严格控制，因此，练习效果的变化同样说明运动学习过程中运动协调具有两侧迁移能力。

2.2 肌肉工作的协调指标变化

参与运动各肌肉间依次激活时间比率值在折线图上的变化情况反映了参与单手抛接球动作各肌肉间依次收缩的协调性变化状况。图3是A组被试者在不同条件下单侧手连续抛接球时，参与运动的各肌肉间依次激活时间比率值折线图。可以看出，被试者在右手初次做抛接球动作时，参与运动各肌肉间依次激活时间比率值大小各不相同，并没有表现出明显的协调性变化特征。与被试者右手初次做抛接球动作相比，当被试者右手能熟练连续抛接球时，参与运动各肌肉间依次激活时间比率值则表现出了明显的协调性变化特征，表现为三角肌前部与肱二头肌、肱三头肌与背阔肌的激活时间比率值都大致等于1。这表明被试者右手熟练抛接球时三角肌前部与肱二头肌、肱三头肌与背阔肌都是同时激活，而肱二头肌与肱三头肌、背阔肌与三角肌前部的激活时间比率值都大致为1.5。说明被试者熟练抛接球时三角肌前部与肱二头肌，肱三头肌与背阔肌都是以固定的间隔时间依次先后激活。从所有参与运动的各肌肉间依次激活时间的整体关系上看，当被试者右手能熟练做抛接球动作时，参与运动各肌肉间形成了特定的依次激活时间关系，即参与右手抛接球运动各肌肉间形成了特定的运动协调模式。
从图3中还可看出，当被试者右手能熟练抛接球后再用左手做抛接球动作时，与被试者右手初次做抛接球动作相比，参与左手抛接球动作的各肌肉间依次激活时间比率值折线更加接近右手熟练抛接球时的依次激活时间比率值折线。
图4是B组被试者在不同条件下单侧手连续抛接球时参与运动各肌肉间依次激活时间比率值折线图。与图3相似，图4中被试者左手初次做抛接球动作时参与运动各肌肉间依次激活时间比率值没有表现出明显的协调性变化特征；当被试者左手能熟练做抛接球动作时参与运动各肌肉间依次激活时间比率
值折线则表现出了明显的协调性变化特征。从图4还可看出，当被试左手能熟练抛接球后再用右手做抛接球动作时，与被试者左手初次做抛接球动作相比，参与右手抛接球动作的各肌肉间依次激活时间比率值折线更加接近左手熟练抛接球时的依次激活时间比率值折线。
为了比较被试者两侧手参与运动各肌肉间依次激活时间关系的显著性变化程度，对A、B 2组被试者在不同条件下两侧手参与运动的各肌肉间依次激活时间比率值进行矩阵相关分析。从表3可看出，右手初次做抛接球动作与右手熟练抛接球动作相比，参与运动的各肌肉间依次激活时间比率值没有相关性变化，与右手能熟练连续抛接球后左手初次做抛接球动作相比也没有相关性变化，而当被试者右手能熟练抛接球后再用左手做抛接球动作与右手熟练抛接球动作相比，参与运动的各肌肉间依次激活时间比率值具有显著的相关性变化，相关性达到0.595。从表4可看出，B组被试者的测试结果与A组相似，当被试者左手能熟练抛接球后再用右手做抛接球动作与左手熟练抛接球动作相比，参与运动的各肌肉间依次激活时间比率值同样具有显著的相关性变化，相关性达到0.622。
通过对A、B 2组被试者在不同条件下两侧手参与运动的各肌肉间依次激活时间比率的矩阵相关分析结果可知，不论是以优势手开始练习，还是以非优势手开始练习，当一侧手能熟练连续抛接球后再换另一侧手开始抛接球练习时，两侧手参与运动各肌肉间依次激活时间比率的相关性都显著提高了。这表明当一侧手能熟练做抛接球动作后，另一侧手虽然没有做过这一动作，但参与运动各肌肉间同样也形成了类似的运动协调模式，其生理实质是参与运动各肌肉间特定的依次激活时间关系的迁移或肌肉间形成了相似的运动协调模式。
动作学习过程的迁移效果在过去多数研究文献中都证明具有运动形式、幅度、强度、动作频次等方面的相似外显表现，本研究的结果进一步说明，动作外显的迁移是以肌肉间内在运动协调模式的形成为基础的，运动协调的控制参数是在动作学习过程中形成并以运动协调模式固定下来，学习时间和效果与运动协调模式描述参数的多少和精确程度相关，并且这种肌肉间内在运动协调模式对另一侧肢体再进行相同动作练习具有显著的促进作用。
3 结论
1）通过对两侧手先后完成抛接球总数的不同变化证明了在两侧手先后轮换抛接球动作学习过程中存在两侧性迁移现象。
2）熟练抛接球动作的肌肉工作特征表现为参与运动各肌肉间依次激活时间比率出现明显的协调性变化特征，参与各肌肉整体上形成了特定的依次激活时间关系，即参与抛接球运动各肌肉间形成了特定的运动协调模式。
3）无论是以优势手开始练习，还是以非优势手开始练习，当一侧手能熟练连续抛接球后再换另一侧手开始抛接球练习时，另一侧手参与运动的各肌肉间依次激活时间比率的相关性都显著提高了。这表明两侧性迁移其生理实质是参与运动的各肌肉间特定的依次激活时间关系的迁移或肌肉间形成了相似的运动协调模式。
4 建议
1）熟练动作的形成需要参与运动各肌肉间形成特定的依次激活时间关系，提高练习者自身对运动协调本体感觉反馈信息的感知能力，并对错误的运动协调本体感觉信息加以修正，能够促进运动协调的形成。
2）教学训练过程中当一侧肢体产生疲劳或受伤不能继续练习时，可采用对另一侧肢体进行练习，进而达到保持竞技状态的目的。
参考文献：
邹煜.对运动协调两侧性迁移的实验研究[J].山东体育学院学报，2009，25（3）：56-58.
高士濂.实用解剖图谱：上肢分册[M].2版.上海：上海科学技术出版社，2004：83.
[3]Pandy M，Zajac F.Optimal muscular coordination strategies for jumping[J].Journal of Biomechanics，1源于：毕业设计论文www.618jyw.com
991，4（1）：110-113.
[4]Raasch C，Zajac F.Locomotor strategy for pedaling：muscle groups and biomechanical functions[J].Journal of Neurophysiology，1999（82）：515-525.
[5]Roetenberg D，Buurke J，Veltink P，et al.Surface electromyography analysis for variable gait[J].Gait and Posture，2003（18）：109-117.