袁艳 苏彦炬 吴贻刚

摘要：振动训练是一种新(xīn)兴的力量训练辅助手段，國(guó)内外诸多(duō)研究集中于振动训练对最大力量、快速力量和力量耐力训练效果的影响。振动刺激引起肌肉力量变化机制有(yǒu)待进一步研究。本文(wén)运用(yòng)文(wén)献分(fēn)析法，从振动训练对H反射、T反射和肌肉表面肌電(diàn)信号的影响三个方面入手，对近十年國(guó)内外振动训练的神经适应机制实证研究文(wén)献进行归纳、总结，并对其研究趋势进行了探讨，為(wèi)今后振动训练的神经适应机制及其运用(yòng)研究提供参考。

关键词：振动刺激；神经反应；神经适应；H反射；T反射；肌電(diàn)图

振动刺激引起肌肉收缩被称為(wèi)张力性振动反射。如图1所示，它由振动刺激引起神经调节反射，通过激活本體(tǐ)感受器，经多(duō)突触和单突触反馈调节，引起肌肉收缩，导致肌肉刚度和力量变化。 

肌梭位于骨骼肌肌腹中，肌梭内的梭内肌纤维有(yǒu)两种感觉末梢分(fēn)布，即单一的初级感觉末梢（Ia类纤维）和次级感觉末梢（Ⅱa类纤维）。梭内肌纤维的生理(lǐ)效应是使肌梭的传入末梢形变而受到刺激。肌梭能(néng)够感知骨骼肌的長(cháng)度和运动速度，产生兴奋，神经冲动沿感觉末梢传向神经中枢，提供肌纤维長(cháng)度变化速率和绝对長(cháng)度的信息。腱梭也称腱器官，它是位于肌腱、腱鞘或肌腹与肌腱连接处的一种张力感受器。当肌肉受到被动牵拉或主动收缩时，腱梭中的胶原纤维受牵拉变直，刺激Ib类感觉神经末梢从而引起末梢放電(diàn)。牵张反射（stretchreflex）：人和动物(wù)的躯體(tǐ)运动与姿势维持受神经系统调控，其基本机制之一就是牵张反射，它是指骨骼肌在受到外力牵拉时引起受牵拉的同一肌肉收缩的反射活动。牵张反射的反射弧為(wèi)：感受器（肌梭、腱梭）→传入神经→中枢（脊髓前角a运动神经元）→传出神经→效应器（同一肌肉的梭外肌）。牵张反射有(yǒu)腱反射和肌紧张两种类型。腱反射是指快速牵拉肌腱时发生的牵张反射，如膝反射，当叩击髌骨下方的股四头肌肌腱时，可(kě)引起股四头肌发生一次收缩。此外，属于腱反射的还有(yǒu)跟腱反射和肘反射等。人在运动时，肌肉被牵拉或主动收缩与放松，均会对肌梭、腱梭构成刺激而产生兴奋，兴奋冲动传到大脑皮质的运动感觉區(qū)，经过分(fēn)析综合活动，能(néng)感知人體(tǐ)的空间位置、姿势以及身體(tǐ)各部位的运动情况。肌梭和腱梭及时地将肌肉活动瞬时情况连续地反映到中枢神经系统，通过这种反馈系统不断地调整、矫正运动动作。一般认為(wèi)，腱梭的传入冲动可(kě)反射性的抑制同一肌肉的运动神经元，而肌梭的传入冲动则对同一肌肉的运动神经元起兴奋作用(yòng)。当肌肉受到被动牵拉时，肌梭和腱梭的传入冲动频率均增加。当肌肉受到牵拉时，首先引起肌梭感受器兴奋，从而使运动神经元兴奋，引发牵张反射，受牵张的肌肉收缩以对抗牵拉。当牵拉量继续加强时，可(kě)兴奋腱器，冲动通过抑制性中间神经元，使牵张反射受到抑制，避免被牵拉的肌肉受到损伤。振动刺激直接作用(yòng)于肌腹或肌腱可(kě)以引起肌梭初级和次级感觉神经末梢兴奋，初级神经末梢比次级神经末梢更敏感。振动训练主要引起肌梭末端兴奋，肌梭的反馈传入刺激主要通过单突触闭合传导增加α运动神经元的放電(diàn)。一块肌肉一般接受多(duō)个运动神经元的支配，支配同一块肌肉的所有(yǒu)运动神经元的集合是该肌的运动神经元池。振动刺激可(kě)以导致神经元池的去抑制或者易化，神经元池同步性提高。Issurin提出：振动训练提高了从肌梭到运动神经元池的兴奋流入。

神经系统调节机體(tǐ)适应环境活动中，对内、外环境刺激做出适应反应，称為(wèi)反射。完成反射的基本结构為(wèi)反射弧，一个完整的反射弧包括：感受器、感觉神经元、中枢、运动神经元和效应器五个部分(fēn)。通常使用(yòng)電(diàn)刺激的方法引出神经反射，用(yòng)来反应神经元的兴奋性。最常被诱发的反射测试為(wèi)H-反射。Hoffmann于1918年首次在人类腓肠肌上记录到H-反射。H反射指通过電(diàn)流刺激混合性神经，产生兴奋经Ⅰa类感觉神经传入到脊髓前角，Ⅰa类感觉纤维与α运动神经元发生突触联系，α运动神经元发放的神经冲动到达其所支配的肌肉，引起肌肉反射性收缩。H反射的神经传导路除没有(yǒu)经过反射弧的感受器（肌梭）部分(fēn)外，其余均与肌肉收缩反射相同。因此，H反射可(kě)评价脊髓前角α运动神经元的兴奋性及传导路上传入与传出纤维的功能(néng)状态。H反射常用(yòng)的是胫神经刺激法。電(diàn)流刺激被试窝处胫神经，可(kě)以观察到同侧腓肠肌收缩，肌電(diàn)图记录诱发出的M波和H反射。振动训练中使用(yòng)的振动仪器最常见的是上下振动的垂直振动模式，另一种是绕中心轴振动模式。近几年还出现多(duō)维振动模式。振动频率和振幅也是影响振动训练强度的主要生物(wù)力學(xué)参数。振幅一般指波峰离开平衡位置的最大距离，振幅大小(xiǎo)对肌梭产生不同的刺激效果。振动频率指单位时间内振动的次数，不同的振动频率引起肌肉激活的程度不同，振动频率的选择通常会影响训练效果。

已有(yǒu)的研究多(duō)数报道急性振动训练导致被试H反射抑制，在振动停止后逐渐恢复。Sayenko等和Ritzmann等的研究显示，振动刺激中，H反射表现為(wèi)显著抑制。Armstrong、Sayenko、Kipp、Ritzmann等研究显示，在振动训练后，H反射表现為(wèi)显著抑制。振动中和振动后产生短时间H反射抑制的可(kě)能(néng)机制如下：振动刺激作用(yòng)于肌梭，兴奋经Ia类感觉神经末梢传入引起α运动神经元池放電(diàn)。在振动刺激的连续作用(yòng)下，肌肉激活产生了振动刺激频率依赖。22Hz~40Hz的振动刺激导致突触前末梢兴奋传递衰减和突触后兴奋减少，从而导致了H反射抑制。Sayenko和Apple等研究H反射的抑制都持续到振动刺激后较長(cháng)时间，其可(kě)能(néng)是突触前抑制（PSI）导致的，依据是Gillies的研究结果。McBride等研究显示，在振动训练后，Hmax/Mmax无显著性差异。该研究与表1中其他(tā)研究相比，静蹲采用(yòng)的膝关节角度较小(xiǎo)，振动时间较短，这可(kě)能(néng)减少了振动对肌梭的刺激。Apple等研究显示，振动组和对照组H反射振幅均显著下降。在表1不同研究报道中，有(yǒu)的采用(yòng)了H反射振幅，有(yǒu)的采用(yòng)了Hmax/Mmax作為(wèi)比较指标。不同个體(tǐ)间H反射振幅受皮肤電(diàn)阻、皮下脂肪和神经与刺激電(diàn)极的相对位置影响。因此，不同个體(tǐ)的H反射振幅会有(yǒu)所不同，有(yǒu)必要对其进行标准化处理(lǐ)。Hmax/Mmax是一种常用(yòng)的H反射的标准化方法。在H反射测试中，H反射振幅还受被试是否闭目、头部位置、关节位置和角度、遠(yuǎn)端肌肉的收缩和肌肉長(cháng)度的影响。因此，在测试H反射过程中，被试的姿势差异也会影响实验结果。以上H反射测定的方法學(xué)因素可(kě)能(néng)导致表1中不同研究报道研究结果的不一致。

此外，Armstrong等研究显示：被试H反射抑制后有(yǒu)4种明显不同的恢复模式但无性别差异。4种恢复模式存在的差异不能(néng)用(yòng)训练类型和训练水平解释，可(kě)能(néng)是由于不同被试體(tǐ)内的肌纤维类型有(yǒu)所不同。Ross等认為(wèi)：慢肌纤维更多(duō)地贡献于H反射。因此，被测肌肉的快慢肌纤维百分(fēn)比不同会影响H反射的振幅和Hmax/Mmax。

综上，在进行H反射测定时，应该统一测试的方法。两次测试结果如需比较，则必须采用(yòng)相同的姿势。例如：仰卧或俯卧、头部和手的位置。对不同研究的测试结果比较时应该谨慎。在比较Hmax/Mmax的同时应该比较H反射最大值。

Lapole等通过分(fēn)别分(fēn)析比目鱼肌和腓肠肌外侧头或内侧头的反射来说明振动刺激对比目鱼肌和腓肠肌反射兴奋性的不同影响。对照组13人、振动组16人进行前测和后测。振动组对被试小(xiǎo)腿三头肌肌腱附加振动刺激，每天1小(xiǎo)时，频率50Hz，共14天。记录产生最大值的H反射、M波，并计算Hmax/Mmax，作為(wèi)反射兴奋指标。振动后只有(yǒu)比目鱼肌的Hmax/Mmax提高。振动后比目鱼肌兴奋性的提高是由于重复振动引起突触前抑制的下降。休息状态短期振动的效果仅在比目鱼肌观察到是由于比目鱼肌较腓肠肌的肌梭和慢运动单位含量更高，而肌梭和慢运动单位对振动是非常敏感的。赵雪(xuě)红等的研究表明：14天的振动刺激对制动引起的神经肌肉组织兴奋性下降有(yǒu)对抗作用(yòng)。Hong等以40名（平均年龄27.4岁）青年為(wèi)研究对象，随机分(fēn)為(wèi)振动组和对照组，各20人。振动组进行為(wèi)期4周的振动训练（5mm，20Hz），每周3次，膝关节角160°静蹲于振动台10min。研究结果显示，振动组快速力量指数提高32%的同时，H反射潜伏期和突出前抑制显著下降。長(cháng)期振动训练对H反射的影响报道较少，已有(yǒu)的研究采用(yòng)的振动刺激方法和H反射测定方法均存在差异。然而，H反射作為(wèi)临床使用(yòng)多(duō)年的神经系统的可(kě)靠评估方法，可(kě)用(yòng)于评估振动训练的神经适应。因此，在今后的研究中，仍有(yǒu)必要对長(cháng)期振动训练对H反射的影响进行观察，以便分(fēn)析長(cháng)期振动训练的神经适应机制。

T-反射是通过机械刺激本體(tǐ)感受器诱发肌肉收缩，同时肌肉表面可(kě)以记录到肌電(diàn)图，T-反射振幅可(kě)以反映反射兴奋性和肌梭敏感性。T-反射最常用(yòng)的是膝跳反射（Patellatendonreflexes），即：通过叩击股四头肌肌腱（髌韧带）引起股四头肌收缩。也有(yǒu)采用(yòng)叩击跟腱引起小(xiǎo)腿三头肌收缩的跟腱反射（Achillestendontapreflex）。Rittweger等研究表明，在急性力竭性负重蹲起运动中附加振动刺激（6mm，26Hz）比不附加振动刺激，T反射振幅值显著提高。Hopkins等研究表明，在急性振动训练（26Hz，1分(fēn)钟，5次）后，T反射振幅和潜伏期与运动前比较无显著性差异。两者研究结果不一致的原因和振动训练方案以及测试方法不同有(yǒu)关。已有(yǒu)研究认為(wèi)，振动训练引起的力量增加是由牵张反射增强引起的，这时可(kě)能(néng)检测到T反射振幅的增加。振动训练还可(kě)能(néng)引起运动单位募集的增加，这种改变不会检测到T反射振幅的增加。因此，不同的振动训练方案引起神经肌肉反应的不同导致了研究结果的差异。刘强等研究显示：8周振动训练后比目鱼肌T反射出现显著下降，但是太极拳振动复合式训练组T反射显著升高。这表明在做太极拳动作时附加振动刺激，可(kě)以提高γ反射兴奋性，对下肢外周神经产生正向影响。田石榴研究报道被试8周负重超等長(cháng)力量训练后，腓肠肌T反射潜伏期不变，T反射振幅值显著提高。因此，長(cháng)期振动训练对T反射的影响有(yǒu)待进一步研究。

表面肌電(diàn)信号是肌肉运动单位动作電(diàn)位在时间和空间上的叠加，通过表面肌電(diàn)（EMG）的时域分(fēn)析可(kě)以观察附加振动刺激对肌肉激活的影响。在振动过程中记录的EMG会有(yǒu)伪影存在，其主要原因是振动電(diàn)缆产生的電(diàn)感应、压電(diàn)或者双层電(diàn)流。但是，有(yǒu)证据表明肌肉的被动振动和运动单位的放電(diàn)有(yǒu)相位联系，产生的伪影可(kě)以被排除。Ritzmann等研究结果支持振动刺激诱导牵张反射，振动产生的表面肌電(diàn)伪影可(kě)以忽略不计。Abercromby等的研究中使用(yòng)带阻滤波（stopbandfilter）消除了伪影。表2呈现了附加振动刺激后，下肢肌肉肌電(diàn)的变化。已有(yǒu)的研究表明，疲劳的肌肉在完成相同负荷的运动时，EMG会增加。

為(wèi)避免疲劳引起的肌電(diàn)增加，表2研究中采用(yòng)了如下方法：

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1.被试在正式测试前熟悉测试方法。

2.适应振动训练仪练习与正式测试间有(yǒu)足够的休息时间让被试完全恢复。

3.每次测试前观察肌電(diàn)基線(xiàn)，恢复到安静水平才进行下一次测试。

4.被试如需完成几组训练，各组组间休息充分(fēn)（1~5分(fēn)钟）。

5.采用(yòng)心理(lǐ)學(xué)量表，明确疲劳程度。 

表2的研究得出了较為(wèi)一致的结果，无论是静蹲还是动态半蹲起中，附加振动刺激可(kě)以显著提高下肢肌肉EMG。Roelants研究还表明附加振动后单足静蹲组EMG显著高于双足静蹲组。Roelants和Abercromby研究均表明，振动刺激对不同关节角度静蹲下肢肌肉EMG无显著影响。Hazell研究表明更大的振幅和更高的频率导致肌電(diàn)激活的最大增加。李玉章、袁艳的研究也表明更高的频率导致肌電(diàn)激活的更大增加。Abercromby研究表明除了胫骨前肌，伸肌的反应在RV中显著大于VV。Marin研究表明：使用(yòng)扶手（肘关节角度改变）可(kě)以改变上肢肌電(diàn)激活大小(xiǎo)，脚下使用(yòng)软垫可(kě)以改变下肢肌電(diàn)激活的大小(xiǎo)。综上，被试采用(yòng)的姿势和振动刺激的振幅、频率、振动模式均会影响肌肉EMG的增加幅度。在制定具體(tǐ)的振动方案时，可(kě)以根据训练或锻炼的目的，测定肌肉EMG来帮助选择所需振幅、频率、身體(tǐ)姿势。 

表3的振动训练研究中采用(yòng)了不同的姿势，许以诚等的研究為(wèi)振动刺激直接作用(yòng)于手部；Hazell等研究中被试半蹲于振动台，振动刺激直接作用(yòng)于双足；Wirth等研究中采用(yòng)了如下几种姿势：半蹲于振动台、脚部悬空坐(zuò)于振动台、手部支撑于振动台脚部着地、脚部支撑于振动台手部着地、脚部支撑于振动台肩部着地。虽然3个研究的振动方案不同，但附加振动刺激后，被测定肌肉肌電(diàn)均表现為(wèi)显著增加。Wirth等研究中8种不同振动姿势腹肌肌電(diàn)增加数量不同，其原因可(kě)能(néng)有(yǒu)以下两方面，其一為(wèi)不同姿势腹肌距离振动台遠(yuǎn)近不同，其二為(wèi)采用(yòng)不同姿势时，腹肌為(wèi)维持身體(tǐ)平衡收缩程度不同。Choi和Marin等研究表明：在不稳定状态下，再附加振动刺激能(néng)够进一步提高腹背表层和深层肌肉激活程度。因此，振动训练可(kě)进一步应用(yòng)于核心力量训练和腰椎稳定性康复锻炼。

5.1附加振动刺激引起急性运动中和运动后H反射抑制。

5.2在今后的研究中有(yǒu)必要对長(cháng)期振动训练对H反射和T反射的影响进行观察，以便进一步分(fēn)析長(cháng)期振动训练的神经适应机制。

5.3针对不同肌群的不同振动训练方案观察结果均表明：在保证肌肉在运动中不出现疲劳的前提下，附加振动刺激可(kě)以增加相关肌群的表面肌電(diàn)。被试采用(yòng)的姿势和振动刺激的振幅、频率、振动模式均会影响肌肉EMG的增加幅度。在制定具體(tǐ)的振动方案时，可(kě)以根据训练或锻炼的目的，测定肌肉EMG来帮助选择所需振幅、频率、身體(tǐ)姿势。