少年自行车运动员心率变异性与赛前心理状态相关关系研究

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(辽宁师范大学 体育学院，辽宁 大连 116029)

少年自行车运动员心率变异性与赛前心理状态相关关系研究

秦婕，林华

(辽宁师范大学 体育学院，辽宁 大连 116029)

目的：通过测量心率变异性，找出赛前心理状态指标和心率变异性指标之间的关联性，从而利用心率变异性指标来反映赛前心理状态。方法：要求大连市陆上运动学校13名少年自行车运动员在赛前填写心境状态量表，并用PolarTeam2团队心率表采集信号，记录5分钟的心率，然后计算r-r间期，经过Kubios HRV软件计算出HRV的时域和频域指标，进行相关性分析。结果：心率变异频域指标TP、LF与平静性呈正相关(r=0.755,P<0.01;r=0.785,P<0.01),HFnorm和LFnorm与愤怒性分别呈负相关(r=-0.828,P<0.01)和正相关(r=0.828,P<0.01)；HRV时域指标SDNN和RMSSD与激动性均呈负相关(r=-0.666,P<0.05;r=-0.635,P<0.05),PNN50%与抑郁性呈负相关(r=-0.695,P<0.05)。结论：通过polar表测量心率变异性可以在一定程度上及时反映运动员的赛前心理状况，其应用的HRV指标可对应观测运动员不同的心境变化。

少年自行车运动员；心率变异性；心境量表；赛前心理状态

青少年运动员正处于身体发育的旺盛时期，各身体机能处于不断发育成熟阶段，其心理心智都不是很成熟，状态波动较大。发展青少年体育不仅是我国体育事业重要的组成部分，也是实现从“体育大国”到“体育强国”重要转变的基础。赛前保持理想的情绪状态被广大运动员和教练员认为是取得运动佳绩的最重要因素之一,因此及时监测赛前心理状态、调整心境，对于少年运动员取得优异成绩起着十分重要的作用。

心率变异性(heart rate variability,HRV)是研究心理状况的一个非入侵性工具，它受自主神经系统对心脏窦房结的调制，从而使相邻r-r间隔长度以及连续的瞬时心率之间产生差异和波动,反映了自主神经系统交感神经活性与副交感神经活性及其平衡协调的关系。通常HRV的降低，常常与生理及心理性失调有很大关系。HRV降低代表了迷走神经活性的降低或交感神经活性的增高。副交感神经的兴奋会使机体心率减慢，交感神经系统兴奋会刺激肾上腺素的分泌，使心跳加快，增加骨骼肌血流。目前研究表明，对于测量赛前心理状况多采用量表的形式进行，而在它取得成效的同时也受到了一定的限制，如受试者对实验的认知程度、配合程度以及自身的客观状态评价等等。

为了能更客观地反映出运动员即时的赛前心理状况，笔者通过采用测量少年运动员赛前HRV的生理指标和填写心境量表，并就各心境量表分量表指标与心率变异性指标的关联性进行分析，探讨少年自行车运动员的赛前心理和生理是否具有一致性，从而利用心率变异性指标来反映少年赛前心理状况，以便在进行比赛前及时调整好赛前情绪。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

大连市陆上运动学校13名少年自行车男性运动员，平均年龄14.20±1.14 岁，平均身高172.60±7.03 cm，平均体重56.60±7.75 cm，平均训练年限1.00±0.41年。所有受试者经询问无家族遗传史和不良习性，身体健康状况良好。测试处于赛前期的一周内。

1.2 研究仪器设备及方法

1)Polar Team2团队心率表

本实验所用仪器为产自芬兰的Polar Team2团队心率包测试设备，通过运用Polar Team2团队心率表采集信号，记录5分钟的心率，并由其心率包自带软件计算r-r间期，最后经过Kubios HRV软件计算出HRV的时域和频域指标。

2)心境量表(BFS)

《BFS心境量表》包含8个分量表，分别是活跃性(分量表Ⅰ)、愉悦性(分量表Ⅱ)、思虑性(分量表Ⅲ)、平静性(分量表Ⅳ)、愤怒性(分量表Ⅴ)、激动性(分量表Ⅵ)、抑郁性(分量表Ⅶ)和无活力性(分量表Ⅷ)。每个分量表包括5个题目共40题，所有题目混合随机排列，采用Likert式5点计分(分别代表“一点也不”“有一点”“中等”“较多”和“完全如此”)，进行实验处理前后的对比分析。5～25分制[9]，分量表Ⅰ-Ⅳ得分正向相加，分量表Ⅴ-Ⅷ得分负向相加。将分量表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所得分数相加，形成“良性因子和”，将Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ所得分数相加，形成“负性因子和”。

1.3 测试流程

在赛前一周的时间里，进行训练时监测青少年自行车运动员心率变异性。训练完成时即刻填写BFS调查问卷

1.4 统计分析

将收集到的数据通过Polar Team2团队心率包进行修正，之后将数据导入EXCEL表。通过Kubios HRV软件计算出心率变异性时域和频域指标。采用统计软件SPSS22.0进行数据分析，变量间的相关用Pearson分析，相关系数用r表示，连续数据采用t检验。用Excel 2007分别对各组数据进行描述性统计。实验结果用平均值±标准差(M±SD)来表示，P<0.05为显著性水平，P<0.01为非常显著性水平。

2 结果

2.1 少年自行车运动员赛前心理状况评价

由表1知，少年自行车运动员活跃性状态的平均值占总体水平的75.2%，愉悦性状态的平均值占总体水平的72.8%，思虑性状态的平均值占总体水平的46.4%，平静性状态的平均值占总体水平的62.8%。积极性心境状态大多处于中等偏上水平。少年自行车运动员愤怒性状态、激动性状态、抑郁性状态、无活力性状态的平均值分别占总体水平的30%、38.4%、32.8%、31.2%，消极性心境状态均处于低等水平。由此说明，赛前少年自行车运动员的心境状态整体处于积极状态。

表1 少年自行车运动员赛前心境量表

2.2 少年自行车运动员赛前HRV指标测量结果

将少年自行车运动员赛前HRV指标进行描述统计，其时域指标和频域指标见表2、表3。

表2 少年自行车运动员赛前HRV时域

表3 少年自行车运动员赛前HRV频域域指标测试结果(M±SD,n=13)

2.3 少年运动员赛前心率变异性指标与心境量表各指标的相关性

对少年运动员赛前HRV各指标与心境量表各指标进行相关性分析；统计结果显示(表4、表5)：SDHRT与负性因子和有显著的负相关关系(r=-0.641，P<0.05);SDNN与激动性有显著的负相关关系(r=-0.666，P<0.05)；RMSSD与激动性有显著的负相关关系(r=-0.635，P<0.05)；SD与激动性有显著的负相关关系(r=-0.657，P<0.05)；PNN50%与抑郁性有显著的负相关关系(r=-0.694，P<0.05)，与负性因子和有显著的负相关关系(r=-0.646，P<0.05)；MHRT、SDSD与BFS各分量表无显著差异。

TP与平静性有非常显著的相关关系(r=0.775，P<0.01)；LF和平静性有非常显著的相关关系(r=0.785，P<0.01)；HF与负性因子和有显著的负相关关系(r=-0.646，P<0.05)；LF/HF与平静性有显著的相关关系(r=0.716，P<0.05)；LFnorm与愤怒性有非常显著的相关关系(r=0.828，P<0.01)；HFnorm与愤怒性有非常显著的负相关关系(r=-0.828，P<0.01)。

表4 HRV时域指标与心境量表各指标的相关性

*:p<0.05，差异具有显著性 ；**:p<0.01，差异具有非常显著性。

表5 HRV频域指标与心境量表各指标的相关性

*:P<0.05，差异具有显著性 ；**:P<0.01，差异具有非常显著性。

3 讨论

3.1 良性因子与HRV的关系

在良性因子中只有平静性与TP、LF有非常显著性相关关系(P<0.01)，也即当代表自主神经系统整体活性状态的TP指标值升高时，平静性的心境状态随之表现突出，即副交感与交感神经共同支配着内脏的活动，调控机体，以适应内外环境的变化；研究显示代表交感神经系统活性的LF指标值升高时，平静性心境也会升高，即在自主神经系统中交感神经系统处于优势状态，副交感神经共同参与机体调节才能维持机体的相对稳定状态。在本实验中LF与平静性有非常显著性相关，运动员的交感神经系统处于相对优势状态，教练员可根据HRV的指标值与心境的相关性，来观察运动员的潜在情绪状态。LF/HF的比值表示交感神经和副交感神经的均衡性。在本实验中，LF/HF与平静性有显著性相关(P<0.05)，也就是说赛前少年自行车运动员的自主神经系统处于均衡状态，机体水平处于平衡状态。这一结果也很有力地说明了在赛前运动员的心理状况较为理想，同时也验证了实验值与理论相符。活跃性、愉悦性、思虑性和HRV指标无显著性相关。

在赛前训练阶段，运动强度较大，自行车运动员神经系统的兴奋性较高，其中代表迷走神经张力大小的RMSSD、PNN50的值要高于标准值。即显示出，此时运动员的迷走神经较为占优势，身体机能较好。然而心脏受迷走神经和交感神经的双重支配，彼此相互作用和相互影响，同时也就体现出自主神经系统的调控功能。虽然在量表中显示，运动员的整体赛前状态处于良性心境状态，但其潜在的负性心境状态教练员是无法观察出来的。所以本研究可初步推测，在HRV指标中，当代表自主神经系统整体活性状态的指标TP升高时，可基本了解到此时运动员的心境较为平静，处于相对平静的状态，心理起伏波动较为稳定；而当LF指标升高时，运动员心境表现出平和状态的同时也不可忽略运动员继而出现的情绪变化。

3.2 负性因子与HRV的关系

高强度的训练使运动员长期处于兴奋状态，当超过其心理承受能力时继而会引发一系列的心理疾病。实验结果显示，负性因子和与代表迷走神经张力的HF呈显著负相关(P<0.05),愤怒性与代表自主神经系统整体活性的LFnorm呈非常显著性相关(P<0.01)，也就是说当LFnorm指标升高时，愤怒的情绪也会出现，其交感-迷走神经功能失去平衡，交感神经功能占优势。愤怒会使运动员产生攻击行为和敌意，比较容易冲动，缺乏控制，但它通常会产生在运动员的竞争过程或者是未能取得胜利后，在比赛中和赛后这些因素都是教练员和运动员不可控制的行为。通过测量运动员的HRV,分析HRV各指标值，我们可以直观地看到运动员主观的心境，以便及时调节运动员的心境，从而避免在赛中以及赛后发生体育暴力行为。本研究结果还显示，代表迷走神经紧张度的HFnorm与愤怒性呈非常显著的负相关(P<0.01),当愤怒情绪表现得越明显时，HFnorm的值就会越高，从而起到负向调节的作用，也就是说运动员此时的自主神经系统的活性在动态平衡之中，赛前心境较好，这似乎与HRV的关系存在是一致的。

VK Yeragani，KGVD Kooy，冯永生等研究发现患有抑郁症的病人，心率变性的指标值都显著降低，交感神经活动明显增强，交感神经和副交感神经活动均衡性改变，继而其心脏的自主神经系统功能发生紊乱。而在本研究中，代表副交感神经张力的PNN50与抑郁性呈显著负相关(P<0.05),当PNN50的值升高时，抑郁性的心境将会减弱，表明运动员的副交感神经系统处于优势状态，其赛前心境状态中并无抑郁状态。测量分析HRV子表中的PNN50的值可初步判断运动员是否处于抑郁的心境状况。而有研究表明，由于抑郁会涉及到某些方面情绪活动的降低，同时也降低了身体机能的主动性和身体活动所需的能量，虽然它与迷走神经的低张力有关，但心率变异性和抑郁的直接关系是不可预料的。尹红蕾、杨荣骞，张磊等研究发现并不是所有抑郁症患者都会出现自主神经功能下降。

副交感神经系统是部分可以维持心脏处于控制之中的神经组织，通常被描述为自主神经系统中冷静淡定的那一面。在本实验中，激动性与代表自主神经系统整体活性的SDNN和RMSSD均呈显著负向相关(P<0.05),说明在运动员出现激动的情绪时，HRV的指标值RMSSD则会升高，副交感神经从而调节心境，保持心脏的正常节律。

3.3 心境量表与HRV的关系

在应用BFS心境量表的研究中,显示出非比赛性的身体活动对心境持有平衡的效益，它可以引起身体普遍的感觉良好现象；而比赛性的身体活动对心境持有失衡的效益，它可以导致机体产生紧张循环，激动兴奋性和活跃性快速转移，或是因比赛的胜负引起的高兴或愤怒抑郁等情绪体验。在本研究中，少年自行车运动员赛前状态结果显示其良性心境状态要比负性心境状态高，也就是说，在赛前少年自行车运动员的心理较为积极，处于较良好的备战状态，但通过BFS心境量表结果统计发现，负性心境状态的各分量表平均值都占到了总体的30%以上，这可能极大影响参与比赛的运动成绩。因此，BFS心境量表在表现运动员的真实状态和感知方面还不够直观。本研究通过测量HRV，以生理实验结果分析心理状况，进一步努力达到更为客观地测量出运动员赛前的心境状况，以便教练员能及时疏导调整运动员的参赛心理。也有一些研究证明监测心率变异性可以对运动员的实际状态进行互补调节，协助运动员感知控制的评价。而运用HRV研究运动员赛前心境的文献较少，也没有相关具体的参照指标，准确的数据仍旧需要学者的不断论证和实验。

4 结论

4.1 少年自行车运动员在赛前的情绪状态并不稳定，负性心境状态是影响比赛成绩的潜在因素。

4.2 心率变异性指标LF、TP随着平静性心境的增加会逐渐升高，RMSSD随着激动性心境的升高而逐渐升高。

4.3 在一定程度上，运用HRV的指标可以初步做到观测运动员的心境状况，但由于实验和数据的局限性，并不能完全建立HRV指标的相关标准。

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Studyonthecorrelationbetweenheartratevariabilityandpre-competitionmentalstateofjuniorcyclists

QIN Jie, LIN Hua

(SchoolofPhysicalEducation,LiaoningNormalUniversity,Dalian116029,Liaoning,China)

Objective: To find out the relationship between pre-competition psychological state index and the index of heart rate variability, in order to respond to the psychological state by using heart rate variability. Methods: 13 young cyclists from Dalian City Sports School completed poms-r before the game, and with the PolarTeam2 heart rate meter acquisition to record 5-minute heart rate, and then calculate the R-R interval, the time domain and frequency domain indices of HRV with Kubios HRV software. Results: the HRV indexes of TP, LF and calm was positive correlation (r=0.755,P<0.01;r=0.785,P<0.01), HFnorm and LFnorm were negatively correlated with anger. Respectively (r=-0.828,P<0.01) and positive correlation (r=0.828,P<0.01); HRV was negatively related to the time domain indexes SDNN and RMSSD and were excited (r=-0.666,P<0.05;r=-0.635,P<0.05), PNN50% was negatively correlated with depression (r=-0.695,P<0.05). Conclusion: The heart rate variability measured by polar can reflect the mental status of athletes to certain extent, and the HRV index can be used to observe the different mood changes of athletes.

juvenile athletes; heart rate variability; mood scale; psychological state

2017-10-09

辽宁省体育科研一般课题(项目编号：2015lntyyb-31)。

秦婕(1993- )，女，研究生，研究方向运动生理学。

林华(1959- ),女，教授，博士生导师，研究方向运动人体科学。

G804.8

A

1009-9840(2017)06-0056-05