Behavioural Brain Research：优秀的竞技游泳者在水环境中表现出更高的运动皮层抑制能力和更出色的感觉运动技能
2020-08-06 MedSci原创 MedSci原创
感觉运动任务会导致大脑的实质性结构和功能变化。这些长期与实验相关的运动系统神经生理变化是由特定的体育活动，观察和心理练习引起的。
长期的特定经历可能导致特定的神经和行为改变。例如，当仅使用网球拍练习排练动作时，网球运动员的初级运动皮层（M1）的运动就会更清楚，激活性也会增加。水环境引起周围反应（例如，静脉回流增加和反重力肌肉活动减少）和中枢反应（例如，增加脑血流量和感觉运动活动。在水环境中具有长期训练经验的竞技游泳者对水中被动运动的感知感觉要比新手游泳者更高，这可以解释为什么水的触觉感觉输入会诱导体感皮层的神经反应。学习感觉运动技能伴随着许多大脑区域的实质性神经变化，包括感觉运动皮层，顶叶后皮质，纹状体，小脑和M1 。其中，M1已在技能获取的背景下进行了广泛研究，并且研究表明，具有高放电阈值和具有皮质变化的皮质抑制作用的皮质脊髓神经元对长期运动经历敏感。因此，在本研究中，我们集中于感觉运动系统，评估游泳者是否改变了M1兴奋性的基本神经生理学指标（包括皮质内抑制），从而有助于他们在水环境中增强感觉运动技能。
方法：本研究包括14位年龄在20至22岁的健康的右撇子非游泳者（四名女性）和14名游泳者（六名女性）（参加者的特征参见表1）。所有参与者都来自日本的同一所大学，所有游泳者都属于同一所大学的游泳队，并且具有参加全国性或大学间游泳比赛的经验。从他们自己最快的记录中计算出国际泳联积分，以评估游泳者的表现水平。非游泳者是没有游泳训练的大学生。关节角度调制性能被评估：任务前，要求参与者记住腕部屈曲位置的三个角度：腕部伸肌位置70°分别为45°，90°和135°。实验人员按以下顺序将参与者的手移到每个角度：45°，90°，135°，45°，90°和135°。记忆目标位置的持续时间为每个位置5 s。接下来，检查者将参与者的手以70°的腕部伸展角移动到起始位置。完成这些存储过程后，检查者指示参与者将注意力集中在他们前面的监视器上。经颅磁刺激（TMS）用于评估每个测量块中静止和任务期间的M1功能。在静止状态下以及在位置感应任务和运动过程中，分别测量静止和活动的运动阈值（分别为RMT和AMT），运动诱发电位（MEP），短间隔皮质内抑制（SICI）和长间隔皮质内抑制（LICI）。用于评估M1的皮质脊髓兴奋性和抑制功能。表面肌电图（EMG）记录是从直径为9毫米的Ag-AgCl表面电极的右手屈腕（FCR）肌肉和伸腕（ECR）肌肉获得的。
结果：本研究检查了长期训练对水环境中感觉运动技能和M1抑制功能的影响。游泳者的SICI上升而非游泳者的SICI下降。 SICI检验了M1中局部GABA Aergic抑制性电路的兴奋性，在调节M1的运动输出，神经可塑性和学习中发挥重要作用。SICI和LICI的不同，不同的机制可以解释为什么没有观察到后者的任何变化。 SICI和LICI与GABA能抑制性中间神经元有关。由于在静止状态下M1的皮质抑制作用增强，在水中进行长期训练的游泳者在水中和陆地上均表现出强大的感觉运动能力。
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