基于知识图谱的国外低氧环境下抗阻训练的可视化分析

期刊: 素质教育 DOI: PDF下载

梁冲

陆军装甲兵学院 军事体育教研室 100072 北京

摘要

为优化军校学员在基地化训练中的训练方法,本文通过研究国外低氧环境下抗阻训练的研究现状、热点和趋势。采用知识图谱的方法对Web of scienceTM核心集合数据库中收录的218篇文献的时空分布、机构、作者、关键词、基础知识和热点进行分析。结果表明:低氧环境下的抗组训练研究较早,但近20年迅速发展,成为研究热点;其中美国和日本在该方向上的研究相对成熟,机构以大学为主,其中俄克拉荷马大学与东京大学和马西西比大学发文量最多;Takashi Abe、Jeremy Paul Loenneke,是该方向的权威作者;加压训练、预缺血训练、全身低氧抗阻是该领域研究热点,且与其他新的训练技术如神经肌肉电刺激、全身振动等相结合产生更大收益,缺氧抗阻训练不仅在运动训练领域研究丰富,且在康复、健身等领域也成为有效方法。


关键词

缺氧抗阻训练;知识图谱;低氧环境

正文


1.方法:Web of science 检索结果筛选并进行标记,利用其自带的文献检索功能对标记结果分析检索,分析218篇文献的出版年的可视化柱状图,来简单了解该研究方向的发展趋势,以及创建其引文报告。利用VOSviewer可视化软件对其导出结果进行可视化分析,绘制科学知识图谱,对时间与空间分布特征、作者合作网络、关键词、引文直接网络、文献耦合,进行聚类分析,包括节点大小、连线数量、连线强度以及节点时间颜色分析。全面分析低氧情况下抗阻训练的科学结构以及演进。

2.可视化分析成果

2.1时空分布特征

2.1.1时间分布特征

该方向研究于2000年后开始初步发展,2015-2020年期间得到重视,论文发表数量与引文数量逐步增加。图中每年发表的论文数和每年的引文数变化趋势相一致,2018-2019年引文数急剧上升,达到巅峰。发文量快速上升主要是基于低氧抗阻训练结合传统的训练方法,产生增加效益有效提高肌肉质量和力量,且大众健身的蓬勃发展,竞技体育训练技术降维,面向健身以及老年运动。

2.1.2.2空间分布特征-机构

将数据导入可视化分析软件VOSviewer后,共现305个机构,将频次调为3之后为35个机构节点,这样可更直观清晰地分析重要机构。从节点大小看,东京大学发文量最多为(28),其次是美国俄克拉荷马大学(14);从节点连线数量看俄克拉荷马大学与其他机构合作最多(8),其次是东京大学(6);从连线强度 显示俄克拉荷马大学与东京大学和马西西比大学合作密切(4)。与上文国家分布特征相一致。

    综上所述,机构多以高校为主,集中分布在日本和美国两个国家,这与发文国家区域分布相一致。这与前言提到的日本和美国两国在加压训练方面研究历史较为久远,相对积累了丰富的科研经验,且上述高校历年来将其作为传统重点科研项目发展,并进行密切交流合作,所以在该研究方向较为权威。

2.2作者合作网络

采集数据中共有880个作者其中184个作者有合作关系,选取发文量大于等于3后显示68个节点。根据颜色将不同作者进行聚类,同一颜色连线的作者之间合作比较密切,研究主题相似;从发文量以及合作数量来看,abe, takashi发文量据首 (21篇),与其他作者合作最多(17);其次是loenneke,jeremy p发文量(14篇)以及合作数(13);且以上作者彼此联系最为密切(7),说明该领域这些作者的研究相对更全面和权威。

综上所述,根据作者合作网络分析,可以迅速锁定该领域权威作者abe,takashi,loenneke以及jeremy p,并查找相关著作,了解该领域的科研动态。

2.3直接引文网络

218篇文献将阈值设为5后显示为176。由图中节点大小可看出takarada、abe、loenneke等人的文章为高被引文章,将鼠标移动到所在节点,可在下方显示出被引文献的相关信息,对于研究初期查找该领域研究基础理论具有重要意义。此外hughes、sieljacks、cook等人在此研究领域时间节点为2019,对其著作研读能够发现相对较新的研究内容及方向。

2.4关键词分析

 

blood flow restricted、kaatsu、vascular occlusion、blood flow restriction等关键词进行同义词合并。共显示有440个关键词,选词频次大于等于3后剩下56个关键词聚类。通过颜色共分为5个聚类,从出现频次由高到低进行聚类总结后主要涉及以下方面1血流限制训练、2康复及老年人中的应用、3心血管反应、4生长激素反应5肌肉产适应性反应。

从节点大小分析:依据节点大小可看出Vascular occlusion(血管闭塞)出现次数最多(100),其次是肌肥大(47)、抗阻训练(23)、肌肉力量(20)。另外在2015年后全身低氧环境出现8次,2017年后康复7次,2016年后骨骼出现6次。

从节点连线数量分析:依据连线数量可看出血管闭塞与其他关键词练联系最多(46),其次是肌肥大(34)、抗阻训练(22)和肌肉力量(20)。可见以上是方向研究热点。

从节点练习强度分析:依据连线强度可看出肌肥大和血管闭塞研究紧密(23),其次是抗组训练与力量训练和血管闭塞(8),其中康复与血管闭塞为5且时间节点为2017。

综上所述,低氧环境下的抗阻练习主要集中在血流限制(局部缺氧)训练,全身缺氧环境相对较少。范围不仅在竞技训练还涉及康复以及老年人运动。且该研究集中在肌肥大和力量增长上。

3.经典文献研究成果:

低氧环境下抗阻训练研究于2000年开始初步发展,2015-2020年得到重视,2018-2019年引文数急剧上升,虽然2020年图中显示少于前期,但推测由于疫情原因,随着疫情的缓解,该方向的研究仍将继续受到重视。低氧环境下抗阻训练的研究主要集中在日本和美国,研究时间早,技术相对成熟,两国的合作也更为密切。但后续其他欧洲国家研究较新颖。该领域权威作者abe,takashi,loenneke以及jeremy p等人。通过经典文献阅读,从训练手段上主要涉及局部加压训练、全身缺氧训练、预缺血训练。

3.1 局部加压训练

3.1.1机理研究

研究表明在0-100毫米汞柱的手臂近端闭合时,极低强度的运动(20%1rm)加上适度的血管阻塞会导致工作肌肉中电活动的增强,重复平均iEMG与高强度运动中的重复平均iEMG几乎相等,相对于常规抗阻具有更大的代谢负荷是其最明显的特征之一。加压训练会导致血浆生长激素(GH)浓度的显著增,去甲肾上腺素(NE)、乳酸(La)、白细胞介素-6(IL-6)。浓度在加压运动后持续出现明显的短暂性升高,运动后15分钟,生长激素的浓度达到了静息水平的290倍。IL-6浓度在运动后24小时内逐渐升高,并保持在略高于对照组的水平极轻的抗阻运动与加压相结合,通过代谢产物的区域积累,对生长激素的分泌有明显的刺激作用,而对组织无明显损伤。

此外研究人员发现mTOR信号通路的激活似乎是一个重要的细胞机制,可能有助于解释REFR过程中肌肉蛋白合成的增强雷帕霉素(mTOR)信号通路的哺乳动物靶点在刺激翻译起始和肌肉蛋白合成方面发挥着重要作用。最近的研究表明,在抗阻运动的恢复阶段,mTOR信号通路的激活是逐渐激活的向其下游效应器核糖体S6激酶1(S6K1)发送mTOR信号参与mRNA翻译起始的调节,似乎是运动诱导的肌肉蛋白合成和训练诱导的肥大的关键调节因子,运动后恢复期Akt/蛋白激酶B(PKB)磷酸化增加,真核细胞翻译延长因子2(eEF2)磷酸化降低。Akt激活促进mTOR磷酸化和信号传导。此外,向S6K1发送mTOR信号抑制eEF2激酶,其降低eEF2磷酸化,从而促进翻译延长。在急性低强度(20%1-RM)抗阻运动结合血流限制(REFR)后,mTOR信号通路的关键下游效应器S6K1磷酸化,并刺激肌肉蛋白质合成。

3.1.2加压训练的应用

现有数据表明:BFR训练在非运动和运动人群中带来好处;BFR训练对男女运动员均有效;BFR训练使用运动员的单项和多项练习产生积极的适应性低强度(10-30%1RM)和高强度(70%1RM)训练似乎都是对运动员有益的BFR训练强度。弹性膝带和充气式袖带在BFR训练中均会产生积极的适应性(尽管充气式袖带具有量化阻塞压力的能力)。BFR训练作为运动员的独立计划或补充计划可能有用。通过对运动员进行BFR训练可以改善,比如冲刺、敏捷度和VO2max之类的运动表现指标。大多数加压训练研究方向集中在抗阻训练内容之中,主要研究肌肉力量和肥大效应。另有研究表明,在受试者大腿近端进行加压干预后进行有氧训练,结果显示加压组最大峰值跑速(PRV)、跑步经济性(RE)、抗疲劳程度(TTE)的增加均明显高于实验组。

3.1.3加压训练应注意的问题

加压训练对于新手可能造成横纹肌溶解症,在clark的研究中,一名20岁男子进行6组血流限制运动的后几天出现高水平的延迟性肌肉酸痛,表现出高水平的肌酸激酶(峰值纪录36000IU/L)并因劳累性横纹肌溶解症住院治疗,建议渐进的使用加压训练

Fatela在给定的运动量和强度下,神经肌肉的激活程度和疲劳程度随BFR相对压力的变化而变化,因此,在阻力训练的范围内,不应使用绝对的标准值来规定BFR,建议在进行BFR训练计划之前,首先应量化静息血管闭塞压力。

综上所述局部加压训练主要采用低强度的运动(20%1RM)加上适度的血管阻塞导致肌肉电活动增强,提前募集相对更多快肌纤维,且具有更大的代谢负荷,产生与大强度抗阻训练相似的训练效应,并广泛应用于各种运动项目中提高肌肥大、力量、耐力、抗疲劳以及跑步经济性等。在康复领域维持和加强术后肌肉质量和力量、减轻膝关节疼痛和积液、降低老年人运动后心血管风险、改善老年人骨质疏松、提高肌无力患者功能。与低强度神经肌肉电刺激(NMES)、全身振动训练(WBV)等手段结合,进一步提高训练效率与效应。

3.2预缺血训练

预缺血处理(IPC)指使心脏经受短期缺血,然后再灌注一段时间。在心脏短期缺血期间,其特定的代谢物(缓激肽、类阿片、腺苷等)提供重要的保护作用,在再灌注期间也有类似益处,越来越多的证据表明IPC可能对骨骼肌功能产生积极影响,从而导致运动能力增强。对照组(无IPC)相比,一组训练有素的自行车手在运动前后的总工作量,总运动时间和IPC治疗后的力量输出均有改善。国家级游泳者的数据显示,IPC可以将其选手的100米成绩提高0.7秒。10名接受过阻力训练的参与者在进行单次膝关节伸展运动失败前,进行了4次5分钟周期的IPC(250毫米汞柱)或安慰剂(10毫米汞柱)循环干预,然后进行85%1RM强度进行重复,直至失败,结果显示在IPC干预后重复次数增加20%。

3.3

 全身缺氧抗阻由传统高原训练演变而来,如今利用呼吸面罩或低氧舱创造低氧环境。传统的高原训练多用于有氧训练,在此仅介绍低氧环境中的抗组训练。

相关研究表明:运动后乳酸LA曲线下面积低氧(13%O2)试验明显高于常氧试验(p≤0.05)。生长激素仅在低氧试验后显著升高(p<0.05)。两组试验中,运动后去甲肾上腺素NE和睾酮均显著升高(p<0.05)。皮质醇在两个试验中均无显著变化。这些结果表明,低氧条件下的低强度抵抗运动比正常氧条件下产生更大的代谢和激素反应。教练员可以考虑在系统性缺氧条件下进行低强度的抗阻训练,作为运动员在长季节中保持肌肉质量和力量的一种潜在的训练方法。在常压低氧环境中:吸气氧分数(FiO20.12),动脉血氧饱和度(SpO282±2%)进行一次急性高强度、低容量的抗阻运动,乳酸和生长激素显著提高,提供肌肉生长的有益内分泌反应。但有学者指出在常压低氧环境下(FiO2=15%)低强度的练习(30%1RM)进行15次深蹲练习,与常压常氧情况下代谢反应差异并不明显。

另有学者研究表明低氧或血管闭塞条件下进行5周低阻力力量训练后,力量和耐力显著提高。

4.结论

本文以Web of ScienceTM核心合集数据库中218篇低氧环境下抗组训练文献为基础,借助VOSviewer可视化软件,通过绘制相关知识图谱,快速了解该研究领域时空、机构、作者、热点等相关知识,锁定经典和最新文献。综合表明低氧环境下的抗阻训练涉及众多领域,除运动训练还包括康复、健身、以及航天等新兴领域并产生良好训练效益。局部与全身缺氧训练在运动训练中采用多种手段,并与神经肌肉电刺激、全身振动等不同手段结合产生新的训练效应。由于个体在低氧环境中的不同应激反应,建议在实际训练过程中使用相对个体指标,避免过度疲劳或者意外发生。

通过研究发现,基于军校新学员的身体素质基础,可将低氧环境下的抗阻训练应用于新兵入学入伍训练与损伤康复之中。尤其是局部加压训练,操作相对简单,对器材、条件等依赖程度低,其主要采用低强度的运动加上适度的血管阻塞导致肌肉电活动增强,提前募集相对更多快肌纤维,且具有更大的代谢负荷,产生与大强度抗阻训练相似的训练效应,可以有效提高军校学员肌肥大、力量、耐力、抗疲劳以及跑步经济性等。对于训练过程中出现损伤的新入伍学员来说,可解决以往因为损伤出现的停训现象,有效减少损伤康复所用时间。

 


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