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研究目的:随着时代发展,日益严峻的社会环境使得人们的睡眠时间缺失问题普遍化,睡眠障碍增多,睡眠质量下降。睡眠问题对社会的影响是巨大的,运动员的睡眠问题普遍但未得到较好的重视和研究。睡眠不足会对人体造成潜在的健康危害,对于运动员,睡眠不足同样影响其身体机能和运动能力。本研究以布鲁斯(Bruce)方案作为运动模型,探索不同睡眠情况下,运动员运动性疲劳前后生物电信号变化与恢复特征以及生理指标差异性变化规律。旨在阐明睡眠不足对机体疲劳的潜在影响,同时为运动性疲劳的判定提供生物电信号的参考,探索睡眠不足与运动性疲劳之间的关系,为进一步探索运动性疲劳产生的机理提供理论依据。研究方法:本研究以体育专业19名男生(18-20岁)作为实验对象,按照美国睡眠基金会(2015)关于不同年龄段睡眠时间的建议,建立三种睡眠模式:睡眠充足(6h≤睡眠时间≤11h)(T1)、睡眠不足(4h<睡眠时间<6h)(T2)、睡眠严重不足(睡眠时间≤4h)(T3),同时采用身体机能检测仪(Firstbeat,Bodyguard 2模式,芬兰)实时监测睡眠时间;利用运动跑台中的Bruce方案,让实验对象分别在T1、T2、T3三种睡眠时间后进行力竭运动;分别采集每次运动前、运动中、运动后的疲劳相关生理指标和脑电、心电及肌电等疲劳相关生物电信号指标。这些指标的采集方法如下。疲劳相关生理指标检测:在运动的同时连接MAX-Ⅱ气体分析仪,采集通气量、摄氧量、呼吸频率、呼吸商等,同时记录相关运动速度、运动时间;采集运动前后及次日尿液样本进行尿常规分析;使用闪光融合仪和反应时测试仪采集实验对象的闪光临界融合频率和选择反应时;此外,在运动过程中,对其进行主观疲劳量表(RPE)评估并记录得分。疲劳相关生物电信号检测:使用脑电检测仪(Neuro Scan 32导)、行为学记录软件(e-prime)以及脑电信号记录和数据分析软件(Curry8),采集实验对象运动前后及恢复时间段的事件相关电位(ERPs)脑电信号;使用身体机能检测仪检测实验对象实验期间心率变异性(HRV)的时域指标:R-R间期标准差(SDNN)和相邻R-R间期差的均方根(RMSSD);频域指标:低频输出功率的均值(LF)和高频输出功率的均值(HF);使用表面肌电仪(YW-EMG-004)检测运动时的骨骼肌表面肌电信号的时域指标:均方根值(RMS),积分肌电值(IEMG)和频域指标平均功率频率(MDF)中位频率(MPF)。研究结果:疲劳相关生理指标检测结果:与T1睡眠模式相比较,实验对象在T3睡眠模式后进行Bruce运动方案时,其达到摄氧量峰值的时间显著提前(p<0.05);同时,实验对象T3睡眠模式与T1睡眠模式相比较,运动后选择反应时显著降低(p<0.05);在尿蛋白和尿胆原的检测结果中,与运动前相比较,实验对象在三种睡眠模式后,运动后尿蛋白与尿胆原含量显著增加(p<0.01或者p<0.05),而次日晨尿的检测结果显示,T3睡眠模式下的尿蛋白与尿胆原均没有恢复到运动前水平。疲劳相关生物电信号检测结果:心率:三组运动后0-10min心率对比运动前均有极显著增加(p<0.01),T3组30min恢复后对比运动前心率有显著上升(p<0.05)。T3组对比T1运动后5min、l0min、30min心率显著上升(p<0.05),对比T2组运动后5min有显著增加(p<0.05)。HRV指数:24h内,RMSSD项T3对比T1组有显著下降(p<0.05);HF项T2对比T1组显著下降(p<0.05),T3组对比T1组有显著下降(p<0.001)。运动前后:三组RMSSD在运动后对比运动前极显著下降(p<0.001);SDNN指标中,T1和T2组在运动后5-10min对比运动前显著下降(p<0.05),T1组运动后即刻对比运动前显著下降(p<0.05),T3组运动后对比运动前下降但无显著性差异;三组LF和HF运动前和运动后0-5/5-lOmin相比较均呈现极显著下降(p<0.001);运动后5-10min,T3组HF对比T1组极显著下降(p<0.001);24h和运动前后测量,LF/HF 比值均随睡眠时间降低呈现增高趋势。P300指标:三组中FZ、CZ、PZ位点潜伏期呈现运动后潜伏期变长,波幅变短的趋势;在恢复6h后,潜伏期变短,波幅变长;运动后对比运动前FZ位点的波幅显著降低(p<0.05),潜伏期显著增高(p<0.05)。运动后T3组对比T1组,FZ潜伏期显著增高、CZ波幅显著降低、PZ波幅显著降低(p<0.05)。肌电信号:时域指标IEMG、RMS随着运动负荷级数变大而升高,每个级别组间差别T1组最低,T3组最高。频域指标MDF、MPF随着运动负荷级数变大而下降,每个级别组间差别明显,T1组最高,T3组最低。研究结论:1睡眠不足对有氧耐力能力的影响较为明显,睡眠不足程度越深,机体对运动负荷的反应越强烈,运动性疲劳积累越重。2心脏功能在运动负荷下表现出交感神经占据主导的调节状况。睡眠不足是加深运动性疲劳,引起心脏调节功能失衡、交感神经作用增强副交感神经作用受到抑制、心脏自主神经失衡的诱因。3运动性疲劳的达成,机体疲劳促使脑力疲劳,降低了大脑中枢对信息处理的效率,影响了注意力的分配,从而影响神经系统对靶刺激的反应效率。睡眠不足会加剧这种影响。4一次性力竭运动中运动负荷上升而时域指标上升、频域指标下降。睡眠不足会使得同级负荷条件下肌肉放电总量增高,单位时间内平均值增高,平均功率频率和中位频率下降,肌肉放电效率下降。