超负荷训练期对高水平游泳运动员心率变异性、睡眠质量、动机和表现的影响：利用可解释人工智能（XAI）评估训练负荷的变化

《Sports Medicine》：Impact of an Overload Period on Heart Rate Variability, Sleep Quality, Motivation, and Performance in High-level Swimmers: Use of Explainable Artificial Intelligence (XAI) to Assess Training Load Variations

训练负荷周期对游泳运动员自主神经系统及运动表现的影响分析。14名高水平游泳运动员经过3个连续7天超负荷训练周期监测，发现心率变异性（HRV）指标如卧位和立位平均心率及lnRMSSD显著变化（p<0.05），而睡眠质量、陆上力量及游泳成绩保持稳定。研究证实HRV可作为急性训练负荷的可解释AI（XAI）监测工具。

　　

摘要

背景

了解训练课程对生理、心理和免疫反应的影响对于合理的训练周期划分以及防止对健康、训练和表现产生负面影响至关重要。

目标

研究心率变异性（HRV）、睡眠时间和质量、动机、陆地力量以及游泳表现对于连续三个7天周期（周期1、2和3）中不同训练强度和量动态的超负荷期的反应。其次，测试基于可解释人工智能（XAI）模型的心率变异性评估训练负荷日变化的能力。

方法

共有14名高水平游泳运动员（4名男性和10名女性，年龄为17.5±1.5岁）接受了直立测试、Hooper指数、睡眠问卷调查以及每次训练后的主观用力程度（RPE）评估。比较了他们自我报告的训练负荷和规定的训练负荷。在每个周期开始时以及周期3结束时，游泳运动员完成了人体测量测试、反向跳跃测试、握力测试以及5×200米的渐进式游泳测试。

结果

高水平游泳运动员能够准确感知自己的日常训练负荷。然而，在周末，训练负荷与主观用力程度之间存在差异，这表明生理负荷和心理负荷具有不同的影响，在评估训练负荷时应同时考虑这两方面。超负荷期的特点是训练负荷（增加27%）和主观用力程度（增加20%）均有所上升，但并未对睡眠的数量和质量产生负面影响。在超负荷期间，仰卧位（F_2.18 = 3.448, η² = 0.28; p = 0.05）和站立位（F_2.18 = 3.809, η² = 0.30; p = 0.04）的平均心率（HR）升高，而仰卧位连续差异的对数均方根（LnRMSSD；F_2.18 = 4.379, η² = 0.33; p = 0.028）和最大血液乳酸水平（F_3.27 = 3.441, η² = 0.28; p = 0.03）在周期3期间和之后有所下降。陆地和游泳表现保持稳定，表明自主神经系统似乎对急性/短期训练负荷的变化更为敏感（XAI模型 r² = 0.91 和 0.9）。

结论

心率变异性指标，特别是仰卧位RMSSD和平均心率（HR），是训练负荷变化最敏感的标志物，而睡眠、力量和功率以及游泳表现则保持稳定。心率变异性可以作为一种实用工具，用于监测竞技游泳运动员的训练反应和管理训练负荷。