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在运动科学领域,为探究跑步和骑行这两种相似运动中髋伸肌的差异,日本研究人员对比了短跑运动员和短道速骑运动员髋伸肌的形态、力量及等长最大自主收缩(MVC)时的肌电活动。结果发现二者髋伸肌有差异,这为理解运动适应性提供依据。
在运动的奇妙世界里,不同项目的运动员为了追求卓越表现,身体会发生独特的变化。肌肉,作为运动的 “动力引擎”,其形态和功能的适应性改变至关重要。以往研究表明,特定运动任务会促使肌肉适应,且与运动表现紧密相关。比如,靠近身体质心(COM)的较大肌肉对运动表现影响重大,其中髋部周围的伸肌在众多全身运动中扮演关键角色。然而,目前仍有诸多谜团待解。虽然已知髋伸肌与跑步、骑行等运动的前进速度有关,但髋伸肌在不同运动中的形态和功能差异尚未明晰,尤其是在不同关节角度下的表现,此前研究也未阐明髋部伸展时的力矩 - 角度关系。而且,短跑运动员和短道速骑运动员都进行下肢在矢状面的屈伸运动,却采用不同的髋关节角度,他们髋伸肌的形态特征是否不同也无人探究。正是在这样的背景下,日本的研究人员开展了一项意义非凡的研究,试图揭开这些谜团,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员来自日本体育科学大学和横滨体育医学中心等机构。他们招募了 11 名男子田径短跑运动员(主要项目为 400 米短跑)和 11 名男子田径短道速骑运动员(主要项目为 1000 米计时赛)。这些运动员都具备参加全国大学生比赛的水平,且比赛时长相近,采用相似的能量供应系统。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先,使用等速测力计(Biodex Multi - Joint System 4)测量运动员在不同髋关节屈曲角度(45°、60°、75°、90°、105° 和 120°)下进行等长最大自主收缩(MVC)时的髋部伸展扭矩;同时,利用表面肌电图(EMG)记录臀大肌(GM)、股二头肌长头(BFlh)和半腱肌(ST)的肌电信号。其次,借助 1.5T 磁共振成像(MRI)扫描仪获取运动员臀部和大腿的图像,以此计算肌肉体积和解剖横截面积(ACSA)。最后,通过一系列统计分析方法处理数据。
下面来看具体的研究结果:
- 身体特征:短跑运动员和短道速骑运动员的体重差异显著,分别为 63.6 ± 4.4 kg 和 71.6 ± 3.5 kg ,但身高、大腿长度以及各肌肉长度等其他特征并无显著差异。
- 肌肉体积:短跑运动员半腱肌(ST)的绝对和标准化肌肉体积显著高于短道速骑运动员,而其他髋伸肌(如半膜肌(SM)、股二头肌长头(BFlh)、股二头肌短头(BFsh)和臀大肌(GM))的肌肉体积在两组间无显著差异。
- MVC 测试中的髋部伸展扭矩:在绝对髋部伸展扭矩方面,组间差异显著,90° 和 120° 时两组差异明显。而且,角度条件对扭矩影响显著,两组在 60° 及以上角度的扭矩值均显著高于 45° 时的值。短道速骑运动员在 75° 及以上角度的扭矩值显著高于 60° 时的值,120° 时又高于 75° 时的值;短跑运动员 105° 时的扭矩值高于 60° 时的值。在标准化髋部伸展扭矩方面,短道速骑运动员在 120° 时,经肌肉体积标准化后的髋部伸展扭矩显著高于短跑运动员。
- MVC 测试中 EMG 信号的均方根(RMS):臀大肌(GM)标准化肌肉 EMG 活动的组间差异显著,在 105° 和 120° 时,短道速骑运动员的 GM 肌肉 EMG 信号的 RMS 显著高于短跑运动员。
研究结论和讨论部分意义重大。研究发现,短跑运动员和短道速骑运动员的髋伸肌存在明显差异。短跑运动员半腱肌(ST)体积更大,这可能是因为他们在运动中需要高速进行髋部屈伸运动,且在短跑摆动后期 ST 肌肉进行离心收缩,这些运动特点促使 ST 肌肉发生适应性肥大。而短道速骑运动员在更屈曲的髋关节位置能产生更大的髋部伸展扭矩,这得益于他们在该位置时臀大肌(GM)的激活程度更高,通过增加肌肉兴奋(运动单位募集和放电频率)来实现。这种差异表明,运动员的髋伸肌在形态和功能上都适应了各自的专项运动任务。不过,该研究也存在一些局限性,比如测量 EMG 振幅的方法可能未准确捕捉肌肉的神经支配区位置,肌肉力量测量为等长条件,与实际运动中的动态情况不同,未测量髋伸肌的力臂,且运动员脚部所受外力大小不同也可能影响研究结果。尽管如此,这项研究依然为我们理解运动员髋伸肌的适应性提供了重要依据,有助于后续进一步深入探究运动与肌肉之间的复杂关系,为运动训练和运动医学领域的发展提供理论支持 。