相对设备输出音乐强度与基于虚拟现实的身体姿势控制在训练有素的运动员中

《Brain Sciences》：Relative Device-Output Music Intensity and Virtual-Reality-Based Postural Control in Trained Athletes

　　

背景/目的：身体姿势控制依赖于视觉、躯体感觉、前庭和情境感觉信息的整合与重新加权。稳定的听觉线索可能支持平衡，而复杂的音乐刺激在多感觉冲突期间可能增加额外的感觉-认知需求。研究人员检测了相对设备输出音乐强度对训练有素运动员基于虚拟现实的身体姿势控制的急性影响，并探索了响应是否因运动背景而异。方法：来自网球、格斗运动、游泳、足球和排球的48名运动员完成了通过虚拟现实提供的平衡感觉互动临床测试（CTSIB-VR）和稳定性极限（LOS）评估，在四种听觉条件下：常规/无声音以及低（+10 dB）、中（+20 dB）和高（+30 dB）相对设备输出增量。线性混合效应模型包括运动、听觉条件及其交互作用作为固定效应，以及参与者特定的随机截距和随机线性条件斜率。计算了基于模型的估计边际均值、Bonferroni校正对比、1.5×IQR敏感性分析和稳健广义估计方程。结果：听觉条件影响了所有五个CTSIB-VR结果（Wald χ²(3) = 16.773–94.404，所有p < 0.001）。常规条件在复合评分（校正均值差=6.05，95% CI 3.99–8.10；Bonferroni校正p < 0.001）和躯体感觉评分（8.62，95% CI 6.78–10.46；校正p < 0.001）上超过高强度条件。运动×条件交互作用对所有CTSIB-VR结果均显著（χ²(12) = 54.869–98.953，所有p < 0.001），但按运动分层的结果是探索性的。对于LOS，在终点偏移（p = 0.004）、最大偏移（p < 0.001）和方向控制（p = 0.002）中检测到听觉条件效应，而反应时间（p = 0.648）和运动速度（p = 0.056）未显示明确的主效应。敏感性分析支持了终点偏移、最大偏移和方向控制的结果；运动速度推断对方法敏感。结论：相对设备输出音乐强度与CTSIB-VR感觉组织测量的一致变化以及LOS表现的特定结果变化相关。运动相关模式需要在具有足够效力和平衡的样本中确认。

研究背景：身体姿势控制（postural control）是视觉、躯体感觉、前庭和情境信息持续整合与重新加权的主动感觉运动过程。稳定的听觉线索（如空间化声音）可提供外部参考以减少摇摆，但复杂音乐刺激因包含节奏、旋律和情感成分，可能增加感觉-认知负荷，干扰平衡。目前，音乐强度对基于虚拟现实（VR）的平衡测试的影响尚不明确，且不同运动背景的运动员因长期训练可能具有不同的感觉加权策略，但其调节作用未经验证。因此，研究人员在《Brain Sciences》发表论文，旨在探讨相对设备输出音乐强度对训练有素运动员VR平衡表现的急性效应，并探索运动类型是否影响响应。

研究人员开展的研究：从网球、格斗运动、游泳、足球和排球共招募48名训练有素运动员（年龄18-30岁，至少5年规律运动参与），在四种听觉条件（常规/无声音，低+10dB，中+20dB，高+30dB相对设备输出增量）下，通过虚拟现实平衡平台（Virtualis Balance VR）完成平衡感觉互动临床测试（CTSIB-VR，评估感觉组织）和稳定性极限（LOS，评估自主重心控制）评估。使用线性混合效应模型（固定效应：运动、听觉条件、交互；随机效应：参与者随机截距和随机线性条件斜率），结合Bonferroni校正配对对比、1.5倍四分位距（IQR）敏感性分析和稳健广义估计方程（GEE）进行分析。结论：听觉条件一致影响CTSIB-VR感觉组织指标，而LOS效应具有结果特异性；运动×条件交互显著但探索性。意义：听觉刺激应被视为VR平衡评估中的实验因素而非中性背景，未来需校准声压并扩大样本验证运动分层模式。

关键技术与方法：主要采用线性混合效应模型，以运动类型、听觉条件及其交互作用为固定效应，参与者特定随机截距和随机线性条件斜率建模个体依赖。通过估计边际均值进行Bonferroni校正配对对比，并执行1.5×IQR敏感性分析和稳健GEE以验证结果稳健性。样本来源：48名训练有素运动员，来自网球、格斗运动、游泳、足球和排球（具体队列见前述）。所有分析在Python 3.13中完成，无前瞻性样本量计算，运动亚组小而不等，因此运动分层分析仅视为探索性。

研究结果：
CTSIB复合评分（Composite Score）：线性混合效应模型显示听觉条件主效应（χ²(3)=36.995, p<0.001）和运动×条件交互效应（χ²(12)=98.953, p<0.001）。常规条件估计边际均值显著高于低（差4.33）、中（3.82）和高（6.05）条件（Bonferroni校正）。运动内对比主要集中于网球，但属探索性。
CTSIB躯体感觉评分（Somatosensory Score）：听觉条件主效应显著（χ²(3)=94.404, p<0.001），运动×条件交互显著（χ²(12)=80.710, p<0.001），无运动主效应。常规条件高于所有音乐条件，高条件低于低和中。
CTSIB视觉评分（Visual Score）：运动主效应（χ²(4)=37.583, p<0.001）、听觉条件主效应（χ²(3)=16.773, p<0.001）和交互效应（χ²(12)=96.560, p<0.001）均显著。常规条件高于低和中。网球在常规条件即低于其他运动，表明基线差异对交互有贡献。
CTSIB前庭评分（Vestibular Score）：运动主效应（χ²(4)=23.170, p<0.001）、听觉条件主效应（χ²(3)=30.253, p<0.001）和交互效应（χ²(12)=54.869, p<0.001）均显著。常规条件高于所有音乐条件，网球内常规高于所有音乐条件。
CTSIB视觉偏好评分（Visual Preference Score）：运动主效应（χ²(4)=27.768, p<0.001）、听觉条件主效应（χ²(3)=26.368, p<0.001）和交互效应（χ²(12)=70.015, p<0.001）均显著。常规条件高于所有音乐条件，网球内对比最大。
LOS反应时间（Reaction Time）：听觉条件无主效应（p=0.648），但运动×条件交互显著（p=0.013）。网球内高强度反应时间较慢，排球方向相反，交互效应在敏感性分析中保留。
LOS运动速度（Movement Velocity）：条件主效应接近常规阈值（p=0.056），交互不显著（p=0.357）；IQR排除后主效应显著（p=0.031），GEE中显著（p<0.001），推断对方法敏感。
LOS终点偏移（Endpoint Excursion）：条件主效应（p=0.004）和交互效应（p<0.001）显著。常规和低条件估计边际均值高于高条件，网球和游泳随强度下降，排球相反，敏感性分析保留。
LOS最大偏移（Maximum Excursion）：条件主效应（p<0.001）和交互效应（p<0.001）显著。常规高于中和高，低高于高，网球和游泳下降，排球稳定或升高，敏感性分析保留。
LOS方向控制（Directional Control）：运动、条件和交互效应均显著（p=0.011, 0.002, <0.001）。常规高于高，低高于中和高，中高于高，网球和游泳下降，排球升高，GEE保留。

讨论与结论：
讨论指出，CTSIB-VR结果支持听觉-平衡文献的异质性，音乐刺激可能通过增加感觉-认知竞争干扰感觉组织，而非提供空间锚定。运动×条件交互显示不同轨迹，网球下降最大，但基线差异（如视觉评分较低）和亚组不等使结果仅为探索性，不能归因于特定运动机制。LOS结果依赖控制域：CTSIB-VR强调维持姿势，LOS强调自主位移；音乐对终点偏移、最大偏移和方向控制的影响一致，但运动方向不统一。方法学上，听觉刺激不应视为中性背景，未来需校准耳级声压、测量知觉响度、熟悉度、情感反应和注意力负荷。局限性包括：未校准绝对声压、亚组小且不等、未记录随机化算法、未测量主观变量、仅单次急性设计。
结论翻译：相对设备输出音乐强度与基于VR的身体姿势控制的急性变化相关。效应在CTSIB-VR感觉组织测量中最一致，而LOS反应是结果特异性的：终点偏移、最大偏移和方向控制得到敏感性分析支持，反应时间显示探索性交互而无条件主效应，运动速度对方法敏感。运动相关模式，包括在网球中观察到的较大CTSIB-VR下降，仍为探索性，需要在具有足够效力、平衡样本、校准耳级声暴露和完整记录随机化与评估程序的研究中确认。