饮料补充对间歇性运动后视觉诱发电位及事件相关电位的影响

摘要

背景:长期以来，面对数以万计的神经细胞，研究者往往无从下手，神经诱发电位技术的产生为认知心理学研究提供了一种有用的方法。神经诱发电位是神经系统接受内、外界刺激所产生的特定的电活动，可分为外源性刺激相关电位和内源性刺激相关电位。视觉诱发电位(VEP)是一种外源性刺激相关电位，是大脑枕叶视皮层对视觉刺激(闪光或图形刺激)发生反应的一簇电信号，是反映视觉器官、视觉传导路、视觉中枢功能状态的神经生理学的重要指标。事件相关电位(ERP)是一种内源性刺激相关电位，是指当人对给予的特定刺激进行认知加工时从头皮表面记录到的大脑电位，它反映了认知过程中大脑的神经电生理改变。结合利用VEP和ERP及反应时可较全面地分析整个感知觉过程中信息流的动态变化。
　　目的:本研究拟采用脑电活动基础上的神经生理学指标研究间歇性运动对认知功能的影响及其机制探讨并考察饮料补充对运动导致认知的负面影响的防治功能，观察了安静状态下、有氧运动前后及两种状态下饮料补充前后视觉诱发电位及视觉事件相关电位的变化。
　　方法:本文采用文献法、观察法、调查法、实验法、数理统计法等研究方法。实验法包括以下指标的测定:①视觉诱发电位测试:采用上海海神医疗电子仪器厂生产的NDI-200(海神号)神经电检诊仪记录并分析受试者在中方格刺激下的视觉诱发电位。观察指标为N75、P100、N145的潜伏期、波幅。②视觉事件相关电位测试:采用上海海神医疗电子仪器厂生产的NDI-200(海神号)神经电检诊仪记录运动前后的视觉事件相关电位。观察指标为P300潜伏期、波幅及反应时。③身高体重测试:采用无锡市衡器厂生产的RGZ-120-RT型身高体重计(编号:8957)测量受试者身高、体重。④身体成分测试:采用Vivente Body Composition Analyzer韩国身体成分分析仪要求受试者早晨起床后空腹时进行测试。⑤体温测试:采用omron电子体温计测量受试者体温。⑥增量运动试验:采用瑞典生产的Monark Ergomedic839E功率自行车选用手动方式增加负荷，起始负荷为25w，递增负荷量为25w/挡，每挡运动10分钟，保持功率车转数为50rpm。每挡负荷完成后休息5min并记录心率。⑦RPE值测试:采用Borg(6-20)量表测定RPE值，每挡负荷完成后即刻根据Borg量表询问受试者的主观感觉。
　　结果:①安静状态下不同时间进行VEP及ERP测试，三次测量之间各指标均无显著性差异(P＞0.05)，重测相关系数均在0.84-0.97之间。②不同强度有氧运动对VEP(P100潜伏期改变最为明显)及ERP的影响:与安静状态相比，在近无氧阈强度运动后即刻，P100潜伏期即呈现极显著性缩短(P＜0.01)，近无氧阈强度运动待体温恢复后仍保持显著缩短(P=0.059)；近极量强度有氧运动后即刻显著缩短(P＜0.05)，近极量强度有氧运动待体温恢复后仍然保持显著缩短(P＜0.05)。近无氧阈强度有氧运动后即刻及近极量强度有氧运动后即刻 P100潜伏期之间并无显著性差异(P＞0.05)。较安静状态下，近无氧阈强度运动后即刻P300潜伏期、反应时显著性缩短(P＜0.05)。近无氧阈强度运动待体温恢复后、近极量强度有氧运动后即刻、近极量强度有氧运动待体温恢复后 P300波幅均没有产生显著性差异； P300潜伏期、波幅变化趋势是一致的，即近无氧阈强度运动后即刻 P300潜伏期最短、波幅最长，随运动强度的进一步增加，P300潜伏期延长、波幅减少。③饮料补充对安静状态下 VEP及ERP的影响:饮用纯净水(安慰剂)时，饮用前、饮用后即刻、饮用后20分钟 P300波幅及潜伏期也均无显著性改变(P＞0.05)。饮酒时，与饮酒前相比，饮酒后即刻和饮酒后20分钟 P300潜伏期显著性延长(P＜0.05)，波幅显著性降低(P＜0.05)。饮用咖啡时，与饮用前相比，饮用后即刻和饮用后20分钟 P300潜伏期显著性缩短(P＜0.05)。当饮酒加咖啡时，饮用前、饮用后即刻、饮用后20分钟 P300波幅及潜伏期则均无显著性差异(P＞0.05)。但从反应时来看，酒加咖啡后，与饮用前相比，饮用后即刻和饮用后20分钟反应时均显著性延长(P＜0.05)。补充各种运动饮料后视觉诱发电位 N75潜伏期、波幅，P100潜伏期，N145潜伏期、波幅均没有产生显著性变化，但补充康比特运动饮料(甜橙味)后即刻、后20分钟 P100波幅较补充前极显著性增大(P＜0.01)；补充康比特运动饮料(蜜桃味)后20分钟 P100波幅较补充前极显著性增大(P＜0.01)。④运动饮料补充对有氧运动后 VEP及ERP的影响:无论是否补充运动饮料，与运动前安静状态相比，近极量强度有氧运动后即刻 P100潜伏期即呈现显著性缩短(P＜0.05)；与安静状态相比，近无氧阈强度运动后即刻空白对照的P100潜伏期有升高的趋势，饮料补充组(矿泉水、运动饮料(甜橙味)测试、运动饮料(蜜桃味))的P100潜伏期显著性缩短(P＜0.05)；与近无氧阈强度运动后相比，近极量强度运动后运动饮料(甜橙味) P100潜伏期显著缩短(P＜0.05)，而矿泉水组P100潜伏期则极显著性缩短(P＜0.01)。与安静状态相比，空白对照组、补充矿泉水组的P100波幅随运动强度的增加有先升后降的趋势；补充运动饮料(甜橙味)后 P100波幅升高，近极量强度运动后表现出了显著性差异(P＜0.05)；补充运动饮料(蜜桃味)后，近无氧阈强度运动后即刻 P100波幅显著性升高(P＜0.05)。四种测试中，P300潜伏期在近无氧阈强度运动后即刻、近极量强度运动后即刻呈缩短趋势，运动饮料(甜橙味)测试中较安静状态下，近无氧阈强度运动后即刻似乎呈显著性缩短(P=0.065)；P300波幅没有显著性变化；反应时也呈缩短趋势。
　　结论:①不同强度有氧运动可以使视觉诱发电位各指标潜伏期显著性缩短。运动是独立于体温对P100潜伏期影响的因素之一，P100潜伏期对运动具有一定的敏感性，但其改变并不随运动强度的增大而加大，也即不存在有运动强度的依从性。有氧运动使 ERP P300潜伏期与反应时均显著性降低，研究结果可以显示，对认知而言最佳的运动强度可能是近无氧阈强度。②安静状态下补充咖啡对VEP各指标没有产生影响，而补充后即刻、后20分钟 ERP P300潜伏期显著性延长，波幅显著性降低；补充酒后视觉诱发电位 P100潜伏期大幅度延长，而 ERP P300潜伏期显著性缩短；酒加咖啡对VEP及ERP均没有产生任何影响，补充酒加咖啡后即刻、后20分钟反应时显著性延长。说明虽然咖啡有一定的醒酒作用，并不能抵消酒精对反应时其他环节(如神经传导速度)的抑制作用。补充康比特运动饮料后 VEP P100波幅显著性增大，其他指标没有影响。③运动饮料补充对有氧运动后 VEP P100波幅的影响最为明显，不补充饮料时，随运动强度的增加，P100波幅则呈现先升后降的倒“U”型特点，即近无氧阈强度运动后较安静状态时略有增加、而近极量强度有氧运动后又降低，甚至低于安静时水平。受试者在水饱和状态下，补充矿泉水时 P100的波幅与不补充时变化是一致的，而补充两种运动饮料后均表现出了P100波幅的显著性升高(P＜0.05)。说明这种变化不是因脱水而引起，可能与运动饮料中的某些物质有关系。