研究目的:睡眠是人类最基本的生理需求之一。人体在睡眠不足的情况下,体力和脑力恢复不足,会对机体的各个系统产生不良影响,甚至会引发各种疾病。无氧能力是人体的主要运动能力之一,是决定运动能力水平的高低的关键因素。体育专业大学生作为一种特殊的大学生群体,不仅要学习理论知识,还要参加专项课的训练和比赛,睡眠状况的好坏是影响其学习和训练的关键因素。在日常生活中,该群体存在着睡眠不足的问题,但目前学界关于体育专业大学生睡眠不足状况的研究却少之又少。因此,本研究通过建立睡眠不足模型,探索人体在三种睡眠模式后进行无氧运动时心率变异性(HRV)、肌电信号(EMG)的变化规律,进而指导体育专业大学生合理作息、提高无氧运动能力。研究方法:本研究选取体育教育专业大学生33人作为实验对象,共计99人/次实验,参考2015年美国睡眠基金会18-25岁青年人睡眠时间推荐量,建立睡眠不足模型,依次是:睡眠充足(7hⅤ睡眠时间Ⅴ9h)(T1)、睡眠不足(4h<睡眠时间<6h)(T2)、睡眠严重不足(睡眠时间Ⅴ4h)(T3);同时采用身体机能监测仪(Firstbeat,Bodyguard 2模式,芬兰)监测与验证实际睡眠时间;利用无氧功率自行车,让实验对象分别在T1、T2、T3三种睡眠模式下进行温盖特(Wingate)无氧运动;在运动前后采集HRV数据指标,包括时域指标:R-R间期标准差(SDNN)和相邻R-R间期差的均方根值(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);非线性指标:Poincare散点图短轴(SD1)和Poincare散点图长轴(SD2);蹬踏自行车时,采集股直肌的EMG信号,包括时域信号:积分肌电值(iEMG)和均方根值(RMS);频域信号:中位频率(MF)和平均功率频率(MPF);并且记录受试者无氧运动的最大功率、平均功率、最小功率、疲劳指数;此外,检测受试者其他疲劳相关生理指标,包括:尿常规、闪光融合频率、选择反应时、心率、血压、血氧饱和度以及主观体力感觉等级量表(RPE)得分。研究结果:1.HRV的检测结果:运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,时域指标:SDNN值与RMSSD值显著下降(p<0.05),频域指标:HF值显著下降(p<0.05)、LF值无显著变化(p>0.05)、LF/HF的比值显著增加(p<0.05),非线性指标:SD1显著下降(p<0.05)、SD2无显著变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,各项指标也均无显著性变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,时域指标:SDNN值显著下降(p<0.05)、RMSSD值无显著变化(p>0.05),频域指标:HF值显著下降(p<0.05)、LF值无显著变化(p>0.05)、LF/HF的比值显著增加(p<0.05),非线性指标:SD1显著下降(p<0.05)、SD2无显著变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,HF值显著(p<0.05)下降,其余各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,各项指标也均无显著性变化(p>0.05)。2.EMG的检测结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,时域指标:iEMG值呈极显著上升(p<0.01)、RMS值显著上升(p<0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,各项指标也均无显著性变化(p>0.05)。频域指标:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,MF值和MPF值无显著性变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,MF值和MPF值无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,MF值和MPF值也无显著性变化(p>0.05)。3.无氧运动相关指标测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,最大无氧功率无显著变化(p>0.05)、平均无氧功率显著下降(p<0.05)、最小无氧功率显著下降(p<0.05)、疲劳指数显著上升(p<0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,各项指标也均无显著性变化(p>0.05)。4.其他疲劳相关生理指标测试结果:尿蛋白(PRO)与尿胆原(URO):运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,PRO值呈极显著上升(p<0.01),URO值无显著变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,PRO值呈极显著上升(p<0.01),URO值无显著变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,PRO值无显著变化(p>0.05),URO值呈极显著上升(p<0.001);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,各项指标均无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,PRO值无显著变化(p>0.05),URO值显著上升(p<0.05)。闪光融合频率:运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,闪光融合频率无显著变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,闪光融合频率无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,闪光融合频率无显著性变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,闪光融合频率显著降低(p<0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,闪光融合频率无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,闪光融合频率无显著性变化(p>0.05)。闪光融合频率运动前后降低值结果:学生在T2、T3模式后运动前后闪光融合频率降低值均大于1Hz;学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,运动前后降低值呈极显著升高(p<0.001);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,运动前后降低值无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,运动前后降低值显著升高(p<0.05)。选择反应时:运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,选择反应时显著升高(p<0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,选择反应时无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,选择反应时无显著性变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,选择反应时无显著性变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,选择反应时无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,选择反应时无显著性变化(p>0.05)。心率、血压、血氧饱和度:运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,心率、血氧饱和度、收缩压和舒张压无显著性变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,心率、血氧饱和度、收缩压和舒张压无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,心率、血氧饱和度、收缩压和舒张压无显著性变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,收缩压显著上升(p<0.05)、心率显著上升(p<0.05)、舒张压和血氧饱和度无显著性变化(p>0.05);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,收缩压显著上升(p<0.05)、心率无显著变化(p>0.05)、舒张压和血氧饱和度无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,心率、血氧饱和度、收缩压和舒张压无显著性变化(p>0.05)。RPE得分结果:运动前测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,RPE呈极显著上升(p<0.01);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,RPE无显著性变化(p>0.05);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,RPE无显著性变化(p>0.05)。运动后测试结果:学生在T3睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,RPE呈极显著上升(p<0.001);学生在T2睡眠模式后与T1睡眠模式后相比较,RPE呈极显著上升(p<0.01);学生在T3睡眠模式与T2睡眠模式下相比较时,RPE呈极显著上升(p<0.001)。研究结论:(1)睡眠不足引起学生HRV受到抑制而减小,短时变异减少明显,心交感神经的兴奋性增加,迷走神经对心脏的调节减弱,在交感迷走神经平衡性中交感神经活动占有明显优势。学生在睡眠不足情况下进行无氧运动后交感神经在交感迷走神经平衡性中占有更加明显的优势。(2)睡眠不足引起学生进行无氧运动时股直肌肌电时域指标(iEMG和RMS)升高。睡眠不足致使学生在进行无氧运动时肌肉产生疲劳。(3)睡眠不足会降低学生的无氧能力和抗疲劳能力。(4)睡眠不足会引起肾小球通透性增大、快速反应能力下降、心肺功能变弱、中枢神经系统适应性降低、机体感觉系统的应激。睡眠不足还会引起机体对定量无氧运动的不适应,运动后疲劳加剧且降低疲劳恢复能力。