使用近红外光谱可穿戴设备识别运动期间的中枢限制与外周限制

目的是评估运动表现的感觉是由中枢决定因素还是外周决定因素引起的。受试者对可行的环境条件和侵入性因素的反应不同。这将使用非侵入性方法完成。

这就是近红外光谱学。该红外手术领域的新研究使用新技术，侧重于分析参与运动任务、呼吸和运动的大脑和大量组织。确定与运动诱导脂肪相关的关键区域。

我们研究使用的主要技术是近红外光谱 NIS，它允许对血液学变量进行无创评估，包括氧合肌红蛋白和脱氧肌红蛋白，以及组织饱和指数的调节。这种方法可以更全面地了解组织氧的利用情况。一个挑战是尽量减少对新注册用户的外部干扰，例如环境光和运动伪影，同时确保设备的当前放置和校准。

另一个可能是参与者解剖结构的变化，例如 ATT 或皮肤色素沉着，会影响数据收集过程中的标准化和调整的测量准确性。我们的结果表明，镜子可以通过分析运动期间组织氧合的变化来有效地识别中枢和外周运动限制。这种方法强调了大脑和肌肉反应如何随运动强度而变化，并提供了优化训练和表现的新方法。

首先，在开始放置和测量之前，请确保所有可穿戴设备都已充满电。在所有可穿戴设备上贴上双面胶带，以将它们固定在参与者的皮肤上。用一层保鲜膜覆盖每个可穿戴设备，然后涂上一层防水粘合剂敷料，以保护设备免受汗水。

然后使用酒精垫清洁目标区域，以去除可能干扰信号配准的残留物。用一层弹性治疗胶带固定正确放置的可穿戴设备。在所有可穿戴设备上放一块黑布，以防止环境光穿透。

将 NIRS 探针放置在背侧外侧前额叶皮层上，距离参与者的纤毛上弓约 10 毫米。现在，使用 B 型超声通过验证从皮下组织到 M 肋间分枝体外缘的距离来确认 NIRS 穿透深度。然后将 NIRS 探针放在右侧腋前线的第七肋间隙上。

如果它不能位于右侧半胸，则将其放置在左侧半胸，但心率信号在左侧可能更明显。使用卡尺测量皮褶厚度，以确认脂肪组织厚度不超过 20 毫米，确保准确的 NIRS 穿透深度。将 NIRS 探头放在股外侧肌上，位于假想线中点外侧 5 厘米处，连接髌骨上缘和股骨大转子。

正确放置所有 NIRS 可穿戴设备后，请在开始测量之前打开它们。启动制造商提供的数据采集软件。创建一个新文件用于数据记录并链接所有 NIRS 可穿戴设备。

对于肌肉测量，将差分光程因子设置为 4。将采样率设置为 10 赫兹，以便对评估的组织进行数据采集和模数转换。根据参与者的年龄依赖性因素，调整前额叶皮层测量的差分路径长度因子。

首先，打开制造商提供的 ergo spirometer 软件以开始校准过程。使用注射器适配器，将流量计连接到 28 毫米涡轮机上。将一根波纹管连接到注射器适配器，将另一根连接到 3 L 校准注射器。

接下来，执行 6 次撤出和进样作，确保流速恒定。完成后，软件将自动确认校准测试是否通过。对于空气校准，请确保在初始化校准过程之前，气体分析仪的采样管线与校准端口断开并自由悬挂。

在校准过程中，观察到稳定的平坦线，表明氧气和二氧化碳浓度的变化很小。打开燃气阀并检查压力计，以验证是否向系统输送了足够的压力。将 sample 线连接到校准端口并初始化校准过程。

然后按照制造商的建议进行三分钟的预热，然后再进行校准。三分钟预热期后，确认观察到两条平坦的线，一条代表室内空气波动，另一条代表校准气体水平。最后，断开样品管线与校准端口的连接，并将其连接到咬嘴上，以便进行即将进行的测试。

如有必要，用乳霜去除电极放置部位的角质和/或剃掉任何头发，为参与者的皮肤做好准备。用酒精垫清洁该区域以去除任何浅表组织残留物。定位双极肢铅电极，然后放置心前区铅电极。

设置 NIRS 设备并校准人体工程学肺活量计后，请参与者坐在自行车上，确保座椅和车把调整到其高度，以实现最佳舒适度和定位。向参与者解释测试方案，并指导参与者在测试之前、期间和之后始终通过面罩呼吸。将指尖脉搏血氧仪连接到参与者的手指上。

一旦参与者就位并做好准备，指导他们伸展右腿并在最初的休息阶段等待两分钟。让参与者以 80 到 100 RPM 的节奏踩踏板 6 分钟，开始热身阶段。逐渐以女性每分钟 20 瓦和男性每分钟 25 瓦的速度增加工作量，直到参与者筋疲力尽。

完成锻炼阶段后，指导参与者保持静止，并在放松或恢复阶段继续对着面罩呼吸三分钟。锻炼方案完成后，小心地从参与者的手指上取下脉搏血氧仪，然后取下所有三个 NIRS 可穿戴设备的面罩和心电图电极。在剧烈运动期间有通气需求的受试者中，快速肺通气和呼吸频率导致过度通气，导致脑血管收缩，从而通过中枢限制来限制性能。

相反，在运动能力强但呼吸需求不大的受试者中，不会发生脑血管收缩。因此，NIRS 数据反映了中等强度的运动模式。在这些受试者中，运动表现受到外周因素的限制，而不是中枢限制因素。