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研究背景与目的:经颅直流电刺激(transcranial Direct Current Stimulation,tDCS)是一种非侵入性的脑刺激(Non-invasive Brain Stimulation,NIBS)技术。通过放置在头颅部位的电极将低强度的直流电作用于目标脑区,从而调节大脑皮层兴奋性。已有研究表明该技术可以提高肌肉力量、耐力和运动学习等表现,但该技术对人体多关节运动能力的影响研究较少,尤其是利用生物力学方法分析tDCS对纵跳(Countermovement Jump,CMJ)能力影响的研究尚不多见。本研究拟通过探究tDCS刺激前后,受试者纵跳瞬时特征和曲线特征变化,探讨tDCS对纵跳运动表现的影响。研究方法:受试对象:15位男大学生(年龄:19.47±1.60岁,身高:182.67±5.63厘米,体重:69.20±8.22千克)。实验设计:采用随机交叉设计进行阳极刺激(AnodaltDCS,A-tDCS)和假刺激(Sham-tDCS,S-tDCS),两种刺激条件间隔48-72小时。刺激方案:A-tDCS:两个阳极水平放置以覆盖双侧初级运动皮质(Primary Motor Cortex,M1),两个阴极放置在两侧肩膀,电流大小为2 mA,刺激持续时间为20分钟。S-tDCS:放置位置与阳极刺激一样,在30s后关掉。数据采集与处理:利用红外运动捕捉系统(Vicon,UK)和测力台(Kistler,Switzerland)采集刺激前,刺激后即刻和刺激后30分钟运动学和地面反作用力数据,并用Visual 3D和Origin软件进行分析计算。统计方法:通过双因素重复测量方差分析(刺激条件×时间)比较两种实验条件前后纵跳生物力学指标的差异,并用LSD检验进行事后两两比较。研究结果:(1)瞬时特征纵跳高度:在阳极刺激条件下,刺激后即刻和30分钟显著高于刺激前(0.5825±0.0872 vs.0.5641±0.0843,0.5770±0.0851 vs.0.5641±0.0843,p<0.05),在假刺激条件下,刺激后即刻和30分钟显著低于刺激前(0.5576±0.0703 vs.0.5674±0.0694,0.5516±0.0679 vs.0.5674±0.0694,p<0.05)。向心阶段质心峰值速度:阳极刺激后即刻和刺激后30分钟显著高于假刺激(3.15±.31 vs.3.00±.20,3.18±.36 vs.2.97±.21,p<0.05)。质心最低点地面反作用力:阳极刺激后即刻和刺激后30分钟显著高于刺激前(21.95±0.99 vs.20.37±1.02,p=0.33,21.74±1.21 vs.20.37±1.02,p=0.40)。向心阶段峰值蹬地功率:阳极刺激后即刻显著高于刺激前(65.10±7.02 vs.63.66±6.52,p<0.05),假刺激后即刻和30分钟显著低于刺激前(60.07±5.07 vs.61.88±6.36,59.28±5.69 vs.61.88±6.36,p<0.05),阳极刺激后即刻和30分钟显著大于假刺激(65.10±7.02 vs.60.07±5.07,64.86±7.87 vs.59.28±5.69,p<0.05)。下肢刚度:阳极刺激后显著高于刺激前(34.95±9.44 vs.32.83±10.91,p<0.05)。(2)曲线特征力量-时间曲线:在阳极刺激条件下,刺激后即刻和30分钟垂直冲量显著大于刺激前(6.60±0.20 vs.6.40±0.12,6.57±0.19 vs.6.40±0.12,p<0.05);刺激后即刻离心阶段发力率显著高于刺激前(54.13±13.84 vs.49.63±12.78,p<0.05)。力量-位移曲线:阳极刺激条件下,刺激后即刻释放能量显著高于刺激前(68.29±9.83vs.65.30±8.76,p<0.05),肌肉主动做功显著高于刺激前(66.40±14.34 vs.61.00±8.18,p<0.05)。研究结论:经颅直流电刺激可以提高纵跳运动表现,不仅可以促进瞬时特征的改变,还可以调节整个动作周期生物力学曲线特征,该技术可以作为增强下肢力量及神经肌肉控制系统功能,提高运动效率的有效工具。本研究结果和刺激方案可以为提高跳跃能力的训练提供一定的理论指导和方法学应用支撑。