不同的運動模式對於熬夜的人心臟自主神經系統的初探

不同的運動模式對於熬夜的人心臟自主神經系統的初探

Preliminary Study of Autonomic Nerve System for Human Staying Up Late with Different Influence

1陳敬和，¹蔡羽秦，¹李業明，²曾清標，³衛祖賞

１崑山科技大學電子工程系，研究生

２崑山科技大學電子工程系，副教授 E-mail：[email protected]

３崑山科技大學電子工程系，副教授

摘要

本文探討在三種運動模式(快走、跑步、

爬樓梯)下，以一定的時間和距離，觀察長 期熬夜的人和正常休息的人其心跳率(HR) 和心率變異度(HRV)之間的關係，其中包括 HF％、LF％和 LF/HF。透過運動時心跳的 反應，對於長期熬夜的人做心臟自主神經 系統的探討。

關鍵字：心率變異度、熬夜、心跳率

Abstract

This study was probed into three kinds of movement ways (walk, run, climb fast stairs), with certain time and distance to those staying up late person and normal rest person, to observe the relation of their heartbeat rate (HR) and heart rate variation degree (HRV) included HF%, LF% and LF/HF. Through exercise the reaction of heartbeat, regarding the human who stays up late for a long time makes the heart autonomic nerve system's discussion.

Keyword：Heart rate variation (HRV), Staying up late.

一 一 一

一、、、、 緣由與目的緣由與目的緣由與目的緣由與目的

熬夜是現代人常有的事，因為課業和 工作的忙碌使得人體長期坐在電腦前面減

少了運動的時間，而現在的學生雖然有體 育課程來進行運動，但是卻因為作息不正 常作息而適得其反，甚至於發生體力不濟 或運動猝死等悲劇，本研究的目的在於了 解人體在熬夜後進行運動下的生理訊號變 化來做討論。

二 二 二

二、、、、研究方法與步驟研究方法與步驟研究方法與步驟研究方法與步驟 一、研究目的

探討人體經過長時間疲勞的狀態下來 進行三種運動(快走、跑步、爬樓梯)，觀察 其運動前後的心跳率和心率變異的變化。

由於心跳率和運動強度成正比關係，而心 跳率與心率變異成反比關係，本研究所進 行的快走實驗、跑步實驗和爬樓梯實驗，

其目的在觀察人體在長時間疲勞下運動，

其心率變異度的相關數值是否和正常作息 的人運動後的變化相同。

二、研究設備

心律大師軟體(圖一)、計時器。

圖一 心律大師腕式生理監視器和配戴方式

三、實驗前要注意的事項

(1) 受測者在測試前三個小時不可以進食、

吸煙、喝咖啡，並處於休息或輕度活動狀 態，另外測驗時要穿著輕便的運動服。

(2) 測驗時要先量取、記錄收測者的身高、

體重、年齡…等基本資料。

(3) 受測者要在實驗前三十分鐘到研究室 安靜休息。

四、實驗方法

分別對作息正常的受試者和常熬夜的 受試者先進行安靜時的量測，然後再分別 進行快走測試、跑步測試和爬樓梯測試。

(一) 實驗一：快走

針對受試者分別進行五分鐘的快走測 試，並在操場進行更能接進學生在熬夜 後運動時的生理訊號的變化。

(二) 實驗二：跑步

針對受試者分別進行五分鐘的跑步測 試，並在操場進行更能接進學生在熬夜 後運動時的生理訊號的變化。

(三) 實驗三：爬樓梯

針對受試者分別進行十樓高度的爬樓 梯測試，由於低於十樓其變化值不大，

所以才以十樓高度會比較有明顯的差 異。

受試者的基本資料 年齡 身高 體重 BMI

受試者 1(正常作息) 24 178 71 22

受試者 2(經常熬夜) 23 186 80 23

註：BMI 標準值為 18.5≦BMI≦24

於下列實驗量測圖中，表示受試者 1 和受試者 2 運動前、後各生理訊號的差異 性。

一、快走實驗

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) 圖二 快走運動前、後各生理訊號的比較圖

快走運動中我們發現常熬夜的受試者 在安靜時測量的生理訊號和正常作息的測 試者是差異不大，但在經過運動後我們可

0 20 40 60 80 100

運動前 運動後

心跳率(1/min)

正常 熬夜

0 10 20 30 40 50 60

運動前 運動後

HF(%)

正常 熬夜

0 10 20 30 40 50 60 70 80

運動前 運動後

HRV(ms) _正常

熬夜

0 20 40 60 80

運動前 運動後

LF(%) _正常

熬夜

0 1 2 3 4

運動前 運動後

LF/HF 正常

熬夜

以發現一些數值有異常的變化其改變的數 值如下

(1) 我們發現熬夜的受試者在 HF%和 LF%

與正常作息的受試者的數值成反向上 升。

(2) LF/HF 比值裡正常的受試者其比值是

運 動 後 減 少 而 熬 夜 的 受 試 者 反 而 提 升。

二、跑步實驗

(a)

(b)

(c)

(d) (e)

圖三 跑步運動前、後各生理訊號的比較圖 跑步運動中我們發現常熬夜的受試者 在安靜時測量的生理訊號和正常作息的測 試者是差異不大，但在經過運動後我們可 以發現一些數值有異常的變化其改變的數 值如下

(1) 雖然二個受測者在同樣的時限裡進行 運動，但人體會因本身的體力而產生保 護作用，而控制速度，但正常作息的受 試者其 HF%和 LF%變化比熬夜的受試 者明顯。

(2) 在跑步的實驗中，發現其數值和正常作 息的受試者有同樣的變化。

三、爬樓梯實驗

(a)

(b)

(c)

0 20 40 60 80 100 120 140

運動前 運動後

心跳率(1/min)

正常 熬夜

46 48 50 52 54 56 58

運動前 運動後

HF(%) _正常

熬夜

0 10 20 30 40 50 60 70 80

運動前 運動後

HRV(ms) _正常

熬夜

38 40 42 44 46 48 50 52

運動前 運動後

LF(%) _正常

熬夜

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

運動前 運動後

LF/HF _正常

熬夜

0 20 40 60 80 100 120 140

運動前 運動後

心跳率(1/min)

正常 熬夜

0 10 20 30 40 50 60

運動前 運動後

HF(%) _正常

熬夜

0 20 40 60 80

運動前 運動後

HRV(ms) _正常

熬夜

(d)

(e)

圖四 爬樓梯運動前、後各生理訊號的比較圖

爬樓梯運動中我們發現常熬夜的受試 者在安靜時測量的生理訊號和正常作息的 測試者是差異不大，但在經過運動後我們 可以發現一些數值有異常的變化其改變的 數值如下

(1) 在這項運動中我們發現二個受試者的 心跳率變化不會很大，但在 HRV 卻是 熬夜者的變化比較大。

(2) 從(b)、(d)和(e)發現熬夜的受試者在這 項運動中，其變化程度遠比正常的受試 者明顯，而 LF/HF 還高出許多。

三 三 三

三、、、、結論與建議結論與建議結論與建議結論與建議

經由這些實驗我們發現，長期熬夜的人 其心跳率和正常的人在安靜狀況下差異不 大，但在運動時 HRV、HF%、LF%和 LF/HF 卻有明顯的改變，而在快走的部份，我們 發現 HF 和 LF 不會像杜鎮宇(2004)所說的 人體在漸增負荷的運動中，隨著運動強度 增加，頻譜中各成分都有減少的現象，且 心臟副交感神經的活性會逐漸減弱(HF 或 HF%下降)，心臟交感神經的活性會逐漸的 增強(LF/ HF ratio 或 LF%升高)，但在熬夜 的受測者卻和杜鎮宇(2004)所提出的卻符

合，這有可能是正常作息的受測者在無盡 力的情況下才會測得的數值，但由於受測 者不多而無法加以證明其差異，以後會針 對快走運動做相關實驗的探討。

在這三項運動中，我們發現在爬樓梯這項 運動對熬夜的人負擔比較重，其差異也特 別大，HF%和 LF%的差異度較其它二項運 動明顯。根據 Cleland(2002)等人和 The 21st Annual Meeting of the Associated

Professional Sleep Societies 裡的學者提出 過勞熬夜的人其 HRV 有下降的情況，而我 們的受試者經過長期熬夜但其 HRV 卻超過 同年齡的 HRV 範圍，有可能是因為雖然有 熬夜情況但是白天還是有休息所以 HRV 比 正常年齡的 HRV 高，這可能是和

Cleland(2002)等人實驗的條件不同，不過這 方面還是能找多一些長期熬夜的受試者來 量測，對於學生在上運動課時的體能做一 項參考。

肆肆

肆肆、、、、致謝致謝致謝致謝

特別感謝國科會的研究經費的補助，

計畫編號 NSC 99-2221-E-168-011。

五五

五五、、、、參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1]杜鎮宇(2002)：不同強度的規律運動訓 練對於人體與運動狀態下心臟自主神經功 能的影響。國立體育學院運動科技研究所 碩士論文，未出版。

[2]John G.F. Cleland, Sudipta

Chattopadhyay,Aleem Khand, Timothy Houghton, and Gerald C. Kaye(2002)：

Prevalence and incidence of arrhythmias and sudden death in heart failure. Kluwer

Academic Publishers, 7(3),229-42.

[3]The 21st Annual Meeting of the Associated Professional Sleep

Societies(2007)：Sleep Restriction May Reduce Heart Rate Variability. June 13, 2007, 取自

Http://taiwanscientific.com.tw/files/_HRV7.h tm

0 20 40 60 80 100

運動前 運動後

LF(%) _正常

熬夜

0 2 4 6 8 10 12

運動前 運動後

LF/HF _正常

熬夜