Journal of Chengdu Sport University Vol.47No.2.2021成都体育学院学报2021年(第47卷)第2期
DOI：10.15942/j.jcsu.2021.02.011 4〜6岁幼儿移动性动作发展及神经肌肉控制研究
胡鑫「，纪仲秋「，姜桂萍'，庞博-黄浩洁2
摘要：目的：研究4~6岁幼儿移动性动作发展的外在表现和神经肌肉控制的内在机制。方法：通过粗大动作发展测试(Test of Gross Motor Development-3,TGMD-3)对跑、蹦跳和单脚跳进行评价，用BTS表面肌电测试系统时域分析的方法对完成动作时肌肉的积分肌电(Integrated EMGJEMG)和时序进行研究。采用方差分析探讨不同年龄移动性动作发展水平的差异，计算年龄组X不同肌肉对标准化iEMG的影响，年龄组x动作类型对标准化共收缩指数的影响，结果：4~6岁幼儿移动性动作发展水平和下肢肌群IEMG值存在年龄之间的差异性，其中单脚跳的差异性最为明显(P<0.05)。标准化iEMG值股直肌最大、胫骨前肌其次。随着年龄的增长和动作复杂程度的降低，股直肌/股二头肌和胫骨前肌/腓肠肌的共收缩指数峰值越来越大。结论:TGMD-3作为幼儿动作发展评价工具具有可行性，其中单脚跳可优先作为移动性动作技能定性评价指标，该动作下肢肌群iEMG值可作为定量评价的代表性指标。幼儿在跑、蹦跳和单脚跳动作时，主要用力肌肉为股直肌和胫骨前肌。随着年龄增长，完成移动性动作时,iEMG值逐渐增大，膝关节和踝关节周围肌群协调性逐渐增强。
关键词：幼儿；移动性动作；神经控制；表面肌电，积分肌电
水翁
问字开头的成语
中图分类号:G804.22文献标志码:A文章编号：1001-9154(2021)02-0065-06
动作是神经系统支配和控制肌肉收缩进而产生肢体运动的过程，是神经肌肉协调程度的外在表现⑴。动作发展水平不但反映幼儿基本动作技能和体能水平，而且与其智力、行为和健康都有十分密切的关系。移动性动作指身体在空间产生位置移动的动作技术，如走、跑、蹦跳和单脚跳等。对幼儿来讲，移动性动作是一项非常重要的动作技能，可以评价儿童能否参与有利于健康的身体活动，并在各种体育游戏中广泛应用⑵。
目前，专门用于幼儿动作发展及障碍筛查的工具，大致分为标准化操作测试、核查表或问卷，由有经验的专家或知情人对幼儿动作表现观察后定性评估。近年来，计算机和信息处理技术等的飞速发展为表面肌电(SEMG)的进一步研究奠定了基础。通过SEMG记录儿童下肢肌肉活动可深入了解肌肉的激活状态和肌肉收缩模式[3-4]0本研究拟采用定性方法分析4~6岁幼儿跑、蹦跳和单脚跳的动作发展特征，采用标准化的积分肌电(Normalize Integrated Electromyography,N-iEMG)和标准化的肌肉共收缩指数(Normalized Co-Contraction Index,NCC/)定量分析不同肌肉的激活状态和神经肌肉控制的协调程度。通过对4〜6岁幼儿移动性动
基金项目：国家社科基金“健康中国2030视域下促进幼儿动作发展和身心健康以及构建动作发展体系的研究"(20BTY070)。第一作者简介：胡鑫，讲师，博士研究生，研究方向：儿童动作发展。E -mail： Q生日的英语单词
通信作者：姜桂萍，教授，研究方向：儿童动作发展。E-mail：01064 @bnu.edu o
作者单位：1.北京师范大学体育与运动学院，北京100875；2.厦门大学体育教学部，福建厦门361005
收稿日期:2019-11-24修回日期：2020-08-25作发展外在表现和内在机制的研究，旨在为幼儿动作发展的教学训练、测量评价、神经肌肉康复等领域提供科学依据。
1研究对象与方法
I.1研究对象
本研究从开封市某公立幼儿园大、中、小班各选取两个自然班的172名幼儿进行粗大动作发展测试(Test of Gross Motor Development-3,TGMD-3)，再从中随机选取4岁组22人,5岁组22人,6岁组23人进行肌电测试(见表l)o4周岁(含)以上5周岁以下的幼儿为4岁组;5周岁(含)以上6周岁以下的幼儿为5岁组;6周岁(含)以上7周岁以下的幼儿为6岁组。测试前经园方向受试者监护人详细介绍了本次测试的流程和目的，征得同意后由监护人填写幼儿基本资料和知情同意书。被试纳入标准：最近3个月无神经、肌肉系统疾病病史，无前庭系统疾病病史，未能通过以上标准之一者被排除在这项研究之外，符合条件者最后纳入为本研究的实验对象。
1.2研究设计
1.2.1研究依据
国际上测量儿童移动性动作常用的工具主要有粗大动作发展测验(Test of Gross Motor Development,TGMD)5、布鲁氏动作熟练度测验(Bruininks-Oretsky Test of Motor Proficiency,BOTMP)：6]等，其中TGMD是世界上测量3~10岁儿童动作发展水平应用最广泛的工具，经修订已形成TGMD -2、TGMD-3版本，本研究选取TGMD-3中的跑、蹦跳、单脚跳作为移动性动作的测试指标，走作为积分肌电(Integrat-
成都体育学院学报2021年(第47卷)第2期
ed Electromyography,iEMG)和共收缩(Co-Contraction Index，其数值反映肌肉活动时运动单位激活的数量、参与活动的运CCI)标准化处理时的参考对照。动单位类型以及神经元的同步化程度，所以通过SEMG的指SEMG与运动单位募集和兴奋节律的同步化程度有关，标检测可分析不同动作条件下中枢神经肌肉控制的特征⑺。
表1实验对象基本情况(x±s)
Table1Basic information of the subjects(x±s)
项目年龄组人数月龄/month身高/cm体重/kg 45153.28±2.82105.02±2.0619.87±2.65 TGMD-356162.4
8±3.01112.11±3.6421.06土1.41 66073.88±3.42114.58±2.4221.37±3.23
42253.68±3.32105.42±2.1119.01±3.25肌电测试52263.65±2.79112.46±2.4121.61±2.71 62374.78±3.30114.45±2.1221.97±3.64
1.2.2实验流程与设备
TGMD-3：采用2台索尼高速摄像机对测试动作全程摄像，根据TGMD-3评分标准对录制的跑、蹦跳和单脚跳动作进行评价，达到一个动作标准记为1分，否则为0分[5'810肌电测试：在100n?左右的房间，首先让受试者踢一固定球，连续踢球3次，使用次数32次的踢球脚确定为优势脚⑼；其次使用意大利BTS-FREEEMG1000表面肌电测试系统，采用表面电极双极导联法，暴露受试者优势腿待检测肌群部位皮肤，测试前用75%浓度的酒精对电极安放位置的皮肤去脂处理，放置电极片贴于肌腹部分的最隆起处，与肌肉纵轴方向一致，测试部位为优势腿的股直肌(Rectus Femoris,RF)、股二头肌(Biceps Femoris,BF)、胫骨前肌(Tib-ialis Anterior,TA)和腓肠肌外侧头(Lateral Gastrocnemius, LG)1101o每个动作测试2次，取平均值。
1.2.3评价指标
(DiEMG值是一定时间内计入参与活动的运动单位放电总量，反映运动时参与肌肉收缩的肌纤维数目
和每个运动单位的放电大小。N-iEMG是对iEMG值进行标准化，用于肌肉之间活动的比较⑴〕。本研究使用意大利BTS表面肌电仪器自带SMART Analyzer软件，对原始肌电信号进行全波整流、滤波(带通滤波20-350Hz)和平滑(RMS.100 ms)处理iEMG，分析连续进行3次重复动作的最大积分肌电值(Max-iEMG)，并求其平均值为每一名被试的iEMG。MVC(Maximal Voluntary Contraction)是对SEMG标准化常采用的方法，以每名被试“走”的Max-iEMG作为移动性动作iEMG的标准化指标也是等效的I®，本研究采用后者对SEMG进行标准化。(2)NCC/是对肌肉共收缩指数的标准化，中枢神经系统通过调整主动肌和拮抗肌活动时序与强弱，从而适应外周环境变化时产生的动作需求，反映动作的协调程度“」，其计算公式⑴」：
标准化的iEMG朋肌
标准化的iEMG主咖
x100%
选取RF、BF为膝关节的拮抗肌和主动肌,TA、LG为踝关节的拮抗肌和主动m[l4J6]o 1.3数据统计
使用SPSS20.0对实验数据进行统计分析，计量数据均采用役土s”表示。采用ANOVA分析不同年龄移动性动作发展水平的差异，计算年龄组(4岁组、5岁组和6岁组)x不同肌肉(RF、BF、TA和LG)对标准
化iEMG的影响，年龄组(4岁组、5岁组和6岁组)x动作类型(跑、单脚跳和蹦跳)对NCCI的影响，并用Post Hoc Test LSD分析。
2结果分析
中国古典音乐2.14~6岁幼儿移动性动作发展水平测试结果
从图1可知，跑4岁组与6岁组存在非常显著性差异(F =0.35,P<0.01)。蹦跳动作5岁组与6岁组(F=0.48,P <0.05)存在显著性差异、4岁组与6岁组存在非常显著性差异(F=0.38,P<0.01)。单脚跳动作4岁组与5岁组(F =0.59).5岁组与6岁组(F=0.54)存在显著性差异(P< 0.05),4岁组与6岁组存在非常显著性差异(F=0.31,P< 0.01)。4岁组、5岁组和6岁组跑的平均分依次为2.97、3.47、3.87，蹦跳的依次为1.82、2.08、2.35，单脚跳的依次为2.43、2.88、3.25,3个动作相对于各标准总分，得分率为86%、69%和57%。
组
组
组三时四节
岁
岁
岁
4
5
豆角炖排骨6
图14~6岁幼儿不同年龄不同移动性动作得分情况Figure1Scores of children at different ages in different locomotions
注：与5岁组比较,#为P<0.05,**为P<0.01；与6岁组比较，*为P <0.05**为PvO.Ol。
胡鑫.纪仲秋，姜桂萍，等：4~6岁幼儿移动性动作发展及神经肌肉控制研究
2.24~6岁幼儿移动性动作中不同肌肉iEMG(%走)测试结果
走以优势腿的后蹬、摆动和着地缓冲阶段为一个周期；跑以优势腿的后蹬、折叠前摆、下压准备着地和着地缓冲为一个周期；蹦跳和单脚跳以优势腿的着地缓冲、蹬伸、腾空和落地为一个周期。这4个动作均以腓肠肌开始发力作为采集SEMG的开始，以着地缓冲为一个动作周期结束。
从表2可知,4-6岁幼儿跑、蹦跳和单脚跳3个动作中，在年龄x肌肉中均存在交互作用(F=3.67、2.97,3.74, P<0.01)。进一步分析跑的动作中，RF(F=1.28)、TA(F= 1.84)、BF(F=2.01)在4岁组与6岁组之间存在年龄的显著性差异(P<0.05)。蹦跳动作中RF(F=0.56)、TA(F= 1.32)在4岁组与6岁组之间存在年龄的显著性差异(P< 0.05)o单脚跳动作RF(F=4.20)、TA(F=3.62)、BF(F= 3.20)在4岁组与6岁组之间存在年龄的非常显著性差异(P<0.01),RF、TA在4岁组与5岁组、5岁组与6岁组之间均存在年龄的显著性差异(P<0.05)。相同动作相同年龄的4块肌肉之间，跑中LG与TA、RF、BF之间在4岁组(F= 12.19,20.01,5.67)、5岁组(F=19.41、7.91,5.49)、6岁组(F=12.04、2.09,3.86)均存在非常显著性差异(P<0.01)，蹦跳中LG与TA、RF、BF之间在4岁组(F=28.01、42.25、11.96),5岁组(F=0.05、5.36、9.48)、6岁组(F=23.68、10.03、20.85)均存在非常显著性差异(P<0.01)，单脚跳中LG与TA、RF、BF之间在4岁组(F=18.59、7.11、5.65)、5岁组(F=27.56、14.30,9.19)s6岁组(F=75.26,23.77、3.90)均存在非常显著性差异(P<0.01)。跑中BF.TA与RF之间在6岁组(F=0.17、0.32)为显著性差异(P< 0.05)。蹦跳中RF与BF之间在5岁组(F=1.29)、RF与BF之间在6岁组(F=1.42)均存在非常显著性差异(P< 0.01),R F与TA之间在4岁组(F=0.38)、6岁组(F= 0.88)存在显著性差异(P<0.05)。单脚跳中RF与BF、TA 之间
在4岁组(F=2.71,2.30)、5岁组(F=1.52、2.33)均存在非常显著性差异(P<0.01),TA与RF之间在6岁组(F= 0.32)存在显著性差异(P<0.05)o RF与TA在3个动作中没有表现出差异性的，从统计学意义上显示肌肉的iEMG(%走)RF>TA。BF与TA之间在5岁组(F=1.76)和6岁组(F=2.07)的蹦跳动作中存在非常显著性差异(P<0.01)。从描述性的统计结果可知，在移动性动作中iEMG(%走)值RF最大，其次是TA.LG最小。
表24-6岁幼儿移动性动作中不同肌肉iEMG(%走)比值点士s)
Table2iEMGratio of the muscles(%walking)of children aged4~6in different locomotions(x±s)动作肌肉类型4岁组(N=22)5岁组(/V=22)6岁组(^=23) RF 3.84±1.52** 4.01±1.41** 5.11±1.72**#
BF 3.11±1.07** 3.25土1.23** 4.01±1.52***#跑
TA 3.18±1.26** 3.87±1.46** 4.12±1.71***#
LG 1.41±0.55 1.60±0.32 1.69±0.87
RF 4.41±1.27** 4.81±1.63** 5.43±1.46**#
BF 2.53±1.56** 2.59±0.88****&& 2.82±0.95****&&蹦跳
TA 3.43±1.83*** 3.95土1.17** 4.51±1.37***#
LG 1.21±0.24 1.26±0.38 1.30±0.30
RF 4.69±1.94** 5.77±1.68**** 6.57土2.47**##
BF 2.99±1.20**** 3.85±1.21#S{**** 4.91±1.95****##单脚跳
TA 3.56±1.07★… 4.33土1.27# 5.43±1.79***##
LG 1.44±0.45 1.59±0.32 1.65±0.40
注:RF=股直肌，BF=股二头肌,TA==胫骨前肌，LG=腓肠肌(下同)。相同动作的同块肌肉：与6岁组比严'为P<0.05,*※为P<0.01；与4岁组比，"为P<0.05，为PvO.Ol。相同年龄的不同肌肉：与LG比，★为P<0.05,*★为PvO.Ol；与RF比，*为P<0.05,i为PvO.Ol；与TA比，&为P<0.05,&&为PvO.Ol
2.34~6岁幼儿移动性动作中肌肉标准化共收缩指数(NCC/)测试结果
从表3可知，RB(RF/BF)_NCC/、TG(TA/LG)-NCCI 在年龄x动作类型均有交互作用(F=2.15,2.46,Pv 0.01)o进一步分析相同动作上在一个周期内,RB在4岁组与5岁组、4岁组与6岁组的跑(F=0.44、l.14)、
单脚跳(F =1.47、2.35)和蹦跳(F=0.33,0.50)中均有非常显著性差异(P<0.01),5岁组与6岁组(F=1.54)的跑存在非常显著性差异(P<0.01)。结合图2，在一个周期内，最大RB：跑是6岁组(4.84)>5岁组(3.76)>4岁组(2.59)；蹦跳是6岁组(2.40)>5岁组(2.35)>4岁组(1.97)；单脚跳是6岁组(6.06)>5岁组(4.84)>4岁组(2.69)O TG在4岁组与6岁组幼儿的跑(F=0.44)、蹦跳(F=1.54)和单脚跳(F= 1.93)中均有非常显著性差异(P<0.01),4岁组与5岁组在单脚跳(F=1.67)和跑(F=0.17)，以及跑5岁组与6岁组(F=1.71)中均有非常显著性差异(P<0.01)。结合图2,
成都体育学院学报2021年（第47卷）第2期
在一个周期内，最大TG ：跑是6岁组（10.31） >5岁组（6.83） >4岁组（5.27）；蹦跳是6岁组（4.82） >5岁组（3.76） >4岁组（2.59）；单脚跳是6岁组（9.39） >5岁组（8.29） >
4岁组（8.03）。相同年龄组不同动作之间,4-6岁幼儿的 跑和蹦跳的RB 中存在非常显著性差异（F = 0.49、0.06、
0. 42,P<0.01）,4 ~6岁幼儿TG 在跑和蹦跳之间（F = 0.
32、0. 27、0.46 ,P < 0. 01）、单脚跳和蹦跳之间（F = 0. 43、0. 52,0.44）存在非常显著性差异（P<0.01）o 根据统计分析
结果，在一个周期内，RB - NCC1峰值和TG - NCC1峰值存在 6岁组>5岁组>4岁组。动作之间RB - NCCI 峰值和TG -
NCC1峰值存在跑 > 单脚跳 > 蹦跳。
表3 4~6岁幼儿移动性动作在一个周期内各肌肉NCCI 比值（x±s ）
注：RB =股直肌/股二头肌，TG =胫骨前肌/腓肠肌。不同年龄相同动作：与5岁组比，''为P <0.05,"为P < 0. 01 ；与6岁组比，*为P <
Table 3
NCCI ratio of the muscles of children aged 4 ~6 in a cycle of locomotions (x ±s)
动作肌肉类型4 岁组(/V=22)5 岁组（N=22）6 岁组(N = 23)跑
RB 1.49 ±0.54 ※※榊&& 2.06 土0.62&&
2.82±0.77m &TG 2.47 ±0.31※※榊
3.13±1.19 3.46 ±1.28**
蹦跳
RB
TG 1.13 ±0.22※※胖
2.05 ±0.74^*** 1.42 ±0.352.41 ±0.83**
1.61 ±0.43
2.63 ±0.92**单脚跳
RB
TG 1.47 ±0.47※※榊
2.23 ±0.92※※榊&& 1.79 ±0.572.72 ±0. 13&&
1.98 ±0.72
3.29 ±0.17&&
0.05,**为P<0. 01；相同年龄组不同动作，与瑞跳比，&为P<0.05,m 为P<0.01；与跑比，*为F<0.05,**为P<0.01。
图2 4~6岁幼儿各移动性动作一个动作周期各肌肉NCC/
Figure 2 NCCI values of the muscles of children aged 4 ~ 6 in a cycle of each locomotion
3讨论
3. 1
4-6岁幼儿移动性动作发展水平的特征
随着4 ~6岁幼儿年龄增加，移动性动作发展水平总体
呈上升趋势，但年龄之间动作发展水平的区分并非一致：单
脚跳最明显，其次是蹦跳和跑。从测量工具的效度分析，选 取单脚跳作为幼儿移动性技能测评动作比跑和蹦跳更佳，进
一步说明动作发展测评工具TGMD - 3、BOT 等均采用单脚 跳作为幼儿动作技能测评的原因。在动作发展水平上,Aye 等皿」发现学龄前儿童的移动性动作发展达到全国均值，本
研究幼儿跑和单脚跳的动作发展水平（86% ,57%）略低于国 外的平均水平（89% .68% ）［'61，对于中外幼儿动作发展水平
差异性的研究，可为我国幼儿动作发展里程碑的建立奠定理 论基础，并有助于提高我国幼儿移动性动作技能水平。
3.2 4 -6岁幼儿移动性动作中不同肌肉iEMG 的特征本研究发现不同肌肉iEMG （%走）在跑、蹦跳和单脚跳
动作中年龄之间存在差异，其中单脚跳的差异性最为显著，单脚跳中RF 和BF-iEMG （%走）6岁组>5岁组>4岁组。
从人类动作的发展历程看，大多数幼儿随着年龄增加开始学
习单脚跳时，跑已进入动作技能相对成熟阶段，蹦跳作为一
种有节奏的两步式技能，是比较复杂的一项，当幼儿单脚跳 达到第三阶段时，才开始出现蹦跳的动作技能，因此跑和
蹦跳对于幼儿来说，前者动作技能成熟较早，后者成熟较晚，
从而出现动作发展水平的“地板效应”和“天花板效应”，这
种效应通过i EMG 呈现出来没有表现出年龄的差异性。Shi- avi ⑶在研究4-11岁儿童运动时也证明随着年龄增加，RF 、
顾客流失
BF 的iEMG 强度变化的基本一致性，因此RF - iEMG （ %走） 和BF-iEMG （%走）在单脚跳动作中均表现岀6岁组>4岁
组的区分度，从内在机制上验证了单脚跳作为移动性技能测
评的有效性。
在一项关于3种初始姿势：正常姿势，高姿势（重心比正
常姿势高20 cm ）和低姿势（重心比正常姿势低20 cm ）对11 名男性垂直纵跳成绩影响的研究发现.3种姿势调整时iEMG
变化最显著的是RF，甚至通过调整RF
的肌电刺激.便可使
胡鑫.纪仲秋，姜桂萍，等：4~6岁幼儿移动性动作发展及神经肌肉控制研究
被试接近或达到最大跳跃髙度e.说明RF对下肢移动性动作的完成起到关键性作用、从关节解剖的结构分析，RF 作为双关节肌，会使髓关节屈曲和膝关节伸展，有支持和纠正上身姿势方面的双重作用2。
李林等：切通过对花滑运动员3周跳的动作分析认为起跳过程中发力肌肉除了RF，其次是TA,LG起到支撑协同的作用，说明在幼儿下肢的移动性动作中，RF和TA表现出相对成熟的肌肉用力特点。
3.34-6岁幼儿移动性动作中肌肉标准化共收缩的特征
为量化4~6岁幼儿跑、蹦跳和单脚跳一个周期动作协调程度，采用共收缩指数进行描述a。Knarr等”对9名健康成年人行走时股外侧肌和半膜肌的CCI和NCCI比较时发现,NCCI可以更好地反映膝关节生理性负荷特征，同时NC-C/可进行个体之间SEMG直接比较皿。在整个步态周期中，来自下肢肌肉的肌电信号在正常幼儿步行过程中通常一致，但一个步态周期内各个阶段主动肌和拮抗肌不断变化0七〕，本研究选取了最大/VCC/作为研究共收缩特征的指标。
人体完成动作时，拮抗肌与主动肌同步收缩.幼儿通过RF和BF共收缩活动，调节膝关节和踝关节的稳定性|4：, TA和LG在运动中相互对抗，引起踝关节矢状面运动:"：。本研究发现，在跑、蹦跳和单脚跳的一个周期内,RB-NCC1峰值和TG-7VCC/峰值随年龄增加而增大，这是因为幼儿随着年龄增加，运动经验累积，神经控制姿势能力和核心功能的提高，动作技能逐渐成熟,RB-NCCI峰值和TG-NCCI峰值反映的膝关节和踝关节周围肌群的协调程度也在提高，下肢3关节之间更加协调。动作之间，RB-NCCI峰值和TG-NCC/峰值的差异性与动作技能的复杂程度呈现一致性，说明iEWG从肌肉的机制上与动作复杂程度外在表现的一致。
郑板桥的竹子
4结论
TGMD-3作为幼儿动作发展评价工具具有可行性，其中单脚跳可优先作为移动性动作技能定性评价指标，该动作下肢肌群iEMG值可作为定量评价的代表性指标。幼儿在跑、蹦跳和单脚跳动作时，主要用力肌肉为股直肌，随着年龄增长,iEMG值逐渐增大，膝关节和踝关节周围肌群协调性逐渐增强。
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