通过限制血流进行热适应训练，可以提升认知-运动双重任务处理能力并减轻神经肌肉疲劳

《Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports》：Heat Acclimation with Blood Flow Restriction Improves Cognitive-Motor Dual-Task Ability and Neuromuscular Fatigue

　　摘要

本研究探讨了热适应（HA）以及结合血流限制（BFR）的热适应是否能够减轻运动热应激下认知-运动双重任务（CMDT）中的认知和神经肌肉功能损伤。20名受过训练的成年人被随机分配到两种热适应方案中的一种，共进行六次训练（约8天）。每次训练包括4次8分钟的自调节骑行间隔（5分钟“高强度”，3分钟“中等强度”），在温和条件下（20°C）进行，随后立即进行40分钟的热水浸泡（40°C）。其中一组在“高强度”骑行期间使用血流限制（BFRHA），而对照组则不使用血流限制（CTRLHA）。在热适应训练前后，参与者完成了运动热应激测试，包括CMDT（热适应前后的测试；40°C，40%相对湿度）：1次7分钟的自调节骑行（“高强度”），然后是2次7分钟的固定功率骑行，同时进行注意力任务。记录了心率、直肠温度和心理负荷，同时在CMDT后通过1分钟的持续最大收缩评估了神经肌肉功能（周围和中枢反应）。在热适应训练期间，两组的心率和直肠温度没有显著差异（p≥0.19），尽管BFRHA组的力量输出降低了22%±6%（p<0.001）。热适应训练后，两组的心率（CTRLHA：-5±4 bpm，BFRHA：-7±6 bpm）和直肠温度（CTRLHA：-0.19±0.15°C，BFRHA：-0.15±0.12°C）均有所下降。两组的表现都有所提高（CTRLHA：+10%±5%，BFRHA：+9%±7%；p<0.001），且心理负荷降低，而BFRHA组的力量损失更明显（+18%±12%，p=0.001），这与中枢疲劳程度较低一致（p=0.028）。尽管BFR组的训练负荷较低，但两种热适应方案都有效引发了热适应。这两种方法都增强了运动热应激下的持续注意力，而BFR还进一步减轻了中枢疲劳。

1 引言

运动员和军事人员经常需要在炎热和潮湿的条件下执行任务，这些条件会损害他们的身体和认知表现[1]。这些人群通常需要同时应对身体和认知需求，这被称为认知-运动双重任务（CMDT）表现[2]。即使在温和条件下，CMDT也会损害认知表现，并且比单独进行体力训练更容易导致中枢疲劳，尤其是在高强度下[3, 4]。最近的研究表明，在缺氧[3]和热[5]应激下，挑战性环境会进一步损害CMDT表现。尽管高强度间歇训练结合认知训练可能在温和环境中缓解这些负面影响[6]，但目前尚不清楚热适应（HA）方案是否能减轻热应激对CMDT的负面影响。共识建议认为，HA是减轻热对身体表现不利影响的优选干预措施[7]。热适应的效果体现在干预后心率（HR）和直肠温度（Trec）的变化/最大值（即内部应激）的降低，同时减少中枢疲劳[8, 9]。然而，关于HA对热应激下认知表现影响的证据仍然不一致，这主要是由于认知评估中的方法学混淆因素（例如，单任务与双重任务、认知领域、难度水平）[10]。理论上，HA可能通过降低热应激下的内部应激来改善认知表现，从而保护在高热状态下可能受损的大脑功能[11]。存在几种有效的HA干预措施，它们都需要保持高且持续的内部应激[12]。其中，运动后热水浸泡（HWI）是一种有效的实用策略，可以在热环境中诱导热适应，只需在温和环境下的运动后进行40°C的热水浸泡[13-15]。然而，这种方法的实施通常基于根据VO2max校准的恒定负荷跑步，这限制了其在无法进行最大负荷测试的人或需要最小化外部机械负荷的人（例如，跑步带来的显著关节压力）中的应用[16]。结合血流限制（BFR）进行训练可以优化内部和外部负荷的比例，对训练量大的运动员、从伤病中恢复的个体或在重要事件（如比赛或军事部署）前进行减量训练的个体特别有益[17]。BFR通过部分阻断四肢的血液流动来增加运动期间的代谢压力，尽管外部负荷很小，适用于耐力和抗阻训练。随后，BFR训练会引发更大的伤害感受性和代谢紊乱，从而增强III/IV级传入反馈[18, 19]，这可能解释了观察到的更高程度中枢疲劳[20]，以及运动单位募集的增加[21]。尽管BFR训练和传统训练在神经肌肉适应方面可能没有差异（例如，最大力量或肌肉肥大的增加相似[22]，但目前尚不清楚BFR训练如何调节高强度运动引起的中枢疲劳。通过这种机制，探索结合BFR的温和运动后热水浸泡以减少运动期间的外部负荷是相关的，但尚未得到明确研究。虽然单独的HA和BFR训练已被证明可以通过提高VO2max或体温调节效率来改善个人健康水平[23, 24]，但尚未研究结合HA和BFR的协同效应。此外，独立和结合HA和BFR的干预措施是否能够减轻热应激下的中枢疲劳和CMDT表现也尚不清楚。有人认为，由于BFR减少了外部负荷，代谢产热和与热储存相关的整体内部应激可能会减轻，尽管肌肉酸中毒程度可能更高[25]。因此，Trec的升高可能会减弱，可能导致结合BFR的热适应训练效果不佳。因此，本研究旨在探讨结合温和运动和BFR的热适应方案对（i）热适应标志物（如Trec、HR、出汗率、血浆体积、热舒适度），（ii）热环境下的CMDT表现（即在高强度骑行运动中的持续注意力），以及（iii）与仅通过运动后热水浸泡相比的神经肌肉疲劳的影响。我们假设，不使用BFR的运动后热水浸泡会在体温调节反应方面带来更大的改善（由于内部应激更高），从而在热环境下的骑行表现优于结合BFR的热适应。相反，我们进一步假设，结合HA和BFR的方案会最大程度地减轻神经肌肉疲劳。

2 材料与方法

2.1 参与者

20名健康的受过训练的成年人被随机分配到两个热适应组：一种是在运动后进行温和条件下的骑行（CTLRHA：n=10，年龄：34±12岁，体重：78±11公斤，体重指数：24.2±2.0公斤·米^-2，每周训练时间：9±3小时）；另一种是在运动后进行温和条件下的骑行并结合血流限制（BFRHA：n=10，年龄：35±12岁，体重：74±14公斤，体重指数：23.1±3.8公斤·米^-2，每周训练时间：8±2小时）。所有参与者符合参与者分类框架中的第二级[26]，主要运动项目包括铁人三项、骑行和跑步。由于资源限制（即缺乏类似的实验设计）和特定的方法学考虑[27]，我们将样本规模限制在20人。这一选择有助于减少自然热适应的潜在干扰，因为自然热适应可能受到环境温度波动的影响。因此，实验室中的热适应训练在较窄的季节窗口内进行（2月和3月）。参与者在访问前24小时内避免剧烈或不习惯的体力活动，访问当天避免服用任何止痛药、酒精、咖啡因或含能量饮料，并在访问前一天晚上至少睡7小时。本研究遵循了《赫尔辛基宣言》（2008年版）的原则，并获得了机构伦理委员会的批准（2024–14446）。所有参与者在研究前提供了书面知情同意，并且对研究目的和假设不知情。

2.2 实验设计

参与者总共进行了十次访问，包括两次初步访问（即增量骑行测试和熟悉过程）、六次热适应训练（在约1周内完成）以及两次热适应前后的测试访问。使用分层随机化程序将参与者随机分配到两个热适应组（CTLRHA或BFRHA），以平衡年龄、性别和峰值功率输出（数据收集见初步访问部分）。采用两组比较设计，以专门评估在运动后热水浸泡框架下BFR的效果[13-15]。虽然我们使用了高强度间歇训练而不是恒定负荷训练，主要是出于BFR的安全性和有效性考虑[28]，但选择这种框架是为了优先研究热应激和代谢应激之间的协同适应。此外，没有包括仅进行运动的对照组，因为六次短时间间隔训练不太可能在训练有素的个体中产生显著的有氧训练适应，从而减少了混淆训练效应的风险[29]。

2.3 初步访问：增量骑行测试和熟悉过程

第一次访问旨在（i）根据实现的峰值功率输出对训练组进行分层（即分层随机化），（ii）将骑行功率和心率表示为峰值功率输出的百分比（分别为PPO%和HRmax%）。因此，参与者在带有心胸带传感器（Polar E10，Kempele，芬兰）的固定自行车测力计（Wattbike Ltd.，诺丁汉，英国）上进行了增量骑行测试，以收集峰值功率输出（323±60 W）和HRmax（180±13 bpm）。第一阶段从140 W开始，每分钟增加15 W，直到自愿停止。峰值功率输出是根据最后完成的1分钟阶段确定的。

第二次访问旨在（i）让参与者熟悉不同感知努力程度下的骑行（即自调节功率），使用100点Borg量表（CR100）[30]，（ii）确定首选的踏频，（iii）介绍神经肌肉功能评估的程序。参与者还在休息状态下（1×60次试验）和以自调节功率骑行时（对应于CR100上定义为“强”的50 a.u.感知努力）完成了持续注意力到反应时间任务（SART）。在熟悉过程中，通过将8厘米宽的BFR袖带（The Occlusion Cuff Ltd.，贝尔法斯特，爱尔兰）放置在参与者仰卧时右大腿最靠近身体的部分（腹股沟皱褶）来评估动脉阻塞压力。逐渐增加压力，直到多普勒探头（Elica，汉堡，德国）无法检测到袖带远端的腘动脉脉搏（腘窝），确认完全动脉阻塞（242±37 mmHg）。

2.4 热适应前后访问：结合CMDT的热应激测试（HSTCMDT）

第三次和第十次访问。到达后，测量了裸体体重（Adam GFK 150 Body Scales，康涅狄格州，美国），并在温和环境（约20°C）中静坐5分钟后记录了静息心率和直肠温度（Trec）。采集指尖血液样本以确定红细胞比容，并评估右膝伸肌的神经肌肉功能。然后，参与者完成了12分钟的渐进式骑行热身（即分别在CR100上以13、23、50和23 a.u.的功率进行4×3分钟的骑行，对应于“轻松”、“中等”和“强”努力）。接着，参与者进入了环境舱（TISS，汉普郡，英国），环境温度设置为40.0°C±0.2°C，相对湿度为40.2%±0.5%。他们完成了21分钟的骑行运动，分为3个7分钟的阶段：1个7分钟的自调节骑行（Ex0-7），功率对应于CR100上定义为“强”的50 a.u.努力；然后是2个7分钟的固定功率骑行，功率基于Ex0-7期间参与者选择的最终功率（Ex7-14，Ex14-21）。要求参与者在整个骑行任务中保持他们的首选踏频（85±5 RPM），并提供视觉反馈。重要的是，参与者在Ex7-14和Ex14-21期间进行了SART任务（参见认知任务部分）。完成21分钟的热环境骑行后，参与者离开了舱室，并完成了神经肌肉功能评估，包括短暂的等长最大自主收缩（IMVC）和持续的IMVC（见神经肌肉功能评估部分）。这一程序有助于避免由于离开舱室和开始右膝伸肌收缩之间的延迟（约30秒）而对自主激活（VA）减少的误解[31]。第二次采集指尖血液样本以确定红细胞比容，并在休息15分钟之前获取干燥的裸体体重，期间采取了冷却措施（例如，饮用冷水、扇风和将脚浸入冷水中）以帮助恢复。两次测量裸体体重之间没有摄入任何液体。热应激处理（HA）后的访问（post HSTCMDT）安排在最后一次HA会话后的48至72小时内进行，循环功率的设置基于Ex0-7期间pre HSTCMDT访问中选择的最后功率，以便于进行等功率比较。评估访问的概览显示在图1A中。图1在图形查看器中打开。

实验程序概述：热应激处理前后的认知-运动双重任务（HSTCMDT）访问，以及包括循环后热水浸泡的HA会话的示意图（图B）。BM表示体重；BFR表示血流限制；HF表示高频双脉冲；HR表示心率；IMVCbrief表示3秒的短暂等长最大自主收缩；IMVCsust表示1分钟的持续等长最大自主收缩；LF表示低频双脉冲；Pt表示峰值抽搐；Trec表示直肠温度。在热环境中的最后两个7分钟循环期间，使用基于网络的PsyToolkit [32]资源进行持续注意力测试（SART）。SART包括在计算机屏幕上随机显示的1到9的数字，每个数字显示250毫秒，随后是一个800毫秒的响应窗口，参与者被要求尽快按下固定在自行车测力计上的按钮，除了数字3，他们需要抑制对该数字的响应（占所有试验的11%）。因此，参与者需要尽可能快且准确。SART得分同时考虑了反应时间和准确性，在每个7分钟的时间段内进行评估和平均。在数据收集之前，向参与者提供了任务的全面描述和说明。在热应激处理前后的访问开始时，参与者完成了一个简短的练习环节（30次尝试，约30秒），以回顾任务机制。在亚组分析中，SART被证明是可靠的（ICC(3,1) = 0.78），并且没有学习效应（p > 0.05）（详见数据S1）。

自行车测力计：热环境中的循环试验是在一个固定式自行车测力计（Wattbike Ltd., Nottingham, UK）上进行的，该测力计具有自调节的气流阻力，由参与者通过手动操作的挡板机制进行调整。之前有报道称，在Wattbike上进行的两次重复的功能阈值功率测试之间的变异系数为2.6% [33]。功率输出在夹持循环阶段（CMDT, Ex7-21）内进行了平均和展示。作为提醒，在热应激处理后的访问中，参与者以他们在热应激处理前选择的相同功率输出进行循环。

热调节变量：心率（HR）、直肠温度（Trec）、出汗率和血浆体积变化。心率使用心胸带传感器记录。心率数据在温暖环境中的5分钟休息状态以及循环开始和结束的30秒内进行平均，以估计循环过程中的心率变化[HRend—HRstart]。直肠温度使用单个直肠温度探头（449H, Henleys Medical, Hertfordshire, UK）监测，探头自行插入肛门括约肌后10厘米处，并在记录显示器（YSI, 4600系列, YSI, Hampshire, UK）上显示。在5分钟休息状态结束时、循环开始和结束时收集直肠温度数据，以估计循环过程中的直肠温度变化[Trec(end) – Trec(start)]。为了提供热应激处理（HSTCMDT）的客观内部强度估计，表1中展示了峰值心率和直肠温度。

表1：Ex7-21期间的夹持循环功率输出，以绝对值和峰值功率输出的百分比（%PPO）表示，以及热应激处理前后认知-运动双重任务（HSTCMDT）访问中的热调节变量，包括对照组（CTRLHA）和高强度间隔期间血流限制组（BFRHA）的心率（HR）、直肠温度（Trec）、出汗率和血浆体积变化。

**两组之间的差异**：
- **两组之间的平均夹持循环功率输出（W和%PPO）**：
- CTRLHA：199 ± 46 W
- BFRHA：200 ± 45 W
- CTRLHA：186 ± 45 W
- BFRHA：184 ± 45 W
- p值：0.62
- p值：0.52
- p值：0.73
- **休息心率（bpm）**：
- CTRLHA：58 ± 6 bpm
- BFRHA：58 ± 6 bpm
- p值：0.014
- p值：0.55
- **峰值心率（bpm和%HRmax）**：
- CTRLHA：177 ± 16 bpm
- BFRHA：172 ± 17 bpm
- p值：0.003
- p值：0.30
- **循环中心率变化（??bpm）**：
- CTRLHA：28 ± 5 bpm
- BFRHA：21 ± 8 bpm
- p值：0.018
- p值：0.95
- **休息直肠温度（°C）**：
- CTRLHA：37.22 ± 0.50°C
- BFRHA：37.07 ± 0.39°C
- p值：0.42
- **循环中直肠温度变化（??°C）**：
- CTRLHA：0.89 ± 0.34°C
- BFRHA：0.81 ± 0.34°C
- **出汗率（L·h?1）**：
- CTRLHA：1.4 ± 0.4 ml/h
- BFRHA：1.8 ± 0.6 ml/h
- p值：< 0.001
- **血浆体积变化（%）**：
- CTRLHA：?4.5 ± 3.3%
- BFRHA：?2.4 ± 3.0%
- p值：0.002

**注：**显著的p值以粗体显示，并报告为p值和（部分eta平方）。体重的变化用于估计全身出汗率，公式如下：
其中BMbefore和BMafter分别表示热环境中的21分钟循环前后的干裸体重。为了计算血浆体积的变化，我们收集了指尖毛细血管血液样本并离心（Hawksley haematospin 1300, Lancing, England）以1300 RPM离心2分钟。使用微血细胞比计（Hawksley, Lancing, England）测量血细胞比，从而计算热环境中的21分钟循环前后的血浆体积[34]：
其中BV是通过身高和体重公式估算的血容量[35]。然后计算血浆体积变化[36]：
其中PVbefore和PVafter分别表示HSTCMDT前后的血浆体积。

**水分评估**：在开始HSTCMDT访问之前，参与者提供了尿液样本以验证水分状态（尿液渗透压≤700 mOsm·kg?1 H2O和比重≤1.020）。在热应激处理前的访问中有4名参与者，在热应激处理后的访问中有5名参与者不符合这些标准；因此，提供了500毫升的水。没有参与者达到热终止标准（即Trec≥39.7°C或相对于休息Trec增加≥2.0°C，或者如果参与者要求）。**神经肌肉功能评估**：为了评估周围和中枢神经肌肉疲劳的指标，通过放置在腹股沟三角区的阴极电极（直径10毫米；Meditrace 100, Covidien）对股神经进行经皮电刺激。一个矩形阳极电极（50 × 90毫米，Durastick Plus, DJO Global, Vista, CA, USA）附着在臀部皱褶上。使用恒流刺激器（DS7A, Digitimer, Welwyn Garden City, Hertfordshire, UK）施加持续1毫秒的方波电刺激。在开始程序之前，使用逐步增加10毫安的单一刺激确定最佳刺激强度，直到抽搐力幅度稳定。然后将最佳强度增加20%以用于后续评估，以确保超最大效应。之后进行了热身，包括逐渐增加的右膝伸肌等长收缩。在CMDT之前（基线）和CMDT后45秒（即，从环境舱到膝伸肌测力计的标准化延迟）进行了短暂的IMVC评估（IMVCbrief）。该评估包括在力量稳定期间诱发的一个3秒IMVC，其中包含一个100赫兹的高频双脉冲。在IMVCbrief后3秒开始，向放松的肌肉施加三个电刺激，每个刺激之间间隔3秒：一个高频双脉冲、一个10赫兹的低频双脉冲和一个峰值抽搐。计算了IMVCbrief和峰值抽搐在会话中的幅度变化（从基线到CMDT后）、低频到高频的比例（即低频疲劳指数）和VA（见下文公式）[37, 38]。在最后一次抽搐后的5秒过渡期间，参与者进行了1分钟的持续IMVC（IMVCsust）。在IMVCsust期间和放松后3秒再次施加了一个叠加的高频双脉冲。计算了收缩过程中的IMVCsust变化（从开始到结束）和VA在+55秒时的变化。

**感知骑行和心理努力及热不适**：骑行努力通过“你的骑行锻炼有多难？”[39]来评估，心理努力通过“这种情况相关的心理努力是多少？”[40]来评估，使用CR100量表。热不适通过“你现在感觉有多热？”的问题来评估，该问题在0（“中性”）到10（“难以忍受的热”）的10厘米视觉模拟量表上进行评分。所有测量都在每个7分钟循环块结束时进行。由于关于基于BFR的训练计划和疼痛耐受性的证据很少[22]，我们还使用CR100评估了HSTCMDT期间股四头肌的感知疼痛：“现在你感觉股四头肌的疼痛强度是多少？”所有问题都在每个7分钟块的最后30秒（Ex7、Ex14和Ex21）的HSTCMDT前后访问期间进行。

**2.5次HA会话（每周一次）**：
第4次到第9次访问。HA协议遵循了之前描述和验证的短期HA框架，使用运动后的HWI[15]。每个组完成了六次HA会话，理论上安排在连续的日子里，但由于参与者的个人和专业限制，实际上在8±1天内完成（见图1B）。每次HA会话以在热应激处理前后使用的相同自行车上逐渐增加的骑行强度进行12分钟的热身开始，随后是4次8分钟的自我调节循环间隔（5分钟50 a.u.“高强度”，3分钟23 a.u.“中等强度”），使用首选的节奏，在温暖的环境中（20°C，40%相对湿度）。在5分钟50 a.u.“高强度”间隔期间，CTRLHA组的BFR袖带充气至5%的动脉阻塞压力，BFRHA组在大腿最靠近的部分（腹股沟皱褶）充气至50%的压力，并在3分钟23 a.u.“中等强度”间隔期间放气。选择间歇模式以最大化BFR袖带的应用，符合安全指南[28]。循环间隔结束后，参与者穿着短裤浸入温度保持在40.1°C±0.5°C的水中40分钟。参与者可以随意饮用温水。用于分析的指标是4组5分钟“高强度”间隔的平均自我调节循环功率。在三个时间点考虑了Trec和HR：休息时、循环结束时和HWI结束时。数据记录了第一次（S1）和最后一次（S6）HA会话，详细的会话结果提供在数据S2中。

**2.6统计分析**：
所有统计分析均使用JASP软件（版本19，阿姆斯特丹，荷兰）进行，统计显著性设置为p<0.05。使用Shapiro-Wilk测试评估残差的正态性。在适用的情况下，通过残差图的视觉检查评估方差的同质性、观察的独立性和极端异常值的存在，没有观察到显著的违规。当违反球形性（Mauchly的测试）时，应用了Greenhouse Geisser校正。为了检查两组HA对SART得分（即CMDT）和热环境中的感知反应的影响，进行了三因素重复测量方差分析（ANOVA），主效应为HA（热应激处理前，热应激处理后）× 组（CTLRHA，BFRHA）× 时间（SART得分：Ex7-14和Ex14-21，感知反应：Ex7，Ex14和Ex21）。对于热调节和神经肌肉指标，进行了两因素重复测量ANOVA，主效应为HA（热应激处理前，热应激处理后）× 组（CTLRHA，BFRHA）。为了捕捉和解释个体间的差异，特别是在Ex14-21（SART得分）或Ex21（感知反应、HR和Trec峰值）对应的点，进行了补充分析，使用两因素重复测量ANOVA，主效应为HA（热应激处理前，热应激处理后）× 组（CTLRHA，BFRHA）。为了检查两组HA对自我调节循环功率、HR和Trec指标（休息时、循环结束和HWI结束）的影响，进行了两因素重复测量ANOVA，主效应为HA（S1，S6）× 组（CTLRHA，BFRHA）。当ANOVA显示显著结果时，应用了Bonferroni配对程序进行事后分析。计算了ANOVA分析的部分eta平方（ηp2），其中ηp2<0.01表示非常小的效应，0.01≤ηp2<0.06表示小效应，0.06≤ηp2<0.14表示中等效应，ηp2≥0.14表示大效应[41]。为了清晰地呈现结果，仅报告了三因素ANOVA中的HA和组的主效应以及HA × 组的交互作用。根据数据显示，在高温环境下进行骑行时，两种HA（热适应）组对SART（持续注意力测试）得分都有积极影响，因此我们在HSTCMDT（高强度热水浸泡）前后进行了相关性分析。我们测试了持续注意力表现（ΔSART得分）与达到的高温水平（ΔTrec）和诱发的中枢疲劳水平（ΔVA）之间的关系，因为这两者都可能影响CMDT的表现[42, 43]。

3 结果

3.1 HSTCMDT前后的访问

体温调节变量：对于静息心率（HR）和运动中心率（即骑行过程中的变化和峰值），观察到HA的主要效应表现为HSTCMDT后数值降低（所有p≤0.018），但没有组效应或HA×组交互作用（所有p≥0.30）。对于静息Trec（所有p≥0.34），也没有发现HA效应、组效应或HA×组交互作用。对于运动中的Trec（即骑行过程中的变化和峰值Trec），观察到HA的主要效应表现为HSTCMDT后数值降低（所有p≤0.047），同样没有组效应或HA×组交互作用（所有p≥0.34）。对于出汗率，观察到HA的主要效应表现为HSTCMDT后升高（p<0.001），也没有组效应或HA×组交互作用（所有p≥0.24）。对于血浆体积变化，观察到HA的主要效应表现为HSTCMDT后减少（p=0.002）。关于体温调节变量的更多数据和统计结果见表1。认知表现：对于SART得分，观察到HA的主要效应（F(1,18)=24, p<0.001, ηp2=0.58）（见图2A,B），没有组效应（p=0.45）或HA×组交互作用（p=0.81）。在HSTCMDT后，两组SART得分均有所提高（p<0.001），在Ex7-14期间提高+10±5%，在Ex14-21期间提高+11±5%。相关性分析显示，两组在整个测试过程中ΔSART得分与ΔTrec无关（所有p≥0.61，见图2C），但在BFRHA组中ΔSART得分与ΔVA呈正相关（r=0.51, p=0.021，见图2D）。

3.2 HA训练课程

训练负荷指标：对于自我调节功率，观察到HA的主要效应（F(1,18)=7, p=0.017, ηp2=0.28）和组效应（F(1,18)=61, p<0.001, ηp2=0.77）（见图5A），但没有HA×组交互作用（p=0.64）。两组在S1到S6期间自我调节功率均有所增加（+16±10 W，p=0.017），但BFRHA组的整体自我调节功率有所下降（-55±17 W，p<0.001），与CTRLHA组相比。对于在HA训练期间测量的Trec（即静息时、骑行运动结束和热水浸泡（HWI）结束时），没有发现HA效应（p=0.069）、组效应（p=0.87）或HA×组交互作用（p=0.37）（见图5B）。心率（HR）在HSTCMDT期间两组均有所下降（F(1,18)=33, p<0.001, ηp2=0.65，见图5C），HSTCMDT后HR在两组间下降了-10±3 bpm（p<0.001，见图5C）。

4 讨论

本研究调查了在热水浸泡（HWI）协议之前进行间歇性骑行（CTRLHA）与在HWI之前进行血流限制（BFRHA）对体温调节变量（如Trec、HR、出汗率）、热环境下的CMDT表现（即叠加在骑行运动上的持续注意力）以及相关神经肌肉疲劳的影响。研究结果部分证实了我们的初步假设，得出了三个关键结果：（i）BFRHA诱导的体温调节适应与CTRLHA相似（例如，Trec峰值降低0.17°±0.09°C，HR峰值降低5±1 bpm，出汗率增加0.4±0.2 L·h^-1），尽管在HA训练期间骑行功率输出持续降低了22%±6%；（ii）两种HA协议在热环境下的CMDT过程中都提高了10%±4%的持续注意力表现；（iii）只有BFRHA组在热环境下的持续收缩后力量损失减少了18%±12%，这与较低的中枢疲劳诱导一致。

4.1 对热适应的体温调节反应

研究的第一个目的是考察在HWI之前进行BFR骑行是否由于外部负荷较低而影响HA效果。我们的研究结果并未发现这种现象，因为两组的所有体温调节变量（即Trec、HR、出汗率和血浆体积）的改善程度与其他通过运动后HWI诱导的HA协议相当[23]。考虑到多个指标观察到的生理调整幅度，两组的改变都与热适应表型的发展一致[14, 44]。CTRLHA组和BFRHA组诱导的适应幅度相当，这可能反映了所有HA训练过程中实现的热适应刺激的等效性[45]。CTRLHA组和BFRHA组在四次高强度骑行过程中的体温调节负担相当，Trec分别约为38.3°C和38.4°C，HR分别约为HRmax的85%和82%。虽然BFRHA组的绝对外部工作负荷较低，但BFR相关的增加的代谢成本和心血管负担可能产生了相当的水平的内热产生[21, 46]。与骑行阶段一致，HWI结束时的Trec和HR在两组间也相当（CTRLHA：约38.8°C和100 bpm；BFRHA：约38.7°C和99 bpm）。总体而言，这表明当在HWI之前的间歇性运动中应用BFR时，它能够维持足够的内热刺激以触发适应，至少在运动感知强度相对匹配的情况下（即50 a.u.的“高强度”）。相似的体温调节刺激反映了两组中相似的内部负荷，从而导致相似的热适应[44]。在首次和最后一次HA训练课程之间，自我调节骑行功率显著增加（+6%±2%），可能反映了参与者维持足够内部负荷能力的提高。这种自我调节的方法使参与者能够根据他们的感知努力自主调整外部负荷，这与新兴的训练方法一致[6]。据我们所知，这是第一个在HWI之前结合BFR和感知努力校准的骑行模型的HA协议（而不是传统的预设强度阈值）。这种方法可能对某些群体具有更高的生态相关性，例如训练量较大的运动员或从伤病中恢复的个体，对于他们来说，高负荷运动模式不可行，或者当没有足够的时间完成必要的训练前测试（例如VO2max测试）时。

4.2 热适应改善了热环境下的运动持续注意力

在HSTCMDT后的持续注意力在两组中都有类似的提高（+10±4%），这与观察到的相似的体温调节适应一致。这种改善超过了我们在实验室进行的独立可靠性和学习效果实验中的变化（见数据S1）。我们最初假设BFRHA由于外部负荷较低，会在持续注意力方面产生较小的改善；然而，两种协议都诱导了相似的体温生理适应，这与观察到的CMDT表现的同等提升一致。这一发现与唯一一项研究结果一致，该研究探讨了在高温环境下行走时使用血液稀释（HA）对时间感知的影响[47]，并支持这样一种观点：通过HA减少内部压力，从而降低生理上的应激体验，可能有助于在高温运动中保持认知表现。事实上，在温和条件下，先前的研究也类似地发现，在低强度骑行等活动中，较低的内部压力与相对于高强度运动的更好认知表现相关[42]。为了验证核心温度与认知表现之间的理论关系（即认为降低体温过高有助于保持认知功能[43]），我们分析了在高温环境下进行CMDT（持续肌肉功能测试）前后峰值Trec（核心温度）和SART（简单反应时间）分数的变化。在两组中，Trec的下降并没有预测出持续注意力的改善，这表明CMDT的表现不能仅用体温调节因素来解释。相反，CMDT的表现似乎受到多种生理和心理因素的影响[4]。认知任务会根据任务要求激活大脑中的不同网络[48]。当进行体育锻炼时，前额叶皮层等区域会同时被激活，导致对共享神经资源（如脑血流量、葡萄糖可用性和神经递质周转）的竞争[4]。这种竞争可能部分解释了在显著增加内部压力的情况下（例如高强度运动、高温环境）经常观察到的认知表现下降。由热应激引起的体温升高（即Trec从静息状态上升1.2°C至1.5°C）已被证明可以调节前额叶活动，与温和条件相比，这反映了神经资源的增加招募[11]。HA可能减弱这种神经竞争，从而有助于在高温骑行中保持持续注意力。为了探讨中枢神经系统产生血管适应性（VA）的能力与CMDT前后持续注意力改善之间的关系，我们进行了二次相关性分析。有趣的是，只有在BFRHA（使用血液流动限制的骑行）组中，疲劳条件下的VA得到了保持（参见IMVCsust）。这种改善与高温骑行中的更好SART分数有中等程度的相关性（r=0.51）。尽管VA在区分脊髓和脊髓以上部分的贡献方面提供的特异性有限，但这一观察结果值得进一步使用更直接评估大脑功能的方法（如神经成像或经颅磁刺激）进行调查。这些机制可能涉及大脑兴奋性的改变或抑制作用，因为降低的大脑抑制作用与认知表现的提高有关，尽管具体涉及的大脑区域尚不清楚[49]。

4.3 基于BFR的耐疲劳训练计划

我们的最后一个假设集中在使用BFR（血液流动限制）进行骑行前所引起的特定神经肌肉适应上。需要提醒的是，即使感知到的努力程度相同，使用BFR进行锻炼也会引起更大的痛觉和代谢紊乱，从而增强III/IV类传入反馈[18, 19]，这可能部分解释了使用这种方法通常观察到的VA（血管适应性）下降[20]。我们假设，在进行HWI（高强度间歇训练）之前，使用BFR的训练计划将进一步减轻由CMDT（持续肌肉功能测试）和热应激引起的中枢疲劳[3, 50]。在周围/肌肉层面，无论哪一组，CMDT前后峰值抽搐幅度都有所下降。对于CTRLHA（仅使用血液稀释的对照组），这些发现是预期的，因为先前的研究报告称，单独使用HA并不会显著影响疲劳的外周成分[9]。关于BFR条件，对于运动引起的外周疲劳的适应情况知之甚少（因为大多数研究都集中在肌肉肥大或力量适应上），因此有观点认为，当相对感知强度匹配时，短暂的BFR训练计划不会进一步增加对外周疲劳的抵抗力。有人可能会认为，在BFRHA组中，HA训练期间较低的骑行功率可能抵消了在CMDT后承受更大代谢压力的潜力[51, 52]。转向神经肌肉疲劳的中心成分，通过IMVCsust（间歇性肌肉功能测试）结束时的VA评估可以看出，只有BFRHA组减轻了VA的下降，这与HA后的力量损失减少相符，尽管在CMDT后的最初几秒钟内产生的力量相当（-602 N vs. -561 N）。对于CTRLHA组，这一结果有些出乎意料，因为先前的研究报道了HA对中枢神经系统的保护作用，这也是在持续收缩过程中评估的[9]。HA可能影响了这些适应。Racinais等人采用了一种被动HA方案，共进行了十一个训练周期（每个周期66分钟，温度50°C，相对湿度50%），最终训练后的Trec为39.2°C。这种方法可能比我们的研究（每个HA周期后的Trec为38.8°C）导致了更大的内部压力。相反，BFRHA组似乎从这些适应中受益，这支持了两种可能的解释。首先，经过训练的个体可能需要在短暂的HA方案中额外经历稳态干扰（如BFR所提供的），以引发有意义的神经肌肉中枢适应，特别是当目标是提高耐疲劳能力时。其次，反复暴露于HA期间加剧的中枢疲劳可能增强了运动指令驱动，这一点通过IMVCsust中的提升得到了证实[53]。进一步的研究应该探讨基于BFR的训练计划对中枢机制和耐疲劳能力的影响，以确定这些发现是否可重复，理想情况下应使用额外的神经生理技术，如经颅磁刺激或H反射测量，并在不同训练状态的参与者中进行验证。

4.4 强点和局限性

本研究在现有HA（血液稀释）干预措施的基础上，引入了一些新的方面。首先，在HWI（高强度间歇训练）之前使用自我调节的锻炼，并将其作为热应激测试中的配速策略，为体育环境提供了一种简单实用的方法，而不会导致过早的疲劳。其次，在骑行过程中加入认知任务，允许在HA后评估CMDT表现以及传统的体温调节变量。最后，增加BFR组为那些不需要高外部负荷（例如处于减量期的运动员、受伤者）或不需要最大努力要求（例如VO2max测试）的个体提供了一种适用的方法。然而，也必须承认一些局限性。第一个局限性是参与者样本的特异性，样本主要由受过训练的男性组成。虽然训练程度较低的个体可能会表现出类似的适应，但鉴于性别在体温调节方面的差异[54, 55]，目前尚不确定女性的反应是否相同。此外，还需要承认没有仅使用BFR的对照组（不进行HWI）。尽管我们相信单独的锻炼刺激不足以引起显著的有氧适应，但由于干预时间较短且参与者体能水平较高[29]，高强度间歇训练结合BFR可能本身就能触发与HA通常引起的生理适应相似的生理适应[24]。另一个方法学局限性是在HSTCMDT停止后45秒才开始IMVCbrief（间歇性肌肉功能测试）评估，并在CMDT前后转换到温和的测试环境（出于安全考虑）。总的来说，这些因素可能导致部分恢复，可能掩盖了HA引起的神经肌肉变化。实际上，仅从IMVCbrief中评估了外周疲劳（即在IMVCsust之后没有测量低频双峰或峰值抽搐），这限制了对结果的解读，因为神经肌肉功能的变化仅发生在IMVCsust评估期间。

5 结论

总体而言，尽管使用BFR时工作负荷减少，但两种干预措施都观察到了显著的生理和认知适应。干预后，在高温下的挑战性运动中，持续注意力显著提高，但这种提升并未直接与体温升高的减少相关，这支持了CMDT表现依赖于多因素、整体可训练性的观点。此外，在HWI之前使用BFR进行骑行与增强耐疲劳能力和减轻中枢疲劳有关，表明在神经成分上也有互补的适应。这项研究提供了初步证据，表明基于BFR的训练计划可以在HA干预中调节体温调节和神经肌肉抵抗力。

6 观点

这种热适应方案提供了几个新的应用见解。通过在高温下的高强度运动中同时进行认知-运动双重任务，我们创造了一个高度挑战性的情境，其中认知失败、疲劳加剧和体温升高的风险最大化[56]。这种情况对于在沙漠环境中部署的精英运动员或士兵来说是不可避免的，但可以通过为期6天的高强度间歇训练后进行40°C的热水浸泡来有效管理。值得注意的是，使用基于感知努力的间歇训练提高了该方法对无法进行最大强度身体测试的人群的实用性[15]。此外，使用间歇性血流限制首次明确了其与传统热适应的互补效应，通过降低双重任务引起的疲劳。这一工具对于那些希望在保持高内部负荷的同时减少外部机械负荷的个体特别有用，例如术后患者、老年人或处于减量期的运动员[57]。总体而言，这些发现为在极端热条件下保持表现和安全性提供了一个多功能的框架。

作者贡献

所有作者都参与了研究的设计。Goepp Thomas和Hayes Mark负责数据收集。Goepp Thomas起草了手稿的初稿，所有作者都参与了后续的修订和最终文件的批准。

致谢

作者感谢参与者为这项研究付出的时间和努力。这项研究得到了法国国防部创新机构（Agence Innovation Défense）的支持，作为Goepp Thomas博士研究工作的一部分，作者对此表示感谢。为了实现开放获取，作者已将任何由此产生的手稿版本应用于Creative Commons Attribution (CC-BY)许可协议。

资金

作者没有需要报告的利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究发现的数据可在HABFR文件夹中公开获取：https://osf.io/ekvcg/overview?view_only=cb9837feb2fb43e79879a81547f5e364。