稳态分析论文范文

今天小编为大家推荐《稳态分析论文范文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。[摘要]《稳态与环境》模块是近年来高考生物的热门考点，高考生物试题中对该模块的考查内容体现了生物学学科核心素养。

第一篇：稳态分析论文范文

FPGA跨时钟域亚稳态研究

【摘要】在FPGA电路设计中，一个系统可能包含了很多跨时钟域的时钟信号，当其目标域时钟与源域时钟不同时，如何在这些不同域之间传递数据成为了一个重要问题。特别是在中心模块与外围电路芯片的通信设计中，容易导致亚稳态的跨时钟域就不可避免。针对FPGA设计中的亚稳态问题，本文给出了一系列行之有效的解决方法，很好地抑制亚稳态，提高系统可靠性。

【关键词】亚稳态;建立时间;保持时间;异步FIFO;握手协议

1.引言

在FPGA同步时序电路设计中，即所有时钟寄存器的时钟共享一个时钟，可以有效地消除亚稳态。然而，许多实际应用要求在同一个可编程逻辑器件内采用多个时钟，且核心模块与外设的通信设计也涉及跨时钟域的数据传递。跨时钟的异步时序电路含有的多个时钟源，它们存在频率和相位的差异，当它们用作寄存器的输入时钟时，就可能违背建立时间和保持时间的要求，出现亚稳态[1-5]。亚稳态问题是跨时钟域异步数据传输过程面临的主要问题。

在FPGA设计中，每种触发器都有时序要求。“建立时间”(Setup time)是指在时钟沿到来之前，触发器输入信号必须保持稳定的时间。“保持时间”(Hold time)则是指在时钟沿之后，信号必须保持稳定的时间。这些指标通常比较保守，以应对不同的PVT(工艺、电压、温度)环境下时序各有差异的情况。如果一个设计满足了这些时序要求，则触发器出现错误的可能性可以忽略不计。

亚稳态是当信号在跨时钟的异步电路中或是无关的时钟域之间传输时导致数字系统失效的一种现象。为了使触发器能够正确捕获并输出数据，FPGA的信号传输数据信号都会有一定的时序要求，为了确保可靠的操作，输入寄存器的数据信号必须在时钟沿的某段时间(寄存器的建立时间Tsu)之前保持稳定，并且持续到时钟沿之后的某段时间(寄存器的保持时间Th)之后才能改变。寄存器的输入反映到输出则需要经过一定的延时(时钟到输出的时间Tco)。如果数据信号的变化违反了Tsu和Th的要求，那么寄存器的输出就会处于亚稳态[6]。此时，寄存器的输出会在高电平1和低电平0之间盘旋一段时间，这也意味着寄存器的输出达到一个稳定的高或者低电平的状态所需要的时间会大于Tco。

随着跨时钟域设计的愈发常见和复杂化，只要系统中存在跨时钟域，亚稳态就是无法避免的，因此设计的电路首先要减少亚稳态导致错误的发生，其次要使系统对产生的错误不敏感。前者要靠同步来实现，而后者根据不同的设计应用有不同的处理办法。

2.FPGA设计中的亚稳态

2.1 亚稳态

在FPGA设计中，数据信号在不同时钟域间传递，最容易产生亚稳态，即触发器无法在时序要求的规定时间段内达到一个可确认的状态。数据信号在传输过程中触发器的建立时间或保持时间不满足时序要求，即信号在稳定前的状态，一般是由于时序余量不够，使得电路的输入电平无法上升或下降到所需逻辑电平1或0。

2.2 亚稳态分析

跨时钟异步输入信号可以在任何时间点翻转，它与下级同步采样信号没有必然联系。此外，在数据翻转前，设计者无法预知该被采样信号的时钟沿或翻转顺序，也就不能保证信号满足建立时间。无法保证稳定的采样，给跨时钟域的FPGA设计带来难题。

跨时钟域的转换的核心就是要保证下级时钟对上级时钟数据的采样的Tsu和Th时间。如果触发器的Tsu时间或Th时间不能满足，就可能产生亚稳态，此时触发器输出端Q在有效时钟沿之后较长时间处于不确定状态，在这段时间内Q端产生毛刺并不断振荡，最终固定在某一个值，这个值不一定等于原来数据输入端口D的数值，这短时间称为判决时间(Resolution time)，经过Resolution time之后Q端经稳定到0或1上，但究竟是0还是1，是随机的。与输入没有必然的联系。

如图1所示，时钟CLK_A在上升沿时采样数据DATAIN，数据信号data是时钟CLK_A同步产生的，输入信号data对下一级的触发器的时钟CLK_B是跨时钟的异步信号，由于data的变化与CLK_B时钟域时钟的采样边沿太接近，未满足采样建立时间，造成的亚稳态周期。输出DATAOUT传递到后面的组合逻辑会产生不定状态，若在进入下一级采样前还没有进入稳定状态，就会导致系统混乱。

亚稳态的危害主要是破坏系统的稳定性。由于输出在稳定前可能有毛刺、振荡、固定的某一电压值，因此亚稳态将导致逻辑误判，严重的情况输出0～1之间的电压值还会使下一级产生亚稳态，即亚稳态的传播。逻辑误判导致功能性错误，而亚稳态传播则扩大故障面。另外，在亚稳态下，电源干扰、环境噪声、工作温度等细微的扰动都可能导致更恶劣的状态不稳定，这时系统的传输延迟增大，状态输出错误。

3.FPGA跨时钟解决方案

FPGA设计中，要减少亚稳态导致的错误并使系统对产生的错误不敏感，就要正确定义和处理FPGA内部与外部时钟之间的接口。对于异步或无关时钟域间传输的信号，在FPGA本地时钟域使用该信号前，必须对其进行同步。同步器的功能是采样异步输入信号，使产生的输出信号满足同步系统对建立时间和保持时间的要求，从而抑制亚稳态对电路的影响。在许多应用中，跨时钟域传送的不只是简单的信号，数据总线、地址总线和控制总线都会同时跨域传输，这些复杂的情况，就需要应用握手协议和异步FIFO的手段来处理这些情况。因此处理跨时钟域常用的方法有两级触发器同步法、握手协议和异步FIFO法3种。

3.1 两级寄存器同步法

为了避免进入亚稳态，通常采用的方法是使用两级寄存器，即一个信号要进入另外一个时钟域之前用另一时钟域的时候进行两次寄存，在图2中，左边为异步的输入端，经过两级触发器采样，在右边的输出与时钟CLK_B同步，而且该输出基本不存在亚稳态。其原理是即使第一个触发器的输出端存在亚稳态，经过一个CLK时钟周期后，第二个触发器D端的电平仍未稳定的概率非常小，因此第二个触发器Q端基本不会产生亚稳态。理论上如果再添加一级寄存器，是同步采样达3级。则末级输出为亚稳态的概率几乎为0。因此使用两级寄存器采样可以有效地减少亚稳态继续传播的概率。

使用图2所示两级寄存器采样不仅能降低亚稳态的概率。但是并不能保证第二级的输出的稳定电平就是正确的电平。前面说过经过Resolution time之后寄存器输出电平是一个不正确定的稳态值。也就是说这种处理方法不能排除采样错误的产生。这时就要求所设计的系统对采样错误有一定的容忍度。有些应用本身就对采样错误不敏感，有些系统对错误采样比较敏感，可以采用一些纠错编码手段完成错误的纠正。

3.2 握手协议

握手协议是实现总线数据跨时钟域通信的一种有效方法，它能在避免亚稳态传播的同时正确地捕获总线数据。握手信号，双方电路在声明或中止各自的握手信号前都要等待对方的响应。使用握手协议方式处理跨时钟域数据传输，只需要对双方的握手信号(req、ack)分别使用脉冲检测方法进行同步。在具体实现中，首先，电路A声明它的请求信号，即先把数据放入总线，随后发送有效的请求req信号给电路B。然后，电路B检测到有效的req信号后锁存数据总线，声明它的响应信号，即回送一个有效的ack信号表示读取完成应答。当电路A检测到电路B回应的响应信号有效后，中止自己的请求信号，即撤销当前的req信号。最后，当电路B检测到电路A的信号req撤销后也相应撤销ack信号，此时完成一次正常握手通信。此后，可以继续开始下一次握手通信，如此循环。该方式能够使接收到的数据稳定可靠，有效的避免了亚稳态的出现，以上所述的通信流程如图3所示。

信号跨越一个时钟域要花两个时钟周期的时间，信号在跨越多个时钟域前被电路寄存。全部的时间序列是：A时钟域中最多五个周期加上B时钟域最多六个周期。握手有效的避免了亚稳态的出现，因为通过检测请求与响应信号，每个电路都清楚地知道对方的状态。但控制信号握手检测会消耗通信双方较多的时间，完成所有交互的整个过程要花费很多时钟周期。

3.3 异步FIFO

异步FIFO[7-8]是一种先进先出的电路，使用在需要产时数据接口的部分，用来存储、缓冲在两个跨时钟异步时钟之间的数据传输。使用一个异步FIFO在两个时钟域的交界处通信，通过它来实现数据流的传输。由发送时钟域将数据写入，接收时钟域将数据取出，在数据传输的同时实现了数据的缓存，因此是一种较理想的方法。

由图4可以看出：整个系统分为两个完全独立的时钟域——读时钟域和写时间域;FIFO的存储介质为一块双端口RAM，可以同时进行读写操作。在写时钟域部分，由写地址产生逻辑产生写控制信号和写地址;读时钟部分由读地址产生逻辑产生读控制信号和读地址。在空/满标志产生部分，由读写地址相互比较产生空/满标志。

不同时钟域间数据传递的问题及其解决方法不同时钟域间数据传递的最重要问题就是亚稳态问题。当数据信号通过两个时钟域的交界处时，将会分别由这两个时钟来控制信号的值。此时如果两时钟信号的敏感沿非常接近并超过了允许的额度，则将出现数据信号的不稳定，即电路陷入亚稳态，也称为同步失败，同样会产生亚稳态。但是通过设计改进可以将其发生的概率降低到一个可以接受的程度。

在FIFO设计中，FIFO指针逻辑使用了格雷码，代替指针使用的二进制码。格雷码在每一次计数增减时只改变其中的一位。你可以在格雷码总线上使用同步器，因为每一次总线改变时只有一根信号线有变化，于是就消除了格雷码总线各位通过不同同步器时的竞争情况，降低了亚稳态的产生，在异步FIFO设计中，通过提高空/满标志产生逻辑的可靠性，能够很好地抑制亚稳态，进一步的降低了亚稳态的产生。

4.结语

在FPGA跨时钟域设计中，亚稳态与设计可靠性有着密切的联系。本文探讨分析了跨时钟域亚稳态的产生机制及FPGA设计中亚稳态问题的解决方法，提出的这些方法行之有效。传输在不相关时钟域的信号，都有可能在相对于捕获寄存器时钟沿的任何时间点变化。因此，设计者无法预测信号变化的顺序或者说信号两次变化间经过了几个锁存时钟周期。设计者必须考虑到电路的这些情况，在实际应用中，设计者可根据具体的实际情况而使用异步FIFO传输信号或者使用握手信号进行控制。

一般情况下两级寄存器同步适合步时钟域之间单信号传输;当几个电路不能预知相互的响应时间时，握手方法能让数字电路间实现有效的通信;总线数据同步、高速数据传输、数据在跨越时钟域时需要存储容量大的缓冲时则可以采用异步FIFO。这些措施能够有效解决FPGA设计中跨时钟域的亚稳态问题，能实现数据跨越时钟域的安全传递。

参考文献

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[8]于海,樊晓桠.基于FPGA异步FIFO的研究与实现[J].微电子学与计算,2007.

作者：周伟 杜玉晓 杨其宇 张育俊 曾浩

第二篇：近五年高考理综全国卷Ⅰ《稳态与环境》模块考查内容分析

[摘 要]《稳态与环境》模块是近年来高考生物的热门考点，高考生物试题中对该模块的考查内容体现了生物学学科核心素养。文章具体分析2016-2020年高考理综全国卷Ⅰ《稳态与环境》模块的考查内容，统计该模块在历年高考生物试卷中所占分值的比例，总结该模块中的6个部分在历年高考生物试卷中的具体内容以及分值所占比例，并从生物学学科核心素养角度对6个部分进行剖析，以获得对高中生物教学及高考复习备考的启示。

[关键词]高考生物;稳态与环境;生物学学科核心素养

2016-2020年高考理综全国卷Ⅰ生物试题始终重视考查基础知识，注重科学思维，体现了对考生的获取信息能力、科学探究能力以及综合运用能力的考查。《稳态与环境》模块是高考生物的高频考点，根据课程标准，该模块共分为6个部分，分别是植物的激素调节、动物生命活动的调节、人体的内环境与稳态、种群和群落、生态系统、生态环境的保护。本文对2016-2020年高考理综全国卷I中《稳态与环境》模块的考查内容进行分析，并从生物学学科核心素养角度对这6个部分进行剖析，以获得对高中生物教学及高考复习备考的启示。

一、近五年高考理综全国卷Ⅰ中《稳态与环境》模块所占的分值及考查内容

高考全国卷为理科综合试卷，其中生物总分是90分。近五年高考理综全国卷Ⅰ中《稳态与环境》模块所占的分值如表1。

注：该比例是占总分90分的比例。

由表1可知，《稳态与环境》模块在2019年高考理综试卷中所占分值比例最大，为31.3%;2016年所占分值比例最小，为23.3%;2020年分值比例为24.4%。该模块内容的分值比范围是在23.3%～31.1%，平均值为26.6%，大于25.0%，说明此模块内容的考查力度较大。

《稳态与环境》模块的6个部分在高考理综试卷中所占的分值如表2所示。

由表2可知，2016-2020年高考理综全国卷Ⅰ对《稳态与环境》模块的6个部分的考查有所侧重，其中5年都考查了“人体的内环境与稳态”且分值较高;“生态环境的保护”“植物的激素”“动物生命活动的调节”仅有一年考查了一道选择题，且分值最低，为6分;出现频率较高的考点有“人体的内环境与稳态”“种群和群落”“生态系统”，其分值比例较大，充分体现了高考重点考查主干知识的特点。

高中生物课程改革以发展学生生物学学科核心素养为目标，生物学学科核心素养由生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个要素组成，这四个要素是一个统一的整体。高中生物教学需要紧紧围绕培养学生学科核心素养这一主线展开。高考生物试题以考查学生的生物学学科核心素养为主，以核心素养为导向的高考命题在2016-2020年高考理综全国卷Ⅰ中已有所体现，这对今后的高中生物教学发展学生学科核心素养具有启示和导向作用。

现以2020年高考理综全国卷Ⅰ生物试题第31题为例进行分析。

31.某研究人员用药物W进行了如下实验：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射等量生理盐水，饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明：乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比，甲组大鼠的血糖浓度升高，尿中葡萄糖含量增加，进食量增加，体重下降。回答下列问题：

(1)由上述实验结果可推测，药物W破坏了胰腺中的__________________细胞，使细胞失去功能，从而导致血糖浓度升高。

(2)由上述实验结果还可推测，甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加，导致肾小管液的渗透压比正常时的__________________，从而使该组大鼠的排尿量__________________。

(3)实验中测量到甲组大鼠体重下降，推测体重下降的原因是__________________。

(4)若上述推测都成立，那么该实验的研究意义是_________(答出1点即可)。

试题分析具体见表3。

由表3可知，该题主要考查了“生命观念”和“科学思维”核心素养，注重对教材基础知识的考查。另外，该题还考查了学生的逻辑思维和语言组织能力。其余小题均在材料形式和设问方式方面体现了对学生科学思维的多维度考查。

二、启示

通過对试题进行剖析，得出以下三点教学启示。

1.深入研究学科核心素养与高考试题的关系

高考试题既源于教材又高于教材，对高考试题进行研究，可以推动高中生物教学有效开展。通过深入研究历年高考生物试题的考查要点，再通过设计导向核心素养发展的教学目标，从而深刻领会生物学学科核心素养的内涵。另外，课程标准是重要载体，研读生物学课程标准，关注具体的教学内容，将其与高考联系，把握好生物学学科核心素养的具体目标与高考试题之间的内在联系，从而实现对核心素养的培养。

2.加强对学生科学思维的培养

科学思维的培养是生物教学的重点，也是高考生物考查的高频点。在高中生物教学中，教师可深入剖析、创新与改变教材知识，多设计与现实生活和社会议题相关的情境。另外，教师应重视“设疑”，加强对学生进行提问以及试题的选择与设计，可对题目的条件进行变换，使设问富含探究价值，使学生能够灵活运用知识，做到举一反三、触类旁通，从而让学生的科学思维得到有效发展。

3.注重融入与时代、生活联系紧密的话题

很多高考生物试题与社会热点问题相关，大部分材料来源于社会以及现实生活。例如，新冠病毒会对人体呼吸道产生危害，从而引发肺炎。该内容属于《稳态与环境》模块的“人体的内环境与稳态”部分，这其中有病毒如何通过飞沫传播、潜伏期的长短以及如何感染患者等知识点，教师可透过疫情事件把握高考生物复习方向。高中生物教学中，教师要引导学生密切关注社会的发展以及与生物相关的社会问题，并让学生运用所学生物知识解决实际问题，从而增强学生的社会责任感。

[参考文献]

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版)[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 刘晟，杨文源，刘恩山.基于课程标准 考查核心素养：2019年高考理综全国卷生物学试题分析[J].基础教育课程，2019(15)：22-28.

[3] 吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016(10)：25-31.

[4] 天利全国高考命题研究组.2009 年全国各省市高考试题汇编全解：生物(理综拆分、单科)[M].拉萨：西藏人民出版社，2009.

(责任编辑 黄春香)

作者：曾嘉敏　成茵茵　柯德森

第三篇：高强度运动对氧化-抗氧化内稳态的提升

收稿日期：2011-08-25

基金项目：广东省科技厅科技计划项目(2006B35604006);国家自然科学基金(60878061)。

作者简介：刘刚(1983-)，男，助教，硕士，研究方向：运动疗法研究。

摘 要：为了探讨高强度训练对SD大鼠OAH品质的提高，将30只SD大鼠随机分为训练干预组与安静对照组。训练干预组以坡度10%、28 m/min、每次60 min、每天1次、每周5 d条件下于跑台上运动8周;安静对照组不施加运动干预措施。在最后一次训练结束72 h即刻进行腓肠肌与血清的取材。检测指标为骨骼肌与血清的丙二醛(malondialdehyde，MDA)、总超氧化物歧化酶(total super oxide dismutase，TSOD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)和还原型谷胱甘肽(reduced glutathione，RGSH)。结果发现：骨骼肌与血清中的RGSH含量和TSOD活性显著性增高;MDA在血清中显著性降低，但在骨骼肌中显著性升高;CAT活性在血清中显著性增高，但在骨骼肌中不变。实验表明：高强度训练能够实现SD大鼠OAH升级。

关 键 词：运动生物化学;氧化还原;内稳态;高强度运动;大鼠

Enhancement of oxidation–antioxidation homeostasis by high intensity exercising

LIU Gang1，PAN Hua-shan1，PENG Yi-hai2，FENG Yi-chong1，LIU Cheng-yi3

(1.School of Physical Education and Health，Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China;

2.School of Physical Education，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China;

3.Laboratory of Laser Sports Medicine，South China Normal University，Guangzhou 510006，China)

Key words: sports biochemistry;redox; homeostasis;high intensity exercising;rats

内稳态是生理学[1]和功能医学[2]的经典概念之一，但表征方法的缺乏妨碍了广泛深入的应用。刘承宜等人[3-8]将稳定内环境的内稳态发展为稳定功能的功能内稳态(function-specific homeostasis，FSH)。FSH是维持功能充分稳定发挥的负反馈机制。FSH可以抵抗低于阈值的干扰，但超过阈值的应激(FSH-specific stress，FSS)则会打破FSH[9]。氧化还原是生物系统的一种功能，其充分稳定的发挥由氧化-抗氧化内稳态(oxidant-antioxidant homeostasis，OAH)来维持[10]。运动会引起活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平的增加[10]，运动强度越大，所产生的ROS水平越高。运动强度可以根据Bedford[11]的最大摄氧量模型确定。运动强度超过90%最大摄氧量为高强度运动，运动强度相当于60%~70%最大摄氧量为中等强度运动。中等强度运动引起的ROS水平增加低于OAH的干扰阈值，只能暂时干扰OAH，但随后会重新恢复。前文发现，中等强度运动后即刻ROS水平和抗氧化酶活性都有显著提高，但72 h后就恢复到安静组的水平[12]。本工作研究高强度运动对OAH的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象与分组

5月龄无特定病原体(specific pathogen free，SPF)级雄性Sprague-dawley(SD)大鼠30 只(实验动物使用许可证号：SYXK(粤)2008-0085，广州中医药大学实验动物中心，体重180~220 g)。随机分为安静对照组与运动干预组，每组15只，常规分笼喂养，自由饮水进食，动物室内温度21~24 ℃，相对湿度40%~55%，室内空气流通，光照时间l2 h。所有动物实验前均未进行过跑台跑运动。动物的处置符合山内钟平[13]所著《实验动物的环境与管理》要求。广州中医药大学动物实验中心相关教师认为该实验方案符合动物伦理学[14]要求。

1.2 运动干预方式

安静对照组: 正常生活状态，不进行运动训练;运动干预组大鼠运动条件为坡度10%、速度28 m/min，每次60 min，每天1次，每周训练5 d，共进行8周训练。在运动干预的第1、2和9天对运动干预组3、7、11和12号大鼠使用过声音和毛刷刺激方法刺激大鼠跑动。造模运动过程中7和9号大鼠死亡。

1.3 动物取材和标本制备

实验动物8周训练结束后72 h安静状态下处死。于大鼠左后肢相同部位腓肠肌取2块骨骼肌，约6 g 左右，用4 ℃生理盐水清洗，滤纸吸干，立即放入清洁干燥密闭小瓶中，-20 ℃保存备用。

实验动物8周训练结束后，安静对照组、运动干预组在最后1次训练结束72 h后安静状态下处死摘眼球采血后于室温下凝固，凝固后用竹签沿试管四周壁轻轻剥离血块，使血清尽快析出，然后于低温冷冻离心机3 000 r/min离心15 min，倾出血清低温保存备用。

1.4 实验仪器与试剂

ZH-PT动物实验跑台(淮北正华生物仪器设备有限公司)、JJ-1型组织研磨机(深圳天南海北公司)、TDL-5-A 型低速离心机、722分光光度计(上海精密科学仪器公司);丙二醛(malondialdehyde，MDA)试剂盒、总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase，TSOD)试剂盒、还原型谷胱甘肽(reduced glutathione，RGSH)试剂盒和过氧化氢酶(catalase，CAT)，试剂盒均为南京建成生物工程研究所提供。RGSH测定以二硫代二硝基苯甲酸与巯基化合物反应，能产生黄色化合物而比色定量。

1.5 活性氧和抗氧化酶活性测定

MDA、TSOD、RGSH和CAT各项指标均严格按试剂盒使用说明书进行操作。

1.6 统计学分析

实验数据均采用SPSS16.0 统计软件进行处理，所有数据均以均数±标准差( ±s)表示，采用单因素方差分析进行各组间的差异显著性检验，显著性水平为P<0.05。

2 结果及分析

表1和表2总结了本研究的实验结果。由表1可知，与安静对照组比较，运动干预组骨骼肌TSOD活性、RGSH质量分数均有升高(均P<0.05)，差异具有统计学意义;运动干预组较安静对照组CAT活性略有升高，但差异无显著性。MDA质量摩尔浓度运动干预组低于安静对照组，差异具有显著性 (P<0.05)。

由表2可知，与安静对照组比较，运动干预组血清TSOD活性升高，差异具有显著性;RGSH质量分数显著性升高(P<0.05);运动干预组较安静对照组CAT活性升高，差异具有显著性。MDA质量摩尔浓度运动干预组低于安静对照组，差异具有显著性(P<0.05)。

3 讨论

3.1 内稳态训练理论

运动员的主要FSH为项目内稳态(sport-specific homeostasis，SpSH)。按照刘承宜等人[6-9，15-16]提出的内稳态训练理论，大鼠的训练分为3个阶段，第1个阶段是超常训练(extraordinary training，ET)，打破SpSH1，建立了SpSH2的必需子系统(SpSH2-essential subsystem，SES)的内稳态(SES-specific homeostasis，SESH);第2阶段是常规训练(ordinary training，OT)前期(OTA)，维持SESH，建立SpSH2的非必需子系统(SpSH2-non-essential subsystem，SNS)的内稳态(SNS-specific homeostasis，SNSH)并进一步整合建立SpSH2;第3阶段是OT后期(OTB)，维持SpSH2。SES包括项目必需的骨骼肌、神经元系统和氧化还原系统。SNS包括项目非必需的骨骼肌，神经元系统，氧化还原系统，植物神经，免疫、心理和精神系统等。本研究的腓肠肌OAH属于SESH，血清OAH属于SNSH。

血清氧化还原标志物的研究较多，骨骼肌氧化还原标志物研究较少，两者同时研究的就更少了。本工作同时研究了血清和骨骼肌的氧化还原标志物，结果发现，血清和骨骼肌大部分氧化还原标志物的变化一样，但MDA和CAT有区别。骨骼肌中CAT活性没有变化，血清CAT活性增加。骨骼肌中MDA上升，但血清MDA下降。前人也有运动不能引起骨骼肌CAT活性变化的报道。Higuchi等人[17]的人体实验研究了运动对骨骼肌的影响。他们发现，将线粒体酶活性增加2~3倍的运动可以增加线粒体超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性，但不能改变CAT的活性。

3.2 内稳态品质

FSH的品质包括功能的复杂性和功能发挥的稳定性。负反馈机制所维持的稳定性越大，生物系统越复杂[18]。SpSH可以用代谢组学[19]和功能核磁共振成像[20]来评价，OAH的品质由ROS的水平和抗氧化酶的活性来表征。本研究发现，8周高强度运动后72 h安静状态下，血清OAH高于对照组，MDA水平低于对照组，RGSH水平、CAT和TSOD活性则高于对照组;腓肠肌OAH基本上也高于对照组，虽然MDA水平高于对照组其CAT活性与对照组一样，但RGSH水平和TSOD活性高于对照组。

无论是运动员，还是动物实验，血液OAH的研究较多。Dékány等人[21]将手球、水球和曲棍球的运动员分别与不运动的对照组进行了比较研究，发现运动员的血液OAH的品质高于对照组，而且不同运动项目的运动员也各不相同。他们发现，运动员的SOD、谷胱甘肽过氧化酶(glutathione peroxidase，GPX)和CAT活性高于对照组，而且SOD活性与GPX活性呈正相关。Teixeira等人[22]对优秀运动员的研究发现，虽然SOD活性高于对照组，但总的抗氧化能力低于对照组。他们的进一步研究发现，血清的肌酸激酶高于对照组。

对骨骼肌OAH的研究较少。Higuchi等人[17]对人体运动适应的研究发现，可以将骨骼肌线粒体酶活性增加2~3倍的运动可以增加骨骼肌线粒体SOD活性，但不能改变CAT的活性。Sen等人[23]发现，猎兔犬55周和Wistar大鼠8周的耐力运动可以增加骨骼肌GPX活性。

本研究同时测定了血清和骨骼肌的MDA与RGSH水平和TSOD与CAT活性，发现高强度运动对这两种OAH的提升是有区别的。

3.3 运动应激

FSH可以抵抗低于阈值的干扰，但超过阈值的应激(FSH-specific stress，FSS)则会打破FSH[9]。FSS也是生物系统的一种功能，存在相应的内稳态(FSS-specific homeostasis，FSSH)。远离FSSH的FSS称为不成功应激，只能破坏FSH。处于FSSH的FSS称为成功应激，在打破FSH1之后能够建立FSH2。本研究发现，8周高强度运动将低品质的OAH1提升为高品质的OAH2。显然，8周高强度运动是一种成功的运动应激。

不成功应激会影响OAH。优秀运动员的血清SOD活性虽然高于对照组，但血清总的抗氧化能力低于对照组，其原因在于血清的肌酸激酶高于对照组[22]。这说明损伤会影响OAH。急性运动或递增负荷没有足够的时间产生运动适应，其运动损伤也会影响OAH。李晖等[24]发现，递增负荷运动只能干扰肾脏OAH，SOD和MDA分别在运动后4和8 h就恢复到对照组的水平。Jimenez等人[25]研究了递增负荷对心脏移植患者(heart transplant recipient，HRT)和耐力训练健康对照组(endurance-trained healthy，age-matched control subject，HC)的影响。他们发现，HRT的红细胞GPX活性低于HC，但红细胞SOD高于HC。他们进一步发现递增负荷不影响血浆MDA和GPX。Elokda等人[26]发现递增负荷后60 min GSH就可以恢复。

此外，现有国内的一些递增负荷研究因为没有设计安静对照组无法得到比较肯定的结论。本研究的另一个实验特色是设计了安静对照组，首次发现SD大鼠高强度运动可以提升OAH的品质。

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作者：刘刚 潘华山 彭贻海 等