人类指(趾)长比与运动能力关系研究的现状

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.29.018

摘要/Abstract

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文题释义：
指长比：是指手指长度的比值，1D表示第1手指(大拇指)长度，2D表示第2手指(食指)长度，以此类推，3D、4D和5D；2D：4D表示第2手指长度与第4手指长度的比值，其他同理；趾长比是指脚趾长度比值，1P表示第1脚趾(大脚趾)长度，2P表示第2脚趾的长度，以此类推，3P、4P和5P；2P：3P表示第2脚趾和第3脚趾长度的比值，其他同理。
运动能力：是指人参加运动和训练所具备的能力，是人的身体形态、素质、机能、技能和心理能力等因素的综合表现。从生物化学的观点分析，运动能力高低主要取决于运动过程中能量的供给、转移和利用的能力。

摘要
背景：目前有关指长比与运动能力关系的研究是一个热点，但是在研究方面都出现了研究对象和分析讨论相悖的情况，同时研究的技术和方法都各有各的特色，造成研究结果无法相互印证，因此有必要梳理一下，为这方面的研究树立正确的方向。
目的：梳理人类指(趾)长比与运动能力的关系，用文献法和逻辑思维法描述指(趾)长比与运动能力的关系以及在研究中存在的问题。
方法：检索1990至2015年Elsevier Science-direct数据库、美国《医学索引》(Medline)、荷兰《医学文摘》(EM)、中国知网数据库、中国期刊全文数据库相关文献，检索为关键词为：指长比或2D∶4D或趾长比或运动能力。共检索到358篇文章，根据纳入和排除标准，共纳入典型文章42篇进行分析讨论。
结果与结论：目前的研究证明指(趾)长比与某些运动能力的确实存在着关系，但是在分析讨论时都用了指(趾)骨长比来代替指(趾)长比。由于研究方法和技术手段的不同，造成研究结果无法达成共识。提示人类指(趾)长比的研究应该明确为指(趾)骨长比；研究技术应该运用目前最先进的技术手段，以减少测量误差；研究方法应该多角度，多元化，以揭指(趾)骨长比与运动能力的关系；人类指(趾)长比，尤其是2D∶4D能够揭示有氧运动能力，可以用于运动员选材。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-7382-2975(梁芝栋)

关键词: 组织构建, 组织工程, 指长比, 趾长比, 2D∶4D, 运动能力, 激素, 关系

Abstract:

BACKGROUND: At present, it is a hot spot to study the relationship between digit or phalange length ratios and athletic ability. However, the results from various studies cannot be verified each other because there are controversies about the research objects and the research technique in the area. Therefore, it is necessary to point a right direction for the research in this field.
OBJECTIVE: To explore the relationships of digit and phalange length ratios to athletic ability and the existing problems by literature search strategies and logic thinking methods.
METHODS: A computer-based online search was conducted in Elsevier Science-direct, PubMed, EM, CNKI, and CJFD databases by using the key words of “digit length ratio, 2D:4D, phalange length ratio, athletic ability” from 1990 to 2015. The language was limited to both Chinese and English. 358 relevant articles were screened, and 42 eligible articles were included finally.
RESULTS AND CONCLUSION: Currently, studies show that there are some relationships between digit phalange length ratio or phalange length ratio and athletic ability. There are controversies about the research results due to the diverse study methods and techniques. It is necessary to define the digit phalange length ratio or phalange length ratio in the human study. The most advanced techniques should be considered to reduce the measurement bias. Moreover, multi-angle, multi-level studies should be performed to reveal the relationship of digit phalange length ratio or phalange length ratio to athletic ability. Human digit phalange length ratio or phalange length ratio, particularly 2D:4D can reflect the aerobic exercise capacity of athletes.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Fingers, Toes, Sports Medicine

中图分类号:

R318

梁芝栋. 人类指(趾)长比与运动能力关系研究的现状[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(29): 4383-4388.

Liang Zhi-dong. Current status of the relationship of digit and phalange length ratios to athletic ability[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(29): 4383-4388.

图/表（结果） 1

2.1 纳入资料基本概况检索的48篇文献有人体和动物实验，文献综述等文章^[1-48]。

2.2 纳入资料的研究结果特征

2.2.1 指长比与运动能力早在2009年，华南师大的刘承宜和他的研究生就对2D∶4D与运动能力的关系进行了综述^[20]，这是国内见诸报端体育领域研究2D∶4D的第一篇。其实这时梁芝栋等对游泳运动员指长比已经进行了实验研究，随后对研究结果进行了报道，运动健将和二级运动员，一级运动员和二级运动员之间，指长比存在着显著性差异，尤其是2D∶4D，2D∶5D和3D∶4D。同时发现，各运动等级的运动员指长比的大小排序为：二级运动员>一级运动员>运动健将^[20]。随后又对指长比尤其是2D∶4D 和运动能力进行了单因素方差分析和皮尔逊相关分析，结果显示：游泳运动员的指长比(2D:4D) 与游泳运动能力有关，且与运动等级水平之间呈负相关^[21]。随后国内关于运动员指长比的报道越来越多。秦学林^[22]对击剑运动员2D∶4D与运动能力关系进行了研究，发现击剑运动员2D∶4D男子低于女子，右手低于左手。虽然研究发现2D∶4D不能预测血红蛋白含量，血清皮质醇和血清睾酮水平等机能水平，但是优秀击剑运动员优势手2D∶4D低于普通运动员。何玉秀等^[23^]对体能类项目运动员指长比与其运动能力的相关性进行了研究，发现体能类运动员在指长比上存在显著的等级差异，男性2D∶4D、女性2D∶4 D、2D∶5D、3D∶5D与体能类运动员等级呈显著负相关，3D∶4D与运动等级呈显著正相关，这和以前的研究有不太一致的地方。耐力性项群运动员指长比与运动等级的相关性最高。李芳辉^[24]报道了小学生2D∶4 D与运动能力和文化成绩呈负相关关系，还有石峰^[25]报道了体育院校大学生2D∶4D与文化成绩、体育成绩、体质的相关性，结果和李芳辉的研究一致，也和以往的报道相一致。最近，任占兵等^[26]进行了2D : 4 D与跑步经济性的相关性研究，发现2D : 4 D越小，中长跑运动员的跑步经济性越好，这和以往的研究是一致的。

在国外，早在1998年一些专家学者就对指长比，尤其是2D∶4D进行了深入研究^[4]。在2000年Williams等^[1]报道引起了广泛关注。2001年Manning等^[7]对不同运动等级的足球运动员的2D∶4D的研究中发现，足球运动员的运动等级和2D∶4D呈负相关关系。Paul等^[27]对女性运动员进行了指长比研究，发现2D∶4 D和运动成绩也呈负相关关系，而这种关系在游泳、自行车、网球和赛跑项目表现的更突出，Pokrywka等^[28]也证实了这一点，他们认为优秀女性运动员的左手2D∶4D显著低于普通女性，2D∶4D可以预测女运动员的运动能力。Tester和Campbell^[29]的研究显示，男性和女性的运动成绩和2D∶4D有显著的负相关系。Voracek等^[30]研究发现女子击剑运动员2D∶4D越低，运动等级越高，在剔除年龄、体脂百分比、训练年限、训练强度、伤病以及社会因素的影响后，2D∶4D与运动等级的相关性更高，这和Bescos等^[31]的报道的相一致。Manning等^[32-33]又提出，2D∶ 4D 对力量型运动员的预测是微弱的，比如握力^[34]，但对有氧运动的运动员预测却非常有效。最近，一些研究表明，2D∶4D与橄榄球、滑雪和中长跑等项目运动员的表现呈负相关^[35-37]。研究还发现，2D∶4D与男性青少年运动员的最大摄氧量和最大乳酸值呈负相关^[38-39]，还与睾酮水平、肌肉质量、力量以及体能相关。这些研究进一步佐证了运动水平与睾酮水平之间存在内在联系。最近Ranson等^[40]对小学生健康体适能与2D∶4D的关系进行了研究，发现男性学生的短跑、立定跳远，握力都和2D∶4D有显著的负相关关系。这和以往的研究又出现矛盾，但是就目前研究来看，2D∶4D和有氧运动能力存在显著性负相关关系，已经达成共识，因此2D∶4D可以作为有氧耐力运动员的选材。研究表明，指长比主要受胚胎期激素(睾酮和雌二醇)浓度的影响，这种胚胎期激素，一方面来自于母体子宫腔内的激素水平，一方面来自于胎儿自身的分泌^[41]，激素水平还会影响到中枢神经系统的分化，进一步对肢体的运动能力产生影响。如Manning等^[42]的另一研究还表明，2D∶4D值低的儿童左手的操作能力比2D∶4D值高的儿童强很多。甚至雄性激素水平还可以作为提前预测某些特征出现的指标^[4]。Jürimäe等^[16]对年轻的游泳者进行了研究，结果表明性激素不是唯一的影响指长比的激素参数，还可能与生长素等有相关关系。不同的激素水平最终使指长比产生了形态学上的差异，同时激素对人体其他生理功能也有影响，如良好的心脏功能、较好的右侧大脑发育、较高的立体空间能力、较高的男性个性品质等，这些因素也许都会对运动能力产生影响。

2.2.2 趾长比与运动能力就目前掌握的文献来看，有关人类趾长比的研究很少，趾长比与运动能力之间关系的研究，更是一片空白。趾长比相关的研究重要集中在非人灵长类，比如猕猴^[43]，猩猩，狒狒上面^[44-47]。作为和指长比有着相同的遗传稳定性，发育影响因素的趾长比，为什么研究的那么少？这值得思考，可能原因和趾长测量的技术手段有关。关于这方面的的研究，未来将是一个广阔的创新空间。

2.3 小结

2.3.1 研究对象要明确从国内外关于指(趾)长的研究报道中，可以看出研究对象还有待进一步明确。比如指长比，实际上研究指骨长比会更为准确。因为从现有报道中，可以发现在对研究结果进行分析时，都是在讨论基因，激素等对指骨发育的影响，而没有提及指骨外面的软组织。这样用指长来代替指骨长，相信一定会存在着误差。还有运动能力，它是指人参加运动和训练所具备的能力，是人的身体形态、素质、机能、技能和心理能力等因素的综合表现。用运动等级、血红蛋白含量，血清皮质醇和血清睾酮等水平来间接代表运动能力，是不是存在着误差？有待进一步明确。

2.3.2 测量技术要精确目前从手掌上面提取指长的方法主要有3种。①直接测量法，用游标卡尺对手指长的测量位点进行测量，但是测量位点并不统一，并且测量误差较大，造成研究结果无法印证。②拍照提取指长法，具体就是用相机对被测试者的左、右手掌正面与标准刻度标尺进行拍照，如图2。用Photoshop 8.0等图像处理软件计算指长。这种方法受相机，手掌拍摄角度的影响，还有手指形变的影响，因此也有不同程度的误差产生。③X射线法测量，如图3，就是近节指骨近心端中点到远节指骨顶端的距离，但是这种方法也受拍片角度的影响。由于测量的方法不统一，所以在研究的结果上，无法进行相互印证和借鉴。刘元龙^[48]研究出了一种更为精确、高效的提取指长比的方法-改进型圆盘法算法，同时设计出了测量的软件，这为指(趾)长比的精确研究提供了技术手段，这将在人类的指(趾)长比中发挥重大的作用。

2.3.3 研究结果要有指导意义目前指(趾)长与运动能力的研究，主要集中在不同运动项目运动员的指长比上。项目的重复性几乎没有，又由于研究对象不明确和技术手段不统一，基本上各研究各的，造成研究结果无法达成共识，不能形成很好的结论，因此对现实实践指导意义不大，只能为丰富人类形态学研究做点积累。通过纷繁复杂的研究，目前可以得出，人类指长比与有氧耐力存在负相关关系，希望能为运动实践做出指导意义。

参考文献

[1] Williams TJ , Pepitone ME , Christensen SE, et al. Finger-length ratios and sexualorientation. Nature. 2000;404(6777): 455-456 .
[2] Goodman FR, Scambler PJ .Human HOX gene mutations. Clin Genet, 2001;59(1):1-11 .
[3] Herault Y, Fradeau N, Zakany JU.A regulatory mutation inducing both loss-of-functions ofposteri or Hoxd genes. Development.1997;124(18):3493-3500.
[4] Manning J T,Scutt D,Wilson J,et al.The ratio of 2nd to 4th digit length: A predictor of sperm numbers and concentrations of testosterone,luteinising hormone and oestroge. HumanReproduction.1998;13(11):3000-3004.
[5] Hönekopp J, T Manning J, Müller C,et al. Digit ratio (2D:4D) and physical fitness in males and females: Evidence for effects of prenatal androgens on sexually selected traits. Horm Behav. 2006;49(4): 545-549.
[6] Sarah MC,John TM,Leanne R,et al.Directional asymmetry (right–left differences) in digit ratio (2D:4D) predict indirect aggression in women. Personality and Individual Differences. 2007, 43(4): 865-872.
[7] Manning JT, Taylor RP. Second to fourth digit ratio and male ability in sport: implications for sexual selection in humans. Evol Hum Behav. 2001;22(1):61-69.
[8] Vanessa AS, John TM. Second to fourth digit ratio in elite musicians: Evidence for musical ability as an honest signal of male fitness. Evolution and Human Behavior.2000;21(1):1-9.
[9] Zabuliene L, Tutkuviene J.Body composition and polycysticovary syndrome. Medicina (Kaunas). 2010; 46( 2):142-157．
[10] Honekopp J,Watson S. Meta-analysis of digit ratio2D: 4D shows greater sex difference in the right hand．Am J Hum Biol.2010;22(5):619-630．
[11] Noipayak P. TheRatio of 2nd and 4th Digit Lengthin Autistic Children. J Med Assoc Thai.2009;92(8): 1040-1045.
[12] Benderlioglu Z, Nelson RJ. Digit length ratios predict reactive aggression in women, but not in men.Horm Behav.2004;46(5):558-564 .
[13] Lutchmaya S, Baron-Cohen S, Raggatt P, et al.2nd to 4th digit ratios, fetal testosterone and estradiol.Early Hum Dev.2004;77(1-2):23-28.
[14] Williams JH, Green halgh KD , Manning JT .Second to fourth finger ratio and possible precursors of developmental psychopathology inpreschool children. Early Hum Dev.2003;72(1):57-65 .
[15] McIntyre MH , Cohn BA , Elli son PT .Sex dimorphism in the digit al formulae of children.Am J Phys An Thropol. 2006;129(1):143-150.
[16] Jǜrimae T, Voracek M, Jǜrimae J, et al. Relation ships between finger length ratios, ghrelin, lept in, IGF axis , and sex steroids in young male and female swimmers.Eur J Appl Physiol.2008;104(3):523-529 .
[17] Manning JT , Wood S, Vang E, et al.Second to fourth digit ratio (2D :4D)and testosterone in men.Asian J Androl.2004;6(3):211-215.
[18] Honekopp J, Bartholdt L, Beier L,et al. Second t o fourth digit lengthratio(2D :4D)and adult sex hormone levels :new data and a met analytic review.Psychoneuroendocrinology.2007;32(4):313-32.
[19] 袁建琴,阮昌雄,刘承宜等.食指与无名指指长比率(2D︰4D)与运动能力研究评述[J].广州:体育学刊,2009,16(4): 104-107.
[20] 党晓云,梁芝栋,张强等.游泳运动员指长比的运动等级差异和排序[J].河南师范大学学报:自然科学版,2010,38(4): 140-143.
[21] 梁芝栋,党晓云,张建等.游泳运动员指长比与运动能力的相关分析[J].北京体育大学学报,2011,34(2):135-137.
[22] 秦学林.击剑运动员食指与无名指指长比(2D︰4D)与运动能力关系研究[J].体育与科学,2011,32(6):69-71.
[23] 何玉秀,李梅,贾立鑫,等.体能类项目运动员指长比与其运动能力的相关研究[J].中国解剖学会2013年年会论文文摘汇编,2013.
[24] 李芳辉.小学生第二根与第四根手指长度的比率与运动能力和文化成绩的相关性分析[D].广州:华南师范大学, 2007.
[25] 石峰.体育院校大学生指长比(2D:4D)与文化成绩、体育成绩、体质的相关性研究[D].广州:华南师范大学,2008.
[26] 任占兵,杜兴兰,韩格格等.食指和无名指指长比率(2D:4D)与跑步经济性的相关性研究[J].广州体育学院学报,2016, 36(1):97-101.
[27] Paul SN,Kato BS, Hunkin JL,et al. The big finger:the second to fourth digit ratio is a predictor of sporting ability in women.Br J Sports Med.2006;40(12): 981-983.
[28] Pokrywka L,Rachon D,Suchecka-Rachoń K,et al. The second to fourth digit ratio in elite and non-elite female athletes.American Journalof Human Biology.2005; 17(6):796-800.
[29] Tester N, Campbel A.Sporting achievement: what is the contribution of digit ratio? J Pers. 2007;75(4): 663-677.
[30] Voracek M,Reimer B,Dressler S.Digit ratio( 2D∶ 4D)predicts sporting success among female fencers indepedent from physical,experience,and personality factors. Scand J Med Sci Sports. 2010 Dec;20(6): 853-860.
[31] Bescos R,Esteve M,Portal J,et al.Prenatal programming of sporting success: Associations of digit ratio(2D:4D), a putative marker for prenatal androgen action, with world rankings in female fencers. J Sports Sci. 2009 ;27(6):625-632.
[32] Manning JT ,Morris N,Caswell N.Endurance running and digit ratio (2D:4D): implications for fetal testosterone effects on running speed and vascular health. Am J Hum Biol. 2007;19(3):416-421.
[33] Manning JT,Hill MR．Digit ratio ( 2D∶4D) and Spring Speed inboy. Am J Hum Biol. 2009 ;21(2):210-213．
[34] Bennett M, Manning JT, Cook CJ, et al. Digit ratio ( 2D:4D) and performance in elite rugby players.J Sports Sci.2010;28(13):1415-1421.
[35] Honekopp J, Watson S. Meta-analysis of digit ratio 2D: 4D shows greater sex difference in the right hand[J]. Am J Hum Biol. 2010;22(5):619-630.
[36] Honekopp J, Schuster M. A meta-analysis on 2D: 4D and athletic prowess: Substantial relationships but neither hand out-predicts the other. Personality and Individual Differences.2010;48(1):4-10.
[37] Hill R, Simpson B, Manning J, et al. Right-left digit ratio( 2D: 4D)and maximal oxygen uptake. J Sports Sci.2012;30(2):129-134.
[38] Auyeung TW，Lee J S，Kwok T，et al. Testosterone but not estradiol level is positively related to muscle strength and physical performance independent of muscle mass: a cross-sectional study in 1489 older men. Eur J Endocrinol. 2011;164(5) : 811-817.
[39] Fink B,Thanzaml V,Seydel H,et al. Digit ratio and hand-grip strength in German and Mizos men: cross-cultural evidence for an organizing effect of prenatal testosterone on strength. Am J Hum Biol. 2006;18(6):776-782.
[40] Ranson R,Stratton G,Taylor S R.Digit ratio (2D:4D) and physical fitness (Eurofit test battery) in school children. Early Hum Dev. 2015;91(5):327-331.
[41] Kanchan T,Kumar GP,Menezes RG.Index and ring finger ratio-A new sex determinant in south Indian population. Forensic Sci Int. 2008;181(1-3):53.e1-4.
[42] Manning JT, Leinster S. The ratio of 2nd to 4th digit length and age at presentation of breast cancer: A link with prenatal oestrogen. Breast.2001; 10(4):335-357.
[43] 赵晓进.太行山猕猴掌骨和跖骨长度比率的性别差异[J].解剖学报,2009,40(6):1002-1004.
[44] McFadden D, Bracht MS .Sex differences in length ratios from theextremi ties of humans , gorillas , and chimpanzees .Horm Behav.2002;41(4):479-480 .
[45] McFadden D, Bracht MS .Sex difference in the relative lengths of metacarpals and metatarsals in gorillas and chimpanzees .Horm Behav.2005;47(1):99-111.
[46] McFadden D, Bracht MS .The relative lengths and weights of metacarpals and metatarsals in baboons (Papio hamadryas).Horm Behav.2003;43(2):347-355.
[47] McFadden D, Shubel E.Relative lengths of fingers and toes in human males and females.Horm Behav.2002; 42(4):492-500.
[48] 刘元龙.手掌指长比提取算法研究[D].昆明:云南大学, 2015.

引言

自Williams等^[1]报道了人类指长比的研究以来，有关这方面的研究就成为体质学家、人类学家等关注的热点。由于人类的手指(digit)按照大拇指到小指顺序排列为1-5，分别命名为1D、2D、3D、4D和5D，所以指长比(digit length ratios)就是指1D∶2D，1D∶3D，1D∶4D，1D∶5D，2D∶3D，2D∶4D，2D∶5D，3D∶4D，3D∶5D和4D∶5D。与此同理，人类的趾长比(phalange length ratios)也就是指1P∶2P，1P∶3P，1P∶4P，1P∶5P，2P∶3P，2P∶4P，2P∶5P，3P∶4P，3P∶5P和4P∶5P。研究表明，HOXA和HOXD 两个基因族在控制手指、脚趾及泌尿生殖系统的分化中起重要作用^[2-3]。而HOX基因是一组在进化过程中高度保守的转录因子家族，因此指(趾)长比是较为稳定的遗传指标。同时研究表明，无论男女，指(趾)长比均在胚胎期的前3个月即在母体子宫内确定，且终身不变^[4]。因此可作为一个研究形态发育和生理功能的重要指标。目前有关指(趾)长比的研究主要集中在指长比上，尤其是2D∶4D上。有关人类指长比，尤其是2D∶4D的研究，国外报道的很多。2 D∶4 D与生长发育、生理功能、遗传疾病等方面有关，比如与个体攻击性、音乐绘画才能、竞争能力、运动能力、空间定位能力、易性癖、精子数量和孤僻症等都有明显的相关性^[5-11]。由于指(趾)长比的发育受到睾酮等激素水平的影响^[12-18]，而人体睾酮等激素水平和运动能力又有着密切联系，因此指(趾)长比能够预测人类或者是运动员的的运动能力。近年来，有关指(趾)长比与运动能力的研究已经成为热点。文章针对人类指(趾)长比与运动能力这一领域，进行综述和分析，用来启发研究的新思路，提出研究的新方法，从而为运动员形态学的研究提供更为准确的技术支撑和理论基础。

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