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我們?yōu)槭裁匆芯咳梭w的運(yùn)動(dòng)？

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月03日 01:22

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)向我們展示了人們?nèi)绾芜\(yùn)動(dòng)和適應(yīng)，增進(jìn)了我們對(duì)人體可能性和極限的認(rèn)識(shí)。

作者：Christine Yu丨來源：The Physiologist, July 2024

2024 年 7 月 26 日，第三十三屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將在法國(guó)巴黎開幕。屆時(shí)將有超過 10,000 名運(yùn)動(dòng)員齊聚一堂，參加 32 個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的 329 項(xiàng)比賽——從體操到舉重，從馬術(shù)到?jīng)_浪——突破人類表現(xiàn)的極限。雖然世界級(jí)運(yùn)動(dòng)員具有天賦的基因，但他們并非僅憑基因就能登上體育界最大的舞臺(tái)。這需要多年的專注訓(xùn)練，以及大量的科學(xué)研究。

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)（更廣泛地說是運(yùn)動(dòng)科學(xué)）領(lǐng)域幫助研究人員了解人體如何適應(yīng)訓(xùn)練并有效地運(yùn)動(dòng)。它不僅幫助人們成為更好的運(yùn)動(dòng)員，還讓我們更接近了解人類表現(xiàn)的極限。

但研究運(yùn)動(dòng)科學(xué)不僅僅能讓我們當(dāng)中最活躍的人受益。最終，它能幫助到我們所有人。

我們?yōu)楹窝芯窟\(yùn)動(dòng)？

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究運(yùn)動(dòng)如何影響人體的生理系統(tǒng)。佳得樂運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究所 (GSSI) 高級(jí)首席科學(xué)家 Kimberly Stein 博士說：“當(dāng)你對(duì)身體施加運(yùn)動(dòng)壓力時(shí)，所有系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生變化——心率、通氣量、血流量、核心溫度” “運(yùn)動(dòng)生理學(xué)家會(huì)觀察這些變化，評(píng)估哪些是安全的，哪些是不安全的。他們還會(huì)觀察你持續(xù)訓(xùn)練或停止鍛煉時(shí)身體的適應(yīng)性。”

但該領(lǐng)域最初并非以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)?yōu)槊鞔_目的。例如，哈佛疲勞實(shí)驗(yàn)室于 1927 年成立時(shí)，其主要目的是研究人類如何應(yīng)對(duì)日?；顒?dòng)和工業(yè)勞動(dòng)造成的生理、心理和社會(huì)文化壓力。通過了解導(dǎo)致身體疲勞的原因，研究人員可以幫助公司提高員工效率。運(yùn)動(dòng)為研究疲勞和“穩(wěn)態(tài)”活動(dòng)提供了一種明確的方法。

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)政府與哈佛實(shí)驗(yàn)室簽訂了合同，要求其為極端高溫和嚴(yán)寒條件下的軍事行動(dòng)提供建議。該指令推動(dòng)了相關(guān)研究，旨在了解如何適應(yīng)不同的環(huán)境，以及這對(duì)體溫調(diào)節(jié)和補(bǔ)水意味著什么。

“這些適應(yīng)的原則都是一樣的，你可以針對(duì)特定人群進(jìn)行修改” 佐治亞理工學(xué)院生物科學(xué)副教授 Michael Sawka 博士說?！爱?dāng)運(yùn)動(dòng)員對(duì)如何適應(yīng)高溫感興趣時(shí)，他們可以采用相同的基本原則并將其應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)。”

運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的因素

盡管 Stein 在大學(xué)打籃球和壘球，但她并不認(rèn)為自己的職業(yè)生涯會(huì)流這么多汗。在 GSSI，她負(fù)責(zé)管理精英運(yùn)動(dòng)員服務(wù)項(xiàng)目，該項(xiàng)目大部分時(shí)間都涉及汗液測(cè)試。

調(diào)節(jié)體溫和適當(dāng)補(bǔ)水對(duì)運(yùn)動(dòng)員來說至關(guān)重要。“如果你沒有適當(dāng)出汗或沒有補(bǔ)充流失的水分和電解質(zhì)，你就有患中暑的風(fēng)險(xiǎn)” Stein 說。脫水會(huì)導(dǎo)致血容量減少、皮膚血流量減少和核心溫度升高；在炎熱潮濕的環(huán)境中鍛煉或運(yùn)動(dòng)員使用大量設(shè)備（如踢足球）時(shí)，這尤其令人擔(dān)憂。

水分?jǐn)z入也會(huì)影響身體和認(rèn)知能力?！爱?dāng)體重下降約 2% 時(shí)，你的表現(xiàn)就會(huì)開始下降” 她說。但沒有一種補(bǔ)水策略適合所有人。“每個(gè)人的出汗量和鈉流失量都有自己的獨(dú)特汗液特征” 她說。因此，斯坦的團(tuán)隊(duì)會(huì)前往球隊(duì)或運(yùn)動(dòng)員所在地，在他們特定的環(huán)境中進(jìn)行汗液測(cè)試。

他們?cè)谟?xùn)練前后給運(yùn)動(dòng)員稱重，并記錄體重變化?！斑@是老辦法，但仍然是了解運(yùn)動(dòng)過程中流失水分的最佳方法” 她說。他們測(cè)量以尿液形式排出體內(nèi)的任何水分，以及運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練期間吃或喝的任何食物。運(yùn)動(dòng)員在前臂上佩戴貼片，用于分析電解質(zhì)。然后，團(tuán)隊(duì)確定每位運(yùn)動(dòng)員的個(gè)人出汗情況和補(bǔ)水計(jì)劃。

補(bǔ)水和體溫調(diào)節(jié)只是影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的兩個(gè)因素。肌肉、遺傳、營(yíng)養(yǎng)、生物力學(xué)、心理和性別差異都發(fā)揮著作用。通過研究這些因素背后的機(jī)制，研究人員有助于為更好的訓(xùn)練計(jì)劃奠定基礎(chǔ)，這不僅對(duì)精英運(yùn)動(dòng)員有益，而且對(duì)任何想要積極鍛煉的人都有好處。

瑞士巴塞爾大學(xué)藥理學(xué)教授 Christoph Handschin 博士說：“我們的目標(biāo)是推廣一種高效、安全、基于證據(jù)的訓(xùn)練方式，以最大限度地取得進(jìn)步，最大限度地減少潛在的失敗?！?/p>

隨著可穿戴技術(shù)的出現(xiàn)，來自不同年齡、性別、種族和民族背景的人們的數(shù)據(jù)可能蘊(yùn)藏著巨大的潛力。這些數(shù)據(jù)不僅可以幫助研究人員更好地了解人類健康和表現(xiàn)的范圍，還可以幫助他們做出更好的決策。

例如，Sawka 所在的團(tuán)隊(duì)正在使用可穿戴數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來預(yù)測(cè)中暑。其他人可以提前兩到三分鐘預(yù)測(cè)中暑，而 Sawka 表示，他們可以提前 40 到 50 分鐘預(yù)測(cè)?！半m然案例數(shù)量有限，但它顯示了這種方法的威力?！彼f。

運(yùn)動(dòng)中的女性

從歷史上看，女性在體育科學(xué)研究中的代表性不足。缺乏科學(xué)證據(jù)，再加上社會(huì)文化對(duì)女性身體能力的觀念，限制了女性在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展。“我們的文化限制了我們的身體能力，使我們無法發(fā)揮出最好的生物自我，”運(yùn)動(dòng)科學(xué)教授、密爾沃基馬凱特大學(xué)運(yùn)動(dòng)與人類表現(xiàn)研究中心主任 Sandra Hunter 博士說。

近年來，隨著研究人員試圖梳理女性生理學(xué)及其對(duì)訓(xùn)練指導(dǎo)的意義，了解性別差異已成為關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。為了發(fā)揮運(yùn)動(dòng)潛力，女性應(yīng)該采用不同的訓(xùn)練方式嗎？

以補(bǔ)水為例，Stein 指出，月經(jīng)周期黃體期的生理變化可能會(huì)影響口渴，但只要隨時(shí)隨地自由飲水，總體體液平衡和體液潴留不會(huì)發(fā)生變化。“大多數(shù)人認(rèn)為男女之間存在很大差異。雖然從技術(shù)上講確實(shí)存在一些差異，但大多數(shù)女性對(duì)脫水的生理反應(yīng)相似” 斯坦說?！斑@不意味著不同的補(bǔ)水建議?！?/p>

然而，在其他領(lǐng)域，性別差異可能確實(shí)會(huì)產(chǎn)生重大影響，可能需要不同的建議。科學(xué)家開始發(fā)現(xiàn)這些細(xì)微差別，但還需要更多的研究。

從奧運(yùn)選手到普通人

考慮到久坐不動(dòng)和缺乏體育鍛煉會(huì)增加患病風(fēng)險(xiǎn)并加速衰老，研究人員想要研究肌肉并了解鍛煉如何以及為何會(huì)帶來如此多的健康益處也就不足為奇了?！盀榱肆私鈮奶?，你必須了解好處” Handschin 說。

肌肉的作用不僅僅是產(chǎn)生力量?！澳憧梢哉f它不僅僅是一種組織，而是一個(gè)器官” Handschin 說?！半S著時(shí)間的推移，反復(fù)的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞方面的重塑和變化，如炎癥、新陳代謝等。我們想了解控制健康和疾病中肌肉可塑性的分子機(jī)制?！?

研究運(yùn)動(dòng)可以讓研究人員了解人體體能的整個(gè)范圍。精英運(yùn)動(dòng)員代表著上限，“我們必須知道 100% 的體能水平是多少，因?yàn)樗o了我們一個(gè)界限。它讓我們可以確定我們可以達(dá)到的水平” Hunter 說。然后，研究人員可以發(fā)現(xiàn)支撐最佳健康和表現(xiàn)的生物學(xué)和生理學(xué)原理，以及阻礙人們達(dá)到最佳狀態(tài)的因素。

例如，Hunter 研究的一個(gè)主要重點(diǎn)是肌肉如何以及何時(shí)疲勞。在實(shí)驗(yàn)室中，她要求參與者進(jìn)行一項(xiàng)鍛煉，例如腿部伸展，舉起相當(dāng)于其最大力量約 20% 的重量。雖然這聽起來可能并不難，但參與者必須每三秒進(jìn)行一次腿部伸展，持續(xù)四分鐘。Hunter 和她的團(tuán)隊(duì)測(cè)量了肌肉力量的相對(duì)下降，隨著年齡的增長(zhǎng)，肌肉疲勞的速度會(huì)更快。

當(dāng)老年人反復(fù)收縮肌肉時(shí)，比如上樓梯時(shí)，他們會(huì)更快疲勞。Hunter 說，這不僅僅是因?yàn)樗麄兊募∪饬α炕蛄α繙p弱了。“還有其他因素導(dǎo)致衰老過程中肌肉疲勞加劇。如果我們了解機(jī)制和原因，我們就可以治療它，我們可以解決這個(gè)問題”她說。

例如，Hunter 的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓老年人在限制血流的同時(shí)進(jìn)行力量訓(xùn)練。他們發(fā)現(xiàn)，在限制血流的情況下，每周進(jìn)行三次、持續(xù)八周的訓(xùn)練后，老年人的肌肉不會(huì)那么快疲勞。物理治療診所和運(yùn)動(dòng)教練正在采用這種技術(shù)來增強(qiáng)老年人和運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果。

展望未來

盡管關(guān)于運(yùn)動(dòng)和鍛煉科學(xué)的文獻(xiàn)非常豐富，但研究人員還只是觸及了皮毛。“我們訓(xùn)練時(shí)所做的許多事情都沒有證據(jù)支持，也許這就是我們不斷嘗試各種訓(xùn)練方式的原因” Handschin 說，“還有很多東西需要學(xué)習(xí)?！?/p>

隨著研究人員不斷加深對(duì)運(yùn)動(dòng)科學(xué)的理解，我們可以繼續(xù)突破人類運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的界限。

來源：中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)體能訓(xùn)練分會(huì)

原文轉(zhuǎn)自：運(yùn)動(dòng)科學(xué)論壇

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