《人类如何在艰苦的耐力运动中控制生理疲劳》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人类如何在艰苦的耐力运动中控制生理疲劳（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、人类如何在艰苦的耐力运动中控制生理疲劳摘要：背景：长跑运动生理表现是一种人类运动的可行模型方法/原理 发现：为了评估 5-100 千米的比赛中的生理疲劳，我们记录了有竞争力的选手的心率（n=211） 。我们发现了以下的证据：1）生理的疲劳程度（最大心率的百分比（%HRmax） ）随着跑动距离完成按比例增加，并且受跑动节奏的各种因素调节 2）所能实现的最大心率随着跑动距离的增加而减少 3）速度稍慢的运动员在比赛中有着与较快的运动员一样的最大心率反应，不考虑跑动节奏的不同，不同能力的运动员在比赛中的最大心率的大体状况是类似的。4）为避免跑步比赛中的不连贯性，有证据表明即使跑动的节奏变慢生理上的付出
2、依然会保持一段时间。介绍：长跑运动运动员的形象引发了人们对于运动极限的猜想。中长跑比赛代体现着人类运动耐力的最大程度与极限。为了控制跑动的力度，在比赛中的这一段时间，各种生理系统交互作用以保持动态平衡。除了当代的竞技体育界，有证据表明长距离的跑动可能使得早期的人类利用一种独特的进化环境成为一名“永不言弃的猎手” 。虽然我们熟知一名出色的运动员的生物特性，以及他们如何与相对较弱的运动员相区别，但我们对于在跑步比赛中实际发生的事情却知道的相对较少。此外，对于一些不那么“自然”的运动（自行车，滑冰）的研究结果，可能没有必要去外推到经过了多个世纪的进化人类已经熟练运用的自然双足运动。在过去的十年中，一
3、批专注于运动节奏的研究揭示了一种反馈模式，这种模式存在于真实的或者是模拟的滑冰或自行车竞技中，时间从 30 秒到 3 周。在同一时期出现了一种假设，它认为：人类在竞技运动中是根据运动结束的时间的预估来控制自己的运动力度。所谓的“中央神经系统（CNS ）管理者 ”（例如：中央统治者）号称提供来自各种感应器的反馈，这些感应器负责监控对于活动需求所产生的生理反应，为的是保持体内的动态平衡。最近来自实验室和其他地方的一些数据似乎部分支持这种假设，这种对运动已存在的模式或者计划的假设是基于先前的实践或者是竞技经历。这样一个事实可以反应这种经历：生理（心率，HR ）或者心理- 生理标记（感知发挥率， RP
4、E）随着比赛的激烈程度提高而逐渐升级，表现在随着比赛的相对进程，身体的疲劳程度成比例的提高。但是在全力的反复急速跑的过程中，上述来至 CNS 的预估控制则不会出现。此外，其他的研究表明人类在模拟的耐力竞技中调节肌肉力量输出，主要是依赖于来至逐渐疲劳的肌肉的感觉反馈，与以前的运动经历无关。这种感觉反馈主要是从 CNS 的抑制信息中获取，这种信息是基于运动中的肌肉中的与氧气相关的形成代谢副产品的累积，而肌肉运动持续控制着主要的动力输出。这样，肢体的疲劳速度被严格的控制，来自运功肌肉对 CNS 的反馈避免肌肉的外部疲劳达到一个危险的程度，或者说是“阀值” ，进而导致潜在的有害结果，诸如肌肉无法工作以
5、及肌肉的结构性损伤。自从有了合理的证据表明我们可能正在接近生理能力的极限，人类如何在各种艰苦的耐力运动中扩展有限的能力资源成了一个蓬勃发展的研究领域。为了提高我们对于人类如何在艰苦的跑步运动中控制身体反应的理解，我们观察了大批运功员在各种赛事中跑步的同步变量（例如：有效的净肌肉能量输出）和心率（被广泛采用的生理疲劳指数） ，赛事的长度中相对较短的 5km 到很长 100km.我们研究的最初目标是检验心率反应，以及相关的运动强度，与跑动距离关联的变化。具体的来说，我们假设心率会随着赛事中跑动距离的增加而增加。分析不同的跑动距离的心率是否与个体的运动能力有关，这是我们研究的次要目的。这样，我们假设
6、老练的和不那么老练的运动员表现出相似的疲劳，这种疲劳与赛事的持续时间成比例。在一个出现跑动速度突然下降的比赛中，去检验运动表现方面出现的不连贯性运动员的心率，是这我们研究的最终目的。我们假设这些表现出不连贯性的运动表现（例如在马拉松比赛中撞到了墙）是以较差的生理控制为特征的。方式主体为了检验我们的假设，我们验证了 211 具有不同运动能力的男性中长跑运动员中间数SEM（范围）年龄：328 年. 已做出最好的运动表现为目的，所有的人都接受了训练，然后才进入比赛。即使不是顶尖的运动员，所有的人都对认真对待比赛，其中有些人曾经在区域的运动会中获得过成功。在训练周期的不同时间段中，大部分运动员都参见了
7、不同的运动项目。实验室测试和记录心率被视作掌控训练和竞技的手段，有他们的教练负责分析。在这项研究中，参与主体不会接触实验的步骤和实验室的方法，因为他们就会按照调查的目的来进行比赛。这样，我们的研究已被道德委员会批准了，只需要口头上的许可就可以了。实验室测试实验室测试（20 到 24，45 到 55%的相对湿度，大约 600 米的海拔）开始之前，每一项目标赛事都需要采用一项协议，协议的内容包括：持续不间断的奔跑直到意志力无法支撑，并通过无线电遥感和可下载记录内容的腕表来记录持续心率（HR） 。平均每 15 秒钟记录一次心率。每 15 秒钟计算一次期间的最大心率值。我们同时也做连续的呼吸气体交换测
8、量，为的是另外详细定义每一个主体充氧量（VT）的呼吸补偿阀值（CRT） 。我们将心率与形成代谢或者说是“强度”区域联系起来，通过气体交换数据来定义“强度”区域：低强度（区域 1：HR HRRCT） 。比赛中的数据记录在 2004 到 2007 年间，所有的记录都来自于一个目标赛事，赛事一般都在运动员的比赛季中。我们如此定义目标赛事：参赛的运动员根据自己的特点和背景，接受训练以获得最好成绩为目的而参加的赛事。 （例如，5 千米的赛事一般由定位于中长跑运动与参加，100 公里的赛事则有耐力赛事运动员参加） 。我们官方的赛事出版物中收集有关赛事的基本数据。所有的赛事都在得到认证的道路上进行。所有的赛
9、事都在气温相对温和的时候进行（气温低于 25）并且不缺氧（海拔小于等于 600 米） 。利用前文所提到的无线电遥感系统和可以下载信息的腕表，从赛事的开始到结束，心率每 15 秒钟被记录一次。数据分析我了检验我们的基本目的，我们用每个个体最大心率的相对值来表示心率，最大心率实在前文提到的最大值实验室测试中得到的。运动强度由刚刚描述的心率区间来量化。跑动的距离由实际的长度单位( 千米) ，或者是整个赛事长度的相对完成比例来表示。跑动速度由实际的速度单位（米/秒） ，或者是规范的赛事平均速度来表示。此项研究中涉及到得所有变量的详细解释在表格 1 可以找到。数据分析主要是通过简答的描述统计来完成，数据
10、通过“中值范围”来表示。为了检验我们此项研究的第二个目的，我们利用线性的衰退分析，去分析每一位参赛运动员相对于自身运动能力的心率反应模式。为了达到这个目的，我们检验了平均运动强度（表现为最大心率的百分比） ，和赛事中的一段持续时间（如马拉松中的 5 公里）之间的关系。据我们推测：因为最大心率和静止时的心率与人的年龄与人的健康程度分别成反比，通过相对于每一个主体的心率储备的心率百分比值，我们可以解释这个容易混淆的潜在效应。 （该心率百分比的计算方式：（赛事中的平均心率-静止时的心率）/（最大心率-静止时的心率） ；静止心率是目标赛事前两周运动员清醒时的最低心率） 。对于每次衰退分析，我们为等式申
11、明 P 值和皮尔森相关系数 95%的置信区间。为了我们这项研究的最后一个目的，在指定的赛事中，通过检查运动表现突然下降的个体观察数据，我们检验了运动表现出现不连续性的赛事中的心率反应。结果各种运功员完成了大量的比赛：(5km: n=42；10km： n=53；半程马拉松（21.1km）：n=57；马拉松（42.2km）：n=55;100km：n=4)。实验主体的平均运动表现随着运动距离的增加保持大体上的稳定。通过对比本项赛事的现世界记录，得到如下的运动员的表现时间中值 SEM（范围：最小，最大）：5 千米：64.3 1.8%；10 千米：68.91.4%；半程马拉松：64.2 1.1%；马拉松
12、：63.11.4%；100 千米：64.84.4% （n=4 运动员） 。主要结论：心率反应与运动强度是与跑动距离相关的。正如图 1 的第一个模块所示，每项赛事中相对于最大反应的心率反应是明显连续的。当每一段跑动距离都被规范化的时候，在三个主要的比赛距离中，心率反应的基本相似性就变得愈发明显（图 1，中间部分） 。当心率反应被规范到更低的心率峰值（参看表格 1 的解释） ，峰值出现在更长的运动距离中，并为距离而规范化，对于所有的比赛项目，两个不同的耐力比赛的心率反应基本上趋于不变（图 1，底部） 。比赛中的跑动速度有明显的差别，无论是是从实际速度的角度，或者是以被规范为比赛的平均速度，除了马拉
13、松结束前的一段时间，比赛的速度都保持在平均速度的5%之内。 （图 2，底部）比赛中观察到得心率和平均心率随着比赛的持续而逐步提高。类似的，姓陈代谢的特征根据比赛的长度有着明显的改变。具体而言，心率在跑动 5 到 10 千米（整个跑动距离的80%到 85%）后，从高强度的“3 区域”开始下降，到超过马拉松距离以外的心率缺乏（图3，底部） 。中等强度（区域 2）在大于半程马拉松的距离中占主导地位（整个跑动距离的40%到 60%） ，但是它的相对重要性比短距离的要低（大约 10%） 。在小于马拉松的距离中，低运动强度的区域所占的比例可以忽略不计，然而在 100 千米的比赛中则相对比较重要（大约 40
14、%的总跑动时间） 。最后，比赛中的最大心率的平均值随着赛事的持续系统性的下降（图 4，顶部） 。这项结果不收测试主体的年龄和健康状况的影响，因为心率储备的平均值与比赛持续时间的关系十分类似于最大心率与比赛持续时间的关系（图 4，底部） 。次要结论：心率反应与跑动能力有关几乎没有证据表明持续的心率最大值与跑动的能力有关，因为当运动员需要更多的时间去完成比赛的时候，最大心率的平均值基本上没有下降。例如：我们发现，表示比赛的平均最大心率和完成比赛的时间之间关系的皮尔森相关系数较低，尤其是在 21 千米以上（图 5） 。速度模式和不同跑动能力的运动员的心率的实例在图 6。在上面的两个小图中， 10 千
15、米比赛的结果说明不同的运动能力的运动员的完成比赛时间分别是 43 分和 32 分。不同运动员的心率反应基本上一模一样。在下面的两个小图中，可以发现不同的速度中的相同的区别模式，和在马拉松中不同跑动能力的心率反应的相似性。第三个结论：在间断比赛中的心率反应在不连续的比赛中运动员的心率反应和速度情况在图 7-9 中有反映。在图 7 中，可以看到一个运动员在马拉松中“撞到了墙” 。这里的“墙”指的是这样一种情况：发生在跑动距离超过 32 千米的时候，这时肝糖储备已经耗尽，骨骼肌收缩的能量主要来自脂肪的氧化。这个时间点不是一般的生理转化，代表了一个相对与肝糖分解更低的新陈代谢过程，它会导致：1 ）下降
16、的肌肉输出 2）大脑的缺乏葡萄糖以及随后的血糖过低。从医学上看， “墙”主要是指一些令人不愉快的症状，例如：缺乏身体协调性，手指脚趾感觉异常，反胃，肌肉痉挛，眩晕，无法正常的思考，极度的身体虚弱。在我们当前的事例中，运动员的跑动速度可以使他在 2 小时 40 分之内跑完全程中的 35 千米。在 35 到 39 千米的这一段路程，他的速度下降到了预期速度的 93%。在 39 千米以后，基于这个事实，他的速度下降到了35 千米前速度的 81%。相较于前 35 千米的速度，他最后 7 千米的速度使他大约多跑了 5分钟。然而，他的最大心率在跑到 39 千米，第二次减速前，并没有下降。据推测，这可以表明运动员在保持他的运动强度，即使肌肉的功率输出下降。在图 8 中，我们拿出来至东非的精英运动员的比赛成绩作为比较，他并不是我们最初测试对象组的一员，他的最好成绩是在一个重要的马拉松赛事中创造的 2 小时 15 分。在最开始的 22 千米赛段中，他的速度本可以使他 2 小时 10 分的成绩完成赛事。这是他非常的疲惫，虽然仍在努力奔跑，但是
