限制你的是大腦而不是肌肉 疲勞產生的兩種途徑

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每項運動都有專門訓練、專業裝備、特定的營養。實際情況是,每項運動的商業市場劃分都講究專業——八百公尺跑者與馬拉松跑者的訓練相差甚遠。然而,迄今為止論述疲勞仍是一刀切。

儘管肌肉疲勞的外在表現—收縮力減弱—普遍常見,但科學事實證明,不同運動產生的疲勞起因是截然不同的。法國讓‧莫內大學運動生理學教授紀堯姆‧米勒 Guillaume Millet 近期發表了一項關於跑步、自行車截然不同的疲勞機制研究。

通過了解疲勞是如何發生的,紀堯姆‧米勒與卡勒姆‧布朗斯坦 Callum Brownstein 等研究團隊希望能設計出針對跑步或自行車的客製方法以減緩運動疲勞產生。相信這對游泳、自行車與跑步的相關產業將帶來重大影響。首先,研究團隊需要了解跑者和自行車騎士疲勞的不同途徑,這需要爬梳科學細節:

研究招募了 17 名訓練有素的運動員,包含鐵人三項運動員以及也騎自行車的越野跑運動員,分別在不同的日子以相同的相對強度騎行 3 小時和跑 3 小時。研究人員分別在運動前、運動 90 分鐘以及運動後,針對受測者神經肌肉進行測量評估,包含股四頭肌收縮能力、高低頻電刺激….等等。正如預期的變化,在跑步與自行車騎乘後,運動員的最大收縮能力下降了約 25%。

「運動後肌肉疲勞,肌肉為什麼會變弱,基本上有兩種源由——要麼肌肉本身變弱,要麼是大腦、中樞神經系統無法發送神經信息驅動肌肉。通常是這兩種原因。」米勒教授表示。

為了確定疲勞是如何發生的,研究人員隨後在肌肉最大收縮狀態下用電流刺激神經,幾秒鐘後,則在放鬆狀態下刺激神經。電流刺激能讓研究團隊將『大腦神經』與『肌肉收縮』隔離開來。研究團隊在不涉及中樞神經系統的前提下,運用電流刺激肌肉收縮,從而確定疲勞發生在哪裡。

若是在運動前最大限度地刺激肌肉,什麼都不會發生。因為大腦是清醒的——它能夠向肌肉發送訊號迫使肌肉收縮。肌肉狀態也很新鮮,能會對該訊號做出有力的收縮反應。大腦和肌肉都已經滿負荷,因此疊加的電流刺激不會進一步增加收縮力。

受測者在跑步三個小時後,進行電流刺激,肌肉收縮的力道增加了,比騎乘自行車受測者更甚。米勒教授解釋,收縮能力更強,表示肌肉沒有完全達到極限,但中樞神經系統無法招喚所有的肌肉纖維。這意味著主要的限制因素是神經疲勞。

「這不是因為力量減弱,而是因為大腦無法發送訊號,」教授表示。疲勞是神經訊號傳輸功能呈現低效率。

為測量肌肉疲勞,米勒教授在放鬆狀態下刺激肌肉。如果肌肉沒有疲勞,電流刺激會引起力量反饋。「如果我們在電流刺激後得到的反饋變小,這意味著肌肉發生了問題,而不是大腦傳輸訊號有誤,代表疲勞發生在肌肉中。」此般的肌肉疲勞在自行車受測者身上更為常見。

這個研究的洞見是,在跑者身上,疲勞很大程度—不完全是—來自於大腦失去向肌肉發送訊號的能力。而自行車騎士的疲勞幾乎完全是肌肉無法有力收縮。換句話說:跑步的限制者是你自己的大腦;自行車騎士的限制來自是你本身的肌肉。

為什麼呢?嗯,不僅答案很複雜,而且在這一點上也純粹是猜測,米勒教授說。

米勒教授依據運動表現的肌肉變化進行猜測:在跑步中,每跑一步肌肉都會被拉伸,而騎自行車則需要向心收縮—─肌肉會縮短。跑步時,肌肉重覆拉伸會抑制大腦發送訊號或刺激大腦能力。反過來,大腦向肌肉發送更少或低效率的訊號,致使肌肉每次收縮的力量漸小。這就是疲勞的由來。因此,跑步出現的疲勞不僅發生在大腦——肌肉參與反饋迴路——大腦對跑步疲勞的影響程度,比騎乘自行車的影響更大。米勒教授再次推測,騎自行車肌肉向心收縮,不像跑步時會影響大腦向肌肉發送訊號的能力。

回到更大的前景,米勒教授的工作已經在為癌症倖存者量身定做運動項目。那麼針對鐵人三項運動員呢?未來,是否會開發針對神經迴路或肌肉-大腦反饋迴路的抗疲勞補充劑?還是針對自行車手的肌肉疲勞進行量身定制的訓練方案?

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