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2017年8月11日 星期五

漢森課表:馬拉松生理學





跑者所需要知道的生理學,並不用需要像生理學博士懂得一樣多,只要知道能運用在跑步上的部分即可。我們所說的生理學也許會跟學術上有些許不同,但畢竟我們不是做學術,理論跟實際還是有些不同,我們只取能應用在運動員身上的部分。我們將會討論:

  • 馬拉松肌力學 
  • VO2max 
  • 無氧閾值 
  • 有氧閾值 
  • 跑步經濟性 
  • 馬拉松肌力學

慢縮肌(紅肌,type I fiber)


紅肌佔身體的比例很大一部分是天生的,紅肌會決定你在馬拉松運動上的表現(越多越好)。紅肌在耐力運動上特別重要,紅肌可以對抗疲勞及有效率的使用能量,紅肌亦為有氧肌群,他們使用氧氣來產生能量。這也使得紅肌有較多的微血管運送氧氣。紅肌相較其他肌纖維在無法產生較快的速度,但是可以持續持久得產生能量。


快縮肌(白肌,type II fiber)


白肌相較於紅肌更快、更大、更有力,但是很快就會疲乏了。白肌的粒線體比較少,使用無氧方式產生能量。原則上以使用ATP(生物體能量的最小單位為:ATP,ADP)作為主要的能量。白肌又分為type IIa及type IIb。type IIa有著一些紅肌的特性,有著比type IIb多的粒線體跟微血管,能使用有氧能量系統,同時又比紅肌更有力量,俗稱為中間肌(介於type I及type IIb中間)。

所有的人都有紅肌白肌,只是在身體上的比例不同。一般人的紅肌落在45-55%,經過訓練的馬拉松跑者可以提升至70%以上。當你跑了1小時、或是一個半馬,你的紅肌可能感到疲累,這時候就會徵召type IIa白肌工作。當一個沒經過適當訓練的跑者,可能在跑完一場全馬前就耗盡type IIa的力量,而需要徵召type IIb,記得這是個快速耗能有力量的肌纖維,當你用到它時,表示這場馬拉松你爆了。Hanson's Marathon Method就是要訓練你使用紅肌及type IIa完賽,避免使用到type IIb。經過訓練,type IIa、type IIb的比例會改變更適合長跑,是否會轉換成紅肌仍有爭議,但我們認為經過訓練紅肌的比例也會增加。


VO2max


VO2max代表著最大攝氧量,代表著身體能運送及使用氧氣的最大能力,基本上越大越好,但是不代表越高馬拉松的成績就會越好,他只是眾多影響成績的因素之一。當我們在討論VO2max的時候,我們也必須看心臟在耐力運動訓練時產生的變化:

  • 冠狀動脈的循環增強 
  • 心室肌肉增厚,尤其是左心室(代表每一下的心跳,可以打出更多的血液進入體循環) 
  • 心室容積增加 
  • 心跳降低(每一次心跳打出的血液增加,代表心臟不需要跳這麼多下做那麼多的功) 

總而言之,心臟經過訓練會變得更有力,使用更少的能量。

跑者心血管系統的改變不會到此結束。血液的紅血球比例(血比容)會降低,使得血液變得沒有那麼濃稠,更容易穿梭在心血管系統。但血液整體的容積增加,所以雖然紅血球的比例降低,但是總紅血球數量是增加的,運送氧氣的能量相對於沒有訓練前是增加的。此時身體運輸養分及氧氣的能力是大增的,而肌肉端的微血管密度也隨之增加,以便利用這些增加的氧氣及養分。

經過訓練,在肌肉細胞裡,粒線體的密度也會增加,單一粒線體的體積也變大。變大的粒線體可以產生更多的能量,更能去燃燒脂肪,減少使用碳水化合物。


無氧閾值


無氧能量系統可以快速產出有限的能量,可以提供高強度運動能量,隨著乳酸的堆積,肌肉會有疲勞痠痛感而無法繼續運動。現在的生理學告訴我們,疲勞的產生是因為肌肉的電解質平衡狀態改變(一般細胞膜內外會因為鈉鉀等離子產生電位差,這樣的電位差也是造就肌肉收縮的產生,休息時細胞外鈉高鉀低,細胞內鉀高鈉低)。經過高強度運動後,鉀在細胞外累積,因為電位差的消失,肌肉逐漸喪失收縮的能力。

當我們在跑馬拉松的時候,我們希望我們的配速,剛好踩在乳酸製造跟移除的速度是一樣的狀態。但是當有氧系統疲累或是強度增加時,無氧代謝系統就會被啟動,此時乳酸製造的速度超過身體能移除的速度,這個時候就是所謂的無氧閾值或是乳酸閾值。

無氧閾值被認為是預測耐力運動最好的指標,它通常在介於60%-90%的V02max產生。耐力運動訓練通常只能將VO2max提升個幾點,卻會大大的影響乳酸閾值。菁英跑者的VO2max通常都在相同的水平上,而區分他們成績的就是乳酸閾值。

當跑在乳酸閾值點上時,有氧代謝系統仍然在運作產生能量,但是不足以提供肌肉收縮所需要,這個缺口則由無氧代謝來彌補。為了跑更快更遠,我們藉由訓練讓我們的身體更慢進入需要無氧代謝系統。Hanson's Marathon Method跟其他訓練最大的差別,就是藉由大量的訓練有氧代謝系統,而非訓練無氧代謝系統。


有氧閾值


我們身體的能量是由燃燒脂肪及碳水化合物而來。身為一個馬拉松跑者,我們要訓練我們的身體使用脂肪當作主要能量來源。Why?因為脂肪擁有2倍於碳水化合物的能量。對於一場馬拉松來說,脂肪可以說是燃燒不盡的燃料,而碳水化合物只有少少的存量。一般人可以在到達V02max的時候,使用50%的脂肪當作能量,但如果只使用這50%的能量,沒有人可以跑得快。當超過這個點的時候,身體就會開始使用碳水化合物當作燃料,因為燃脂無法在沒有氧氣的狀態下使用,所以當身體開始使用碳水化合物的這個點就被稱作為有氧閾值。

使用碳水化合物(肝醣)你可以跑得比較快,但是缺點是身體的存量最多只能讓你跑2小時,當肝醣耗盡時,你也無法再跑下去了。當你開始使用身體儲存的肝醣,身體其他部位也會透過血液搶奪這些糖分,這時候你無法再跑得更快甚至逐漸變慢,就是所謂的撞牆期。透過聰明得訓練,我們盡量避免去使用有限肝醣,在大多數的時間去使用脂肪,來避免撞牆。

為了要燃燒更多的脂肪,透過有氧訓練來增加我們身體的粒線體。當我們可以燃燒更多的脂肪當作燃料,我們可以將肝醣保留到比賽的後段,甚至是比賽後段的加速期。


跑步經濟性


跑步經濟性是用來描述,在特定配速的時候,我們的身體需要多少的氧氣。假設2個同樣VO2max的跑者,同樣跑5分半速,A跑者使用的氧氣為55 ml/kg/min,B跑者為60 ml/kg/min,這樣的情況下我們可以稱A跑者有較好的跑步經濟性。

要有好的跑步經濟性,首先必須要有經年累月累積足夠的跑量。其次速度的訓練,透過速度的訓練,在同樣的配速下會有越來越好的跑步經濟性。因為我們的目標是比賽,所以需要花足夠的時間跑在我們比賽的配速上,來提升我們比賽的跑步經濟性。這也是為什麼Hanson's Marathon Method要求跑者要跑在特定的配速上。


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