更有效率的訓練—高強度低頻率

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二○○五年六月六日,CNN 報導了麥克馬斯特大學研究團隊的驚人發現,研究顯示「每週一次六分鐘單純、費力的運動與每天一小時的適度活動一樣有效。」



這份研究發表於應用《生理學期刊》,顯示非常高強度的運動會帶來骨骼肌肉和耐力的獨特變化,這些變化以往被認為需要每週數小時的運動才能達到。該研究指出:


十六位健康民眾自願參與此實驗。八位受試者(包含兩名女性)分配到訓練組,並且在兩週衝刺訓練介入之前與之後進行運動表現測驗。其他八位男性則分配到控制組,並且在兩週無訓練介入之前與之後進行運動表現測驗。我們也從訓練組的受試者身上取得細針切片樣本以檢驗訓練所引發的靜止骨骼肌肉的潛在適應性變化。因為道德因素,我們沒有對控制組進行切片,因為其他研究顯示沒有進行衝刺訓練介入的控制組,在相隔數週的檢驗中,靜止肌肉代謝物濃度或粒線體酶的最大活動量皆沒有改變。所有受試者皆為麥克馬斯特大學學生,休閒時間都會參與活動,而且他們每週都有從事二到三次某些形式的運動(如:慢跑、騎腳踏車、有氧),但是都沒有接受任何的結構性訓練計畫。經過常規的醫學檢查之後,受試者都瞭解此實驗需要從事的程序及有關風險,而且都有簽署書面的知情同意書。這項實驗方案有取得麥克馬斯特大學與漢米爾頓健康科學研究倫理委員會的允許。



這個計畫要求受試者進行四或七回三十秒的力竭性飛輪,接著進行四分鐘的恢復,總運動時間不是兩分鐘就是三分半鐘。這樣的運動每週三次,持續兩週,每週一共是六分鐘或十分半鐘的運動。研究結束時,受試者又被測驗了一次,結果發現「衝刺」組的耐力幾乎增加了100%(平均落從二十六分鐘提升到五十一分鐘),而控制組(這段期間仍有活動,如前所述的慢跑、騎腳踏車或有氧運動)則沒有改變。高強度訓練組別的肌肉在檸檬酸合成酶的濃度上也有顯著增加,該酶是身體組織利用氧氣的能力指標。



該期刊的同一期中,伴隨研究報告的評論提供了以下概述:



會參與休閒活動的大學生每次只運動二至四分鐘,兩週僅運動六次。這項研究的驚人發現在於,少量的極高強度運動訓練足以使高強度有氧運動的時間加倍(如從二十六到五十一分鐘)。雖然最大攝氧量沒有增加,但是活動的骨骼肌確實發生了有氧適應,這一點反映在粒線體酶檸檬酸合成酶的活性增加了38%上面。



這項研究意義重大,因為首先它有記錄,此外,更重要的是它可作為一則科學界與社會的提醒。它是第一篇科學文件,證明非常高強度的衝刺訓練用在未訓練者身上,可以顯著增加有氧耐力,而且兩週共六次的運動總劑量所需的時間只有十五分鐘。如此一來,大大提醒了我們運動強度對刺激骨骼肌適應能力的作用,這些能力可以增進有氧耐力的表現並促進健康。換句話說,我們知道了衝刺間歇訓練(sprint interval training)是非常省時又划算的投資。



他們的發現,挑戰了有氧耐力表現只能透過有氧耐力訓練得到改善的概念。表面上,這個概念似乎符合邏輯,但是它其實在很久之前就在體育界及肌肉生化領域就已證明是錯誤的觀念。



因為這項研究是在加拿大的麥克馬斯特大學進行,加拿大國家新聞網CTV 找到其首席研究員馬丁.吉巴拉請他發表評論。吉巴拉告訴CTV:「我們認為此發現令人感到震驚,因為研究顯示我們需要從事的運動總量低於以往的建議量。」



儘管如此,健身界甚至是某部分的醫學界仍出現了大聲的抗議。畢竟,這些結果是從完全沒有進行專門有氧訓練的控制組所取得的。確實,如果進行類似的研究,將每週六分鐘的組別與從事更傳統有氧運動的小組進行比較,那麼後者將享有優勢。事實上,吉巴拉其同事又進行了另一項研究,測試和檢驗運動能力(肌肉耐力)以及運動後骨骼肌內分子和細胞適應能力的變化。該研究有兩組受試者,一組從事高強度運動,研究人員將此運動視為少量的衝刺間歇訓練,或稱為SIT 組;一組則從事傳統的耐力運動研究人員將此運動視為大量的耐力訓練,或稱為ET 組。



這次,他們的研究同樣招募十六位受試者,平均年齡落在二十至二十二歲。所有受試者都以健身腳踏車進行測試,檢驗騎十八點六英哩(約三十公里)需要多長的時間。受試著接著由他們的最大攝氧量(VO2 max)被分為兩組,分別進行高強度、較低運動量或低強度、較高運動量的運動。第一組在健身腳踏車上從事高強度運動:高強度衝刺三十秒(他們最大攝氧量的250%),之後是四分鐘的休息。這個過程會反覆進行三到四次,直到他們完成了總時間二至三分鐘的運動。第二組採取較傳統的方式,以中等強度(最大攝氧量的65%)騎腳踏車九十到一百二十分鐘。兩組受試者皆被要求在一週不連續的三天之中騎腳踏車,也就是一週三次的運動,或是兩週內從事六次的運動。如此一來,高強度組別每週的實際訓練時間為六到九分鐘,而較高運動量的組別為四小時半到六小時;或者是兩週內高強度組別的總運動時間為十二到十八分鐘,而控制組(或低強度/高運動量)則是九到十二個小時。兩週計畫結束後,兩組受試者再次接受一開始十八點六英哩的腳踏車測試。



儘管較傳統的耐力運動組別在從事運動上多花了97.5%的時間,但是測試結果顯示兩組受試者的進步程度相當。請注意,多運動97.5%的組別並未從中獲得同等的益處。事實上,他們完全沒有因為花了額外的運動時間而獲得額外的益處。即使就耐力益處方面,研究人員以肌肉切片檢體和先前的測試去確定受試者在兩週後適能程度的變化時,結果也顯示受試者肌肉吸收氧氣的速率也提升到相同的程度。研究者指出﹞:



訓練前後取得的切片樣本顯示肌肉氧化能力提升的程度類似,這反映在細胞色素c 氧化酶與COX 亞基 II 和IV 的蛋白質含量上(主效果,P 0.05),但是COX II 和IV 的mRNAs沒有改變。訓練引發的肌肉緩衝能力和肝醣含量在兩組受試者的提升程度也類似(主效果,P 0.05)……。



因此研究人員推斷:

鑒於訓練量上的巨大差異,這些資料顯示針對活躍的年輕男性,相較於耐力運動,衝刺間歇訓練是能夠引發骨骼肌肉與運動表現產生快速適應的省時策略。



換句話說,每週為了增進健康與適能奉獻數小時,並不會得到額外的優勢。確實,每週從事超過六至九分鐘的訓練,並不會給身體帶來額外的生理優勢,包括耐力或心臟益處。由於參與運動一般來說會使身體付出可觀的代價,尤其是如跑步等活動,從健康與適能的角度來看,使自己增加遭受此類創傷風險根本毫無意義。這些研究的主要發現在於,就整體健康方面而言,一項每週需要六到九分鐘的訓練與每週需要四個半到六小時的訓練可以產生相同的肌肉酶,這種酶可預防第二型糖尿病。



由於愈來愈多人不健康,這一點意義重大。研究結束後,吉巴拉教授說:「我們知道會有益處,但是我們沒有料到會如此明顯。結果顯示短時間的高強度運動可以多麼有效。」



另外,身體對於機械訓練相當單純,你的心臟和肺臟無法區辨你是在健身腳踏車還是腿部推蹬機上激烈訓練三十秒,它們只知道自己有義務滿足能量的需求。四次三十秒的高強度肌肉用力就是四次三十秒的高強度肌肉用力,無論全都集中在下半身,如從事健身腳踏車,或是上半身和下半身皆出力,如阻力訓練。無論是哪種情況,肌肉的機械式運作,都是啟動人體細胞內有氧與其他新陳代謝機關的萬能鑰匙。



在這些指標性的研究發表後不久,我們聯絡馬丁.吉巴拉,向他詢問他認為健身過程中的哪個觸發點會開始出現這些正面適應性的刺激:是第一次的三十秒運動之後,還是第二次,依此類推;以及如果健身頻率更少,如每週一次,是否仍然可以產生相同的益處。他表示產生適應性所需的最小刺激甚至可能比研究中所設定的刺激還少。



儘管存在這些事實,許多人還是不敢相信。花費這麼少的時間,約為傳統健身2%的時間,怎麼可能跟更傳統的健身運動產生相同的有氧效果呢?答案很簡單,關鍵在於高強度的肌肉用力。

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本文選自 采實出版《一週12分鐘高強度科學健身》一書。

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