骨骼肌反复高强度离心收缩运动会造成明显的肌肉细微损伤,但在肌肉损伤完全恢复以后再对该肌肉进行相同的训练,此肌肉受损失程度相较第一次会小很多,此现象被称之为重复训练效应。在过去的三十多年里,反复离心收缩运动造成的重复训练效应被大量学者研究,并运用于实践(运动康复,运动训练)。一般来说,非习惯性离心收缩造成的运动表现降低被认为是由骨骼肌结构损伤(比如肌原纤维破坏)造成的,且持续时间较长。
大量研究表明,骨骼肌结构损伤会造成血液中肌酸激酶与肌红蛋白大量增加,最大肌力与肌肉爆发力下降,关节活动范围减小,延迟性肌肉酸痛等一系列症状。除了被损伤肌肉本身受影响,离心运动导致的骨骼肌结构损伤也可能会引起中枢神经无法最大程度激活被损伤的肌肉。除了同一个肌肉群可以呈现重复训练效应,单侧肌肉在进行一次高强度离心收缩后,对侧的同源肌肉或肌肉群也会有类似的重复训练效应(即使对侧肌肉完全没有进行任何运动收缩)。通过这个现象,我们可以得知导致重复训练效应的其中一个根源也许来自于神经系统对离心收缩的适应。
有趣的是,在近二十年对对侧肌肉重复训练效应进行的研究中,最多被研究的肌肉群是肱二头肌与股四头肌,而很多控制精细动作的小肌肉群(比如前臂和手掌肌肉)却很少被研究。与大肌肉群(上臂,腿部肌肉)相比,手掌肌肉的神经控制不同(主要通过增加运动神经单元的放电速率),同时手掌肌肉纤维类型也不一样(Type I纤维占更多一部分,更加有效的控制精细动作)。因此,研究与比较两种不同肌肉类型的对侧肌肉重复训练效应会帮助我们更加有效的探索神经系统对离心收缩适应的根源。这项成果,由美国哈特福德大学Xin Ye 博士团队发表在《运动医学与健康科学》(Sports Medicine and Health Science,SMHS)2022 年第1期上。
该研究运用随机分组将17位健康受试者分为上臂肌肉组(Elbow flexor: EF 9人)以及手指肌肉组(Index finger abductor: IA 9人)。实验数据点于干预前,干预后,干预后24以及48小时收集。所有受试者需来实验室7次完成此实验。第一次为受试者熟悉实验中测试的项目以及熟悉运动干预。第二次为单侧运动干预(惯用侧或非惯用侧随机),干预前与干预后一系列测试项目来测试间接肌肉损伤(肌肉最大力量,肌肉酸痛程度,关节活动范围,50%最大肌力时表面肌电强度,运动神经单元放电情况)。第三次与第四个分别在运动干预后24小时和48小时,运用相同的测试项目测量运动肌肉。受试者休息一周以后回到实验室,相同的运动干预被用在对侧肌肉,另外同样的测试项目也被用在对侧肌肉。
EF组离心收缩使用屈肘(上臂与前臂程90度夹角)等距最大肌力的50%为收缩强度。受试者完成6组每组十次的屈肘离心收缩(手持重物从前臂完全收缩到完全伸直2秒,回到动作起点2秒;在最低处研究人员将重物拿起重新提至起点)。IA组离心收缩主要以受试者食指完成。研究人员将受试者手掌与手指固定在一块木板上,唯有食指可以自由活动。重物通过滑轮连接在食指上,因此,重物下落时,食指会离心收缩靠近中指方向(下图)。稍不同与EF的是IA组以1.5秒/1.5秒的运动速度收缩/放松(因为手指活动范围相对上臂关节较小)。EF和IA组与组休息时间都为两分钟。
研究参数:实验数据于干预前、干预后、干预后24以及48小时收集。参数:肌肉最大力量,肌肉酸痛程度,关节活动范围,50%最大肌力时表面肌电强度,运动神经单元放电情况。运动神经单元放电由Delsys公司的表面肌电dEMG系统分解而成。运动神经单元recruitment threshold与放电速率的关系,以及recruitment threshold与derecruitment threshold关系由线性回归方程分析完成。
研究发现:首先,第一次离心运动对EF和IA都有显著的肌肉损伤。其次,肱二头肌表面肌电强度从第一次离心运动到第二次有显著差别,但其他参数都没有显著区别。对于运动神经单元放电情况,recruitment threshold与derecruitment threshold关系线性回归方程的y轴在第一次离心运动与第二次有显著差别。最后,IA肌肉损伤参数在两次离心运动后没有显著差别。
虽然表面肌电和运动神经单元放电情况在第二次离心运动后有所改变,但其他肌肉损伤参数并没有改变,这说明我们的数据并不支持对侧重复训练效应。通过和其他研究的比较,作者认为对侧重复训练效应有可能受单侧肌肉损伤程度影响:损伤程度越大,对侧重复效应也许更明显。最后,手指肌肉完全不呈现对侧重复训练效应,也许是因为Type I肌肉纤维更难被损伤。原文文献:
Sunggun Jeon, Xin Ye, William M. Miller, Jun Seob Song. Effect of repeated eccentric exercise on muscle damage markers and motor unit control strategies in arm and hand muscle[J]. Sports Medicine and Health Science, 2022, 4(1): 44-53.
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