不同誘導(dǎo)強(qiáng)度對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員后激活增強(qiáng)效應(yīng)的影響

趙春宇，吳劍，景壯壯

20世紀(jì)80年代初期，在動(dòng)物的快收縮肌中發(fā)現(xiàn)了一種復(fù)雜的生理現(xiàn)象，它對(duì)肌肉進(jìn)行大強(qiáng)度的刺激會(huì)使隨后的收縮張力顯著增加[1，2]。 隨后，科研人員在人的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn):持續(xù)10s的最大自主等長收縮（the maximal voluntary isometric contraction，MVC)刺激可以使脛骨前肌和跖屈肌的收縮張力顯著增加[3]。1998年，Brown等將這一現(xiàn)象命名為“后激活增強(qiáng)效應(yīng)”（post-activation potentiation，PAP)[4]。 此后，作為一種可能提高運(yùn)動(dòng)成績的訓(xùn)練手段，后激活增強(qiáng)效應(yīng)受到世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。

隨著PAP研究的持續(xù)深入，我們發(fā)現(xiàn)不同誘導(dǎo)方式所產(chǎn)生的PAP差異性較大。而誘導(dǎo)方式的差異性主要體現(xiàn)在提供誘導(dǎo)肌力的性質(zhì)（動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)或靜態(tài)誘導(dǎo))與誘導(dǎo)負(fù)荷（誘導(dǎo)強(qiáng)度與量)方面。動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)是目前PAP研究的主要方向，那么在PAP動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)條件下采用什么樣的誘導(dǎo)負(fù)荷才能實(shí)現(xiàn)PAP最大化一直是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。多年來，關(guān)于這一問題，不同學(xué)者的研究觀點(diǎn)存在一定的爭議。

Esformes等研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)先進(jìn)行3RM的深蹲刺激使橄欖球運(yùn)動(dòng)員下蹲跳（counter movement jump，CMJ)高度顯著提高[5]。郭燕蘭等研究發(fā)現(xiàn)，5次90%1RM的深蹲刺激使跳躍類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的縱跳高度顯著提高[6]。因此，作為一種訓(xùn)練方法，學(xué)者及教練員有必要探尋使其能夠發(fā)揮最大作用的條件。以往多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，次最大強(qiáng)度可以產(chǎn)生良好的PAP效應(yīng)。而Wilson等認(rèn)為，拋開運(yùn)動(dòng)員個(gè)體差異等客觀因素，單從肌肉所承受的負(fù)荷刺激方面來講，60% ～85%1RM的強(qiáng)度是誘導(dǎo)PAP的最佳強(qiáng)度，這一強(qiáng)度區(qū)間能夠避免大強(qiáng)度刺激給肌肉帶來的細(xì)微結(jié)構(gòu)損傷，具有較高的機(jī)械效率[7]。

綜上，本研究在動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)條件下，探討不同誘導(dǎo)強(qiáng)度對(duì)PAP的影響，試圖發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)最佳PAP。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究將不同誘導(dǎo)強(qiáng)度之間PAP的差異性作為研究對(duì)象。將8名男性國家二級(jí)短跑運(yùn)動(dòng)員作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。要求所有受試者保證每周至少有一次下肢力量訓(xùn)練，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)前48h無劇烈運(yùn)動(dòng)，無咖啡因等違禁藥物攝入。所有受試者身高、體重、年齡、BMI指數(shù)以及訓(xùn)練年限經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)后，結(jié)果顯示均無顯著性差異（P＞0.05)。

表1 受試者的基本情況（±s)

表1 受試者的基本情況（±s)

人數(shù)（名) 年齡（歲) 身高（cm) 體重（kg) 1RM（kg) 訓(xùn)練年限（年)8 21.25±2.22 177.75±5.76 67.57±6.44 142.50±7.50 6.00±2.24

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器主要包括VICON紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)、Basler攝像設(shè)備、AMTI測(cè)力臺(tái)和Noraxon16導(dǎo)遙測(cè)機(jī)電儀。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備第一步，所有受試者在實(shí)驗(yàn)正式開始以前，要求到實(shí)驗(yàn)室熟悉測(cè)試環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)流程。在專業(yè)教練員的陪同指導(dǎo)下，對(duì)CMJ動(dòng)作進(jìn)行練習(xí)和規(guī)范，力求達(dá)到最大的跳躍高度。

第二步，測(cè)量受試者的身高、體重、踝寬、膝寬和腿長，并將采集到的身體數(shù)據(jù)錄入VICON系統(tǒng)。

第三步，測(cè)試受試者的 1RM、4RM、8RM和11RM的重量。在測(cè)試前先進(jìn)行小負(fù)荷的熱身，然后，以自身體重為基礎(chǔ)，進(jìn)行3～5次的重復(fù)；即而增加20～30kg，進(jìn)行2～3次的重復(fù)；再增加10～20kg，嘗試1RM測(cè)試；最后增加5～10kg繼續(xù)測(cè)試。如若失敗，減少5～10kg繼續(xù)測(cè)試，直至1RM測(cè)試成功為止。4RM、8RM和11RM的重量根據(jù)Brzycki的推算方程為:1RM ＝ rep wt／（1.027 8-0.027 8×reps)，其中rep wt為多次重復(fù)的重量；reps為至疲勞最多重復(fù)的次數(shù)。計(jì)算得出約為90%1RM、80%1RM 和 70%1RM[8]。 將計(jì)算出的重量進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，得到最準(zhǔn)確的重量。每兩次測(cè)試間的休息時(shí)間不低于5min（見圖1)。

圖1 受試者進(jìn)行PAP誘導(dǎo)

1.2.3 實(shí)驗(yàn)流程

測(cè)試人員將實(shí)驗(yàn)所需物品提前備好，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行通電和調(diào)試，使其運(yùn)行數(shù)分鐘后等待實(shí)驗(yàn)開始。與此同時(shí)，受試者開始進(jìn)行熱身訓(xùn)練。訓(xùn)練包括5min的慢跑和5min的動(dòng)態(tài)拉伸。熱身結(jié)束后，測(cè)試人員將16個(gè)Marker點(diǎn)和3個(gè)電極片粘貼在受試者下肢的相應(yīng)部位，并用繃帶進(jìn)行固定。一切實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作就緒后，實(shí)驗(yàn)正式開始。首先，受試者在PAP誘導(dǎo)前進(jìn)行一次CMJ測(cè)試，將采集到的數(shù)據(jù)作為誘導(dǎo)前基準(zhǔn)值；隨后，受試者在有測(cè)試人員保護(hù)的情況下進(jìn)行杠鈴深蹲誘導(dǎo)，在結(jié)束后的15s、4min、8min、12min、16min、20min 時(shí)進(jìn)行 CMJ測(cè)試，將采集到的數(shù)據(jù)記錄并保存。每兩次實(shí)驗(yàn)間隔至少48h（見圖2)。

圖2 受試者進(jìn)行CMJ測(cè)試

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述。對(duì)受試者的基本信息和四組強(qiáng)度誘導(dǎo)前后的CMJ高度、VGRF、PPO以及下肢肌肉（股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌)的IEMG值采用SPSS 26.0獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。將P＜0.05定義為具有顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)前后受試者下蹲跳高度在不同恢復(fù)時(shí)間下的變化特征

由表2可知，11RM誘導(dǎo)后受試者CMJ高度在15s時(shí)顯著下降（P＝0.043)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.025)，增長幅度約為4.42%；8RM誘導(dǎo)后受試者CMJ高度在15s時(shí)顯著下降（P＝0.008)，在4min、8min和12min時(shí)顯著增長（P1 ＝0.02、P2＝0.017、P3 ＝0.022)，增長幅度約為 5.12%；4RM誘導(dǎo)后受試者CMJ高度在15s時(shí)顯著下降（P＝0.005)，在4min、8min和12min時(shí)顯著增長（P1 ＝0.042、P2 ＝0.013、P3 ＝0.037)，增長幅度約為5.01%；1RM誘導(dǎo)后受試者CMJ高度在15s時(shí)顯著下降（P＝0.003)，在8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.044、P2＝0.041)，增長幅度約為3.86%。

表2 CMJ高度的變化特征（±s，單位:cm)

表2 CMJ高度的變化特征（±s，單位:cm)

注:*代表P＜0.05，PAP誘導(dǎo)后與誘導(dǎo)前基準(zhǔn)值之間的差異，下同。

時(shí)間 11RM 8RM 4RM 1RM baseline 46.86±2.70 46.86±2.70 46.86±2.70 46.86±2.70 15s 45.59±1.62* 45.34±3.34* 44.94±3.40* 44.80±2.99*4min 48.50±1.53 49.01±2.52* 48.85±2.58* 48.18±2.69 8min 48.93±3.27* 49.26±2.01* 49.21±2.67* 48.67±2.19*12min 48.38±3.20 48.77±2.77* 48.56±2.32* 48.52±2.53*16min 47.47±3.23 47.75±2.90 47.94±3.10 47.66±2.82 20min 46.75±3.07 47.22±3.00 47.27±3.41 47.33±2.91

2.2 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)前后受試者反地面垂直作用力在不同恢復(fù)時(shí)間下的變化特征

由表3可知，11RM誘導(dǎo)后受試者VGRF在15s時(shí)顯著下降（P＝0.026)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.010)，增長幅度約為6.44%；8RM誘導(dǎo)后受試者VGRF在15s時(shí)顯著下降（P＝0.012)，在4min、8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.023、P2＝0.021、P3＝0.026)，增長幅度約為7.49%；4RM 誘導(dǎo)后受試者VGRF在15s時(shí)顯著下降（P＝0.017)，在4min、8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.024、P2＝0.035、P3 ＝0.011)，增長幅度約為 7.03%；1RM誘導(dǎo)后受試者 VGRF在15s時(shí)顯著下降（P＝0.014)，在8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.035、P2＝0.016)，增長幅度約為5.31%。

表3 VGRF的變化特征（±s，單位:N)

表3 VGRF的變化特征（±s，單位:N)

時(shí)間 11RM 8RM 4RM 1RM baseline 1 676.29±231.99 1 676.29±231.99 1 676.29±231.99 1 676.29±231.99 15s 1 654.47±228.05* 1 644.51±253.32* 1 639.62±251.17* 1 635.39±223.18*4min 1 756.88±228.38 1 778.25±273.57* 1 766.15±223.53* 1 746.84±260.64 8min 1 784.24±221.61* 1 801.89±324.10* 1 794.09±246.06* 1 761.18±246.06*12min 1 755.24±263.85 1 761.59±254.15* 1 772.51±306.85* 1 765.26±280.53*16min 1 691.84±189.37 1 717.96±273.03 1 727.60±286.43 1 715.87±263.67 20min 1 686.49±200.69 1 699.23±259.13 1 700.22±163.84 1 705.57±251.64

2.3 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)前后受試者峰值功率輸出在不同恢復(fù)時(shí)間下的變化特征

由表4可知，11RM誘導(dǎo)后受試者PPO在15s時(shí)顯著下降（P＝0.019)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.033)，增長幅度約為6.86%；8RM誘導(dǎo)后受試者PPO在15s時(shí)顯著下降（P＝0.008)，在4min、8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.037、P2＝0.003、P3＝0.019)，增長幅度約為7.09%；4RM誘導(dǎo)后受試者PPO在15s時(shí)顯著下降（P＝0.012)，在4min、8min和 12min時(shí)顯著增長（P1＝0.021、P2＝0.028、P3＝0.022)，增長幅度約為6.97%；1RM 誘導(dǎo)后受試者PPO在15s時(shí)顯著下降（P＝0.015)，在8min和12min時(shí)顯著增長（P1＝0.025、P2＝0.013)，增長幅度約為6.17%。

表4 PPO的變化特征（±s，單位:W)

表4 PPO的變化特征（±s，單位:W)

時(shí)間 11RM 8RM 4RM 1RM baseline 3 008.50±279.46 3 008.50±279.46 3 008.50±279.46 3 008.50±279.46 15s 2 917.45±258.20* 2 920.92±251.20* 2 890.49±251.06* 2 857.52±269.84*4min 3 167.50±288.70 3 138.75±389.33* 3 131.31±301.33* 3 095.36±247.73 8min 3 215.01±300.56* 3 221.74±336.75* 3 218.32±312.44* 3 194.07±292.35*12min 3 132.51±305.40 3 127.93±339.66* 3 154.31±287.36* 3 148.64±340.24*16min 3 060.08±270.77 3 072.09±337.21 3 088.26±289.96 3 103.31±343.93 20min 3 005.70±259.94 3 041.97±306.50 3 032.03±274.84 3 041.73±290.07

2.4 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)后受試者肌肉的積分肌電值在不同恢復(fù)時(shí)間下的變化特征

由表5和圖3可知，11RM誘導(dǎo)后受試者股直肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.042)，8min時(shí)顯著增長（P＝0.043)。股內(nèi)側(cè)肌IEMG值在8min時(shí)顯著增長（P＝0.045)。股外側(cè)肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.019)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.018)；8RM誘導(dǎo)后受試者股直肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.043)，8min時(shí)顯著增長（P＝0.040)。股內(nèi)側(cè)肌IEMG值在12min時(shí)顯著增長（P＝0.036)。股外側(cè)肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.042)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.036)；4RM誘導(dǎo)后受試者股直肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.023)，8min時(shí)顯著增長（P＝0.039)。股內(nèi)側(cè)肌IEMG值在12min時(shí)顯著增長（P＝0.012)。股外側(cè)肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.033)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.041)；1RM誘導(dǎo)后受試者股直肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.021)，8min時(shí)顯著增長（P＝0.040)。股內(nèi)側(cè)肌 IEMG值在12min時(shí)顯著增長（P＝0.013)。股外側(cè)肌IEMG值在15s時(shí)顯著下降（P＝0.012)，在8min時(shí)顯著增長（P＝0.025)。

表5 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)后IEMG的峰值（±s，單位:uV·s)

表5 不同強(qiáng)度誘導(dǎo)后IEMG的峰值（±s，單位:uV·s)

注:RF表示rectus femoris股直??；VM表示vastus medialis股內(nèi)側(cè)肌；VL表示vastus lateralis股外側(cè)肌。

誘導(dǎo)強(qiáng)度 股直肌 股內(nèi)側(cè)肌 股外側(cè)肌Baseline 136.24±21.11 157.03±18.01 209.49±42.63 11RM 152.34±25.59 177.78±37.67 234.67±46.35 8RM 164.97±18.20 182.21±28.46 251.96±52.53 4RM 159.76±19.83 188.18±27.88 250.34±76.64 1RM 160.14±34.41 184.62±35.22 231.04±47.02

圖3 PAP不同強(qiáng)度誘導(dǎo)前后受試者IEMG值變化柱狀圖

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，11RM-1RM的強(qiáng)度均能誘發(fā)短跑運(yùn)動(dòng)員的PAP效應(yīng)，其中8RM（80%1RM)所產(chǎn)生的增強(qiáng)效應(yīng)最為明顯，其次是4RM（90%1RM)、11RM（60%1RM)和 1RM（100%1RM)，這與 Go?as等和Petisco等的研究結(jié)論一致，與Fukutani等研究結(jié)論不一致。然而 Go?as等研究發(fā)現(xiàn)，60%1RM—100%1RM的PAP誘導(dǎo)強(qiáng)度均使滑雪運(yùn)動(dòng)員的跳躍高度、力量發(fā)展速率和爆發(fā)力發(fā)展速率顯著提高，其中提高幅度最大的是80%1RM[9]；Petisco等研究發(fā)現(xiàn)，80%1RM的誘導(dǎo)強(qiáng)度使足球運(yùn)動(dòng)員的跳躍高度、變相能力以及沖刺速度顯著提高，是誘導(dǎo)足球運(yùn)動(dòng)員PAP的最佳強(qiáng)度[10]；Fukutani等在 45%1RM、60%1RM、75%1RM 和 90%1RM四種強(qiáng)度的比較中發(fā)現(xiàn)，隨著誘導(dǎo)強(qiáng)度的增加，運(yùn)動(dòng)員峰值收縮力矩和跳躍高度也隨之提高，因此，F(xiàn)ukutani認(rèn)為，90%1RM是誘導(dǎo) PAP的最佳強(qiáng)度[11]。與本研究不同的是，F(xiàn)ukutani的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為舉重運(yùn)動(dòng)員，平均1RM重量為180.6kg，而本研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為短跑運(yùn)動(dòng)員，平均1RM重量為142.5kg。Seitz等以90%1RM的強(qiáng)度對(duì)不同肌肉力量水平的受試者進(jìn)行了PAP誘導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)，肌肉力量較大的運(yùn)動(dòng)員的跳躍高度和功率輸出均大于力量相對(duì)較小的運(yùn)動(dòng)員[12]。因此，與Fukutani研究結(jié)果不同的原因可能是受到了受試者不同肌肉力量水平的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，1RM的強(qiáng)度可以誘發(fā)PAP，但與其他三種強(qiáng)度相比產(chǎn)生的PAP效果最小。這可能與肌肉產(chǎn)生的疲勞大小有關(guān)。Chen等研究發(fā)現(xiàn)，隨著先前收縮強(qiáng)度的增加，肌肉細(xì)微結(jié)構(gòu)的損傷程度，也就是疲勞程度也會(huì)隨之增加[13]。Wilson等研究發(fā)現(xiàn)，與大強(qiáng)度刺激相比，中等強(qiáng)度的刺激可以減少肌肉細(xì)微結(jié)構(gòu)的損傷程度[7]。另外，Rassier等認(rèn)為，與大強(qiáng)度刺激相比，次最大強(qiáng)度的肌肉收縮更易使肌漿中鈣離子的濃度升高，肌球蛋白調(diào)節(jié)輕鏈磷酸化的作用更強(qiáng)，進(jìn)而產(chǎn)生更大的增強(qiáng)效果[14]。根據(jù)表2、表3和表4可知，1RM 誘導(dǎo)后的即刻（15s)，CMJ高度、VGRF和 PPO下降幅度最大。這可以通過大強(qiáng)度刺激后肌漿中鈣濃度降低，能量釋放速率減慢，從而導(dǎo)致肌肉力量表現(xiàn)下降來解釋。同時(shí)，在PAP的峰值時(shí)刻8min時(shí)，CMJ高度、VGRF和PPO在1RM誘導(dǎo)后增強(qiáng)幅度也是最小的。這是因?yàn)闄C(jī)體產(chǎn)生的疲勞需要更長的時(shí)間恢復(fù)。然而，即便恢復(fù)8min，疲勞仍不能消失殆盡，且依然大于其他三種強(qiáng)度。事實(shí)上，PAP的增強(qiáng)效應(yīng)一旦超過了8min時(shí)便開始下降。因此，在PAP達(dá)到峰值時(shí)，1RM誘導(dǎo)后肌肉疲勞效應(yīng)更大而直接導(dǎo)致與增強(qiáng)效應(yīng)間的凈差值變小[15]。所以，1RM誘導(dǎo)的PAP效應(yīng)在三種誘導(dǎo)強(qiáng)度中是最小的。

本研究發(fā)現(xiàn)，11RM（70%1RM)誘導(dǎo)后PAP的峰值小于4RM和8RM，且持續(xù)時(shí)間也小于其他強(qiáng)度。Wilson等認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員抗阻訓(xùn)練的年限與誘導(dǎo)強(qiáng)度有關(guān)，對(duì)于僅有一年抗阻訓(xùn)練經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)員，建議采用不小于60%1RM的強(qiáng)度進(jìn)行誘導(dǎo)[7]。Fukutani等也認(rèn)為，對(duì)于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員來講，PAP的增幅隨著誘導(dǎo)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加[11]。而本研究中受試者均具有較高的運(yùn)動(dòng)水平和較長的訓(xùn)練年限。因此，11RM的誘導(dǎo)強(qiáng)度未能誘發(fā)PAP的峰值可能是由于強(qiáng)度不夠的原因。Hirayama等研究發(fā)現(xiàn)，重復(fù)1次具有足夠強(qiáng)度負(fù)荷的深蹲練習(xí)即可增強(qiáng)隨后的垂直跳躍表現(xiàn)[16]；Rassier等也認(rèn)為，短暫的重復(fù)刺激會(huì)導(dǎo)致更大的增強(qiáng)效應(yīng)，而持續(xù)的重復(fù)刺激會(huì)使這種增強(qiáng)效應(yīng)減弱或增強(qiáng)疲勞效應(yīng)[14]。因此，11RM的強(qiáng)度未能誘導(dǎo)出PAP峰值，也可能是持續(xù)的重復(fù)次數(shù)所致。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同強(qiáng)度誘導(dǎo)后肌肉的IEMG峰值以及峰值出現(xiàn)的時(shí)間具有差異。股直肌和股外側(cè)肌的發(fā)電量在8RM誘導(dǎo)后達(dá)到最大值，股內(nèi)側(cè)肌的發(fā)電量在4RM誘導(dǎo)后達(dá)到最大值。其中，11RM誘導(dǎo)后股內(nèi)側(cè)肌的IEMG峰值早于8RM、4RM和1RM出現(xiàn)。由于表面肌電信號(hào)與肌肉活動(dòng)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，能夠在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)狀況[17]。因此，從肌肉總的發(fā)電量來看，四種誘導(dǎo)強(qiáng)度的IEMG值變化趨勢(shì)與本研究中CMJ高度、VGRF和PPO變化趨勢(shì)相一致。這也再次證明8RM是誘導(dǎo)PAP的最佳強(qiáng)度。

4 結(jié)論

本研究認(rèn)為11RM-1RM的強(qiáng)度均可以誘發(fā)短跑運(yùn)動(dòng)員PAP，其中8RM的誘導(dǎo)效果最佳。