王安利，劉冬森

（北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)康復(fù)系，北京 100084）

力量訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)和訓(xùn)練原則

王安利，劉冬森

（北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)康復(fù)系，北京 100084）

“預(yù)防損傷的功能鍛煉”系列文章（3）

運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)

隨著體育科學(xué)研究不斷發(fā)展，生物學(xué)知識(shí)為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的發(fā)展提供了微觀領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。基于近年來對(duì)力量訓(xùn)練的理論研究成果，分別從形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生物力學(xué)等學(xué)科角度對(duì)力量訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行闡述。在此基礎(chǔ)上，對(duì)科學(xué)合理的力量訓(xùn)練需要遵循的基本原則進(jìn)行了探討。通過闡述力量訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)和基本原則，為讀者更好地應(yīng)用和指導(dǎo)力量訓(xùn)練打好基礎(chǔ)。

力量訓(xùn)練；生物學(xué)基礎(chǔ)；訓(xùn)練原則

在系列文章的上一篇文章中提到，力量素質(zhì)是其它運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的基礎(chǔ)，也是運(yùn)動(dòng)損傷預(yù)防與康復(fù)的基石。力量訓(xùn)練是體能訓(xùn)練的首要因素，是提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)最直接而有效的途徑，是競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中的重要手段與訓(xùn)練內(nèi)容。要正確使用力量訓(xùn)練的方法與手段，指導(dǎo)力量訓(xùn)練的實(shí)踐，應(yīng)該首先了解力量素質(zhì)的生物學(xué)基礎(chǔ)，掌握力量訓(xùn)練的基本原則，才能保證訓(xùn)練質(zhì)量，減少運(yùn)動(dòng)傷病，才能使力量訓(xùn)練更好地與專項(xiàng)結(jié)合，更好地為運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)服務(wù)。

1 形態(tài)學(xué)和生理學(xué)基礎(chǔ)

1.1 骨骼肌系統(tǒng) 每一塊骨骼肌都是包含肌肉組織、結(jié)締組織、神經(jīng)及血管的器官（圖1）。每塊肌肉都被致密的深筋膜所包裹，深筋膜的深層是結(jié)構(gòu)較為致密的肌外膜；肌外膜向肌腹內(nèi)深入，把肌肉分為若干個(gè)部分，稱為肌束；包繞肌束的膜結(jié)構(gòu)為肌束膜，肌束膜深入肌束內(nèi)包繞每一根肌纖維，膜結(jié)構(gòu)稱為肌內(nèi)膜。肌內(nèi)膜與肌纖維膜間有基底膜，肌纖維（肌內(nèi)細(xì)胞）的增生、損傷的結(jié)構(gòu)性修復(fù)等方面有著重要作用。

肌內(nèi)膜、肌束膜和肌外膜的彼此延續(xù)，形成了肌器官內(nèi)完整的框架膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中伴行血管、淋巴管和神經(jīng)，除對(duì)骨骼肌具有支持、連接、營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用外，對(duì)肌纖維活動(dòng)也起著調(diào)整作用。肌肉的膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在肌肉的牽張與收縮中，承擔(dān)著能量吸收、保護(hù)肌纖維和實(shí)施力傳遞等重要功能，是肌器官功能性實(shí)現(xiàn)的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。隨著訓(xùn)練承載負(fù)荷的影響，膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在其結(jié)構(gòu)、功能上產(chǎn)生適應(yīng)性變化。如運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)性增厚，抗張力能力加強(qiáng)等[1—2]。肌外膜、肌膜和肌內(nèi)膜由肌腱相連，肌腱連接著骨膜，骨膜是覆蓋在骨面的特殊組織。任何肌肉的收縮在肌膜和骨頭上會(huì)產(chǎn)生拉力。四肢肌肉在骨頭上有2個(gè)附著點(diǎn)：近端（靠近軀干）和遠(yuǎn)端（遠(yuǎn)離軀干）。軀干肌肉的2個(gè)附著點(diǎn)被稱為上端（靠近頭部）和下端（靠近腳部）。傳統(tǒng)上，肌肉的起點(diǎn)被定義為近端或上端的肌肉附著點(diǎn)，止點(diǎn)被定義為遠(yuǎn)端的肌肉附著點(diǎn)[1,3]。肌肉的膜系統(tǒng)與腱結(jié)構(gòu)是肌肉實(shí)施其功能的重要連接與保護(hù)成分，其結(jié)構(gòu)性適應(yīng)是肌肉力量發(fā)展的基礎(chǔ)，功能性適應(yīng)對(duì)肌肉力量的增強(qiáng)有重要意義，因此在力量訓(xùn)練中要重視膜系統(tǒng)與腱結(jié)構(gòu)。

一塊肌肉的力量取決于這塊肌肉全部肌纖維力量的總和。肌肉生理橫斷面是橫切肌肉所有肌纖維所得橫切面的總和，肌肉生理橫斷面的大小等于橫切肌纖維的線段總和與該塊肌肉平均厚度的乘積，反映了該肌肉肌纖維的數(shù)量和粗細(xì)；而肌纖維數(shù)量越多、直徑越粗，肌力就越大；故肌肉的生理橫斷面越大，肌肉力量就越大。肌肉生理橫斷面較大的肌肉會(huì)產(chǎn)生較大的等長(zhǎng)收縮力量，相對(duì)力量也會(huì)增加。

新近研究表明，肌肉的絕對(duì)力量主要依賴于單根肌纖維的粗細(xì)而不是纖維的類型，即每單位橫斷面積的最大等長(zhǎng)收縮力在快肌與慢肌中幾乎是相同的。肌纖維類型與每單位橫斷面積之間只存在弱相關(guān)或完全沒有相關(guān)[2]。肌纖維增粗的主要原因是肌球蛋白含量增加，除蛋白質(zhì)、能源物質(zhì)、毛細(xì)血管的數(shù)量增多外，同時(shí)伴隨著肌肉中結(jié)締組織的增多。肌肉結(jié)締組織中的膠原纖維起著肌纖維附著框架的作用。鍛煉能否增加肌肉纖維的數(shù)量，迄今為止尚無統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果證明，通過訓(xùn)練可以使肌纖維分裂增生從而增加肌纖維的數(shù)量；多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，人的肌纖維的數(shù)量是由基因決定的，訓(xùn)練不能使其數(shù)量增加。

1.2 神經(jīng)肌肉系統(tǒng) 1個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和它所控制的肌纖維的聯(lián)合處稱為運(yùn)動(dòng)終板，盡管單一運(yùn)動(dòng)神經(jīng)有時(shí)控制幾百條肌纖維，每個(gè)肌肉細(xì)胞只有1個(gè)神經(jīng)肌肉接點(diǎn)。1個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與其控制的肌纖維被稱為1個(gè)運(yùn)動(dòng)單位[1]。

骨骼肌纖維組成具有明顯不同的形態(tài)和生理特性。根據(jù)顫動(dòng)時(shí)間區(qū)分纖維，分為慢肌纖維和快肌纖維，1個(gè)運(yùn)動(dòng)單位由同一類型的肌纖維組成，因此，也可分為快肌運(yùn)動(dòng)單位和慢肌運(yùn)動(dòng)單位。

根據(jù)肌纖維ATP酶染色方法，一般將肌纖維分為I型，IIa型，IIb型。I型纖維直徑較細(xì)，肌漿較多，肌紅蛋白含量較多，線粒體數(shù)目較多，肌纖維無氧功率低，主要依靠有氧代謝產(chǎn)生的ATP供能；肌球蛋白ATP酶活性低，肌纖維收縮速度慢，收縮力量小，快速力量發(fā)展有限，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易疲勞。II型纖維直徑較粗，肌漿和肌紅蛋白含量較少，線粒體數(shù)目也較少，肌纖維主要依靠無氧酵解產(chǎn)生的ATP供能，收縮速度快，收縮力量大，但持續(xù)時(shí)間短，易疲勞，主要是完成速度和爆發(fā)力的工作[1－2]。

強(qiáng)度低的運(yùn)動(dòng)主要是快肌纖維被動(dòng)員，隨著強(qiáng)度的增大，快肌纖維開始被動(dòng)員；力量訓(xùn)練達(dá)到最大負(fù)荷的60% ～70%以上的快肌纖維將被動(dòng)員。人體骨骼肌由不同類型的肌纖維混雜而成，在纖維的類型分布上有著較大的差異，這種差異不僅體現(xiàn)在個(gè)體之間，機(jī)體內(nèi)不同的功能肌群之間也存在相當(dāng)大的差異。以維持身體姿勢(shì)為主的骨骼肌中慢肌纖維所占百分比較高，以動(dòng)力性工作為主的骨骼肌中慢肌纖維所占百分比較低[1－2]?？?、慢肌的比例因人而異，有較大的個(gè)體差異。這種比例是由基因決定的，可能在決定某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)能力中起重要的作用。

在性別方面，女性慢肌纖維比男性多，女性爆發(fā)力比男性差。從骨骼肌代謝特征來看，男性肌肉中快肌纖維代謝占優(yōu)勢(shì)，這種現(xiàn)象可能與男性分泌更多的睪酮有關(guān)。在年齡方面，一般認(rèn)為青少年時(shí)期肌纖維類型的百分比組成無太大差異，隨著年齡增長(zhǎng)，慢肌纖維百分比增加，快肌纖維百分比下降。快肌纖維的面積也隨年齡增長(zhǎng)而減小，而慢肌纖維面積基本保持不變[2]。肌纖維比例是遺傳決定的，但運(yùn)動(dòng)可以干預(yù)某一類肌纖維優(yōu)先發(fā)展。優(yōu)先發(fā)展快肌還是優(yōu)先發(fā)展慢肌是項(xiàng)目的內(nèi)在需要決定的，要研究運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目?jī)?nèi)在的規(guī)律性，當(dāng)然也包括肌肉供能的規(guī)律。訓(xùn)練最重要的是要有針對(duì)性，要符合項(xiàng)目的規(guī)律和特點(diǎn)。對(duì)項(xiàng)目的規(guī)律和特點(diǎn)不了解，就無法科學(xué)地安排訓(xùn)練。訓(xùn)練方法的選擇，運(yùn)動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的選擇以及訓(xùn)練要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，取決于對(duì)項(xiàng)目規(guī)律的認(rèn)識(shí)程度。

1個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的所有肌纖維被運(yùn)動(dòng)神經(jīng)激活后同時(shí)收縮，肌肉控制的程度取決于每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位支配的肌纖維數(shù)量。不同運(yùn)動(dòng)單位的肌纖維相互混合在一起，這種交叉分布改善了一定的肌肉橫截面內(nèi)動(dòng)員的肌纖維與毛細(xì)血管的數(shù)量比，利于長(zhǎng)時(shí)間最大收縮時(shí)肌肉的能量供應(yīng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)單位的興奮閾值不同，參與工作的先后順序不同，慢肌運(yùn)動(dòng)單位的體積小，興奮閾值低，易興奮，先參與工作；隨著負(fù)荷的增加，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳出的信號(hào)強(qiáng)度增加，興奮閾值較高、運(yùn)動(dòng)單位體積較大的白肌逐步動(dòng)員參加工作。肌纖維征召活化的順序是：I型肌纖維→IIa型肌纖維→IIb型肌纖維[4]。在肌肉自主性收縮過程中，運(yùn)動(dòng)單位募集是按照運(yùn)動(dòng)單位的大小，由小到大依次進(jìn)行的。運(yùn)動(dòng)單位募集的有序性，表明了運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)員依賴于負(fù)荷的增加，只有最大的負(fù)荷才能達(dá)到運(yùn)動(dòng)單位最大限度地動(dòng)員。因此，大負(fù)荷的肌肉刺激是對(duì)肌肉神經(jīng)控制訓(xùn)練的重要條件與措施[2,5]。

肌肉的輸出功率由所需要的力量輸出水平?jīng)Q定，肌肉的力量輸出水平由運(yùn)動(dòng)單位頻率變化或激活程度決定。中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以通過改變參與工作的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量和支配骨骼肌的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元沖動(dòng)發(fā)放頻率（即運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)員的量和活化的同步性）來改變肌肉力量[1,5]。力量訓(xùn)練可以使運(yùn)動(dòng)中樞的機(jī)能得到改善，運(yùn)動(dòng)中樞能夠產(chǎn)生強(qiáng)而集中的興奮過程，發(fā)放同步的高頻率興奮沖動(dòng)，募集更多的運(yùn)動(dòng)單位參與工作，并使運(yùn)動(dòng)單位激活的同步性進(jìn)一步加強(qiáng)。

神經(jīng)對(duì)肌肉的支配能力是決定力量的重要因素。經(jīng)過訓(xùn)練的人，大約可動(dòng)員80%、甚至90%以上的肌纖維來參加工作，沒有經(jīng)過訓(xùn)練的人只有40% ～50%、至多60%的肌纖維參加工作[1,5]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增加運(yùn)動(dòng)單位的募集而增加肌肉力量。此外，在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下可改善主動(dòng)肌和拮抗肌、協(xié)作肌、支持肌間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系。肌群間協(xié)調(diào)性的改善，是通過訓(xùn)練后人腦皮層運(yùn)動(dòng)中樞興奮和抑制過程在時(shí)間和空間上更加集中的結(jié)果。人腦皮層機(jī)能靈活性的改善，即興奮與抑制相互轉(zhuǎn)換速度的提高，與爆發(fā)力的增強(qiáng)密切相關(guān)[6]。

1.3 循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng)的主要任務(wù)是運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和清除廢物，同時(shí)維持身體機(jī)能內(nèi)環(huán)境。實(shí)踐證明，長(zhǎng)時(shí)間的肌肉運(yùn)動(dòng)能力需要支撐系統(tǒng)，特別是心肺機(jī)能的支撐，同時(shí)力量訓(xùn)練也會(huì)對(duì)心血管功能產(chǎn)生影響。Dihogo等[7]分析研究了不同強(qiáng)度和不同恢復(fù)時(shí)間間隔的抗阻訓(xùn)練下的血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)不同強(qiáng)度的訓(xùn)練會(huì)引起血壓改變。Tucker等[8]通過流行病學(xué)研究得出，每周進(jìn)行4～7 h的力量訓(xùn)練可降低高膽固醇血癥的風(fēng)險(xiǎn)，高質(zhì)量的力量訓(xùn)練與降低高膽固醇血癥的風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。

呼吸系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行氧氣和二氧化碳的基本交換。力量訓(xùn)練時(shí)要注意瓦爾薩瓦爾現(xiàn)象，即進(jìn)行較費(fèi)力的活動(dòng)時(shí)，機(jī)體會(huì)不自主的閉住呼吸，此時(shí)會(huì)厭軟骨會(huì)蓋住喉部以對(duì)抗壓力。這種現(xiàn)象會(huì)造成胸腔壓力急劇上升而阻斷靜脈環(huán)流、中斷冠狀動(dòng)脈循環(huán)，降低腦部氧氣供應(yīng)量。在進(jìn)行力量訓(xùn)練時(shí)，適當(dāng)呼吸技巧的指導(dǎo)是非常重要的，一定要提醒運(yùn)動(dòng)者不能憋氣，用力時(shí)需同時(shí)呼吸[4]。

2 生物化學(xué)基礎(chǔ)

2.1 生物的能量系統(tǒng) 大分子營(yíng)養(yǎng)素如碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪分解成小分子時(shí)伴隨生物能量的釋放，這是肌肉收縮的能量來源。三磷酸腺苷（ATP）將產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸化學(xué)鍵中，釋放供肌肉活動(dòng)之用，如果沒有充足的ATP，肌肉活動(dòng)和生長(zhǎng)則無法實(shí)現(xiàn)。

機(jī)體的肌細(xì)胞中存在3種基本供能系統(tǒng)：磷酸原供能系統(tǒng)、糖酵解供能系統(tǒng)、有氧氧化供能系統(tǒng)。磷酸原供能系統(tǒng)和糖酵解供能系統(tǒng)的第1部分屬于無氧代謝，在肌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)發(fā)生；檸檬酸循環(huán)、電子轉(zhuǎn)運(yùn)和有氧氧化供能系統(tǒng)則屬于有氧代謝，在肌細(xì)胞內(nèi)的線粒體中進(jìn)行。碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪這3種基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，只有碳水化合物是不需要氧氣就能進(jìn)行新陳代謝產(chǎn)生能量的，故碳水化合物在無氧代謝中是不可或缺的。3種能量代謝系統(tǒng)都在給定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，每種能量代謝系統(tǒng)的作用程度首先取決于運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，其次取決于運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。

2.2 限制肌力的生物化學(xué)因素 運(yùn)動(dòng)中可利用的糖原儲(chǔ)備是有限的，人體全部的肌肉里大約儲(chǔ)存有300～400 g的糖原，肝臟里儲(chǔ)存了70～100 g的糖原。糖原消耗率與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。在中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中肌糖原是更為重要的能量來源，而在低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中肝糖原更為重要，其重要性隨著運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間的增加而增加。糖原的消耗是主要有有氧代謝供能的長(zhǎng)時(shí)間、低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和無氧代謝供能的短時(shí)間、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)2種限制因素[1,8]。力量訓(xùn)練后限制肌肉蛋白合成的主要因素是糖原，在力量訓(xùn)練時(shí)必須保證糖原的供給。肌糖原含量在一定程度上決定著力量耐力水平。從能量代謝角度上講，發(fā)展力量素質(zhì)的關(guān)鍵因素之一是提高肌肉中ATP、CP、肌糖原和蛋白質(zhì)的含量及其代謝能力[9]。

進(jìn)行不同項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，特定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和休息時(shí)間可以動(dòng)員特定的能量系統(tǒng)。在肌力訓(xùn)練中可采用一系列高強(qiáng)度或恒定負(fù)荷練習(xí)，其間穿插一定的間歇，富有針對(duì)性地發(fā)展肌肉各代謝系統(tǒng)的供能能力。需要注意的是，有氧訓(xùn)練與無氧訓(xùn)練同時(shí)進(jìn)行會(huì)有一定的干擾，會(huì)減少肌維度和最大肌力，對(duì)于速度、爆發(fā)力有關(guān)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目有負(fù)面影響。在無氧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中開展大量的有氧耐力訓(xùn)練以幫助機(jī)體恢復(fù)不是必須的，為無氧項(xiàng)目制定有氧訓(xùn)練計(jì)劃時(shí)必須謹(jǐn)慎[1,10]。

3 生物力學(xué)基礎(chǔ)

有效的力量訓(xùn)練以基本運(yùn)動(dòng)力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，尤其體現(xiàn)在力增加速率（Rate of Force Development，RFD ) 、沖量、拉伸—收縮循環(huán)（Stretch-Shortening Cycle，SSC）、反應(yīng)能力、快速力量和耐力以及它們?cè)谀土捅l(fā)力運(yùn)動(dòng)中的角色等方面[11]。發(fā)展力量素質(zhì)的生物力學(xué)基礎(chǔ)即技術(shù)因素，表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)員的協(xié)調(diào)性、運(yùn)動(dòng)技術(shù)、關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍、肌群之間的平衡等，是影響力量發(fā)揮的1個(gè)因素。

從生物力學(xué)的角度講，力量是神經(jīng)肌肉系統(tǒng)通過內(nèi)部神經(jīng)過程和能量代謝過程，以肌肉收縮來克服阻力或?qū)棺枇Ξa(chǎn)生作用，或使物體保持一定狀態(tài)上。馬特維耶夫認(rèn)為，力量是通過肌肉緊張克服阻礙行動(dòng)的機(jī)械力和生物機(jī)械力并對(duì)抗它們，從而保障行動(dòng)效果的能力（除重力、慣性力、外部環(huán)境的反作用力之外）[12]。肌肉力量的本質(zhì)可以說是肌肉工作克服內(nèi)、外負(fù)荷所表現(xiàn)出來的多樣性機(jī)能[5]。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中涉及的肌肉大多借由杠桿系統(tǒng)發(fā)揮作用。杠桿是在力的作用下繞著1個(gè)支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的剛性結(jié)構(gòu)或者部分剛性結(jié)構(gòu)。肌肉使四肢繞著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，大部分骨骼肌都以費(fèi)力杠桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中，肌肉和肌腱產(chǎn)生的力遠(yuǎn)大于手足施加于外物或地面的力，承受內(nèi)部壓力大而易致受傷。骨杠桿的機(jī)械效益對(duì)肌肉的收縮力量有直接影響，機(jī)械效益常常會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)中肌肉的拉力角、阻力臂、力臂的相對(duì)長(zhǎng)度等發(fā)生變化。運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中實(shí)施各種力量時(shí)，若能充分利用骨杠桿的機(jī)械效率，調(diào)整肌肉對(duì)骨骼的牽引角度、改變杠桿的阻力臂與力臂的相對(duì)長(zhǎng)度，則能有效地提高肌肉力量。

4 力量訓(xùn)練的原則

4.1 大負(fù)荷原則 大負(fù)荷原則是為有效提高最大肌力，訓(xùn)練時(shí)的肌肉阻力負(fù)荷應(yīng)該接近（大于最大負(fù)荷能力的2/3）、達(dá)到甚至超過肌肉所能承受的最大負(fù)荷。通常小于最大負(fù)荷80%的負(fù)荷對(duì)提高最大肌力的效果不明顯。大負(fù)荷原則的生理機(jī)制是肌肉各運(yùn)動(dòng)單位的興奮性不同，當(dāng)阻力負(fù)荷較小時(shí)，只有興奮性高的運(yùn)動(dòng)單位產(chǎn)生反應(yīng)；隨著肌肉負(fù)荷的阻力逐漸增加時(shí)，中樞動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量也增加，同時(shí)興奮發(fā)放的頻率也增加。足夠大的負(fù)荷對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)刺激大，能使運(yùn)動(dòng)中樞發(fā)出更強(qiáng)的信號(hào)，從而調(diào)動(dòng)更多的運(yùn)動(dòng)單位參加同步收縮。

4.2 漸增負(fù)荷原則 漸增負(fù)荷原則也被稱為超負(fù)荷原則，是發(fā)展肌肉力量最基本的原則。超負(fù)荷原則是訓(xùn)練時(shí)的負(fù)荷要超過原來的負(fù)荷，即大于或超過已經(jīng)適應(yīng)了的負(fù)荷。并不是指負(fù)荷要大于本人的最大負(fù)荷能力。超負(fù)荷原則的生理基礎(chǔ)在于使肌肉得到極大的刺激，產(chǎn)生一定的生理適應(yīng)，使肌力增加。打破原有的適應(yīng)，建立新的適應(yīng)，不斷循環(huán)提高。只有不斷地提高訓(xùn)練，不斷地產(chǎn)生新的適應(yīng)，肌肉的力量才會(huì)不斷提高。

4.3 專門性原則 專門性原則是指所從事的肌肉力量練習(xí)應(yīng)與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目相適應(yīng)，肌肉對(duì)施加負(fù)荷有專一的適應(yīng)性。肌肉收縮方式受訓(xùn)練方式的影響，如用力時(shí)關(guān)節(jié)的角度、負(fù)荷的重量、完成動(dòng)作的速度和節(jié)奏等因素。在訓(xùn)練過程中不能只為練力量而練力量，力量訓(xùn)練必須符合專項(xiàng)的需求，與專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作結(jié)合。否則可能會(huì)出現(xiàn)另一種結(jié)果，即力量素質(zhì)提高了，但對(duì)專項(xiàng)成績(jī)的提高卻沒有幫助。

4.4 負(fù)荷順序性原則 負(fù)荷順序性原則是指力量練習(xí)過程中應(yīng)考慮前后練習(xí)的科學(xué)性和合理性?？偟膩碚f應(yīng)遵循先練大肌群，后練小肌群，相鄰的訓(xùn)練動(dòng)作避免使用同一肌群的原則。訓(xùn)練大肌肉時(shí)，運(yùn)動(dòng)中樞的興奮面廣、興奮程度高，在練習(xí)過程中不僅可以提高練習(xí)肌肉本身的力量，由于興奮的擴(kuò)散作用，還對(duì)其他肌肉有良性刺激作用。此外，由于大肌肉相對(duì)不易疲勞，而小肌肉練習(xí)易疲勞，若先練習(xí)小肌肉，小肌群疲勞后，將影響大肌肉練習(xí)動(dòng)作的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致大肌群力量無法完成，容易導(dǎo)致肌肉的過度疲勞和肌肉損傷。

4.5 合理時(shí)間間隔原則 力量訓(xùn)練計(jì)劃應(yīng)尋求2次訓(xùn)練課之間的適宜間隔時(shí)間，使下次力量訓(xùn)練在上次訓(xùn)練出現(xiàn)的超量恢復(fù)期內(nèi)進(jìn)行，從而使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果得以積累。訓(xùn)練間隔時(shí)間與訓(xùn)練時(shí)間和訓(xùn)練量有著密切的關(guān)系，訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練量大，訓(xùn)練間隔時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)。最近的研究表明，每周進(jìn)行3次力量訓(xùn)練的效果并不比每周進(jìn)行2次力量訓(xùn)練的效果好。

訓(xùn)練的目的不同，負(fù)荷的強(qiáng)度不同，力量訓(xùn)練時(shí)運(yùn)動(dòng)與休息時(shí)間比值不同（表1）。確定運(yùn)動(dòng)與休息時(shí)間比值最重要的因素是力量訓(xùn)練的負(fù)荷強(qiáng)度。進(jìn)行接近最大負(fù)荷的力量訓(xùn)練時(shí)（85% ～100%最大功率），機(jī)體主要依賴直接的儲(chǔ)備能源提供能量，運(yùn)動(dòng)可持續(xù)的時(shí)間一般為5～10 s，休息的時(shí)間間隔約為工作時(shí)間的10～20倍；進(jìn)行小負(fù)荷訓(xùn)練時(shí)機(jī)體的能量供應(yīng)主要來自于能源物質(zhì)的有氧氧化，可以較長(zhǎng)時(shí)間提供能源。因此，運(yùn)動(dòng)組間的休息時(shí)間的長(zhǎng)短就不重要了。

表1 訓(xùn)練強(qiáng)度與訓(xùn)練間歇時(shí)間的一般要求

4.6 全面性原則 全面性行原則是指發(fā)展力量素質(zhì)時(shí)，不僅要注意大肌群的力量，更要注意小肌群力量的發(fā)展。全面性原則的另外一層含義是，全身各主要肌群必須均衡發(fā)展，包括主動(dòng)肌與拮抗肌之間的力量平衡、肢體兩側(cè)的同名肌的力量平衡、肢體內(nèi)外側(cè)的力量平衡、穩(wěn)定肌群和動(dòng)力肌群之間的力量平衡、動(dòng)力鏈中所有環(huán)節(jié)均衡發(fā)展等。動(dòng)力鏈上的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響技術(shù)動(dòng)作的質(zhì)量，或都會(huì)影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)。力量訓(xùn)練必須全面，不允許出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。

4.7 經(jīng)常性原則 根據(jù)目前的研究和實(shí)踐，人們已經(jīng)比較清楚地了解了神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織發(fā)展在力量素質(zhì)發(fā)展的作用規(guī)律，即早期力量素質(zhì)的發(fā)展主要依賴神經(jīng)系統(tǒng)的作用，即通過增加神經(jīng)沖動(dòng)的強(qiáng)度，提高對(duì)肌纖維的募集能力，動(dòng)員更多的肌纖維同時(shí)參加工作來提高肌肉力量。在1～2周的力量訓(xùn)練后神經(jīng)系統(tǒng)的支配能力就可得到改善，如果此時(shí)終止力量訓(xùn)練，已獲得的力量素質(zhì)會(huì)很快退回到訓(xùn)練前的水平。隨著訓(xùn)練時(shí)間的延長(zhǎng)，肌肉組織發(fā)展，肌肉維度增加，對(duì)力量素質(zhì)的貢獻(xiàn)就越大（圖2）。

圖2 神經(jīng)適應(yīng)和肌肉適應(yīng)與力量增加之間隨著訓(xùn)練時(shí)間推移的變化關(guān)系

究竟需要多長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生適應(yīng)性變化仍存在爭(zhēng)議。研究者認(rèn)為，對(duì)力量訓(xùn)練刺激的組織適應(yīng)一般約6周左右開始發(fā)生；部分研究者認(rèn)為，肌肉組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生適應(yīng)需要8～12周。此后如需保持力量訓(xùn)練的成果，需要常年堅(jiān)持系統(tǒng)的力量訓(xùn)練；如果需要不斷地提高運(yùn)動(dòng)員的力量，就必須不斷地增加訓(xùn)練中的負(fù)荷強(qiáng)度，并長(zhǎng)期系統(tǒng)地堅(jiān)持力量訓(xùn)練。

力量訓(xùn)練的經(jīng)常性原則是提高肌肉質(zhì)量和預(yù)防延遲性肌肉酸痛所必需的。未經(jīng)訓(xùn)練的肌肉長(zhǎng)時(shí)間參加工作，或肌肉的工作超過了肌肉習(xí)慣的負(fù)荷，就可能引起損傷，延遲性肌肉酸痛是在進(jìn)行了不習(xí)慣的練習(xí)、練習(xí)超出了運(yùn)動(dòng)員習(xí)慣的強(qiáng)度或長(zhǎng)期中斷力量訓(xùn)練又開始力量訓(xùn)練后出現(xiàn)的。從已有的經(jīng)驗(yàn)看，預(yù)防延遲性肌肉酸痛最有效的方法依然是有規(guī)律的、系統(tǒng)的力量訓(xùn)練。

4.8 整體控制訓(xùn)練負(fù)荷原則 整體控制訓(xùn)練必須考慮與訓(xùn)練有關(guān)的多種因素，如訓(xùn)練量、訓(xùn)練強(qiáng)度、專項(xiàng)特點(diǎn)、訓(xùn)練方法手段、個(gè)體差異等諸多因素。在安排力量訓(xùn)練時(shí)，要將力量訓(xùn)練納入某一專項(xiàng)的整體安排來統(tǒng)一考慮。力量訓(xùn)練是運(yùn)動(dòng)員整體訓(xùn)練的有機(jī)組成部分，而不是訓(xùn)練的額外部分，如果在安排訓(xùn)練時(shí)，沒有很好地把專項(xiàng)訓(xùn)練和力量訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合起來，就很容易導(dǎo)致過度疲勞。貫徹整體控制訓(xùn)練負(fù)荷原則，既保證訓(xùn)練效果，又避免運(yùn)動(dòng)員因負(fù)荷過度而導(dǎo)致?lián)p傷，避免過度訓(xùn)練發(fā)生。

5 小 結(jié)

隨著體育科學(xué)研究的深入，形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生物力學(xué)等生物學(xué)知識(shí)與訓(xùn)練學(xué)理論緊密結(jié)合并滲透到力量素質(zhì)的訓(xùn)練中，形成了1套完整的交叉學(xué)科理論體系。生物學(xué)知識(shí)在探討肌肉運(yùn)動(dòng)規(guī)律、指導(dǎo)肌力訓(xùn)練和提高肌肉力量素質(zhì)方面已取得顯著的成果。

科學(xué)合理的力量訓(xùn)練可以優(yōu)化其訓(xùn)練效果，減少損傷發(fā)生。在進(jìn)行力量訓(xùn)練時(shí)應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：大負(fù)荷原則、漸增負(fù)荷原則、專門性原則、負(fù)荷順序性原則、合理時(shí)間間隔原則、全面性原則、經(jīng)常性原則和整體控制訓(xùn)練負(fù)荷原則。

本篇文章就力量訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)和力量訓(xùn)練的基本原則進(jìn)行了闡述，其目的是為更好地應(yīng)用和指導(dǎo)力量訓(xùn)練打好基礎(chǔ)。

在下一次的文章中，我們將就力量訓(xùn)練的強(qiáng)度和強(qiáng)度控制進(jìn)行闡述和探討，以便正確地指導(dǎo)力量訓(xùn)練，保證訓(xùn)練質(zhì)量，減少運(yùn)動(dòng)傷病，使力量訓(xùn)練更有針對(duì)性。力量訓(xùn)練的針對(duì)性主要表現(xiàn)在以下方面：使力量訓(xùn)練更好地與專項(xiàng)結(jié)合，更好地為運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)服務(wù)，如最大力量、爆發(fā)力、速度力量訓(xùn)練時(shí)的強(qiáng)度區(qū)別；使力量訓(xùn)練更好地為健身愛好者服務(wù)，如體型較瘦弱的人如何增加肌肉體積，再如怎樣鍛煉可以獲得更好的肌肉線條；為提高健康水平服務(wù)，如老百姓怎樣利用力量訓(xùn)練提高健康水平等。

[1] Thomas RB, Roger WE.朱學(xué)雷譯.體能訓(xùn)練概論[M].美國(guó)體能協(xié)會(huì).2010:4-54;86-93.

[2] 張勝年.肌肉力量訓(xùn)練與損傷生物力學(xué)基礎(chǔ)[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社.2007.

[3] 李培,武傳鐘,陳作君,等.肌力訓(xùn)練生物學(xué)基礎(chǔ)研究綜述[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),2006,40(8):69-78.

[4] Mary Y, Laura AG. 黃月桂譯.個(gè)人體能訓(xùn)練理論及實(shí)踐[M].臺(tái)北:美國(guó)體適能協(xié)會(huì)臺(tái)灣分會(huì),臺(tái)北市立體育學(xué)院:23-70.

[5] 陸愛云.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京:人民體育出版社.2010:295-309.

[6] 吳花.體能訓(xùn)練中發(fā)展力量素質(zhì)的依據(jù)和方法[J].江西金融職工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,19:311-312.

[7] Dihogo GM, Felipe JA. Analysis of hemodynamic responses to resistance exercise performed with different intensities and recovery intervals[J].Health,2013,5 (2):159-165.

[8] Tucker LA, Silvester LJ. Strength training and hypercholesterolemia: an epidemiologic study of 8499 employed men[J].AJHP,1996,11(1):35-41.

[9] 劉大海，武傳鐘.國(guó)內(nèi)力量素質(zhì)訓(xùn)練理論成果的綜述研究[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010,26(4):119-120.

[10] 馮連世.21世紀(jì)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)研究展望[J].中國(guó)體育科技,2002,38(1):14-15.

[11] Foran B.袁守龍譯.高水平競(jìng)技體能訓(xùn)練[M].北京:北京體育大學(xué)出版社.2006:62-66.

[12] 尹軍,余濤.核心部位集群力量訓(xùn)練試驗(yàn)研究[M].北京:北京體育大學(xué)出版社.2012:3-4.

Biological Basis and Principle of Strength Training

WANG An-li, LIU Dong-sen
(Sport Rehabilitation Department, Beijing Sport University, Beijing 100084, China)

With development of sports science, biological knowledge provides microscopic domain theory basis to exercise and training development. Based on theoretical research results of strength training in recent years, this thesis describes biological basis of strength training in morphology, physiology and biomechanics perspectives. On this basis, this article also discusses basic principles for scientific and rational strength training. Through elaboration of biological basis and principle of strength training, suggestion is provided to readers for better implementation and guidance of strength training.

strength training; biological basis; training principle

G804.53

A

1004－7662(2014 )05－0072－06

2014－05－12

王安利，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向：運(yùn)動(dòng)康復(fù)、體能訓(xùn)練。