索隆

為什么孩子們的精力如此旺盛，每天玩到天黑都不想回家呢？今天我們就從孩子的身體構(gòu)造和行動(dòng)能力上來分析兒童不知疲倦的原因。

孩子們超乎尋常的旺盛精力，很大程度上與他們生理和神經(jīng)調(diào)節(jié)方面具有不易疲勞的特質(zhì)相關(guān)。實(shí)際上從上世紀(jì)中期開始人們就對(duì)兒童的骨骼、肌肉以及運(yùn)動(dòng)代謝等方面開始了研究，兒童運(yùn)動(dòng)能力方面的研究至今仍然為科學(xué)家們所關(guān)注。

相比成人，兒童肌肉更加耐疲勞

兒童不僅擁有抗疲勞能力更強(qiáng)的肌肉，而且在高負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后也有非常快速的恢復(fù)能力。2018年法國學(xué)者的一項(xiàng)研究，采用了如下方法。

選擇三組人群作為研究對(duì)象，分別為①8-12歲的兒童，②完全不運(yùn)動(dòng)的成年男性，③耐久性運(yùn)動(dòng)選手（專業(yè)的長距離自行車運(yùn)動(dòng)選手以及鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員）。三組人群分別進(jìn)行自行車運(yùn)動(dòng)，以測(cè)定他們的能量產(chǎn)生程度和運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)程度。

肌肉中的快肌纖維以無氧代謝供能為主，具有輸出功率大且易疲勞的特點(diǎn);慢肌纖維以有氧代謝供能為主，輸出功率小但具有較強(qiáng)的抗疲勞能力。而肌肉的抗疲勞程度，與其代謝方式相關(guān)。

通過30秒的高強(qiáng)度短時(shí)間無氧運(yùn)動(dòng)測(cè)試期，研究人員們得出了三組人群的能量輸出（也被稱為疲勞指數(shù)，輸出能量值越高，越容易疲勞）。

兒童和成年人相比，劇烈運(yùn)動(dòng)和輕運(yùn)動(dòng)后的心率變化圖。

由圖可見，在試驗(yàn)期間，青春期前兒童的能量輸出比運(yùn)動(dòng)員組和普通成人組分別少35.2%和51.8%。

也就是說，兒童的疲憊程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于成年人。這個(gè)結(jié)果也間接顯示了，兒童的無氧代謝比例比成人低，因此不易疲勞。

兒童運(yùn)動(dòng)后身體機(jī)能恢復(fù)更快

再來看運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)的情況，如下圖數(shù)據(jù)顯示，青春期前兒童的心跳速率在30秒就開始恢復(fù)，盡管專業(yè)運(yùn)動(dòng)員在45秒也開始恢復(fù)，但兒童的恢復(fù)速度明顯快于成年人。此外，兒童和耐力運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)后攝氧量下降的速度也相似。

青春期前兒童的不知疲憊，通常與運(yùn)動(dòng)中在肌肉中產(chǎn)生的代謝副產(chǎn)物（即氫離子，乳酸鹽，無機(jī)磷酸鹽）累積較少有關(guān)。

依靠糖酵解提供能量的短時(shí)間大強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生乳酸。乳酸作為一種強(qiáng)有機(jī)酸會(huì)在解離時(shí)產(chǎn)生氫離子，引起肌肉內(nèi)PH值下降。氫離子的累積還會(huì)干擾鈣離子與肌鈣蛋白的結(jié)合，從而干擾肌肉收縮過程，并導(dǎo)致疲勞發(fā)生。兒童可以更快地從血液中清除乳酸，從而更加不易產(chǎn)生疲勞。

也有兒科文獻(xiàn)表明，青春期前兒童無氧代謝能力較低，其糖酵解能量轉(zhuǎn)換率較低，因此除了代謝快以外，在兒童的血液和肌肉中積累的乳酸濃度也較低，因此就表現(xiàn)出較高的抗疲憊能力。

另外，兒科的研究人員也專門分析了兒童在運(yùn)動(dòng)前后心率的變化。研究人員們針對(duì)9名9到12歲的兒童和8名年輕人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓他們分別進(jìn)行短時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和持續(xù)性的低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，并測(cè)試運(yùn)動(dòng)后4分鐘內(nèi)兒童的心率恢復(fù)情況。結(jié)果，無論是高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)還是低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，兒童都可以迅速地恢復(fù)心率。

人具有晝夜節(jié)律性，生物鐘到了一定時(shí)間，就傾向于進(jìn)入睡眠或者清醒的狀態(tài)，我們的心率也同樣具有晝夜節(jié)律性。

人體內(nèi)，有一套專門調(diào)節(jié)內(nèi)臟晝夜節(jié)律的神經(jīng)系統(tǒng)，分為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)兩種，交感神經(jīng)主要支配我們清醒狀態(tài)下的內(nèi)臟活動(dòng)，反之，副交感神經(jīng)則支配我們睡眠時(shí)的內(nèi)臟活動(dòng)。

對(duì)于心臟而言，清晨為了讓我們處于清醒狀態(tài)，交感神經(jīng)活動(dòng)活躍而心率增加，睡眠時(shí)由于副交感神經(jīng)占主導(dǎo)而心率降低。而在高或者低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)的早期階段，盡管意識(shí)仍然清醒，但是這個(gè)階段主要由副交感神經(jīng)控制。

和成年人相比，兒童的副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，這幫助他們更快地恢復(fù)并減慢心率。而此時(shí)，年輕成人卻仍然保持相對(duì)較高的交感神經(jīng)活動(dòng)，即心臟處于清醒狀態(tài)，因此導(dǎo)致心率恢復(fù)顯著延遲。

青春期前兒童，未經(jīng)訓(xùn)練的成年人和訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)后靜心率的恢復(fù)速度。

青春期前兒童，未經(jīng)訓(xùn)練的成年人和訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動(dòng)員隨時(shí)間變化的力量輸出過程。

另外，由于兒童各項(xiàng)器官發(fā)育不成熟，運(yùn)動(dòng)后如果兒童不盡快恢復(fù)心率，可能會(huì)導(dǎo)致心臟過度疲勞。因此，孩子們通過增強(qiáng)中樞副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能，來保護(hù)他們頻繁運(yùn)動(dòng)后超負(fù)荷的小心臟。

兒童和專業(yè)運(yùn)動(dòng)員具有非常相似的肌肉構(gòu)造。一般來說，運(yùn)動(dòng)專家將運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的急性疲勞分為中樞性和外周性。中樞性疲勞涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦或脊髓部位，而外周性疲勞主要與肌肉有關(guān)，還包括諸如心肺等其他身體器官。

外周性和中樞性疲勞之間有復(fù)雜的相互作用。例如，中樞神經(jīng)會(huì)反饋運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的肌肉疲勞，并限制運(yùn)動(dòng)的速度，以幫助預(yù)防疲勞過早產(chǎn)生。

法國克萊蒙奧弗涅大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為《相比耐力運(yùn)動(dòng)員和未受訓(xùn)練的成年人，兒童表現(xiàn)出了更多的神經(jīng)疲勞特征》的研究。該研究首次證明兒童在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)期間經(jīng)歷的外周（即肌肉）疲勞較少，并且比未經(jīng)訓(xùn)練的成人表現(xiàn)出略高的中樞（即神經(jīng)）疲勞，當(dāng)人體發(fā)生中樞疲勞時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)就可以限制運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，以防止肌肉損傷和疲勞程度。

專業(yè)運(yùn)動(dòng)員在耐力方面訓(xùn)練有素，可以在28-33分鐘內(nèi)完成10，000米的比賽。兒童盡管不能完成這樣的比賽，但是前文中提到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示兒童和上述訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中的疲勞程度，心跳恢復(fù)等方面都非常相似，甚至兒童表現(xiàn)的更為優(yōu)秀。

出現(xiàn)這種結(jié)果是由于兒童和專業(yè)運(yùn)動(dòng)員具有非常相似的肌肉構(gòu)造（例如肌纖維百分比等），這些構(gòu)造可以減少對(duì)肌肉力量的損傷。這也是青春期前的兒童能夠在大多數(shù)成年人感到疲憊的情況下，在短暫的休息后就又可以反復(fù)進(jìn)行的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的原因。

上述研究成果對(duì)開發(fā)兒童所擁有的潛在運(yùn)動(dòng)能力有指導(dǎo)意義。兒童肌肉的有氧代謝能力和年輕人相似，但他們的無氧代謝能力低于未經(jīng)訓(xùn)練的成年人。因此，通過在訓(xùn)練中使用更短、更高強(qiáng)度的無氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練來刺激年輕運(yùn)動(dòng)員的無氧適應(yīng)，更有益于他們運(yùn)動(dòng)機(jī)能的開發(fā)。

除此之外，這些研究同時(shí)也讓大眾明白我們的身體從兒童時(shí)期到大人發(fā)生了怎樣的變化。研究人員推測(cè)從兒童期到成年期肌肉有氧能力的喪失可能會(huì)帶來不良的健康后果，因此建議進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以維持我們的健康。

此外，代謝性疾病，包括糖尿病和許多形式的癌癥在年輕人中的患病率正在增加，但在兒童中仍然很少見。因此通過運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以維持“童年肌肉”也許會(huì)是一種有效的預(yù)防疾病、維持健康的好辦法。

資料來源：科普中國