李 捷, 李端英, 裘 晟3, 王曉軍4, 李 稚

(1.廣東省體育局,廣東 廣州 510108; 2.廣州體育學(xué)院,廣東 廣州 510500;3.廣東省體育科學(xué)研究所,廣東 廣州 510663; 4.廣東省體育局黃村體育訓(xùn)練中心,廣東 廣州 510663;5.廣東工業(yè)大學(xué),廣東 廣州 510006)

前文我們以賽艇項(xiàng)目為例,結(jié)合部分“119”項(xiàng)目,對(duì)當(dāng)前我國(guó)競(jìng)速類(lèi)項(xiàng)目訓(xùn)練的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)證分析,運(yùn)用系統(tǒng)訓(xùn)練理論的總功約束原理,解析這些訓(xùn)練現(xiàn)象的發(fā)生原因。本文繼續(xù)對(duì)此進(jìn)行討論。

1 競(jìng)速項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)定義邏輯混亂

在體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中,無(wú)論依據(jù)何種分類(lèi)方法,形式邏輯的排中律告訴我們:在同一個(gè)思維過(guò)程中,2個(gè)相互矛盾的思想不能同假,必有一真。即“要么A要么非A”,不能對(duì)不能同假的命題(矛盾關(guān)系、反對(duì)關(guān)系)同時(shí)加以否定。根據(jù)排中律,若競(jìng)賽項(xiàng)目規(guī)則規(guī)定是競(jìng)速,這些項(xiàng)目就是比速度的項(xiàng)目,速度項(xiàng)目的核心是限定的距離內(nèi)時(shí)間越短越好,表達(dá)為距離與動(dòng)作鏈時(shí)間的比值。專(zhuān)項(xiàng)發(fā)展的邏輯是縮短固定距離內(nèi)的動(dòng)作鏈時(shí)間,客觀上表現(xiàn)為專(zhuān)項(xiàng)距離內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)作鏈秩序的輸出功率越大越好。根據(jù)質(zhì)能方程,其訓(xùn)練核心是:在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽距離條件下的動(dòng)作鏈時(shí)間能量容量的最大化。

很多教材或文獻(xiàn)對(duì)競(jìng)速類(lèi)項(xiàng)目都存在定義模糊的問(wèn)題,如競(jìng)速項(xiàng)目是“周期”運(yùn)動(dòng)、“速度耐力”運(yùn)動(dòng)、“速度有氧耐力”運(yùn)動(dòng)等。進(jìn)行屬性范疇的定義延伸,不僅違反“排中律”,也忽略“速度”的生物本質(zhì)而誤導(dǎo)訓(xùn)練。從系統(tǒng)訓(xùn)練的角度看,速度是限定距離內(nèi)時(shí)間限制的動(dòng)作鏈能量秩序表達(dá),形成目標(biāo)化系統(tǒng)與能量鏈極限突破的訓(xùn)練程序遞階過(guò)程始終是競(jìng)速項(xiàng)目訓(xùn)練的根本。

2 訓(xùn)練突破核心問(wèn)題不清晰

目前在我國(guó),無(wú)論是訓(xùn)練管理單位下達(dá)任務(wù),還是教練員申報(bào)參賽任務(wù),都是報(bào)名次而不報(bào)具體成績(jī)指標(biāo)。由于名次只是競(jìng)賽結(jié)果,其本身并不是目標(biāo)成績(jī)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)在具有對(duì)競(jìng)賽表現(xiàn)狀態(tài)的邏輯定態(tài)約束性。假若金牌設(shè)定與具體目標(biāo)成績(jī)不掛鉤,沒(méi)有目標(biāo)成績(jī)標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)動(dòng)員與競(jìng)賽目標(biāo)差距的焦點(diǎn)問(wèn)題就不能具體化,訓(xùn)練過(guò)程的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定位結(jié)構(gòu)就難以實(shí)現(xiàn),訓(xùn)練內(nèi)容的指向性及其組織程序就缺乏目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的約束性。運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽的本質(zhì)是物理量值(時(shí)間、分?jǐn)?shù))在相應(yīng)系統(tǒng)的生物能量表達(dá),確定的競(jìng)賽成績(jī)就是確定動(dòng)作鏈的生物能量秩序表現(xiàn)。

對(duì)訓(xùn)練過(guò)程組織來(lái)說(shuō),沒(méi)有競(jìng)賽目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的約束就沒(méi)有目標(biāo)時(shí)間限制的物理總功約束,沒(méi)有目標(biāo)時(shí)間限制的總功約束就沒(méi)有目標(biāo)動(dòng)作鏈總功率時(shí)序約束,沒(méi)有目標(biāo)動(dòng)作鏈總功率時(shí)序約束就沒(méi)有目標(biāo)系統(tǒng)力量協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)的要求與生物能量在動(dòng)作鏈的時(shí)序分配依據(jù)。因?yàn)槌煽?jī)表現(xiàn)是運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)生物系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài),所以,目標(biāo)定態(tài)形成是競(jìng)賽節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)表現(xiàn)的生物基礎(chǔ)。訓(xùn)練的核心在于按照目標(biāo)成績(jī)(比如賽艇2 000 m,目標(biāo)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)為5 min 41.9 s,訓(xùn)練組織過(guò)程就應(yīng)以5 min 41.9 s的定態(tài)節(jié)奏作為主結(jié)構(gòu))進(jìn)行遞階發(fā)展倒計(jì)時(shí)訓(xùn)練。訓(xùn)練過(guò)程的主結(jié)構(gòu)內(nèi)容始終依據(jù)競(jìng)技目標(biāo)(成績(jī))表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)約束的能量生物結(jié)構(gòu)時(shí)間表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建,而非泛泛的“兩極化”,或者所謂“有氧訓(xùn)練”、元素“加和”訓(xùn)練、“沖酸”適應(yīng)訓(xùn)練等。用目標(biāo)成績(jī)量值約束系統(tǒng)的所有相關(guān)訓(xùn)練因素,建立目標(biāo)動(dòng)力鏈的能量秩序,提高目標(biāo)時(shí)間限制條件下的生物能量轉(zhuǎn)換效率成為訓(xùn)練的核心。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)動(dòng)作鏈的能量定態(tài),才能得到目標(biāo)系統(tǒng)在競(jìng)賽節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定表現(xiàn)。具體訓(xùn)練模式如跳水、體操、乒乓球的目標(biāo)動(dòng)作鏈重復(fù)訓(xùn)練,賽艇的能量秩序訓(xùn)練等,都由能量與功率輸出的生物規(guī)律決定。

賽艇、皮劃艇、自行車(chē)、游泳、田徑徑賽等競(jìng)速項(xiàng)目,都遵循目標(biāo)時(shí)間限制條件下的動(dòng)作鏈生物能量秩序。能量總功率=S×F/TTB,其中,S指動(dòng)作力量,F指動(dòng)作頻率,TTB(Target time box)指目標(biāo)時(shí)間限制,3個(gè)因素的互動(dòng)關(guān)系決定專(zhuān)項(xiàng)負(fù)荷(能量總功率)。其中,動(dòng)作頻率(F)并不是越快越好,而是具有項(xiàng)目約束與神經(jīng)控制最優(yōu)特點(diǎn),目標(biāo)時(shí)間限制(TTB)是一個(gè)定值,唯一具有無(wú)限發(fā)展邏輯空間的就是力量(S)。所以,對(duì)競(jìng)速項(xiàng)目來(lái)說(shuō),力量與專(zhuān)項(xiàng)力量具有相對(duì)無(wú)限的發(fā)展要求與空間。以賽艇為例,在目標(biāo)時(shí)間限制條件下,處理好目標(biāo)劃頻與每槳力量功率在動(dòng)力鏈的生物能量輸出分配最優(yōu)秩序的關(guān)系是訓(xùn)練突破的核心問(wèn)題。這也適用于自行車(chē)、游泳等競(jìng)速項(xiàng)目。

3 速度訓(xùn)練的習(xí)慣化效應(yīng)與目標(biāo)動(dòng)作鏈功率秩序不一致

訓(xùn)練過(guò)程導(dǎo)致的肌肉習(xí)慣性活動(dòng)(熵序)會(huì)形成基于細(xì)胞分子網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的神經(jīng)行為路徑,當(dāng)形成習(xí)慣化記憶后,肌肉表達(dá)為對(duì)習(xí)慣速度條件下做功效率的提高與能量節(jié)省的狀態(tài),并在意識(shí)的主導(dǎo)下與習(xí)慣性環(huán)境關(guān)聯(lián)成習(xí)慣性速度行為控制。但是,習(xí)慣性速度定位實(shí)際上是一把“雙刃劍”,速度習(xí)慣化就是能量秩序標(biāo)準(zhǔn)化,能量秩序標(biāo)準(zhǔn)化意味著速度能量秩序各種參數(shù)的定態(tài)控制關(guān)系。如果訓(xùn)練中設(shè)定的習(xí)慣化速度是競(jìng)賽目標(biāo)速度,對(duì)于競(jìng)賽來(lái)說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題;但如果訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的習(xí)慣化速度低于競(jìng)賽目標(biāo)速度,就不能在競(jìng)賽時(shí)達(dá)到目標(biāo)速度。在競(jìng)技比賽中,由于訓(xùn)練導(dǎo)致的習(xí)慣性速度達(dá)不到競(jìng)賽目標(biāo)速度的情況非常常見(jiàn)。如果賽中強(qiáng)制改變習(xí)慣速度,會(huì)打破運(yùn)動(dòng)員能量代謝鏈的平衡,降低運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)水平。競(jìng)走的“兔子”戰(zhàn)術(shù),就是通過(guò)干擾對(duì)手習(xí)慣化速度進(jìn)而導(dǎo)致其代謝環(huán)境紊亂、降低運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的例子。所以,長(zhǎng)距離項(xiàng)目(劃、游、騎行、跑)的任何訓(xùn)練方式(距離、間歇、組數(shù)、時(shí)間限制)作為訓(xùn)練手段本身都沒(méi)有問(wèn)題,這些手段有沒(méi)有進(jìn)行目標(biāo)速度的限制才是關(guān)鍵。依據(jù)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的速度距離分段多組訓(xùn)練及間歇控制訓(xùn)練程序,是與能量代謝量化相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)速度習(xí)慣化控制的有效手段。在總功與時(shí)間約定的條件下,輸出功率的參數(shù)關(guān)系(頻率與力量)實(shí)際上是可調(diào)的。它的訓(xùn)練學(xué)意義在于,在目標(biāo)時(shí)間限制基礎(chǔ)上,將動(dòng)作頻率取最佳值(不是最大值)后,加強(qiáng)每劃(踏)力量及優(yōu)化連續(xù)力量最大化輸出的時(shí)間秩序,然后按照訓(xùn)練過(guò)程的定態(tài)時(shí)間重復(fù),在長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練過(guò)程中形成程序化目標(biāo)速度的習(xí)慣化生物效應(yīng),確保競(jìng)賽時(shí)達(dá)到目標(biāo)速度。

4 目標(biāo)能量時(shí)間秩序定態(tài)程序化組織與大周期分期訓(xùn)練相矛盾

大周期訓(xùn)練組織仍然是當(dāng)前影響訓(xùn)練效率的主要因素。確定了正確的訓(xùn)練手段,并不代表訓(xùn)練組織過(guò)程正確?，F(xiàn)實(shí)中,大周期“兩極化”訓(xùn)練階段內(nèi)容劃分,導(dǎo)致目標(biāo)訓(xùn)練過(guò)程的多狀態(tài)結(jié)構(gòu)與反向變化的能量秩序排列。從系統(tǒng)養(yǎng)成的角度看,穩(wěn)定的系統(tǒng)狀態(tài)效應(yīng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的經(jīng)驗(yàn)積累才能在競(jìng)賽中得以表現(xiàn)。實(shí)踐中“兩極法”或者目的性板塊(力量訓(xùn)練8～12周)訓(xùn)練,都是通過(guò)提高能量代謝強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)發(fā)展相應(yīng)的競(jìng)賽狀態(tài)水平的。有些教練員在競(jìng)賽節(jié)點(diǎn)之間(只有20天時(shí)間)也進(jìn)行基本、賽前與競(jìng)賽階段劃分,而不用競(jìng)賽目標(biāo)系統(tǒng)去設(shè)計(jì)穩(wěn)定的生物節(jié)奏訓(xùn)練負(fù)荷;無(wú)論年度競(jìng)賽有幾個(gè)節(jié)點(diǎn),在已經(jīng)是多內(nèi)容狀態(tài)訓(xùn)練條件下,始終堅(jiān)持貌似合理的強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)量反向安排;而且,訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)不高也要進(jìn)行賽前減量等:這些都有悖于目標(biāo)速度成績(jī)(動(dòng)作鏈)對(duì)應(yīng)的能量秩序必須經(jīng)過(guò)穩(wěn)定才能得以表現(xiàn)的系統(tǒng)生物學(xué)原理,人為擾動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)與能量過(guò)程的自組織定位,最終在訓(xùn)練組織過(guò)程中形成人為的不穩(wěn)定能量生物狀態(tài)定位。因此,進(jìn)行目標(biāo)定態(tài)訓(xùn)練或是進(jìn)行大周期的“兩極法”訓(xùn)練,是訓(xùn)練組織原則正確與否的重要問(wèn)題。在訓(xùn)練組織的認(rèn)識(shí)上不走出大周期分期訓(xùn)練觀念,就不可能提高運(yùn)動(dòng)成績(jī),多數(shù)“119”項(xiàng)目的奧運(yùn)成績(jī)長(zhǎng)期表現(xiàn)不佳就是明顯的例證。

對(duì)國(guó)際主流訓(xùn)練原則最新發(fā)展認(rèn)識(shí)不足。比如在訓(xùn)練原則的認(rèn)識(shí)上,國(guó)外訓(xùn)練書(shū)籍或文獻(xiàn)并不存在通用的原理或手段,百花齊放的學(xué)術(shù)認(rèn)識(shí)在互動(dòng)碰撞中快速發(fā)展。美國(guó)的OPT訓(xùn)練講究急性應(yīng)激訓(xùn)練;2019年12月,德國(guó)維爾茨堡大學(xué)的Billy Sperlich教授在北京體育大學(xué)的講座中提到“Principles to trigger adaptation”與“Principles to maintain adaptation”,即“觸發(fā)性適應(yīng)原則”與“保持性適應(yīng)原則”。在觸發(fā)性適應(yīng)中,他強(qiáng)調(diào)特異性干涉與應(yīng)激恢復(fù)比率的概念,而在保持性適應(yīng)中則增加周期性訓(xùn)練的強(qiáng)度分配比、板塊與長(zhǎng)時(shí)程訓(xùn)練設(shè)置等。這些訓(xùn)練原則都基于一定的生物原理,不但豐富、發(fā)展了傳統(tǒng)訓(xùn)練原則,也反映了德國(guó)、瑞典、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)對(duì)訓(xùn)練原則的思維與認(rèn)識(shí)不斷創(chuàng)新。對(duì)系統(tǒng)訓(xùn)練原理認(rèn)識(shí)不足與對(duì)國(guó)際相關(guān)研究最新動(dòng)態(tài)缺乏了解,是我國(guó)競(jìng)技訓(xùn)練理論研究人員、教練員及科研人員的“軟肋”。

5 能量輸出與氧耗生物關(guān)系認(rèn)識(shí)倒置

前文依據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程,對(duì)競(jìng)技訓(xùn)練中能量與目標(biāo)系統(tǒng)質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行多次討論,確定標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)能關(guān)系實(shí)際上就是確定標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量與能量關(guān)系。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定比定律,能量確定標(biāo)志著氧耗總量的確定。在人體運(yùn)動(dòng)中,能量消耗與氧耗是物質(zhì)統(tǒng)一體的2個(gè)方面,相伴而生,不可分割。肌肉運(yùn)動(dòng)的物理功是細(xì)胞生物能量消耗的根源與鏡面反映,能量代謝導(dǎo)致氧呼吸鏈隨動(dòng)以保持能量循環(huán)輸出,能量的代謝底物變化則是驅(qū)動(dòng)機(jī)體內(nèi)環(huán)境包括細(xì)胞內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)再平衡的根源。做功是主動(dòng)過(guò)程,氧代謝鏈則是隨動(dòng)過(guò)程,氧耗成為人體能量(熱量)輸出對(duì)應(yīng)的生物標(biāo)度,能量(功率)輸出秩序是決定氧耗與能量代謝體系動(dòng)態(tài)關(guān)系的本源。

從生物原理上,安靜狀態(tài)下除正常生命代謝外,其他能量(熱量)/氧耗是不存在的,呼吸潮氣的基線(xiàn)就是正常能量的氧耗標(biāo)準(zhǔn)(即使是巴斯德效應(yīng)也符合質(zhì)能原理),所以,無(wú)論如何都是能量消耗引導(dǎo)氧呼吸鏈隨動(dòng)以保持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),而不是氧耗曲線(xiàn)引導(dǎo)能量輸出。時(shí)間限制與能量輸出容量的關(guān)系才是氧耗曲線(xiàn)幅度變化的根本原因。而且,限定時(shí)間的能量秩序的發(fā)生及與之相應(yīng)的能量過(guò)程氧耗曲線(xiàn)涵蓋了所有與能量輸出相關(guān)系統(tǒng)活動(dòng)的代謝底物氧化還原與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的自組織再平衡。有氧氧化是保持系統(tǒng)能量反應(yīng)平衡關(guān)系的動(dòng)態(tài)自組織過(guò)程,涉及全身各功能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的協(xié)同活動(dòng),所以,時(shí)序能量效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)才是攝氧水平自組織動(dòng)態(tài)調(diào)適的根源,所謂“能量連續(xù)統(tǒng)一體”[1]的原因也在于此。而用氧耗百分比評(píng)估訓(xùn)練效果,很容易忽略與倒置競(jìng)賽目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程的能量與氧耗動(dòng)態(tài)生物關(guān)系,不符合競(jìng)賽目標(biāo)是通過(guò)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)能量狀態(tài)定位進(jìn)行訓(xùn)練的實(shí)質(zhì)?！耙再悗Ь毣蛘呦到y(tǒng)訓(xùn)練”與“有氧訓(xùn)練”2種不同的思維導(dǎo)致訓(xùn)練認(rèn)識(shí)與手段不同。長(zhǎng)期進(jìn)行有氧訓(xùn)練的“119”大部分項(xiàng)目的成績(jī),可能和能量輸出與氧耗認(rèn)識(shí)關(guān)系的倒置有直接關(guān)系。

無(wú)論氧耗還是攝氧說(shuō)法的根源都在于能量消耗,而氧耗導(dǎo)致的穩(wěn)態(tài)調(diào)適使生命環(huán)境恢復(fù)正常是正常的機(jī)體自組織生命活動(dòng)。因此,把最大攝氧作為主動(dòng)過(guò)程是不正確的,誤導(dǎo)訓(xùn)練設(shè)計(jì),進(jìn)而違反競(jìng)技生物訓(xùn)練的能量特點(diǎn)與競(jìng)技目標(biāo)表現(xiàn)系統(tǒng)形成的客觀規(guī)律。

大學(xué)生與專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量水平差異的原因在于,產(chǎn)生能量的細(xì)胞數(shù)量及能量體系代謝效率不同。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員的氧呼吸鏈體系、肌肉能量容積、細(xì)胞數(shù)量與能量代謝效率遠(yuǎn)高于普通大學(xué)生,所以,影響最大攝氧量的本質(zhì)是個(gè)體對(duì)應(yīng)的生物能量容量效率。在生物機(jī)制上,只有通過(guò)動(dòng)態(tài)發(fā)展的力量(功率)需求調(diào)適訓(xùn)練,不斷增加產(chǎn)生能量的細(xì)胞數(shù)量、提升能量池氧呼吸鏈體系代謝效率,最大攝氧量才會(huì)發(fā)生變化。由于攝氧量決定于對(duì)應(yīng)的能量消耗量,非目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)約束的強(qiáng)度分級(jí)訓(xùn)練與不加能量/時(shí)間條件約束的有氧訓(xùn)練,均不能提高最大攝氧量。肌肉肥大訓(xùn)練、力量訓(xùn)練及與之相關(guān)的競(jìng)賽目標(biāo)力量功率秩序訓(xùn)練之所以非常重要,是因?yàn)樗鼈兪悄芰堪l(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)與氧耗的限制源。在目標(biāo)總功概念的前提下,擴(kuò)大能量容量,通過(guò)目標(biāo)能量程序化力量訓(xùn)練增大肌細(xì)胞數(shù)量與體積,根據(jù)生物極限不斷提升氧呼吸效率與單位時(shí)間內(nèi)能量輸出總量,提高能量利用效率,才是最大攝氧量提高的具體訓(xùn)練路徑。

在徑賽項(xiàng)目中,一般的最大攝氧量負(fù)荷訓(xùn)練其實(shí)是氧供應(yīng)狀態(tài)下的能量消耗練習(xí),與競(jìng)速項(xiàng)目提高速度極限/能量容量的訓(xùn)練生物邏輯相背離,偏離了實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的基本生物原理。在實(shí)際訓(xùn)練中,形成目標(biāo)速度標(biāo)準(zhǔn)限制的習(xí)慣性氧呼吸狀態(tài)才是競(jìng)賽所需要的。國(guó)家體育總局近年進(jìn)行的體能大比武、奧運(yùn)選拔體能準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)[5]等,對(duì)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員的力量協(xié)同水平,間接促進(jìn)氧呼吸效率改善,提高最大攝氧量等都具有積極意義。美國(guó)OPT優(yōu)化訓(xùn)練的6級(jí)遞增訓(xùn)練模式,即基礎(chǔ)調(diào)適—增肌訓(xùn)練—力量訓(xùn)練—最大力量訓(xùn)練—功率訓(xùn)練—最大功率訓(xùn)練及其優(yōu)化,準(zhǔn)確指出了通過(guò)增加力量功率促進(jìn)專(zhuān)項(xiàng)提高的生物學(xué)路徑。所以,慣用的最大攝氧量概念只是運(yùn)動(dòng)能量輸出狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的生理評(píng)估指標(biāo)。最大攝氧量是一個(gè)與能量動(dòng)員程度及范圍相關(guān)而有一定幅度變化的相對(duì)值。因此,對(duì)最大攝氧量概念的正確理解非常重要,不能倒置耗氧、攝氧的生物關(guān)系。

6 無(wú)氧訓(xùn)練“線(xiàn)粒體萎縮”與競(jìng)賽目標(biāo)功率秩序系統(tǒng)訓(xùn)練原理的邏輯沖突

無(wú)氧供能時(shí)間的延長(zhǎng),或者氧極限狀態(tài)下的能量循環(huán)保持,是競(jìng)速項(xiàng)目的永遠(yuǎn)追求。無(wú)氧能量代謝意味著能量輸出速率對(duì)細(xì)胞氧呼吸空間與時(shí)間的條件性調(diào)適,氧極限狀態(tài)下的穩(wěn)定能量循環(huán)保持是長(zhǎng)距離競(jìng)速項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員保持高速的生物機(jī)制。前者為機(jī)體提供了時(shí)間限制條件下的最大功率秩序表達(dá),后者則是時(shí)間容量?jī)?nèi)的氧能量最大化,能量調(diào)適的無(wú)氧/氧能量最大化及其細(xì)胞氧呼吸關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)化調(diào)適訓(xùn)練,是決定競(jìng)速項(xiàng)目成績(jī)的核心內(nèi)容。但是,在多年訓(xùn)練實(shí)踐中,對(duì)這一生物原理的認(rèn)識(shí)存在很多不同觀點(diǎn)。

“無(wú)氧訓(xùn)練導(dǎo)致線(xiàn)粒體萎縮”,所以只能進(jìn)行有氧訓(xùn)練?曾有德國(guó)學(xué)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,報(bào)道了無(wú)氧訓(xùn)練環(huán)境會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體萎縮的現(xiàn)象,并建議賽艇運(yùn)動(dòng)員線(xiàn)粒體的改變只能通過(guò)低強(qiáng)度的長(zhǎng)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)殡S著強(qiáng)度的增加,對(duì)線(xiàn)粒體的影響會(huì)加大,許多線(xiàn)粒體會(huì)變性壞死。因此,賽艇絕大部分耐力訓(xùn)練應(yīng)在最大攝氧量的55%～75%。這是一個(gè)在國(guó)內(nèi)船艇教練員中影響頗大的說(shuō)法。以下對(duì)此進(jìn)行分析。

首先,在“無(wú)氧”概念的定義上,需要從生理學(xué)角度與訓(xùn)練實(shí)際情況進(jìn)行區(qū)分。在生理學(xué)上,無(wú)氧是指細(xì)胞呼吸環(huán)境中沒(méi)有氧分子存在的情況;而在實(shí)際訓(xùn)練狀態(tài)下,由于細(xì)胞自身的保護(hù)作用與能力最大化自組織適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)適的緣故,具有傷害性的“無(wú)氧”“缺血”情況極難發(fā)生。在極限訓(xùn)練中,經(jīng)常遇到運(yùn)動(dòng)員“練不上去”的現(xiàn)象,盡管運(yùn)動(dòng)員已拼盡全力,實(shí)際輸出功率水平卻在下降。這是機(jī)體能量代謝過(guò)程自我反饋限制的自然現(xiàn)象,并非是運(yùn)動(dòng)員意志力不夠堅(jiān)強(qiáng)。依據(jù)應(yīng)激理論,傷害的發(fā)生要經(jīng)過(guò)“警覺(jué)、抵抗、衰竭”3個(gè)階段,這種應(yīng)激環(huán)境由于細(xì)胞效應(yīng)的時(shí)域限制,通過(guò)課次訓(xùn)練活動(dòng)很難出現(xiàn)。比如國(guó)外訓(xùn)練中常用的“應(yīng)激恢復(fù)比率原則”,也不會(huì)出現(xiàn)絕對(duì)的細(xì)胞內(nèi)無(wú)氧現(xiàn)象。

其次,線(xiàn)粒體萎縮的實(shí)驗(yàn)多數(shù)是動(dòng)物實(shí)驗(yàn),且多為急性實(shí)驗(yàn),萎縮的原因一般解釋為過(guò)量氧應(yīng)激條件下活性氧(ROS)所致的細(xì)胞器損害[6]。除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外,未檢索到人體無(wú)氧訓(xùn)練條件下長(zhǎng)期跟蹤研究的文獻(xiàn)。當(dāng)然,我們并不懷疑在極端缺血缺氧的實(shí)驗(yàn)條件下,線(xiàn)粒體呼吸鏈及細(xì)胞會(huì)發(fā)生凋亡的情況,但在實(shí)際訓(xùn)練中很難發(fā)生導(dǎo)致極端缺血缺氧的情況。即使有這種訓(xùn)練手段,運(yùn)動(dòng)員對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷的生物自我保護(hù)機(jī)制也不允許導(dǎo)致細(xì)胞死亡的極度缺血缺氧現(xiàn)象的發(fā)生。

再次,在氧不足狀態(tài)下,細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的限制性負(fù)反饋抑制,也不會(huì)讓絕對(duì)的缺氧情況長(zhǎng)時(shí)間存在。機(jī)體化學(xué)反應(yīng)底物增加的同時(shí),會(huì)減慢代謝的速度,這種情況為減少細(xì)胞傷害提供了最直接的保護(hù)限制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),與電路過(guò)載自動(dòng)跳閘的道理類(lèi)似。大量實(shí)驗(yàn)也支持人體在氧不足狀態(tài)下的自適應(yīng)機(jī)制。缺氧是引起細(xì)胞損傷的重要原因,而缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1是新發(fā)現(xiàn)的在氧濃度改變的一系列自適應(yīng)反應(yīng)中的重要調(diào)節(jié)因子。HIF-1對(duì)腫瘤細(xì)胞糖代謝的影響,主要通過(guò)低氧誘導(dǎo)的糖酵解代謝酶的增加而起作用。Lu等發(fā)現(xiàn),HIF-1α不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞糖酵解代謝酶的表達(dá),糖酵解代謝的產(chǎn)物乳酸和丙酮酸也可以促進(jìn)HIF-1α的穩(wěn)定,促進(jìn)HIF-1α誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄,構(gòu)成一個(gè)正反饋循環(huán),但機(jī)制還不清楚[7]。眾多研究表明,除實(shí)驗(yàn)室條件下的特殊無(wú)氧限制情況外,競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中的無(wú)氧與低氧分級(jí)訓(xùn)練即使按照最原始的“應(yīng)激”適應(yīng)理論,所謂的無(wú)氧能量代謝在生物邏輯上只能造成線(xiàn)粒體系統(tǒng)的效率重調(diào)而不是萎縮。比如線(xiàn)粒體自噬的雙向調(diào)節(jié)、凋亡現(xiàn)象等,都是線(xiàn)粒體系統(tǒng)效率重調(diào)過(guò)程的正常表現(xiàn)。這才是生命系統(tǒng)與環(huán)境變化動(dòng)態(tài)調(diào)適的生存原理。

另外,無(wú)氧的說(shuō)法也值得斟酌,因?yàn)闊o(wú)論能量消耗的容積表達(dá)功率多大、時(shí)限多窄,能量穩(wěn)態(tài)最終還是通過(guò)氧化還原過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的,無(wú)氧或氧不足只是能耗與氧恢復(fù)的即時(shí)動(dòng)態(tài)關(guān)系表達(dá)而已。所謂無(wú)氧訓(xùn)練的正確理解應(yīng)當(dāng)是能量容量功率容積的極大化,是生命生存遺傳機(jī)制的能量時(shí)間表現(xiàn),后天訓(xùn)練中短暫的間歇性氧不足,可以逐步重構(gòu)能量容量功率容積的極大化與線(xiàn)粒體系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)調(diào)適關(guān)系。沒(méi)有無(wú)氧訓(xùn)練,限制時(shí)間的能量容量功率容積的極大化,就不能滿(mǎn)足速度競(jìng)賽的生物要求。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)線(xiàn)粒體的研究集中在運(yùn)動(dòng)性疲勞與線(xiàn)粒體的關(guān)系,包括能量耗竭學(xué)說(shuō)、代謝產(chǎn)物堆積學(xué)說(shuō)、離子代謝紊亂學(xué)說(shuō)、氧自由基學(xué)說(shuō)等。研究認(rèn)為,急性運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)粒體ROS調(diào)控能量代謝與抗氧化系統(tǒng)的平衡,ROS在運(yùn)動(dòng)中線(xiàn)粒體能量轉(zhuǎn)換和抗氧化平衡中發(fā)揮“分子開(kāi)關(guān)”的作用。美籍華裔學(xué)者吉力立首次發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)線(xiàn)粒體ROS可通過(guò)激活NF-κB上調(diào)MnSOD表達(dá)。

研究指出,線(xiàn)粒體是高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器,可以從4點(diǎn)進(jìn)行考慮:線(xiàn)粒體融合(fusion)提高ATP轉(zhuǎn)換效率,減少損傷,利于修復(fù);線(xiàn)粒體分裂(fission)和移動(dòng)(movement)利于細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域線(xiàn)粒體執(zhí)行各自功能;線(xiàn)粒體自噬(mitophagy)清除完全損傷的線(xiàn)粒體——線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系;線(xiàn)粒體生物合成(biogenesis)維持細(xì)胞健康線(xiàn)粒體的閾值。

急性運(yùn)動(dòng)中骨骼肌線(xiàn)粒體趨向分裂,有助于提高ATP的輸出效率;運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期線(xiàn)粒體趨向于網(wǎng)絡(luò)化的融合過(guò)程,維持能量代謝的效率,有利于能量的節(jié)省化——耐力訓(xùn)練的深遠(yuǎn)效應(yīng)。線(xiàn)粒體營(yíng)養(yǎng)素——羥基酪醇可刺激PGC-1α和p53通路,促進(jìn)線(xiàn)粒體融合,抑制分裂和自噬,上調(diào)線(xiàn)粒體復(fù)合體及抗氧化酶系表達(dá),從而抑制劇烈運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌線(xiàn)粒體的損傷。線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)受細(xì)胞核DNA與線(xiàn)粒體DNA共同調(diào)控,線(xiàn)粒體ROS是諸多細(xì)胞生理事件的必要條件;ROS是線(xiàn)粒體與細(xì)胞核cross-talk的信使,其水平?jīng)Q定其生物學(xué)效應(yīng)。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練通過(guò)干預(yù)ROS調(diào)控細(xì)胞核和線(xiàn)粒體 cross-talk,不同水平的外源性H2O2雙向調(diào)控成肌細(xì)胞線(xiàn)粒體的動(dòng)態(tài)重構(gòu),雷帕霉素靶蛋白mTOR參與不同水平H2O2對(duì)PGC-1α和線(xiàn)粒體重構(gòu)的雙向調(diào)控。

從前面的分析可知,氧耗對(duì)應(yīng)的是能量消耗,能量消耗對(duì)應(yīng)的是輸出功的大小,動(dòng)作鏈輸出功的增加才是競(jìng)技訓(xùn)練的發(fā)展方向。僅以部分條件標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一的動(dòng)物線(xiàn)粒體實(shí)驗(yàn)結(jié)果,就推論出無(wú)氧訓(xùn)練導(dǎo)致線(xiàn)粒體萎縮的指導(dǎo)性訓(xùn)練意見(jiàn),提倡進(jìn)行所謂最大攝氧量55%～75% 水平的低功率有氧訓(xùn)練極不嚴(yán)謹(jǐn)。實(shí)際上,這不僅是一個(gè)有爭(zhēng)議的生物科學(xué)問(wèn)題,也是一個(gè)嚴(yán)重違反競(jìng)賽目標(biāo)訓(xùn)練生物適應(yīng)邏輯導(dǎo)向的問(wèn)題。我國(guó)多數(shù)長(zhǎng)距離項(xiàng)目的教練員與運(yùn)動(dòng)員,訓(xùn)練艱苦異常而成績(jī)依然不佳,原因可能很多,但基于上述錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),很難達(dá)到競(jìng)賽成績(jī)的提高與突破。

氧適應(yīng)狀態(tài)分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)適機(jī)制。在對(duì)人體缺氧機(jī)制系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)方面,目前只有2019年諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了有針對(duì)性的表述。諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間研究,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞都存在的缺氧誘導(dǎo)因子(HIF),是由結(jié)構(gòu)同源的α亞基和相同的β亞基組成的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子,目前已知包括HIF-1、HIF-2、HIF-3這3個(gè)成員。HIF-1α和ARNT(HIF-β)在缺氧的情況下引起缺氧調(diào)適,而在正常氧水平條件下又通過(guò)泛素復(fù)合蛋白VHL與HIF-1α作用引起其降解,恢復(fù)氧活動(dòng)正常水平。缺氧與氧恢復(fù)因子轉(zhuǎn)錄水平的研究成果,對(duì)氧調(diào)適機(jī)制有更進(jìn)一步的闡釋。從生物原理上分析,總功功率訓(xùn)練與氧適應(yīng)狀態(tài)調(diào)適的關(guān)系,才是競(jìng)技訓(xùn)練中應(yīng)關(guān)注與深入研究的問(wèn)題。何云凌利用對(duì)低氧敏感的PC12 細(xì)胞系,通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較不同氧濃度、不同低氧處理時(shí)間對(duì)不同接種密度下PC12細(xì)胞存活能力的影響。結(jié)果表明:經(jīng)10%低氧處理24 h和48 h后,PC12細(xì)胞存活能力都顯著增加;而0.3%低氧條件處理24 h或48 h,均明顯抑制PC12細(xì)胞的存活。這說(shuō)明在適度低氧條件下,細(xì)胞的抗氧化能力穩(wěn)定,ROS 含量沒(méi)有明顯改變;而在嚴(yán)重低氧條件下,細(xì)胞的抗氧化能力降低,ROS 含量增加。研究表明,細(xì)胞在低氧條件下通過(guò)激活低氧誘導(dǎo)因子和BNIP3介導(dǎo)的PI3K通路誘導(dǎo)線(xiàn)粒體自噬,減少ROS的產(chǎn)生,促進(jìn)細(xì)胞的存活和低氧適應(yīng)[8]。申去非等[9]研究平原短期高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(HIT)對(duì)急進(jìn)高原青年男性淋巴細(xì)胞線(xiàn)粒體DNA氧化損傷的影響,發(fā)現(xiàn)平原階段短期高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可提高機(jī)體高原低氧環(huán)境下淋巴細(xì)胞線(xiàn)粒體的抗氧化能力和能量代謝水平。研究[8-9]表明,無(wú)氧發(fā)生之前的低氧分級(jí)訓(xùn)練一般不會(huì)造成線(xiàn)粒體萎縮,而是促進(jìn)其進(jìn)行積極的調(diào)適活動(dòng)。比如線(xiàn)粒體自噬的雙向調(diào)節(jié),是生命系統(tǒng)與環(huán)境變化動(dòng)態(tài)調(diào)適的生存原理。機(jī)體細(xì)胞在自己生命周期的每一刻,都在為生命的存在而進(jìn)行最大限度的生命活動(dòng),比如應(yīng)激的3個(gè)階段,這是細(xì)胞極限生存的最大化體現(xiàn)。腦的主動(dòng)控制與復(fù)雜的細(xì)胞信息控制網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)反饋調(diào)節(jié),保障我們能夠在各種極端環(huán)境條件下生存,發(fā)生順應(yīng)于環(huán)境要求的從基因到細(xì)胞生命迭代的演化進(jìn)化,這就是最簡(jiǎn)單的生命活動(dòng)原理。

在競(jìng)技訓(xùn)練的生物原則上,應(yīng)意識(shí)到:堅(jiān)持生命與能量代謝極限環(huán)境動(dòng)態(tài)自組織調(diào)適的訓(xùn)練生物原理,倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)與組織目標(biāo)化訓(xùn)練程式,才是最重要的訓(xùn)練問(wèn)題。以徑賽項(xiàng)目為例,隨著距離的延長(zhǎng),ATP發(fā)生的狀態(tài)在改變,但這并不代表ATP只能在有氧狀態(tài)才能產(chǎn)生,時(shí)間約束是ATP發(fā)生與狀態(tài)變化的根本原因。