许多骑行爱好者问我,为什么功率训练的强度区间范围看起来如此宽泛?究竟是在区间的低端还是高端进行训练,才能确保训练的效果呢?

当运动员在训练中未能达到预定的功率区间时,他们往往感到挫败,认为这次训练是失败的。相反,若超过这个区间,则会感到满意,仿佛成功完成了任务。实际上,运动员们渴望掌控训练过程,觉得在某个精确的功率百分比或乳酸浓度下训练,会对他们的进步产生更好的效果。然而,从细胞层面来看,事情远不是这么简单,因为人体是一个复杂的系统。

我们的身体并不“认识”所谓的强度区间;它只关注细胞内代谢产物的累积情况。研究运动时的代谢功能(Hawley,2002),可以帮助我们理解不同强度和持续时间的训练课程如何引发细胞反应,以提升肌肉的功能和效率,从而减少每次训练给细胞带来的扰动。

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细胞信号传导表明,无论训练强度如何变化,最终目标都是改善身体的氧化机制。例如,乳酸阈值训练(Z 2)和高强度间歇训练(Z 3)虽然表面上看似不同,但在激活 AMPK 信号通路表达 PGC 1-alpha 方面,它们的作用是相似的。

训练强度区间

低强度训练(Z 1)

  • 乳酸浓度:<2 mmol/L
  • 信号传导:钙信号传导促进 PGC 1-a 表达
  • 适应反应
    • 线粒体增殖
    • 增加骨骼肌的氧气供应
    • 提高氧化代谢底物的能力
  • 训练类型:持续 90 分钟以上的大运动量训练

阈值强度训练(Z 2)

  • 乳酸浓度:约 2 mmol/L
  • 信号传导:AMPK 信号传导促进 PGC 1-a 表达
  • 适应反应
    • 线粒体增殖
    • 乳酸清除能力增强
    • 不依赖纤毛蛋白的运动单元数量增加
    • 糖酵解减少,丙酮酸和乳酸的氧化增加
    • 乳酸阈值 2 的强度下训练
  • 训练类型:持续 2 到 4 组训练,每组 2 到 4 分钟。例如:6'/8' @ <3.5 mmol/L 2'

高强度训练(Z 3)

  • 乳酸浓度:>4 mmol/L
  • 信号传导:AMPK 信号传导促进 PGC 1-a 表达
  • 适应反应
    • 肌纤维中线粒体密度增加
    • 柠檬酸合成酶活性最大化
    • 线粒体呼吸在 II 型肌纤维中增加
    • 特定运动单元的招募
  • 训练类型:间歇训练,每组 1 到 2 分钟。例如:5'/3' @106-110% CP/CS @ >4 mmol/L 1-r 3'

是否应该严格遵循固定的强度区间?

细胞反应随运动强度和持续时间的变化而改变,因此,强度区间并非一成不变,而是动态调整的。个体之间存在显著差异,特别是在耐力运动过程中,这种差异尤为明显。Steve Magness 在其著作中强调,强度区间不应被视为绝对指标。即使在临界功率的 92%到 98%之间,代谢物积累或细胞信号传导也不会有太大区别。区间是灵活多变的,尤其是在长时间运动中。

Steve Magness 是一位运动表现领域的专家,著有多部书籍,如《Do Hard Things: Why We Get Resilience Wrong and the Surprising Science of Real Toughness》、《The Science of Running》,并共同撰写了《Peak Performance》。

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训练强度区间的真相

总的来说,Steve Magness 指出,强度区间给人一种精确的印象,但这是一种错觉。我们可能觉得自己完全掌控了训练过程,但实际上并非如此。当前,我们既没有足够的工具也没有充分的知识来将特定的训练强度与确切的代谢适应直接联系起来。

对他而言,有氧适应并不会局限在某个特定区域,因为人体不会通过简单的开关机制来开启或关闭特定的代谢适应路径。这意味着所谓的“流行 2 区训练”实际上是一个误导,并不存在于现实中。人体是复杂的系统,任何因素——包括肌纤维募集、营养策略和疲劳等——都会影响训练效果并改变压力源。

通过调节训练强度、时间和营养摄入,我们可以影响 PGC 1-alpha 信号通路,进而促进线粒体生物合成,增加线粒体的数量和效率。例如,在低强度长时间训练中不摄入碳水化合物的情况下,可以在糖原阈值下工作,这会像高强度间歇训练一样激活 AMPK(能量传感器)。因此,两种看似完全相反的训练方式可能会产生相似的代谢效果。

强度区间应被视为代谢连续体中的过渡阶段。在预疲劳状态下,一次 90% CP/CS 的长时间训练可以产生与高强度间歇训练相同的代谢压力。

疲劳会影响强度区间

在关于训练强度的文章中,介绍了运动持久性的概念,这对长期表现有着关键的重要性。

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疲劳会改变训练课程中的强度区间。

长时间运动导致机械效率降低和代谢能量消耗增加,同时相同功率输出下心率上升。这些变化使得强度区间左移,乳酸阈值与未疲劳状态下的测试结果不同。

这里有一个研究的具体例子,展示了在一次 3 小时 40 分钟的自行车训练中,乳酸阈值(LTH 2)爬升过程中区间的变化。

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显而易见,在训练课程结束时,强度区间发生了偏移。最后一次阈值爬升时的功率为 231 W,平均心率为 164 bpm,相较于训练开始时疲劳程度较低的状态,功率降低了 25 W,而平均心率则升高了 9 bpm。

在长时间的锻炼过程中,必须考虑疲劳的逐步发展及其变化,因为这会对运动强度区间产生影响。

在长时间运动中,为什么会出现效率下降?

Stevenson 等人(2022 年)的研究关注了这个问题,揭示了效率降低可能与长时间运动致使肌纤维内糖原储备耗尽相关。这一过程会改变肌肉收缩功能,进而在特定强度下提升机械和代谢负担。因此,在恒定输出功率下,肌纤维的特定工作率会上升,造成长时间运动后,由中等强度区间过渡至高强度区间时,所能达到的输出功率减少。

分析“中等强度区间”与“高强度区间”的转换点颇具意义,原因在于,正是在这两个区间的交界处,代谢参数(如 VO 2、乳酸)开始发生显著变化。

为了探究疲劳对运动强度区间的作用,他们设计了两种不同的测试方法:

  • 首先,在静息状态下实施单独的递增测试,以此来确定乳酸阈值 1(LTH 1)。

  • 其次,开展一项包含 2 小时以 90% LTH 1 强度骑行的测试,其后再次进行递增测试,以评估疲劳状态下的 LTH 1。

结果相当有趣:

  • 第一通气阈值(VT 1)的输出功率在长时间运动后显著降低,从 217 W(±42 W)降至 196 W(±42 W),使用血乳酸浓度(LTH 1)测量时从 212 W(±47 W)降至 190 W(±47 W)。

  • 这种减少是由于疲劳状态下效率降低,VT 1 时降低 8 W(±10 W),LTH 1 时降低 7 W(±9 W),以及过渡时代谢能量消耗率的变化,即 VT 1 降低 14 W(±11 W)和 LTH 1 降低 15 W(±22 W)。

  • 相关心率在长时间运动后增加,VT 1 时从 142 bpm(±9 bpm)升至 151 bpm(±12 bpm),LTH 1 时从 140 bpm(±13 bpm)升至 150 bpm(±15 bpm)。疲劳对心率漂移的影响非常明显。

这些结果表明,从中等强度到高强度过渡时的外部功率在长时间运动后会下降,这是由于效率降低和代谢能量消耗率的变化。我们还可以看到,与阈值相关的心率在心血管漂移的影响下肯定会增加,由于肌肉疲劳和肌纤维效率降低,心脏需要做更多工作来泵血。

从中等强度到高强度过渡时的输出功率在长时间运动后显著降低,无论是通过第一通气阈值(VT 1)测量还是使用血乳酸水平测量都是如此。

Gallo 等人(2024)的研究也显示了疲劳对强度降低和疲劳状态下 VT 1 和 LTH 1 变化的类似影响。他们发现运动员之间的强度降低差异较大,在中等强度和重度强度之间过渡阶段持久性更高的运动员也是那些具有更大运动能力和更高脂肪氧化率的运动员。

在中等强度和重度强度之间过渡时维持功率的能力是长期表现的关键决定因素,它与脂肪代谢效率密切相关。

我们可以学到

  • 即便训练强度低于预定目标区间,也应予以认可。因为强度区间并非固定不变,通常会随疲劳累积而有所下降。

  • 不建议僵化地遵循强度区间,而应灵活调整。

  • 区间内的强度范围或许看似宽泛,但应从进化论视角审视。为增强耐力,推荐在训练伊始从区间低端起步,并逐步提升强度。

  • 疲劳状态下的训练会改变运动强度区间,具体表现为长时间运动时强度逐渐减弱,心率相应上升。

  • 考虑到运动持久性——即长期维持巅峰表现的能力,对于精细调整训练计划及竞赛策略至关重要。

  • 在持续时间长于 3 小时的锻炼、训练或竞赛过程中,我提议依据机械强度与心率之间的关联来调节运动强度,此举相较于单独依赖自行车功率或游泳-跑步配速更为稳妥。

留个小问题

如何解释心率在超长距离运动中不再上升?

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究竟如何确定你的训练强度?包括:

  • 最新科学评定方法
  • 结合训练课程如何使用

敬请期待!

引用文献

  • Gallo & al (2024). Power output at the moderate‐to‐heavy intensity transition decreases in a non‐linear fashion during prolonged exercise

  • Stevenson & al (2022). Prolonged cycling reduces power output at the moderate‐to‐heavy intensity transition.

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