На протяжении многих лет события, связанные с повышенной выносливостью, все больше вызывают интерес научного сообщества, поскольку они считаются выдающейся моделью для изучения адаптивных реакций на экстремальные нагрузки на организм человека. Примечательно, что в ультрамарафонах, т. е. любом событии, превышающем длину традиционного марафона в 42,195 км, наблюдается тенденция к росту количества участников.
Хорошо известно, что скорость бега на выносливость зависит от VO2max, способностью поддерживать высокий процент VO2max и экономичности бега. Тем не менее, хотя экономичность бега считается ключевым фактором, определяющим производительность для «классических дистанций», ее важность в контексте ультрамарафонских дистанций все еще обсуждается.
Хотя стратегии улучшения экономичности бега являются обязательными в случаях марафона и более коротких дистанций, оптимизация других факторов, связанных с выносливостью низкой интенсивности (например, минимизация повреждения тканей нижних конечностей и мышечной усталости), может побудить бегунов выбирать стратегии, которые приведут к ухудшению экономичности бега в ультрамарафонах.
Однако, хотя показатель VO2max был описан, как детерминант производительности ультрамарафона, утверждается, что наибольшая разница в производительности (~ 85%) была выявлена, когда в расчеты было добавлено среднее значение экономичности бега.
Исследование влияния усталости на экономичность бега все еще является важным научным вопросом в ультрамарафоне, как для оптимизации производительности, так и для лучшего понимания пределов адаптивных реакций человеческого организма.
Две разные формы экономичности бега были определены научной литературой, как стоимость кислорода или, альтернативно, как стоимость энергии. Используя один из двух подходов, во многих исследованиях изучалось влияние ультрамарафона на экономичности бега. Как следствие, были получены неоднозначные результаты, представленные на рисунке ниже.
Скрипты экспериментов были получены путем поиска в электронных базах данных MEDLINE, PubMed, ScienceDirect, SPORTDiscus и Web of Science с использованием следующих ключевых слов в различных сочетаниях: «стоимость энергии», «стоимость кислорода», «экономичность бега», «ультрамарафон», «Ультра-выносливость». Были исключены статьи, написанные на других языках, кроме английского, а также статьи, которые еще не были приняты или опубликованы. Поиск в электронной базе данных был дополнен изучением библиографий соответствующих статей.
Этот подход включает количественное определение экономичности бега по массе VO2, деление установившегося VO2 выше значения, измеренного в состоянии покоя в положении стоя, на скорость движения. Это связано с тем, что VO2 отражает количество АТФ, используемое, когда аэробный метаболизм обеспечивает все потребности.
При таком подходе, называемом стоимостью O2, в серии независимых исследований сообщалось о приростах до 18% после ультрамарафонов (но не во всех исследованиях).
Поскольку энергия, производимая на литр O2, зависит от метаболизируемого субстрата, и, учитывая, что этот более поздний фактор может изменяться в зависимости от интенсивности и/или продолжительности упражнения, выражение экономичности бега в единицах энергии (т.е. истинные затраты энергии на бег) представляет собой лучшей способ оценки.
Это является критически важным вопросом, особенно в ультрамарафонах, где наблюдается четкое смещение топлива с углеводов в жиры до и после гонки.
Тем не менее, когда затраты энергии были рассмотрены, исследования все же показали смешанные результаты.
Затраты энергии увеличились на 13% после 65-километрового горного ультрамарафона, тогда как во время 24-часового бега на беговой дорожке наблюдали увеличение только на ~ 5% до 8-го часа.
Напротив, другие эксперименты не показали изменений. Кроме того, было отмечено, что затраты энергиии, измеренные во время подъема в гору, снизились на ~ 14% после 330 км с совокупным приростом высоты +24 000 м. Те же авторы подтвердили и расширили предыдущее наблюдение, описав снижение затрат энергии на ~ 7% в различных условиях бега в гору после той же гонки.
Хотя выражение экономичность бега, как стоимость энергии для бега, является важной проблемой в ультрамарафоне (как выделено выше), настоящая статья будет посвящена рассмотрению дополнительных физиологических причин и методологических проблем, которые могут потенциально объяснить представленные расхождения.
Действительно, было обнаружено, что VO2 увеличивается на ~ 18% (Millet et al., 2000; Vernillo et al., 2014); снизился на ~ 10% (Lazzer et al., 2015); или остался неизменным (~ 3%) (Gimenez et al., 2013; Schena et al., 2014) после ультрамарафонов от 60 до 330 км.
Нервно-мышечные изменения могут представлять собой источник увеличения стоимости энергии. Действительно, ультрамарафоны приводят к мышечной усталости и повреждению скелетных мышц, что необходимо компенсировать за счет большего нейронного вклада в мышцу для выработки такого же количество силы, особенно во время фазы толчка в беге.
Это увеличение нейронного вклада в мышцы может вызвать более высокую потребность в VO2 и, следовательно, рост стоимости энергии. Кроме того, ультрамарафоны могут приводить к изменениям в биомеханике бега, в частности к увеличению частоты шагов и жесткости ног.
Большинство бегунов в "свежем" состоянии самопроизвольно выбирают частоту шагов, которая сводит к минимуму стоимость энергии. Однако, остается ли это поведение с приходом усталости, остается неясным.
Наконец, несмотря на то, что жесткость ахиллова сухожилия не менялась после марафона, нельзя исключать возможного изменения его механических свойств после более продолжительной механической нагрузки, например, во время ультрамарафона. Соответственно, потенциальное снижение жесткости ахиллова сухожилия потребовало бы большего усилия во время фазы толчка, приводящего к повышению стоимости энергии.
Хотя механизмы, лежащие в основе этих наблюдений, остаются неясными, вполне возможно, что упражнения на выносливость вызывают положительную адаптацию в нервном контроле движения. Мышечная усталость может быть снижена путем перераспределения уровня активности между мышцами, что может служить еще одним объяснением более низкого роста стоимости энергии в ультрамарафонах.
Таким образом, количество участников остается ограниченным, а ультрамарафонцы продолжают оставаться относительно небольшой категорией бегунов.
Эти соображения делают анализ уровня работоспособности спортсменов более сложным. В какой степени изменения стоимости энергии могут быть вызваны, и какие механизмы ускоряют эти изменения, остаются открытыми исследовательскими вопросами.
Тем не менее, мы считаем, что методологические ограничения представляют другого кандидата, который может объяснить вышеупомянутые расхождения. Например, в некоторых исследованиях во время горных ультрамарафонов использовались протоколы бега по уровням для анализа изменений в стоимости энергии, в то время как градуированные условия бега должны быть более точной моделью для изучения этого типа производительности, в основном характеризуемого большими положительными / отрицательными изменениями высоты.
Кроме того, следует сообщать об отдельных изменениях стоимости энергии, а также о среднем и стандартном отклонении. Диапазон индивидуальных ответов может представлять одно и то же среднее значение и стандартные отклонения, и поскольку ультрамарафоны обладают уникальными и специфическими характеристиками, ожидается, что изменчивость будет выше, чем в более коротких дистанциях.
Кроме того, для исследований, использующих беговую дорожку для оценки изменений стоимости энергии, требуется несколько сеансов для ознакомления субъектов тестирования с беговой дорожкой и, что более важно, с самими условиями тестирования (например, уклоном беговой дорожки). Это не всегда было сделано правильно.
Наконец, хотя исследования изменений в механике бега и динамике оксигенации скелетных мышц после горного ультрамарафона включали контрольную группу, это никогда не делалось при измерении изменений в стоимости бега.
Присутствие контрольной группы важно, так как ее включение ограничит вероятность смешения переменных (например, выбор рабочего протокола или отсутствие достаточного ознакомления), влияющих на результаты.
В данной статье мы подвергли сомнению эти наблюдаемые расхождения, иллюстрирующие потенциальные механизмы, связанные с положительным или отрицательным эффектом усталости на стоимость энергии. Кроме того, мы обсудили необходимость установления научных стандартов для оценки изменений стоимости энергии в исследованиях ультрамарафона.
По нашему мнению, дизайн будущих исследований, изучающих изменения стоимости энергии после ультрамарафона, может быть улучшен путем устранения четырех конкретных методологических ограничений. Во-первых, учет конкретных условий ультрамарафона при разработке протокола бега; во-вторых, принимая во внимание, являются ли изменения стоимости энергии между, до и после гонки одинаковыми для разных людей; в-третьих, обеспечение адекватных ознакомительных сессий для уменьшения эффекта привыкания; наконец, вставка контрольной группы для уменьшения предвзятого интерпретирования результатов.
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2017.00783/full
Хорошо известно, что скорость бега на выносливость зависит от VO2max, способностью поддерживать высокий процент VO2max и экономичности бега. Тем не менее, хотя экономичность бега считается ключевым фактором, определяющим производительность для «классических дистанций», ее важность в контексте ультрамарафонских дистанций все еще обсуждается.
Хотя стратегии улучшения экономичности бега являются обязательными в случаях марафона и более коротких дистанций, оптимизация других факторов, связанных с выносливостью низкой интенсивности (например, минимизация повреждения тканей нижних конечностей и мышечной усталости), может побудить бегунов выбирать стратегии, которые приведут к ухудшению экономичности бега в ультрамарафонах.
Однако, хотя показатель VO2max был описан, как детерминант производительности ультрамарафона, утверждается, что наибольшая разница в производительности (~ 85%) была выявлена, когда в расчеты было добавлено среднее значение экономичности бега.
Исследование влияния усталости на экономичность бега все еще является важным научным вопросом в ультрамарафоне, как для оптимизации производительности, так и для лучшего понимания пределов адаптивных реакций человеческого организма.
Роль экономичности бега в ультрамарафоне
Две разные формы экономичности бега были определены научной литературой, как стоимость кислорода или, альтернативно, как стоимость энергии. Используя один из двух подходов, во многих исследованиях изучалось влияние ультрамарафона на экономичности бега. Как следствие, были получены неоднозначные результаты, представленные на рисунке ниже.
 |
| Сводка исследований, в которых рассматриваются изменения в экономичности бега, либо в виде стоимости O2 (млO2 · кг -1 · м -1), либо стоимости энергии (Дж · кг -1 · м -1) до (до) и после (после) ультра-марафонов. Ns обозначает незначительные изменения (P> 0,05), когда точные значения P были недоступны, тогда как P <0,05 и P <0,001 указывают на значительные изменения в тех случаях, когда точные значения P не были указаны. |
Скрипты экспериментов были получены путем поиска в электронных базах данных MEDLINE, PubMed, ScienceDirect, SPORTDiscus и Web of Science с использованием следующих ключевых слов в различных сочетаниях: «стоимость энергии», «стоимость кислорода», «экономичность бега», «ультрамарафон», «Ультра-выносливость». Были исключены статьи, написанные на других языках, кроме английского, а также статьи, которые еще не были приняты или опубликованы. Поиск в электронной базе данных был дополнен изучением библиографий соответствующих статей.
Экономичность бега, как стоимость О2
Этот подход включает количественное определение экономичности бега по массе VO2, деление установившегося VO2 выше значения, измеренного в состоянии покоя в положении стоя, на скорость движения. Это связано с тем, что VO2 отражает количество АТФ, используемое, когда аэробный метаболизм обеспечивает все потребности.
При таком подходе, называемом стоимостью O2, в серии независимых исследований сообщалось о приростах до 18% после ультрамарафонов (но не во всех исследованиях).
Экономичность бега, как стоимость энергии
Поскольку энергия, производимая на литр O2, зависит от метаболизируемого субстрата, и, учитывая, что этот более поздний фактор может изменяться в зависимости от интенсивности и/или продолжительности упражнения, выражение экономичности бега в единицах энергии (т.е. истинные затраты энергии на бег) представляет собой лучшей способ оценки.
Это является критически важным вопросом, особенно в ультрамарафонах, где наблюдается четкое смещение топлива с углеводов в жиры до и после гонки.
Тем не менее, когда затраты энергии были рассмотрены, исследования все же показали смешанные результаты.
Затраты энергии увеличились на 13% после 65-километрового горного ультрамарафона, тогда как во время 24-часового бега на беговой дорожке наблюдали увеличение только на ~ 5% до 8-го часа.
Напротив, другие эксперименты не показали изменений. Кроме того, было отмечено, что затраты энергиии, измеренные во время подъема в гору, снизились на ~ 14% после 330 км с совокупным приростом высоты +24 000 м. Те же авторы подтвердили и расширили предыдущее наблюдение, описав снижение затрат энергии на ~ 7% в различных условиях бега в гору после той же гонки.
Хотя выражение экономичность бега, как стоимость энергии для бега, является важной проблемой в ультрамарафоне (как выделено выше), настоящая статья будет посвящена рассмотрению дополнительных физиологических причин и методологических проблем, которые могут потенциально объяснить представленные расхождения.
Какие факторы могут объяснить увеличение стоимости энергии после ультрамарафона?
Стоимость энергии растет с увеличением дистанции до марафона. Соответственно, можно ожидать роста стоимости энергии после ультрамарафона, даже если механизмы не до конца понятны. После ультрамарафонов функциональные возможности дыхательной системы могут снижаться. Однако стоимость дыхания при заданной субмаксимальной скорости бега неясна.Действительно, было обнаружено, что VO2 увеличивается на ~ 18% (Millet et al., 2000; Vernillo et al., 2014); снизился на ~ 10% (Lazzer et al., 2015); или остался неизменным (~ 3%) (Gimenez et al., 2013; Schena et al., 2014) после ультрамарафонов от 60 до 330 км.
Нервно-мышечные изменения могут представлять собой источник увеличения стоимости энергии. Действительно, ультрамарафоны приводят к мышечной усталости и повреждению скелетных мышц, что необходимо компенсировать за счет большего нейронного вклада в мышцу для выработки такого же количество силы, особенно во время фазы толчка в беге.
Это увеличение нейронного вклада в мышцы может вызвать более высокую потребность в VO2 и, следовательно, рост стоимости энергии. Кроме того, ультрамарафоны могут приводить к изменениям в биомеханике бега, в частности к увеличению частоты шагов и жесткости ног.
Большинство бегунов в "свежем" состоянии самопроизвольно выбирают частоту шагов, которая сводит к минимуму стоимость энергии. Однако, остается ли это поведение с приходом усталости, остается неясным.
Наконец, несмотря на то, что жесткость ахиллова сухожилия не менялась после марафона, нельзя исключать возможного изменения его механических свойств после более продолжительной механической нагрузки, например, во время ультрамарафона. Соответственно, потенциальное снижение жесткости ахиллова сухожилия потребовало бы большего усилия во время фазы толчка, приводящего к повышению стоимости энергии.
Какие факторы могут объяснить, что стоимость энергии не увеличивается после ультрамарафона?
Следует признать, что снижение стоимости энергии после ультрамарафонов, обнаруженное в некоторых исследованиях, ранее наблюдалось в других задачах, касающихся ультра выносливости. Действительно, стоимость энергии уровня ходьбы улучшилась на ~ 19% после ходьбы ~ 115 км / день в течение 12 дней, а общая эффективность увеличилась на ~ 15% после езды на велосипеде 170 км / день в течение 19 дней.Хотя механизмы, лежащие в основе этих наблюдений, остаются неясными, вполне возможно, что упражнения на выносливость вызывают положительную адаптацию в нервном контроле движения. Мышечная усталость может быть снижена путем перераспределения уровня активности между мышцами, что может служить еще одним объяснением более низкого роста стоимости энергии в ультрамарафонах.
Методологические проблемы
Несколько проблем могут лежать в основе расхождений. Во-первых, характеристики ультрамарафона (продолжительность, непрерывная гонка или этапаы, изменение курса, температуры и высоты) делают определение постоянной доли VO2max более сложным. Было высказано предположение, что оно может составлять ~ 40–50% VO2max в течение 24-часовой гонки и достигать ~ 70–80% VO2max за три пробега. 22, 48 и 20 км в течение 3 дней подряд. Во-вторых, несмотря на экспоненциальный рост участия в ультрамарафонах, число финишеров в настоящее время составляет менее 13%.Таким образом, количество участников остается ограниченным, а ультрамарафонцы продолжают оставаться относительно небольшой категорией бегунов.
Эти соображения делают анализ уровня работоспособности спортсменов более сложным. В какой степени изменения стоимости энергии могут быть вызваны, и какие механизмы ускоряют эти изменения, остаются открытыми исследовательскими вопросами.
Тем не менее, мы считаем, что методологические ограничения представляют другого кандидата, который может объяснить вышеупомянутые расхождения. Например, в некоторых исследованиях во время горных ультрамарафонов использовались протоколы бега по уровням для анализа изменений в стоимости энергии, в то время как градуированные условия бега должны быть более точной моделью для изучения этого типа производительности, в основном характеризуемого большими положительными / отрицательными изменениями высоты.
Кроме того, следует сообщать об отдельных изменениях стоимости энергии, а также о среднем и стандартном отклонении. Диапазон индивидуальных ответов может представлять одно и то же среднее значение и стандартные отклонения, и поскольку ультрамарафоны обладают уникальными и специфическими характеристиками, ожидается, что изменчивость будет выше, чем в более коротких дистанциях.
Кроме того, для исследований, использующих беговую дорожку для оценки изменений стоимости энергии, требуется несколько сеансов для ознакомления субъектов тестирования с беговой дорожкой и, что более важно, с самими условиями тестирования (например, уклоном беговой дорожки). Это не всегда было сделано правильно.
Наконец, хотя исследования изменений в механике бега и динамике оксигенации скелетных мышц после горного ультрамарафона включали контрольную группу, это никогда не делалось при измерении изменений в стоимости бега.
Присутствие контрольной группы важно, так как ее включение ограничит вероятность смешения переменных (например, выбор рабочего протокола или отсутствие достаточного ознакомления), влияющих на результаты.
Заключительные замечания
Исследования изменений экономичности бега из-за ультрамарафонов (выраженных как стоимость O2 или энергии) сообщают о противоречивых результатах. Это контрастирует с общепринятым мнением, что стоимость энергии обычно дрейфует вверх во время или после выполнения упражнений вплоть до дистанции марафона.В данной статье мы подвергли сомнению эти наблюдаемые расхождения, иллюстрирующие потенциальные механизмы, связанные с положительным или отрицательным эффектом усталости на стоимость энергии. Кроме того, мы обсудили необходимость установления научных стандартов для оценки изменений стоимости энергии в исследованиях ультрамарафона.
По нашему мнению, дизайн будущих исследований, изучающих изменения стоимости энергии после ультрамарафона, может быть улучшен путем устранения четырех конкретных методологических ограничений. Во-первых, учет конкретных условий ультрамарафона при разработке протокола бега; во-вторых, принимая во внимание, являются ли изменения стоимости энергии между, до и после гонки одинаковыми для разных людей; в-третьих, обеспечение адекватных ознакомительных сессий для уменьшения эффекта привыкания; наконец, вставка контрольной группы для уменьшения предвзятого интерпретирования результатов.
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2017.00783/full
Комментарии
Отправить комментарий