间隔时间效应对同期训练改善女大学生肌肉力量和心肺耐力的影响研究

武济好,吴 剑,崔建梅,康栩烨

自1980年Hickson发表第一篇同期训练研究报告以来,同期训练就成为运动训练领域的一个热点问题[1]。同期训练(Concurrent Training,CT)是一种将旨在发展最大肌力、肌肉耐力、爆发力的力量训练和发展心肺耐力素质的耐力训练安排在同一训练时期的训练方式[2]。同期训练最早应用于篮球[3]、赛艇[4]等强调运动员在具有高水平肌肉力量的同时兼具心肺耐力素质的运动项目。随着应用研究的不断深入,同期训练作为一种高效的手段,逐渐被应用到普通人群的运动干预方式中。

研究发现,同期训练中,力量与耐力素质发展的兼容性,始终是学者亟待解决的重要问题。Hickson(1980)的研究指出同期的力量和耐力干预可能会诱发干扰效应,抑制力量素质的发展[1]。于洪军等(2014)认为,训练变量是影响同期训练效果的重要因素[5]。Gabler(2018)和Vikmoen(2016)指出,经过合理安排的同期训练与单独的力量训练或者耐力训练相比,能兼具肌肉力量素质和心肺耐力素质的发展[6～7]。综上所述,如何调整训练的周期[8]、频率[9]、强度[10]、总量[11]、方式[12]以及顺序[13]等训练变量,减弱甚至消除干扰效应的影响是解决同期训练中不兼容性问题的核心思路。

训练间隔时间是影响同期训练效果的重要训练变量。Dudley(1985)和Robineau(2016)研究发现,将同期训练过程中力量和耐力部分的间隔时间延长至24小时能够显著降低干扰效应[14～15]。Sporer(2003)等研究则表明,在同一天内进行的力量和耐力同期训练同样能够有效发展力量素质[16]。由此可见,学界目前对力量与耐力同期训练的最佳间隔时间尚无定论。本研究旨在通过对比分析,探讨不同间隔时间对同期训练的影响,以期为同期训练理论与实践提供参考和借鉴。

1 研究设计

1.1 研究对象

本研究将间隔时间效应对同期训练改善女大学生肌肉力量和心肺耐力的影响作为研究对象。

1.2 被试

选取中北大学健美操选项班的在校女大学生为被试。实验前运用G-power3.1.9.7版本软件进行样本量估算,如图1所示。设定效应量为0.4,α=0.05,检验效能(1-β)为0.8,计算得出每组12人可保证研究结果的有效性。为了防止被试在实验过程中出现流失现象,以流失率为20%计算。

根据纳入与排除标准,最终筛选80名被试参加本次实验。最终因缺训、受伤等原因有14名被试未完成实验(每组被试完成所有训练及测试的人数均占比超过80%)。将被试随机分为肌肉力量与心肺耐力间隔8小时同期训练组(CT-8h组,n=17)、肌肉力量与心肺耐力间隔24小时同期训练组(CT-24h组,n=17)、肌肉力量组(S组,n=16)、心肺耐力组(E组,n=16)。本研究获得中北大学伦理委员会批准,所有被试在参与本研究项目前均被告知研究目的及实验可能存在的风险,并签署了知情同意书。被试基本情况见表1。

表1 被试基本情况

纳入标准:(1)大一、大二普通女性大学生;(2)无运动损伤以及手术史;(3)未参加力量与耐力系统性训练;(4)能够保证在实验过程中不参与其他体育锻炼。

排除标准:(1)两个月内服用过激素类药物;(2)患有运动禁忌疾病;(3)参与其他实验研究。

1.3 实验方案

实验过程中,对所有被试进行为期12周的运动干预。正式实验开始前,被试接受1周的适应性训练。适应性训练过程中,进行实验指标前测。根据被试最大肌力和最大心率进行运动干预方案设计,并帮助被试熟悉训练动作。正式实验过程中,被试每周接受2次心肺耐力/力量/同期训练干预。同期训练组被试两次运动干预间隔时间分别为8小时和24小时。每2周最后一次运动干预结束后24小时,对所有被试实验指标进行监测。由实验人员全程指导运动干预计划,保障干预实施质量。

正式运动干预过程中,CT-8h、CT-24h与S组被试接受抗阻训练干预。抗阻训练负荷控制在75%1RM范围内。具体运动干预方式如表2所示。

表2 抗阻训练内容

CT-8h、CT-24h与E组被试接受心肺耐力训练,干预时间为30分钟,运动干预强度控制在50%～80%(HRmax)范围内,实施细节如表3所示。运动干预过程中,实验人员通过心率手环监控被试实际运动强度,确保了心肺耐力训练质量。

1.4 测试指标

(1) 最大摄氧量(VO2max):使用COSMED心肺功能测试仪和ergoselect Ⅱ 100/200心电监控功率踏车监测被试VO2max。测试开始前,实验人员进行仪器校准。被试佩戴呼吸面罩后,开始CPET测试。测试过程中以每4秒增加1W的频率递增运动负荷。测试期间,功率自行车转速保持在55～65/min。当被试力竭或难以保持转速要求时测试结束,如图2所示。

(2)下肢1RM深蹲负重力量:测试开始前,被试进行5～10min热身。测试过程中,被试负重进行深蹲动作。初始负重量为20kg。动作完成后,逐次递增5kg,直至被试无法完成标准动作。每次测试后休息2分钟。实施细节如图3所示。

(3)下肢肌肉iEMG值:采用Noraxon16导遥测肌电仪对被试股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌以及腓肠肌进行表面肌电监测。具体操作步骤如下:①连接各部分仪器,同时通电;②对测试肌肉肌腹进行表面清洁,剃除测试部位毛发并用75%的酒精棉布擦拭,将双极电极片粘贴在下肢指定肌肉(股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌、腓肠肌)肌腹最饱满处,如图4所示;③将Noraxon16导遥测肌电仪与电极片连接后进行信号测试;④被试开始进行1RM深蹲负重力量时记录表面肌电信号并保存数据;⑤通过noraxson.mr(3.6.20)对原始肌电信号进行带通滤波、整流、平滑过滤及积分预处理后,再经过Matlab软件进行编程,计算得出下肢各肌肉的iEMG值。

1.5 数理统计法

所有数据均采用SPSS26.0统计软件进行统计与分析;描述性统计结果用平均值±标准差进行表示。采用重复测量方差分析方法对被试运动干预前、运动干预后第6周、第12周的最大摄氧量、下肢1RM深蹲负重力量值以及下肢肌肉iEMG值进行组内对比分析。使用单因素重复方差分析进行组间对比分析。P<0.05表示具有显著性差异;P<0.01表示具有极显著性差异。

2 研究结果与分析

2.1 各组被试实验前后最大摄氧量(VO2max)的比较

结果如表4显示,经过12周不同方式的运动干预后,与运动前相比,CT-24h组、CT-8h组、E组的被试VO2max值均存在显著性差异(P<0.05)。S组在训练6周后与运动前比较无显著性差异(P>0.05);训练12周后VO2max值存在极显著性差异(P<0.01)。

表4 各组最大摄氧量测试结果(n=66,单位:ml/kg-1/min-1)

单因素方差分析所示,运动干预前及不同方式干预6周组间比较VO2max值均无显著性差异(P>0.05);而不同方式运动干预12周后,除与S组比较,E组、C-8h组、C-24h组的VO2max值均存在显著性差异(P<0.05)外,其他各组之间比较VO2max值均无显著性差异(P>0.05)。

2.2 实验前后深蹲1RM值比较

结果如表5所示,与干预前比较,各组在6周后深蹲1RM值均存在显著性差异(P<0.05);12周后深蹲1RM值均存在极显著性差异(P<0.01)。

表5 各组深蹲1RM值测试结果(n=66,单位:Kg)

单因素方差分析所示,运动干预前各组之间深蹲1RM值均无显著性差异(P>0.05)。不同方式运动干预6周后,与E组比较,S组、CT-8h组与CT-24h组深蹲1RM值均存在极显著性差异(P<0.01),其他各组之间比较均无显著性差异(P>0.05)。12周运动干预后,与S组比较,CT-24h组深蹲1RM值无显著性差异(P>0.05),E组与CT-8h组存在极显著性差异(P<0.01);与E组比较,CT-8h组与CT-24h组深蹲1RM值均存在极显著性差异(P<0.01);与CT-8h组比较,CT-24h组深蹲1RM存在极显著性差异(P<0.01)。

不同运动方式训练12周后,与S组比较,CT-24h组1RM深蹲负重力量值无显著差异(P>0.05),E组与CT-8h组1RM深蹲负重力量值显著降低(P<0.01);与E组比较,CT-8h组与CT-24h组1RM深蹲负重力量值显著增加(P<0.01);与CT-8h组比较,CT-24h组1RM深蹲负重力量值显著增加(P<0.01)。

2.3 实验前后下肢肌肉iEMG值比较

结果如表6所示,与干预前相比,各组在6周、12周干预后下肢肌肉iEMG值存在极显著性差异(P<0.01)。

表6 各组右侧下肢肌肉iEMG值(n=66,单位:μV/s)

单因素方差分析显示,运动干预前各组被试之间均无显著性差异(P>0.05)。经过6周不同方式运动干预后,除与E组比较,S组与CT-24h组下肢肌肉iEMG值存在极显著性差异(P<0.01)外,其他各组之间比较均无显著性差异(P>0.05)。12周运动干预后,与S组比较,CT-24h组下肢肌肉iEMG值无显著性差异(P>0.05),E组与CT-8h组均存在极显著性差异(P<0.01);与E组比较,CT-8h组下肢肌肉iEMG值存在显著性差异(P<0.05),CT-24h组下肢肌肉iEMG值存在极显著性差异(P<0.01);与CT-8h组比较,CT-24h组的下肢肌肉iEMG值存在极显著性差异(P<0.01)。

3 讨论

3.1 肌肉力量和心肺耐力同期训练对普通女大学生最大摄氧量(VO2max)的影响

本研究中,间隔8小时同期训练组以及间隔24小时同期训练组经12周训练后VO2max的提高幅度均与耐力组相似。不同间隔时间的同期训练组别中,均未对耐力素质产生干扰效应。该结果与Hyttinen等人的研究结果一致,但与Bowden、Nelson等人提出了相反的观点。Hyttinen等人通过对马术运动员进行同期训练干预发现,隔天进行同期训练的被试VO2max与耐力组提高幅度相似,而力量组的VO2max没有变化[18]。Bowden等人以10名耐力运动员为样本进行了为期6周的运动干预。通过对比同期和耐力训练组被试的运动干预效果发现,运动干预后同期训练组的VO2max水平显著高于耐力组[19]。Nelson等人对健康男性被试的同期训练研究结果显示:在同一天不同课次完成的同期训练能够显著提升被试的VO2max水平,但提升幅度低于单独耐力组被试,且差异具有显著性[20]。

本研究与上述研究结果产生较大差异的原因可能在于差异化的样本选取和训练方案设置。Bowden等人选取耐力运动员作为被试,本研究被试为无运动经历的普通女大学生。无运动经历的被试对合成代谢信号更加敏感。合成蛋白质反应时间更长,进行同期训练时可能会有更高的合成反应[21]。与Nelson研究结果不同的原因可能是长期的力量和耐力同期训练(同一天不同课次完成),使机体疲劳产生损伤,影响心肺耐力训练质量[22];而Hyttinen等人将隔天完成力量与耐力训练,使被试得到充分的恢复,提高VO2max水平。

3.2 肌肉力量和心肺耐力同期训练对普通女大学生深蹲1RM值的影响

大量研究结果表明,与单独力量训练相比,力量和耐力同期训练会抑制肌肉力量的发展[23～24]。但本研究得到不同结果:力量组、间隔8小时同期训练组与间隔24小时同期训练组女大学生经过12周训练后1RM深蹲负重力量值显著提高。间隔时间对神经肌肉功能以及力量表现产生影响。合理安排间隔时间,有利于肌纤维募集与力量表现[25]。本研究中,力量组与间隔24小时同期训练组的深蹲1RM值无显著差异。该结果与Gregory[26]等人的研究结果一致。该学者选取了14名有运动经历的男性并将其随机分为单独力量组和同期训练组,其中同期训练组的力量与耐力训练之间间隔24小时。研究结果显示两组的深蹲1RM值均显著提高且组间无显著差异。

本研究还发现,12周训练后,间隔8小时同期训练组1RM深蹲力量值的增加幅度低于间隔24小时组与力量组。该结果与Doma等研究结果一致。Doma等选取长跑运动员为被试,力量与耐力同期训练研究结果显示,力量训练后,恢复时间低于24小时进行耐力训练对被试的力量表现产生负面影响[27]。相关研究表明,超过8周的同期训练会影响骨骼肌蛋白的降解与合成能力。当骨骼肌合成能力升高,降解能力下降时,会促进肌肉力量增加[28]。因此间隔24小时同期训练组的深蹲1RM值增加幅度高于间隔8小时同期训练组的原因可能是12周的同期训练使间隔8小时组的骨骼肌蛋白的合成能力低于间隔24小时组,降解能力高于间隔24小时组。具体机制需进一步研究。

3.3 肌肉力量和心肺耐力同期训练对普通女大学生下肢肌肉iEMG值的影响

本研究通过12周的运动干预后发现,力量组、间隔8小时同期训练组与间隔24小时同期训练组的下肢肌肉iEMG值显著增加。该结果与Doma、Pinto等人的结果相同,但与Hakkinen的结果存在差异。Doma等人安排有训练经历的被试进行同期训练,同期训练组中力量训练与耐力训练的间隔时间为24小时。结果显示力量组与同期训练组的运动单位募集程度增强,RMS值显著增加,且组间无差异[29]。Pinto等人对57名健康的绝经妇女进行为期12周的同期训练发现,同期训练组的股外侧肌和股直肌的iEMG值均有显著增加[30]。但是Hakkinen等人对普通男性进行11周的同期训练相关研究发现,隔日完成训练的同期训练组被试的iEMG提高26%,力量训练组被试的iEMG值提高29%[31]。与本研究结果不同。可能是由于该研究的被试对象为男性,本研究选取的女性。男性与女性之间的生理结构存在差异。在运动时,能量底物的利用不同,且男性的抗疲劳能力低于女性,从而对后续的训练产生不利影响[32]。

相关研究表明,抗阻训练可增强肌肉的激活程度,增加运动单位的募集数量、放电总量以及肌纤维参与肌肉收缩的数量,从而增加最大肌肉的收缩力量[33]。本研究发现,间隔8小时同期训练组下肢肌肉的iEMG值增加幅度低于力量组和间隔24小时同期训练组,可能是由于间隔8小时同期训练组激活运动单位数量、增强放电频率以及动员肌纤维参与肌肉收缩能力低于力量组与间隔24小时同期训练组。

4 结论

经过12周的运动干预后,肌肉力量与心肺耐力同期训练可以提高普通女大学生肌肉力量和心肺耐力素质。间隔24小时同期训练对于提高普通女大学生心肺耐力、下肢肌肉力量效果更佳。