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体育网刊2007年第1期
 
内稳态训练理论

2007/6/19 10:02:50 浏览次数 9252  

刘承宜 李江华 袁建琴 阮昌雄     华南师范大学激光运动医学实验室,广州 510631

    摘要 :研究目的:运动员水平稳定发挥所处的状态为抵抗干扰的内稳态。本文从内稳态的角度发展“一元训练理论”。研究方法:内稳态是体能和技术的完美统一。本文从内稳态的角度将运动训练分为常规训练和超常训练,将训练理论与运动人体科学的最新研究有机地结合起来。研究结果:维持运动水平就是维持内稳态,相应的训练称为常规训练。运动比赛是一种特殊形式的常规训练。提高运动水平就是打破运动水平低的旧内稳态建立运动水平高的新内稳态,相应的训练称为超常训练。延迟性肌肉酸痛是超常训练的典型表现。随着超常训练方案的实施,运动水平会逐步提高,训练平台的出现标志新的内稳态的建立,超常训练自动转化为维持新的内稳态的常规训练。运动训练是由常规训练和超常训练构成的周期性循环,不但运动水平不断提高,维持相应内稳态的训练强度也不断提高。内稳态是一种健康标志。内稳态训练理论将竞技和健身有机地结合起来。科学的训练不但不会损伤健康,而且提高生命质量。优秀运动员不但具有高于常人的生活质量,还具有长于常人的寿命。研究结论和建议:“一元训练理论”得到内稳态训练理论的支持和发展,建议用于指导竞技训练。

1. 前言
    当今将体能与技术分离的“二元训练理论”在运动训练实践中受到了广泛的质疑(孙海平2006),人们提出了将二元有机结合的“一元训练理论”(茅鹏 2007)。后者虽然提出了“熵”和“体力波”等概念,但缺乏相应的运动人体科学基础。本文将“一元训练理论”与内稳态的概念(刘承宜等2007)结合起来,为运动训练提供更加具体的理论框架。
2. 内稳态
    内稳态是由生物系统的各种调节机制调控而维持的一种动态平衡,是生物系统从进化适应中获得的维持整个生物系统生存的基本条件。处于内稳态的生物系统是健康的,可以正常稳定地发挥应有的功能。远离内稳态的生物系统则处于病理状态,生物系统的功能异常,而且不能获得稳定的发挥。生物系统内外都存在两种过程(Kryzhanovsky 2004),致病过程(pathogenic processes,PP)迫使生物系统远离内稳态;康复过程(sanogenetic processes,SP)促使生物系统恢复原有内稳态(former homeostasis,FH)或建立新的内稳态(new homeostasis, NH)。SP与PP的强弱对比不同,会引起生物系统处于健康或疾病状态。
不同的内稳态具有不同的品质。老年老鼠的智力比年轻老鼠低。Slutsky等人(2004)发现老年老鼠补充镁离子可以提高智力。年轻老鼠神经元在较高的镁离子浓度下形成内稳态。老年老鼠镁离子吸收能力降低,但神经元可以在低镁离子浓度下形成内稳态。老年老鼠补充镁离子可以使神经元脱离内稳态,电刺激可以促进SP建立新的较高的镁离子浓度下的内稳态,因此老年老鼠补充镁离子后可以具有年轻老鼠的智力。Wang等人(2000)发现,慢性四肢瘫患者的植物神经的活性虽然很低,但仍然处于内稳态。研究表明,同样是内稳态,品质却是可以不同的。因此,可以认为内稳态的品质可以表征健康水平和运动水平。
    人的一生是具有不同品质的内稳态逐渐更替的过程( Kurachi et al 2002)。成长阶段,高品质的NH不断代替低品质的FH。而衰老阶段与此相反。运动训练的过程类似。运动员对一套训练方法的适应的过程是内稳态建立的过程,内稳态一旦建立,原有的训练方法就成为维持内稳态的必要条件,形成所谓的训练平台(Busso 2003,孙海平2005b)。根据内稳态可以将运动训练分为两类,维持内稳态的训练称为常规训练,通过打破FH建立运动成绩更好的NH的训练则称为超常训练。通过超常训练和常规训练的周期循环,运动员所建立的内稳态的品质就会越来越高,不但表现为运动水平的提高,而且表现为健康水平的提高。研究表明,优秀运动员不但有更高的生活质量(Kujala et al 2003),而且有更长的平均寿命(Sarna et al 1993)。
3. 超常训练
    要突破运动训练平台,超常训练必须采用强度更大或方式不同的训练等方式来启动PP,然后寻找各种方式促进SP建立NH。Ferris等(2007)从通气阈(ventilatory threshold, VTh)的角度研究了运动强度对脑源神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)和认知功能的影响。对没有参加过竞技运动的健康年轻人(25.4 ± 1.0 岁; 身高174.7 ± 1.9 cm; 体重71.0 ± 3.1 kg; 身体质量指数 23.1 ± 0.6 kg•m-2),发现低强度(VTh-20)对BDNF和Stroop color-word评分没有影响,但高强度(VTh+10)增加了BDNF和Stroop color-word评分。显然,低强度运动属于常规训练,而高强度运动则属于超常训练。
肌肉对一套训练方法的适应的过程是内稳态建立的过程,内稳态一旦建立,原有的训练方法就成为维持内稳态的必要条件,形成所谓的训练平台。要提高运动水平,必须打破FH。例如采用新的训练模式或离心运动的方法,通过延迟性肌肉酸痛(delayed onset muscle soreness, DOMS)(Cheung et al 2003, Liu et al 2006)撕裂已经运动适应的Z带,通过损伤蛋白质的水解和重建蛋白质的合成,建立新的肌肉结构,通过新的运动适应,建立NH。研究表明(Blazevich et al 2003),打破FH的PP具有力量和速度特征,单纯的花样改变不可能成为PP。从FH到NH的途径很多,NH的运动水平是否比FH高,决定于打破FH的PP。研究还表明(Ingalls et al 2002),不同的PP会导致不同的NH。值得指出的是,不同的SP也会导致不同品质的NH的建立。杨华元等人(2006)的研究表明,穴位电刺激的方法可以增强运动员的快速力量。
    显然,不同的专项运动有不同的内稳态。正如孙海平(2005a)所指出的,所有的训练以专项为中心是当今高水平运动员训练的趋势。从这个角度来看建立在“二元训练理论”基础上的运动训练,存在明显的缺陷。体能训练所建立的内稳态与专项运动所要求的内稳态是不同的,从体能训练过度到专项训练,必须通过超常训练来完成。孙海平(2005a)认为低强度的大负荷训练不利于专项水平的提高。他指出,经过长期的低强度大负荷训练后,在向大强度训练转化的时候,稍有不慎就会出现伤病,因为肌肉已经适应了这种慢性的收缩和拉长的训练强度,而项目所需的却是高强度的快速收缩和拉长。
    从专项训练方案的制定到训练平台的建立是需要一定的时间的。训练前后内稳态的品质相差越大,建立训练平台的时间就越长。显然,专项运动的平台之间的差异(相似的肌肉结构)要小于二元训练理论之体能训练所建立的平台与专项运动所需要的平台之间的差异(不同的肌肉结构)。从这个角度看,二元训练理论之体能训练不但延长了专项运动内稳态建立所需要的时间,对专项运动内稳态的建立没有帮助,而且降低了所能够建立的专项运动内稳态的品质,阻碍了运动成绩的提高。
4. 常规训练
    超常训练建立新的内稳态后,进入训练的平台期,原来的超常训练就转化为常规训练,用于维持新建立的内稳态。如果降低训练强度或休假,则内稳态品质会下降(Godfrey et al 2005)。
孙海平(2005a)在总结自己20年的训练经验时强调了训练一定要获得运动员的稳定状态。从本文的角度来看,训练就是要帮助运动员建立可以在比赛中稳定发挥水平的内稳态。因此,比赛应该是常规训练的延续。Edwards等人(2 005)研究表明,比赛前一天同样时间的训练有助于当天水平的提高。实际上,孙海平(2005a)已经把比赛作为训练的一个部分,或是一种延伸,融入整个训练过程中。需要指出的是,这里的训练必须为常规训练。
    既然比赛是常规训练的延续,常规训练强度应该维持在比赛强度附近。孙海平(2005b)强调了构建训练平台的重要性。他指出,运动员到了一定的水平后,训练一定要维持一定的高度上,不能大起大落。他的训练理念很明确,每一个练习,每一个手段都是大强度。每天都是大强度。在2004年奥运会前,刘翔的训练强度已经具备了13秒以内的成绩。
    内稳态是整体的,但可以从各个局部来表征。氧化-抗氧化内稳态(oxidant-antioxidant homeostasis, OAH)(Victor et al 2003, Ji et al 2006)是其中的一个侧面。
    同样的训练方案,对健康人是常规训练,对病人则是超常训练(Jasperse et al 2006)。因此,训练方案具有个体差异,对不同种类、不同级别和不同训练目的的运动员应该采取相应的训练方案。
5. 运动营养
    运动营养对内稳态影响不大。Finaud等人(2006a)对柔道运动员的研究表明,OAH主要由运动决定,饮食内容调整甚至减低体重的节食都不影响OAH。
    肉碱的补充众说纷纭(Brass 2006),可能是因为没有分清楚常规训练与超常训练。最近的实验表明(Lee et al 2007),肉碱的补充对常规训练没有影响。
1,6二磷酸果糖(fructose 1,6-diphosphate, FDP)的细胞保护作用在临床医学上有大量的应用(Ahn et al 2007,应汉杰2003)。运动性疲劳会导致骨骼肌处于相对缺氧状态,FDP应该具有抵抗运动性疲劳的作用(应汉杰2003)。遗憾的是,FDP对于常规训练没有任何影响(Myers et al 1990)。
    运动营养影响超常训练。例如,运动前连续14天补充HBM/KIC有助于DOMS的康复(van Somerenet al 2005),氨基酸补充通过促进重建蛋白质合成促进DOMS的康复(Nosaka et al 2006)。
6. 讨论
    上世纪50年代,前苏联产生了“二元训练理论”,并被国际体坛理论界所广泛接受,成为主流训练理论。此理论认为:运动能力(运动成绩)由“体能”和“专项技术”两个“元因素”构成,训练行为产生“超量恢复”是运动能力(成绩)得以进步的根本原因。 半个多世纪过去了,越来越多的学者对这一理论提出了质疑。我国的茅鹏(2007)不但对“二元训练理论”进行了深刻的批判,而且针对性地提出了“一元训练理论”。随着刘翔在“110米栏”这一项目的异军突起,茅鹏的训练理论也在体育界引起了强烈的反响。茅鹏(2007)认为,人体生命有序状态的调整变化(“熵值”变化),是运动能力(成绩)进退变化的根本原因,这个过程是非线性的,不能用“超量恢复”这种线性观点来进行描述。在“一元训练理论”看来:运动能力就存在于机体本身,并非是机体所“持有”的物资 (“持有”即存放于机体,因而是外在于机体的;运动能力是内在于机体,而非外在于机体的)。运动能力的进步,就反映了机体生命有序状态的“专项运动员化进展”(熵减少进展)。可以说“一元训练理论”从根本上对“二元训练理论”进行了否定。首先,它提出技术是体能的外在形式,体能是技术的内在动力,各自均不能脱离对方而独立存在。决定运动成绩的“元因素”只有一个,并非两个。在“一元训练理论”看来,所谓的“全面身体素质(体能)训练”,大多是处在界域“外边”的。把“外边” (“熵”源)误认为“内部”(“负熵”源),就使生命有序状态的“可调性”,被胡乱运用,来回折腾,使“熵值”居高不下,干扰和破坏成绩进步,孳生伤病事故。更重要的是它明确指出:用“超量恢复”这种线性的观点来对“运动成绩的进步”进行描述,是认识错位,以偏概全;并直接导致了在训练中盲目追求“大运动量”(茅鹏2007)。本文将体能和技术二元统一在运动员的整体内稳态之中,引入常规训练和超常训练概念发展了“一元训练理论”。
内稳态对应于健康的正常状态。PP对FH的打破则导致疾病状态。训练与成长一样是内稳态品质的提高,提高的过程是健康-疾病-更健康的螺旋上升方式。训练与成长所不同的是,前者疾病程度比后者严重,前者对内稳态品质的提高也比后者显著。成长过程中肌肉力量也在增加,但增加的程度没有DOMS显著。本文的研究表明,科学训练不但是运动水平提高的过程,也是健康水平提高的过程。值得指出的是,如果训练方法不当,PP对FH的打破不能建立品质更高的NH,或者延长PP对FH打破的状态,找不到恰当的方法促进NH的建立,或者所建立的NH并没有消除PP的效应,都会导致运动员健康状况的恶化,这些情况导致人们对竞技训练有损健康的偏见。例如,运动员对运动损伤的病态适应(曲绵域 2000),虽然运动损伤并没有痊愈,但依然形成NH,虽然NH已经有很高的运动水平,但可以预测如果运动损伤得到痊愈,所形成的NH将具有更高的运动水平。再如过度训练综合症,运动训练产生的氧化应激是一种PP,如果抗氧化介导的SP没有足够强(Finaud et al 2006b),NH就不能形成;运动产生的组织损伤也是一种PP,如果损伤的康复SP受到抑制(Smith 2004),NH也不能形成。
    内稳态是运动员整个状态的一种可以稳定发挥运动水平的特性。内稳态的建立和维持包括运动员的所有方面。孙海平(2005b)指出,关键的关键不在于体力,只要把专项能力的感觉抓好了,就不会出什么问题。这种感觉需要负荷训练的系统化来获得(孙海平2005a),当然其中也少不了心理素质的培养(孙海平2005b)。

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    刘承宜,男,曾任华中理工大学化学系助教,华南师范大学光生物学博士后流动站博士后研究员,华南师范大学生物学系生物化学教研室副教授和硕士生导师;现任华南师范大学传输光学实验室信息生物学研究室主任。信息生物学是破译生物系统生存条件所含的生物信息并研究其转换方式的一门系统性学科,其从量子力学的角度引人过程时间(PT),建立了生理过程的PT与中医阴阳的对应关系,为中医阴阳的国定提供了发育生物学依的,并首次从细胆信号转导的角度界定了细胞的阴阳。其将生物协同进化、心理声色共感和中医治疗总结为时间平行原理和阴阳平行不理,并利用物理模型予以证明,从而建立了信息生物学的基本原理——生物信息撮的时间技术(BIT)、利用BIT,其提取了色光的植物神经信息,为中医色光光疗法提供了生理学依据;提取了色光和多糖的细胞信号转导信息,分别为低强度激光疗法,中医激光血疗和多糖疗法建立了细胞学基础;首次界定了针灸的阴阳,为中医针灸疗法提供了西医依据;首次提出了穴位的相干态理论和经络的时间子(timon)假说。本人研究了各种因素对人的寿命的影响,利用最佳年龄(h)首次提出了个体寿命的预测公式(2h+1)。其还摄了肿瘤和银屑病的纬度分布的生物信息,为医学界作出了一定贡献。


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