很多锻炼者和运动员喜欢在每天的某个固定时间段训练。
为什么会这样?
对此,他们可能会给出各种答案:这是他们感觉最清醒、最兴奋、最集中注意力或压力最小的时候。
这些理由可能都是对的,但要知道,这不仅仅来自心理,这是生物钟。这一切都始于一件每个人都知道、但大多数人却从未听说过的事情——肌肉时钟(Muscle Clocks)。
作为一名锻炼者/教练,了解这个非常重要的生物学原理可以帮你/客户制定更为科学的锻炼计划。
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什么是肌肉时钟
肌肉时钟是体内的计时器,它嵌入在身体的肌肉中,就像生物钟嵌入在大脑中一样。虽然主时钟监控可调节整个身体的节奏,但肌肉时钟主要负责将每天的肌肉活动与身体其他部分的活动以及周围环境进行同步。
当骨骼肌、生物系统和环境事件同步时,就形成了有益于整个身体的节奏,这也会影响到健身、运动表现、疾病预防和整体健康。
了解是什么让肌肉时钟在细胞水平和系统范围内运转,可以帮你理解同步训练(synchronized training)的基础。通过在设计训练计划时考虑这些因素,你可以帮助自己/客户从每次的锻炼中获得更多好处,同时还可以从长期提高整体健康和疾病预防。
所有的内部时钟,包括肌肉时钟,都是利用身体内外事件的时间信息,使身体在24小时内与周围环境保持一致。
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为什么肌肉时钟很关键
因为身体内有超过40%是肌肉,这种类型的组织对身体有很强的影响,此外,还有600多块骨骼肌,每一块都有自己的时钟。因此可以说,人体中有600多个独立的肌肉时钟。
每隔24小时,这些肌肉时钟就会工作,使骨骼肌活动与位于大脑中的主时钟同步。
此外,肌肉时钟的作用是使每天的肌肉活动与自然的身体周期(如荷尔蒙水平和体温的波动)保持一致;与身体的其他器官和系统(例如影响消化系统、肝脏和饮食习惯)、以及外部环境保持一致。
肌肉时钟还可以在自身之间以及与肌肉骨骼系统中的其他时钟(包括肌腱和韧带时钟)进行通信。
值得注意的是,虽然大脑中的主时钟可以对肌肉时钟施加直接控制,但这些时钟并不对主时钟施加直接控制。但通过运动,肌肉时钟确实可以间接地影响主时钟。
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肌肉时钟是如何传递信息的
肌肉和身体系统的同步是通过细胞水平上复杂的通信系统来实现的。肌肉时钟实际上是基因,也被称为转录因子,由蛋白质组成,用来帮助调节肌肉功能。
ps:转路因子(transcription factors),是一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
当骨骼肌反复收缩时(比如在运动中),它们会释放肌动因子,这是一种专门针对肌肉的蛋白质。其他的身体系统(包括主时钟)将肌动因子识别为肌肉工作的信号。
正是通过这种释放-识别模式,骨骼肌和其他身体系统得以进行交流,并最终在运动中和运动后实现同步,从而最大限度地提高运动表现和健康效益。要理解肌肉时钟如何优化健康和健身,关键是要认识到它们是如何依赖时间的。
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为什么健身时间对肌肉很重要
前面已经讲过,所有的内部时钟,包括肌肉时钟,都是利用身体内外事件的时间信息,使身体在24小时内与环境保持一致。所以,坚持有规律的锻炼计划会产生一个昼夜节律,为肌肉和其他身体系统每天的活动和休息时间做好准备。
健身和运动的时间安排指的不仅仅是一天中进行锻炼的时间,它还与坚持有规律的锻炼计划有关,这与身体和肌肉每天自然发生的变化是一致的。
这些变化包括激素水平和肌肉柔韧性的波动,以及一天中氧气利用和生化底物(酶作用的分子)水平的变化,这些都是特定于肌肉表现峰值的。
在运动过程中释放肌动因子,它们不仅能提供有关即时肌肉活动的信息,还能传递时间线索,帮助身体知道肌肉在一天中的什么时候活动。
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应该每天在同一时间锻炼吗?
每天在同一时间锻炼是一个好主意。当运动是系统地进行时——每天在同一时间进行重复的、有计划的骨骼肌收缩,身体就会知道每天什么时候进行运动(而不是休息)。
这能让肌肉时钟充分发挥作用,改善肌肉性能,使肌肉与其他身体系统同步,并促进健康和健身。
重复训练计划后会发生什么?
尽管在2020年的研究中没有讨论,但研究人员Chaix和Panda推断,反复锻炼(每天在同一时间)会对肌肉时钟产生更强的影响,而这反过来会对全身系统同步产生更积极的影响。
他们的结论是:遵循定期锻炼的计划可能会在健身和运动表现方面大有改观,同时也能提高整体健康和疾病预防。
一些研究支持了肌肉可以学会根据一天的时间预测锻炼的观点。简单来说:当锻炼按固定的时间表反复进行时,肌肉就开始期待它了。因此,在预期的锻炼前大约30分钟,身体将「开启」与肌肉表现结果相关的生理过程。
综合来看,很多研究都有力地证明了肌肉能从有规律的锻炼计划中受益,而有规律的锻炼计划又通过同步运动对整个身体有益。
因为肌肉时钟往往对连续的、有节奏的运动反应最好,所以抗阻训练应该仔细制定计划,以提供肌肉时钟所寻找的一致线索。
肌肉和身体系统的同步是通过深思熟虑和有策略的锻炼计划而实现的。为了正常运作,肌肉时钟依赖于环境对日常活动时间的一致提示,包括锻炼。因此,锻炼计划与身体自然周期同步得越好,效果就越好。
当谈到锻炼计划时,肌肉时钟寻找的线索是一天中的锻炼时间、锻炼类型和活动——休息时间。根据我们目前对肌肉时钟的了解,战略性地使用这三个变量是实现利益最大化的关键。
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何时安排心血管训练
一天中锻炼的时间对锻炼效果至关重要。
根据Tanaka等人的研究,在一天的不同时间进行心血管运动,会以不同的方式影响人体肌肉时钟。虽然早晨和下午的锻炼都被证明能增加一种肌肉时钟蛋白(BMAL1)的活力,但早晨锻炼似乎更受欢迎,因为它能促进两种关键蛋白(BMAL1和CRY1)的变化。
这表明锻炼后的肌肉在早上与身体其他系统的同步更加有效。由此得出的数据表明,对于整体健康和一般的健身和运动目标来说,晨练是更好的选择——至少对心血管运动来说,或者更具体地说——骑车。
然而,锻炼的「最佳」时间也并不是一成不变的。
如前所述,肌肉时钟似乎对与心血管运动相关的节律性运动反应良好,如慢跑和骑车。然而,抗阻训练也可以为肌肉时钟提供宝贵的运动时间线索。
在抗阻训练中,肌动因子被释放(就像心血管运动时一样),向身体的其他部位发出运动正在进行的信号。关键激素——包括睾酮、生长激素、皮质醇和乳酸,也会在这种锻炼中被释放出来。所有这些激素都会影响局部肌肉环境,并向肌肉时钟和其他身体系统发出正在进行的运动信号。
为此建议的方法是,基于生物力学相似性来计划,生物力学相似性定义为两种运动相似的程度。基于生物力学上的相似性,基于使用的主要关节和训练的肌肉,可以向肌肉时钟提供运动类型的运动特定时间提示。
例如,臀桥和硬拉都涉及髋部伸展,因此,它们使用相似的关节和肌肉活动;在另一个例子中,腿举和颈后深蹲都使用四头肌、腘绳肌和臀大肌作为主要的驱动力。因此,这些动作使用相同的关节和肌肉,并且在生物力学上相似。
最好的做法是,在抗阻训练过程中使用生物力学上类似的练习,以最大限度地提高传递到肌肉时钟的信号的效力。这些线索包括哪些肌肉在活动以及正在进行何种类型的锻炼。
建议使用这种方法设计训练计划,包括围绕相同的肌肉群进行锻炼(例如髋外展肌和内收肌)或围绕成对的关节进行锻炼(比如肩和肩带关节)。通过发送关于正在进行的运动类型和运动时间的一致信息,这有助于同步运动。
同样值得注意的是,抗阻训练和心血管训练的建议时间是不同的,尤其是当训练的目的是增强肌肉力量和爆发力时。
在下午4点左右,体温达到顶峰,肌肉处于最柔韧的状态,所以这段时间也标志着每天中睾丸素峰值的结束,由于这些原因,很多人喜欢在一天中的这个时间进行抗阻训练。
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何时安排休息和恢复
像所有的身体系统一样,肌肉时钟依赖于每天24小时的作息时间表。虽然大脑的主时钟主要对日夜和清醒-睡眠周期作出反应,但肌肉时钟在每个24小时期间监控活动-休息周期。正因为如此,运动-休息时间表应该加强24小时的时间表。
间歇休息是指超过24小时的休息时间。这样做是为了将休息/恢复天数与肌肉时钟的24小时时间表相匹配。间歇休息的概念是由间歇禁食的概念改编而来,间歇性禁食建议进食和不进食交替进行。
间歇休息是建立在运动和不运动(休息)交替的前提下。间歇性禁食通常以小时为单位,而间歇性休息训练则以24小时为周期。建议每周可以有5天的训练,中间有2天非连续的休息。
周末休息或周五晚上训练,然后周一晚上再训练,可能会扰乱人体的24小时生物钟。事实上,太多连续的休息时间会导致训练不同步。
为什么时间如此重要?
自从发现了肌肉时钟,它已经成为健身专业人士和运动员的有力工具。
通过利用现有的基于时间的训练知识——确定一天中最佳的锻炼时间,再利用生物力学相似性和间歇休息等概念,以及让肌肉与其他自然发生的日常锻炼同步——你可以帮助自己/客户实现想要达到的健身和健康目标。
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影响最佳锻炼时间的变量
在2020年的一项研究中,Parr, Heilbronn & Hawley探索了这些与运动干预措施的益处相比或互补的方式。作为讨论的一部分,他们指出,安排锻炼的时间以「最大化健康效益」可能是一个挑战,因为结果还受到其他变量的影响,包括人目前的健康状况(如心血管疾病或2型糖尿病)和现有的生物节律(如睡眠-觉醒周期时间)。
例如,想要降低血糖的人可以在下午或晚上进行心血管运动,因为研究表明,体育活动可以改善血糖控制。
注意事项:
任何连续的、有节奏的心血管运动都可以代替骑车;
强度和组数应该调整到最适合个人的水平;
休息日是根据间歇性休息原则安排的(2天不连续)。
参考文献:
1、Ashmore, A. 2020. Timing Resistance Training: Programming the Muscle Clock for Optimal Performance. Champaign, IL: Human Kinetics.
Chaix, A., & Panda S. 2019. Timing tweaks exercise. Nature Reviews Endocrinology, 15 (8), 440–41.
2、Gabriel, B.M., & Zierath, J.R., 2019. Circadian rhythms and exercise—re-setting the clock in metabolic disease. Nature Reviews Endocrinology, 15 (4), 197–206.
3、Mayeuf-Louchart, A., Staels, B., & Duez, H. 2015. Skeletal muscle functions around the clock. Diabetes, Obesity, and Metabolism, 17 (1, Suppl.), 39–46.
4、Murphy, B.A., et al. 2014. Exercise influences circadian gene expression in equine skeletal muscle. Veterinary Journal, 201 (1), 39–45.
5、Parr, E.B., Heilbronn, L.K., & Hawley, J.A. 2020. A time to eat and a time to exercise. Exercise and Sport Sciences Reviews, 48 (1), 4–10.
6、Sato, S., et al. 2019. Time of exercise specifies the impact on muscle metabolic pathways and systemic energy homeostasis. Cell Metabolism, 30 (1), 92–110.
文中图片来自网络
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