熱環(huán)境對運動沖刺能力的作用和對策,運動訓練學論文

熱環(huán)境對運動沖刺能力的作用和對策,運動訓練學論文摘要：體育競技比賽中往往需要運發(fā)動在高溫條件下進行各種沖刺跑(包括單次沖刺、反復性沖刺和間歇性沖刺)。討論熱環(huán)境對沖刺能力的影響,來揭示其機理,并提出相應的緩解熱環(huán)境對沖刺能力影響的策略,為周期性競速項目和球類項目運發(fā)動在熱環(huán)境下的訓練和備賽提供參考和根據(jù)。研究結(jié)論:1)肌肉溫度的適度上升或許有利于單次沖刺或者多回合沖刺中的前幾次沖刺成績。然而在反復沖刺中,機體能力隨著溫度的升高會到達一個臨界點,核心溫度過高會影響運發(fā)動的沖刺能力,因而合理控制運發(fā)動的體溫是關鍵,核心溫度過高或者過低,均會影響運發(fā)動的沖刺能力。2)預冷法是提高運發(fā)動在熱環(huán)境中沖刺能力較為快速且便捷的方式方法。預冷法的效果并不是普適的,這種差異可以能與采用的預冷卻方式方法的多樣性有關(如冷水浸泡、冰夾克、冷水攝入以及風扇等),應根據(jù)實際情況(如環(huán)境溫度、運動項目、比賽場地和機體狀態(tài))來合理選擇預冷方式。3)熱習服訓練能夠改善運發(fā)動在高溫環(huán)境中的沖刺能力,但適應時間相對較長。為了將熱習服的適應效果最大化,熱習服階段應至少要到達2周,除此之外,運發(fā)動應在與比賽場地一樣的熱環(huán)境中進行熱習服訓練。本文關鍵詞語：熱環(huán)境;沖刺;預冷;熱習服;Abstract：Insportscompetitions,athletesareoftenrequiredtoperformvarioussprintsunderhightemperatureconditions(includingsinglesprint,repeatedsprintandintervalsprint).Thisstudyintendstorevealthemechanismbyexploringtheinfluenceofhotenvironmentonsprintability,andproposescorrespondingstrategiestoalleviatetheimpactofheatenvironmentonsprintability,soastoprovidetrainingandcompetitionpreparationreferencesfortheathleteofperiodicracingsportsandballgamesinhotenvironment.Conclusions:1)Amoderateincreaseinmuscletemperaturemaybebeneficialforthesinglesprintorthefirstfewsprintsinmultipleroundsofsprint.However,withthecoretemperatureincrease,therepeatedsprintabilitywillreachacriticalpointanddecline,therefore,itisvitaltomaintainingtheathletesbodytemperaturereasonably,ifthecoretemperaturetoohighortoolow,itwillaffecttheathletesrepeatedsprintability;2)Thepre-coolingmethodisarelativelyquickandconvenientmethodtoimprovethesprintabilityofathletesinheatenvironment.However,theeffectofthepre-coolingmethodisnotuniversal,andthisdifferencemayalsoberelatedtothediversityofthepre-coolingmethods(suchascoldwaterimmersion,icecoldwaterjacket,intakeandfanetc.).Thepre-coolingmethodshouldbeusedreasonablyaccordingtotheactualsituation(suchastheenvironmenttemperature,thecompetitionfieldandthestateofathlete);3)Heatacclimatizationtrainingcanimprovethesprintabilityofathletesinhotenvironment,buttheadaptationtimeisrelativelylong.Inordertomaximizetheadaptationoftheheatacclimatization,theheatacclimatizationphaseshouldbeatleast2weeks.Inaddition,theathletesshouldundergoheatacclimatizationtraininginthesameheatenvironmentasthecompetitionvenue.Keyword：heatenvironment;sprint;pre-cooling;heatacclimatization;對爆發(fā)性沖刺要求較高的田徑短跑項目而言,運發(fā)動的沖刺能力是決定其比賽取勝的關鍵,而對于團體球類項目而言,在比賽中能表現(xiàn)出較好的反復沖刺能力(Repeatedsprint)或者間歇沖刺能力(Intermittentsprint)往往也是決定比賽取勝的關鍵因素之一[1]。當前,運發(fā)動的重復全力以赴沖刺跑的能力是各類訓練項目的訓練熱門[2]。單次沖刺一般泛指10s的全力跑,然而,反復沖刺是指運發(fā)動在短恢復期內(nèi)(60s)進行的一系列沖刺回合,因而會有顯著的(沖刺)能力下降趨勢,相比之下,間歇沖刺的回合之間有足夠長的恢復時間,允許運發(fā)動幾乎完全恢復沖刺能力[3]。反復沖刺和間歇沖刺的主要區(qū)別是,間歇沖刺很少或沒有沖刺能力下降,而反復沖刺有顯著的沖刺能力遞減(圖1)[4]。這一區(qū)別很可能是這兩種沖刺類型導致疲憊程度不同的原因。和低溫環(huán)境相比,在熱環(huán)境下的訓練和比賽,會給運發(fā)動的機體調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶來嚴峻挑戰(zhàn),核心溫度過高會顯著降低運發(fā)動的耐力水平,在熱環(huán)境下,運發(fā)動往往更容易產(chǎn)生疲憊感和能力的下降[5]。然而,當前鮮有關于熱環(huán)境對沖刺能力影響的研究。很多大型的賽事是在熱枯燥和熱潮濕環(huán)境下舉辦的,如澳大利亞網(wǎng)球公開賽、2021年的巴西奧運會和即將在卡塔爾舉辦的2022年FIFA世界杯的比賽,在這期間運發(fā)動的沖刺能力會受很大影響。迄今為止,熱環(huán)境因素對沖刺能力的影響大多集中在對間歇沖刺練習(例如熱暴露)的研究上。Ball等人[6]研究了熱環(huán)境對于在重復30s的全力功率自行車運動中,每個回合有4min的恢復時間的功率輸出的影響。他發(fā)如今溫和條件下(30℃,55%相對濕度)相對于熱中性條件(19℃,40%相對濕度)下進行30s全力沖刺時,峰值和平均功率輸出分別提高了25%和15%。Drus等人[7]還報道了當核心和肌肉溫度同時升高時,在自行車上進行的515s全力沖刺的功率會顯著下降。至今,熱環(huán)境對沖刺能力影響的研究主要是通過控制實驗研究獲得的,但是考慮到實際的競賽環(huán)境難以在實驗環(huán)節(jié)重現(xiàn),這對于其結(jié)果的相關性是一大挑戰(zhàn)。因而,為了給熱環(huán)境對沖刺能力的影響有個愈加清楚明晰的解答,需要進行一系列的實地和實驗室相結(jié)合的研究。將熱環(huán)境下沖刺能力的下降程度定量化,能夠幫助教練員和科研人員更好地優(yōu)化運發(fā)動在熱環(huán)境下的賽事準備。本研究的目的在于說明熱環(huán)境對于沖刺能力的影響,揭示在單次沖刺、間歇沖刺和反復沖刺下的潛在機理,進而進一步提出相應的緩解熱環(huán)境對沖刺能力影響的應對策略,以期為周期性競速類項目和球類項目運發(fā)動的備賽訓練提供參考。圖1反復沖刺和間歇沖刺區(qū)別示意圖[4]1、熱環(huán)境對不同沖刺能力的影響單次沖刺能力能夠通過局部肌肉加熱、熱身活動或者熱環(huán)境(如比賽前在熱環(huán)境下進行熱身)等途徑實現(xiàn)[6,8,9,10]。Guy發(fā)現(xiàn)[8],與低溫環(huán)境相比,熱環(huán)境下的100m和200m短跑賽事的沖刺能力有2%的提高。也有研究者[9]發(fā)現(xiàn)和常規(guī)休息相比,運發(fā)動將腿放在44℃的水中45min后,最大氣力提高了11%,但將腿放在溫度較低的水中后,運發(fā)動的氣力水平顯著降低。溫度的高低同樣也會影響速度水平,且最大氣力產(chǎn)生的最優(yōu)速度隨著肌肉溫度的增加而增加。除此之外,也有研究發(fā)現(xiàn),體溫上升時肌肉的生物化學和收縮適應性會導致橫橋扭動速率提高,進而能夠加強單次沖刺能力[10]。運發(fā)動在溫箱中待30min后,在30℃條件下與19℃條件相比,進行30s騎行沖刺能提高25%的氣力輸出峰值[6],這一研究結(jié)果在后續(xù)的研究中也得到證實。在這里之后,有研究者[11]直接用經(jīng)皮電刺激的方式方法測量肌肉收縮性能與溫度的關系,研究發(fā)現(xiàn)溫度升高會導致鈣離子的隔離速度加快、Force-Ca2+曲線發(fā)生右移和ATPases功能的轉(zhuǎn)變。高溫在提高單次沖刺能力方面的機理尚未明確得出。一個可能的機制是肌肉纖維傳導速度的增大,由于獨立的肌節(jié)在高溫下愈加活潑踴躍。有研究發(fā)現(xiàn),復合的肌肉動作電位在皮膚溫度增大時,會以更快的速度進行傳導。解釋單次沖刺能力加強的另一個潛在機制可能是磷酸肌酸利用率的增大(主要是纖維顯著表示出肌球蛋白重鏈IIA型)。相反,通過熱水浸泡的被動肌肉加熱,或許會優(yōu)先加強I型肌纖維的氣力輸出,而對II型肌纖維的氣力輸出影響在等速循環(huán)中不會發(fā)生變化[12]。三磷酸腺苷(ATP)的運轉(zhuǎn)(如即糖酵解活性酶:糖原磷酸化酶、磷酸果糖激酶和乳酸脫氫酶)和腺嘌呤核苷酸在高溫度下的降解也和熱環(huán)境有關,再次合成磷酸肌酸的能力(速率)可能是運發(fā)動反復沖刺能力的重要決定因素[13]。然而,暴露在熱環(huán)境下對短期的爆發(fā)力的影響并不是普適的,也有研究發(fā)現(xiàn),熱環(huán)境暴露對提高單次沖刺能力沒有作用[14]。這些模棱兩可的結(jié)果在某種程度上與復雜的外部條件(如熱身活動、被動加熱、溫度、濕度和沖刺類型等)和內(nèi)部條件(一天的時間段、身體組成、脫水和營養(yǎng)狀態(tài)等)有關,而這些因素都影響了熱環(huán)境對于單次沖刺能力的影響。除此之外,這種與溫度有關的最大氣力的輸出同樣伴隨著更快的疲憊感[6]。從實際角度出發(fā),考慮個體狀況的多樣性(如運動項目、場上位置等)是特別關鍵的。由于對這些運發(fā)動而言,在熱環(huán)境下,他們在給定的時間段內(nèi)產(chǎn)生最佳平均功率的能力比幾秒內(nèi)產(chǎn)生短時的爆發(fā)性沖刺能力愈加重要。有研究發(fā)現(xiàn)[14]人體加熱的不同方式,例如,被動加熱(如熱水浴)和不同強度/時長的運動加熱經(jīng)過(如熱身活動),都會不同程度地影響人體的代謝物累積、肌肉神經(jīng)功能和熱存儲能力,進而影響沖刺能力。在一個關于在同樣的熱環(huán)境下不同熱身活動對間歇沖刺能力影響的研究中[15],研究者通過對一個長達80min的間歇沖刺能力測試發(fā)現(xiàn),積極的熱身運動(10min慢跑)和被動熱身(熱水浴10～15min)后的間歇沖刺能力一樣。值得注意的是,不管是36℃還是23℃環(huán)境下(核心溫度均為37.7℃),和積極的運動熱身相比,被動熱身后,前4s的沖刺能力有了明顯提高。然而,Bishop[16]研究了在36℃環(huán)境中無熱身、10min和20min熱身后的體溫調(diào)節(jié)和間歇沖刺騎行能力的關系,發(fā)現(xiàn)更長時間的熱身環(huán)節(jié)會導致運動末期核心溫度有更大的上升(分別為38.4℃、38.7℃和39℃),以及伴隨短期的反復沖刺能力下降而不是持續(xù)的間歇沖刺能力下降。也有研究者[17]發(fā)現(xiàn),降低沖刺間的恢復強度(50%～35%VO2max),間歇沖刺能力在(35℃,80%RH)濕熱環(huán)境下能夠維持更長的時間(例如,平均5s沖刺,期間有115s的恢復期增加25%),由于其會降低在一樣環(huán)境溫度下的肌肉升溫速度。盡管肌肉溫度的上升會在短期騎行沖刺中提高氣力水平,但假如是重復性沖刺,這種差異就會消失。不同的運動休息比例在很大程度上會影響氧化物和糖蛋白生成,反復沖刺能力或許不會遭到熱環(huán)境的影響。在熱環(huán)境中,運動-休息比越小,導致獲氧量的減小和ATP合成對糖酵解的依靠性增大,以及快速收縮纖維的大量補充,或許會加劇沖刺能力的下降。深度在1～4cm處的肌肉溫度每增大1℃,爆發(fā)力水平會提高4%～10%左右[9],肌肉溫度與測量深度之間的關系使得熱環(huán)境對沖刺能力的影響理解愈加復雜。和低溫環(huán)境相比,高于30℃的環(huán)境溫度會對間歇沖刺能力產(chǎn)生不利影響。有研究者對核心溫度上升的速率與熱環(huán)境誘發(fā)的間歇沖刺能力下降之間的關系進行研究,并且發(fā)現(xiàn)兩者存在較強的相關性[18]。也有研究發(fā)現(xiàn),與低溫環(huán)境相比,女性曲棍球員在30℃的環(huán)境溫度下完成15m沖刺跑時會有更大的疲憊感以及更高層次的運動后直腸溫度[19]。一樣的溫度條件下,在一個90min的跑步機測試中,沖刺距離減少了1.5%[20]。然而也有研究者發(fā)現(xiàn),和低溫環(huán)境相比,在36℃的環(huán)境溫度中核心溫度(38.6℃)或許不會過度影響間歇沖刺能力[15]。同樣,在類似研究中也發(fā)現(xiàn),即便在較高的溫度下,若運發(fā)動的體溫正常,其間歇沖刺能力不會出現(xiàn)更大程度的下降[21]。因而,盡管在40℃的環(huán)境溫度下與較低溫度相比(平均核心溫度在熱和冷環(huán)境下分別為37.7℃和37.6℃),運發(fā)動的心血管和知覺功能遭到一定影響,但35min的間歇沖刺騎行能力在兩種環(huán)境中沒有差異。Backx[22]通過兩組溫蓋特實驗發(fā)現(xiàn),在濕熱(30℃,85%RH)、干熱(40℃,40%RH)和涼快清爽(22℃,30%RH)環(huán)境下,期間有60min的被動休息后的間歇沖刺能力沒有顯著性差異。同樣,另一個研究[23]也發(fā)現(xiàn),盡管在濕熱條件下,運發(fā)動的心率和核心溫度都呈現(xiàn)更高層次的趨勢,但40min的間歇沖刺能力在濕熱和干熱環(huán)境中沒有差異不同。然而有研究者[24]發(fā)現(xiàn),在濕熱環(huán)境下,身體通過出汗來排熱的能力減弱,由于汗水無法從身體中蒸發(fā)出去,這會導致更高層次的過高熱以及生理壓力。除了干熱和濕熱對于沖刺能力的影響無明顯差異外,其他氣象因素(如絕對濕度、風速和太陽輻射)對體溫調(diào)節(jié)也有一定的影響,它們之間怎樣互相作用繼而影響運發(fā)動的間歇沖刺能力是將來研究的一個重點。有研究表示清楚[25],在熱環(huán)境(35℃～45℃)和冷環(huán)境(21℃～22℃)條件下,比賽會引起足球選手(330m沖刺,25s運動恢復)和網(wǎng)球選手(315m沖刺,15s靜態(tài)恢復)的反復沖刺能力下降。Drust等人[7]發(fā)現(xiàn)和控制組相比,在第一次沖刺前被動加熱(如在41℃水中浸泡)增加核心溫度(39℃vs37.7℃)后,反復沖刺能力會下降。他同時還發(fā)現(xiàn),在環(huán)境溫度為40℃vs20℃時,完成一個515s沖刺和15s休息的反復沖刺,人體的平均功率輸出會有所降低,在核心溫度為39.5℃和肌肉溫度為40.2℃的熱環(huán)境下,反復沖刺能力會下降。固然在兩種情況下,90min足球比賽后的反復沖刺能力均下降了2%,但在熱條件下的恢復速度更快。因而熱條件下的比賽后24h內(nèi),反復沖刺能力和比賽前一樣,但是在冷環(huán)境下,比賽后48h內(nèi),反復沖刺能力仍未充分恢復到最初水平[26]。在網(wǎng)球的相應研究中,反復沖刺能力在比賽中(約1h后)下降3%,到比賽結(jié)束(約2h后)和24h內(nèi)的恢復期沒有進一步變化,然而比賽引起的疲憊感和恢復在兩種環(huán)境下表現(xiàn)出類似的形式[5]。因而高的核心溫度似乎是在熱環(huán)境下限制反復沖刺能力的主要因素,這將使得高的肌肉溫度的有利效果失效。核心溫度過度增大的不利影響或許能夠歸結(jié)于加熱的肌肉產(chǎn)生的感覺傳入反應的間接抑制作用。除此之外,任何與熱相關的心臟泵血量的減小會損傷動脈到肌肉氧的傳遞(低血流量),誘發(fā)無氧供能,導致ATP和PCr水平下降,并加重肌肉的乳酸和H+累積。2、緩解熱環(huán)境影響的應對策略2.1、熱習服訓練能用于優(yōu)化運發(fā)動沖刺能力的最重要的干涉方式是熱習服。盡管在溫和環(huán)境中的沖刺訓練會引發(fā)部分的熱習服效應,但這并不能代替高溫環(huán)境中連續(xù)多日的沖刺訓練所帶來的訓練效果。熱習服能夠有效增加汗液分泌和皮膚血流反響,提高血容量,更好地維持血壓和心輸出量,維持體液-電解質(zhì)平衡和改善運發(fā)動在熱環(huán)境中的熱舒適感[27]。因而,熱習服對于備戰(zhàn)熱環(huán)境中比賽的團隊項目或者球類項目運發(fā)動來講是至關重要的。熱習服方案的根本原理是提高體溫(核心和皮膚)以加強機體的熱適應性和熱舒適感。有研究發(fā)現(xiàn),在高溫環(huán)境中進行的反復100m跑訓練有效誘導了上述反響。熱習服的效益最終取決于訓練的持續(xù)時間、頻率、強度和熱暴露的次數(shù)[27]。隨著熱習服的進展,假如不進一步提高沖刺強度或者訓練的持續(xù)時間,可能會限制這些適應性變化的幅度。干熱環(huán)境中的熱習服可有效提高濕熱環(huán)境中的沖刺能力,反之亦然。但濕熱環(huán)境的熱習服可使得運發(fā)動產(chǎn)生更高層次的皮膚溫度和循環(huán)適應。盡管該做法仍然缺乏科學根據(jù),但在干熱環(huán)境中熱習服訓練的末期讓運發(fā)動到濕熱環(huán)境中進行沖刺訓練,可進一步有效刺激運發(fā)動的心血管和體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。盡管不同環(huán)境中的熱習服訓練存在一定的遷移效應,但有些適應性改善是特定于氣候(沙漠或熱帶)和運發(fā)動體力活動水平的。因而,本研究建議運發(fā)動主要針對即將比賽的環(huán)境進行熱習服訓練。大多數(shù)適應性改變(即心率、皮膚溫度的降低,和沖刺能力的提高)在熱習服的前幾天即可受益,但需要6～10天才能獲得最佳的適應性變化[28]。表1是普遍使用的熱習服策略的一個示例[29]。表1熱習服策略示例[29]和耐力項目運發(fā)動相比,短跑運發(fā)動一般不關心脫水對運動能力的影響[24],由于脫水和沒脫水的被試者的單次沖刺能力基本沒遭到影響。在單次沖刺訓練中能量的產(chǎn)生主要取決于存儲的ATP和PCr能量體系,因而不會對心血管系統(tǒng)造成太大的壓力。然而,似乎維持心血管功能會反過來影響血流量和底物利用率,由于隨著沖刺或總沖刺時間的延長,或沖刺與間歇休息的比例下降,會導致運發(fā)動脫水,進而加重核心溫度增大所帶來的負面影響。然而在熱環(huán)境和脫水兩種影響狀況下,熱環(huán)境對沖刺能力的單一影響程度變得愈加難以區(qū)分。Skein[30]研究以為,熱環(huán)境和脫水并不能導致單一沖刺能力的下降,而Magal[31]研究以為熱環(huán)境和脫水對運發(fā)動的各種沖刺能力均具有不利影響。這些模棱兩可的結(jié)果或許是被補水措施的多樣性、誘發(fā)脫水的機制(如,運動、被動加熱以及利尿措施)和測試范式[24]的影響所導致的。然而,即便是僅脫水人體質(zhì)量的2%也會對有氧能力產(chǎn)生不利影響,但在同等脫水條件下,50m、200m和400m的沖刺能力在低溫環(huán)境下不變,由于脫水導致沖刺能力下降的閾值或許會高一些(3%～5%)[32]。Kraft[33]曾試圖單獨區(qū)分出熱環(huán)境和脫水對反復沖刺和間歇沖刺能力的影響。為了解釋這兩個因素各自的影響,他讓受試者來完成在三種情況下[分別為熱水浴(39℃)至3%脫水狀態(tài)(有補液)、類似的熱環(huán)境至3%脫水,以及一個控制組]的6組15s的騎行沖刺,間歇時間為30s。該研究發(fā)如今沖刺后期,熱環(huán)境和脫水會互相影響和獨立影響功率輸出峰值和均值。Racinais[34]研究發(fā)現(xiàn),長期暴露在熱環(huán)境下能夠提高團隊運動中高強度的間歇跑能力。然而,熱習服訓練作為在熱環(huán)境下一種提高沖刺能力的輔助手段的機制還不夠明確。Sawka[24]對高水平運發(fā)動進行了5～7次60min的熱暴露干涉之后,發(fā)現(xiàn)運發(fā)動能夠通過心血管擴張(如血漿容量增大、運動心率降低),體溫調(diào)節(jié)(核心溫度下降、皮膚血流量增大),代謝能力調(diào)節(jié)(如減弱的碳水化合物代謝)和提高熱舒適性來適應熱環(huán)境。Sunderland[35]研究發(fā)現(xiàn),在女性運發(fā)動中,在4次30～45min暴露于30℃溫度的前后,其沖刺速度和反復15m沖刺能力的減小是相近的;盡管在熱習服訓練后跑步距離提高了33%,但在運動初期,與未進行熱習服訓練的女隊員相比,介入熱習服訓練的女運發(fā)動熱舒適性有了一定程度的提高,直腸溫度也有所降低。也有研究發(fā)現(xiàn)[36],在為期10天的熱習服干涉周期內(nèi),運發(fā)動休息時的直腸溫度減少了0.4℃,并導致在熱環(huán)境中40min的間歇沖刺訓練的峰值功率輸出提高2%。在5天的熱環(huán)境下騎自行車鍛煉之后,熱習服后的運發(fā)動在高溫下其耐力表現(xiàn)提高了6.6%;在未進行熱習服的運發(fā)動身上,其耐力水平?jīng)]有提高。然而兩組在低溫下,測試前和測試后都沒有表現(xiàn)出任何能力的提高。在短期熱習服后,在團隊運動中的運發(fā)動沖刺能力能否在高溫的比賽狀況下有更大的提升,仍需要進一步的深切進入研究。因而在沒有得出一致性結(jié)論之前,應該注意考慮這些運動方式在熱環(huán)境中提高反復沖刺和間歇沖刺能力的相關性,由于他們的訓練效果對被動、主動或人為干涉流程是不同的。其不確定性也同樣存在,由于不同形式的應用,以及熱環(huán)境最適宜的程度和訓練形式也仍需要統(tǒng)一。綜上所述,固然在短期熱習服后,周期性競速類項目和球類項目的運發(fā)動沖刺能力能否在高溫的比賽狀況下有更大的提升,當前仍然沒有定論,但到熱環(huán)境中進行比賽的運發(fā)動應進行熱習服訓練,繼而降低高溫環(huán)境中的生理應激壓力和改善沖刺能力。為了將熱習服的適應效果最大化,熱習服階段應至少要到達2周,除此之外,運發(fā)動應在與比賽場地一樣的熱環(huán)境中進行熱習服訓練。2.2、預冷法在高溫環(huán)境下,預冷法(Pre-cooling)對運動能力調(diào)節(jié)的應用和機制已成為當下的研究熱門問題,十分是在提高沖刺能力的效果方面。大量運發(fā)動采用預冷法在訓練前和訓練中進行體溫調(diào)節(jié)以減輕熱環(huán)境對運動表現(xiàn)的影響。前人研究顯示,運動疲憊的過早出現(xiàn)和沖刺表現(xiàn)低于正常水平與機體運動時的核心溫度過高有關。在競技比賽中,賽前進行短時間的預冷干涉,可使運發(fā)動有效地適應高溫比賽環(huán)境。在實驗研究和實踐應用中,預冷方式方法多種多樣,可分為體內(nèi)降溫(如冰漿或冷水的攝入)和體外降溫(穿冰夾克、冷水浸泡等)以及體內(nèi)降溫和體外降溫相結(jié)合等三種形式[37,38]。預冷干涉提高沖刺能力的可能機制包括更強的熱存儲能力、活動時肌肉血流量增大或者糖原分解減少(如氧氣輸送量和代謝產(chǎn)物去除速度加快)等。直觀上看,預冷法可能不會提高甚至會影響沖刺表現(xiàn)[36],這是由于低肌肉溫度會減少肌肉的短時功率輸出。然而,在熱環(huán)境下的反復沖刺能力,能夠通過使用冰袋或者多種方式方法混合來預冷卻四頭肌得到加強[36]。有研究表示清楚,預冷法可改善間歇沖刺或反復沖刺能力[39]。但也有研究指出,預冷法對高溫環(huán)境中的間歇沖刺或反復沖刺能力無影響,在單次沖刺或重復沖刺的前幾個沖刺回合中,全身降溫甚至會降低沖刺能力[40]。Duffield[41]研究發(fā)現(xiàn),使用預冷卻方式方法能夠積極地影響個體的體溫調(diào)節(jié)能力。例如,在溫和潮濕環(huán)境下,在反復沖刺訓練前和訓練期間,間歇使用冰塊冷卻法能夠減輕介入者對熱應力的感悟。有爭議的是,知覺上有意義的加強會最終加強運發(fā)動在連續(xù)沖刺經(jīng)過中維持最大的努力。在這方面,Cook[42]研究發(fā)現(xiàn),核心溫度下降的幅度和受試者在冷水浸泡后恢復的知覺和24h之后的540m的反復沖刺能力加強具有高度的相關性。然而,預冷卻的效果并不是普適的,也有研究發(fā)現(xiàn),在熱環(huán)境下,反復沖刺/間歇沖刺前的預冷卻對個人的沖刺能力沒有任何受益之處[40]。造成的模棱兩可的結(jié)果可能與預冷卻時的冰塊覆蓋量和冷卻時長有關,而且,這種差異可以能與研究者們采用的預冷卻方式方法的多樣性有關(例如,冷水浸泡、冰夾克以及冷敷冰袋等)。固然不少研究以為,降溫干涉可延長高溫環(huán)境中運發(fā)動持續(xù)沖刺的能力[43],但必須成認,基于實驗室的降溫干涉研究與戶外的高溫比賽環(huán)境相比,可能高估了預冷法的干涉效應[44],或者沒有能夠考慮到運發(fā)動賽前熱身的需求。有諸多的冷水浸泡方案能夠選擇,但最常用方式方法是在22℃～30℃水中進行全身冷水浸泡干涉30min,或?qū)⑾轮菰诟偷乃疁刂?10℃～18℃)。然而,腿部的冷卻降溫會降低神經(jīng)傳導和肌肉收縮速度,因而,運發(fā)動需在比賽前進行再次的熱身活動。穿著降溫服(冰夾克)能夠針對運發(fā)動的軀干在運動前和運動中進行降溫干涉,這就可能防止下肢肌群的過度降溫,同時降低總熱應激和心血管壓力。有研究通過攝入冷水或者冰漿的方式方法進行預冷干涉。根據(jù)熱力學焓理論,與升高水溫所需的能量(4J/g/℃)相比,冰需要更多熱能(334J/g)才能夠從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)(0℃時)這樣的一個相變。因而,攝入冰漿在降溫方面,可能較攝入冷水更有效。有研究表示清楚,在運動前或運動中攝取冰漿飲料后(約1L碎冰,4℃),間歇沖刺能力顯著提高[45]。因而,冰漿的攝取可作為外用降溫法的一個補充或替代方式方法,但其在真實戶外高溫比賽中的應用仍需進一步研究。也有研究提出了混合降溫法來進行降溫(同時使用體內(nèi)和體外降溫),與單獨使用單一的降溫相比,其對于改善在熱環(huán)境中比賽的運發(fā)動(例如足球、網(wǎng)球等)沖刺能力愈加有效[43]。混合降溫法可通過同時飲用冰漿、穿冰夾克及提供風扇降溫等來進行。綜上所述,預冷法能夠采用體外(冰夾克、冷水浸泡或風扇)和體內(nèi)(冷水或冰漿的攝入)降溫法來進行。預冷法對于降低核心溫度有積極作用,似乎會提高反復沖刺/間歇沖刺沖刺能力,但預冷法的有利效應機制仍需要進一步研究。3、對訓練和備賽的啟示將在熱環(huán)境下沖刺能力的下降程度定量化,能夠幫助教練員和科研人員更好地優(yōu)化運發(fā)動在熱環(huán)境下的賽事準備。通過說明熱環(huán)境對于沖刺能力的影響,揭示在單次沖刺、間歇沖刺和反復沖刺下的潛在影響機理,并提出相應的緩解熱環(huán)境對沖刺能力影響的應對策略,能夠為運發(fā)動提供一定的備賽參考。在實際的比賽中,熱習服訓練經(jīng)過時間相對較長,對運發(fā)動單位干涉負荷相對較大,誘發(fā)運發(fā)動有效適應的客觀因素較多,對運發(fā)動在熱環(huán)境下的沖刺能力提升效率較低,因而,怎樣更方便、更有效地應比照賽的高溫環(huán)境,是學者們普遍關注的熱門問題。已有的研究表示清楚,過高的核心溫度會顯著影響運發(fā)動的沖刺能力,由此可知,在賽前或者比賽間避免運發(fā)動的核心溫度過高,成為應對高溫環(huán)境的一個突破口。對運發(fā)動采取降溫(預冷法)處理,能夠講是在高溫條件下提高運發(fā)動沖刺能力的一種急性手段[40]。預冷法多種多樣,包括體內(nèi)降溫(如冰漿或冷水的攝入)和體外降溫(穿冰夾克、冷水浸泡等)以及體內(nèi)降溫和體外降溫相結(jié)合等三種形式。在訓練和比賽實踐中,教練員應根據(jù)比賽的實際情況、運發(fā)動的機能狀態(tài)和環(huán)境溫度來合理選擇預冷處理方式方法,在運動前或者比賽前采取低溫處理最重要的考慮因素就是預冷處理的方便性和可操作性,但無論怎樣,都要根據(jù)訓練和比賽的實際情況來進行干涉。由于熱環(huán)境對沖刺能力的影響程度因人而異,運發(fā)動的訓練特點、不同項目的運發(fā)動、有氧健身水平、身體組成、熱耐受力以及熱習服狀態(tài)決定了其對熱環(huán)境的適應能力[46]。與低溫環(huán)境相比,在高溫環(huán)境條件下,高水平的女運發(fā)動進行全力的15m折返跑需要更長時間來完成。除此之外,訓練水平高的運發(fā)動一般在血管擴張和排汗中會表現(xiàn)出更好的散熱能力和低溫閾值耐力。對于體型較大的肥胖運發(fā)動而言,由于身體脂肪在給定代謝速率下會導致更快的身體溫度上升,因而需要更多的研究來證實,能否熱環(huán)境對于肥胖運發(fā)動沖刺不利影響更大。然而2周的間歇沖刺訓練(反復的Wingate實驗)和耐力訓練(在65%VO2max狀態(tài)下騎行),都會導致熱環(huán)境下有氧能力提升10%以及心血管張力的減弱,但均不會引發(fā)平均排汗量和核心溫度增大的變化,由此我們能夠以為,此兩種訓練無法取代熱習服經(jīng)過,即將在熱環(huán)境中進行比賽的運發(fā)動應進行熱習服訓練,進而降低高溫環(huán)境中的生理應激壓力和改善沖刺能力。為了將熱習服的適應效果最大化,本研究建議,進行熱習服干涉時長應至少到達2周,并且最好在與比賽場地一樣的熱環(huán)境中進行熱習服訓練。盡管通過某些特定的方式方法能夠有效地緩解短跑運發(fā)動對于熱環(huán)境所帶來的不利影響,但對團隊項目或者球類項目運發(fā)動的緩解效果并不能一概而論,由于該類項目運發(fā)動的沖刺表現(xiàn)取決于比賽場景。高水平的球類項目運發(fā)動在比賽中,不管外界溫度狀況怎樣,始終會產(chǎn)生高于38.5℃的核心溫度,而足球運發(fā)動在高溫環(huán)境下參賽時,核心溫度能夠高達40.5℃。在這種情況下,Aughey[47]以為,運發(fā)動需要轉(zhuǎn)變他們的比賽運動形式,通過減小運動量來保持他們高強度運動的能力。與21℃環(huán)境溫度相比,運發(fā)動在43℃條件下進行足球比賽時,其總跑動距離會下降7%左右,尤其是高強度跑會降低26%,但沖刺時的峰值速度會有4%的提高[48]。面臨著嚴峻的環(huán)境挑戰(zhàn),運發(fā)動或許要在比賽中維持他們完成最難活動(如沖刺、加速跑等)的能力,能夠采用低強度動作來控制熱環(huán)境對于比賽沖刺能力的影響[47]。除此之外,在熱環(huán)境下持續(xù)奔跑時,攝入含有碳水化合物的液體是有效的,然而在全力的間歇沖刺運動中,對于延遲疲憊感的影響卻不盡一樣。盡管與飲用水和安心撫慰劑相比,飲用6.5%糖電解質(zhì)溶液能夠誘發(fā)更好的代謝變化,然而未進行熱習服的男運發(fā)動在熱環(huán)境下完成長時間的高強度間歇往返跑的能力并沒有加強[49]。關于流體攝入和熱溫度對沖刺能力的影響缺少明確的結(jié)論,可能是由外部因素導致,例如與沖刺時長、恢復類型、反復跑的次數(shù)、攝入流體的量和速度以及熱環(huán)境的溫度有關。熱身時間過長或者在極端高強度運動時導致核心溫度過大,會增大運發(fā)動在長時間熱環(huán)境訓練經(jīng)過中對碳水化合物的依靠。因而,對球類項目運發(fā)動而言,更應該通過減少熱身和熱暴露的手段,在熱環(huán)境參賽前最小化核心溫度的增大幅度,進而防止沖刺能力的過早下降或者大幅度下降。4、結(jié)論4.1、肌肉溫度的適度上升或許有利于單次沖刺或者多回合沖刺中的前幾次沖刺成績。然而,在反復沖刺中,機體能力隨著溫度的升高會到達一個臨界點,核心溫度過高會影響運發(fā)動的沖刺能力,因而,合理控制運發(fā)動的體溫是關鍵,核心溫度過高或者過低均會影響運發(fā)動的沖刺能力。4.2、預冷法是提高運發(fā)動在熱環(huán)境中沖刺能力較為快速且便捷的方式方法。然而,預冷法的效果并不是普適的,這種差異可以能與采用的預冷卻方式方法的多樣性有關(例如冷水浸泡、冰夾克、冷水攝入以及風扇等),應根據(jù)實際情況(如環(huán)境溫度、運動項目、比賽場地和機體狀態(tài))來合理選擇預冷法。4.3、熱習服訓練能夠改善運發(fā)動在高溫環(huán)境中的沖刺能力,但適應時間相對較長。為了將熱習服的適應效果最大化,熱習服階段應至少要到達2周。除此之外,運發(fā)動應在與比賽場地一樣的熱環(huán)境中進行熱習服訓練。5、瞻望鑒于其他氣象因素的重要性(如絕對濕度、風速和太陽輻射)以及這些因素對體溫調(diào)節(jié)方面的影響,將來的研究應該仔細評估這些因素之間是怎樣互相作用來影響沖刺能力的。除此之外,對于不同項目和不同運動水平運發(fā)動的最佳熱習服方案仍有待進一步的研究。當前關于預冷法對沖刺能力影響的研究較少,尤其是基礎層面上的研究,如預冷對神經(jīng)通路的影響等,在這方向仍需進一步加強。近年來,關于提高機體的穿插耐受性(Cross-tolerance),即對某環(huán)境應激源(如溫度)的訓練能夠加強其對其他不同應激源(如缺氧)的適應性,已經(jīng)被視為一種省時高效的解決方案,然而對于提高穿插耐受性的訓練方式方法(如高溫-低氧干涉訓練)仍需進一步研究,這同時也是將來研究的一個熱門方向。以下為參考文獻[1]劉瑞東,曹春梅,劉建秀,李慶.高強度間歇訓練的應用及其適應機制[J].體育科學,2021,37(7):73-82.[2]BishopD,GirardO,Mendez-VillanuevaA.Repeated-sprintability-PartII[J].SportsMedicine,2018,41(9):741-756.[3]GirardO,Mendez-VillanuevaA,BishopD.Repeated-sprintability-PartI[J].Sportsmedicine,2018,41(8):673-694.[4]AugheyRJ,GoodmanCA,McKennaMJ.Greaterchanceofhighcoretemperatureswithmodifiedpacingstrategyduringteamsportintheheat[J].JournalofScienceandMedicineinSport,2020,17(1):113-118.[5]GirardO,RacinaisS.Combiningheatstressandmoderatehypoxiareducescyclingtimetoexhaustionwithoutmodifyingneuromuscularfatiguecharacteristics[J].Europeanjournalofappliedphysiology,2020,114(7):1521-1532.[6]BallD,BurrowsC,SargeantAJ.Humanpoweroutputduringrepeatedsprintcycleexercise:theinfluenceofthermalstress[J].Europeanjournalofappliedphysiologyandoccupationalphysiology,1999,79(4):360-366.[7]DrustB,RasmussenP,MohrM,etal.Elevationsincoreandmuscletemperatureimpairsrepeatedsprintperformance[J].ActaPhysiologicaScandinavica,2005,183(2):181-190.[8]GuyJH,DeakinGB,EdwardsAM,etal.Adaptationtohotenvironmentalconditions:anexplorationoftheperformancebasis,proceduresandfuturedirectionstooptimiseopportunitiesforeliteathletes[J].SportsMedicine,2021,45(3):303-311.[9]SargeantAJ.Effectofmuscletemperatureonlegextensionforceandshort-termpoweroutputinhumans[J].Europeanjournalofappliedphysiologyandoccupationalphysiology,1987,56(6):693-698..[10]KaratzaferiC,ChinnMK,CookeR.Theforceexertedbyamusclecross-bridgedependsdirectlyonthestrengthoftheactomyosinbond[J].Biophysicaljournal,2004,87(4):2532-2544.[11]DeRuiterCJ,DeHaanA.Temperatureeffectontheforce/velocityrelationshipofthefreshandfatiguedhumanadductorpollicismuscle[J].PflgersArchiv,2000,440(1):163-170.[12]SargeantAJ,RademakerA.HumanmusclepowerinthelocomotoryrangeofcontractionvelocitiesincreaseswithtemperatureduetoanincreaseinpowergeneratedbytypeIfibres[C]//JournalofPhysiology-London.[13]BogdanisGC,NevillME,BoobisLH,etal.Contributionofphosphocreatineandaerobicmetabolismtoenergysupplyduringrepeatedsprintexercise[J].Journalofappliedphysiology,1996,80(3):876-884..[14]PriardJD,ChristianRJ,KnezWL,etal.Voluntarymuscleandmotorcorticalactivationduringprogressiveexerciseandpassivelyinducedhyperthermia[J].Experimentalphysiology,2020,99(1):136-148.[15]YaicharoenP,WallmanK,MortonA,etal.Theeffectsofwarm-uponintermittentsprintperformanceinahotandhumidenvironment[J].Journalofsportssciences,2020,30(10):967-974.[16]BishopD,MaxwellNS.Effectsofactivewarmuponthermoregulationandintermittent-sprintperformanceinhotconditions[J].JournalofScienceandMedicineinSport,2018,12(1):196-204.[17]MaxwellNS,CastlePC,SpencerM.Effectofrecoveryintensityonpeakpoweroutputandthedevelopmentofheatstrainduringintermittentsprintexercisewhileunderheatstress[J].Journalofscienceandmedicineinsport,2008,11(5):491-499.[18]MorrisJG,NevillME,BoobisLH,etal.Musclemetabolism,temperature,andfunctionduringprolonged,intermittent,high-intensityrunninginairtemperaturesof33and17C[J].Internationaljournalofsportsmedicine,2005,26(10):805-814.[19]SunderlandC,NevillME.High-intensityintermittentrunningandfieldhockeyskillperformanceintheheat[J].Journalofsportssciences,2005,23(5):531-540.[20]AldousJW,ChrismasBC,BeelL,etalHotenvironmentmediateddecrementsinsoccer-specificcapacityutilisinganonmotorisedtreadmillsoccer-specificsimulation[C]//4thWorldConferenceonScienceandSoccer(WCSS).Portland:UniversityofPortlandOR(USA).2020,24.[21]AlmudehkiF,GirardO,GranthamJ,etal.Hotambientconditionsdonotalterintermittentcyclingsprintperformance[J].Journalofscienceandmedicineinsport,2020,15(2):148-152.[22]BackxK,McNaughtonL,CrickmoreL,etal.Effectsofdifferingheatandhumidityontheperformanceandrecoveryfrommultiplehighintensity,intermittentexercisebouts[J].Internationaljournalofsportsmedicine,2000,21(06):400-405.[23]HayesM,CastlePC,RossEZ,etal.Theinfluenceofhothumidandhotdryenvironmentsonintermittent-sprintexerciseperformance[J].Internationaljournalofsportsphysiologyandperformance,2020,9(3):387-396.[24]SawkaMN,LeonLR,MontainSJ,etal.Integratedphysiologicalmechanismsofexerciseperformance,adaptation,andmaladaptationtoheatstress[R].ArmyResearchInstofEnvironmentalMeducineNatickMaThemalandMountainMedicineDivision,2018.[25]GirardO,ChristianRJ,RacinaisS,etal.Heatstressdoesnotexacerbatetennis-inducedalterationsinphysicalperformance[J].BritishJournalofSportsMedicine,2020,48(Suppl1):i39-i44.[26]NyboL,GirardO,MohrM,etal.Markersofmuscledamageandperformancerecoveryafterexerciseintheheat[J].MedicineandScienceinSportsandExercise,2020,45(5):860-868.[27]PriardJD,RacinaisS,SawkaMN.Adaptationsandmechanismsofhumanheatacclimation:applicationsforcompetitiveathletesandsports[J].Scandinavianjournalofmedicinescienceinsports,2021(25):20-38.[28]KarlsenA,NyboL,NrgaardSJ,etal.Timecourseofnaturalheatacclimatizationinwell‐trainedcyclistsduringa2‐weektrainingcampintheheat[J].Scandinavianjournalofmedicinescienceinsports,2021(25):240-249.[29]WellerAS,LinnaneDM,JonkmanAG,etal.Quantificationofthedecayandre-inductionofheatacclimationindry-heatfollowing12and26dayswithoutexposuretoheatstress[J].Europeanjournalofappliedphysiology,2007,102(1):57-66.[30]SkeinM,DuffieldR.Theeffectsoffluidingestiononfreepacedintermittent-sprintperformanceandpacingstrategiesintheheat[J].Journalofsportssciences,2018,28(3):299-307.[31]MagalM,WebsterMJ,SistrunkLE,etal.Comparisonofglycerolandwaterhydrationregimensontennis-relatedperformance[J].MedicineandScienceinSportsandExercise,2003,35(1):150-156.[32]YoshidaT,TakanishiT,NakaiS,etal.Thecriticallevelofwaterdeficitcausingadecreaseinhumanexerciseperformance:apracticalfieldstudy[J].Europeanjournalofappliedphysiology,2002,87(6):529-534.[33]KraftJA,GreenJM,BishopPA,etal.Effectsofheatexposureand3%dehydrationachievedviahotwaterimmersiononrepeatedcyclesprintperformance[J].TheJournalofStrengthConditioningResearch,2018,25(3):778-786.[34]RacinaisS,MohrM,BuchheitM,etal.Individualresponsestoshort-termheatacclimatisationaspredictorsoffootballperformanceinahot,dryenvironment[J].BrJSportsMed,2020,46(11):810-815.[35]SunderlandC,MorrisJG,NevillME.Aheatacclimationprotocolforteamsports[J].BritishJournalofSportsMedicine,2008,42(5):327-333.[36]CastleP,MackenzieRW,MaxwellN,etal.Heatacclimationimprovesintermittent