你有沒有過這樣的體驗(yàn):跑步?jīng)_線后,或者一組深蹲剛做完,明明已經(jīng)停下來站著不動(dòng),大腿卻開始不受控制地輕微顫抖,步伐變得僵硬而不協(xié)調(diào),幾乎可以直接去喪尸電影里當(dāng)群演。做平板支撐時(shí),這種抖會(huì)更明顯。
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這種運(yùn)動(dòng)后出現(xiàn)的肌肉抖動(dòng),更準(zhǔn)確的說法叫做“運(yùn)動(dòng)后肌束震顫”(tremor-like activity)。它帶來的那種仿佛大腦與身體之間“藍(lán)牙連接”短暫中斷的感覺,并不是因?yàn)槟闾焐簧瞄L運(yùn)動(dòng)或是身體出現(xiàn)了問題,而是高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后,神經(jīng)—肌肉系統(tǒng)太疲勞,出現(xiàn)了部分掉隊(duì)所產(chǎn)生的正常生理現(xiàn)象。
肌肉是怎么動(dòng)起來的?
要搞清楚為什么會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后肌束震顫,首先需要弄明白一個(gè)更基礎(chǔ)的問題:身體究竟是怎樣“動(dòng)起來”的。
200 余塊骨骼將人體支撐起來,但它本身只起到一個(gè)支架的作用,真正驅(qū)動(dòng)身體活動(dòng)的,是附著在骨骼之上,占據(jù)人體重量 40%的骨骼肌。當(dāng)骨骼肌中的肌纖維收縮時(shí),會(huì)牽拉骨骼,使關(guān)節(jié)發(fā)生位移,從而完成行走、奔跑、跳躍等各種動(dòng)作。
從結(jié)構(gòu)上說,骨骼肌并不是“一整塊”肉,而是由一層一層巨大的多核細(xì)胞擰成的“松緊帶”。這些按照特定結(jié)構(gòu)排列的細(xì)胞叫做肌纖維(muscle fiber),它們是肌肉收縮的最小單位。多條肌纖維并排組成肌束(fascicle),而多個(gè)肌束聚集在一起,就形成了完整的骨骼肌。
當(dāng)許多肌纖維同時(shí)收縮時(shí),整個(gè)肌束的長度減短、張力增加;多個(gè)肌束協(xié)同作用,則讓整塊肌肉收緊,最終通過肌腱牽拉骨骼,讓身體動(dòng)起來。
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圖片來源:參考文獻(xiàn)1
但是,肌纖維并不會(huì)隨意收縮,它們更像訓(xùn)練有素的士兵,嚴(yán)格遵循上級(jí)的命令才能行動(dòng)。
向肌纖維直接下達(dá)指令的,是位于脊髓中的 α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。由于肌纖維數(shù)量龐大,一條 α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元會(huì)分出多條分支,同時(shí)控制多個(gè)肌纖維。在生物學(xué)中,我們把一條運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其所支配的所有肌纖維加在一起,稱作一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位(motor unit)。
我們的所有動(dòng)作,小到無意識(shí)地眨眼睛,大到跟隨音樂跳一支舞曲,都依賴身體里千千萬萬個(gè)運(yùn)動(dòng)單元的協(xié)調(diào)作用。
高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),身體發(fā)生了什么?
當(dāng)我們運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉并不是一次性由所有運(yùn)動(dòng)單位同時(shí)收縮,而是以一種高度交錯(cuò)的方式輪流工作:一些運(yùn)動(dòng)單位在收縮,另一些則在放松,這種機(jī)制使肌肉整體看起來像在平滑收縮,讓動(dòng)作看上去流暢和諧。
然而,當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大或持續(xù)時(shí)間過長時(shí),一部分運(yùn)動(dòng)單位會(huì)因疲勞暫時(shí)“掉線”。
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運(yùn)動(dòng)單元的掉線通常有以下三種原因:
1.信息傳遞延遲
當(dāng)大腦下達(dá)運(yùn)動(dòng)指令后,需要經(jīng)過多級(jí)傳遞,運(yùn)動(dòng)單元才能接收到信號(hào)。這就相當(dāng)于指揮中心需要向前線不斷地“發(fā)電報(bào)”,然而“電報(bào)”的傳遞與翻譯需要時(shí)間,所以有時(shí)候信息就會(huì)出現(xiàn)延遲。
具體來說,來自大腦的信號(hào)先要通過上位運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳遞到 α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,再通過 α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元通知到對(duì)應(yīng)的肌纖維,這個(gè)過程里需要神經(jīng)遞質(zhì),比如乙酰膽堿的參與,但是在劇烈運(yùn)動(dòng)過程中,乙酰膽堿消耗的速度趕不上回收與合成的速度,于是信號(hào)就無法被及時(shí)傳遞到下游的運(yùn)動(dòng)單元。
2.能量供應(yīng)不足
有時(shí)候,即便肌纖維成功接收到了收縮的指令,但是因?yàn)榧±w維細(xì)胞中的能源物質(zhì) ATP、磷酸肌酸等消耗過快,細(xì)胞處于“很餓”“沒電了”的狀態(tài),于是也無法維持持續(xù)收縮。
3.鈣離子循環(huán)受限
維持肌纖維收縮不僅需要能源物質(zhì),還需要鈣離子的參與以維持肌纖維中兩種重要蛋白質(zhì)(肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白)的相互作用。在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中,鈣離子的釋放速度可能跟不上需求,回收機(jī)制也可能暫時(shí)不足。這樣即便肌纖維中能量充足,也可能無法完成正常的收縮動(dòng)作,從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)單位短暫“掉線”。
如果只是少量運(yùn)動(dòng)單元“掉隊(duì)”,影響并不大,但是隨著掉隊(duì)的運(yùn)動(dòng)單元越來越多,肌肉收縮的整體協(xié)調(diào)性就會(huì)下降,原本平滑的收縮就會(huì)變得斷斷續(xù)續(xù),表現(xiàn)為腿抖、震顫。不過,經(jīng)過短暫休息,神經(jīng)遞質(zhì)、能量和鈣離子恢復(fù),運(yùn)動(dòng)單位重新上線,肌肉恢復(fù)平滑收縮,抖動(dòng)也就自然消失。
為什么深蹲、沖刺比其他運(yùn)動(dòng)
更容易造成肌肉抖動(dòng)?
你或許有這樣的感覺,雖然運(yùn)動(dòng)同樣的時(shí)間,但是有些運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練完成之后肌肉抖得格外厲害。這其實(shí)是因?yàn)椴煌\(yùn)動(dòng)形式往往調(diào)用不同類型的肌纖維。
在運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)過程中,α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元會(huì)根據(jù)動(dòng)作需求,優(yōu)先選擇不同類型的肌纖維參與,從而實(shí)現(xiàn)靈活而高效的運(yùn)動(dòng)控制:
· 慢肌纖維(Type I, slow-twitch fibers),耐疲勞,適合長時(shí)間、低強(qiáng)度的活動(dòng);
· 快肌纖維(Type IIa 和 IIx fibers, fast-twitch fibers)收縮迅速,但容易疲勞,適合短時(shí)間、高強(qiáng)度的爆發(fā)力動(dòng)作。
不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度激活的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量也有顯著差異。輕輕拿起一杯水,只需要少量運(yùn)動(dòng)單位參與;舉起沉重的物體,則會(huì)招募更多運(yùn)動(dòng)單位同時(shí)工作。這個(gè)過程被稱為運(yùn)動(dòng)單位招募,它確保了動(dòng)作既精準(zhǔn)又經(jīng)濟(jì),不浪費(fèi)能量。
不同運(yùn)動(dòng)單位又可以根據(jù)被激活的難易程度,分為低閾值運(yùn)動(dòng)單位和高閾值運(yùn)動(dòng)單位。
· 低閾值運(yùn)動(dòng)單位(Low-threshold motor unit):神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)較弱時(shí)也會(huì)被激活,主要支配耐疲勞的慢肌纖維(Type I),在運(yùn)動(dòng)時(shí)通常最先被招募;
· 高閾值運(yùn)動(dòng)單位(High-threshold motor unit):只有當(dāng)神經(jīng)信號(hào)達(dá)到較高強(qiáng)度時(shí)才會(huì)被激活,主要支配爆發(fā)力強(qiáng)但容易疲勞快肌纖維(Type II)。在運(yùn)動(dòng)時(shí),慢肌纖維和低閾值運(yùn)動(dòng)單位先工作,當(dāng)力量需求增加或快肌纖維參與時(shí),高閾值單位才被激活。
耐力型運(yùn)動(dòng),如長跑、騎行,主要依賴低閾值運(yùn)動(dòng)單位和慢肌纖維,這類肌纖維耐疲勞、神經(jīng)驅(qū)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定,能在較長時(shí)間內(nèi)維持收縮。由于代謝壓力分布較均勻,肌肉整體協(xié)調(diào)性較好,因此耐力運(yùn)動(dòng)后的表現(xiàn)通常是力量下降和肌肉沉重感,僅伴隨輕微抖動(dòng)或局部震顫。
相比之下,短時(shí)間高強(qiáng)度爆發(fā)性運(yùn)動(dòng),比如深蹲、舉重、沖刺等,需要大量高閾值運(yùn)動(dòng)單位和快肌纖維同時(shí)參與。此時(shí):
·神經(jīng)元之間信號(hào)傳遞的頻率非常高
·肌纖維能量消耗巨大
·鈣離子釋放與回收系統(tǒng)被推至高增益、低穩(wěn)定狀態(tài)
這些因素容易導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)單位不同步,使肌肉出現(xiàn)明顯抖動(dòng)或“掉幀感”,并伴隨動(dòng)作協(xié)調(diào)性暫時(shí)下降。
不過,長期訓(xùn)練可以增強(qiáng)神經(jīng)—肌肉協(xié)調(diào)能力,提高 α 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的信號(hào)穩(wěn)定性,同時(shí)改善肌纖維對(duì)鈣離子的處理效率,并增強(qiáng)快肌纖維的抗疲勞能力。因此,在健身初期或大幅提高運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)更容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后“發(fā)抖”,隨著逐漸適應(yīng),肌肉抖動(dòng)會(huì)逐漸減少,動(dòng)作也能變得從從容容、游刃有余。
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策劃制作
作者丨哈代 浙江大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)博士
審核丨紀(jì)剛 河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院骨科副主任醫(yī)師、中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)再生與康復(fù)委員會(huì)委員
策劃丨張林林
責(zé)編丨甄曦
審校丨徐來、張林林
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