人體肌肉可分為心肌、平滑肌與骨骼肌（skeletal muscle）三種。心肌是屬於心臟的肌肉、平滑肌則是內臟的肌肉，而在運動中所探討的是骨骼肌，顧名思義就是兩端附著在骨骼上的肌肉。人體運動的發生，是在於大腦下達命令，訊息經由神經系統傳遞至肌肉系統上產生收縮而達成。在肌肉收縮時，會以關節為支點來拉動骨骼，進而完成大腦預期的動作，過程其實極為精密與複雜。

人體的肌肉系統

人體的肌肉系統是由三種不同的肌肉組成：

骨骼肌（skeletal muscles）：附著於骨骼上，與骨骼系統相配合，受大腦意志支配而做出各種各樣的動作。在顯微鏡下可看見明暗相間的橫紋，故亦稱作橫紋肌。

平滑肌（smooth muscles）：主要構成人體內臟器官（心臟除外），如胃、腸、血管等的管壁。在顯微鏡下沒有橫紋，也不受意志支配。

心肌（cardiac muscles）：只存在於心臟中，在顯微鏡亦可看見橫紋，但不受意志支配，也不易疲勞。

骨骼肌（Skeletal Muscle）

一般我們習稱的「肌肉」指的就是骨骼肌，這種肌肉是以兩端的肌腱連結在骨骼上。由於這種肌肉通常需要由大腦發出命令來控制，故稱為「隨意肌」；而將其肌肉解剖出來，在顯微鏡觀察之下，其肌纖維會呈現亮暗交錯的橫紋，因此又稱為「橫紋肌」。

人的身體共有大約600多條骨骼肌，約佔體重36~40%。骨骼肌藉由肌腱（tendon）與骨骼相連，而肌肉是由長圓柱狀的肌肉細胞所組成，稱為「肌纖維」；一條肌纖維直徑約10~150微米，長度可由1毫米到30公分左右。每條肌纖維均由極細的細胞膜所包覆，這種特化的、薄層纖細的網狀纖維被稱為「肌膜」或「肌漿膜（sarcolemma）」。數條肌纖維被膠原、彈性纖維混合成的結締組織「肌束膜（perimysium）」包裹而成肌束（muscle fascicle），而數條肌束則藉由一層較厚的結締組織「肌外膜（epimysium）」的包裹而成為一條肌肉。筋膜（fascia）是貫穿身體的一層緻密結締組織，它包繞著肌肉、肌群、血管、神經。身體中的筋膜有幾種，分別稱作淺筋膜、深筋膜與內臟筋膜，肌外膜即是深筋膜的一種。

肌纖維的一個細胞通常有數百個細胞核，因此即便有一部份受損，也能進行修復並增強。在運動時，會藉由這些細絲狀肌纖維的收縮而產生力量，而且直徑越粗的肌纖維所能發揮的力量就越大。而肌纖維又分為「紅肌」與「白肌」等，可在運動時發揮不同功能。肌纖維的數量並不會增加，不過可藉由訓練的方式，讓這些肌纖維變粗，從而強化它們。

參考資料

1. 《運動健身知識家》，旗標出版公司出版 (2015)
2.《運動生理學》，新文京出版公司出版 (2014)
3. 《人體學習事典 肌肉骨骼運動解剖篇》，楓葉社出版 (2016)
4.  維基百科
5.   黃sir的跑步秘笈

近年運動市場的新穎跑鞋如雨後春筍般出現，無論是外觀上繽紛色彩或是特殊的結構設計，不知道身為跑者的你是否有觀察到一個趨勢：「跑鞋鞋頭上揚的趨勢日益明顯，尤其在厚底的跑鞋之中特為突出！」這對跑步會有什麼影響呢？厚底跑鞋上揚的鞋頭結構，真的對跑步時的順暢性有幫助？該結構會對跑步姿態有什麼影響？本文將透過科學的方式，解析跑鞋設計對前足順暢性的影響。

先了解跑步著地過程 －滾動機制

為了揭開順暢性相關的疑惑，首先我們必須了解跑步著地的過程，可比擬為一個滾動的動作。從腳跟著地到離地，可分為三個滾動機制，腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker) 以及前足滾動 (Forefoot Rocker)。腳跟滾動 (Heel Rocker) 指腳跟初著地到全腳掌踩平；腳踝滾動 (Ankle Rocker) 指全腳掌貼平到腳跟抬起之前；前足滾動 (Forefoot Rocker) 則指腳跟抬起到腳掌完全離地。

下圖由左至右依序是：腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker)、前足滾動 (Forefoot Rocker)

著地時，若是腳掌的滾動過程不流暢，則會產生「卡卡」的感覺，使整體滾動動作的速度不平順，而有不佳的順暢感。其中較容易受跑鞋影響的滾動為腳跟滾動及前足滾動，在此我們稱為「後足順暢」與「前足順暢」。本文將著重在前足順暢的部分。

或許你能直接感受到有些跑鞋順暢性的差異，但透過科學儀器量測，將能更清楚地看到差異，即量測前後方向足底壓力中心 (Center of Pressure, COP) 移動的速度變化。2018 年 Lam 等學者研究認為，良好的順暢感，COP 前後方向速度變化應該是漸進式地增加，而並非突然地遽增，換言之，當前後方向 COP 移動速度的變化越平緩，表示滾動過程較不會突然大幅加速，而是平順的滾動。
延伸閱讀：慢跑鞋的順暢感

下圖透過量測足底各部位的壓力大小，可計算出壓力中心（COP，即圖中的圓點）；隨著跑步的滾動機制 COP 會由後至前移動，形成不同的速度變化，藉此可分析跑鞋的順暢性。

科學量測 6 雙跑鞋

本文選定 6 雙市售跑鞋，分為一般跑鞋組以及鞋頭上揚組。所謂一般跑鞋組是指無特別設計鞋頭上揚的結構，鞋內也無設計幫助滾動的硬板之鞋款；而鞋頭上揚組，即該跑鞋設計底部較厚，且鞋頭有特別上揚，試圖引導跑者在前足滾動時保持順暢感受，如同蹺蹺板一般。

量測由一名跑步經驗豐富的測試員輪流穿著 6 雙市售跑鞋，並於鞋墊處使用 Pedar 足底壓力系統，且於跑步機上以每小時 10 公里的時速 (10KPH) 跑步，每一雙鞋至少跑 3 分鐘以上，擷取穩定的足底壓力訊號並匯出數據，以分析完整步態週期為主。

量測結果出爐，對比一般跑鞋組（虛線）與鞋頭上揚組（實線），在腳跟開始離地的階段，尤其是 60-85% 的時間軸，鞋頭上揚組的 COP 移動速度曲線變化較為平緩，COP 移動速度峰值約落在 0.8-1.2m/s 之間；而一般跑鞋組的 COP 移動速度曲線變化遽增，COP 移動速度峰值約在1.2-1.6m/s之間。綜上所述，COP 移動速度變化較平緩的鞋頭上揚組，有較佳的前足順暢性。

鞋頭上揚對動作的影響

為了呈現跑步著地時的鞋底滾動變化，我們於操場拍攝慢動作影片，以利了解跑鞋結構改變對動作的影響。由下圖動畫可以清楚看出，鞋頭上揚組有較順暢的滾動過程，這也呼應了上述所分析 COP 移動速度較平順的結果。

ASICS MetaRun, NIKE free RN 5.0, MIZUNO Wave Sky 3 Waveknit：

ASICS MetaRide, NIKE Air Vaporfly Next%, HOKA ONE ONE Carbon X：

我們從一般跑鞋組（黑，ASICS MetaRun）與鞋頭上揚組（白，ASICS MetaRide）各挑出一款鞋，並搭配定格的截圖來做更詳細的解釋。

ASICS MetaRun（一般跑鞋組）與 MetaRide（鞋頭上揚組）的分解動作變化：

從全掌貼平到腳跟離地的過程中，一般跑鞋組在啟動前足滾動機制 (Forefoot Rocker) 時，需較大程度地彎折蹠骨關節；而鞋頭上揚組則是像蹺蹺板般，順應著跑鞋的結構與上揚弧度向前。從黃、紅、藍色點的相對位置便能清楚知道，當一般跑鞋組向前時，黃點位置幾乎是不動的；相對地鞋頭上揚組向前時，黃點位置則是向下，同時間藍點上升，代表鞋頭向下貼平地面，而鞋跟隨之揚升。

從最大彎折到離地瞬間的過程中，前腳掌與掌趾會推蹬地面，我們可觀察到一般跑鞋組推蹬的位移較大，伸展的幅度亦大；反之，鞋頭上揚組的位移較平緩，伸展的幅度小。對比紅點與藍點的軌跡線就能明顯看到一般跑鞋組上升幅度較大；反之，鞋頭上揚組則上升幅度較小。顯示一般跑鞋組在推蹬時會有較大的蹠骨關節彎折動作，而鞋頭上揚組則會受限於鞋子的結構，不須做出較大的延展動作；這樣的動作變化，可降低蹠骨關節推蹬的出力，但會使跑者感受到「推不到的感覺」，形成一種「還沒推蹬就離地」的感受。

結語

本文比較鞋頭上揚組與一般跑鞋組，希望利用足底壓力中心(COP)的移動速度變化探討著地與離地時的現象，並試著解析其中的過程，這並不代表跑鞋的優劣。

跑鞋的結構設計百百種，鞋頭上揚設計的跑鞋並不一定適合每位跑者。有些跑者偏愛一般跑鞋推蹬時腳掌彎折的感受；而有些跑者則偏愛順暢的過渡感。挑選適合自己的跑鞋才是最重要，而透過科學的驗證方式可以提供客觀的數據分析，並排除主觀感受錯誤的可能。

參考文獻：
Lam, C. K. Y., Mohr, M., Nigg, S., & Nigg, B. (2018). Definition and quantification of ‘ride’ during running. Footwear Science, 10(2), 77-82.

撰文／董智尚、陳韋翰、相子元

*文章授權轉載自《運動科學》網站
原文：厚底跑鞋鞋頭上揚對前足順暢性的影響

在增肌又稱為肌肥大的過程裡你是否也存在著一些誤解？例如時常聽別人說肌肥大可區分為肌漿（Sacroplasmic）肥大和肌纖維（myofibrillar）肥大；認為利用更高的反覆性動作可以造就所謂的肌漿肥大（Sacroplasmic hypertrophy），例如每組8-20次的反覆動作直到力竭為止，這種肌肥大的具體適應機轉是肌肉細胞中的代謝累積，許多的健美運動員就是這類機轉的例證，他們擁有體積大但肌纖維密度不高的肌肉；相反來說，肌纖維肥大（myofibrillar hypertrophy）是操作1-8次低反覆操作加上大負荷運動，此機肥大的具體適應機轉是增加肌肉肌原纖維成分，例如肌動蛋白和肌凝蛋白的聚集，以供給肌肉收縮之用，這些運動員的肌肉往往在肌纖維密度非常的高，比如奧運舉重選手和體操運動員。

在近幾年的研究顯示，肌原纖維和肌漿肥大可能是一種不恰當的名詞，因為，它們兩者之間幾乎沒有區別。主要的區別是在於那些反覆訓練次數較高的訓練者和訓練反覆次數較低的訓練者，在肌力大小的不同而已，透過不同運動員的肌肉切片檢查也發現，即使在不同類型的訓練當中，肌肉細胞的成分也會隨著比例而增加，因此，外觀間的差異可能就會取決於含水量、皮下脂肪量以及肌肉脂肪累積或類似的相關因素所造成。

例如當健美運動員為了參加比賽減少身體脂肪量時，他們就肯定會有非常高密度的肌肉外觀，近似於肌力型運動員一般，這樣的訊息正告訴著我們，當身體承受訓練所造成的壓力，會透過肌肉的成長與破壞來做出抵抗的反應，因此，無論你用何種方式獲得肌肉的增長，都可以讓它們被有效的運用。

肌肥大的三個途徑

在我們人體中要造成肌肥大有三個主要的途徑，分別是物理張力（Mechanical tension）、離心運動傷害（Eccentric Damage）以及代謝物累積（Metabolite Accumulation）這三種。以下將針對這三個途徑來做解釋：

1.物理張力

由此所造成的肌肥大，比較傾向於透過高強度運動，如重量大和速度快的活動來刺激肌肉纖維，有時會被稱為HTMU或快縮肌疲勞肌肥大；當肌肉有足夠的高強度物理張力刺激時，身體就會增加肌肉質量來進行補償。

2.離心運動傷害

這個主要是訓練強度可以大道對肌肉造成傷害，或是使用輕重量高次數的反覆動作所造成的傷害，有許多的運動員將這類型的肌肥大刺激稱做是高張時間（time under tension）；即為肌肉產生肌肥大適應所需的總時間，這也就是我們常聽到使肌肥大的因素中，針對特定肌群的訓練動作、組數和反覆次數的「訓練量」。

這類型的損傷會引發運動中的各種反應，包括衛星細胞的贈與和修復，它可以與損傷的肌肉融合以幫助修復，這也是運動員在停止訓練幾年之後，再次進行訓練時肌肉仍保有肌肉記憶的原因；當開始恢復訓練時，就會迅速恢復過去訓練時所獲得的肌肉；有相關的研究證據顯示，肌肉仍然包含以前融合的衛星細胞的細胞核，將會有助於快速產生肌肉細胞的收縮蛋白。

3.代謝物累積

這可以說是低強度高反覆性操作所造成的現象，當長時間且維持一定強度和速度的運動，就是這類肌肥大的例子。例如騎自行車的人股四頭肌較容易變粗壯，而划船的人就容易有較大的背闊肌，另外，長時間拿錘子的勞動者往往也會因為長時間低強度且持續的操作，練出結實又粗壯的前臂肌肉。

資料參考／muscleandfitness

責任編輯／David