咖啡因是在咖啡和茶類飲料中自然存在的一種興奮劑,同時,它還會添加到其它食品中例如常見的能量飲料和蘇打水等。由於攝取咖啡因可增加大腦中的化學物質,從而改善情緒、消除疲勞並增強注意力等好處,因此,就會有許多人開始飲用含有咖啡因的飲料開起一天的工作節奏,以及從下午昏睡的狀態下清醒過來。
但你有發現當隨著時間的累積,咖啡因對於腦部的刺激就不再那麼明顯,這是因為我們的身體出現了對咖啡因的耐受性,這樣的狀態也會影響到運動表現的能力,接下來我們將介紹咖啡因如何產生刺激作用,以及咖啡因耐受性對於運動表現有什麼影響。
咖啡因(caffeine)主要通過血腦障壁(blood brain barrier)阻斷大腦的腺苷受體(adenosine receptor)發揮作用,這些受體在睡眠、喚醒和認知方面起著重要的作用。通常稱為腺苷(Adenosine)的分子與這些受體結合,從而抑制腦化學物質例如多巴胺的釋放,這種化學物質會增加喚醒並促進清醒。另外,通過阻斷腺苷與其受體的結合,咖啡因可增加這些刺激性大腦化學物質的釋放,進而減少腦部疲勞狀態並提高機敏性。
有一項研究表明,高咖啡因劑量可以阻斷大腦中高達50%的腺苷受體,並說明咖啡因的刺激作用發生在食用該物質的30-60分鐘內平均持續3-5小時,但一天內是否可反覆讓咖啡因產生這樣的刺激?根據1980年代的一項開創性研究報告指出,經常食用咖啡因會增加人體腺苷受體的產生,從而增加腺苷與這些受體結合的可能性,因此,反覆食用咖啡因會降低其效能,這也就是為何越喝越沒感覺得原因。
有多項研究都表明,食用咖啡因可改善肌肉強度和力量外,還能延緩運動產生的疲勞性。但這些咖啡因所造成的優勢,有可能因為長期或高頻率的攝入而降低效能。在一項為期20天的咖啡因耐受性研究找來11個人來進行研究,分別採用一項交叉、雙盲、安慰劑與對照的實驗,讓它們連續20天攝取3mg/kg/天的咖啡因,而在另一種治療中,他們攝取安慰劑20天服用不透明膠囊中的每種物質,在膠囊攝入後45分鐘開始進行實驗。實驗的結果發現,與安慰劑相比有食用咖啡因的人,在兩次運動測試中的前15天提高了4-5%的循環力,但隨後的效果卻下降了。
因為咖啡因所造成的身體耐受性,可以透過減少攝取量以及不經常食用的方式來進行克服,或是攝取比平常更多的咖啡因也可幫助短期內克服耐受力。在一項針對咖啡因情緒和認知的影響的研究報告中指出,研究人員檢查了咖啡因對每天喝咖啡的17個人的自我報告,受測者被告知要像平時一樣喝咖啡或者戒掉30小時,然後再服用含有250 mg咖啡因的藥丸或安慰劑,最終發現咖啡因與安慰劑相比,可以改善受測者的注意力和記憶力,即使他們不戒咖啡也是如此;這個研究結果表明,在每天都有喝咖啡的人,只要比平時多攝取一點咖啡因也能帶來這些好處。
但是,無論在哪種情況之下都不建議持續增加咖啡因的攝入量,就算比平常多攝取一些咖啡因會有某些好處,因為,大量的攝取咖啡因對於身體來說時分的危險,再加上咖啡因的攝取量是有上限的,過多的攝取不見得能一直為身體帶來好處。
透過多個研究報告指出,以目前全世界健康的成年人,每天咖啡因平均攝取量大約為400毫克,幾乎都超過每日300毫克的安全攝取上限,而孕婦每天攝入咖啡因量不應超過200毫克,咖啡因的攝取不單單是與喝咖啡有關,有許多膳食補充劑(例如鍛煉前補充劑和燃脂器)以及一些非處方止痛藥(例如Excedrin或Midol)都含有咖啡因;這些產品中的咖啡因可以是人工合成也可是天然來源,另外,純黑巧克力每28g也都含有16毫克的咖啡因,因此,你大量食用黑巧克力也等於攝取大量的咖啡因,對於這點你不得不多加注意食品成分標籤。
在現今的社會或多或少都會攝取到含有咖啡因的食品或飲料,例如咖啡、茶或是能量飲料。當我們定期的飲用這些飲料,會增加大腦內的腺苷受體使更多的腺苷分子結合它們,之後隨著時間的增長,就會開始降低你身體對於咖啡因刺激作用的耐受性;為了能避免這個現象發生,你可以透過減少每日的攝取量或攝取頻率,例如原本每天攝取一次改為每週攝取一次;而不建議短期間內大量的增加咖啡因攝取量來降低其耐受性。
資料參考/draxe、NCBI
責任編輯/David
有跑步習慣的人,應該對「跑步經濟性 Running Economy」這個詞不陌生,因為這是一個很常在跑步訓練時提到的概念。但實際上,跑步經濟性在運動科學上的定義與影響的因素到底是甚麼呢?是體重胖瘦?跑力高低?配備輕重?還是...或許對大多數的跑者而言,這個問題並沒有很清晰的解答。
跑步經濟性代表的意義是跑步效率,它的概念是:固定速度下,穩定跑步消耗的攝氧量,攝氧量越少表示跑步經濟性越好。其中,攝氧量會除以體重,表示人體每公斤所消耗的攝氧量,這個動作稱之為體重標準化,目的是避免不同體重影響到攝氧量的絕對數值。會使用攝氧量是因為人體在生產能量的過程大部分都需要消耗氧氣,攝氧量越大表示能量消耗得越多。舉例來說,如果相同速度下跑者A 的攝氧量消耗比跑者B 還要大,表示他需要比較多的能量才能跑到相同的速度,這意味著在跑步的過程中,跑者A 跑步效率較差,浪費了較多的能量。
知道了跑步經濟性之後,對我們有甚麼好處呢?對於長距離跑步而言,擁有好的跑步經濟性非常重要,因為長距離的跑步幾乎會耗盡人體儲存的能量,所以要盡可能節省能量的浪費。理論上,兩個體能條件相近的跑者,跑步效率較好的跑者能用較短的時間完成同樣的距離。這點可以從一些相關的研究中證明,例如下圖,研究結果顯示跑步經濟性越差的跑者,跑完10公里的時間越久。因此,增加跑步經濟性是很重要的跑步訓練。
但跑步經濟性要如何增加呢?許多研究嘗試回答這個問題,國際的運動醫學期刊發表了一篇研究整理了相關的結果,發現觸地時間較少、垂直震幅較低、下肢剛性較大、下肢轉動慣量較低,以及較堅硬的鞋子有助於提高跑步經濟性。不過這篇研究是針對新手或是業餘選手受短期訓練(小於13周)造成的影響,作者也提到未來的研究需要更進一步觀察長期訓練造成的效果。
跑步經濟性代表跑步效率,但是要如何在長期訓練下提高跑步經濟性,仍是一個研究中的課題。除此之外,由於量測攝氧量的機器通常十分昂貴,且無法在室外使用,一般大眾較難直接得知自己的跑步經濟性,對非菁英跑者的應用性不高。近年來,許多研究嘗試用更簡單的參數取代跑步經濟性,但仍無一個確切的共識,期待後續的研究可以在跑步經濟性的應用上有突破性的進展。
參考文獻:
Conley, D. L., & Krahenbuhl, G. S. (1980). Running economy and distance running performance of highly trained athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise, 12(5), 357-360.
Moore, I. S. (2016). Is there an economical running technique? A review of modifiable biomechanical factors affecting running economy. Sports Medicine, 46(6), 793-807.
撰文/王恩慈、相子元
*文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:何謂跑步經濟性?
在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。
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走路時腳會痛,有些人痛在腳跟,有些則是腳底、腳背痛,有時候早晨起床或休息後一開始走最痛,甚至走一步痛一步。
參考資料