跑步是人類與生俱來的移動模式之一，透過近代運動科學的興起以及持續不輟的研究，有關跑步生物力學機制的論文已相當豐碩，然而卻較少研究探討到跑步訓練時，手臂擺動對於能量消耗的影響，以及不同擺臂姿勢或型態對跑步時能量消耗的影響又有多少？

2014 年一篇名為《The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it?》的研究，實際針對跑步時的不同擺臂姿勢對能量消耗的影響進行研究。

他們研究了 13 位年輕跑者，在跑步機上以 11.5 km/h 的速度(每公里配速5分13秒)進行正常擺臂(Normal)、雙手交叉放背後(Back)、雙手交叉放胸前(Chest)以及雙手交叉放頭頂(Head)等 4 種不同擺手姿勢的跑步，並同步收集他們跑步時的能量消耗與動作變化情形。雖然一般跑者很少會把手放在背後或頭頂跑步，但此研究是希望了解，當手臂不正常擺動時，會對跑步動作及能量消耗有什麼影響，因此設定了不同擺放位置。不過值得注意的是，雙手交叉放胸前的擺臂方式，類似於一些習慣將手緊貼胸前並幾乎不擺動的跑者。

雙手放頭頂能量消耗最高

研究發現正常擺臂(Normal)的能量消耗(net metabolic power) (下圖中的灰線) 是最低的，而雙手交叉放背後(Back)、胸前(Chest)以及頭頂(Head)上跑步皆比正常擺臂分別多出3%、9%、13%的能量消耗。

擺臂動作有助減少身體旋轉

這項研究也發現，當跑步時不擺臂，其肩膀與骨盆左右旋轉的幅度會比正常擺臂來的高。雙手交叉放背後、胸前及頭頂分別增加了10%、44%、8%的肩膀左右旋轉幅度以及63%、102%、101%的骨盆旋轉幅度。

此結果反映出，跑步時的擺臂動作有助於減少身體的旋轉。因為擺臂時所產生的力量可與擺腿所產生的旋轉力量相互抵銷，進而減少軀幹的轉動，藉此達到較少的能量消耗。換言之，當跑速增加擺腿力量隨之增加的情況下，擺臂的幅度自然也需要相應的提高，就如同衝刺跑時，我們會自然加大擺臂動作來穩定軀幹姿勢，避免身體過多的旋轉。

結語

跑步時的擺臂是相當重要的，它可以幫助我們抵消擺腿時所產生的旋轉力量，進而減少軀幹的轉動與能量消耗，讓我們跑得更省力。雖然平常跑步時，我們很少會將手放在背後或頭頂，但值得注意的是，當擺臂過小時容易產生像研究中雙手交叉放胸前的姿勢。因此，適度的擺臂，並隨著跑步速度調整擺臂的程度，才能減少不必要的能量消耗。

參考文獻:
Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology, 217(14), 2456-2461.

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：跑步時的擺臂對能量消耗有影響嗎？

養成運動習慣能讓身體更健康，這句話相信大家都聽到耳朵都快長繭了。但每個運動都能有效的幫助增強大腦減緩因年齡造成的退化嗎？國外的科學家首次直接比較了不同類型運動對神經系統的影響，例如大家常進行的跑步、舉重訓練和高強度間歇訓練等運動項目。最終的結果指出，拼命努力的運動不見得對大腦有幫助。

根據一項在老鼠身上所做的研究發現，運動訓練通常都能改變大腦的結構及增加細胞容量，也可減少大腦白質（White matter）和灰質（Grey matter），因年齡所造成的空洞數量及大小範圍；這對於腦部的學習、功能障礙、思考與計算邏輯有著絕大的影響性。另外，在2016年發表於《生理學雜誌(Journal of Physiology)》上的一項研究也發現，不同的運動項目對大腦的海馬體也有不同的影響。

芬蘭于韋斯屈萊大學（Jyväskylän yliopisto）的研究人員，對一大群成年的雄性老鼠分組安排不同的運動訓練，其中一組為保持不運動的對照組，其餘的分別安排跑步（滾輪）與組力訓練（爬牆或尾巴放微小有重量的物體）的無氧阻力訓練 (RT)，另外一組被安排進行高強度間歇訓練又稱高反應訓練者 （HRT），這組的老鼠會被擺放置快速滾輪上跑3分鐘，然後切換至2分鐘的慢速滾輪，過程重覆進行3次共15分鐘。

在這項研究裡，研究人員對這些低反應訓練者（LRT）和高反應訓練者（HRT）成年雄性老鼠，進行了6~8週的各種形式的運動訓練，並檢查了對成年海馬神經發生 （AHN） 的影響。與久坐的對照相比，在跑輪上自願奔跑的低反應訓練者（LRT）中觀察到的雙皮質素陽性海馬細胞數量最多，而在跑步機上的高強度間歇訓練 (HIIT)對成年海馬神經發生 （AHN） 的影響較小；而在跑步機上進行耐力訓練的低反應訓練者（LRT）和高反應訓練者（HRT）的成年海馬神經發生，均高於透過攀爬樓梯進行無氧阻力訓練 (RT)這組，儘管無氧阻力訓練 (RT)的肌力有顯著的成長，但海馬組織看起來就和久坐的對照差不多。

中強度訓練能促進腦細胞成長

雖然，這項研究是運用老鼠來進行，但這樣的研究也可以推論到人類身上。于韋斯屈萊大學的研究人員Miriam Nokia博士表示，他們一致認為持續的有氧運動可能對於人類的大腦健康最有益處；儘管這項研究推測長時間奔跑會刺激大腦一種腦源性神經營養因子 (Brain-Derived Neurotrophic Factor) 的釋放，但為何長跑比其它的運動訓練更有效率尚不清楚，但已經透過這些研究了解動物跑的越多，所產生的腦源性神經營養因子 (Brain-Derived Neurotrophic Factor)就越高。

另一方面，重量訓練雖然對肌肉的成長有好處，但研究中發現對於腦部的腦源性神經營養因子 (Brain-Derived Neurotrophic Factor)並沒有任何影響，這可以解釋為什麼在這項研究中它沒有促進神經發生。同時Miriam Nokia博士也表示，就高強度間歇訓練而言，對大腦的好處可能會因其運動強度而被消減，簡單來說：高強度間歇訓練比中強度跑步更容易產生壓力，而壓力往往會減少成年海馬神經發生 （AHN）。

結論

但是這樣的結果並不意味著，只有跑步或類似的運動訓練才能增強大腦細胞減緩退化，只是這些運動訓練項目能促進海馬體中最多的神經發生，而重量訓練和高強度間歇訓練則有可能會導致大腦周邊的其他部位發生不同的變化，甚至有可能會幫助腦部血管的健康狀態。所以，如果你目前專注於重量訓練或高強度間歇訓練的課表，請偶爾加入中強度的長跑練習，活化大腦細胞與健康。

資料參考／Journal of Physiology、科學人雜誌

責任編輯／David

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資料來源／PUMA
責任編輯／Dama