國立台灣師範大學推出一系列「運動科學學術大師講座」，邀請歷年來榮獲科技部傑出研究獎的5位運動科學學者，每月推出一場遠端視訊演講，分享心路歷程及其學術專業，並免費開放外界上網報名。首播6月25日晚上7時，由樂活EMBA研究講座教授相子元率先登場分享「運動科技」，歡迎對運動領域知識有興趣的民眾線上見﹗

「科技部傑出研究獎」是我國為提升學術研究水準，以及建立國際學術地位，針對研究成果傑出的科學技術人才所設置的獎勵制度。不但創造了社會發展效益與產業應用價值，更展現優異科研成果的多元面貌，是國家科技實力的重要指標，從1985年至今，總共頒發了36屆。

在人文及社會科學領域中，「運動科學」必須先與教育、圖書資訊領域競爭，爭取代表教育學門的資格，再與文學、藝術、語言、哲學、人類學與族群、歷史、心理、社會、區域、經濟、財金會計、管理、法律、政治等各學門競爭，經過嚴謹的重重考驗與檢視，才可能獲獎。

自2016年起，台師大相子元教授為運動科學贏得史上首座傑出研究獎後，陸續有台師大體育與運動科學系研究講座教授洪聰敏、成功大學體育健康與休閒研究所特聘教授蔡佳良、台師大體育與運動科學系研究講座教授張育愷、以及彰化師範大學運動健康研究所特聘教授古博文等5位學者獲獎，而他們也是這系列講座的講者。

 

台師大表示，獲獎絕非偶然，每個成功者背後，都有不為人知的艱辛與努力過程。藉此次機會，將分享他們在學術路上的奮鬥歷程，光環背後他們付出了多少努力?面對困境他們如何因應?有哪些心理技能可以幫助大家躍上巔峰?

首場演講於6月25日，由相子元教授主講「運動科技」；蔡佳良教授接第二棒，將於7月16日分享「運動與認知神經科學跨領域研究成果與歷程」；張育愷教授於8月20日演講「從功夫到運動心理與大腦科學之路」、古博文教授於9月10日帶領大家探究「身體活動與健康科學：流行病學的觀點」；壓軸場是洪聰敏教授於10月1日暢談「卓越運動表現的腦與心理學」。

演講時間都在晚上7時，歡迎免費上網報名，點我報名。

資料來源／臺灣師範大學體育與運動科學系
責任編輯／Dama

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

鈣鎂互補，缺一不可

你的肌肉在進行迅速收縮與放鬆的運動時，如果鈣質（造成收縮的因子）太多，鎂質（造成放鬆的因子）太少，肌肉就會痙攣，並且造成乳酸的累積。雖然大部分的運動員與教練都不知道這一點，但鎂確實是運動員應攝取的重要營養素之一。

正如我之前提過的一樣，細胞所用的能量包叫做ATP，這種物質的形成會受到鎂的影響。有些早期的動物實驗研究顯示，鎂和體能表現有關，運動能力下降可能是缺鎂的早期徵兆，在給予動物溶於水中的鎂後，牠們的耐力就恢復了。大部分的人類研究也證實，短時間與長時間運動都會消耗鎂。

鎂能讓神經與肌肉擁有更多能量

雖然鎂往往是肌肉的放鬆劑而非興奮劑，但鎂最神奇的效果之一，就是能讓神經與肌肉擁有更多能量。如果你缺鎂的話，就會缺乏體力，因為身體無法產生足夠的力量以維持運作，在你服用鎂之後，就會更有精力。

鎂會和鈣互動，防止鈣質讓肌肉過度收縮。過多的鈣質會讓全身的肌肉緊張與緊繃，但如果你服用了足以與鈣抗衡的鎂，就會在幾週、幾天，甚至幾小時內感到放鬆，至於效果出現的時間，端視你的身體缺多少鎂而定。許多醫生也會叫焦慮與憂鬱的病人要多運動，才能消耗多餘的能量，增加血液循環與腎上腺素的量。

在運動的過程當中，鎂能夠讓身體不斷有效地燃燒能量與產出精力，並且不會讓乳酸堆積。那些運動過量或是有慢性疲勞問題的人，肌肉中乳酸的累積會讓他們在運動後相當不愉快。其實運動本身就會對身體造成壓力，而身體也會釋出腎上腺素來回應。

耐力運動者突破撞牆障礙之後，需要鎂來補充續航力

運動量很大的人─特別是長跑選手，很容易有乳酸累積的情形，造成小腿緊繃與肌肉疼痛，但是他們仍然會繼續跑下去，這往往是因為他們很享受「撞牆」時腎上腺素釋出的快感。「撞牆」時，你會覺得似乎有自己無法突破的障礙，但在堅持下去後，體內突然有腎上腺素釋出，之後就能跑得很快，好像在飛一樣。這就是你把自己逼到極限之後，讓腎上腺爆發的力量，但在這種充滿壓力的快感之後，如果沒有足夠的營養或是無法補充運動後損失的鎂，你就會崩潰。

許多研究報告顯示，在長跑、州際滑雪、單車、游泳等運動中，補充鎂能夠提升運動員的表現與耐力，也能減少乳酸堆積、運動後的抽筋與疼痛。運動員的身體承受了極大的壓力，想贏的心理壓力也不小，但大部分運動員攝取的鎂量都不足，很可能會發生缺鎂的問題。

書籍資訊
◎本文摘自柿子文化出版，卡洛琳．狄恩著作：《鎂的奇蹟：未來10年最受矚目的不生病營養素》一書。鎂會影響數百種酵素運作，與其他維他命和礦物質一起發揮作用，形成人體的結構，讓身體各項功能正常運作；此外，鎂還控管身體的電流，更是人體能量產生的必備元素！缺鎂會引發各種大小疾病，更可怕的是，近百年來，貧瘠的土壤和崩壞的飲食習慣，導致人人缺鎂卻不自知，讓我們飽受疾病之苦，甚至到了無藥可治的地步！

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