研究顯示,平常有運動習慣的壯年人、年長者,只要一停止運動10天,大腦海馬迴等區域血流就會明顯減少;也有研究實證,運動能改善記憶力與其他思維能力,因此想要強化腦力,運動是一種投資報酬率相當高的方式。而想以最少的時間和努力,得到運動對大腦的最大好處,在接下來的日子,就把這三項重點納入你的運動計畫中:有意義(功能性)的動作、高強度間歇性訓練(HIIT),以及阻力訓練。
透過降低心理壓力,讓你睡得更好、表現更好當然很重要,不過要讓粒線體變得更強壯,你能採用的最佳方法,就是透過運動給予細胞一點壓力。我們很久以前就知道,運動能促進粒線體健康,但是我們還在研究運動和粒線體自噬(殺掉虛弱的粒線體)與粒線體生長之間,所有令人振奮的關連性。
運動是刺激一種叫做PGC-1α(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 alpha,殖物啟動受體γ輔啟動因子1α)的重要蛋白質分泌最佳的方式之一。這種蛋白質可以調節新陳代謝和粒線體生長。(暴露在寒冷環境也會刺激PGC-1α分泌,這就是為什麼冷誘導產熱可以製造更多粒線體。)不過就像睡眠一樣,運動的質比量還重要,只是在跑步機上多運動幾分鐘是沒有用的,需要高強度間歇訓練(high-intensity interval training, HIIT)才能釋放這種蛋白質。我們稍後會討論更多高強度間歇訓練的好處。
你運動的時候,肌肉也會釋放一種叫做FNDC5(bronectin type III domain-containing protein 5,纖連蛋白III型結構域蛋白5,又稱鳶尾素)的蛋白質。這種蛋白質一部分會進到血液中,增加海馬迴中腦衍生神經滋長因子(BDNF)的量,海馬迴也是神經生成發生的地方。如你先前讀到的,BDNF是促進新神經元生長和分化的蛋白質,也是你體內神經生成活動中,最重要的成分之一。2008年,哈佛大學的教授約翰・瑞提(John J. Ratey)博士,首度將BDNF指為「大腦的奇蹟生長物質」。當研究人員在實驗室內提供BDNF給神經元時,這些神經元自動長出了新的樹突來輔助學習。它就是我成為生物駭客的最初目標之一,因為BDNF會促進神經生成、神經保護、神經再生、細胞存活、突觸可塑性,還有新記憶的形成與保存。
研究人員早就已經知道BDNF和運動之間的關係,但一直到2013年,他們才發現PGC-1α和BDNF之間的關係,原來增加PGC-1α也會提升FNDC5製造量,也就會引起BDNF更大量增加。新神經元和新粒線體的誕生之間有相關,這一點很合理,但是知道只要透過對所有人都很簡單又容易做的運動,就可以幫忙建立新的腦細胞以及提供腦細胞動力的粒線體,實在讓人讚嘆。
西北大學(Northwestern University)的研究人員也發現,另外一個運動和大腦活動間的關連,相當振奮人心。他們的研究顯示,運動可以降低骨型態發生蛋白(bone-morphogenetic protein, BMP,按︰又稱骨塑型蛋白)的活動,這種蛋白質會降低神經生成率。同時,運動也會提升腦袋蛋白(noggin,我發誓真正的名稱就是這樣),這種蛋白質會抵消BMP,確實提升你的神經生成率。
運動不只能幫助你身型更緊實,也會促進你體內最適當的粒線體存活下去。因為運動會降低mTOR 蛋白質,幫助身體剷除虛弱、有功能障礙,或變異的細胞,如果沒有殺掉它們,就會讓它們變得更強壯。只有強者才能生存!現在沒有受損的粒線體在拖慢大家,以前虛弱的粒線體現在也運作得更好,你的能量製造將會大幅改善。研究顯示,擁有適當的粒線體也會降低發展出許多神經退化性疾病的機會,在帕金森式症的病患身上,甚至還有保護神經的作用。
你應該已經知道,規律的運動可以降低血糖,讓你對胰島素更敏感。這不只是幫助你保持窈窕,還能讓能量水準保持穩定,提高腦內啡(endorphins),也就是「快樂」的神經傳導物質,可以對抗憂鬱。事實上, 研究人員發現,規律運動對抗憂鬱的效果,至少和抗憂鬱劑一樣好 。最後,運動也可以改善循環、減少發炎, 並讓更多氧氣順利進入所有身體組織,包括你的大腦,並加快粒線體製造能量的速度,而且有更多血流到你的肝臟,也能更輕易移除神經毒素。
新神經元、新粒線體、較少毒素,以及較少有功能障礙的粒線體,噢,還有更穩定的能量和減輕憂鬱, 你準備好要去健身房了嗎?我猜是的。但是要記住,並非所有類型的運動效果都一樣,不同類型的運動其實會給你些微不同的大腦(與生理)好處,所以建立一套平衡的運動計畫非常重要,才能從健身中得到最多好處。以下是一些簡易分析,告訴你哪些形式的運動對大腦最好。
你並不需要去健身房,或是花錢上流行的飛輪課程,才能得到運動的好處。你唯一要做的就是動。像是走路、練習瑜珈、登山健行、騎自行車、跳繩,或是和孩子在遊樂園中跑來跑去,這些活動全都能改善你的大腦、刺激神經生成。
研究指出,每天的活動比起沒那麼頻繁的大量運動,前者對大腦更有益。這就是為什麼整天一直坐在書桌前,對大腦很不好。如果你是在辦公室工作而且開車上班,一整天當中務必要盡量找時間站起來到處走走。我們現在說的是動作,強度遠不及你以為的運動,所以到處走走就可以了。
事實上,走路對大腦特別有益。在一則研究中,一群健康的成人一周走路三次,一次四十五分鐘,連續一年之後,他們的海馬迴尺寸都有明顯的增加。既然神經生成就是在大腦的海馬迴發生的,我們可以推測,走路增加了這群受試者的神經生成。
瑜珈是另一種提升大腦能力的運動方式。伊利諾大學(University of Illinois)的研究人員發現,只要練習一堂二十分鐘的哈達瑜珈(hatha yoga),瑜珈課程之後讓受試者進行工作記憶測驗,就能看出測驗結果有顯著改善。這項研究顯示,瑜珈可以幫助受試者保持專注、吸收、保存,並使用新的資訊。你可能以為任何種類的運動都會有這種效果,但事實不然,受試者在瑜珈練習之後立即接受測試,和進行高強度有氧運動後, 也間隔同樣時間接受測試,兩者比較之下,做完瑜珈的結果明顯比有氧運動好很多。在另一篇研究中提到, 有做瑜珈的老年病患,海馬迴就有成長。瑜珈也被證實可以減輕壓力,因此能減輕全身的發炎,包括大腦。
瑜珈對我們很有益的另一個理由,是它包含側體交錯動作(cross-lateral movements),也就是其中一邊的肢體跨過身體中線的動作。這些動作能夠讓流到大腦所有部分的血流量增加,同時增加腦中突觸連結的數量。側體交錯動作還能迫使左腦和右腦共同合作,被視為是閱讀障礙的可能治療法。
如字面上的意思,阻力訓練(resistance training)就是要對抗一股阻止你移動的力量。阻力訓練包括了舉重、壺鈴訓練,以及身體重量訓練。阻力訓練通常都是短暫而強大的,而短時間爆發的壓力對你的身體和大腦都很棒。
阻力訓練可以讓你的肌肉變強壯,這點並不讓人意外,但是它還可以改善大腦功能,讓你能移動得更好。在一個最近的研究中,請十五位男性舉重十四周,十四周後,他們的肌肉可以聚集更大的力量,這是必然的, 不過比較有趣的是他們的神經驅動力,也就是從大腦發射電子訊號到肌肉的能力,也變得更強、更快30 。有更好的神經驅動力,就能更精準地控制你移動的方式。
阻力訓練還能輔助身體自然的排毒程序。你先前讀到淋巴系統,它倚賴生理的動作,讓淋巴液能在體內移動並收集細胞內的廢棄物。有一篇研究指出,十到十五分鐘的短暫肌肉收縮,就能增加淋巴流動300到600%。部分原因是來自你運動時製造更多EZ水,把周圍所有水分都帶到細胞裡,而EZ水可以幫助粒線體和淋巴流動。
也許最重要的應該是,阻力訓練對大腦健康有深遠的助益,對你的表現影響相當大。一份2010年隨機對照的研究中顯示,重量訓練可以大幅減輕焦慮、改善記憶和認知功能、減少疲倦,讓你更快樂。這全部都是因為阻力訓練可以增加腦內啡,也提升神經生成率、粒線體生成和粒線體自噬。阻力訓練也能夠讓睪固酮大量增加,以及提升200到700%的人類生長激素,幫助你長出新的神經元。
然而說到阻力訓練,最大的問題應該是,大多數人要不是沒有盡力做就是做得太過了。記住,這種類型的訓練會給肌肉和粒線體造成壓力。這是好事,但是你不能每天這樣給它們壓力,它們需要時間復原,然後才能再次施予壓力。在休息的時間裡,身體才會調整因為運動而造成的大腦變化。換句話說,你的新神經元和粒線體是在休息時間裡生成的,有功能障礙的粒線體則會變強或死亡。
我們的身體因為有毒食物、環境毒素和垃圾光這類東西,已經過度承受壓力。運動是短暫讓你變虛弱,好讓你往後長期變得更加強壯。但如果你過度運動,給自己太多壓力,會讓自己太過虛弱而無法獲得好處。過度訓練是目前很常見的問題,當你過度運動時,最先發生的事情就是皮質醇上升,皮質醇一上升,BDNF就會下降 。
《身體科學》(Body by Science,中文名暫譯)的作者(這本書我非常推薦)道格・麥卡夫(Doug McGu)醫師建議,只要每隔七到十天做一次阻力訓練就夠了。他的研究顯示,這樣的間隔比更頻繁的運動,更能帶給身體極大的好處,當然也能幫你省下許多時間。但重點是,當你訓練時,必須用力訓練,你得用強度打擊粒線體,然後休息讓它們復原。
在為期兩周的防彈腦力計畫中,你一周要做一次阻力訓練。就這樣。其他的日子裡你會做許多動作,但是這種核心運動一周做一次,對大腦最有幫助。
耐力訓練(endurance training)通常指的是有氧運動,仰賴肺部的氧氣來製造能量。任何能讓你用力呼吸的活動,像是跑步、騎自行車,或游泳,都會對你的有氧系統造成壓力、測試你的耐受度、帶出大量的好處。
雖然阻力訓練和耐力訓練都會增加BDNF,阻力訓練只會在運動完的短時間內有這樣的作用。然而耐力訓練似乎可以更長久地提升BDNF。一份對十二位男性進行的隨機對照實驗顯示,連續三個月每天騎自行車,讓他們平時的BDNF 提升了將近四倍。
耐力訓練是讓身體釋放腦內啡的最佳方式,而且也證實對情緒有正面影響。這解釋了為什麼你做完耐力訓練後,會感覺到「跑者的愉悅感」(runner’s high)。不過,你也不需要跑到臉色發青這麼賣力,有一篇研究顯示,只要健走10天,就足以大幅降低憂鬱症的症狀。另一篇研究則指出,在適當的耐力訓練後, 創意也會到達顛峰 。
許多人認為必須每星期做3到4次有氧運動,每次30到40分鐘,才會有效果。但如果你忙著處理各種事物、有很多任務要完成,這些運動會占掉非常多時間,而且顯然不會有太多剩餘的時間,去進行其他種類的運動,像是阻力訓練等。好消息是,有一種運動結合了阻力訓練和耐力訓練的所有好處,讓你一次獲得雙重優勢。
責任編輯/Oliver Wu
近年來戰繩 (Battle Rope) 訓練興起,不論是各大健身房課程、廣告、電影《激戰》,或是球星如柯瑞、林書豪、高國輝等,皆可看到戰繩訓練的蹤影。戰繩訓練除了應用於一般健身者以外,也使用在運動員訓練上,如綜合格鬥 (MMA)、美式足球、籃球、棒球、排球與板球…等,藉此提升選手的肌力與體能表現。美國運動醫學學會 (ACSM) 及美國肌力與體能協會 (NSCA) 更分別在自己出版的刊物 ACSM's Health and Fitness Journal 以及 Personal Training Quarterly 中介紹戰繩訓練,可見它已成為不可忽視的新興訓練方式。但是,你知道究竟戰繩訓練有什麼樣的效果?如何操作嗎?
2018 年12 月一篇名為《戰繩訓練的方法與效果:系統性回顧》的研究,整理了過去國內外研究所採用的戰繩訓練方法及效果。結果顯示,戰繩訓練普遍搭配高強度間歇訓練 (HIIT) 的方式,設定間歇運動與休息的時間,並結合多個動作輪替,進行多組數的訓練。研究指出,經長期戰繩訓練後,可提升全身性的有氧能力、上肢無氧動力、肌耐力與爆發力、軀幹肌耐力以及下肢爆發力等。顯示戰繩訓練具有多元的效果,對需要同時發展多項身體能力的人而言,是一個適合的訓練選項之一。
以上所述的訓練效果,實際上會受到訓練課表的安排所影響,從繩子尺寸、動作安排、時間設定、訓練週數和個人身體素質等,皆會影響訓練成效。以下列出過去研究常用的方法提供參考:
1. 戰繩尺寸:長度介於12-15公尺、直徑3-5公分、重量9-18公斤。建議根據個人能力選擇適合的尺寸與重量。
2. 訓練動作:戰繩訓練有非常多元的動作變化,依據動作類型大致可區分為 (1) 局部性上半身動作 (2) 局部性結合下肢動作以及 (3) 全身性動作。建議根據訓練的目的或想鍛鍊的肌群選擇適合的動作:
(1) 局部性上半身動作:雙手波浪 (double-arm waves)、交叉波浪 (single-armalternating waves / power waves)、左右波浪 (S waves / side to side waves)、側向雙手波浪(ultimate warriors shakes)、開合波浪 (in-out waves)、向內繞圈 (inner circles / inside circles)、向外繞圈 (outer circles / outside circles)、繞頭揮 (mace swings) 等。
(2) 局部性結合下肢動作:可結合的下肢動作如站姿 (standing)、半蹲姿 (half squat)、跪姿 (kneeling)、深蹲 (squat)、箭步蹲 (lunge)、跳 (hop)、側跳步 (lateral shuffles) 等。 全身性動作:雙手強力摔 (double-arm slams)、轉體強力摔 (rotational slam)、跳躍強力摔 (jump slam)、左右強力摔 (hip toss)、開合跳 (jumping jacks) 等。
3. 運動與休息時間:主要以HIIT的方式進行,為期4-8 週,運動時間通常設在15-30 秒之間,而間隔休息時間則依運動時間比例設定 (1:1-1:4),從15-120 秒皆有研究使用。建議視個人體能狀況調整。
2018 年10月一篇名為《Eight-week battle rope training improves multiple physical fitness dimensions and shooting accuracy in collegiate basketball players》的台灣研究,針對大專籃球隊員進行8 週的HIIT戰繩訓練。研究顯示,經訓練後提升了選手們的有氧能力 (PACER漸進有氧耐力跑趟數:↑ 17.6%)、上肢無氧動力 (↑ 7.3%)、上肢爆發力 (傳球速度:↑ 4.8%)、下肢爆發力 (垂直跳高度:↑ 2.6%)、軀幹肌耐力 (屈曲:↑ 37%、伸展:↑ 22.8%、側向:↑ 23.0%),以及投籃命中率 (罰球:↑ 14.0%、跑動接球跳投:↑ 36.2%)。
上述研究8 週訓練的課表,每週3次,每次30-36 分鐘,由6 個戰繩動作組成,每組執行一個動作,6 個動作輪替,共5-6 輪 (30-36 組),每組全力甩15-20 秒、休息45-40 秒,詳細內容如下圖所示:
參考文獻:
陳韋翰、黃長福、劉強 (2018)。戰繩訓練的方法與效果:系統性回顧。中華體育季刊,32(4),303-320頁。
.Wei-Han Chen, Huey-June Wu, Shin-Liang Lo, Hui Chen, Wen-Wen Yang, Chen-Fu Huang, Chiang Liu (2018). Eight-week battle rope training improves multiple physical fitness dimensions and shooting accuracy in collegiate basketball players. Journal of Strength and Conditioning Research, 32(10), 2715-2724.
.Wei-Han Chen, Wen-Wen Yang, Yi-Hua Lee, Huey-June Wu, Chen-Fu Huang, Chiang Liu (in press). Acute effects of battle rope training on performance, blood lactate levels, and perceived exertion and muscle soreness in collegiate basketball players. Journal of Strength and Conditioning Research.
撰文/陳韋翰、臺北市立大學運動器材科技研究所教授劉強
* 文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:全身訓練的利器-戰繩訓練的方法與多元效果
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。
面對運動科學興起的熱潮,許多人想瞭解正確的運動資訊卻不知道從何下手? 運動科學網持續更新經過科學驗證的運動知識與運動觀點。不論是創新產品、研究結果,甚至是專業理論,我們都會轉譯成簡單易懂的文字,讓讀者利用最短的時間瞭解運動的最新趨勢。
為了讓健康的運動觀念進入日常生活,我們創立了運動科學網;為了讓正確的運動知識提升生活品質,我們創立了運動科學網,我們致力於運動科學的研究,希望這些努力不僅僅侷限於學術領域中,而是讓熱愛運動的普羅大眾更健康快樂地運動。
在討論健康及健身議題時,一般都會針對如何運動和飲食的調配做了相當多而繁複的介紹。尤其大眾似乎喜愛一些很有學理,科學分析的文章,也覺得「複雜」的建議比有效。那麼,對於需要大量蛋白質的運動員,或想保持堅挺的臀型及完美的V型線條的朋友,到底是企業化養育的雞蛋比較好,還是放山雞的蛋比較有營養呢? 喔,給各位一個最簡單的貼士——充足的睡眠。
美國的醫學研究,睡眠不足會減低胰島素的敏感性。長期需要控制胰島素敏感性的人,失眠一個晚上甚至會誘發長達六個月的不良影響。所以失眠且確診為睡眠少於五小時者,其糖尿病罹患率是正常人的 2.95 倍;而自認為失眠且確診為睡眠在 5~6 小時之間者,其糖尿病罹患率是正常人的 2.07 倍。研究表明了充足的睡眠是維持血糖水平,減少代謝疾病,如肥胖症和糖尿病的風險,對健康有絶對的重要性。
大多數人都知道睡眠很重要了,但很少有人意識到它對任何想減掉幾磅的健美運動員,運動員和任何人有多麼大的影響。如果你想增加肌肉,減掉脂肪,或最大限度地提高你的運動成績,你,不能剝奪睡眠時間。現代人大多生活在一個睡眠不足的世界,生活裡有太多的事情都想瓜分我們每天有限的時間:譬如學校、工作、家庭、朋友、臉書、電視、互聯網、Line…。一般人平均的睡眠時間比上世紀的人少一個小時,但是這並不是因為我們不需要多睡那一小時。如果你是認真的打算減去一些脂肪,或練出身上象徵「健美」的線條,那麼你必須給自己足夠的睡眠,好咧,一起來看看關掉電視,早一點上床睡覺有什麼重要:
如果你的身體一直在睡眠不足的狀態,你會變更胖,你消耗的會是肌肉而不是脂肪,你的運動技能會下降9%。
這到底是怎麼回事呢? 首先,減掉脂肪最簡單的方法是獲得足夠的睡眠!睡眠對於調節激素是非常重要的。原來,當你缺乏睡眠時,便使得瘦素(Leptin)減少,你的生長素(ghrelin)水平升高,導致你的新陳代謝減慢,因此你會覺得更容易餓,導致你吃得更多。所以睡眠不足對想瘦身的人來說產生雙重副面效應;它讓你燃燒掉的熱量相對較少,又讓你更想吃,結果是讓你發胖!
第二,睡眠不足會使你消耗肌肉而不是脂肪!如果你正在節食,當睡眠不足時,你會燃燒兩倍的肌肉,卻只消耗一半的脂肪。這個清楚的訊息說明,就算你只打算節食,那你更需要足夠的睡眠,否則你將減去肌肉,卻把脂肪留在身上!
第三,剝奪睡眠時間之後,你身體內的馬達就開始慢下來,你開始會覺得昏沈沈的。導致慢跑時速度將慢了4.5%,運動的成績下降了9%。想想看,你的罰球命中率下降9%是個什麼狀況,若想要提昇你的最佳體能,最簡單的辦法就是得到足夠的睡眠。
缺乏睡眠所產生的問題可以列出長長的名單,如學習能力、健康問題等等的症狀,在本篇實在無法一一說完。對於在此與我們一樣喜愛運動,及想要保持身材的朋友來說,提醒大家,雖不能單單靠睡眠就增加肌肉,但是能合理的幫助你強大你的肌肉量,睡眠不足所增加的皮質醇,會增加鍛鍊肌肉的難度和訓練過度的風險。
因此,從今晚開始早一點上床,睡前給自己四個理由:
「早睡讓你瘦」
「睡飽讓你減掉脂肪而非肌肉」
「睡好幫助你增加肌肉」
「睡眠提高運動技能」