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。

咖啡因耐受性發展

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。

影響運動表現

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。

克服咖啡因耐受性

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。

安全的攝取量

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。

結論

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

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

在健身訓練中任何動作都有「向心收縮」與「離心收縮」兩種，「向心收縮」肌肉收縮力量大於外在負荷的器材重量，讓肌肉縮短，肌肉產生的力量大於外在負荷附和器材所拉扯的肌肉重量，就是向心運動，在做動作時，出力的對抗地心引力的動作就是做向心收縮。

過去的訓練模式比較偏向「向心訓練」，藉由舉起大重量的器材，來提高健身效果，但是經過較長時間發現，這樣的訓練方法，似乎在成效上比較小，因為在肌肉在進行向心收縮時，肌肉變短，肌肉的破壞效果沒有比伸展十來得好，無法更有效的達到「破壞與重組」的效果，所以為了找到更好的辦法，越來越多人開始轉向「離心訓練」。

但是向心運動依舊在任運動中扮演非常重要的角色，無論是騎車、游泳或是跑步等等，這些動作都是向心運動的延伸，不能因為在肌力訓練上追求強化肌肉與肌肥大的效果比較不好而捨棄，而且在任何訓練中「向心運動」與「離心運動」是同時發生的，只是肌肉專注的狀況不同，才會產生出不同的訓練法，所以在訓練上，除非有特別的需求還是建議以兼顧二者的訓練方式進行。

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 (2014)
3.《肌力訓練解剖學》，合記圖書出版公司 (2015)
4.《肌力訓練圖解聖經》，旗標出版公司出版 (2015)
5. 山姆伯伯工作坊－負向進行的訓練方式
6. 山姆伯伯工作坊－何謂肌肉向心、離心及等長收縮？
7. 山姆伯伯工作坊－離心訓練帶來更好的結果
8. Mr. 司博特－卡關了嗎？來試試離心訓練！（胸部）​