Sporttudomány

Létezik egy széles körben elterjedt vélemény, mely szerint a bemelegítés hozzájárul a sportoló teljesítményének a javulásához. Ezt tettük próbára, amikor sportolók végeztek különféle bemelegítéseket, a legáltalánosabb aktív bemelegítéstől, amikor az intenzitás változik, a versenyterheléssel megegyező intenzitású bemelegítésig. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy számos fiziológiai változás megy végbe az aktív bemelegítés alatt, és ezek közül néhány képes növelni a teljesítményt, különösen nagy intenzitású erőkifejtés előtt. ide tartozik a pulzus emelkedése (1.26), a VO2 kinetika felgyorsulása a munkát végző izmok magasabb O2 ellátása miatt, az erőkifejtés kezdetén, vagy a laktát felhalmozódás csökkenése. 

Más tanulmányok viszont arra a következtetésre jutottak, hogy az aktív bemelegítés nem befolyásolja jelentősen a teljesítményt, vagyis nem okoz nagy mértékű fiziológiai eltérést. Ha a bemelegítés túl hosszú, vagy erőteljes, akkor a sportoló akár a homeosztázis zavarával is kezdheti a versenyt (proton felhalmozódás), vagy a szubsztrátum kiürülésével (kreatin foszfát, vagy glikogén), aminek következtében a verseny közepén romolhat a teljesítmény.

Annak ellenére, hogy a sportolók mekkora figyelmet fordítanak a bemelegítésnek, meglepően kis számú kutatás foglakozott azzal, hogy az aktív bemelegítés növeli e a teljesítményt, vagy sem. Bishop egy nem régi kutatásában összefoglalta a különféle bemelegítési stratégiák (rövid: >10mp közepes: 10-300mp és a hosszú >300 mp) hatását a teljesítményre. A bemelegítés hatékonysága miatt kritikus, hogy a sportoló megemelkedett izom hőmérséklettel és a VO2-vel kezdje a versenyt, de relatíve kipihenten. Bishop javulást mutatott ki a teljesítményben közepes hosszúságú versenyeknél, egy viszonylag alacsony intenzitású bemelegítést követően, és potenciális csökkenést a magasabb intenzitású (>70% VO2max) bemelegítés után, a verseny és a bemelegítés között tartott elegendő regenerációs idő ellenére is. További kutatásokat ajánlottak a fellelhető, jól kontrolált tanulmányok hiánya miatt. Valójában, az aktuális bemelegítési eljárások főleg az edzők vagy a sportolók saját hibáikból történő tapasztalatokon alapszanak, nem tudományos alapokon.

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy meghatározza, hogy a bemelegítés tovább növeli e a teljesítményt egy 3000m-es időfutamon. (vagyis magas intenzitású, közepes távú eseményen) Feltételeztük, hogy a bemelegítés hatására felgyorsul a VO2 kinetika, ami gyorsabb iramot enged az elején, és/vagy az anaerob energia felhasználás megőrzését a verseny későbbi szakaszára, ami kisebb lelassulást eredményez a verseny második felében.

METÓDUS

Nyolc, jól edzett sportolót választottunk ki a vizsgálatra. Az alanyok helyi sportolók és triatlonisták voltak, akik heti 10-15 órát edzenek. Átlagos koruk 31±8 év volt, magasságuk 178±8 cm, a testtömegük 73.1±4.2 kg volt. A VO2 csúcsuk a lépcsőzetes kerékpáros ergométer teszten 334±42W erőleadásnál 4.39±0.76L·min volt. A ventillációs küszöböt (VT) 165±15W-nál a VO2 3.42±0.39L·min-en mértük. A respirációs kompenzációs küszöböt (RCT) 254±25W-on és a VO2 3.42±0.39L·min-en mértük. Az összes alany jártas volt a kerékpáros időfutamban.

Teszt Protokoll: Az alanyok csökkentették az edzés intenzitást könnyű/közepes-re és az edzés időt 30 percre a tesztet megelőző napon. Az időfutamok előtt mindenki teljesített egy lépcső tesztet (3 perc 25W-on, +25W·min kifáradásig) egy elektronikusan fékezett ergométeren, hogy meghatározhassuk a ventillációs (VT) és respirációs kompenzációs (RCT) küszöböket, és a VO2csúcs-ot. A respirációs gázcserét is mértük. A VO2csúcs-ot a lépcső teszt 30mp utáni legmagasabb VO2 értéke adta.

Ezután mindegyik alany teljesített négy, 3 km-es időfutamot, verseny kerékpáron, ami egy szél szimulátorhoz volt csatlakoztatva egy nehéz lendkerékkel. Ezt az ergométert már korábban is használtuk a kutatásaink során és úgy tapasztaltuk, hogy ez adja vissza leginkább a kerékpározás érzését. A kerékpár SRM-el volt felszerelve, ami pontosan méri a sebességet, megtett távolságot, pedálfordulatot, erő leadást (PO; W) és az időt.

Az alanyok folyamatosan követhették a megtett távot és a pillanatnyi sebességet, ahogy azt normális körülmények között tennék. Az egyetlen kikötés az időfutammal kapcsolatban az volt, hogy a lehető legrövidebb idő alatt próbálják meg teljesíteni, amint az normálisan elvárható. Bár, a sebességet és a távot nézhették, az nem volt megadva, hogy hogyan teljesítsék az időfutamot.

                           Az erő a bemelegítés alatt

1. Ábra – Az erőleadás sablon (felső) és VO2 sablon (lent) a bemelegítés alatt és után. A VO2 a bemelegítés végén egyezik a TT elején mért VO2-vel.

A négyből az első időfutam az alanyok számára megszokott módon történt, hogy biztosak lehessünk, az alanyok képesek végre hajtani a feladatot. Az ezt megelőző bemelegítés tartalmazott egy 5 perces részt, melyben a PO éppen csak az elvárt VT alatt volt. A VO2, PO és a RER meghatározása lehetővé tette a bruttó hatékonyság kiszámítását, ami állandónak tűnt az összes későbbi futam alatt, ami igazolta a korábbi tanulmányaink feltevéseit. A következő három TT, eltérő bemelegítési stratégiát követve, véletlenszerűen követte egymást. A bemelegítési protokollok (1.sz ábra) a következőket tartalmazták: 1) nincs bemelegítés: az alanyok felültek az ergométerre, és 6 perc után elkezdték az időfutamot; 2) könnyed bemelegítés: 15 perces bemelegítés, mely 5 perces szakaszokat tartalmazott a VT 70, 80 és 90%-án teljesített erőleadással, ezt 2 perc pihenő követte a start előtt; 3) kemény bemelegítés: 15 perc, mely 5 perces szakaszokat tartalmazott a VT 70, 80 és 90%-án teljesített erőleadással, majd 3 perc RCT intenzitással; ezt 6 perc pihenő követett a start előtt. A hosszabb regenerációs időt azért választottuk a kemény bemelegítés előtt, hogy a VO2 befejezhesse a gyors csökkenési fázist, ami a bemelegítés végén elkezdődött, és viszonylag állandó legyen a két bemelegítés után. A vér laktát koncentrációt kapillárisba vett vérmintából mértük, melyet az ujjbegyből nyertünk a bemelegítés előtt, a bemelegítés után, közvetlenül a TT előtt (>30s), és a TT-t követően 1, 3, 5 és 10 perc múlva.

A mechanikai munkát is számoltuk 100 méterenként, hogy meghatározhassuk az aerob és anaerob energia felhasználást a TT alatt. Az aerob forrásokból származó munkát (J) kiszámoltuk úgy, hogy összeszoroztuk a metabolikus munkát és a hatékonyságot. Az anaerob munkát pedig úgy, hogy kivontuk az aerob munkát a teljes munka mennyiségéből.

A VO2 kinetikát az egy komponensű, négy paraméterű modellel kaptuk meg, ami megegyezett azzal, amit Bell is használt. Mivel a legtöbb alany sebességet váltott az utolsó két km után (ami későbbi VO2 emelkedést okozott), úgy gondoltuk, hogy a legtisztább módja a kinetikus VO2 megbecsülésének, ha a starttól az első 2 km-en belül mérjük. A képlet a következő volt:

                           VO2 = VO2pihenő + A ( l  - e‾lambda * idő ‾ td )

Itt a VO2 az oxigén falhasználás, VO2pihenő az átlag VO2 a startot megelőző egy percben, „A” a 2km-re számolt legmagasabb VO2, lambda a konstans idő, és td a késleltetett idő (kiszámolt). Az átlag reakciós (MRT) idő a legfontosabb változó amit kiszámoltunk. Az MRT az az idő, ahol a kapott VO2 reakció 63%-a a maximális reakciónak (A) 2 km-nél, plusz a rendszer által késleltetett idő (td).

Statisztikai analízis. A statisztikai analízist ismételt ANOVA mérésekkel végeztük, ahol a bemelegítés és a TT volt a két fő hatás, így teszteltük a hipotézist miszerint a bemelegítés hatására gyorsabbak leszünk a TT-n. Az Alfát 0.05-re állítottuk, hogy elérjük a statisztikai szignifikánsokat. Ha szignifikáns eltéréseket találtunk, akkor a Tukey tesztet futtattuk le post hoc.

EREDMÉNYEK

Szignifikáns eltérések voltak a 3km-es TT teljesítésének az idejében, függően a bemelegítés típusától (1.sz Táblázat). A kemény (263±10.4s) és a könnyű (266.8±12.0s) bemelegítés jobb időt eredményezett (P < 0.05), mint amikor nem volt bemelegítés (274.4±12.1s). Az első 500m teljesítéséhez szükséges idő is visszatükrözi a bemelegítést (lásd 2.sz. ábra).

A TT alatti teljes PO értékek a 3.sz. ábrán láthatóak. Jellemző volt, hogy a PO magasabb volt a TT elején. Az első 500m alatti átlag PO, kemény bemelegítés után jelentősen magasabb volt (431 ± 103 W) mint a könnyű bemelegítés után (421 ± 93 W), és mindkettő magasabb volt, mint a bemelegítés nélküli TT-n mért PO (378 ± 76W). A következő 1000 méteren az átlag PO a könnyű bemelegítés után magasabb volt, mint amikor nem volt bemelegítés. Az utolsó 1500 méteren nem volt jelentős eltérés a PO-ban. A VO2 gyorsan emelkedett a TT elején (4.sz. ábra). Nem volt jelentős lemaradás a VO2 szint emelkedésben a bemelegítés nélküli TT-n, ami viszonylag hosszabb MRT-t okozott (52 ± 13s), szemben a könnyű (45 ± 10s) és a nehéz (41 ± 12s) bemelegítéssel, melyek nem különösebben különböztek egymástól. A VO2 viszonylag konstans értékeket mutatott a TT közepén, és emelkedett a vége felé.

1.sz.Táblázat: Idő, erőleadás, és VO2 a különböző  bemelegítések tükrében.

 500                 44.2±4.5                         44.8±4.2                            45.8±6.0                        

1000                87.7±7.1                         87.9±7.1                            91.5±6.3

1500              132.7±8.6                        132.4±9.1                          138.1±8.1

2000              178.2±9.7                        177.8±10.5                        184.4±9.8

2500              223.7±10.8                      223.3±11.9                        230.6±11.8

3000              267.3±10.4                      266.8±12.0                        274.4±12.1

                                                    Erő Leadás (W)

 500                 431±103                        421±93                                 378±76

1000                342±51                          347±58                                 310±37

1500                310±31                          315±44                                 286±31

2000                304±24                          304±32                                 289±40

2500                305±20                          305±30                                 293±37

3000                343±36                          354±34                                 342±49

                                                        VO2(L·min)

 500               2.50±0.28                      2.51±0.35                            1.88±0.56

1000              3.78±0.58                      3.58±0.50                            3.05±0.70

1500              4.21±0.59                      4.01±0.57                            3.66±0.52

2000              4.27±0.57                      4.11±0.47                            3.93±0.44

2500              4.24±0.59                      4.11±0.52                            3.95±0.50

3000              4.63±0.35                      4.48±0.43                            4.26±0.40

Az aerob és anaerob forrásoknak tulajdonítható PO eltérések az 5.sz ábrán láthatóak. A kemény bemelegítés utáni, aerob forrásoknak tulajdonítható PO jelentősen magasabb volt, mint a bemelegítés nélküli TT esetében minden 500 méternél. Ugyanez az érték a könnyű bemelegítés esetében csak két 500 néteres szakaszon volt magasabb, mint a bemelegítés nélküli értékek. Az anaerob forrásoknak tulajdonítható PO értékek nem mutattak jelentős eltérést a három esetben. A teljes (3025±167, 3044±230, és 2901±165J), aerob (2403±304, 2265±266, és 2108±222J) és anaerob (623±191, 779±155, és 794±161J) munkában nem volt szignifikáns eltérés a különféle bemelegítések után.

A vér laktát koncentráció a bemelegítés függvényében nagyobb volt a kemény bemelegítés után, mint a másik két esetben, annak ellenére, hogy nem volt különbség a TT előtti vér laktát koncentrációban. (6.sz.ábra) Nem volt különbség a csúcs laktát koncentrációban egyik TT után sem, mint ahogy az időfutamot követő csúcs laktát koncentráció megjelenésének az időpontjában sem.

Vita

Ezt a tanulmányt azért készítettük, hogy választ adjunk három kérdésre. Az első kérdés az volt, hogy vajon jelentkezik e javulás a 3km-es időfutamban a bemelegítés hatására;  a második: vajon a kemény bemelegítés hatékonyabb e, mint a könnyű bemelegítés. A harmadik kérdés, hogy felgyorsul e a VO2 kinetika a bemelegítés hatására, ami esetleg kíméli az anaerob energia tartalékokat. Az eredmények a teljesítményre gyakorolt pozitív hatást mutattak a bemelegítés következtében. A bemelegítés hatására bekövetkezett teljesítménynövekedés leginkább a VO2 kinetika felgyorsulásában jelentkezett, és nem volt különbség sem az anaerob energia felhasználás nagyságában, sem a mintájában a bemelegítéstől függően. Azonban, mivel a TT tempója egyénileg választott volt, a rajt utáni erőleadásban jelentkező különbségek hatással lehettek a VO2 kinetikára. Így ezzel a kísérleti tervvel nem lehetett meghatározni, hogy vajon a lassabb VO2 kinetika valóban a bemelegítésnek tulajdonítható, vagy egyenes következménye a bemelegítés nélküli, első 1500 m alatti alacsonyabb erőleadásnak.

A tanulmányban tapasztalt, bemelegítésnek tulajdonítható teljesítménynövekedés megegyezett Grodjinovsky korábbi tanulmányával, ami a legjobb, a témában írt mű volt, és melynek következetéseit Bishop is összegezte egy írásában. Bár nem tanulmányoztuk a bemelegítés hatását hosszabb (>300s) időfutamok alatt, a tanulmányban leírt nyilvánvaló előnyök inkább a TT első perceire vonatkoznak, és 3-4 perc után a reakció minta nagyon hasonló, függetlenül attól, hogy bolt e bemelegítés vagy sem. Mint ahogy Grodjinovsky sem tapasztalt eltérést a VO2csúcs-ban ha nem volt bemelegítés, mi sem találtunk szignifikáns eltéréseket a legmagasabb VO2-ben, az utolsó 500m alatt.

Az elsődlegesen vizsgált mechanizmus az volt, hogy a bemelegítés javítja e a teljesítményt, az aerob metabolizmus felgyorsulásával, vagy a pihenő VO2 emelkedésével esetleg a VO2 kinetika felgyorsulásával. E tanulmány eredményei szerint a korreláció a magasabb VO2 és a bemelegítések között, valamint az idő különbség (r = 0.68) szignifikáns volt. Nem csak a pihenő VO2 volt magasabb mindkét bemelegítés protokoll hatására, szemben a bemelegítés nélküli futammal, hanem az átlagos idő reakció (ami a VO2 kinetikát mutatja) is rövidebb volt, a bemelegítés nélküli menethez képest. DeLory egy új keletű beszámolóban azt írta, hogy a megelőző nehéz edzés (pl. bemelegítés) nem csak a felgyorsult VO2 kinetikára volt hatással, hanem az izom O2 deszaturációjának a csökkenésére is pihenés és edzés alatt. Úgy gondolták, hogy a deszaturáció csökkenése az izom vér ellátásának a növekedését és a megemelkedett oxigénszállítást tükrözi a bemelegítés után. Korábbi tanulmányaink kimutatták, hogy az idő lefolyás a szisztematikus vaszkuláris ellenállásban, az elején vagy még inkább növekvő steady-state edzés intenzitás alatt összehasonlítható a bemelegítési protokollok időtartamával. A szisztematikus vaszkuláris ellenállás csökkenése várhatóan megemelkedett véráramlást fog okozni az aktív izmok irányába. Más tanulmányaink abnormalitásokat tapasztaltak a ventrikuláris funkciókban a bemelegítés nélküli kemény edzés első pillanataiban, amit nagyban normalizált a bemelegítés. Az ilyen fajta abnormalitások  a ventriculáris funkciókban – bár a nagy része főleg a ventruculáris elő- és utó terhelésből vissza maradt nem megfelelő változásoknak   tulajdonítható – igenis kompromittálhatja a korai kardiális teljesítményt, és megakadályozhatja a megfelelő véráramlást a munkát végző izmok felé.

A mulasztás, hogy a még intenzívebb bemelegítés hatását vizsgáljuk a teljesítménynövekedésre, konzisztens a bemelegítés hatásával, amint azt Bishop is sugallta, vagy az intenzív bemelegítés hatására visszamaradt fáradtsággal. A vér laktát koncentráció értékek megegyezése a TT előtt, azt is jelentheti, hogy a fáradtság, amit összekapcsoltak a vér laktát koncentráció emelkedésével, nem lehet az okozó. Ha csak a bemelegítés protokollok viszonylagos rövidségét nézzük, valószínűtlennek tűnik, hogy az izom glikogén kiürülés fontos tényező lehet. Bishop tanulmányával egyetemben, a jelen adatok alátámasztják azt a koncepciót, hogy a nagyon alapos bemelegítés szükségtelen egy ilyen rövid TT-hez.

Bár további kutatások szükségesek, az edzés intenzitás spontán leszabályozása a TT első másodperceiben, a bemelegítés nélküli protokollnál, nem csak arra hagy időt, hogy az izom hőmérséklet változását okozza, hanem időt enged a szívkoszorúér kitágulásának. Későbbi tanulmányok, melyek a nagyon kemény edzést, hasonló bemelegítési protokollal, de az elején konstans erőleadással vizsgálnák tanulságosak volnának, arra vonatkozólag, hogy vajon a VO2 kinetika direkt módon összefügg e a bemelegítéssel, vagy az alacsonyabb erőleadással a bemelegítés nélküli TT-n.

Az egyik korláta ennek a tanulmánynak annak a feltételezésnek a szükségszerűsége volt, hogy a hatékonyság melyet a szubmaximális terhelés alatt mértünk jellemző a nagyon magas edzés intenzitásra is. Ez egy eddig nem tesztelt feltevés, melyet a magas intenzitású edzés alatt mért hatékonyság mérésének a hiánya korlátoz. Ha más nem is, a ventilláció alapos emelkedése, ami a légzésnek tulajdonítható lényeges VO2 emelkedést okoz, várhatóan csökkenteni fogja a munka hatékonyságát.

Mindamellett, amíg egy elfogadható metódust nem fejlesztenek ki a hatékonyság mérésére, úgy érezzük, hogy van elegendő precedens ahhoz, hogy használjuk a hatékonyságot, amint azt korábbi tanulmányunkban kiszámoltuk.

Ez a tanulmány bemutatta, hogy jelentős javulás tapasztalható a bemelegítés hatására a kerékpáros időfutam menő képességben; a teljesítmény javulás magnitúdója 2-3%. Ez a teljesítményjavulás sokkal inkább összefüggésbe hozható a bemelegítés hatására bekövetkező aerob metabolizmus nagyobbodással, mint az anaerob energia rendszerek kímélésével.