主动和被动缺氧作为100米游泳计时赛前的再热身程序对表现的影响：一项随机交叉研究
Domingo Jesús Ramos-Campo；Nuno Batalha；Guillermo Olcina；
Jose Parraca；João Paulo Sousa；Pablo T omas-Carus
摘要
被动和主动缺氧可作为过渡阶段的一种工具，以保持热身的效果并优化运动表现。我们的目的是评估和比较四种不同的再热身策略的效果，即FiO2（吸入气中的氧浓度分数）=20.9%的常态下休息（RN）、FiO2=15%的低氧下休息（RH）、常态下主动（5分钟干地运动循环）（AN）和低氧下主动（AH），在过渡阶段，对随后的100米最大游泳成绩的影响。13名竞技游泳运动员（n = 7名男性；n = 6名女性；年龄：15.1±2.1岁；身高：164.7±8.8厘米；体重：58.1±9.7公斤；100米赛季最佳时间72.0±11.8秒）完成了20分钟的标准化水中热身，然后是30分钟的随机过渡阶段和100米自由泳计时试验。与AH（73.4±6.2秒）相比，RN（75.7±6.7秒；P=0.01）、AN（75.2±6.7秒；P=0.038）和RH（75.0±6.4秒；P=0.009）的100米游泳时间试验明显更慢（P=0.002；η2=0.766）。此外，与AH(36.3±0.4℃)相比，鼓膜温度显著降低(p < 0.001η2 = 0.828)在被动条件下的过渡相末期(RN:35.9±0.6；p = 0.032相对湿度:36.0±0.4；p = 0.05)。此外，在过渡阶段结束时，主动条件下的反向运动跳跃高度显著高于被动条件下的下蹲跳高度(p = 0.001η2 = 0.728)。一旦在热身后的30分钟过渡期内减弱了鼓膜温度的下降，缺氧条件下的旱地回路可能对游泳运动员有用，从而提高年轻业余游泳运动员的100米游泳成绩。
关键词：Altitude；Circuit；Hypoxic training；Jump；Performance；Swim
引言
在训练或比赛项目之前，运动员完成不同的热身套路，以便在随后的努力中最大限度地发挥自己的性能。已知这些程序通过血管舒张促进血流量增加，以优化代谢反应，从而提高运动期间肌肉糖酵解和磷酸盐降解的效率，并使氧更快地从血红蛋白中解离。此外，热身运动提高了基础摄氧量(VO2 ),并增加了后续运动中主要VO2反应的幅度。热身运动还可以提高神经传导速度，减少关节和肌肉阻力。所有这些被描述的影响主要归因于体温和肌肉温度的升高。
然而，经过15到20分钟的被动休息后，肌肉温度会迅速下降，影响运动能力。之前的游泳研究发现，较长的休息时间会有效地影响后续努力的表现。例如，在200米自由泳计时赛中，与较短的间歇时间(45分钟对10-20分钟)相比，较长的被动休息时间会产生较大的成绩下降(分别为1.5%和1.4%)。此外，与休息20分钟的游泳者相比，被动休息10分钟的游泳者在100米自由泳中表现更好。因此，水中热身的有益效果会随着时间的推移而降低，并可能影响随后的游泳表现。
研究表明，热身程序应该尽可能地在接近比赛的时候进行，以便对成绩产生积极的影响。然而，游泳比赛中的官方要求增加了水中热身和比赛之间的过渡休息时间(过渡阶段)，促进了肌肉温度的降低，对成绩产生了明显的影响。当游泳运动员只能在水中热身几个小时后才能参加比赛时，这种过渡阶段也可能在较低级别的比赛(在某些情况下，当地和全国锦标赛)中增加。因此，在过渡阶段的最后几分钟，运动员和教练倾向于采用一些更接近比赛项目的重新热身程序，以尽量减少对成绩的影响。
就游泳而言，再热身的程序主要集中在热身后肌肉温度的维持上。以前的研究表明，与有限的衣服（只有泳衣和T恤）相比，在30分钟的过渡阶段穿着保暖的衣服（T恤、连帽上衣、长裤、手套、袜子和训练鞋）可以将游泳者的表现提高0.6%。此外，在过渡阶段的主动再热身活动，如基于干地的运动循环，单独完成或与加热的运动服夹克相结合，分别显著提高了100米自由泳的表现，0.7和1.1%。因此，主动的再热身程序，单独或与被动的策略相结合，似乎对保持肌肉温度的升高和游泳成绩的最大化更为有效。
进一步的研究集中在被动暴露或在缺氧环境下的运动训练的效果。主动和被动的缺氧似乎可以改善葡萄糖的摄入和运输、糖酵解、乳酸的产生以提供ATP和氧气的运输。
此外，在缺氧状态下运动是为了产生补偿性的血管扩张，诱导一氧化氮依赖的肌肉血流增加。据报道，缺氧运动后，氧感应途径产生的特定分子适应性和对无氧代谢的更大依赖性。与常态下相比，缺氧运动能使微血管向快肌纤维输送更多的氧气，并使运动单元的招募量增加。与正常氧相比，低氧运动后基线VO2的升高也较高。因此，被动和主动缺氧产生的这些积极影响可以作为过渡阶段的工具，以保持热身效果并优化运动表现。此外，最近的一项研究评估了使用系统性低氧暴露的主动预处理技术的效果，表明这种预处理方法对重复冲刺自行车性能没有产生工效学影响，尽管一些特定的血流动力学反应（例如，更大的氧提取和血容量变化）在经过训练的自行车运动员中得到了强调。然而，据我们所知，没有研究分析过在缺氧情况下进行重新热身的效果。
因此，我们研究的目的是分析四种类型的再热身程序的影响：i）常态下的休息（RN）；ii）缺氧下的休息（RH）；iii）常态下的干地循环（AN）；以及iv）缺氧下的干地循环（AH）对年轻游泳运动员的100米自由泳计时赛表现和对下蹲跳（CMJ）高度。据假设，在缺氧条件下的主动再热身有助于提高100米计时赛的游泳成绩。
研究方法及对象
研究设计
一个平衡的、重复测量的交叉设计被用来确定不同类型的过渡阶段重新热身是否影响100米计时赛的游泳成绩。游泳运动员以不同的再热程序完成了以下四个测试环节：i）RN，吸氧分数（FiO2）等于20.9%；ii）RH，FiO2等于15%；iii）AN，吸氧分数（FiO2）等于20.9%；以及iv）AH，FiO2等于15%。低氧条件下的试验是在常压室（CAT 430，美国科罗拉多州海拔训练）中进行的，使用两个发生器（CAT-12，美国科罗拉多州海拔训练）。常氧环境下的过渡阶段也在常压室中完成，但发电机被关闭。常压室被放置在靠近游泳池的一个特定房间内，温度为22.0±0.5ºC。所有水中热身和100米计时赛都在一个25米的室内游泳池中进行（水温27.0±0.3ºC，空气温度25.6±0.4ºC，相对湿度51.6±1.2%）。
受试者
13名具有至少8年训练经验并且每周至少锻炼6次的竞技游泳运动员自愿参加（n = 7名男性；n = 6名女性；年龄：15.1±2.1岁；身高：164.7±8.8厘米；体重：58.1±9.7公斤）。所有的游泳运动员以前都有参加全国比赛的经验。100米自由泳计时赛的平均个人最佳时间为72.0±11.8秒。在研究之前的三个月内，没有任何游泳者报告有任何肌肉骨骼疾病或暴露于高海拔地区。所有参与者都被要求在研究期间保持常规饮食，并在每次访问前至少24小时避免摄入咖啡因或酒精。此外，他们还同意不食用可能影响表现的运动辅助剂、补充剂或药物。所有的实验程序都得到了解释，并且根据《赫尔辛基宣言》的规定，获得了每个志愿者或家长（18岁以下的参与者）的书面同意。我们的研究得到了埃武拉大学伦理委员会的批准（编号：19007）。
测试程序
测试每周进行两次，连续在周一和周四，在下午4点到6点的正常训练时间进行。在每次测试中，游泳运动员完成了20分钟的水中热身，类似于竞技比赛前的热身，其中包括以下内容：300米自由泳（轻松速度）；4×50米，每组技术练习之间休息15秒；4×50米自由泳（15米比赛速度，35米轻松），每组之间休息30秒；4×25米自由泳（潜水开始，比赛速度），每组之间休息1分钟；200米自由泳（轻松速度）。在水中热身后的7分钟内，参赛者换上了比赛服（大约在100米计时赛前23至30分钟）。然后，重新热身的程序（RN、RH、AN、AH）在参与者之间随机分配。在所有条件下，游泳者都穿着T恤和运动服。七名游泳者在常压室（RN或RH）中保持坐姿20分钟（100米计时赛前23至30分钟），活动量最小。另外6名游泳者被要求在100米计时赛前8至13分钟内完成5分钟的旱地运动循环（AN或AH）。这个电路是基于以前的研究和模拟游泳运动。包括的练习有:3 ×2公斤的实心球投掷，3 × 10模拟水下蝶泳踢腿，同时以流线型姿势将BodyBlade (Mad Dogg Athletics Inc .，California，USA)振荡装置举过头顶，以及3×水平跳跃。所有的练习都尽最大努力完成了两次，每次练习之间有10秒钟的休息时间。当循环结束时，游泳者在常氧或低氧环境中保持坐姿5分钟。在100米计时赛之前，过渡阶段的最后3分钟用于从常压舱走到游泳池，脱下t恤和运动服，戴上泳帽和护目镜。最后一项任务是进行100米计时赛(图1)。
图1研究设计和测试协议。
鼓膜温度(Ttymp)被用作深部体温的替代测量。在基线预热之前和100米计时试验之前，使用博朗ThermoScan (IRT 4520，博朗有限公司，德国克朗伯格)测量和记录。对于35.5–42.0°C范围内的温度，测量的技术误差为±0.2°C，超出此范围为±0.3°C。由两位研究人员使用Geonaute Onstart 710(法国Villeneuve-d’Ascq的Decathlon)记录100 m时间，并将这些值的平均值用于分析。在热身结束时、整个过渡阶段和100米自由泳计时赛结束时，通过Polar RS800 (Polar，Polar Electro OY，Kempele，Finland)监测仪记录心率(HR)数据。此外，在重新预热结束后，使用脉搏血氧仪(Onyx，Nonin，USA)测量SaO2(血氧饱和度)水平。在水中热身和100米计时赛之后，使用10分Borg量表确定感知用力(RPE)的等级。
使用接触平台(测力仪，Globus，Codogne，Italy)计算反移动跳跃高度。CMJ高是在热身之前和100米计时赛之前测量的。CMJ是在平台中央进行的，双脚分开与肩同宽，站立姿势。参与者被要求通过快速自选对抗动作尽可能跳得高。参与者被要求尽量在起飞点附近着陆。每个参与者进行两次尝试，每次尝试之间有90秒的休息时间。每个参与者的最佳试验用于数据分析。
统计分析
使用统计软件包SPSS v .24(美国纽约IBM公司)进行数据分析。描述性统计与措施的集中趋势和分散被使用。正态性和同方差性假设分别用夏皮罗-维尔克和勒温检验进行了验证。使用重复测量的单向方差分析和Bonferroni事后检验来调查研究变量之间的差异。使用eta平方计算效果大小。对于所有程序，选择p ≤ 0.05的显著性水平。
结果
关于热身变量，没有观察到过渡阶段对基础温度、RPE、热身结束时的HR或热身后的CMJ高度的主要影响(表1)。在四个不同过渡阶段分析的生理变量中，对SaO2有显著影响(F = 57.922p < 0.001η2 = 0.946)，RH和AH值低于常氧策略(RN和AN)。
表1 热身、过渡和100米计时赛在四种策略的结果。
此外，观察到对平均值的显著影响(F = 22.157p < 0.001η2 = 0.869)和峰值(F = 107.662p < 0.001η2 = 0.970) HR数据，显示主动策略(AN和AH)的值明显高于被动策略(RN和RH)(表1)。同样，与AN(148±10 BPM)相比，AH(154±8 BPM)的峰值HR明显更高。此外，与AH(36.3±0.4°C)相比，Ttymp显著降低(F = 16.023p < 0.001η2 = 0.828)在被动条件下的过渡相末期(RN:35.9±0.6；p = 0.032相对湿度:36.0±0.4；p = 0.05)。
关于表现，CMJ身高(厘米)在过渡期结束时明显高于活跃期(AN:36.3±0.4；AH:36.3±0.4)相比被动条件(RN:35.9±0.6；相对湿度:36.0±0.4；F = 11.933p = 0.001η2 = 0.728).与AH(73.4±6.2s)相比，100 m游泳时间试验显著(F = 10.925p = 0.002η2 = 0.766)在RN(75.7±6.7s；p = 0.01)，AN(75.2±6.7s；p = 0.038)和RH(75.0±6.4s；p = 0.009)(图2)。然而，在时间试验结束时，没有观察到对RPE或HR的主要影响。
讨论
据我们所知，这是第一项调查100米自由泳计时赛传统热身后30分钟过渡阶段中包括主动或被动低氧的影响的研究。我们发现，与AN、RH和RN相比，在AH过渡阶段条件下，Ttymp在100 m计时试验之前显著较高。因此，与RN条件相比，在AH条件下，游泳运动员在100米自由泳计时赛中的注册速度明显更快(3%)。此外，与RH和AN相比，游泳运动员的计时成绩明显更快。此外，与被动策略(RH和RN)相比，在过渡阶段，当两种环境条件(AH和AN)中都包括基于旱地的回路时，CMJ高度更高。
来源，导致血液乳酸盐浓度高于10 mMol/L。同样，已经证明肌肉温度的升高会增加运动期间肌肉糖原分解、糖酵解和高能磷酸盐降解。此外，有人建议通过刺激缓冲能力来维持酸碱水平[28]。此外，缺氧条件下的运动对无氧代谢产生更大的依赖性，从而改善葡萄糖代谢和乳酸的产生以提供ATP合成。因此，对本研究结果的一个可能的解释可能与AH转换期间无氧代谢途径的更高刺激有关，这可以提高随后的游泳成绩。此外，在低氧条件下产生的有限的氧可用性诱导血管舒张以增加血流量和氧输送，并且先前的研究发现体温升高和肌肉血流量增加之间的关系。
这些生理效应可以解释本研究中获得的数据，其中与AN、RH和RN相比，在100 m自由泳计时赛之前报告了显著更高的Ttymp，并且在AH之后报告了伴随的成绩增加。虽然这是第一个在热身后的过渡阶段使用低氧环境的研究，但一些可以解释对这种新策略的反应的生理变量还没有被分析。因此，有必要对过渡阶段低氧运动的生理效应进行更多的研究。
此外，已经表明，肌肉温度的增加改善了后续运动的肌肉摄氧动力学。这种生理反应在低氧运动后更高，与在常氧下的相同运动相比，在低氧运动后产生更高的基础VO2水平。因此，游泳运动员在100米游泳计时赛中进行重新热身时可能会有更大的摄氧量。此外，肌肉温度的升高增加了肌肉收缩的速度，并且先前已有报道称，与在常氧下的相同锻炼相比，在低氧下的锻炼产生了更高的运动单位募集。因此，在随后的100米游泳计时赛中，AN可以提高神经肌肉的表现。
赛前核心和肌肉温度的升高是优化短跑和力量表现的关键因素。因此，较高的核心温度反映了肌肉温度维持的改善。出于这个原因，在热身和比赛开始之间的过渡阶段，一些积极的运动和加热的衣服被包括在内，以尽量减少体温的下降。我们的结果表明，与被动策略(常氧和低氧)相比，在过渡阶段进行主动锻炼(常氧和低氧)可以改善CMJ高度。这些结果与之前的一项研究一致，该研究使用了一种类似的旱地运动回路，其中包括这种类型的运动(单独或与加热夹克结合)最大限度地减少了Ttymp的下降并提高了游泳成绩。
以前对游泳运动员的研究揭示了核心温度和游泳成绩之间的关系，表明更快的计时赛成绩与温度下降更小密切相关。这些研究使用主动和被动(例如加热夹克)策略来减缓肌肉温度的下降，正如我们在上面报道的那样。然而，虽然发现采用积极策略时鼓膜温度较高，但我们的结果与之前的两项研究不一致，因为AN并没有提高100 m自由泳计时赛的成绩。根据以前对游泳运动员的研究，产生了与本研究相似的结果，这些有争议的发现的一个原因可能是我们选择的任务的低负荷，游泳运动员只用他们的体重进行锻炼。然而，AH可以增加这项运动的压力，对随后的运动产生积极的影响。有趣的是，与常氧(被动和主动)相比，缺氧中的被动休息并没有改善100米自由泳计时赛。这一发现的一个可能的解释与Ttymp有关。正如我们之前报道的，RN产生的Ttymp比AH低，这可以解释在这种情况下获得的游泳成绩。因此，在过渡阶段单独被动低氧暴露不能提高随后的游泳成绩。
这项研究揭示了一种新的在缺氧条件下重新热身的方案，以努力开发最有效和高效的方法来最大限度地提高性能。从应用的角度来看，游泳教练和运动科学家应该记住，如果热身和比赛之间的过渡阶段太长，鉴于其对100米自由泳计时赛的积极影响，在计时赛前8至13分钟进行5分钟的缺氧旱地循环练习是一种合适的方法。根据之前的研究，循环项目应该包括三组三个练习，旨在模拟游泳运动。为了诱导低氧效应，每项运动都应该在最大努力下进行，并且在FiO2为15%的环境中进行。连续运动之间的休息时间应该持续10秒左右。
目前研究的主要限制是每组的样本量小。此外，游泳运动员的表现水平是目前研究中的另一个限制因素，教练员必须考虑这一方面。另一个限制是缺乏一种便于携带的技术，使我们能够在比赛期间在泳池边应用主动低氧策略。目前，由于游泳池附近没有低氧舱，本研究的适用性受到限制。关于在此采用的方法步骤，一些生理和代谢变量未被评估的事实(即，核心温度、血乳酸浓度、VO2、肌电图等。)也可能被认为是一个潜在的限制。在这方面，建议从业人员在解释所提供的数据时考虑上述方面和限制。