傳統(tǒng)高原訓(xùn)練、HiLo訓(xùn)練及間歇性低氧訓(xùn)練之理論比較

中圖分類號:G808 文獻標(biāo)識:A 文章編號:1009-9328(2012)10-000-03

摘 要 間歇性低氧訓(xùn)練(Intermittent hypoxic training or Interval hypoxic training. IHT)是近年來快速發(fā)展的一種教學(xué)輔助訓(xùn)練方法，通過對間歇性低氧練方法的產(chǎn)生、發(fā)展及其應(yīng)用的研究和間歇性低氧訓(xùn)練與其它低氧訓(xùn)練方法的比較研究，將間歇性低氧訓(xùn)練與其它模擬高原訓(xùn)練在理論上加以區(qū)分，以推動間歇性低氧訓(xùn)練的順利開展。

關(guān)鍵詞 高原訓(xùn)練 HILO訓(xùn)練

1968年墨西哥奧運會后，高原訓(xùn)練問題引起了世界體育界的關(guān)注，幾十年來，高原訓(xùn)練得以迅速發(fā)展，其實踐經(jīng)驗和基礎(chǔ)理論的研究得到了逐步完善，訓(xùn)練方法也不斷改進，并發(fā)展了一系列新的訓(xùn)練手段及模擬訓(xùn)練方法，比較有代表性的如HiLo訓(xùn)練及間歇性低氧訓(xùn)練。本文旨在從理論上分析和比較這些方法的利弊以及改進、完善的基本思路，為廣大體育科研工作者和教練員進行深入研究和制定訓(xùn)練計劃提供一定的理論依據(jù)。

一、三種訓(xùn)練的理論分析

(一)高原訓(xùn)練的產(chǎn)生

20世紀50年代世居非洲高原的中長跑選手的崛起，為備戰(zhàn)墨西哥奧運會的高原適應(yīng)性訓(xùn)練使得高原訓(xùn)練作為提高耐力項目運動員運動能力的一種訓(xùn)練方法引起廣泛關(guān)注。各國以此為契機，經(jīng)多年的研究與實踐形成了較為科學(xué)系統(tǒng)的高原訓(xùn)練方法。據(jù)統(tǒng)計，1968年全世界高原訓(xùn)練基地僅有10處，短短15年，據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計，世界高原訓(xùn)練基地己經(jīng)發(fā)展到72處(中國17處，其他國家55處)，分布在世界6個洲，26個國家，高原訓(xùn)練基地的海拔高度通常在700-2500m。

(二)模擬高原訓(xùn)練的產(chǎn)生

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，在高原低氧環(huán)境下進行運動訓(xùn)練，利用高原缺氧的特殊環(huán)境，除運動訓(xùn)練負荷外，再施以低氧性缺氧負荷，從而增加了運動員呼吸、循環(huán)系統(tǒng)的生理機能負擔(dān)，即增加了機體低氧負荷強度具有生理學(xué)上的優(yōu)勢，對改善和提高心、肺功能、提高運動能力具有良好作用，但也存在相應(yīng)的弊端，高原訓(xùn)練嚴格受地域條件限制，由此又引發(fā)諸多問題，如何有效利用高原訓(xùn)練的優(yōu)勢而摒棄其弊端，一直是體育科學(xué)的重點研究內(nèi)容，并由此引發(fā)訓(xùn)練思路的不斷改革及訓(xùn)練方法的不斷改進。從而產(chǎn)生“高住低練”、“缺氧訓(xùn)練”等模擬高原訓(xùn)練方法和“鼻呼吸”和“控制呼吸頻率”等缺氧訓(xùn)練方法。

1.間歇性低氧訓(xùn)練的產(chǎn)生

20世紀80年代末，前蘇聯(lián)科學(xué)家斯特列爾科大在前人工作基礎(chǔ)上首創(chuàng)間歇性低氧訓(xùn)練法并首先用于臨床治療。國家臨床醫(yī)學(xué)研究所所長科爾琴斯卡婭結(jié)合運動訓(xùn)練的特征，首先在運動訓(xùn)練領(lǐng)域開展間歇性低氧訓(xùn)練，將模擬高原訓(xùn)練推向一個新的高度。間歇性低氧訓(xùn)練是機體在安靜、無運動負荷狀態(tài)下間歇性吸入低氧分壓氣體的訓(xùn)練方法。由于訓(xùn)練中低氧負荷總量由若干間歇組合組成，每個組合包括一定時間、強度的低氧刺激及一定時間的恢復(fù)(正常氧分壓下的自由呼吸)，使低氧訓(xùn)練表現(xiàn)出間歇性(脈沖式)的特點，故爾得名。

2.間歇性低氧訓(xùn)練的原理

間歇性低氧訓(xùn)練是提高人體有氧耐力的有效方法。其原理是在平原上借助低氧儀降低空氣中氧的容積百分比，以提供額定低氧分壓混合氣體，使運動員間歇性吸入低于正常氧分壓的氣體，造成體內(nèi)適度缺氧，從而導(dǎo)致一系列有利于提高有氧代謝能力的抗缺氧生理和生化適應(yīng)，以達到高原訓(xùn)練目的。實施中將缺氧負荷的總量劃分為數(shù)個獨立組別，每組包括若干次，在每兩次低氧刺激的間歇時間內(nèi)恢復(fù)正常大氣壓下的自由呼吸，低氧負荷訓(xùn)練表現(xiàn)出脈沖式或間歇性特點，因而被稱為INT，亦稱為“高山氣”訓(xùn)練法。

(三)間歇性低氧訓(xùn)練的生理效應(yīng)

適宜的低氧刺激可以使機體產(chǎn)生對低氧的適應(yīng)。間歇性低氧刺激通過啟動和改善呼吸、心血管及血液系統(tǒng)的功能，增加組織的血流量，激活組織的呼吸功能，使組織的呼吸和氧化磷酸化過程得到改善，因而對機體的功能和運動能力會產(chǎn)生一定的影響。在較短時間內(nèi)充分利用間歇性低氧對機體有效刺激，提高機體適應(yīng)低氧的能力，組織攝取和利用氧的能力得到改善，產(chǎn)生有利于提高運動能力的抗缺氧生理適應(yīng)，從而全面提高呼吸循環(huán)機能，血液運輸能力以及骨骼肌的代謝能力。

BENOIT讓長跑運動員進行一個月的“INT”，發(fā)現(xiàn)血紅蛋白(HB)及紅細胞(RBC)明顯增加，從而提高血液運輸氧的能力，提高運動員的速度。HELLIMANS對10名運動員運動成績及血液因素進行研究，發(fā)現(xiàn)間歇性低氧訓(xùn)練后運動成績提高2.9%，HB增加4.3%，紅細胞壓積(HCT)增加5%，網(wǎng)織紅細胞計數(shù)提高30.3%。國內(nèi)學(xué)者李強等將16名北京羽毛球運動員隨機分組為低氧組和對照組，低氧組每天在安靜狀態(tài)下間歇性吸入低氧混合氣體40—60MIN，每周6天，連續(xù)4周，在實驗前后進行定量負荷運動實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn):低呼吸組顯著高于刺激前水平，而肺通氣量沒有降低，說明機體的呼吸效率有顯著提高。RAD將運動員分成兩組，一組進行間歇性低氧訓(xùn)練，另一組作為對照組，結(jié)果顯示，訓(xùn)練組在安靜時心率和舒張壓降低，每分輸出量增加;并且在完成相同負荷時，心率和每搏輸出量的變化比對照組小，表明間歇性低氧訓(xùn)練能夠提高運動員的心血管機能。

THATCHOUK研究認為，間歇性低氧訓(xùn)練可以通過增加心輸出量來補償心率的降低，從而明顯降低亞極量運動時心率和肺通氣量。同時，心率變化間接表明了間歇性低氧訓(xùn)練提高機體儲備能量，運動時能量節(jié)省能力。國內(nèi)學(xué)者代毅等將27只大鼠隨機分為平原對照組、平原訓(xùn)練組和低氧訓(xùn)練組。低氧訓(xùn)練組經(jīng)過間歇訓(xùn)練后心肌、骨骼肌的氧化還原酶琥珀酸脫氫酶(SDH)和細胞色素氧化酶(CCO)活性顯著提高，而運動時間明顯長于平原訓(xùn)練組，有利于心肌和骨骼肌的有氧代謝，保證肌組織收縮時的能量供應(yīng)，提高肌肉的工作效率和運動持久能力。雷志平認為間歇性低氧訓(xùn)練通過提高腦、心肌、骨骼肌等組織CCO、SDH 活性以提高組織利用氧的效率，從而提高整體有氧代謝能力。陳耕春等將40只小鼠分成4組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠腦組織中超氧化物歧化酶SOD含量存在不同程度的差異，安靜組最低而運動低氧組最高;運動低氧組與安靜組、運動組存在非常顯著性差異P<0.01，與安靜低氧組顯著差異P<0.05;在安靜低氧組與安靜組和運動組之間差異達到P<0.05水平。這顯示間歇性低氧訓(xùn)練可提高機體腦組織SOD含量，同時發(fā)現(xiàn)丙二醛(MAD)含量下降，這證明間歇性低氧訓(xùn)練可以改善腦神經(jīng)系統(tǒng)抗缺氧能力 。BERE測定了受試者接受間歇性低氧刺激前后的PWC170發(fā)現(xiàn)，在“INT”前僅有70%的人能夠達到或超過預(yù)計值的體力負荷水平，而間歇性低氧運動后達到或超過預(yù)計值的人為97%，而且基礎(chǔ)值較低的人提高幅度達30%—35%，基礎(chǔ)值較高的人提高幅度僅為10%。另外，受試者在“INT”后進行遞增負荷(50—100—150BT)，心率比間歇訓(xùn)練前下降5—15次/MIN。

二、三種訓(xùn)練的比較

(一)訓(xùn)練方式

高原訓(xùn)練利用了高原缺氧的特殊環(huán)境，讓機體同時承受缺氧負荷和運動負荷雙重刺激。其目的是增加機體負荷的強度、增強有氧耐力訓(xùn)練的效果，快速提高有氧耐力。Hi1o訓(xùn)練則采用讓運動員在低海拔地區(qū)訓(xùn)練以便不令明顯降低訓(xùn)練強度，同時在高海拔缺氧低壓環(huán)境使機體發(fā)生缺氧服習(xí)現(xiàn)象的方法，有效地克服了傳統(tǒng)高原訓(xùn)練的弊端。

間歇性低氧訓(xùn)練與Hi1o訓(xùn)練十分相似，也是一種平原訓(xùn)練外加模擬高原缺氧負荷的模式，區(qū)別在于其訓(xùn)練條件采用的儀器有所不同而已。其二者具體方式比較見表1:

表1 傳統(tǒng)高原訓(xùn)練與HiLo訓(xùn)練及間歇性低氧訓(xùn)練方式比較

要素 傳統(tǒng)高原訓(xùn)練HiLo訓(xùn)練間歇性低氧訓(xùn)練

地理環(huán)境高原平原平原

訓(xùn)練條件高原訓(xùn)練基礎(chǔ)設(shè)施低壓氧艙低氧儀常規(guī)訓(xùn)練設(shè)施

負荷類別缺氧負荷與運動負荷缺氧負荷與運動負荷缺氧負荷與運動負荷

負荷方式兩種負荷同時存在兩種負荷交替進行兩種負荷交替進行

缺氧負荷方式持續(xù)性間斷性間斷性

(二)運動訓(xùn)練負荷

傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中機體要同時接受兩方面的缺氧刺激，一是由于低氧空氣所造成的缺氧，簡稱低氧缺氧;另一種是由于大強度運動所造成的缺氧，簡稱負荷缺氧。傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中的兩種負荷同時刺激，使機體能夠承受的運動強度較之平原訓(xùn)練下降。反之，如降低海拔高度，加大運動負荷時，機體又失去接受更大缺氧負荷的條件，這是傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中低氧負荷與運動負荷同步實施限制其訓(xùn)練效果的主要原因。研究表明，實施缺氧負荷時吸入低氧氣體使動脈血氧分壓下降，刺激頸動脈體及主動脈體化學(xué)感受器，導(dǎo)致呼吸中樞興奮，呼吸過程加強，同時通過一系列調(diào)節(jié)作用，使心率加快，心輸血量增大。接受運動負荷時則由感覺神經(jīng)發(fā)出沖動，經(jīng)大腦皮層調(diào)節(jié)，導(dǎo)致代償能力形成，引起呼吸、血液循環(huán)加強，且加強程度比通過化學(xué)感受器負荷及代反應(yīng)很大程度上從造血器官、心腦及腦組織中顯示出來，而運動訓(xùn)練負荷所引起的缺氧通過肌肉組織中顯示出來，這表明運動訓(xùn)練負荷是使運動員獲得神經(jīng)、肌肉適應(yīng)性的主要矛盾。高原訓(xùn)練為缺氧適應(yīng)能力的形成創(chuàng)造了條件，但隨之的副效應(yīng)是使運動訓(xùn)練負荷量及強度減少，可能使平原訓(xùn)練所獲得的神經(jīng)肌肉的適應(yīng)性降低。HiLo訓(xùn)練既能使運動員接受低氧環(huán)境的刺激又能在不降低訓(xùn)練負荷的前提下，增加運動員的體能，同時使機體產(chǎn)生適應(yīng)性變化，間歇性低氧訓(xùn)練則是常規(guī)運動訓(xùn)練與低氧性缺氧負荷相輔相成的模式。HiLo和間歇低氧訓(xùn)練均采用兩種負荷非同步進行的方法，從而避免了相互制約的矛盾，保證了運動訓(xùn)練的負荷，加強程度高出許多倍，因此，低氧分壓形成的缺氧。

(三)生理效應(yīng)

傳統(tǒng)高原訓(xùn)練會使機體形成一系列適應(yīng)性代償反應(yīng)，在施加適宜負荷的運動訓(xùn)練后，雙重缺氧刺激疊加，加大了刺激機體的強度，使機體發(fā)生強烈的應(yīng)激反應(yīng)以調(diào)動體內(nèi)各種潛力，從而產(chǎn)生了一系列抗缺氧性生理適應(yīng)，它對運動員機體產(chǎn)生的影響有利有弊，其有利一面具體表現(xiàn)在:(1)改善呼吸系統(tǒng)機能;(2)提高血液運氧能力;(3)EPO生成增多;(4)改善運動員心臟的結(jié)構(gòu)和功能;(5)提高骨髓肌代謝能力。同時人們發(fā)現(xiàn)，并不是經(jīng)歷了高原訓(xùn)練的運動員都會出現(xiàn)上述變化，高原訓(xùn)練的效果受諸多因素的影響，因此存在較大的個體差異。此外，人們發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)高原訓(xùn)練中，運動訓(xùn)練強度小，絕對運動量比平原低，運動后的最大心率和最大乳酸濃度都降低，同時在缺氧條件下訓(xùn)練后的疲勞恢復(fù)比平原慢，訓(xùn)練中易出現(xiàn)傷病等。訓(xùn)練強度降低和高原缺氧造成最大吸氧量降低，蛋白質(zhì)合成減少，最終導(dǎo)致運動員體能下降，運動員在某些缺氧環(huán)境下的某些生理性適應(yīng)被強度負荷抵消，不利于運動員返回平原后運動成績的提高。為克服傳統(tǒng)高原訓(xùn)練的諸多不利影響，充分發(fā)揮機體運氧和利用氧的能力，提高訓(xùn)練強度，發(fā)展肌肉運動能力，相繼出現(xiàn)了HiLo訓(xùn)練法與間歇性低氧訓(xùn)練法，且在許多國家開展起來，取得了很好的成效。

間歇性低氧訓(xùn)練是在給予機體一段時間的低氧刺激后進行正常呼吸，接著再給予低氧刺激，如此循環(huán)共計6次，每次低氧訓(xùn)練課1小時左右，每天進行1—2次，持續(xù)15—20天為一階段，機體對間性低氧訓(xùn)練的適應(yīng)性變化不僅包括氧氣攝入、傳輸和利用能力的改變，而且包括神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)控功能和免疫功能的改善，其生理基礎(chǔ)是低氧刺激激活了補償機制，在吸入低氧時，補償機制已經(jīng)調(diào)動，損傷還未造成時開始休息。在休息間隙中，補償機制依然活躍，肺部細胞、呼吸肌和心肌得到更多的血、氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)、能量底物，同時帶走更多的代謝廢物，這些都有利于提高機體對低氧的適應(yīng)力，促進機體的生物合成。HiLo訓(xùn)練是一種建立在傳統(tǒng)高原訓(xùn)練原理上的一種全新訓(xùn)練方法。由于其提出至今只有十余年的時間，對此方法進行對照研究和大樣本研究甚少，部分研究表明，HiLo訓(xùn)練能增加機體的最大吸氧量和紅細胞數(shù)，且隨著訓(xùn)練期的延長，一定負荷下所對應(yīng)的乳酸值逐漸減少。HiLo訓(xùn)練法還能刺激機體內(nèi)EPO生成，從而使RBC總量增加，最大攝氧量上升，運動員的有氧耐力水平提高，動物實驗研究則表明HiLo訓(xùn)練可以提高大鼠的血液運氧能力和肌肉的氧化能力，且在某種程度上高于傳統(tǒng)高原訓(xùn)練的效果。其原因可以歸結(jié)為HiLo訓(xùn)練讓機體低氧暴露的同時注重了運動強度的保持，這樣既提高了血液運氧能力和肌肉利用氧的能力，又沒有造成肌肉血液量降低和蛋白質(zhì)合成的降低，保持了肌肉的工作能力。

三、小結(jié)

(一)從理論上講，間歇性低氧訓(xùn)練和HiLo訓(xùn)練是一種優(yōu)于傳統(tǒng)高原訓(xùn)練的訓(xùn)練方法。

(二)間歇性低氧訓(xùn)練與HiLo訓(xùn)練從理論角度上講效果相似，到底孰優(yōu)孰劣則有賴于訓(xùn)練實踐的進一步檢驗。

(三)今后這方面的理論研究應(yīng)注意探討這兩種方法提高運動能力的具體機制，以及與個體差異相對應(yīng)的低氧暴露的時間、訓(xùn)練內(nèi)容、空氣含氧量、耐力提高后的維持時間等。

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