姜宏斌
(安陽工學院 體育教學部,河南 安陽 455000)
目前發展人體機能能力的訓練方法與手段,僅限于考慮與該能力高度相關的局部機能系統,淡化人體機能系統的復雜性、多維性、動態性、鏈式效應及整體性,易導致其結構性和功能性失調。長期的排它式訓練觀念雖提高了運動員的運動成績和競技能力,但機體內部運動弱鏈固化程度的加劇及其功能鏈系統失衡時常相伴,循環往復導致功能系統的平衡與穩態重建陷入被動,引發運動訓練平臺、運動損傷乃至運動生命終結。為此,本研究通過對功能性訓練認識的不同觀點的梳理與系統地剖析人體的鏈結構和功能,以期匡正運動訓練實踐中的認識論問題。
對人體運動的生物機制研究日益深入,使得人們對人體運動本質特征的認識逐漸由局部的、單一的、散點式的轉變為整體的、系統的、立體式的。因此,傳統訓練方法與手段的功能孤立、機械、簡單重復等特征引起反思,機體系統內在的鏈式作用特征驅使運動訓練實踐自覺地向功能性轉變,開始注重人體功能的整體性、訓練行為的多維性、訓練目標下手段的復合性。
功能性訓練由來已久,最早可見之于康復醫學領域,近些年盛行于競技運動與健康體適能理論研究和實踐中。功能性訓練的“功能”應該作效能或者功效理解。機體器官、組織、系統在結構與功能上的障礙、缺失、恢復表現出明顯的交互性,功能性的增強與代償是結構重建或機構協同的結果。從運動訓練的視域進行考量,本研究認為把功能或者功能性作為訓練的界定詞無本質區別,功能性訓練更能體現競技運動訓練的認知習慣。功能性訓練是以發展機體器官、組織、系統綜合效能為目的的各種練習手段與方法的總稱。
1)功能性訓練即專項化的練習手段。
該觀點認為功能性訓練就是利用專項化練習發展專項競技能力,專項本身是最有效的練習,其它一切都是多余。Gambetta[1]認為功能性訓練是為了專門目的進行的訓練,越是較少功能性的運動越是孤立的、重復的,功能性訓練的目的是應用各種方法或者手段將訓練需要引向競賽需要。不無道理,運動訓練的最終目的就是發展專項競技能力,取得優異的運動成績,一切的訓練手段與方法都要服務于此目標。但是,任何經過精心設計的練習都會對專項競技能力的發展有效果,只是作用的大小不同而已。專項化訓練手段的效果固然好,但專項化訓練手段也并不是在任何條件下(如訓練階段、競技狀態、運動員特點等)都適合采用,一味地排斥其他非專項化訓練手段對競技能力的全面發展也是不利的。因此,如果僅以專項化與否來區分某一練習是否是功能性訓練未免有失偏頗。
2)功能性訓練是多維的練習方式。
該觀點認為功能性訓練是利用多樣的練習手段發展運動員的競技能力。美國運動醫學學會的教育團隊(NASM Education Team)認為,功能就是要求在三維運動方向進行加速、減速、穩定的復合與多維運動,功能性訓練是高效地改善個體在3個維度方向上運動能力的練習[2]。Boyle[3]認為功能是目的,功能性訓練是有目的的訓練行為。它是運動員和教練員認定的某種運動項目的專門化訓練活動,是普適性運動形式的訓練(sports-general training)。他還認為力量房的器械訓練很難被認為是功能性訓練。三維功能科學認為人體功能是一個復雜的、個體的和任務導向的功能系統,同時也是一個肌肉骨骼、神經系統、心血管系統等功能的綜合[4]。人體功能是被三維整合的運動鏈,受神經肌肉骨骼系統的控制。其主張功能性訓練的策略是利用增加運動(幅度、力量、速度等)、控制性運動來提高人體功能。功能性訓練手段的副作用表現在若太多單獨使用會限制專項能力提高,要與傳統的訓練統籌兼顧。
3)功能性訓練就是對神經肌肉系統的訓練。
學者談到功能性訓練時常強調神經肌肉系統的訓練,為功能性力量、平衡能力和協調能力訓練等實踐提供理論支撐。該觀點利于提高機體動力系統的效能和肌肉鏈內外協調,對運動技能的學習作用顯著。Beckham與 Harper[5]指出功能性訓練是專門為提高日常生活能力、娛樂活動、競技能力而設計的練習。其目的主要針對神經肌肉系統。神經肌肉系統的訓練對動力系統內的拮抗、協同、輔助等功能發揮作用明顯,對肌肉力量表現、機體平衡能力改善、協調能力的提高等有積極意義。Tricoli等[6]的研究顯示,抗阻練習結合舉重練習的效果顯著的主要原因可能是舉重練習需要掌握復雜的舉重技術動作,關鍵是這些技術動作的學習有利于神經肌肉系統的功能性發展和更廣泛的機體運動能力提高。這種觀點在操作時應注意不同項目間的神經肌肉功能特征具有差異性,像瑞士球練習、平衡板練習、懸吊練習等都要顧及專項的神經肌肉特征。此外,功能性訓練不僅要考慮神經肌肉系統的功能性輔助,有些運動項目還需考慮能量代謝系統功能的提高。
當前功能性訓練同其它訓練觀念一樣成為一種理論時尚和實踐新寵,客觀地認識功能性訓練的內涵才能科學指導實踐。當前功能性訓練的研究主要集中在從事競技運動的人及老年人群,針對普通人群的功能性研究較少,有待深入研究[5]。Siff[7]認為功能性并不是由輸入(如專項化的練習手段)所決定,而是由輸出(整個練習方案的執行結果即成績的提高)決定,核心問題是設計的練習要產生功能性的目的和功能性的結果。因此,功能性練習的選擇辦法是不用把如何專項化或者非專項化的練習界定為功能性的,而是那些在項目、任務及條件下能夠提高功能性能力的練習。目前國內學者和教練員對功能性訓練的認識不夠全面深入,需結合我國訓練實踐進一步加強理論研究。
功能性訓練的目標是追求訓練對人體機能發展的整體性與全面性,前提是方法手段的功能性。不僅練習的負荷影響功能性訓練方法和手段的功能性效果,而練習動作的方向特征、軌跡特征、時間特征等因素也決定訓練的效能。歸根結底,功能性訓練的主要特征還是由訓練手段和方法來表征。
功能性訓練的本質要求練習動作具有復合性、多維性、變化性、個體性等特點,其中功能性訓練方法和手段的主要特征體現如下:一是多維性。功能性訓練的練習動作要考慮人體解剖學和生理機能的三維特征,表現為動作方向上的矢狀、額狀、垂直相結合;部位的表層肌肉、中間肌肉、深層肌肉共同參與;形態上的大肌群和小肌群協同作用;不同功能作用的主動肌、對抗肌、協同肌有序用力。盡管人體運動表現為某一方向上的運動,一般都有不同維度的骨骼肌肉完成支撐、協同、平衡等功能作用。因此,功能性訓練要發展機體部位的整體功能,必須注意練習手段的多維性,使不同維度的功能單位得到充分的負荷刺激,從而參與運動的結構單元產生同步化的適應。例如在提高核心部位腹部肌肉力量時,不僅要發展矢狀方向的腹直肌,還要注意提高其他方向的腹橫肌、腹斜肌以及髂腰肌等。功能性訓練的多維性本質實際上是訓練手段和方法效能的整體性體現,多維的動作方向、動作節奏、實現條件等產生多樣化的負荷刺激,以至于機體綜合性功能的全面提高。二是鏈式效應,肌肉骨骼系統作為人體運動的動力源,是完成身體運動的發動機。由于任何體育運動項目都不會是單關節的運動,無論是靜止性動作還是動態性動作,都需要多個環節的聯動,特別是靜止性的動作需要更多的神經肌肉和骨骼系統參與。依據專項運動的動力學特征設計功能性訓練的練習動作時,要考慮主動肌、對抗肌、協同肌的鏈式作用效果,保證機體運動中不同環節肌群的有序用力,實現項目技術動作的完美性和力學表現的優化。這種鏈式效應不僅僅發生在機體運動的動力系統,而且在神經反射系統、內分泌系統、能力代謝系統等都很普遍,這也是傳統的訓練手段和方法向功能性訓練轉變時必須考慮的。三是動態性。大多數體育運動的特點是以機體系統高強度負荷的工作效率為前提,而且以機體內外時空的變化特征區別于其他的人類活動形式。功能性訓練的方法和手段多以動態肢體運動為主,無論是全身性還是局部的,因此,需要對人體運動的時空要素進行控制,實現功能性訓練的目的。功能性訓練是在主動的自我控制下完成的練習,如通過增加或減少動作的速度、幅度、維度來實現運動的難度效應,增大負荷刺激的針對性、全面性、實效性。
新學科新理論的層出不窮和交叉邊緣學科備受矚目,導致運動人體科學領域對機體復雜系統的解構和整合研究與時俱進,尤其針對人體結構與功能鏈的科學認知逐漸全面及深入。歐美國家運動人體科學研究開展較早、持續時間長且注重實效和實證,其人體鏈結構理論系統性強,為競技體育訓練理論的豐富和訓練手段方法的創新提供了科學依據,如懸吊訓練、核心力量訓練、振動訓練、開閉鏈運動康復訓練等功能性訓練方法在實踐中得到了廣泛的推廣和應用。鑒于人體結構與功能作用的科學認知是運動訓練學理論創新的關鍵因素之一,以功能性訓練理論引發的訓練手段和方法為嘗試的契機,多視角探析功能性訓練的本質、運行機制及功能結構特征,是今后該領域研究的熱點和難點。
人體運動的“環節”定義指向具有泛化性和特定性,如單一的骨環節;相對于某一關節運動的整體肢體和節段骨;具備相對運動功能和作用的人體某段肢體、節段和繞關節轉動的骨[8]。20世紀40年代Kabat首次提出人體肌肉鏈的觀點,其初衷是為本體感覺神經肌肉促進術(propriocetive neuromuscular facilitation即PNF)治療脊髓灰質炎病提供理論依據[9]。在實踐中依賴神經與肌肉系統的特定功能將功能較弱的肌肉與對應相鄰的肌肉鏈聯結,強化視、聽、觸等多種感官專門訓練負荷刺激用于靶肌肉鏈,激發弱肌肉群神經沖動及肌肉收縮同步與肌肉鏈的運動形式與時相,進而恢復、強化、重構弱肌肉群的功能作用。當前PNF正逐漸發展成為一種常規運動康復治療手段。在Kabatd的研究基礎之上,比利時物理治療師Struyff-Denys首次提出“肌肉鏈”的概念以及具有跨時代意義的肌肉鏈模型[9]。在分析比較運動康復醫學上結構與功能學派的理論觀點的基礎上,捷克神經生理學家 Vladimir Janda提出 “chain reaction”概念(即鏈反應),以及由關節鏈、神經鏈與肌肉鏈3個鏈結構通過功能依存互補共同構成鏈反應的觀點主張[10]。我國熊綺華[11]依據機構學相關理論原理提出:“人體是與機構體系結構及功能相似的生物運動鏈,運動鏈的環節即構件是人體所有可活動的關節的節段,每一對相鄰聯結環節的關節定義為‘運動副’。理論研究中若干剛體用鉸鏈相互聯結起來的‘運動鏈’替代由非剛硬環節依賴關節鏈聯結而成的人體更為直觀形象。”綜上所述,人體內在的鏈結構是客觀存在的,其中人體功能鏈的結構和功能存在多元異構現象,引發學術研究術語的多樣性。
作為競技體育領域學術研究出現頻率較高的“動力鏈”概念,以往研究多集中在對動力鏈骨骼肌肉的動力學功能描述上,難以全面系統囊括運動條件下的人體鏈結構的內涵與擴展。依據系統論原理“系統的結構決定系統的功能,不存在沒有功能的結構,也不存在沒有結構的功能”,功能鏈也是人體結構和功能長期進化及組合的體系。當前對人體各種鏈結構的定義和術語稱謂呈現多元化,從訓練學生理學視域即人體鏈結構的現象和本質出發,結合相關語義解釋,本研究將其稱為“功能鏈”即“為滿足人體運動實踐需要,提高運動外部表現,由相互關聯作用的功能與結構單元組成的機體系統”。功能鏈是由相關大量子系統構成的復雜超微系統,涵蓋肌肉鏈、內分泌鏈、骨骼關節鏈、能量鏈和神經鏈等子系統,功能結構相互間無法替代及協同發揮作用。理論上常出現的錯誤認識體現在將功能鏈與其子鏈概念定位于種屬邏輯關系上,其本質特征表現為整體與局部、抽象與直觀、共性與特殊的范疇(見表1)。

表1 功能鏈系統的構成與功能
1)動力鏈。
動力鏈是人體重要的動力系統,是訓練實踐活動中發揮核心作用的類鏈結構,其由肌肉鏈和關節鏈構成,對運動項目的技術動作順利完成、負荷安排、運動效果及訓練質量起著重要支持作用。肌肉鏈是人體運動的發動機,其由肌肉群和肌肉單位構成。Phil Page等[10]認為肌肉鏈由肌筋膜鏈、肌肉環帶及協同肌構成,其間通過相互作用于神經系統和骨骼。對抗肌、主動肌、單關節肌、協同肌、多關節肌等相關功能肌肉單元共同構成肌肉鏈。構成肌肉鏈的肌肉形態,在神經系統的作用下,協同小到肌肉超微結構大到相關肌群的肌絲,共同完成運動項目的單個及復合動作。作為肌肉鏈存在形式之一的肌肉環帶,分散于機體不同部位,通常呈現鏈狀對稱分布(見圖1)。肌肉鏈內部功能的提高對肌肉高效率做功、肌肉內外系統協同作用顯著,促使機體發揮最大潛力。

圖1 人體局部的肌肉鏈圖解[11]
關節鏈由相關骨連接有機構成,作用表現為利用神經肌肉系統支配關節的機制持續調控機體姿勢和動力。骨盆、脊柱與肩胛骨等共同構成關節鏈的基礎性骨連接,生理結構特征是聯結人體的關鍵骨連接與多肌肉群的共同附著點。在符合運動項目特征及生物力學、生理學和解剖學條件下的人體關節構件,能夠疏通軀體和四肢力量的傳遞,為肌肉發力提供穩定持久的力學支點。傳統抗阻式力量訓練中的高翻、舉重拉鈴和挺舉是提高及激發機體人體動力鏈功能的常用訓練方法,尤其針對提高人體動力鏈系統的做功效率作用顯著。Palmitier等[12]研究發現:髖、膝與踝等關節構成的下肢的動力鏈通過協調運動,可以極大地支持肌肉同步收縮形式與外力負荷作用人體的力矩軸向相同,它是動力鏈訓練運動負荷與效應較好的生理和解剖學基礎。
2)神經鏈。
人體神經活動基本方式是反射,其生理基礎是反射弧-反射的鏈式結構,包括傳入傳出神經纖維、運動效應器、神經中樞與感應器,在人體運動中通過神經系統協同相關組織、器官、系統共同完成訓練任務及運動動作。Komi[13]根據接納反饋信息的類型,將感受器分為本體感受器與內外感受器,內感受器強調精確表述要處理的信息量;外感受器側重傳遞來自體外的視聽觸覺等信息;本體感受器偏向于感覺肢體的運動時空特征信息。當前,本體感受器可訓練性的理論與實踐得到了業內專家實證研究的驗證及認同,其在提高人體的本體感受器能力以及改善肌肉組織收縮能力等方面大顯身手,牽伸訓練的迅速拓展與應用是該原理理論與實踐緊密結合的經典及典范。競技體育領域的本體感覺訓練,針對不同運動水平及競技能力的運動員都能不同程度地提高其平衡穩定性、專項力量水平與運動姿勢調控等體能能力。鑒于此,在訓練實踐過程中大力開展神經鏈的適應性訓練是可行的且效果顯著的。
3)內分泌鏈。
2002年版的全國體育院校《運動生理學》通用教材適時地提出了“內分泌功能軸”概念,內分泌以“一條線”的形式發揮其功能調節作用,稱之為 “內分泌功能軸”,有別于以往內分泌腺孤立單獨的作用機理[14]。功能軸與內分泌功能軸內部間的作用形式是互補且表現為相互拮抗與協調的特征。其軸內外結構與功能的生理特征相似或接近于前述鏈式效應本質的描述,不存在概念內涵與功能本質歧義,僅是語義措辭的不同,是國內運動生理學專家對人體鏈結構特征、概念、結構及功能的客觀概括。功能與結構鏈是實驗研究揭示的客觀存在,是人體機能系統良性高效運行的物質基礎,對其原理的科學認知和合理推廣應用,將為運動訓練實踐過程中體能監控和疲勞恢復增添新的手段和工具。
4)能量鏈。
機體運動的能量供應由糖酵解、磷酸原與有氧氧化供能系統構成。研究發現3個供能系統的運行基礎是有氧氧化反應,三者之間在整體上以鏈式作用機理保證其功能的連續性,在此基礎上3個能量供能系統才能各自獨立發揮其作用方式與特征。本研究以能源物質的還原與氧化為線索的“呼吸鏈”作為探究分析的著眼點,呼吸鏈的生理過程及作用是線粒體內膜通過存在其上的多種主與輔酶構成的電子傳遞鏈,該過程伴隨大量能量的釋放和轉移,同時激發還原當量中生成的氫傳遞到氧生成水[15]。氧是無氧(乳酸供能)與有氧氧化供能的必要條件,如從事大強度長時間的無氧供能運動,ATP的再合成以及乳酸的產生消除都部分需要氧化反應的參與協同。研究發現:若呼吸鏈在傳遞電子過程中受阻及不通暢,引發部分電子由呼吸鏈的底物端滲漏,進而導致電子漏的形成,其滲漏的電子堆積逐漸引發體內線粒體氧自由基增多,積累到一定程度達到臨界閾值就會導致細胞凋亡,組織功能受損[16-17]。從競技體育訓練領域審視,能量鏈的理論研究與實踐應用不僅有效地提高機體運動工作效率,同時將為運動性疲勞的減輕與恢復提供新的手段及方法,也為運動補劑的研發提供新的理論思路和啟發。
2010年呂中凡[18]研究發現:從運動生物力學的視域審視,人體運動是由構成運動鏈的一個個關節相互作用及傳遞引發的,其中結構與功能相對薄弱運動鏈環節及鏈在生物力學上稱之為“弱鏈”。學術界對生物力學上弱鏈基本特征的認知是樸素和直觀的。從功能鏈的角度分析,弱鏈本質上是人體功能鏈系統范疇內功能相對弱化的結構及功能單元,部分功能的弱化原因是多方面的,推斷可能是與其相鄰及相對結構功能過度發展(強化),或其結構沒有得到相對應的發展及不充分發展(強化)造成的。在競技體育訓練領域中,導致弱鏈結構缺失和功能減弱的主客觀因素是多元化與灰色。鑒于此,科學化運動訓練的核心理念來源于對生物力學弱鏈的客觀認識,實踐中應該強化其功能與完善其結構。
1)機體功能障礙。
弱鏈的本質特征是功能弱化和結構異化,是人體功能障礙機制的主要影響因素。例如,運動訓練時上肢持續固定前屈,其必然導致髖關節長時間處于屈曲姿態,使其臀部、背部及腿部后側等肌肉群都呈現長時間牽張反射,于此同時髖關節部位肌肉、腹部肌肉及臀部前肌肉都會相應呈現某種程度的緊張狀態,頸部前后肌肉呈現相反方向的收縮狀態,引發頸部、腰部、背部等肌肉群的疼痛,其疼痛的原因常常是機體局部生理結構缺失或功能作用失衡所致,以上是髖關節在特定運動姿勢控制過程中附帶的機體非常態表現,科學合理的運動訓練試圖通過放松持續緊張的肌肉群或改善弱部位肌肉群的功能性訓練來重組穩定平衡的、動靜結合的、整體性系統性的功能弱鏈系統。
2)作功效率下降。
機體的神經控制系統、關節與肌肉組織、能量功能體系及內分泌激素的釋放與調節等是相互依存,功能互補的,任何弱鏈副作用的引發都不是孤立局部的,其產生的累積及放大效應對相關組織結構和功能的影響是難以預測的。陳小平[19]研究發現:人體運動大多是多關節多維度多肌群(肌肉)協同作用及參與的全身運動,運動過程中針對不同關節與肌肉的運動如何全面協調和控制起功能作用,形成具有運動專項特征的動力學與運動學規律的肌肉“運動鏈”系統,為機體核心力量的產生、傳遞與控制營造理想狀態條件,現代訓練理論與訓練實踐過程中不可回避必須面對的棘手問題。當前競技體育領域專家學者及項目教練員對核心力量與核心穩定性訓練的作用認知度增強,部分歸結于傳統訓練觀念對人體運動鏈的結構和功能認識不清或不足,導致對機體上下肢運動起承上啟下作用的腰髖部位逐步形成肌肉鏈和關節鏈的弱鏈環節,制約其穩定機體重心、控制身體姿態與運動技術穩定支持功能作用的發揮,部分切斷了上下肢力量在機體核心區域力量的的高效傳遞與控制,繼而引發運動傷病與運動技術提高停滯不前,使運動訓練工作半途而廢或事倍功半。鑒于此,針對運動訓練成長期即運動技術相對成熟穩定與力量基礎牢固的優秀高水平運動員,運動成績及競技能力出現“訓練平臺”即發揮不出其體能現有基礎之上所應該具備的競技水平,科學合理地運用弱鏈化功能性訓練方法是一種高效的訓練途徑。
3)導致運動傷害。
結構與功能完整的動力鏈在保證肌肉間合理傳遞肌肉能量的同時,不同程度地協調相關組織、韌帶或肌群的同步、高效、秩序與協同用力。機體某部位運動鏈環節功能下降,會引發相鄰相關組織結構與功能下降,最終導致運動損傷[20]。Newton等[21]研究發現,下肢力量的非平衡發展不僅會產生運動損傷及慢性疲勞,而且制約強側有力的腿(即優勢腿)正常發揮其潛在功能的作用。另外,肌肉鏈內部肌腱與肌肉組織在血管分布、組織特點、神經控制等方面有著質的差別,相對于肌肉組織,肌腱可以承擔大強度牽拉負荷、具備彈性勢能低、神經末梢突觸與毛細血管少的特點,并且對負荷刺激的疲勞敏感性較差。腱-骨接點與肌-腱接點是弱鏈結構的基本生理功能單元,長期大負荷不科學的超量訓練導致受牽拉部位組織結構的形變、炎癥、纖維化及鈣化等運動急慢性運動損傷的發生,嚴重或急性甚至引發肌肉鏈斷裂,如跟腱斷裂及撕裂。內分泌鏈、神經鏈與呼吸鏈等功能鏈應該遵循均衡適度的訓練與恢復模式。
當前改善運動弱鏈的理論和實證研究尚待深入,其針對不同專項及部位功能性弱鏈消極作用的具體操作和解決方法鳳毛麟角。鑒于此,本研究僅針對運動醫學與運動訓練學領域中的“功能鏈”與“弱鏈”的概念、功能及作用進行相關闡述,加之功能鏈理論處于完善成長期以及本人基礎理論儲備等的掣肘,分析淺顯粗疏,但愿能對該領域后續研究有所幫助。
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