現代人往往因生活壓力大而容易失眠、焦慮甚至是憂鬱症的產生，導 致生理時鐘失調、工作成效不佳，往往以咖啡或茶飲等飲料來提神，以提 升個體之精力。另外，在競技運動場上，運動員為了追求更好的運動表 現，將常尋求一些合法的官能增補劑（ergogenic aids），咖啡因就是一種 時常被運動員拿來提升運動表現的一種增能劑，所以對於咖啡因攝取對運 動表現的影響過去已有許多學者都有做過類似的研究，本節綜評一些學者 之研究分為以下三部分：一、咖啡因對人體生理影響；二、咖啡對短時間 爆發性運動表現的影響；三、咖啡因對長時間耐力性運動表現的影響。
一、咖啡因對人體生理影響
（一）咖啡因攝取對中樞神經系統的影響
咖啡因可以透過腦血管障壁(blood-brain barrier, BBB)刺激中樞神經系 統興奮和大腦皮質與神經中樞的亢奮、提高警覺和降低疲勞的感覺。這樣 的影響可能與兒茶酚胺濃度上昇有關（Graham, Hibbert, & Sathasivam,
1998）。咖啡因的結構與腺苷酸類似，因此，咖啡因會抑制腺苷酸與中樞 神經接受器的結合，降低神經衝動的閾值，而增加神經傳導的釋放，促進 神經的活性，在運動中可招募更多的運動單位與降低動作的反應時間
（Daly, Bruns, & Snyder, 1981）。
（二）咖啡因攝取對肌肉收縮的影響
研究指出攝取咖啡因可降低細胞膜與鈣離子的結合，促使鈣離子由肌 漿網中釋放。此外咖啡因可以增加肌原纖維（myofibrils）對鈣離子的敏感 性，進而增加肌肉的收縮張力以促進運動表現（Fryer & Neering, 1989）。
二、咖啡因對短時間爆發性運動表現的影響
（一）離體的研究
過去許多研究使用離體的肌肉來檢驗咖啡因對肌肉收縮的作用，發現 咖啡因改變肌肉-收縮的配對（coupling）機制和增加肌肉力量的產生
（Jacobson 等 ， 1989 ； Power 等 ， 1985 ） 。 Macintosh and Gardiner
（1987）發現肌肉收縮時細胞內肌漿網釋放和吸收鈣離子的情形，來探討 咖啡因作用對運動表現和疲勞的關係，研究結果顯示，咖啡因使得鈣離子 從肌漿網釋放的數量增加，引起肌肉張力峰值（peak muscular tension）的 上升和縮短達到肌肉張力峰值所需的時間，此外他們的結果也顯示鈣離子 從肌漿網排空的時間縮短，導致肌肉內的疲勞提早發生，所以提出咖啡因
可能改變肌肉產生的力量和疲勞之間的關係。
對於咖啡因對肌肉肌纖維型態的影響，Fryer and Neering（1989）也提 出咖啡因會和不同型態的肌纖維產生交互作用，研究中檢視了鈣離子的釋 放對 I 型（Type I）肌纖維和Ⅱ型（Type Ⅱ）肌纖維產生張力（twitch）的 影響，結果發現使用老鼠的研究中肌纖維 I 型較多者，對咖啡因的靈敏度 比肌纖維Ⅱ型者來得大。
（二）人體的研究
雖然在活體外的研究已經證實咖啡因會使肌肉收縮的力量增加，然 而 ， 在 人 體 的 研 究 報 告 方 面 卻 有 些 許 的 研 究 持 相 反 的 論 點 。Bond 等
（1986）提出在最大隨意收縮時，咖啡因並無法增進肌肉力量峰值的提 升；William 等（1987）隔年也同樣證實了這個論點，提出在握力和短時 間騎腳踏車的最大運動，咖啡因的增補並無顯著的增加收縮力量和肌肉的 耐力。然而，Anselme 等（1992）以 14 名受試者以雙盲隨機方式攝取 250mg 的咖啡因或安慰劑，使用肌肉力量-速度運動測量來評定最大無氧 動力和血液乳酸濃度，結果發現，攝取咖啡因時，最大無氧動力有顯著的 提高，恢復期前 5 分鐘血液乳酸濃度也顯著提升。
從以上的研究可得知，人體的實驗在咖啡因對短時間爆發性運動的 表現並無離體的實驗那麼絕對，可能與訓練方式、運動型態、劑量皆有 關。Dodd（1993）認為大多數活體外的研究所使用的咖啡因劑量都介於
200-3500 μ mole/L 之間。相對地，大多數在人體的研究，所使用的劑量 皆低於 10 mg/kg，10 mg/kg 的劑量在運送到血液的濃度大約只有 60-100 μ mole/L 而已，不足以對人體肌肉產生作用。
雖然高劑量的咖啡因在活體外已證實會改善肌肉力量，但現有的資料 並無證實中度劑量的咖啡因會改善短時間高強度的運動表現，而造成兩者 之間的理由並不是很明確，有可能是劑量的不同，因此，加重劑量對短時 間高強度運動成績的改善，是可以合理推論的，但是足以產生增補作用的 高劑量咖啡因，其實在尿液的濃度，遠超過國際奧林匹克委員會所公佈的 濃度（12 μ g/ml），同時也會讓身體產生中毒的現象，實際上並不可行。
但以上只是針對劑量方面的攝取做個合理的推論而已，其實咖啡因攝 取對短時間高強度的運動影響而言，仍有許多其他因素是值得考慮的（如 訓練方式、運動型態），而現今的研究並無針對棒球投手投球運動進行過 施測，或許也因運動型態的不同，可進一步發現其他的影響因子，所以有 待本研究之探討。
三、咖啡對長時間耐力性運動表現的影響
由以上文獻可得知，咖啡因對短時間爆發性運動的增補作用仍有待進 一步研究，但對於長時間耐力性的運動表現，咖啡因增補的作用已得到許 多較明確的正向支持。Costill 等（1978）以 7 男 2 女為受試者，在運動前 1 小時，讓他們攝取 5mg/kg 的咖啡因，並以 80％V‧O2 max 為運動強度，
在原地腳踏車上運動，結果發現，有服咖啡因者的衰竭時間延長了 19.5
％。另外 Ivy 等人（1979）也是以 7 男女為受試對象，同樣在運動前 1 小 時服用約 7.0mg/kg 的咖啡因，同樣也是以原地腳踏車為測試工具，但以 75％V‧O2 max 為運動強度，運動時間 120 分鐘，結果發現咖啡因增加受試 者的動力輸出約 7.4％。Berglund and Hemmingsson（1982）比較攝取咖啡 因對於在低海平面與高海平面分別進行 23 公里與 20 公里競賽，結果發現 服用 6mg/kg 咖啡因者，其比賽時間分別改善了 1.7％及 3.2％，亦即進步 了 1 和 2 分鐘。另外也有一些使用雙盲研究設計的實驗，如 Sasaki 等
（1987）也證實 6.6mg/kg 的咖啡因延長了 5 名高中生的長跑成績約 33
％。Graham and Spriet（1991）使用了高劑量（9 mg/kg）的咖啡因來調查 咖啡因對 7 名優秀運動員的運動表現，該研究採用的運動模式，為原地騎 腳踏車及在跑步機上跑步，兩者都是以 85％V‧O2 max 為運動強度。結果發 現騎腳踏車與跑步都分別於成績進步了 44％及 51％。
綜合以上有關咖啡因對於長時間耐力性運動有增進效果，但以上的研 究皆是針對長時間、中低強度連續性的運動項目測試而言，而對於棒球投 手運動這種運動過程非連續性的項目而言，是否會有相同的效應，目前皆 無任何相關之研究探討，所以這也是本研究的主要探討目的。