影響自由車運動成績表現之因素

1 9 2 9 年 ， H a r t r e e 和 H i l l 就 指 出 存 在 一 個 最 優 的 迴 轉 頻 率 。 當 一 個 運 動 員 迴 轉 頻 率 過 低 時 ， 不 穩 定 的 轉 出 功 率 和 肌 肉 的 鬆 弛 會 浪 費 能 量 。 但 是 當 運 動 員 踩 踏 得 太 快 的 時 候 ， 身 體 為 了 克 服 肌 肉 內 部 阻 力 也 會 損 失 能 量 。 因 此 在 這 兩 者 之 間 一 定 存 在 著 一 個 理 想 的 迴 轉 頻 率 。 但 是 H a r t r e e 和 H i l l 沒 有 能 夠 給 出 確 切 的 數 值 。

在 另 一 些 研 究 中 ， 最 少 的 氧 氣 消 耗 量 被 作 為 最 優 迴 轉 頻 率 的 評 判 標 準 。 1 9 8 6 年 G r e g o r 展 示 了 此 類 研 究 的 結 果 。 在 大 多 數 情 況 下 ， 最 佳 的 頻 率 介 於 3 3 r p m 和 8 0 r p m 之 間；但 是 ， 在 現 實 中 ， 大 多 數 自 行 運 動 員 總 是 選 擇 9 0 r p m 到 1 1 0 r p m 之 間 的 迴 轉 頻 率 。 最 初 ， 學 術 界 推 測 這 是 由 於 長 期 的 訓 練 造 成 的，但 是 1 9 8 6 年 B o n i n g 等 人 的 測 試 推 翻 了 這 個 假 說 的 基 礎。

他 同 時 挑 選 了 經 過 訓 練 的 運 動 員 和 未 經 訓 練 的 人 員 進 行 測 試 ， 就 算 未 經 訓 練 的 人 在 高 迴 轉 頻 率 時 承 受 的 阻 力 更 大 ， 但 最 佳 的 迴 轉 頻 率 並 未 降 低 。

在 1 9 8 1 年 ， H a g e r g 就 發 現 ， 當 從 無 阻 力 騎 行 到 有 阻 力 騎 行 的 氧 氣 消 秏 時 ， 最 佳 的 迴 轉 頻 率 逐 漸 增 加 到 1 0 0 r p m 。 1 9 8 6 年 R e d f i e l d 和 H u l l 做 出 了 一 個 解 釋 ， 他 們 把 腳 部 各 個 關 節 的 扭 矩 的 和 作 為 評 判 。 通 過 計 算 迴 轉 頻 率 的 函 數 ， 他 們 發 現 消 耗 最 低 的 迴 轉 頻 率 介 於 9 0 r p m 和 1 0 0 r p m 之 間 。 這 與 實 際 的 自 行 車 運 動 員 選 擇 的 迴 轉 頻 率 吻 合 。

此 外 ， 1 9 8 8 年 H u l l 深 入 研 究 了 踩 踏 迴 轉 頻 率 。 他 綜 合 考 慮 了 關 節 扭 矩 和 肌 肉 的 張 力 與 迴 轉 頻 率 的 關 係 。 這 次 調

查 得 出 的 最 佳 頻 率 介 於 9 0 r p m 與 1 0 0 r p m 之 間 。 很 顯 然 ， 腿 部 肌 肉 的 張 力 是 騎 行 中 的 決 定 性 因 素 之 一 。 這 也 表 明 1 9 2 9 年 H a r t r e e 和 H i l l 已 經 幾 乎 正 確 地 解 釋 為 何 低 迴 轉 頻 率 絕 非 最 好 的 解 釋 。

一 、 神 經 系 統 與 肌 肉 表 現 的 關 係

B e r n h a r d K a t z 巴 納 德 ． 卡 茲 博 士 ， 運 動 神 經 的 衝 動 在 運 動 神 經 終 盤 作 用 引 起 肌 肉 活 動 而 發 生 的 電 氣 現 象 ， 特 別 感 興 趣 的 是 具 有 電 容 器 性 質 的 肌 肉 特 殊 構 造 因 神 經 衝 動 而 帶 電 ， 接 著 因 其 帶 電 引 發 肌 肉 活 動 。 卡 茲 發 現 『 微 小 終 盤 電 位 』 之 存 在 ， 也 因 而 指 出 ， 在 運 動 神 經 與 肌 肉 終 盤 之 間 ， 有 傳 達 物 質 乙 脢 之 小 塊 由 神 經 終 端 釋 出 。 有 些 人 肌 肉 發 達 ， 卻 不 一 定 擁 有 最 大 力 量 。 雖 然 肌 肉 增 大 意 味 著 擁 有 更 多 的 肌 球 蛋 白 與 肌 動 蛋 白 ， 以 進 行 更 多 的 橫 橋 作 用 ， 產 生 較 大 力 量 ； 但 肌 肉 受 控 於 神 經 ， 如 果 神 經 刺 激 的 效 率 不 高 ， 則 最 大 的 力 量 仍 然 無 法 開 發 出 來 。 此 時 就 得 採 高 負 荷 的 訓 練 法 ， 以 提 高 激 發 頻 率 及 徵 召 快 縮 運 動 單 元 ， 動 員 快 縮 肌 ， 使 得 受 控 的 肌 肉 能 夠 更 有 效 率 的 產 生 力 量 ， 以 刺 激 運 動 員 的 最 大 肌 力 ， 達 成 所 謂 的 肌 內 協 調 。

由 上 述 得 知，神 經 適 應 性 在 肌 力 訓 練 產 生 訓 練 效 果 的 過 程 中 ， 扮 演 著 重 要 的 角 色 。S e m m l e r & E n o k a ( 2 0 0 0 ) 曾 指 出 肌 力 訓 練 導 致 神 經 系 統 產 生 適 應 的 可 能 性 部 位 （ p o t e n t i a l s t e ），

包 括 有 ：( 1 ) 上 脊 髓 中 樞 ( s u p r a s p i n a l c e n t e r s ) 神 經 衝 動 輸 出 的 提 高 ； ( 2 ) 擷 抗 肌 共 收 縮 的 減 少 ； ( 3 ) 協 同 肌 活 性 的 增 加 ； ( 4 ) 脊 髓 內 中 間 神 經 元 ( i n t e r n e u r o n , I N ) 連 結 的 增 進 ， 以 產 生 交 叉 教 育 ； ( 5 ) 下 行 性 ( d e s c e n d i n g ) 神 經 衝 動 傳 導 至 中 間 神 經 元 池 的 改 變 ， 以 減 少 雙 側 不 足 ； ( 6 ) 運 動 單 元 同 期 性 活 化 ( m o t o r

u n i t s y n c h r o n i z a t i o n ) 數 量 的 改 變 ； ( 7 ) 肌 肉 活 性 ( E M G ) 的 提 高 ； ( 8 ) 運 動 神 經 元 ( M o t o r n e u r o n , M N ) 興 奮 性 和 連 結 性 的 改 變 。 同 時 ， 神 經 適 應 的 部 位 可 能 在 左 右 兩 側 肢 段 以 及 伸 肌 與 屈 肌 之 間 ， 產 生 潛 在 性 的 交 互 作 用 ( p o t e n t i a l i n t e r a c t i o n ) 。

事 實 上 ， 肌 力 訓 練 的 神 經 適 應 確 切 部 位 以 及 導 致 神 經 適 應 性 的 機 轉 ， 目 前 仍 未 有 一 致 性 的 結 果 ； 其 原 因 除 了 神 經 系 統 的 複 離 性 ， 以 及 能 同 時 間 評 量 神 經 系 統 各 部 位 變 化 情 形 的 方 法 學 限 制 之 外 ， 不 同 肌 力 訓 練 模 式 的 神 經 適 應 性 可 能 具 有 特 性 ， 也 就 是 不 同 肌 力 訓 練 方 法 和 不 同 訓 練 負 荷 ， 可 能 會 在 神 經 系 統 的 不 同 部 位 ( s i t e ) 產 生 適 應 性 。 也 將 每 一 個 可 能 產 生 神 經 適 應 性 部 位 的 實 證 性 研 究 結 果 ， 說 明 如 下 ： 肌 肉 最 大 活 化 程 度 ， 由 於 肌 肉 的 收 縮 而 產 生 力 量 ， 在 此 過 程 中 並 非 每 一 條 肌 纖 維 個 別 地 變 縮 ， 而 是 由 一 種 被 稱 為 肌 肉 基 本 功 能 性 單 位 ( b a s i c f u n c t i o n a l u n i t ) 的 運 動 單 元 ， 依 循 全 或 無 定 律 ( a l l - o r - n o n p r i n c i p l e ) 對 整 個 運 動 單 元 內 的 所 有 肌 纖 維 進 行 收 縮 ； 所 謂 的 運 動 單 元 是 指 一 條 運 動 神 經 元 及 其 所 支 配 的 肌 纖 維 ； 由 於 一 整 塊 肌 肉 內 含 有 數 百 萬 條 的 肌 纖 維 ， 所 以 每 塊 肌 肉 中 含 有 數 個 或 數 百 個 運 動 單 元 ， 所 以 個 體 要 產 生 最 大 的 肌 力 主 要 可 透 過 下 列 兩 途 徑 ( 1 ) 活 化 ( a c t i v a t e d ) 或 徵 召 ( r e c r u i t e d ) 肌 肉 中 所 有 運 動 單 元 ， ( 2 ) 神 經 系 統 在 徵 召 運 動 單 元 時 有 較 高 的 激 發 頻 率 ( f i r i n g f r e q u e n c y ) ， 以 便 徵 召 高 閾 值 ( h i g h t h r e s h o l d ) 具 高 強 力 的 運 動 單 元 。

二 、 神 經 傳 導 與 迴 轉 頻 率 關 係

中 樞 神 經 系 統 在 徵 召 運 動 單 元 時，可 透 過 不 同 的 神 經 衝 動 頻 率 激 活 ( f i r e ) 運 動 單 元 。 所 謂 的 激 發 頻 率 是 指 一 個 運 動 單 元

的 肌 纖 維 ， 每 秒 接 收 到 幾 個 由 運 動 神 經 元 所 傳 送 的 神 經 衝 動 ； 一 般 而 言 ， 激 發 頻 率 的 範 圍 約 在 1 0 ~ 6 0 H z 之 間 。 運 動 單 元 的 激 發 頻 率 會 影 響 肌 力 的 發 生 ； 例 如 ， 當 運 動 神 經 元 上 僅 一 個 神 經 衝 動 時 ， 此 神 經 衝 動 會 延 著 神 經 軸 索 向 下 傳 遞 至 其 所 支 配 的 肌 纖 維 上 ， 而 產 生 短 反 應 和 低 張 力 ( l o w f o r c e t w i t c h ) 單 縮 ； 若 運 動 神 經 元 傳 遞 高 頻 率 連 續 的 神 經 衝 動 ( h i g h f r e q u e n c y t r a i n o f i m p u l s e s ) ， 會 產 生 較 強 的 反 應 以 及 較 長 的 強 直 性 動 作 ( t i t a n i c a c t i o n )。 所 以 ， 激 發 頻 率 愈 大 表 示 所 產 生 的 力 量 就 愈 大 。

運 動 單 元 徵 召 的 大 小 原 則 ( s i z e p r i n c i p l e ) ， 越 高 閾 值 的 運 動 單 元 有 越 高 的 激 發 頻 率 ； 當 個 體 在 最 大 的 隨 意 收 縮 時 ， 不 僅 需 要 徵 召 所 有 的 運 動 單 元 ， 且 必 須 要 在 相 當 高 的 頻 率 下 激 發 所 有 運 動 單 元 ， 才 能 保 證 徵 召 高 閾 值 ( h i g h t h r e s h o l d ) 的 運 動 單 元 。 所 以 ， 肌 力 訓 練 初 期 所 增 加 的 肌 力 以 及 作 用 肌 電 活 性 的 提 高 ， 部 分 原 因 被 歸 因 於 運 動 員 具 有 能 徵 召 高 閾 值 運 動 單 元 的 能 力 ( S e m m l e r & E n o k a , 2 0 0 0 ) ； 換 言 之 ， 肌 力 訓 練 會 提 高 運 動 單 元 的 激 發 頻 率 。 由 於 評 量 運 動 單 元 的 激 發 頻 率 ， 必 須 利 用 侵 入 的 針 狀 或 細 線 電 極 ， 偵 測 單 一 運 動 單 元 的 肌 電 訊 號 ， 以 分 析 出 單 一 運 動 單 元 的 激 發 頻 率 ； 然 而 ， 此 研 究 技 術 並 未 廣 泛 地 應 用 在 肌 力 訓 練 的 研 究 上 ， 故 肌 力 訓 練 對 激 發 頻 率 的 影 響 ， 可 透 過 肌 肉 疲 勞 和 固 定 肢 段 等 的 相 關 研 究 ， 間 接 地 推 論 。

首 先 ，G r i m b y e t a l . ( 1 9 8 1 ) 在 肌 肉 疲 勞 研 究 中 ， 發 現 部 分 受 試 者 在 最 大 隨 意 收 縮 時 ， 其 激 發 頻 率 並 未 達 到 能 徵 召 高 閾 值 單 元 的 水 準 ； 但 經 反 覆 實 驗 後 ， 這 些 受 試 者 的 激 發 頻 率 欲 提 高 ， 且 最 大 隨 意 收 縮 的 力 量 與 強 直 性 （ 高 頻 ） 刺 激 所 誘 發

出 的 力 量 相 同 ； 這 種 反 覆 進 行 持 續 性 的 最 大 隨 意 收 縮 ， 可 視 為 是 一 種 肌 力 訓 練 ， 其 訓 練 結 果 使 最 高 閾 值 的 運 動 單 元 ， 在 持 續 性 的 最 大 隨 意 收 縮 中 一 直 被 活 化 。 其 次 ， 有 研 究 發 現 肢 段 在 固 定 一 段 時 間 後 ， 運 動 單 元 最 大 激 發 頻 率 會 明 顯 的 降 低 ( D u c h a t e a u & H a i n a u t , 1 9 9 0 ) 。 因 此 ， 運 動 單 元 的 激 發 頻 率 似 乎 會 因 肌 力 訓 練 而 提 高 ， 也 能 因 一 段 時 間 的 停 止 使 用 而 下 降 ， 所 傳 導 的 神 經 衝 動 特 性 。