摘要：碳水化合物（CHO）漱口一直被證明能減弱疲勞性運動後最大隨意收縮（MVCs）下降——這可能與中樞神經系統有關。本研究將探討CHO漱口對疲勞性運動後最大隨意收縮、隨意激活率和收縮屬性的影響。13名成年人參加了雙盲、交叉對照實驗。評估主導肢伸膝肌最大隨意收縮，並使用隨意收縮疊加法來判斷隨意激活率(%VA)。受試者隨後採用50%的MVC直到自主疲勞後採用20秒的8%麥芽糖糊精（CHO）或安慰劑（PLA）。運動後5分鐘將重新測量最大隨意收縮和隨意激活率。最大隨意收縮在開始時不會因CHO或是PLA產生區別（230±90 vs.232±90 N·m; p = 0.69）。隨意激活率不會因該條件發生改變 (91.9±2.9% vs. 91.5±3.8%; p≥0.11)，且不會在運動後發生改變 （p = 0.57）。運動後收縮力矩（twitch torque）、發力率（rate of torque development）和失力率（rate of torque relaxation ）都顯示下降（p ≤0.05），但未受CHO漱口的影響（p > 0.05）。不像先前的研究，本次研究結果顯示CHO漱口不能保持疲勞性運動後的MVC。這可能由於缺乏模擬運動產生的中樞疲勞（因為隨意激活率%VA沒受影響），因為CHO漱口被認為是通過中樞神經系統機制工作的。
關鍵詞：隨意收縮疊加法，MVC，收縮屬性，等長
介紹
攝入碳水化合物（CHO）一直被證明能加強耐力性運動的運動表現，特別是當運動的持續時間接近或超過90分鐘。這可能是由於在長時間運動中，外源性CHO能使血糖水準維持一段時間同時節省肌甘糖。 使用CHO漱口，而避免消化，被證明有利於持續時間30-90分鐘的運動的進行。碳水化合物漱口被認為是通過結合口腔感受器刺激大腦中與獎勵和運動控制有關的區域來提升運動表現——也許是通過提升皮質脊髓興奮性和一定自我用力感覺程度上的工作效率。碳水化合物漱口對於短期最大力量/爆發力類型運動的影響缺乏研究，並且關於短跑運動表現的研究並不像耐力性運動那樣一致，有的研究結果顯示出碳水化合物漱口能提高短跑運動表現、重複直到力竭、最大力量，而有的研究結果發現其對短跑運動表現、重複直到力竭和最大力量沒有影響。不同的結果可能受到了受試者人群（運動員VS非運動員）、CHO漱口的濃度（已表明劑量反應關係）以及每日測試的時間的影響。額外考慮是受試者的疲勞狀態。大多數早先研究已經測量了力量/爆發力作為變數，並在受試者處於完全休息、不疲勞的狀態下進行測試。中樞神經系統興奮性、運動部門募集和用力的缺失可能更會在疲勞狀態下展現。這種觀點由Gant等人和Jensen等人的實驗數據支撐，他們發現CHO漱口能分別提升運動後的力量和運動輸出，以及減少力矩下降。這種假設使得Jensen等人測試CHO漱口能否改變「疲勞性」等長運動後的力量生成。有趣的是，通過表明肌電圖（EMG）評估得到結果顯示，凈神經肌肉激活未發生改變，但最大等長力量在CHO漱口後發生下降。該研究可能歸因於兩種潛在原因：（a）CHO漱口阻止了外周神經疲勞或者（b）神經傳導輸入發生了改變但十分微弱以致無法被表面肌電圖採集。表面肌電圖代表著一種神經對骨骼肌輸入的「總體」評估，而信號可能會受到振幅相消和傳導速率改變等伴隨著疲勞狀態的現象影響。CHO漱口很有可能改變神經傳導輸入，導致力矩下降的減弱，但這是通過EMG信號中的噪音標記的。據我們所知，沒有證據顯示CHO漱口會對骨骼肌產生直接影響並通過外周神經機制限制疲勞產生。儘管外周影響能解釋Jensen等人的發現，但由於沒有外周功能的測量方法，因此，無法測試出CHO漱口是否真正作用於外周通道。因此，這篇研究的目的是基於Jensen等人的研究結果，並使用一種更敏感的隨意激活率測量方法（與表面肌電圖相比）；隨意收縮疊加法（ITT）同樣適用於測量外周肌肉功能，以便檢測CHO漱口能否改變疲勞性運動後神經傳導輸入骨骼肌和外周肌肉功能。假設使用安慰劑漱口進行對比，CHO漱口可能會（a）減弱疲勞性運動後最大等長力矩的下降並且（b）減弱疲勞性運動後隨意激活率的下降。
實驗方法
問題的實驗解決方法
圖一展現了實驗過程的簡要概觀。每位受試者完成2 套根據主要伸膝肌電刺激和最大隨意收縮（MVCs）方案的熟悉流程。熟悉流程後受試者完成2節相同的實驗測試課，間隔48-96小時。每節訓練課中，測試3次MVC和ITT來得到（預測）基準值。受試者然後完成50%MVC的等長收縮直到力竭。運動後即刻，受試者完成一個時長20秒的溶液漱口，溶液為25毫升含有8%麥芽糖糊精和0.2%蔗糖素（CHO）或者含有0.2%蔗糖素的安慰劑（PLA）。然後再次測量最大隨意收縮和ITT（疲勞後）。休息5分鐘後，再次測量MVC和ITT（休息後）。CHO和PLA的攝入會使用雙盲、隨機、對抗平衡次序的方法進行實驗。
實驗對象
受試者為十三位（6位男性，7位女性；平均年齡為27.0±3.0歲，身高168.2±12.2cm，體重為76.9±15.0kg）業餘訓練但既非抗阻訓練也非耐力訓練的成年人。受試者進行了與股四頭肌群最大隨意收縮相關的醫學和骨科疾病風險篩查。所有的受試者禁止使用精神病類藥物（抗焦慮葯、抗抑鬱葯、抗注意力缺乏葯）以及鎮痛類藥物。受試者被要求在每次測試前6小時避免進行身體活動，測試前12小時避免攝入咖啡因研究者鼓勵受試者在測試前2小時進食一份類似清淡、混合的（50%碳水化合物，30%脂肪和20%蛋白質）食譜。測試前指令的服從以回憶型問卷的方式在每次測試前進行。13人的樣本允許檢測關於最大隨意收縮和隨意激活率均值的較小（效應量為0.27）影響（差異），在爆發力為0.80和顯著性水準為p≤0.05的條件下進行，即假設重複檢驗後相關係數為0.9或更大。所有實驗方法由俄克拉荷馬州立大學倫理審查委員會批準，所有受試者在被告知實驗風險和益處後簽署知情同意書。
實驗步驟
◆評估最大隨意收縮和隨意激活率
所有測量針對受試者自我報告出的「主導肢」的伸膝肌群進行，主導肢是通過詢問受試者哪條腿習慣用於踢球而判定的。MVC和ITT的評估方案如前所述執行。受試者坐在一張特製的椅子上，固定屈髖90度，膝關節固定在水準面以下60度。使用無彈皮帶將他們的小腿腳踝處固定在椅子的桿臂上。椅子的桿臂與力量感測器相連（模型SB-500；感測器技術，蒂梅丘拉，加州，美國）以與伸膝肌群的拉力線平行且與椅子的桿臂垂直。為了完成ITT方案，刺激電極（3"×4"：PALS鉑金系列；阿克塞爾，福爾布魯克，加州，美國）被放置於股外側肌近端和股內側肌遠端。電極放置位置被不褪色墨水標記，以確保每個測試日都放置同一位置。在測量MVC之前，被要求產生最大肌肉「收縮」的刺激電流是通過使用恆流電刺激器（DS7AH模型；數字定時器，赫特福德郡，英國）施與成對脈衝（兩個0.2-ms刺激，中間間隔10-ms的中介脈衝）刺激而成，該刺激器由Biopac Acknowledge軟體的自定義程式控制。刺激以40毫安開始，電流以20毫安增加直到伸膝力矩達到穩定時期（表示力矩不再增長），且在隨後的刺激下呈下降趨勢。振幅然後被調回該值，此時產生了最大的峰值力矩。每次電刺激間休息20秒。喚起最大力矩的電流被記錄且在測試日的餘下測試中使用。在最大刺激電流確定後，受試者完成了3秒的伸膝肌MVC。將成對脈衝刺激在收縮中施與2.5秒，，任何超過最大隨意收縮力矩的增加會被記錄（內插力矩[IT]）。在內插力矩之後，受試者放鬆伸膝肌群，在完成MVC後刺激將施與放鬆的肌群2到4秒。峰值收縮力矩（TT）以兩次MVC後刺激的TT的平均值計算。隨意刺激率（%VA）以（[1－IT/TT]×100%)形式計算。一直以來ITT被證明用於代表隨意運動部門的激活，這同時也包含了神經以最大激發率募集運動部門。在MVC測量中，受試者一直受到強烈的語言鼓勵。MVC後收縮會計算上升時間（力矩-時間曲線的上坡為20%到80%的峰值力矩；RT），半放鬆時間（力矩從峰值力矩的100%下降到50%所需時間；HRT）,發力率（＋dT/dt; Nm·s-1）以及失力率（－dT/dt; Nm·s-1）並把它們作為肌肉收縮屬性和疲勞的指標。
◆疲勞性運動
在MVC的基準值評估後，受試者完成等長收縮運動直到自主力竭，在此期間應該產生一種之前談到的與他們MVC50%相匹配的力矩。運動中受試者被給予強烈的語言鼓勵並且會告知他們用力後的力矩輸出。電腦程式上給受試者展現了一條與理想力矩相匹配的線，並指導他們儘可能將力矩維持在這個水準。當力矩下降10%（即40%的MVC）且超過5秒鐘時，運動停止。
◆碳水化合物和安慰劑漱口的執行
達到自主力竭後即刻，受試者會使用25毫升的CHO或PLA漱口20秒。然後將所有液體吐入一個容器。CHO漱口溶液含有8%的麥芽糖糊精（L..D. Carlson 公司, 肯特, 俄亥俄州, 美國）和0.2%的蔗糖素人造甜味劑（(BulkSupplements.com，辛德森，內華達州，美國），而安慰劑僅含有0.2%的蔗糖素以便達到和CHO溶液一樣的口感。選擇此CHO溶液組成部分和劑量的原因是因為先前的研究表明這種配方會改變疲勞後的力矩生成。溶液漱口的順序通過線上隨機程式（ResearchRandomizer）進行隨機分配。採用雙盲的方法進行溶液漱口以將潛在受試者和實驗者效應降到最低。用於漱口的溶液被非研究人員進行編碼，並僅貼上受試者的ID和在哪節實驗課使用的提示。
統計分析
MVC、%VA和TT的再測信度由PRE在PLA和CHO兩種條件數據的組間相關係數（ICC2,1）和變異係數計算得出。使用相依樣本T檢驗比較兩種條件下運動至力竭時間的平均值。受試者的所有因變數平均值使用重複測量的方差分析（MVC, %VA, TT, RT, HRT, +dT/dt, 和2dT/dt）在兩種條件下（CHO VS PLA）進行七個時間點對比（PRE, 疲勞後1-3，休息後1-3）。計算所有變數自PRE開始變化的百分比（[後PRE]/PRE）,以及平均百分比變化使用重複測量的方差分析在兩種條件下（CHO VS PLA）進行六個時間點對比（疲勞後1-3，休息後1-3）。如果發現顯著性互動影響，會使用單因素方差分析測量隨時間變化和兩種條件下的差異。平均值使用相依樣本T檢驗和Bonferroni校正的方法進行對比。如果在非顯著性互動影響發現簡單效應，即在不同條件下和不同時間點（CHO和PLA）完成對比。統計顯著性被預先設定為雙側檢驗中α≤0.05的水準。所有數據以平均數±標準差呈現，所有測試使用第19版SPSS完成。
結論
運動至力竭的時間
50%MVC等長訓練中運動至力竭的時間在安慰劑（101±44秒）和CHO（96±31秒）條件下並無差異（p = 0.38）。
最大隨意收縮和隨意激活率
圖2A展現出最大隨意收縮和隨意激活率均值。MVC的再測信度良好，ICC值為0.98, CV為3.9%。條件和時間沒有互動影響（p = 0.69），漱口條件和MVC間也無簡單效應（p = 0.59）。有關時間的簡單效應（p <0.001）是6個疲勞後運動測量指標都較PRE呈下降趨勢（p ≤0.01）。此外，MVC力矩在恢復後5分鐘回到了PRE值，在此期間3個休息後評估與3個疲勞後評估進行對比（p<0.01）。
圖2B展現了隨意收縮疊加法評估隨意收縮率的過程。%VA的再測信度良好，ICC值為0.85，CV值為1.7%。%VA平均值不隨條件變化發生改變（互動影響為p=0.42，簡單效應為p=0.68）且疲勞性運動方案不存在時間影響（p=0.08）。TT的再測信度與MVC相似，ICC值為0.97，CV值為3.7%。與MVC一樣，喚醒後的TT不因條件變化而改變（互動影響p=0.76和簡單效應p=0.48）。TT的時間簡單效應顯著（p < 0.001; 表1），TT在6個疲勞後與PRE相比的運動評估中均呈下降趨勢（(p ≤ 0.02; 表1）。五分鐘的休息可使TT恢復到PRE水準，因為所有3個休息後評估都比疲勞後評估要大（(p≤0.01; 表1）。
收縮屬性
表1展現出了計算出的骨骼肌收縮屬性。不論是上升時間（p = 0.15）、半放鬆時間（p = 0.27）、+dT/dt（p = 0.52）或者2dT/dt （p=0.49）均沒有條件和時間的互動影響，上升時間（p = 0.29）、半放鬆時間（p =0.38）、+dT/dt（p = 0.38）或者2dT/dt （p = 0.63）也沒有CHO和PLA的簡單效應。每次測量都發現了顯著的簡單效應（p≤0.001）。有趣的是，與PRE相比，上升時間在所有疲勞後評估中均呈下降趨勢（p≤0.01）。同樣發現休息後值與疲勞後值呈減少/更快的趨勢（p ≤0.007 ）。半放鬆時間在疲勞後減慢，所有評估指標較PRE增加/變慢（p ≤0.01）。與上升時間相似，5分鐘的休息使得半休息時間能恢復到PRE值，而3種休息後評估與每個疲勞後評估的指標不同（p≤0.001）。當與時間相關時，力矩的增加率在疲勞性運動後與PRE相比顯著減少（p≤0.002）但會在5分鐘休息後恢復到PRE水準（p≥0.32）。與PRE相比，力矩下降率同樣在運動後顯著減弱（p ≤ 0.001）。與3個疲勞後評估相比，五分鐘的休息導致2dT/dt一些指標的恢復，但與PRE相比，休息後值仍呈現減慢趨勢（p≤0.002）。
討論
這篇研究的基礎發現是與PLA相比，CHO漱口不會改變疲勞性運動後收縮疊加時評估的最大等長力矩、隨意激活率的恢復或電刺激喚醒的收縮屬性。碳水化合物漱口能否積極影響短期力量/爆發力運動仍存在爭議，部分研究表明與安慰劑相比，它能提升力量、衝刺能力和重複至力竭的次數，而其他研究表明力量、衝刺能力和重複至力竭的次數並無差異。由於CHO漱口被認為是通過中樞神經系統工作，Jensen等人認為CHO漱口的增進機能效果會在疲勞狀態下非常顯著——實際上他們研究結果表現出了CHO減弱了疲勞後最大等長力矩的下降。同樣地，這篇研究的目的是嘗試重複Jensen等人的研究發現並檢測隨意激活率和收縮屬性以探討減弱是通過中樞神經系統還是外周神經系統導致的。我們無法複製先前的研究結果，即CHO漱口能減弱疲勞後運動最大隨意力矩的下降。儘管研究結果令人驚訝，我們的數據卻與其他表明在非疲勞狀態下CHO漱口與安慰劑漱口均無法改變1RM或重複致力竭次數的研究數據一致。我們無法重複Jensen等人的研究發現的原因不明。這篇研究使用的CHO和PLA漱口與Jensen的研究一樣，兩篇研究也同樣使用了伸膝肌群，且使用了同樣地疲勞方案。我們的受試者沒有像Jensen研究中的受試者那麼多，可能由於我們研究包含女受試者，但兩篇研究都展現了相似的疲勞後力矩下降。這篇文章使用了業餘訓練的受試者，不像Jensen研究中的競技運動員。這很有可能導致了CHO漱口影響的差異，但我們忽視了數據表明CHO漱口在運動員中效果更為顯著。另一種可能，特別是當CHO漱口被給予了一個相對較小的效應量時，就相當於對實驗方案的熟悉。受試者完成了兩套熟悉實驗的流程，流程中練習了最大等長收縮運動和疲勞方案。有趣的是，我們發現為了達到足夠的再測信度需要完成兩套MVC和ITT方案的流程（未發表的觀察）。 Jensen等人沒有提供分開的熟悉流程（儘管在實驗評估中提供了實驗前做法），所以這可能是影響研究結果的原因之一。簡而言之，需要更多的研究來確定，如果有，訓練水準和實驗方案熟悉過程可能對CHO漱口增益力量的作用產生影響。這項研究中疲勞後和CHO漱口後對隨意收縮率均無改變——這表明神經衝動對肌肉收縮的改變很小。疲勞後沒有改變意味著大部分隨意力矩的丟失是由外周神經而不是中樞神經疲勞機制影響的。這是由於這項研究中表現出MVC和收縮力矩具有相似水準的下降（分別為-18%和-22%）。而證明其機制為「中樞神經」疲勞的證據為，發生在疲勞性運動中隨意收縮率的下降是受到運動強度影響的（例如，最大力矩的百分比）。一些研究表明強度和中樞疲勞在35%-45%MVC收縮時具有逆相關，這導致了ITT測試隨意收縮率出現較小的下降——這與本研究發現一致。如果CHO漱口是通過中樞神經機制工作的，那麼我們發現中樞疲勞的缺乏可能可以解釋CHO漱口增益效應的缺失。總而言之，我們的受試者有高水準的隨意激活率（90%），比常見報告中伸膝肌群的指標要高。我們之前已經闡述過咖啡因能提升伸膝肌的隨意收縮率，但不適用於肘關節屈肌（可能由於肘關節屈肌初始募集水準較高），並且這能提升與腿部有關的運動表現，但不是與手臂擺動相關的運動表現。如果中樞疲勞需要CHO漱口起到增益效果，那麼就能解釋它與提升耐力表現的研究一致，且與短期、高強度力量/爆發力運動的研究結果較不一致。如果未來的研究通過改變相關疲勞性運動的強度控制中樞疲勞等級，就能更好地探究這個觀點。
與收縮力矩的發現相同，收縮屬性的改變，尤其是HRT和2dT/dt的改變，與等長運動後外周疲勞的產生和迅速恢復有關。正如該研究發現，收縮放鬆期較慢被證明與橫橋脫離率和胞內鈣離子短暫性有關，這在某種程度上取決於肌漿網ATP酶（SERCA）的釋放。據我們所知，沒有證據表明CHO漱口能改變橫橋機制、興奮收縮耦連或者鈣離子的釋放和再吸收。因此，我們的研究結果並非意料之外並且進一步證明了CHO漱口任何潛在的增益影響可能通過中樞機制傳導。
實際應用
本研究發現CHO漱口與PLA漱口相比，沒有減弱疲勞性運動後的力矩生成或者改變隨意激活率。這些數據為CHO漱口無法增加肌肉力量，特別是當中樞疲勞沒有產生時的肌肉力量，提供了更多有力的證據。因此，運動員和教練的目標為提升高強度、例如1RM或單程衝刺「一次性」項目的運動表現時，不應使用CHO漱口。
翻譯：闕怡琳
文章來源：Journal of Strength and Conditioning Research | September 2018
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