如何通过功率变化优化VO2 max高强度间歇训练
如何通过功率变化优化VO2 max高强度间歇训练
近年来，有研究表明通过改变高强度间歇训练（HIIT）中的功率输出，可以更有效地提升最大摄氧量（VO2 max）。本文将介绍一项最新研究，探讨在自行车训练中采用变化强度工作间歇与恒定强度工作间歇对VO2 max的影响，并提供具体的训练建议。
背景
作为一名自行车业余爱好者，作者一直对如何优化训练强度很感兴趣。从一开始当教练时，他就积极推荐客户购买功率计，认为这是提高骑行表现的最佳投资。随着时间推移，他对训练方法学的兴趣愈发浓厚，最终走上了学术研究的道路。虽然现在他更多地把自己看作是一名研究者，但仍然在指导少数几位运动员。今天他想和大家分享一下他的研究发现。
引言
耐力运动表现的主要生理决定因素是最大摄氧量（VO2 max）、长时间运动中可维持的最大代谢率（占VO2 max的比例），以及产生机械功的效率。其中VO2 max设定了有氧代谢的上限，因此长期以来备受生理学家、教练和运动员的关注。
训练计划的目标往往是刺激心肺系统，触发适应性变化，通过提高VO2 max来获得性能提升。1986年，Wenger和Bell对训练文献进行了全面综述，发现VO2 max的提升幅度与50%-100%VO2 max范围内的训练强度有关，而与运动频率和持续时间无关。从那项研究可以看出，90%-100%VO2 max的训练强度能产生最佳训练刺激，特别是对于接近VO2 max遗传极限的训练有素的运动员来说。
据此，90年代末Billat及其同事进行了一系列研究，以确定引发VO2 max的最小功率、在该强度下持续运动到精疲力竭的时间，以及在VO2 max水平有效停留的时间。然而，很明显与VO2 max相关的强度无法持续太久，无法产生足够的训练刺激。这促使Billat等人比较了连续运动和间歇运动到精疲力竭时在VO2 max水平停留的时间。由于间歇运动在VO2 max水平停留的时间更长，这项工作促进了更多关于不同高强度间歇训练（HIIT）方案的研究。
虽然对"在VO2 max水平停留的时间"有不同定义，但最近>90%VO2 max的时间已成为评估特定HIIT训练效果的标准，可能是因为它的可靠性更高。因此，了解哪些训练方案能让运动员在>90%VO2 max停留更长时间很有意义，因为这个变量可能代表了适应性刺激的替代指标（图1）。
图 1.典型HIIT方案的总运动时间和在或接近最大摄氧量（VO2 max）停留的时间（T at VO2 max）：2×2分钟/1分钟长间歇（LI）、1×8分钟短间歇系列（15秒/15秒，SI）、重复冲刺序列（RST，2组6次冲刺）、冲刺间歇训练（SIT，4次冲刺重复），以及8分钟小场地比赛（SGG，最常见的基于游戏的HIIT形式之一）。
在作者最近的研究中，他们比较了14名训练有素的骑手（平均VO2 max为69.2 ml·kg-1·min-1）在两种不同功率分配方式下的生理和感知反应。具体来说，一种HIIT训练采用传统的恒定强度工作间歇，而另一种则在工作间歇内反复变化功率输出（见图2）。他们的假设是，变化强度模式下能维持更高比例的VO2 max，从而延长>90%VO2 max的时间。
从机制上讲，他们的假设基于Billat等人之前的一项类似研究。在那项研究中，他们观察到，当根据呼气反应调节功率输出时，>95%VO2 max的时间比固定功率运动更长。
研究方法
骑手们来实验室进行了一次性能评估和两次HIIT训练，分别使用变化强度或恒定强度的工作间歇。从初始测试的数据中，研究人员确定了参与者的VO2 max和最大有氧功率（MAP）。MAP是通过将次最大功率输出与相应的VO2测量值之间的关系外推到VO2 max来计算的。HIIT训练在智能训练台（KICKR，Wahoo Fitness，亚特兰大，美国）上进行，运动强度以%MAP为单位规定（见图2）。HIIT训练的顺序是随机的。研究人员在工作间歇期间监测呼气，整个训练过程中监测心率，每个工作间歇后测量血乳酸浓度和感知用力程度。
图 2.变化强度工作间歇包括三个30秒的100%MAP冲刺，穿插两个1分钟和最后一个1.5分钟的77%MAP骑行。恒定强度工作间歇为5分钟84%MAP骑行。每次训练完成六个工作间歇。MAP表示最大有氧功率。
研究发现
证实了研究者的假设，在变化强度工作间歇的HIIT训练中，骑手平均在>90%VO2 max停留了410秒，占运动持续时间的15.2%，而在恒定强度工作间歇的HIIT训练中只有286秒，占运动持续时间的10.6%（增加了43%）。然而，两种训练在心率、血乳酸浓度或感知用力程度上没有差异。总的来说，这些结果表明，通过在5分钟的工作间歇内改变强度，可以比恒定强度工作间歇更大程度地刺激心肺系统。这项研究延伸了Billat等人的发现。由于运动员的心率、血乳酸浓度和感知用力程度不受功率分配的影响，这强烈表明疲劳并没有与摄氧量同步增加。换句话说，这种训练策略可能让运动员获得更多收益！
虽然研究中>90%VO2 max的平均时间不如Almquist等人（849秒或37.7%运动持续时间，595秒或33.1%运动持续时间）和Rønnestad等人（659秒或24.4%运动持续时间，417秒或15.4%运动持续时间）报告的平均时间长，但重要的是要认识到，在这项研究中HIIT训练并没有进行到精疲力竭。如果骑手像上述研究那样进行工作间歇直到精疲力竭，>90%VO2 max的时间很可能会更长。但正如HIIT Science一直强调的那样，将HIIT进行到精疲力竭从来就不是训练的初衷，教练和运动员应该运用科学原则，但总是要在完成HIIT训练时感觉还能再做1-2组工作间歇。
图 3.a) >90%VO2 max的时间，(b) 主观感知用力程度（sRPE），和(c) 个体化训练负荷（iTRIMP）。空心圆圈代表每个参与者，黑色方块代表变化强度和恒定强度工作间歇（WI）HIIT训练的平均值。SRPE表示训练后主观感知用力程度；VO2 max，最大摄氧量。*与恒定WI有显著差异。
实践应用
自从这项研究发表以来，很多人询问如何在实践中实施这些变化强度的工作间歇。研究者的一个建议是将变化强度的工作间歇作为最大表现、自主调节的HIIT训练来进行。
研究结果表明，坚持一种功率输出是没有必要的，甚至可能适得其反。教练可以不给运动员具体的功率目标，而是指导他们找出整个训练过程中可以维持的最大工作强度。只要工作间歇相对类似，每组结束时的感知用力程度大致呈线性增加到最大，教练就应该能成功地执行这个训练，而不需要费力地估算MAP。
例如，瑞典运动科学学生Viktor Engman提出，工作间歇内每个区块的强度应该用感知努力程度的百分比来描述。30秒冲刺应该以整个HIIT训练18次冲刺中可持续的最大努力程度进行，而工作间歇的其余部分则以80%的努力程度进行。图4显示了三名骑手在家用训练台上成功实施这种方法进行变化强度工作间歇时的平均功率输出分布。
图 4.三名不同水平骑手（两男一女）基于感知努力程度成功执行变化强度工作间歇HIIT训练的功率输出分布。30秒冲刺（条纹柱）应该以整个HIIT训练18次冲刺中可持续的最大努力程度进行，而工作间歇的其余部分（实心灰色柱）应该以80%的努力程度进行（Engman，2020；个人通信）。实心白色柱代表主动恢复期。
最近有研究表明，短工作间歇（30秒）穿插短恢复期（15秒）比长工作间歇（5分钟）穿插长恢复期（2.5分钟）能产生更长的>90%VO2 max时间和更多的训练适应。然而，教练不应忽视持续高强度努力对最佳比赛表现的特异性。因此，变化强度的工作间歇可能是一种有效的策略，结合了短间歇和长间歇的训练益处。虽然还需要进一步研究来证实这一假设，但鼓励教练们尝试将变化强度的工作间歇作为HIIT处方的另一种范式。研究的结果令人鼓舞，表明不太可能出现负面的训练效果。
总之，变化强度的工作间歇比恒定强度的长工作间歇增加了HIIT训练中>90%VO2 max的时间。这种对心肺系统需求的增加并没有伴随着更高的心率、血乳酸浓度或感知用力程度，意味着进一步优化了有氧训练刺激。还有一些趣闻证据表明，运动员可以根据感知努力程度的指导成功地调节自己的努力，为训练强度个性化提供了一种易于实施的方法。后一种方法应该在未来的研究中进行测试。