วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการวิ่ง และการวิ่งให้ดีขึ้น
บ่อยครั้งที่ฉันคิดถึงการวิ่งว่าคือกีฬาที่แท้จริงที่สุด เพราะเป็นกีฬาที่คุณออกแรงมากเท่าไร คุณก็ได้เท่านั้น เป็นการใช้ความพยายามจากตัวคุณเอง ไม่ใช่จากเพื่อนร่วมทีมหรืออุปกรณ์ ในหมู่นักวิ่งที่มีความสามารถตามธรรมชาติเท่ากันและปราศจากโชคช่วย คนที่ฝึกฝนมาอย่างดีที่สุดมักจะเป็นผู้ชนะ ข้อความที่มาถึงนักวิ่งที่ต้องการพัฒนาก็คือ ฝึกให้หนักและมีสุขภาพดี คุณจะได้รับรางวัล นั่นคือกฎของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการออกกำลังกายเป็นตัวกำหนด
เนื่องจากการวิ่งเป็นความพยายามทางกายภาพอย่างแท้จริง(ซึ่งต่างจากการใช้เทคนิค) จึงเป็นการฉลาดที่จะเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในร่างกายระหว่างการฝึกซ้อม อะไรที่เกิดขึ้นอย่างแท้จริงในการเปลี่ยนแปลงคนๆ หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นชายหรือหญิง ที่ไม่สามารถแม้แต่จะจ๊อกระยะ 100 หลา โดยปราศจากความรู้สึกอ่อนเปลี้ย หน้ามืด จนต้องหยุดพัก ไปเป็นเหมือนเครื่องจักรที่มีความสามารถวิ่งได้ครบระยะ 26.2 ไมล์หรือมากกว่าได้? ฉันได้เห็นการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น ซึ่งมันไม่ใช่ปาฏิหาริย์ที่เกิดได้ในเวลาอันสั้น ในบทนี้ เราจะมาดูที่การปรับตัวทางกายภาพพื้นฐานของร่างกายต่อการวิ่ง
การวิ่งพัฒนาความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตได้อย่างไร
การมีระบบการหมุนเวียนเลือดที่สมบูรณ์แข็งแรง ทำงานได้ตามหน้าที่เป็นอย่างดี ช่วยให้นักวิ่งสามารถสูบฉีดปริมาณเลือดมากพอได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไปสู่กล้ามเนื้อที่ใช้ในการวิ่ง แล้วกลับมาสู่หัวใจเพื่อรับออกซิเจนอีกครั้ง จากการศึกษาในประชากรหมู่มาก ได้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตกับอัตราการตายที่ต่ำลง จากโรคหัวใจ ความดันโลหิตสูง และสาเหตุอื่นๆ
ความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการประสบความสำเร็จในการวิ่งนักวิ่งย่อมมีประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนในกระแสโลหิตไปสู่กล้ามเนื้อที่ใช้งานในการวิ่ง มากกว่าคนที่ได้แต่นั่งทำงาน หรือนักกีฬาประเภทที่ไม่เกี่ยวกับความทนทาน (nonendurance athletes) กระบวนการนี้ได้สรุปได้ดังนี้
เมื่อหายใจอากาศจะเข้าสู่ปอดผ่านทาง 2 ท่อใหญ่ ที่เรียกว่า bronchi ซึ่งแยกย่อยไปสู่ท่อเล็กอีกหลายท่อ ไปสุดที่ถุงลมเล็กๆ อีกจำนวนหลายร้อยล้านถุงที่เรียกว่า alveoli ที่ถุงลมนี้เป็นที่ที่ออกซิเจนมีการถ่ายโอนไปสู่กระแสเลือด ผ่านทางผนังบางๆ ที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็นของเซลถุงลมกับเส้นเลือดที่เล็กที่สุด (เส้นเลือดฝอย) แล้วคาร์บอนไดออกไซด์ถูกส่งคืนจากเลือดสู่ปอดผ่านทางผนังบางๆ เดียวกันในทิศทางกลับกัน ขณะพัก ออกซิเจนจะถูกส่งผ่านถุงลมไปสู่กระแสเลือด ประมาณ 250 มิลลิลิตรต่อนาที ขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกส่งกลับประมาณ 200 มิลลิลิตรต่อนาที ระหว่างการออกแรงหนักๆ โดยนักวิ่งที่ผ่านการฝึกหรือนักกีฬาประเภททนทานอื่นๆ อัตราการแลกเปลี่ยนอาจเพิ่มขึ้นไปถึง 25 เท่า
ออกซิเจนที่ถูกถ่ายโอนไปสู่กระแสเลือดส่วนใหญ่จะจับไปกับฮีโมโกลบิน ที่เป็นสารประกอบโปรตีนที่เต็มไปด้วยธาตุเหล็ก ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเซลเม็ดเลือดแดงที่มีจำนวนถึง 25 ล้านๆ เซลในร่างกาย เมื่อเลือดเดินทางไปถึงเส้นเลือดฝอยที่ติดต่อกับแต่ละไฟเบอร์เล็กๆ ในกล้ามเนื้อที่กำลังทำงาน ออกซิเจนจะถูกส่งจากฮีโมโกลบินในเซลเม็ดเลือดแดงไปสู่วัตถุที่เรียกว่า myoglobin แต่ละ myoglobin จะนำออกซิเจนจากส่วนนอกของไฟเบอร์กล้ามเนื้อ ไปสู่ส่วนเล็กๆ อีกเป็นล้านๆ ที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ซึ่งมีโครงสร้างเป็นรูปครึ่งวงกลมที่อยู่ภายในเซลกล้ามเนื้อที่เรียกว่า mitochondria
Mitochondriaซึ่งถูกเรียกว่าโรงงานพลังงานของเซล มีหน้าที่ผลิตพลังงานให้กับกล้ามเนื้อ ด้วยการดึงเอาพลังงานจากอาหาร และแปลงเป็นพลังงานที่ร่างกายสามารถนำไปใช้ได้ ที่เรียกว่า adenosine triphosphate (ATP) เอ็นไซม์ภายใน mitochondria ช่วยเร่งและเพิ่มกระบวนการเหล่านี้ เรายังไม่เข้าใจวิธีที่ mitochondria ผลิตพลังงานได้ทั้งหมด แม้จะรู้ว่ามันไม่สามารถทงานได้โดยปราศจากออกซิเจน
อาจจะลึกในวิชาชีววิทยามากสักหน่อยแต่ไม่ต้องกังวล ฉันเองก็ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์และเป็นครั้งแรกที่ฉันพยายามรับรู้เกี่ยวกับเนื้อหาเหล่านี้ ซึ่งพบว่ามันสลับซับซ้อนและมีเนื้อหามาก ขณะที่มันก็เป็นความจริงที่กระบวนการมหัศจรรย์เหล่านี้เกิดขึ้นภายในร่างกายของคุณที่เปลี่ยนเป็นนักวิ่งที่เร็วขึ้น ฟิตมากขึ้น ไม่ว่าคุณจะเข้าใจมันอย่างเต็มที่หรือไม่ก็ตาม ซึ่งมันคุ้มค่าที่จะเรียนรู้ รู้ไปทำไมนะหรือ ก็ด้วยเหตุผลธรรมดาที่ว่า มันทำให้คุณเข้าใจลึกซึ้งมากขึ้น ว่าจริงๆ แล้วร่างกายของคุณที่กำลังฟิตขึ้นได้อย่างไรระหว่างการฝึกซ้อมและการแข่งขัน
การปรับตัว(adaptations) ของระบบหมุนเวียนเลือดต่อการวิ่งมีหลายอย่าง เช่น:
การปรับตัวทั้งหมดเหล่านี้หมายถึงว่า คุณวิ่งมากเท่าไร ร่างกายคุณจะได้รับความช่วยเหลือที่มากขึ้นในการส่งพลังงานให้กับกล้ามเนื้อของคุณในขณะวิ่ง เมื่อเวลาผ่านไป มีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้างที่ทำให้ตัวคุณเปลี่ยนจากคนขี้เกียจที่วันๆ เอาแต่นั่งดูทีวี มาเป็นคนที่สามารถวิ่งได้อย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ เป็นเวลา 30 นาที 1 ชั่วโมง 2 ชั่วโมง หรือมากกว่านั้นโดยไม่ต้องหยุด
R
นักวิ่งฝึกซ้อมเพื่อให้เร็วขึ้น แข็งแรงขึ้น ก็เพื่อเป็นนักวิ่งที่เก่งขึ้น มันหมายความว่าคุณจะต้องซ้อมระยะทางมากขึ้นและหนักขึ้นใช่หรือไม่? ไม่ใช่ตรงๆ อย่างนั้น คุณ David Costill นักวิทยาศาสาตร์การออกกำลังกายและทีมงาน ได้แสดงผลการศึกษาชุดแรกๆ จากห้อง lab ที่ได้ทำในช่วงทศวรรษ 1960 ว่า นักกีฬาที่ผ่านการฝึกฝนมาอย่างดี จริงๆ แล้ว ผลงานภายหลังจากการฝึกฝนอย่างหนักมาสักช่วงเวลาหนึ่ง กลับมีผลงานที่แย่กว่า ผลงานภายหลังการได้พักผ่อนสักช่วงเวลาหนึ่งก่อน ในการศึกษาของคุณ Costill นี้ พบว่า พลังขีดสุดของกล้ามเนื้อของนักว่ายน้ำ จะตกต่ำที่สุด เมื่อผ่านการฝึกฝนอย่างหนักที่สุด พลังของกล้ามเนื้อจะเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดในช่วงระหว่างการค่อยๆ ลดปริมาณการฝึกซ้อมลง (taper) 7 วัน หรือการลดการฝึกซ้อมลงเพื่อเข้าสู่กาารแข่งขัน
มันเป็นไปได้อย่างไร?ก่อนอื่น เรารู้ว่านักวิ่งที่ดีที่สุดของโลกฝึกหนักอย่างไม่น่าเชื่อ แค่ความพยายามเพียงเพื่อเตรียมตัวแข่งระยะ 10K ที่ความเร็วปานกลาง ก็สามารถเป็นสิ่งที่ท้าทาย (ยาก) สำหรับคนธรรมดาส่วนใหญ่ แล้วการไม่ฝึกซ้อมจะมีผลดีได้อย่างไรกัน?
ต่อไปนี้คือคำอธิบายว่านักวิ่งจะแข็งแรงขึ้นและเร็วขึ้นได้อย่างไร:การวิ่งเป็นการกระตุ้นร่างกายในหลายส่วนพร้อมๆ กัน มันมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหลายๆ ด้านซึ่งอธิบายไว้ในบทนี้ ร่างกายเรารับรู้การกระตุ้นนี้คล้ายกับความเครียดอย่างหนึ่ง ซึ่งมันพยายามไปสู่จุดที่ดีที่สุดเท่าที่จะสามารถทำได้ตลอดเวลาที่มีการกระตุ้น ในระหว่างนี้จริงๆ แล้ว ร่างกายจะถูกทำลายและสูญเสีย ดังนั้นความสามารถทางกายภาพในการออกแรงจะลดลง ของเหลวและพลังงานที่สะสมไว้จะร่อยหรอลงไปและเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อจะถูกทำลายเสียหาย เมื่อเสร็จสิ้นจากการฝึกซ้อมอย่างหนักหรือการแข่งขัน คุณอาจจะรู้สึกราวกับว่าคุณไม่สามารถก้าวขาได้ต่อไป-และบางครั้งมันอาจเป็นเช่นนั้นจริงๆ ตามตัวอักษร
เมื่อหยุดออกกำลังกายเท่านั้นร่างกายคุณจึงจะสามารถทำการซ่อมแซมส่วนที่เสียหายและเตรียมพร้อมเพื่อรับการกระตุ้นครั้งถัดไปได้ มีการคาดหวังว่าการกระตุ้นที่ความเข้มข้นพอๆ กันกับที่ผ่านมาเป็นอย่างน้อย ร่างกายจะปรับตัวเองให้แข็งแกร่งขึ้นได้ เช่น ด้วยการเพิ่มการสะสมของเหลวและพลังงานไกลโคเจน ด้วยการเพิ่มขนาดและจำนวนของไฟเบอร์กล้ามเนื้อ ด้วยการเพิ่มปริมาณเลือด ด้วยการสร้างและขยายขนาดของ mitochondria ในเซลกล้ามเนื้อ และด้วยการเพิ่มเส้นเลือดฝอยเพื่อนำส่งเลือดไปสู่กล้ามเนื้อที่ทำงาน ประเด็นคือ ร่างกายต้องการช่วงพักฟื้นเพื่อทำงานเหล่านี้ให้แล้วเสร็จ ถ้ามีการกระตุ้นครั้งต่อมาก่อนภาระกิจเหล่านี้สำเร็จ (หรืออย่างน้อยที่สุด ให้กระบวนการมีความคืบหน้าไปบ้าง) กระบวนการฟื้นตัวและการเสริมสร้าง จะไม่สามารถส่งผลต่อการเพิ่มความฟิตอย่างที่นักวิ่งปรารถนาได้ บางทีคุณอาจเคยประสบด้วยตัวเองมาแล้ว เช่น คุณไปที่ลู่วิ่งเพื่อฝึกวิ่ง 400 เมตร หลายเที่ยวที่ความเร็วแข่งขัน วันต่อมาคุณวิ่งกับเพื่อนซึ่งเมื่อวานเขาไม่ได้ฝึกความเร็วในลู่ พอเขาเร่งความเร็ว คุณกลับรู้สึกอ่อนล้า ไม่ใช่เพราะคุณไม่ฟิต แต่เป็นธรรมดาเพราะคุณกำลังอยู่ในช่วงที่ต้องการการพักฟื้นจากการฝึกซ้อมเมื่อวาน
กลเม็ดในการฝึกวิ่งให้ดีและมีการพัฒนาขึ้นก็คือการกำหนดว่าควรจะฝึกหนักแค่ไหนเพื่อสามารถกระตุ้นร่างกายของคุณ (กระตุ้นเพื่อให้เพิ่มความฟิต) โดยไม่ข้ามเส้นไปสู่เขตแดนของการบาดเจ็บ นักวิ่งทุกคนมีความแตกต่างในการหาจุดที่พอดี นักวิ่งชั้นนำของโลกและโค้ชของเขากำลังเดินไปอยู่ตรงเส้นบางๆ ที่อยู่ระหว่างความฟิตสู่จุดสูงสุดและการฝึกซ้อมที่หนักเกินไป การหาสูตรที่ถูกต้องเป็นศิลปอย่างมากเช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ แต่มีกฎข้อหนึ่งที่ทุกคนต้องยอมรับและต้องปฏิบัติตามก็คือ คุณต้องพัก-ประจำวัน ประจำสัปดาห์ เดือนต่อเดือน และจากปีต่อปี นักวิ่งระยะไกลที่ประสบความสำเร็จที่สุดของโลก มักดูเหมือนคนที่มีชีวิตประจำวันที่ขี้เกียจมากๆ ยกเว้นการวิ่ง เมื่อเขาไม่ต้องซ้อม เขาไม่ค่อยได้ทำอะไรอีก นอกจาก นอน กิน ไปนวดและทำกายภาพบำบัด และพยายามผ่อนคลาย ในความเป็นจริง การที่ไม่ค่อยได้ทำอะไรแบบนั้นไม่ใช่ความขี้เกียจเลย แต่เป็นการให้ร่างกายของเขารับการกระตุ้นจากการฝึกซ้อม และปรับตัวไปสู่การฝึกซ้อมครั้งถัดไป หรือสุดท้ายคือการแข่งขัน
เนื่องจากการวิ่งเป็นความพยายามทางกายภาพอย่างแท้จริง
การวิ่งพัฒนาความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตได้อย่างไร (How Running Improves Cardiovascular Fitness)
การมีระบบการหมุนเวียนเลือดที่สมบูรณ์แข็งแรง ความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการประสบความสำเร็จในการวิ่ง
เมื่อหายใจ
ออกซิเจนที่ถูกถ่ายโอนไปสู่กระแสเลือดส่วนใหญ่
Mitochondria
อาจจะลึกในวิชาชีววิทยามากสักหน่อย
การปรับตัว
- ความสามารถของหัวใจที่มากขึ้น
แข็งแรงขึ้น ในการสูบฉีดเลือดในปริมาณจำนวนมากขึ้นในแต่ละครั้งที่หัวใจเต้น
- สัดส่วนที่มากขึ้นของเลือด
ที่ถูกส่งไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงานระหว่างการออกกำลังกาย
- การเพิ่มขึ้นของจำนวนเส้นเลือดฝอย
ที่นำส่งเลือดที่เต็มไปด้วยออกซิเจนไปสู่แต่ละไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ
- ปริมาณเลือดในภาพรวมที่มากขึ้น
- การเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลเม็ดเลือดแดง
- Myoglobin
ที่มากขึ้น ซึ่งช่วยนำออกซิเจนไปสู่ไฟเบอร์กล้ามเนื้อ
- จำนวน
mitochondria ที่เพิ่มขึ้นในเซลกล้ามเนื้อ และการเพิ่มขนาดของ mitochondria
- การเพิ่มกิจกรรมของเอ็นไซม์ภายใน
mitochondria ที่ผลิตพลังแบบใช้ออกซิเจน
- สัดส่วนที่มากขึ้นของเลือด
การปรับตัวทั้งหมดเหล่านี้
R – E – S – T (พัก) ไม่ใช่เป็นเพียง 4 ตัวอักษร
นักวิ่งฝึกซ้อมเพื่อให้เร็วขึ้น มันเป็นไปได้อย่างไร?
ต่อไปนี้คือคำอธิบายว่านักวิ่งจะแข็งแรงขึ้นและเร็วขึ้นได้อย่างไร:
เมื่อหยุดออกกำลังกายเท่านั้น
กลเม็ดในการฝึกวิ่งให้ดีและมีการพัฒนาขึ้นก็คือ