Fizjologiczne aspekty treningu siły i mocy

11 października 2017
848 Wyświetleń

Dla większości z nas siła i moc mięśniowa jest utożsamiana z typowo siłowymi konkurencjami sportowymi. Wręcz przeciwnie, są to jedne ze zdolności motorycznych, które obok wytrzymałości i szybkości powinny być kształtowane u każdego sportowca, bez względu na rodzaj uprawianej dyscypliny. Różnica tkwi oczywiście w proporcjach występowania treningu kształtującego te cechy w makrocyklu. Zarówno teoretycy, jak i praktycy sportu są zgodni co do pozytywnych walorów wynikających z realizacji treningu siły i mocy, który poprawia uzyskiwane wyniki sportowe u przedstawicieli wszystkich dyscyplin. 

Siła mięśni szkieletowych, nazywana przez wielu autorów sprawnością siłową człowieka, jest to zdolność do nadawania przyspieszeń, pokonywania oporu zewnętrznego lub przeciwstawiania się mu, realizowana kosztem wysiłku mięśni (Jaskólski A., Jaskólska A. 2008). Często odnosząc się do maksymalnej siły mięśni, nawiązuje się do siły eksplozywnej, widniejącej w literaturze pod pojęciem „szybkość rozwijania siły”, czyli zdolności rozwijania maksymalnej siły w jak najkrótszym czasie.    

Przyjrzyjmy się na początek czynnikom, od których w dużym stopniu uzależniona jest wielkość rozwijanej siły. Na początek kilka informacji z neurofizjologii, gdyż wprowadzić musimy pojęcie jednostki ruchowej oraz motoneuronu – ułatwi nam to zrozumienie pewnych złożonych kwestii związanych z naszym tematem. Komórki nerwowe, które unerwiają eferentnie (unerwienie ruchowe) włókna mięśniowe nazywamy motoneuronami, natomiast jednostką ruchową jest motoneuron i unerwiane przez niego włókna mięśniowe. Wielkość rozwijanej siły zależy bowiem od liczby rekrutowanych (pobudzanych) jednostek ruchowych. Im więcej komórek nerwowych unerwiających włókno mięśniowe zostaje pobudzonych, tym bardziej wzrasta wielkość rozwijanej siły. 

Kolejnym z czynników, od którego w dużym stopniu zależy wielkość rozwijanej siły jest ,,kodowanie częstościowe” (Bompa T.O., Haff G.G. 2010). Zjawisko to odnosi się do częstości wytwarzania potencjału czynnościowego, czyli szybkości wytwarzanego pobudzenia nerwowego wędrującego po komórkach nerwowych unerwiających włókna mięśniowe. Na poziom rozwijanej siły wpływa także hamowanie nerwowo-mięśniowe. Hamowanie nerwowe, które jest naturalną obronną reakcją organizmu, może spowodować obniżenie możliwości rozwijania dużej siły przez mięsień. Dzieje się to za sprawą narządów ścięgnistych Golgiego, które uniemożliwiają rozwinięcie dużej siły podczas wysiłków supramaksymalnych, podczas których w efekcie rozwijania bardzo dużej siły mogłoby dojść do uszkodzenia tego mięśnia. Narządy ścięgniste Golgiego pełnią zatem funkcję ,,naturalnego bezpiecznika”, który przeciwdziała występowaniu urazów. Naukowcy dowiedli jednak, że systematycznie wykonywany trening siłowy powoduje pewne zahamowanie ochronnego działania narządów ścięgnistych Golgiego. 

Na poziom rozwijanej siły wpływa także stopień rozrostu mięśnia, określany mianem hipertrofii. Pewnego rodzaju adaptacją do treningu siłowego jest wzrost przekroju poprzecznego mięśni poprzecznie prążkowanych szkieletowych, a dokładniej włókien mięśniowych typu II, które spośród wszystkich rodzajów włókien wykazują największą plastyczność. Jednoznacznie wynika z tego, że typ włókien mięśniowych w dużym stopniu wpływa na możliwości rozwijania dużej siły i mocy. Preferowane będą tu szybkokurczliwe włókna typu IIx, charakteryzujące sportowców uprawiających sporty szybkościowo-siłowe. Włókna te unerwiane są przez jednostki ruchowe FF (Fast Fatigable, szybko męczące), ich skurcz i rozkurcz trwa zaledwie 50 ms. 

Rozpoczynając treningi oporowe, bez względu na to czy naszym głównym celem będzie zwiększanie siły mięśniowej, czy też mocy, będziemy poddawać organizm zarówno neurologicznej, jak i morfologicznej adaptacji.

Wielu teoretyków i praktyków sportu uważa, że rozwój siły mięśniowej w początkowej fazie treningu oporowego w głównej mierze związany jest z oddziaływaniem na czynniki neurologiczne. Z kolei najważniejszą zmianą morfologiczną wynikającą z adaptacji do treningu jest rozrost mięśni. Właściwie i systematycznie prowadzony trening siłowy może zmienić proporcje występowania włókien mięśniowych, choć zmiany te w dużej mierze uwarunkowane są genetycznie. 

Bardzo ważnym czynnikiem determinującym wzrost siły mięśniowej w czasie treningu sportowego jest odpowiednia temperatura mięśni, która wynosić powinna 39oC (Kubica 1995). Badania naukowe pokazują, że w takiej właśnie temperaturze mięśnie posiadają właściwe napięcie, co sprzyja prawidłowemu funkcjonowaniu aparatu ruchu. W celu podniesienia temperatury mięśni zaleca się wykonanie rozgrzewki przed przystąpieniem do każdego rodzaju treningu, w tym treningu siły i mocy. Prawidłowo przeprowadzona rozgrzewka zmniejsza możliwość wystąpienia ewentualnych urazów oraz, co jest bardzo ważne, podnosi temperaturę wewnętrzną organizmu.  

Bardzo ważną rolę w kształtowaniu siły i mocy mięśniowej stanowią przerwy wypoczynkowe między poszczególnymi seriami.

Czas ten związany jest z częściową lub całkowitą odbudową adenozynotrójfosforanu (ATP) oraz fosfokreatyny (PCr). Całkowita resynteza ATP następuje między 3 a 5 minutą po przerwaniu serii, natomiast jego odbudowa w 30 sekundzie odpoczynku wynosi około 70%. Dopiero 8-minutowa przerwa wypoczynkowa pozwala na całkowite odtworzenie zapasów fosfokreatyny, natomiast po 2 minutach wypoczynku odbudowa PCr wynosi ok. 89%. Wynika z tego jednoznacznie, że podczas treningu o dużych obciążeniach stosowanie krótkich przerw wypoczynkowych między seriami skutkować będzie zmniejszeniem zdolności rozwijanej siły i mocy w kolejnych następujących po sobie seriach. Główną przyczyną tego zjawiska będzie gromadzenie się kwasu mlekowego, a w konsekwencji potęgowanie zjawiska zmęczenia.

Badania naukowe dowodzą, że po upływie 2 do 5 minut od zakończonej serii ćwiczeń zdolności rozwijania siły i mocy są niemal całkowicie zregenerowane.

Dlatego też, stosując duże obciążenia, warto unikać krótkich przerw wypoczynkowych (poniżej 60 sekund), a zaplanować czas na odnowę w granicach 2 do 5 minut. 

W energetyce treningu siłowego oprócz adenozynotrójfosforanu i fosfokreatyny istotną rolę odgrywa glikogen wewnątrzustrojowy (mięśniowy oraz wątrobowy). Jego ilość zmagazynowana w organizmie zależy od wielu czynników, wśród których należy wymienić rodzaj stosowanej diety oraz stopień aktywności fizycznej. Racjonalnie prowadzony trening siłowy, połączony z dietą wysokowęglowodanową, może zwiększyć zasoby tego związku z 70 g do 135 g w wątrobie oraz z 450 g do 900 g w mięśniach szkieletowych. Dane te dotyczą dorosłego mężczyzny ważącego 70 kg (Bergstőm J. et al. 1967). Zjawisko opisane powyżej zostało określone mianem superkompensacji energetycznej. Zarówno w dyscyplinach siłowych, jak i wytrzymałościowych jest pożądanym efektem racjonalnie prowadzonego treningu połączonego ze zbilansowaniem diety oraz odpowiednio dobraną suplementacją. 

Przerwy wypoczynkowe pomiędzy poszczególnymi jednostkami treningowymi ukierunkowanymi na wzrost siły i masy mięśniowej powinny być dostosowane do intensywności wykonywanych ćwiczeń oraz okresu treningowego. Małe grupy mięśni szkieletowych (np. mięsień dwugłowy ramienia) na pełną regenerację potrzebują ok. 24 godzin, średnie partie mięśni (np. mięśnie klatki piersiowej) regenerują się do 48 godzin. Duże partie mięśni, jak np. mięśnie ud na pełną regenerację potrzebują do 72 godzin (Mizera, Pilis 2007). Wypoczynek, który występować powinien pomiędzy poszczególnymi sesjami treningowymi jest istotnie ważnym czynnikiem wpływającym na możliwości wysiłkowe organizmu. Wypoczynek bierny, a mianowicie sen (6-8 godzin na dobę), jest bardzo ważną składową periodyzacji procesu szkolenia. Zalecana jest forma aktywnego wypoczynku, polegająca na stosowaniu ćwiczeń o małej intensywności, często o zupełnie innej formie niż główny trening sportowy. 

Mówiąc o treningu siły i mocy, nie sposób pominąć sposobu określania wielkości ciężaru podnoszonego podczas treningu w jednej serii ćwiczeń. Często stosowanym określeniem jest tzw. maksimum powtórzeniowe (RM – repetition maximum). Ciężar maksymalny (CM) określa się jako 1 RM i w praktyce oznacza to wykonanie jednego powtórzenia. 

Trening sportowy nastawiony na zwiększenie siły i mocy sportowca jest trudnym i złożonym procesem wymagającym znajomości teorii treningu sportowego. W zależności od specyfiki uprawianej dyscypliny sportu często w kształtowaniu siły i mocy pojawia się potrzeba treningu wytrzymałości siłowej. Jednoczesne zwiększanie siły i mięśni sportowca nie wyklucza się w mikrocyklach treningowych i jest często stosowane, jednak włączenie w ten proces treningu wytrzymałości siłowej jest sprawą dyskusyjną. Wielu teoretyków, jak i praktyków, sportu nie zaleca łączenia treningu siły i mocy wraz z treningiem wytrzymałości siłowej podczas jednego mikrocyklu. Proponują oni kilkutygodniowe naprzemienne plany treningowe z nastawieniem na siłę i/lub moc oraz wytrzymałość siłową. 

Trening siłowy powinien być wspomagany treningiem giętkości, czyli treningiem wpływającym na zakres ruchów w stawie. Odbywa się to najczęściej poprzez rozciąganie statyczne (statyczny stretching), rozciąganie dynamiczne lub balistyczne (dynamiczny stretching) oraz proprioceptywne nerwowo-mięśniowe torowanie ruchu. 

Jednym z najczęściej stosowanych przez sportowców treningów, który w zależności od wielkości stosowanego obciążenia, liczby powtórzeń i przerw między poszczególnymi seriami wpływać będzie na kształtowanie siły, mocy lub wytrzymałości siłowej, jest trening oporowy – nazywany także treningiem ciężarowym (Tabela 1). Indywidualizacja procesu szkolenia w tego rodzaju treningu oparta jest na wyznaczeniu dla ćwiczącego wielkości 1 RM (ciężar jednego maksymalnego powtórzenia). Pamiętając o systematycznej progresji obciążeń, możemy w bezpieczny dla organizmu sposób, wpływając zarówno na zmiany neurologiczne, jak i morfologiczne, uzyskać pożądane efekty. Pamiętajmy, że siła mięśni zwiększa się szybciej niż siła więzadeł, czego konsekwencją mogą być różnego rodzaju urazy wynikające z nieumiejętnego dozowania obciążeń treningowych. 

Tabela 1. Wskazówki do planowania treningu oporowego (Birch K., MacLaren D., George K. 2009. Krótkie wykłady. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN) 

Cel treningu

% 1 RM*

Liczba powtórzeń

Liczba zestawów

Odpoczynek [min]

 

Siła mięśni

> 85

6 – 8

3 – 6

2 – 5

Moc mięśni

50 – 80

4 – 10

3 – 6

2 – 6

Wytrzymałość mięśni

50 – 60

12 – 20

2 – 3

0,5 – 1

* 1 RM – (repetition maximum), ciężar jednego powtórzenia maksymalnego

 

W treningu mocy, przy uwzględnieniu danych zawartych w Tabeli 1, stosuje się ćwiczenia podczas izotonicznych treningów ciężarowych, treningów balistycznych oraz treningu pliometrycznego. Etymologia tego ostatniego to pewna modyfikacja słów greckich: pleio – więcej oraz metron – miara. Zaliczamy tu zestawy ćwiczeń, podczas których mięśnie działają w cyklu rozciągnięcie – skurcz. 

Przy planowaniu obciążeń treningowych indywidualizacja jest jednym z kluczowych aspektów potrzebnych do osiągnięcia sukcesu. Niestety zastosowanie pewnych schematów może niejednokrotnie rozczarować ćwiczącego. W praktyce często jest tak, że te same liczby powtórzeń zastosowane u dwóch różnych zawodników przynoszą inne rezultaty. Związane to jest nierzadko ze składem ciała ćwiczącego (stosunek beztłuszczowej masy ciała FFM do zawartości tkanki tłuszczowej FM) oraz proporcji włókien wolnokurczliwych do szybkokurczliwych. Gdy głównym celem treningu jest hipertrofia, zaleca się uzupełnienie planów treningowych o dodatkowe systemy, takie jak superserie, potrójne serie, wymuszone powtórzenia (Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł. 1999). 

Podczas każdego rodzaju treningu ważnym elementem opóźniającym moment wystąpienia zmęczenia jest odpowiednie nawadnianie. Dotyczy to każdej podejmowanej aktywności fizycznej. W treningu sportowym procesy metaboliczne wzmagają swoje tempo, co powoduje zwiększoną produkcję ciepła wewnątrzustrojowego. Pamiętajmy, że zaledwie 25% energii, która wytwarzana jest w naszym organizmie, zamieniana jest na energię mechaniczną (skurcz mięśniowy), pozostałe 75% energii to energia cieplna, która musi zostać wyemitowana z organizmu na zewnątrz. Podczas wysiłku fizycznego aż 65% ciepła traci się poprzez parowanie wody z potu, co w konsekwencji potęguje odwodnienie organizmu. Odwodnienie wynoszące zaledwie 2% masy ciała zaburza procesy metaboliczne, obniżając tym samym wydolność aerobową, jak i anaerobową. Dodatkowo, utrata wody z organizmu związana jest z przemianami glikogenu, gdyż jeden gram tego związku wiąże około 2,7 grama wody, która zostaje uwolniona podczas procesu utleniania. Dlatego też proces nawadniania rozpoczynać powinien się już przed treningiem fizycznym, trwać przez cały czas treningu, a zakończyć się powinien po wysiłku fizycznym. Stosowane do tego celu napoje izotoniczne o osmolarności podobnej do tej, jaka występuje w organizmie, szybko się wchłaniają, uzupełniając utracone składniki mineralne, węglowodany, a także sód. Prawidłowo przeprowadzona strategia nawadniania przyspiesza proces regeneracji powysiłkowej, a także opóźnia pojawienie się objawów zmęczenia podczas aktywności fizycznej. 

Trening sportowy będący procesem niezwykle złożonym daje dużo zadowolenia w momencie zaobserwowania systematycznej poprawy swoich wyników. Fizjologia sportu pozwala wyjaśnić pewne zagadnienia związane z adaptacją organizmu do wysiłku fizycznego, a tym samym przybliża nas do zrozumienia własnego organizmu, który w specyficzny i indywidualny sposób reaguje na wysiłek, będący dla niego pewnym rodzajem stresu. 

Bibliografia:

 1. Abdessemed D., Duche P., Hautier C., Poumart M., Bedu M. 1999. Effect of recovery duration on muscular power and blood lactate during the bench press exercise. Int J Sports Med 20: 368-373.

Bergstrőm J. et. Al.: 1967. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Physiologica Scandinavica. 71; 140-150.

2. Birch K., MacLaren D., George K. Krótkie wykłady. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009.

3. Bompa Tudor O, Haff Gregory G. Periodyzacja. Teoria metodyka treningu. Biblioteka Trenera, Warszawa 2010.

4. Górski J., Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. 2001. PZWL Warszawa.

5. Jaskólski J. Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego. AWF Wrocław, 2002.

6. Jones, D, & Rutherford, O 1987, ‘Human muscle strength training: the effects of three different regimens and the nature of the resultant changes’, The Journal Of Physiology, 391, pp. 1-11, MEDLINE, EBSCOhost, viewed 8 January 2013

7. Kubica R. 1995. Podstawy fizjologii pracy I wydolności fizycznej. Wydawnictwo Skryptowe AWF Kraków.

8. Masłowski J., Tiereszenko W.A., Jaroszewicz W.G. 2006. Proces przygotowania siłowego w rocznym cyklu treningowym wysoko wykwalifikowanych lekkoatletów – sprinterów; 9-12. [W] Kierunki Doskonalenia Treningu i Walki Sportowej – Diagnostyka T. 3. Red. Kuder A.

Mizera K. 2009. Niektóre czynniki wpływające na skuteczność ćwiczeń siłowych. Sport Wyczynowy 2/530: 7-17.

9. Mizera K., Pilis W. 2007. Znaczenie ćwiczeń siłowych u ludzi w różnych fazach ontogenezy. Zeszyty Naukowe Almamer, 6 (50); 127-141.

10. Nosiadek L. 2011. Ćwiczenia plyometryczne w kształtowaniu dyspozycji siłowych – zalety i niebezpieczeństwa. Sport Wyczynowy nr 2. 80-87.

11. Trzaskoma Z. 1985. Wybrane zagadnienia procesu treningowego w podnoszeniu ciężarów. Instytut Sportu. Prace i Materiały Tom VI. Warszawa.

12. Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł. 1999. Zwiększanie siły mięśniowej sportowców wysokiej klasy. Sport Wyczynowy; 1-2/409-410: 10-35.

13. Trzaskoma Z., Trzaskoma Ł. 2000. System POWERBALL. Kompleksowy Trening Siły w Piłce Siatkowej. Warszawa.

14. Zając A., Poprzęcki S. 2007. Dietetyczne i suplementacyjne wspomaganie wydolności i sprawności fizycznej. W Nauka w służbie sportu wyczynowego, red. Zając A., Waśkiewicz Z. AWF Katowice.

zdjęcie: Cactus Studio 

dr Łukasz Tota