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「极限容量实验」,说明了什么

作者:Cody Haun、Mike Israetel

译者:Kai

在本文中,「极限容量实验」的作者详细地解读了他们的研究发现,给出了针对实际训练的建议,并且回应了一些对于原实验的质疑。

来自格雷戈的前言:前一阵子,一项「极限容量实验」,在学术界引起了巨大的争议。众所周知,训练容量越高,带来的肌肉增长也越多,但这一增长是有上限的。其中,被讨论最多的一项研究来自于 Stronger by Science 的教练科迪·豪恩(Cody Haun),他的研究团队来自美国奥本大学(Auburn University)。因为关于这项研究的讨论实在是太多了,而且很多人忽略了一些重要细节,因此科迪想通过这篇文章来澄清一些事实。

最近,我们在《营养学前沿(Frontiers in Nutrition)》期刊上发表了一项关于分级乳清蛋白与高容量抗阻训练的研究,受到了很多质疑,比如在 6 周的实验周期前提下,研究设计的训练容量是否真正地得到了「极限化」、研究使用的身体成分测量手段是否精确(能否区分瘦体重还是水分)、研究使用的训练计划是否合理……在本文中,我们将一一回应与探讨,希望在给予读者更深的理解。本文的结构将分为以下 4 大版块:

a) 实验设计,目的,以及简单介绍;

b) 回应质疑,以及与同类研究对比;

c) 由本实验引出的更多思考;

d) 研究结果以及可能的现实意义。

更重要的一点是:这篇研究是完全开源的,意味着你不需要付费就可以查看全文。如果你有兴趣的话,可以自己阅读一下。

实验设计,目的,以及结果概括

本实验的主要目的,在于探究 6 周(即一个中周期,Mesocycle)内的「极限容量」训练计划,在年轻、有力量训练习惯的年轻男性身上,有着怎样的增肌潜力。另外,我们还探讨了额外添加乳清蛋白,对比与同样热量的麦芽糊精,对于「极限容量增肌」的影响。

本研究募集的志愿者,都有着至少 5 年的抗阻训练经验。在实验开始时,他们能平均深蹲 ~1.75 倍体重(由研究人员测试 3RM 进行的估算)。

实验使用的训练计划,全部基于 60% 1RM 的重量,具体的次数、组数、动作选择等细节内容,可以在文章里查看。在以下的表格中,我们以另一种方式:按照上下半身总容量分类,进行了训练设计的总结。

我们用了一些比较先进的实验室方式来测量肌肉的「真实」生长情况;我们不仅测量了全局性的肌肉增长(即全身的肌肉生长数据),还测量了局域性的数据(即各个部位的肌肉生长数据)。这些手段包括了:

a) 双能 X 射线吸收测量法(DXA),用于估算瘦体重(LBM);

b) 超声波(US)测量肱二头肌和股外侧肌的厚度;

c) 生物电阻抗光谱学(BIS)来测量身体的水分含量(译者注:在测量瘦体重时,水分的变化是影响测量结果的重大因素之一);

d) 肌肉活组织检查,来测量股外侧肌的肌纤维横截面积(fCSA);

在实验期间,还有一位注册营养师负责提供饮食计划,确保志愿者们保持「中等热量盈余」的摄入,给肌肉生长提供良好的环境(大约每天 500 大卡的热量盈余)。

实验的总体流程图,可以在下图直观清晰地看到。

从推理和频率论统计来看,乳清蛋白的摄入,对于增肌没有什么显著影响。不过,在计算效应量之后,服用分级乳清蛋白(GWP)的志愿者们,增加了更多的瘦体重,同时减去了更多脂肪(基于 DXA 结果)。

实验最有趣的发现之一,在于之前被认为的「过度训练」的容量,似乎被低估了。换句话说,在本实验使用了比同类研究高得多的容量的情况下,志愿者们似乎还都在「最大可恢复容量(MRV)」的限度之内。尽管从实验数据上来看,对于训练容量的适应性存在比较大的个人差异,本文的分析为了简单起见,全部基于统计分析,而不讨论个人差异。

回应质疑与讨论

质疑一:「用 60% 1RM 的重量,做 3-4 RIR(即每组结束时自我感受还能做 3-4 下)的次数,强度不高,对于已经有训练经验的人,不是最合适的增肌设计。」

回应一:从目前的数据来看,「肌肥大」计划的设计,不管是从次数还是强度来讲,范围都非常灵活。比如 Schoenfeld 等人在 2017 年发表的荟萃分析就表明,不管使用小于 60% 1RM,还是大于 60% 1RM 的重量进行训练,都能达到同样的肌肥大效果。相比计划中具体的重量选择,在较长的周期里,合理对于容量和强度进行周期化,确保快肌和慢肌纤维都能得到足够的刺激,才更重要。

尽管这个话题目前争议很大,基于现有的数据和神经肌肉生理学的原则,我们推测,通过使用不同的训练刺激,可以从一定程度上「选择性」的刺激某种肌纤维。比如近期发表的一项研究发现,对高水平力量举运动员进行血流限制训练(BFR),可以显著刺激 I 型纤维的生长,而对于 II 型纤维则没有什么影响。在这项持续了 6 周的 BFR 实验中,仅仅使用了 30% 1RM 的重量,就达到了如此显著的效果。这也是我们选择 60% 1RM 这一重量的原因之一。

第二,先前已经有很多实验,探讨了不同 1RM 百分比的强度下,短期肌肉蛋白合成(MPS)速率的差别。这些数据,都指向了 60% 这一分界点:这一重量,已经足够诱发显著的肌肉蛋白合成了。

来源:Burd 等人,2012

来源:Poortmans 等人,2016

来源:Kumar 等人,2009

最好的例子,应该是 Kumar 等人在 2009 年发表的研究了。在这项研究中发现,分别使用 60%,75%,90% 1RM 的重量进行训练,只要不达到力竭,对于肌纤维蛋白合成的刺激,效果是一样的。

第三,已经有多项研究表明,想达到良好的肌肥大效果,并不需要练到力竭(Martorelli,2017Lzquierdo,2006Nobrega & Libardi,2016)。

除了这些实验数据,还有现实原因:本研究使用的主要都是杠铃动作,基于安全因素,我们没有让志愿者练到力竭。这样的实验设计,可以在确保安全性的基础上,不影响太多的增肌潜力。

很多人都知道,肌电图(EMG)是运动科学的常用测试手段之一。它可以测量某个特定动作对于不同肌群的「激活」程度。尽管它存在一些限制,并不是万能手段,但其数据仍然有着非常大的用处。在 Sundstrup 等人在 2012 年发表的一项研究中发现,在离力竭还有 3-5 下的时候,EMG 数值达到平台。也就是说,在这一点之后,多做几下动作,并没有办法募集更多肌纤维(肌纤维旋转和选择性激活可能会发生,但是目前为止,这只是一种推测)。Sundstrup 在文章中的原话是:

「更进一步的说,高水平的肌肉活动度在 15 RM 重量的第 10-12 下达到了平台,意味着 EMG 水平的峰值,是在离力竭还剩 3-5 下的时候(如下图所示)。」

来源:Sundstrup 等人,2012

在本研究中,所有志愿者的训练都严格控制在了这一区间里(~3-5 RIR)。

最后,以目前的数据来说,和肌肥大关联最大的因素,就是训练容量了。我们会在下文里详细介绍容量这个概念,现在暂时而言,我们可以把它看做「每个集群每周的总组数」,或者「每个动作的次数x组数x重量」。

在下面的图表中,我们通过 James Krieger 最近发表的文章,简单画了一下训练容量和肌肥大的关联示意图。

来源:Schoenfeld 等人,2016

简单而言,在一定限度之内,训练容量越大,肌肥大越明显。

因此,我们选择了使用固定的重量,通过每周增加训练组数,来达到增加容量的目的。这并不是在偷懒,而是经过分析,我们认为这是增加训练容量最有效的方法。另外,我们也想探究一下,这种「容量渐进」的方法在增肌上是否有效;如果有的话,效果到底怎么样。

换句话说,这种实验设计只有「组数」这一个变量来引起容量变化。如果这种训练方法有效的话,我们可以知道,这是由于训练容量变化导致的,而不是强度等其他因素。

另外,本实验有 30 位志愿者同时进行训练,而训练场地只有 5 个深蹲架。在器械有限的情况下,使用固定重量,不仅更安全,监测起来也更方便,不需要每天单独安排 30 个不同的训练重量。这并不是最理想的情况,但是,完美的数据是不存在的,我们只能在现有的条件下,尽量克服困难,使数据更准确、客观。

照片经作者允许后公开

你可能会觉得,一次训练做 4 个动作,每个动作用 60% 1RM 的重量做 10 下,并不是什么难事。但是,当每个动作都有至少 5 组,每周至少 20 组总组数的时候,情况就不一样了。如果你试过在一次训练中,做过 5-10 组,每组 10 下的动作(比如「德国壮汉训练法」),就能体会这种设计有多残酷了。

如果你有一定的训练经验,一定知道,做 20 组 10 次的深蹲,并不容易。尽管志愿者们每组都做到还有 3-5 次能完成程度,他们都不同程度的汇报了强烈的疲劳感,肌肉酸痛程度随着实验进行越来越强烈。如果使用更大的重量,志愿者们是否还能完成同样的容量,需要打一个问号。

尽管数据表明,在只做 1 组的情况下,使用 60% 1RM 的重量,应该可以完成至少 15 次才达到力竭,当每个动作需要完成至少 4 组的情况下,又不一样了——在实验的最后一周,志愿者们需要在每次训练分别进行每个动作 12 组 10 次(第一次训练),8 组 10 次(第二次训练),以及 12 组 10 次(第三次训练)。不管从经验还是实验数据来说,大部分人对于 RIR 的估算,都非常不准确。所以,在本实验中,很可能大部分志愿者在训练的开始低估了 RIR,而在训练的结束高估了 RIR。

在实验开始前,我们自己使用同样的计划训练了一遍。我可以负责任的说,这是我这辈子走过最残酷的计划。

另外,在训练中,志愿者被要求每次动作都尽量「爆发」,以刺激募集更多肌纤维。因此,你可以称这种训练设计「并非最佳」,但是唯独不能说这种设计「太容易了」。

最后,如果你想自己使用这种训练方式,并且增加重量的话,你需要知道,你的恢复会需要更长的时间,并且 RIR 会越来越低。

质疑二:「别的研究,使用过更高的训练容量。」

回应二:这条质疑主要针对的是 2015 年 Radaelli 等人发表的研究。如果你使用「某一动作总次数x重量」的计算方法的话,我们的研究,在 6 周的时间里,容量是更高的。更重要的是,我们需要考虑每个研究使用的相对重量:比如,同样是 5000 磅的容量,使用 60% 1RM 的重量,和使用 90%  1RM 的重量,产生的训练刺激是不一样的。因此,加入「强度对比」,才能更好的预测不同训练计划的适应性结果。在 Radaelli 等人的实验中,作者形容训练的强度为「8-12RM 的重量,每组做到向心力竭」,并且在被试者能完成某个动作 12 次的时候,在下一次训练,增加 5-10% 的重量。

如果我们假设志愿者平均每次都进行了 10RM,这大约是 75% 1RM 的重量。因此,相对来说,每个「容量单位」在 Radaelli 的研究里,会更难达到,也导致了没法将这两项研究进行直接对比。

比如,尽管我们的研究使用了更高的总容量,在 Radaelli 等人的实验中,前两周的容量是更高的,而第三周的容量则和我们的旗鼓相当——假设他们的志愿者,平均使用了 75% 1 RM 的重量。因此,这个结论要怎么下,完全取决于你想怎么计算「容量」。

Radaelli 的实验中,使用了 48 位志愿者,总共持续了 6 个月。志愿者们被随机分成了三组,每周训练三次,分别进行每个动作 1 组、3 组,或者 5 组的训练。他们在实验的开始和结束时,分别报告了志愿者使用的容量,而「1 组训练」和「3 组训练」的志愿者使用的容量,明显低于我们的研究。而「5 组训练」的志愿者们,只在实验的第一周使用了超过我们的容量,在 6 周的总时间里,累积容量仍然是低于我们的设计的。

「5 组训练」的志愿者们,在第一次训练时,平均使用了 ~140,000 千克的容量,而在实验的最后,达到了 ~160,000 千克。所以,如果我们假设每次训练,平均容量为 ~150,000 千克的话,他们每周的容量达到了 ~450,000 千克,而整个 6 周的过程中,达到了 ~2,700,000 千克。

从我们的研究中随便取了 13 个样本,志愿者在实验期间平均的训练容量,达到了 Radaelli 实验的两倍左右(~5,000,000 千克)。只有在实验的第一周,我们的容量稍微低一些(~450,000 千克 vs. ~375,000 千克)。

除了 Radaelli 的研究,还有其他一些针对高容量训练的文献。但是,据我们调查,并没有容量超出本实验设计的。为了使数据更直观,我们绘制了如下的对比图表。如 Menno Henselmans 在本文中所提到的,Radaelli 等人研究中的「5 组训练」的志愿者们每周会进行 30 组肱二头肌的训练,以及 45 组肱三头肌的训练,如果你将训练容量定义为周平均组数的话,他们的训练容量确实高于本实验。我在这里想强调的并不是每种定义方法的孰优孰劣,而是告诉大家,在对比研究的时候,需要先仔细研读一下对于关键词的定义。

因此,如果按照本文对于训练容量的定义,我们的研究,确实是世界上使用训练容量最高的。在本文等待发表的同时,Brad Schoenfeld 博士等人发表了一篇研究,使用了更高的训练容量,但在这篇研究中的训练容量是以「每个动作每周总组数」的方式汇报的,而不是总量。我在这里想澄清一点,这并不是我们非要争个第一,或者炫耀什么的,我们只是想说,这篇研究的重点在于「极限容量」,而我们确实做到了。

这篇研究里的训练计划,主要目的是训练容量最大化,并不是什么最佳增肌计划,甚至我们都不建议直接拿去在现实生活中应用。

质疑三:「实验只进行了 6 周,太短了,没法下一个肯定结论。」

回应三:本研究设计的是一个「中周期(Mesocycle)」,主要目的之一,是研究短期抗阻训练增肌容量的上限,而为了和实际更符合,我们采用了 6 周这个长度。

既然实验目的是探寻「短期上限」,这个质疑,也就没什么意义了。不过,我们确实希望我们的研究成果,能够帮助别人更好的设计长期训练计划。如果能有人进行长期实验,或者使用不同人群的志愿者,探讨这一问题,当然就更理想了。

质疑四:「志愿者增的瘦体重,看起来都是水分。」

回应四:确实,水分变化是影响身体成分测量精确度的因素之一。因此,在本实验中,采用了多种测量方式。

在实验的过程中,志愿者的身体水平确实在逐步增加。但是,DXA 测量的瘦体重数据在减去细胞外水分重量之后,有着非常明显的实验前-实验中增长(+1.2 千克),大部分来自于细胞内水分和肌肉增长。

在实验中-实验后的对比中,去掉细胞外水分重量之后,增长的幅度要小很多(+0.2 千克)。

而从体重测量的数据来看,去掉脂肪重量和水分以后,实验前-实验中,志愿者平均增长了 0.7 千克的瘦体重,而实验中-实验后则有着 0.2 千克的下降,导致整个实验前后平均 0.5 千克的上升值。

一些人声称,这是因为志愿者们在实验的第三周,就达到了「最大可恢复容量(MRV)」,以至于之后容量增加,反而出现了「掉肌肉」的现象。这个说法,有点过于目光短浅了——肌肉组织的含水量大约为 75%,而将水分全部去除的计算方法,并不一定真的能体现「肌肥大」的效果。

如果你坚持声称「实验得到的瘦体重增长,主要来自于水分」,可能有点过于自信了。本实验还测量了 fCSA,并发现在实验中-实验后的阶段,有着明显的增长趋势。

不过,无论是超声测量,还是肌肉纤维横截面积,测量的只是 1-2 个部位,确实无法反应全身肌肉的总体增长情况。这一点在本实验中尤其重要——实验设计了很多全身动作(直腿硬拉、卧推、推举等),DXA 的数据,确实能够更好的反应全身肌肉变化的趋势。为了更好的说明这个问题,我们绘制了如下的图表,分别为:瘦体重、瘦体重减去细胞外水分变化,以及去掉脂肪和水分体重变化的初始数据。

去掉脂肪和水分之后,剩下身体组织,除了肌肉,就只有骨骼、内脏,以及毛发了。我们认为,在此基础上,假设「瘦体重的增长,主要来自于肌肉组织」,是合理的。与此同时,我们也在进行进一步研究,想更详细的说明,这里的肌肥大到底来源于哪一种模式,是肌纤维,还是肌浆组织?

尽管完成这一研究还需要不少时间,现有的数据表明,志愿者们肌纤维横截面积的大幅局增长(fCSA),很可能是肌纤维蛋白浓度和肌浆组织蛋白浓度变化共同导致的。换句话说,尽管肌纤维横截面有着上升,这并不仅仅是因为肌肉纤维蛋白造成的。关于这一话题,我们会在下一个研究完成的时候,再进一步更新。

考虑到这一点,我们认为,想要更好的解读实验结果,不仅要注意 fCSA 的变化(I 型和 II 型肌纤维),还要对比肱二头肌和股外侧肌的肌肉厚度。这些数据变化,被总结在下图中。

从图中可以看出,平均值能够说明的问题并不多。有些人可以持续增长 fCSA 以及肌肉厚度,而有些人的增肌潜力,在实验进行一半就停了。

这也从另一方面说明,在设计针对个人的训练计划时,关注「最大可恢复容量(MRV)」是非常有必要的。

最后,一般根据经验,对于「肌肥大」的定义为:肌肉纤维蛋白的自然增长,并且伴随着 fCSA 的增长,数据能告诉我们的十分有限。在我们的另一篇即将发表的研究中,会探讨这一问题。

看法与解读

除了在之前提过的 RIR 的估算问题,在实际执行中,几乎所有志愿者都没法在每组的最后,保证动作质量,也直接影响了 RIR。关于这个,我有两点想说的:

a) 很多志愿者,已经非常接近恢复的极限,甚至超出这个极限了;

b) RIR 哪怕在实验室中,作为唯一的测量指标,都是有缺陷的。如果有条件的话,测量更客观的指标,比如杠铃移动速度,RM 测试等,会更理想;

事实上,我发现志愿者们随着实验的进行,变得越来越沮丧。很多人觉得,在每组的最后提供一个「评分」,仅仅是为了在极高的疲劳程度下,不想加重而已。我个人和几位志愿者做了交流,不出意外,他们都表示,在可预见的未来,他们都不想这么练了。

实践建议

a) 如果你在训练中完全不加重,而且 RIR 很高的话,你完全有能力进行极高容量的训练——这个容量,比大多数人预测的要高。当有人声称,自己从极高容量的训练中得到了良好的效果,需要先看一看他们训练的平均 RIR 是多少,而不是迷信经验。一个 40 组的高容量计划,在 5 RIR 的情况下,可能并不算天方夜谭;在 0 RIR 的情况下,可能会让你直面死亡;

b) 在现实生活中,高 RIR 和永远不加重,都不是训练的理想策略。而当你降低 RIR,或者加重的时候,又会导致更高的疲劳程度。这意味着,尽管志愿者们可以在本实验里完成一周 30 组的容量,当你开始变化重量的时候,你能完成的容量要更低一些;

c) 在实验的最后,绝大部分志愿者都接近或者超出他们的最大可恢复容量了。在现实生活中,这个值还要更低一些——如果你的训练计划,每个肌群每周超过了 30 组,应该想一想,这可能有点太多了;

不过,话说回来,完全不加重的策略也不是一无可取。在变化其他训练变量,比如训练频率、休息时间、总次数、总组数的时候,在某些情况下,不加重也可以作为一个选择。换句话说,当我们谈论「渐进变化(Progressive Overload)」的时候,增加重量,并不是唯一的变化方法。不过,这一话题,目前并没有什么实验探讨。

总而言之,每一篇研究都有可取之处,也有其缺陷与可以改进之处。你不能迷信一篇研究,也不能只读了研究的标题和结论,就不看别的了——在很多研究中,研究人员会指出自己的缺陷和可以改进的地方,甚至一些不在结论提到的很有意思的观察。

一个很好的例子是 Schoenfeld 的研究,它对比同样容量下,不同重量对肌肥大的影响。尽管实验结果是:不管使用什么重量,在训练容量相等的情况下,不会影响肌肥大效果。而在实际中,使用大重量的志愿者,产生了更强烈的疲劳感,并且每次训练,都比低重量组的志愿者多花 1 小时来完成。

所以,如果你仅仅看了文章的标题和结论部分,会下「训练容量才是王道」一类的结论;而当你仔细阅读全文之后,才会发现,其实训练重量在实际意义中也非常重要,只不过,没有通过实验结果直接体现而已。

作者最后的话:感谢克里斯·万恩(Chris Vann,MS)对于本实验的协助及文章编辑。以及麦克·罗伯特(Michael Roberts)博士及其所领导的奥本大学分子及实践科学实验室的成员们。没有他们的帮助,本研究就不可能实现。

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