運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練超量恢復(fù)學(xué)及適應(yīng)理論演進(jìn)論文
運(yùn)用“模型”揭示和解釋運(yùn)動(dòng)能力在訓(xùn)練中的發(fā)展和變化是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是當(dāng)前和未來發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。從“模型”的功能來看，它始終從兩個(gè)方面影響著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，首先是從源頭探索運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)人體機(jī)能的影響，試圖解釋機(jī)能能力在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練刺激下產(chǎn)生變化的機(jī)制問題，被視為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)；其次是研究“負(fù)荷—疲勞—適應(yīng)”之間的關(guān)系，試圖對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的過程和結(jié)果進(jìn)行診斷、預(yù)測(cè)和控制，使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練成為一個(gè)可操作的科學(xué)化過程，也被看作是實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練科學(xué)化的關(guān)鍵。
自20世紀(jì)60年代以來，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域相繼出現(xiàn)了多種不同的解釋運(yùn)動(dòng)能力在訓(xùn)練中變化的理論模型，其中最具影響的為超量恢復(fù)學(xué)說和適應(yīng)理論。這些學(xué)說和理論不僅促進(jìn)了競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的發(fā)展，而且也引起各種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的爭論。本文擬對(duì)超量恢復(fù)和適應(yīng)理論的起源、發(fā)展和演變進(jìn)行梳理，對(duì)從20世紀(jì)20年代就已經(jīng)提出來的肌糖原超量恢復(fù)現(xiàn)象，到之后出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練超量恢復(fù)學(xué)說，再到目前以“適應(yīng)”理論為基礎(chǔ)和背景的各種“模型”進(jìn)行分析，以期推進(jìn)和提升我國運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域?qū)υ搯栴}的認(rèn)識(shí)。
1超量恢復(fù)學(xué)說的起源與發(fā)展
1、1肌糖原的超量恢復(fù)
人的運(yùn)動(dòng)能力為什么可以通過運(yùn)動(dòng)得到提高？人體的運(yùn)動(dòng)器官和系統(tǒng)為什么可以在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中得到壯大？這樣的問題是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（包括競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和大眾健身訓(xùn)練）的基礎(chǔ)和依據(jù)，是一個(gè)自運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)入科學(xué)化時(shí)代以來人們就開始關(guān)注的熱點(diǎn)，也是迄今為止運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。
早在19世紀(jì)末，一些生理學(xué)家就開始注意到運(yùn)動(dòng)對(duì)人體生理功能的影響。1890—1900年期間，德國科學(xué)家蘇恩茨（N。Zuntz）就運(yùn)用氧耗和二氧化碳代謝的方法測(cè)試人在安靜和運(yùn)動(dòng)時(shí)的呼吸交換率（RER），他們的研究發(fā)現(xiàn)，人體運(yùn)動(dòng)的能量主要取決于膳食[59]，不同的膳食，脂肪、蛋白質(zhì)或碳水化合物導(dǎo)致肌肉工作時(shí)能量代謝的不同。在這一時(shí)期，法國科學(xué)家薩爾考維斯基（E。Salkowski）第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了肌肉收縮過程中無機(jī)磷酸鹽從有機(jī)化合物中的釋放現(xiàn)象[59]，為之后人體運(yùn)動(dòng)能量代謝的研究奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，德國人洛克斯（Roux）在《機(jī)體發(fā)展機(jī)制的報(bào)告和論文》[44]一書中，分析和總結(jié)了大量有關(guān)人體機(jī)能能力在運(yùn)動(dòng)過程中變化的研究成果，認(rèn)為導(dǎo)致機(jī)體能力增加或降低的主要原因很可能與機(jī)體器官細(xì)胞的蛋白質(zhì)質(zhì)量的增長（肥大）或下降（萎縮）有關(guān)。
在同一時(shí)期，一些科學(xué)家開始從另一個(gè)角度對(duì)人體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察和研究。1919年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、丹麥科學(xué)家科汝（J。Krogh）和林德哈德（J。Lindhard）發(fā)現(xiàn)，人的攝氧量在運(yùn)動(dòng)后5~10min仍高于基礎(chǔ)代謝水平的現(xiàn)象[31]，表明肌肉收縮的停止并不意味著機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能和能量代謝活動(dòng)的終止，參與運(yùn)動(dòng)的器官和系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)停止后仍需要一定的時(shí)間使其機(jī)能恢復(fù)到安靜狀態(tài)。該研究不僅為之后希爾（A。V。Hill）等人發(fā)現(xiàn)“氧債”的形成與消除現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ)，更為重要的是拓寬了對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的認(rèn)識(shí)，將運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的機(jī)體活動(dòng)納入到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的范疇，開啟了“運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)”（Post—exerciserecovery）這一新的研究領(lǐng)域。在此之后，人們開始關(guān)注運(yùn)動(dòng)對(duì)人體能量代謝的影響以及運(yùn)動(dòng)后人體能量代謝的變化等問題，這一研究領(lǐng)域的開啟及其后續(xù)研究無疑為“超量恢復(fù)”學(xué)說的形成建立了研究基礎(chǔ)。
進(jìn)入20世紀(jì)20年代之后，世界上一批運(yùn)動(dòng)生理和生化學(xué)者發(fā)現(xiàn)，肌肉中的磷酸肌酸（phosphocreatine）隨著肌肉的收縮出現(xiàn)下降，而在收縮后的恢復(fù)期又出現(xiàn)合成，這是最早對(duì)能量物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中的消耗和再合成的研究。具有代表性的為德國的埃博登（G。Embden）和阿德勒（E。Ad—ler）[18]，美國的費(fèi)斯克（C。H。Fiske）和蘇巴羅夫（L。Subba—row）[19]、英國的P。艾格萊通（P。Eggleton）和G。P。艾格萊通（G。P。Eggleton）[17]等人的研究。他們的研究都證明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以導(dǎo)致骨骼肌的糖原、肌氨酸和磷酸肌酸儲(chǔ)備的增加，這是從能量代謝角度對(duì)“超量恢復(fù)”的早期發(fā)現(xiàn)。
對(duì)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)“超量恢復(fù)”現(xiàn)象的重要發(fā)現(xiàn)來自于瑞典的博格斯通（J。Bergstr塵）和胡爾特曼（E。Hultman）等人的研究。需要強(qiáng)調(diào)的是，他們?cè)谘芯恐惺状问褂昧巳梭w肌肉生物活檢針刺技術(shù)，該技術(shù)翻開了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)研究新的一頁，對(duì)其后的研究產(chǎn)生了重大影響和積極推動(dòng)作用。從營養(yǎng)的角度探索不同能量物質(zhì)對(duì)肌肉力竭性持續(xù)收縮時(shí)間的影響，是他們最初的研究設(shè)想[7]，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人體力竭性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與參與運(yùn)動(dòng)肌肉的肌糖原儲(chǔ)備量高度相關(guān)，以蛋白質(zhì)和脂肪類為主的食物會(huì)降低肌糖原的儲(chǔ)備并進(jìn)而減少力竭性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，而補(bǔ)充碳水化合物為主的食物可以明顯增加肌糖原恢復(fù)水平并延長運(yùn)動(dòng)時(shí)間。1966年，他們?cè)谑澜鐧?quán)威刊物《自然》（Nature）上發(fā)表了題為“Muscleglycogensynthesisafterexercise：anenhancingfactorlocalizedtothemusclecellsinman”的論文[9]，該研究后來成為“肌糖原超量恢復(fù)”（Glycogensuper—compensation）和“碳水化合物負(fù)荷”（Carbohydrateloading）兩個(gè)著名經(jīng)典學(xué)說提出的重要基礎(chǔ)。他們的研究發(fā)現(xiàn)，以1200kpm/min的負(fù)荷單腿騎功率車的極限運(yùn)動(dòng)后，運(yùn)動(dòng)腿的肌糖原含量迅速下降接近枯竭，但在補(bǔ)充高碳水化合物的條件下，訓(xùn)練停止后的第1天肌糖原開始快速恢復(fù)并達(dá)到未運(yùn)動(dòng)腿的水平，第2和第3天肌糖原儲(chǔ)備繼續(xù)增加并達(dá)到初始量2倍的水平（圖1）。1967年，該項(xiàng)目的主要參與者胡爾特曼在其發(fā)表的綜述文章中指出，“一系列的研究結(jié)果已經(jīng)證明，參與工作肌肉中的肌糖原儲(chǔ)備是限制肌肉長時(shí)間從事大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的主要因素”[21]。這一結(jié)論已經(jīng)超出研究者原實(shí)驗(yàn)的“營養(yǎng)”設(shè)計(jì)初衷，從能量代謝的角度為日后肌糖原“超量恢復(fù)”的提出奠定了基礎(chǔ)。
1、2運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練“超量恢復(fù)”學(xué)說的提出與核心
20世紀(jì)40~50年代，一些原蘇聯(lián)科學(xué)家開始對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉的影響這一命題產(chǎn)生興趣，最突出的是著名生理學(xué)家帕拉丁（A。V。Palladin）和他所率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)。他們從20世紀(jì)30年代就開始進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng)的能量代謝研究，相繼發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高磷酸原和肌糖原的水平和肌肉黃素的含量[39]。在他們的研究基礎(chǔ)上，原蘇聯(lián)列寧格勒體育學(xué)院生物化學(xué)部主任，后被譽(yù)為蘇聯(lián)運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)奠基人的雅客夫列夫（N。N。Jakowlev）為首的一些蘇聯(lián)學(xué)者，注意到肌糖原儲(chǔ)備和營養(yǎng)補(bǔ)充對(duì)運(yùn)動(dòng)能力影響的問題，開始從運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)的角度進(jìn)行這方面的研究。1948年，與雅客夫列夫在同一研究所工作的雅姆珀里斯卡婭（L。I。Yampolyskaya）博士，運(yùn)用電刺激的方法對(duì)冬蛙運(yùn)動(dòng)后肌糖原儲(chǔ)備的變化進(jìn)行了測(cè)試。她的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，冬蛙肌肉在104次/min收縮頻率下肌糖原出現(xiàn)持續(xù)的下降，在刺激停止后的休息期肌糖原出現(xiàn)明顯和穩(wěn)定的超量恢復(fù)現(xiàn)象，肌肉運(yùn)動(dòng)后肌糖原的超量恢復(fù)水平及其穩(wěn)定性程度取決于肌肉收縮的強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間[57]。在該研究中，作者根據(jù)人體負(fù)荷后肌糖原儲(chǔ)備出現(xiàn)的“下降、恢復(fù)和超量恢復(fù)”的特性，提出運(yùn)用“超量恢復(fù)”解釋運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)人體機(jī)能能力影響作用的設(shè)想，即將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)人體機(jī)能能力產(chǎn)生影響作用的機(jī)制歸結(jié)為“超量恢復(fù)”。從時(shí)間上看，雅姆珀里斯卡婭在其研究論文中明確提出了“超量恢復(fù)”的概念，并對(duì)運(yùn)動(dòng)后肌糖原超量恢復(fù)的水平及其穩(wěn)定程度做了初步的定性分析，盡管在她的文章中也提到包括雅客夫列夫在內(nèi)的其他的一些原蘇聯(lián)學(xué)者的類似研究成果，但就目前所能看到的原蘇聯(lián)研究文獻(xiàn)中，該研究是最早提出肌糖原“超量恢復(fù)”名詞的文章。在該研究成果發(fā)表之后，雅客夫列夫也相繼通過實(shí)驗(yàn)得到了運(yùn)動(dòng)后肌糖原儲(chǔ)備出現(xiàn)先下降，后恢復(fù)到初始水平，再后出現(xiàn)顯著性提高的類似結(jié)果，進(jìn)一步證實(shí)了的確存在肌糖原超量恢復(fù)這一事實(shí)[25]。
雅客夫列夫和他的團(tuán)隊(duì)不僅一直致力于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的生化基礎(chǔ)研究，而且，其研究密切結(jié)合訓(xùn)練實(shí)踐，對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷、運(yùn)動(dòng)疲勞和超量恢復(fù)等問題非常關(guān)注，并成為他們長期的研究重點(diǎn)。1972年，他首次將“超量恢復(fù)”作為人體運(yùn)動(dòng)能力提高的生理機(jī)制，認(rèn)為對(duì)運(yùn)動(dòng)員施加訓(xùn)練負(fù)荷的主要目的就是打破機(jī)體已經(jīng)形成的“內(nèi)環(huán)境平衡”（Ho—moeostasis），運(yùn)動(dòng)能力的提高就是基于“超量恢復(fù)”機(jī)理的在更高的層次上建立新的“平衡”[26]。1975年，他又撰文對(duì)訓(xùn)練過程中機(jī)體內(nèi)環(huán)境的破壞與重建機(jī)理進(jìn)行了深入分析，指出訓(xùn)練負(fù)荷量和強(qiáng)度的增加是造成機(jī)體（特別是肌肉系統(tǒng)）出現(xiàn)“超量恢復(fù)”的主要途徑[27]。1977年，雅客夫列夫在專著《運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)》中將“超量恢復(fù)”作為解釋運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果的生物學(xué)機(jī)制[28]，將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷刺激下肌糖原的“下降—恢復(fù)—超量恢復(fù)”過程擴(kuò)展到解釋整個(gè)人體機(jī)能能力的增長。
此后，“超量恢復(fù)”迅速成為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練生物學(xué)“基礎(chǔ)”的一個(gè)重要組成部分[3—5]，并被延伸作為“超量負(fù)荷”（over—load）訓(xùn)練原則的依據(jù)[11，54]（圖2）。“超量恢復(fù)”學(xué)說認(rèn)為，機(jī)體在負(fù)荷的刺激下，其能量儲(chǔ)備、物質(zhì)代謝以及神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機(jī)能水平出現(xiàn)下降（疲勞），在負(fù)荷后這些機(jī)能能力不僅可以恢復(fù)到負(fù)荷前的初始水平，而且能夠在短期內(nèi)超過初始水平，達(dá)到“超量恢復(fù)”的效果。如果在“超量恢復(fù)”階段適時(shí)給予新的負(fù)荷刺激，“負(fù)荷—疲勞—恢復(fù)—超量恢復(fù)”的過程則可以不斷地在更高的水平層次上周而復(fù)始的進(jìn)行，由此使機(jī)體的能力得到不斷的持續(xù)提高[45]。
1、3“超量恢復(fù)”學(xué)說的發(fā)展和意義
總體上，“超量恢復(fù)”學(xué)說的形成可以分為兩個(gè)階段，肌糖原超量恢復(fù)階段和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練超量恢復(fù)階段。從20世紀(jì)20年代到70年代初，超量恢復(fù)的概念主要還是被限定在基于肌糖原、磷酸原、線粒體以及一些相關(guān)酶類運(yùn)動(dòng)后出現(xiàn)“下降—恢復(fù)—超量恢復(fù)”的一種能量代謝現(xiàn)象。在此期間，包括原蘇聯(lián)在內(nèi)的學(xué)者們基本都在進(jìn)行著以負(fù)荷、疲勞、恢復(fù)和能量代謝為關(guān)鍵詞的生理生化研究。自20世紀(jì)70年代初，原蘇聯(lián)的雅客夫列夫?qū)⒓√窃炕謴?fù)的概念擴(kuò)展為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的超量恢復(fù)之后，該名詞及其理論就不再被限定在生理和生化領(lǐng)域，而被廣泛運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論和實(shí)踐當(dāng)中，成為解釋運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果變化以及訓(xùn)練負(fù)荷與能力增長之間關(guān)系的基礎(chǔ)依據(jù)。
在能量代謝語境下的“超量恢復(fù)”至今仍然是運(yùn)動(dòng)生物學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。在瑞典博格斯通和胡爾特曼等人對(duì)肌糖原超量恢復(fù)的經(jīng)典研究之后，人們開始將研究的視角轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)后的能量消耗和補(bǔ)充問題，并逐漸將其發(fā)展成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域。研究人員對(duì)運(yùn)動(dòng)后的能量恢復(fù)進(jìn)行了更為細(xì)致的劃分，將從運(yùn)動(dòng)后即刻能量消耗的最低點(diǎn)到恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的水平稱為“能量儲(chǔ)備的重新注入”（Repletionofenergystores），將超出能量儲(chǔ)備原有水平的部分稱為“超量恢復(fù)”（Supercompensation）。其后的一些研究基本圍繞著這2個(gè)階段進(jìn)行，重點(diǎn)集中在不同能量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)后的補(bǔ)充性恢復(fù)和超量恢復(fù)的時(shí)間、幅度以及影響因素等問題。
在運(yùn)動(dòng)后能量物質(zhì)的恢復(fù)（重新注入）方面，胡爾特曼等人[21]對(duì)肌肉的高能磷酸化合物（ATP）、磷酸肌酸（CP）和糖原等能量物質(zhì)的恢復(fù)速度進(jìn)行了研究，其結(jié)果表明，ATP—CP（磷酸原系統(tǒng)）的恢復(fù)明顯快于糖原，在運(yùn)動(dòng)終止后60sATP—CP就可以恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)開始水平的70：左右，ATP的完全恢復(fù)大約需要2min，而CP的完全恢復(fù)則至少需要3min以上的時(shí)間。特爾君格（R。L。Terjung）等人[50]對(duì)不同類型肌纖維力竭訓(xùn)練后糖原的恢復(fù)速度進(jìn)行了研究，肌糖原運(yùn)動(dòng)后合成率最快的發(fā)生在氧化快肌（FOG），慢肌（SO）的合成速度比氧化快肌慢2倍左右，糖原合成速度最慢的是無氧快肌（FG）。他們的研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，在力竭性運(yùn)動(dòng)后肌糖原的恢復(fù)在時(shí)間上并不是線性的，30~60min區(qū)間的糖原合成率最高，即運(yùn)動(dòng)后第1個(gè)30min和60min后的合成速度均低于第2個(gè)30min。另外，還有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后糖原的恢復(fù)分為快速和慢速2個(gè)階段，糖原的快速恢復(fù)期一般都發(fā)生在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的4~6h，在快速合成階段糖原的恢復(fù)速度主要取決于運(yùn)動(dòng)中糖原的消耗量，而在慢速階段則取決于胰島素的分泌水平[20，40]。
在運(yùn)動(dòng)后能量物質(zhì)的超量恢復(fù)方面，以雅客夫列夫?yàn)榇淼脑K聯(lián)學(xué)者在20世紀(jì)60~70年代進(jìn)行了大量研究，其研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后肌糖原和磷酸原出現(xiàn)超量恢復(fù)的時(shí)間不同，肌糖原的超量恢復(fù)大約發(fā)生在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的1~24h，而磷酸原的超量恢復(fù)則早于肌糖原[15]。他們的研究還發(fā)現(xiàn)，糖原和磷酸原超量恢復(fù)發(fā)生的時(shí)間和程度與訓(xùn)練強(qiáng)度密切相關(guān)，在短距離高強(qiáng)度游泳后，糖原和磷酸原均出現(xiàn)快速合成，而在長距離低強(qiáng)度游泳后，兩種能量物質(zhì)的超量恢復(fù)速度和幅度均出現(xiàn)下降[6]。
雅客夫列夫和他的研究團(tuán)隊(duì)在20世紀(jì)70年代中期將肌糖原超量恢復(fù)拓展為對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行解釋的運(yùn)動(dòng)能力超量恢復(fù)學(xué)說之后，仍然繼續(xù)從運(yùn)動(dòng)生物學(xué)的角度為該學(xué)說的建立尋找更多的依據(jù)。1978年，他們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，骨骼肌線粒體蛋白在運(yùn)動(dòng)后即刻出現(xiàn)下降，而在1h恢復(fù)后實(shí)驗(yàn)組的線粒體蛋白明顯高于對(duì)照組，從而認(rèn)為肌肉線粒體也具有運(yùn)動(dòng)后的超量恢復(fù)現(xiàn)象[26]。在此之后的研究中，他們又發(fā)現(xiàn)磷酸元和肌糖原的超量恢復(fù)在慢肌的發(fā)生早于快肌的現(xiàn)象[30]。
無論是早期的磷酸原和肌糖原的超量恢復(fù)，還是之后由雅客夫列夫提出的作為解釋人體運(yùn)動(dòng)能力提高機(jī)制的超量恢復(fù)，都對(duì)競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生了重要和深遠(yuǎn)的影響。在理論上，超量恢復(fù)學(xué)說突出了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的能量代謝基礎(chǔ)，認(rèn)為能量代謝水平及其在訓(xùn)練中的變化既是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目標(biāo)也是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的依據(jù)，使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程的控制和效果的評(píng)價(jià)成為可能。同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)身體能力的“延時(shí)”作用，引發(fā)并促進(jìn)了運(yùn)動(dòng)后能量代謝的研究，使之形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域，且至今仍是運(yùn)動(dòng)生物科學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，其相關(guān)研究結(jié)果不斷成為支撐和指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。在實(shí)踐上，人們通過“超量恢復(fù)”進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到訓(xùn)練負(fù)荷和機(jī)體恢復(fù)是2個(gè)對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果具有同樣重要作用的因素，它們之間存在某種的關(guān)系，這種關(guān)系在很大程度上決定了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的質(zhì)量和效率，在高度重視訓(xùn)練負(fù)荷投入的同時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)訓(xùn)練后各器官和系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)注。
1、4超量恢復(fù)學(xué)說的不同觀點(diǎn)和爭論
自從將“超量恢復(fù)”作為解釋整個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的機(jī)制以來，該理論一方面在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域得到迅速傳播和認(rèn)可，成為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)；另一方面，也受到運(yùn)動(dòng)科學(xué)界，尤其是運(yùn)動(dòng)生物學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛質(zhì)疑。
在20世紀(jì)60年代初，原蘇聯(lián)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)者馬特維也夫（Matwejew，L。P。）就將超量恢復(fù)作為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)之一，認(rèn)為人體競技能力的提高是一個(gè)“刺激—疲勞—恢復(fù)—超量恢復(fù)”的過程[32]。德國運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)者溫奈克（Wei—neckJ。）在其專著《最佳訓(xùn)練》（OptimalesTraining）中將“超量恢復(fù)”作為負(fù)荷與恢復(fù)最佳關(guān)系原則的生物學(xué)基礎(chǔ)，提出了能力下降、能力恢復(fù)和能力超量恢復(fù)的3個(gè)階段，同時(shí)也指出，如果訓(xùn)練不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降的風(fēng)險(xiǎn)[54]。加拿大運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)者邦帕（BompaT。O。）和哈弗（HaffG。G。）在其對(duì)世界運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練極具影響的《周期———運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論與方法》一書中，將超量恢復(fù)和適應(yīng)理論相結(jié)合，提出運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練將對(duì)運(yùn)動(dòng)員造成3種不同的結(jié)果，正常訓(xùn)練、過度訓(xùn)練和超量恢復(fù)。他們認(rèn)為，“超量恢復(fù)是運(yùn)動(dòng)和能量再生之間的一種關(guān)系，它能夠在比賽前使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生超量的機(jī)體適應(yīng)，即生理的代謝和神經(jīng)系統(tǒng)的喚醒”[11]。從這些有關(guān)論述來看，“超量恢復(fù)”理論的提出從能量代謝的角度為運(yùn)動(dòng)員機(jī)能能力的長期發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，促使教練員在制定訓(xùn)練計(jì)劃時(shí)高度關(guān)注負(fù)荷和恢復(fù)的關(guān)系，將不同能量物質(zhì)的儲(chǔ)備、消耗和恢復(fù)作為影響運(yùn)動(dòng)能力發(fā)展的重要因素。
對(duì)雅客夫列夫“超量恢復(fù)”理論的質(zhì)疑主要來自運(yùn)動(dòng)生理、生化領(lǐng)域。至今，歐美出版的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)著作中基本都不出現(xiàn)“超量恢復(fù)”理論的內(nèi)容和表述[23，33，55]，說明這些具有指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練功能的書籍并沒有將“超量恢復(fù)”作為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的生理基礎(chǔ)。蒂—瑪瑞斯（deMarées）在其專著《運(yùn)動(dòng)生理學(xué)》中甚至明確指出：“所謂的‘超量恢復(fù)’至今仍然在許多方面缺乏科學(xué)的證據(jù)。”[16]霍爾曼（Hollmann）和海廷格爾（Hettinger）認(rèn)為，將肌糖原等能量物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練極限負(fù)荷條件下出現(xiàn)的短暫性超量恢復(fù)現(xiàn)象擴(kuò)展到對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)制的程度，是該理論存在的主要問題，不能將肌糖原這一單一指標(biāo)的超量恢復(fù)現(xiàn)象延伸擴(kuò)展到解釋整個(gè)機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)[30]。齊默爾曼（Zimmermann）也強(qiáng)調(diào)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)是一個(gè)長期的、帶有強(qiáng)烈個(gè)體特征的過程，而不像超量恢復(fù)模型描述的那樣簡單[1]。
2適應(yīng)理論的起源與發(fā)展
2、1適應(yīng)理論的提出及其在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用
20世紀(jì)30年代，先后在加拿大麥基爾大學(xué)和蒙特利爾大學(xué)執(zhí)教，被譽(yù)為適應(yīng)理論之父的塞利（H。Selye）從病理學(xué)的角度提出了生命的“應(yīng)激”（Stress）和“適應(yīng)”（adap—tation）問題[46]。他認(rèn)為，“應(yīng)激”和“適應(yīng)”是各種生物體的基本特征，任何一種作用于人體器官的侵害性刺激都是由專門病源性和非專門病源性2個(gè)部分組成，機(jī)體對(duì)非專門病源刺激的反應(yīng)被稱作“一般適應(yīng)綜合癥”（generaladapta—tionsyndrome，GAS）。同時(shí)，“適應(yīng)”還可以被分為不同的形式，如生理、心理、社會(huì)等不同的適應(yīng)[47]。1956年，塞利出版了著名的《生命的應(yīng)激》（TheStressofLife）一書[48]，標(biāo)志著適應(yīng)理論的問世。塞利將人體的“一般適應(yīng)綜合癥”或“應(yīng)激反應(yīng)”視為一個(gè)過程，并且將其分為報(bào)警（A—larm）、抵抗（Resistance）和疲憊（Exhaustion）3個(gè)階段。報(bào)警階段是機(jī)體對(duì)刺激的一種生理喚醒和動(dòng)員期，又分為沖擊階段（Shock）和抵抗沖擊階段（countershock）；抵抗階段是機(jī)體對(duì)刺激的防御和忍耐期；疲憊階段是機(jī)體對(duì)刺激抵抗力的喪失期。1976年，塞利又提出“局部適應(yīng)”的問題，一些器官或功能可以通過蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生局部性的適應(yīng)[49]。這一點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練尤其重要，通過專門有針對(duì)性的訓(xùn)練可以優(yōu)先發(fā)展某一器官或系統(tǒng)的機(jī)能。
從運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的角度來看，塞利的適應(yīng)理論為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練構(gòu)建了一個(gè)宏觀的生物學(xué)基礎(chǔ)，即人體對(duì)外在環(huán)境的自然適應(yīng)過程。在該語境下，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以其各種不同的方式形成了多種不同的“應(yīng)激源”（Stressors），訓(xùn)練負(fù)荷就是外界對(duì)機(jī)體的一種刺激，而“適應(yīng)”則是機(jī)體對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷的“代償性”變化，這種變化具有大小、快慢和優(yōu)劣的特性，它的走向在很大程度上決定了運(yùn)動(dòng)能力的發(fā)展水平。在微觀上，適應(yīng)理論的核心觀點(diǎn)“一般適應(yīng)綜合癥”及其所包含的3個(gè)發(fā)展階段，極其形象地描述了人體與刺激的動(dòng)態(tài)變換關(guān)系以及在該關(guān)系下運(yùn)動(dòng)能力的各種變化。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員受到訓(xùn)練負(fù)荷的刺激時(shí)，機(jī)體首先進(jìn)入“報(bào)警”反應(yīng)，參與運(yùn)動(dòng)的各器官和系統(tǒng)的工作強(qiáng)度顯著提高，如神經(jīng)—肌肉、心血管和能量代謝等系統(tǒng)的工作能力明顯增強(qiáng)。隨著負(fù)荷刺激的持續(xù)或增強(qiáng)，機(jī)體進(jìn)入第2個(gè)應(yīng)對(duì)級(jí)別，即抵抗階段，在此階段機(jī)體各器官與系統(tǒng)不斷與外來的負(fù)荷刺激進(jìn)行對(duì)抗，刺激與抵抗形成膠著態(tài)勢(shì)。運(yùn)動(dòng)能力的增長主要發(fā)生在這個(gè)階段，機(jī)體在與訓(xùn)練刺激對(duì)抗的過程中逐漸提升自身的能力，在功能和結(jié)構(gòu)上逐漸產(chǎn)生適應(yīng)性改變。然而，此時(shí)盡管生物體一直在抵抗外來刺激的壓力，但其自身也變得較為“脆弱”，也更易于受到其他外來刺激的沖擊，如運(yùn)動(dòng)員在持續(xù)疲勞狀態(tài)下更易于受到疾病和損傷等其他因素的干擾和侵害。在訓(xùn)練負(fù)荷的持續(xù)壓力下，連續(xù)不斷的疲勞積累導(dǎo)致機(jī)體進(jìn)入疲憊階段，在該階段雖然機(jī)體已經(jīng)對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷產(chǎn)生了一定程度的適應(yīng)，但在訓(xùn)練負(fù)荷仍然保持高位水平甚至持續(xù)增加的情況下，其抵抗力就無法繼續(xù)與之抗衡，一個(gè)額外的高負(fù)荷或長時(shí)間高負(fù)荷的維持都會(huì)對(duì)機(jī)體造成破壞性的打擊，具體表現(xiàn)為競技能力的下降甚至過度訓(xùn)練的發(fā)生。
2、2運(yùn)動(dòng)適應(yīng)理論的發(fā)展和意義
塞利的應(yīng)激—適應(yīng)理論一經(jīng)問世就受到競技訓(xùn)練領(lǐng)域的關(guān)注。1960年，美國《徑賽技術(shù)》（TrackTechnique）雜志主編威爾特（F。Wilt）就認(rèn)識(shí)到塞利的研究成果對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的重要指導(dǎo)意義，發(fā)表了題為“應(yīng)激與訓(xùn)練”（StressandTraining）的文章[56]。在文章中，他認(rèn)為塞利提出的人體具有一個(gè)有限度的適應(yīng)能力的觀點(diǎn)，為人們探索和解釋運(yùn)動(dòng)能力在訓(xùn)練中變化的機(jī)制提供了一個(gè)嶄新的視角。隨后，澳大利亞游泳國家隊(duì)教練，悉尼大學(xué)講師卡爾利勒（F。Carlile）也發(fā)表了“運(yùn)動(dòng)員與應(yīng)激適應(yīng)”（TheAthleteandAdaptationtoStress）的文章[13]，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練是一個(gè)機(jī)體對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷的適應(yīng)過程，適宜的訓(xùn)練負(fù)荷可以提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力，而不足或過大的訓(xùn)練負(fù)荷都會(huì)降低運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。同時(shí)，他還從適應(yīng)理論的角度指出了當(dāng)時(shí)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中存在的大量不科學(xué)的訓(xùn)練方法和內(nèi)容，提出應(yīng)該從生物學(xué)、教育學(xué)和哲學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的角度和層面加強(qiáng)競技訓(xùn)練的研究。
早期接受適應(yīng)理論并將其思想運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐的典型代表人物是美國著名游泳教練員康希爾曼（JamesCounsilman）博士。20世紀(jì)50年代，在美國印第安納大學(xué)擔(dān)任游泳教練的康希爾曼，在塞利適應(yīng)理論剛一問世就將這一思想迅速引入他的訓(xùn)練，以該理論作為指導(dǎo)思想建立了被稱為“印第安納系統(tǒng)”（TheIndianaSystem）的游泳訓(xùn)練體系。1968年，在他撰寫的被譽(yù)為當(dāng)代游泳訓(xùn)練“圣經(jīng)”的《游泳的科學(xué)》（TheScienceofSwimming）一書中[14]，就將最大適應(yīng)應(yīng)激、循序漸進(jìn)和動(dòng)機(jī)作為制定訓(xùn)練計(jì)劃的三大原則，并將運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練后的機(jī)體最大適應(yīng)進(jìn)一步分為不適應(yīng)、疲勞、適應(yīng)和超適應(yīng)4個(gè)等級(jí)。他以1周的訓(xùn)練為例（圖3），描述了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷和機(jī)能表現(xiàn)可能出現(xiàn)3種不同的結(jié)果：如果運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷從周一到周五始終保持在“中等”水平的話，他的機(jī)體能力則處于“疲勞區(qū)域”，經(jīng)過周六和周日的恢復(fù)其能力可以恢復(fù)到“適應(yīng)區(qū)域”（A曲線）；如果運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷較高，機(jī)體疲勞程度處于疲勞區(qū)域的下限（但沒有達(dá)到不適應(yīng)區(qū)域），經(jīng)過周末的恢復(fù)機(jī)能能力則可能出現(xiàn)“超適應(yīng)”的水平（B曲線）；如果運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷過大，機(jī)能能力下降到不適應(yīng)區(qū)域，盡管他也經(jīng)過了周末的休息，但他的機(jī)能能力水平仍然無法達(dá)到“適應(yīng)區(qū)域”或“超適應(yīng)區(qū)域”（C曲線）。顯然，康希爾曼的訓(xùn)練引入了塞利適應(yīng)理論的核心思想，基于適應(yīng)理論的“預(yù)警、抵抗和衰弱”三段論將運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練結(jié)果分為提高（超適應(yīng)）、保持（適應(yīng)）和下降（不適應(yīng)）3種不同的結(jié)果，而這些不同的訓(xùn)練結(jié)果取決于訓(xùn)練負(fù)荷的適時(shí)和適量的投入。
將塞利的適應(yīng)理論系統(tǒng)運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的學(xué)者是愛沙尼亞塔爾圖大學(xué)的維祿（A。Viru）教授。20世紀(jì)80年代初，維祿開始運(yùn)用適應(yīng)理論指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練[52]，他把一般的非專門性反應(yīng)，即應(yīng)激反應(yīng)，看作是人體專門適應(yīng)形成的必備條件，一般應(yīng)激水平的發(fā)展可以有力地支持特定系統(tǒng)適應(yīng)能力的改善。他認(rèn)為，訓(xùn)練負(fù)荷是“應(yīng)激源”，它必須是一個(gè)足夠大和有效的刺激，才會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生作用。機(jī)體能力在負(fù)荷刺激的作用下出現(xiàn)障礙（疲勞），又隨著應(yīng)激水平的提高形成新的平衡狀態(tài)（能力提高）。機(jī)體對(duì)刺激的適應(yīng)是一個(gè)在中樞神經(jīng)支配和調(diào)控下的過程，中樞神經(jīng)協(xié)調(diào)并校正不同器官和系統(tǒng)在負(fù)荷下的協(xié)作機(jī)能，使機(jī)體出現(xiàn)一種“有效的訓(xùn)練結(jié)果”。外界的刺激如果達(dá)不到或超出了神經(jīng)中樞協(xié)調(diào)和控制的范圍，機(jī)體則可能對(duì)該刺激不做出反應(yīng)或出現(xiàn)負(fù)面反應(yīng)[1]。
2008年，維祿撰寫了《競技訓(xùn)練的適應(yīng)》（AdaptationinSportsTraining）一書[53]，從應(yīng)激—適應(yīng)的'角度全面和深入地詮釋了運(yùn)動(dòng)能力在訓(xùn)練過程中的增長、保持和下降，是迄今將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練放在機(jī)體適應(yīng)背景下進(jìn)行研究和討論的重要著作。該書對(duì)與運(yùn)動(dòng)密切關(guān)聯(lián)的神經(jīng)—肌肉系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和能量代謝系統(tǒng)在訓(xùn)練刺激作用下的變化進(jìn)行了研究，不僅從傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)生理或運(yùn)動(dòng)生化層面對(duì)這些變化進(jìn)行了闡述，而且，從運(yùn)動(dòng)適應(yīng)的角度對(duì)這些變化的原因進(jìn)行了分析。將“運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期”（Post—exerciseRecov—eryPeriod）作為一個(gè)章節(jié)進(jìn)行專門論述，是該書的一個(gè)主要特點(diǎn)。維祿認(rèn)為，肌肉收縮的停止并非意味著機(jī)體運(yùn)動(dòng)的結(jié)束，運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)同樣應(yīng)納入運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的范疇，應(yīng)該關(guān)注各種重要能量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)和超量恢復(fù)。在宏觀上，他將運(yùn)動(dòng)后機(jī)體的恢復(fù)分為2個(gè)階段和5個(gè)層面（圖4），在運(yùn)動(dòng)后幾分鐘到幾小時(shí)的快速恢復(fù)階段，機(jī)體一些主要功能指標(biāo)，如心率、血壓、乳酸等，首先快速恢復(fù)到訓(xùn)練前的安靜水平，之后機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡也恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前的狀態(tài)，一些重要的在運(yùn)動(dòng)中大量消耗的能量物質(zhì)儲(chǔ)備，如ATP—CP和糖原等，也在該階段被重新補(bǔ)充甚至出現(xiàn)超量恢復(fù)。在被稱為延遲恢復(fù)（Delayedrecovery）的階段，運(yùn)動(dòng)能力和機(jī)能將得到恢復(fù)和重建。關(guān)于延期恢復(fù)問題，維祿在書中強(qiáng)調(diào)，“關(guān)于身體機(jī)能和工作能力的延期恢復(fù)，一種錯(cuò)誤的理解是該階段開始于第1階段的結(jié)束，然而該階段實(shí)際上應(yīng)開始于運(yùn)動(dòng)的結(jié)束”[53]。也就是說，對(duì)于一些能量物質(zhì)或機(jī)體能力來說，它們的恢復(fù)也同樣開始于運(yùn)動(dòng)結(jié)束的即刻，但它們的恢復(fù)和重建比那些在短時(shí)間內(nèi)能夠快速恢復(fù)的功能和能量物質(zhì)需要更長的時(shí)間，因此而貫穿快速和延遲恢復(fù)2個(gè)階段。
2、3基于運(yùn)動(dòng)適應(yīng)理論的若干“模型”
隨著適應(yīng)理論在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了若干基于該理論的運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型，引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注和研究。
加拿大的班尼斯特（E。W。Banister）和他的同事們從20世紀(jì)70年代開始關(guān)注運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中刺激、疲勞和適應(yīng)三者之間關(guān)系的問題，他們以大學(xué)生游泳運(yùn)動(dòng)員全年訓(xùn)練的數(shù)據(jù)為素材，建立了游泳運(yùn)動(dòng)員的疲勞—能力數(shù)學(xué)模型[7，51]。1982年，班尼斯特正式提出了具有一般訓(xùn)練意義的“疲勞—適應(yīng)模型”（Fitness—FatigueModel）[8]，與雅客夫列夫提出的“超量恢復(fù)”這一運(yùn)用疲勞單一因素解釋運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果的模型比較，該模型也被稱為運(yùn)用疲勞和適應(yīng)2個(gè)指標(biāo)描述機(jī)能能力發(fā)展的雙因素模型（圖5）。班尼斯特認(rèn)為，人體在負(fù)荷的刺激下會(huì)同時(shí)出現(xiàn)機(jī)體疲勞和適應(yīng)2種反應(yīng)，這2種相互對(duì)抗（antagonistic）的反應(yīng)會(huì)根據(jù)負(fù)荷的變化而變化，且二者之間存在某種關(guān)系。在高負(fù)荷訓(xùn)練的情況下，疲勞的上升快于適應(yīng)，其曲線高于適應(yīng)曲線，但隨著負(fù)荷的下降疲勞曲線的下降速度加快并逐漸與適應(yīng)曲線出現(xiàn)交匯，其交匯點(diǎn)被認(rèn)為是運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)最佳競技狀態(tài)的臨界點(diǎn)，重大比賽應(yīng)該出現(xiàn)在該臨界點(diǎn)之后，即最佳競狀態(tài)區(qū)域出現(xiàn)。疲勞—適應(yīng)雙因素模型不僅推導(dǎo)出競技能力長期發(fā)展的基本規(guī)律，而且給出了在一定負(fù)荷刺激下疲勞與適應(yīng)的關(guān)系，人們可以通過實(shí)驗(yàn)找到二者之間的關(guān)系，使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練負(fù)荷過程的定量診斷和控制成為可能。
班尼斯特的疲勞—適應(yīng)雙因素模型對(duì)賽前減量訓(xùn)練具有重要指導(dǎo)意義，在某種意義上開啟了賽前訓(xùn)練量化研究的先河。在其問世之后，人們運(yùn)用該模型的思想或方法對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)行了賽前訓(xùn)練的研究[36]，同時(shí)也在其基礎(chǔ)上對(duì)模型本身進(jìn)行了研究，提出了諸如“非線性模型”（nonlinearmodel）[12]等改進(jìn)型賽前訓(xùn)練模型。
盡管班尼斯特的雙因素模型已經(jīng)比超量恢復(fù)模型有了很大的進(jìn)步，人們可以借助該模型尋找負(fù)荷（疲勞）與適應(yīng)（能力）之間的量化對(duì)應(yīng)關(guān)系，預(yù)見未來競技能力（狀態(tài)）的發(fā)展水平，但是，該模型仍然存在其局限性，人們無法通過該模型對(duì)所有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，而只能對(duì)那些力竭性體能項(xiàng)目具有一定的指導(dǎo)意義。同時(shí)，該模型也不能區(qū)別不同的訓(xùn)練刺激對(duì)機(jī)體造成的不同類型的疲勞，如神經(jīng)疲勞、肌肉疲勞和心血管疲勞等，而只能從整體上構(gòu)建刺激與疲勞和適應(yīng)之間的關(guān)系，影響到模型的準(zhǔn)確性。
20世紀(jì)80年代后期，人們開始意識(shí)到，人體運(yùn)動(dòng)能力的增長、保持和消退與人體運(yùn)動(dòng)生理學(xué)，尤其是能量代謝系統(tǒng)緊密相關(guān)，不能僅從投入（負(fù)荷刺激）和產(chǎn)出（能力改變）2個(gè)端口進(jìn)行研究，而必須深入到訓(xùn)練過程中探求其各個(gè)器官、系統(tǒng)的變化。在這方面，較為典型的研究成果是德國的馬德爾（Mader）的“機(jī)能儲(chǔ)備模型”（FunctionalReservesModel）[34]和諾依曼（Neumann）的“轉(zhuǎn)變—適應(yīng)模型”（Change—AdaptationTimeDynamicModel）[37]。
20世紀(jì)80年代末，德國運(yùn)動(dòng)生理學(xué)者馬德爾教授從細(xì)胞代謝的層面研究了人體機(jī)能能力在負(fù)荷刺激下變化的問題。他認(rèn)為，適應(yīng)的個(gè)體因素藏匿在細(xì)胞遺傳的機(jī)制之后，細(xì)胞蛋白質(zhì)分解與合成之間的關(guān)系是人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能能力變化的主要原因，蛋白質(zhì)自身所具有的衰弱、凋亡和再生時(shí)間以及在運(yùn)動(dòng)刺激條件下的分解與合成在很大程度上決定了人體運(yùn)動(dòng)能力的增長、保持或下降。因此，他提出，人體除了具有一個(gè)正常狀態(tài)下的細(xì)胞蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)代謝率之外，還存在一個(gè)在負(fù)荷作用下的“機(jī)能受限性”蛋白質(zhì)代謝率的額外增長，如果該增長發(fā)生在那些對(duì)運(yùn)動(dòng)能力具有重要影響甚至決定性作用的蛋白質(zhì)（線粒體等），則必然帶來機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的提高。當(dāng)然，如果外來刺激（負(fù)荷）過小或者超過了機(jī)體的承受能力，都會(huì)影響到蛋白質(zhì)的分解和合成率，具體表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)能力的停滯或下降。
在上述認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，馬德爾提出了“機(jī)能儲(chǔ)備模型”（圖6）。“最大機(jī)能容量”“適應(yīng)儲(chǔ)備”“現(xiàn)實(shí)機(jī)能容量”“機(jī)能儲(chǔ)備”和“現(xiàn)實(shí)生理負(fù)荷”是機(jī)能儲(chǔ)備模型的5個(gè)關(guān)鍵元素。“最大機(jī)能容量”是人體已經(jīng)具有的各種能力和一個(gè)尚未開發(fā)的“適應(yīng)儲(chǔ)備”的總合，既反映了運(yùn)動(dòng)員當(dāng)前已經(jīng)具備的總體最高運(yùn)動(dòng)能力，也顯示出運(yùn)動(dòng)員的最大潛在能力儲(chǔ)備。“適應(yīng)儲(chǔ)備”是一個(gè)受遺傳限制并可以枯竭的能力區(qū)域，它的空間越小表明運(yùn)動(dòng)員能力的可塑性越小，其下限代表著運(yùn)動(dòng)員目前所具備的運(yùn)動(dòng)水平，其上限是最大機(jī)能能力的頂端，也是運(yùn)動(dòng)能力的極限。“現(xiàn)時(shí)機(jī)能容量”是運(yùn)動(dòng)員各種子能力目前所具有的可供開發(fā)的潛能，它由“現(xiàn)時(shí)生理負(fù)荷”和“機(jī)能儲(chǔ)備”兩部分構(gòu)成，前者是機(jī)體各種不同能力已具備的各自的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)，也是至今為止機(jī)體對(duì)訓(xùn)練的適應(yīng)程度，后者是這些子能力可以支配但還未達(dá)到的機(jī)能儲(chǔ)備。上述三者之間的關(guān)系形象地揭示了訓(xùn)練負(fù)荷的運(yùn)用規(guī)律，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，如果運(yùn)動(dòng)員的“現(xiàn)時(shí)生理負(fù)荷量”越逼近“現(xiàn)時(shí)機(jī)能容量”，也就是說，“機(jī)能儲(chǔ)備”的余留量越少，說明訓(xùn)練負(fù)荷量是最佳的。如果訓(xùn)練負(fù)荷低于或超過了供支配的“現(xiàn)時(shí)機(jī)能”儲(chǔ)備，則表明訓(xùn)練負(fù)荷的安排不正確。這兩種情況均會(huì)影響訓(xùn)練的效果，過低的負(fù)荷不會(huì)引起機(jī)體的反應(yīng)，機(jī)體也不會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的適應(yīng)，而過高的負(fù)荷同樣不會(huì)給機(jī)體帶來良性的適應(yīng)，甚至造成過度訓(xùn)練和損傷。同時(shí)，“現(xiàn)時(shí)機(jī)能容量”也是人體不同子能力的代名詞，各個(gè)“現(xiàn)時(shí)機(jī)能容量”之間以及其生理負(fù)荷與機(jī)能儲(chǔ)備的大小也存在區(qū)別和差異，它們既是有限的，又在一定范圍內(nèi)是動(dòng)態(tài)變化的。不同“現(xiàn)時(shí)機(jī)能容量”的總和構(gòu)成了人體的“最大機(jī)能容量”，其中，不同的機(jī)能儲(chǔ)備又構(gòu)成了總體的適應(yīng)儲(chǔ)備，對(duì)不同機(jī)能儲(chǔ)備的挖掘，即生理負(fù)荷的不斷增長，也是對(duì)整個(gè)機(jī)體“適應(yīng)儲(chǔ)備”上限的逼近[2]。
諾依曼在1991年提出了人體的“轉(zhuǎn)變—適應(yīng)”模型[38]。該模型從時(shí)間的角度對(duì)機(jī)體細(xì)胞和組織在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練負(fù)荷作用下的適應(yīng)性變化進(jìn)行了解釋，提出了機(jī)體各器官系統(tǒng)受到足夠大的外來刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生“轉(zhuǎn)變”，在反復(fù)施加負(fù)荷的條件下則出現(xiàn)“適應(yīng)”，具體表現(xiàn)為機(jī)能能力的提高。同時(shí)，該理論還根據(jù)各器官系統(tǒng)的適應(yīng)形成在時(shí)間上的不同，將適應(yīng)的過程劃分為4個(gè)階段并為各個(gè)階段的實(shí)現(xiàn)給予了明確的時(shí)間期限（圖7）。
由圖7可見，人體對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生適應(yīng)性改變首先發(fā)生在神經(jīng)—肌肉系統(tǒng)的層面，在7~10天的訓(xùn)練中，肌肉細(xì)胞中的底物和神經(jīng)對(duì)肌肉的支配程序出現(xiàn)相應(yīng)的變化。在之后的10~20天訓(xùn)練中，機(jī)體的能量儲(chǔ)備出現(xiàn)顯著性增加，肌肉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)也同時(shí)出現(xiàn)變化。隨后，運(yùn)動(dòng)適應(yīng)進(jìn)入第3個(gè)階段，具體表現(xiàn)為能量物質(zhì)的動(dòng)員和轉(zhuǎn)換速度加快，肌肉的募集和收縮速度也得到相應(yīng)的提高。當(dāng)訓(xùn)練進(jìn)行到6周左右的時(shí)候，機(jī)體適應(yīng)進(jìn)入到第4個(gè)階段，這也是運(yùn)動(dòng)適應(yīng)過程的最后階段，參與運(yùn)動(dòng)的各個(gè)不同器官和系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)得到明顯的改善，不僅運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，而且其經(jīng)濟(jì)性也得到顯著優(yōu)化。
該理論描述了在負(fù)荷情況下機(jī)體的平衡狀態(tài)被破壞而產(chǎn)生“轉(zhuǎn)變”，在連續(xù)適宜負(fù)荷的作用下又形成新的平衡，即一個(gè)從量變（積累作用）到質(zhì)變的“適應(yīng)”過程。我們注意到，諾依曼的理論中沒有運(yùn)用傳統(tǒng)的“超量恢復(fù)”來解釋機(jī)體器官系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷的反應(yīng)，而稱其為“轉(zhuǎn)變”。依據(jù)這一觀點(diǎn)，機(jī)體在外來負(fù)荷的作用下其平衡狀態(tài)被破壞，具體的反應(yīng)就是疲勞，當(dāng)負(fù)荷條件不存在時(shí)，機(jī)體會(huì)得到恢復(fù)，如果反復(fù)對(duì)機(jī)體施加負(fù)荷刺激，則機(jī)體會(huì)由于負(fù)荷的累積效果對(duì)該刺激產(chǎn)生適應(yīng)，具體表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)器官系統(tǒng)在形態(tài)機(jī)能方面的改變。這種適應(yīng)是以刺激的累積效應(yīng)為基礎(chǔ)，首先實(shí)現(xiàn)機(jī)體器官形態(tài)的“代償”性改變，然后產(chǎn)生功能上的適應(yīng)。例如，力量訓(xùn)練使神經(jīng)對(duì)肌肉的支配作用得到改善和骨骼肌面積得到增加，從而增大了力量。
20世紀(jì)90年代之后，世界計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展開啟并推動(dòng)了人體運(yùn)動(dòng)適應(yīng)模型的智能化研究。2000年，德國美因茨大學(xué)計(jì)算機(jī)系的珀?duì)枺↗。Perl）和科隆體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)與訓(xùn)練研究所的梅斯特（MesterJ。）提出了“競技潛能元模型”（PerformancePotentialMetamodel）[35，41]，簡稱為PerPot的模型仍然秉承了“應(yīng)激—適應(yīng)”理論的核心思想，運(yùn)用應(yīng)力（Strain）輸入、應(yīng)答（Response）輸出以及二者對(duì)競技能力（Performance）的影響三者之間形成的若干交互作用，以各種“元”，即不同的系統(tǒng)和功能的形式模擬競技能力的適應(yīng)過程（圖8）[42]。該模型認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)能力的改變是機(jī)體抵抗（antagonistic）外來刺激的結(jié)果，該結(jié)果具有滯后（delay）效應(yīng)的特點(diǎn)，不僅表現(xiàn)為正面的能力提高，而且也會(huì)出現(xiàn)負(fù)面的能力下降[43]。
與之前的競技能力模型比較，PerPot模型的突出特點(diǎn)在于構(gòu)建了一個(gè)基于計(jì)算機(jī)和相關(guān)數(shù)學(xué)建模技術(shù)的模擬平臺(tái)。在該平臺(tái)上，人們可以通過一些已經(jīng)被研究證明的刺激（訓(xùn)練）與應(yīng)答（適應(yīng)）之間的關(guān)系，如跑步強(qiáng)度與心率之間的關(guān)系、血紅蛋白增長與耐力訓(xùn)練時(shí)間之間的關(guān)系等，模擬或預(yù)測(cè)競技能力的發(fā)展趨勢(shì)。
3運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型發(fā)展展望
3、1從歷史發(fā)展的視角分析和評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型
縱觀運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)能模型的發(fā)展，可以將其分為3個(gè)階段。
20世紀(jì)20年代，人們開始發(fā)現(xiàn)磷酸肌酸和肌糖原等能量物質(zhì)存在運(yùn)動(dòng)后的超量恢復(fù)現(xiàn)象，標(biāo)志性的成果為瑞典學(xué)者博格斯通和胡爾特曼等人1966年的研究，從方法和路徑上為此后的研究奠定了基礎(chǔ)，這一時(shí)期是運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型研究的初始階段。
1977年，原蘇聯(lián)著名學(xué)者雅客夫列夫在其專著《運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)》中將肌糖原超量恢復(fù)現(xiàn)象擴(kuò)展為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的超量恢復(fù)，提出了“超量恢復(fù)”學(xué)說。雅客夫列夫“超量恢復(fù)”學(xué)說的問世標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)能模型的研究進(jìn)入到一個(gè)新的階段，從運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的層面對(duì)大量能量代謝的基礎(chǔ)研究從哲學(xué)的高度進(jìn)行歸納和總結(jié)，在宏觀上建立了機(jī)體在接受負(fù)荷刺激和作出應(yīng)答過程中的機(jī)體疲勞—恢復(fù)—超量恢復(fù)3者之間的關(guān)系，構(gòu)建了首個(gè)以解釋運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效應(yīng)為目標(biāo)的理論模型。該模型首次超越了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)生理、生化的生物學(xué)領(lǐng)域，沒有將重點(diǎn)集中在磷酸肌酸、肌糖原等具體能量物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后產(chǎn)生的復(fù)雜變化方面，而是將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的能量代謝過程簡化并提煉為下降、恢復(fù)和超量恢復(fù)3個(gè)階段，高度概括了在訓(xùn)練刺激下機(jī)體機(jī)能的變化規(guī)律。該模型的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，是將機(jī)體在訓(xùn)練條件的諸多復(fù)雜變化進(jìn)行了高度簡化和凝結(jié)，人們可以將其作為制定訓(xùn)練負(fù)荷和選擇訓(xùn)練方法的依據(jù)，也可以將各種訓(xùn)練后機(jī)體的變化歸因于“超量恢復(fù)”，便于教練員和運(yùn)動(dòng)員對(duì)訓(xùn)練負(fù)荷及其效果的理解；其次，是該模型具有運(yùn)動(dòng)生物學(xué)能量代謝基礎(chǔ)的支撐，大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明肌糖原等能量物質(zhì)超量恢復(fù)現(xiàn)象的存在，與之前的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練比較，超量恢復(fù)模型的應(yīng)用無疑在一定程度上提高了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)化水平。
第3個(gè)階段實(shí)際上開始于20世紀(jì)50年代中期塞利的適應(yīng)理論問世之后，美國的威爾特和康希爾曼分別在理論上和實(shí)踐上率先將適應(yīng)理論引入競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，特別是康希爾曼在游泳訓(xùn)練上的卓越成功驗(yàn)證了適應(yīng)理論對(duì)競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有重要指導(dǎo)作用。1980年，愛沙尼亞學(xué)者維祿開始深入推動(dòng)適應(yīng)理論在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的發(fā)展，運(yùn)用適應(yīng)理論的思想解釋機(jī)體在訓(xùn)練負(fù)荷下的變化，從此，“適應(yīng)”逐漸取代“超量恢復(fù)”成為競技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的生物學(xué)基礎(chǔ)。在20世紀(jì)80年代之后，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)能模型的研究進(jìn)入一個(gè)新的活躍期，相繼出現(xiàn)了班尼斯特的“疲勞—適應(yīng)雙因素”模型、馬德爾的“機(jī)能儲(chǔ)備模型”、諾依曼的“轉(zhuǎn)變—適應(yīng)”模型和珀?duì)柕摹案偧紳撃茉蹦Ｐ汀＿@些模型盡管在影響力上難以超越超量恢復(fù)和適應(yīng)理論，但它們?nèi)诤狭水?dāng)代先進(jìn)的科技思想和技術(shù)，在運(yùn)用層面上更加貼近運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐，表現(xiàn)出較好的實(shí)操性。
長期以來，盡管一些學(xué)者不斷對(duì)雅客夫列夫提出的“超量恢復(fù)”模型提出質(zhì)疑，認(rèn)為該模型存在諸多問題。但是，我們應(yīng)該注意到，在當(dāng)時(shí)的體育科研水平下，該學(xué)說無論在生物學(xué)基礎(chǔ)上，還是在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐上，都不失為是一個(gè)“最貼近”訓(xùn)練實(shí)際的模型。作為一名杰出的運(yùn)動(dòng)生化學(xué)者，雅客夫列夫和他的研究團(tuán)隊(duì)一直致力于從能量代謝層面探索人體機(jī)能能力在訓(xùn)練中變化的機(jī)制，而并非僅從哲學(xué)和方法論的角度解釋這一問題。
塞利的適應(yīng)理論在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域一直扮演著一種指導(dǎo)思想的角色，在某種程度上可以說是一種從宏觀層面指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的思維方式或方法論。在超量恢復(fù)之后出現(xiàn)的相當(dāng)部分模型是在適應(yīng)理論思想的基礎(chǔ)上或在其影響下構(gòu)建和形成的，這些模型基本都以適應(yīng)理論的“報(bào)警—抵抗—疲憊”機(jī)體對(duì)外來刺激反應(yīng)的“三段論”為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)人體機(jī)能能力的提高源于機(jī)體對(duì)外來刺激的適應(yīng)，承認(rèn)人體都具有個(gè)體的機(jī)能能力極限，重視不同大小和形式的刺激將引起機(jī)體不同的適應(yīng)。
與“超量恢復(fù)”相比，“適應(yīng)”理論在一些重要的條件上增加了“限制”，如提出了人體運(yùn)動(dòng)極限的存在，在一些具體的解釋上更加符合運(yùn)動(dòng)的實(shí)際，如強(qiáng)調(diào)了不同運(yùn)動(dòng)員個(gè)體和不同機(jī)能能力對(duì)負(fù)荷的不同“適應(yīng)”，突出了個(gè)體差異和區(qū)別對(duì)待。在對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)制解釋的客觀性方面，“適應(yīng)”理論顯然具有較多的優(yōu)勢(shì)。但必須注意到，目前在“超量恢復(fù)”和“適應(yīng)”理論問題上的爭論并沒有結(jié)束，盡管人們對(duì)“超量恢復(fù)”學(xué)說提出了質(zhì)疑，但是依據(jù)“應(yīng)激”理論將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的生理、生化基礎(chǔ)歸因于機(jī)體的“適應(yīng)”同樣缺乏大量具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，人體運(yùn)動(dòng)能力提高的機(jī)制在許多方面仍然是“黑箱”，以目前的科學(xué)理論和技術(shù)還無法做到精確的量化解釋。因此，我們應(yīng)該站在歷史發(fā)展的立場審視和評(píng)價(jià)“超量恢復(fù)”和“適應(yīng)”這2個(gè)對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練最具影響的理論，繼續(xù)加強(qiáng)這方面的深入研究。
3、2運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型研究的發(fā)展
從當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)來看，人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型研究的未來發(fā)展主要集中在以下3個(gè)方面。
首先，以超量恢復(fù)和適應(yīng)理論為主干的運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型的多年發(fā)展，仍然基本被局限在運(yùn)動(dòng)科學(xué)的范圍內(nèi)，即使是20世紀(jì)90年代基于一定計(jì)算機(jī)技術(shù)的“競技潛能元”模型，與當(dāng)前科技的發(fā)展水平仍然存在很大的差距。近年來，多學(xué)科和高科技在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的運(yùn)用已經(jīng)明顯改變了傳統(tǒng)的訓(xùn)練，將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等高科技的理念與技術(shù)運(yùn)用于模型的開發(fā)和構(gòu)建，將成為模型研究的一個(gè)未來發(fā)展趨勢(shì)。
其次，進(jìn)一步加強(qiáng)有關(guān)基礎(chǔ)研究是運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型研究未來發(fā)展的另一個(gè)主要趨勢(shì)。人體機(jī)能模型涉及到遺傳和后天訓(xùn)練兩方面因素，涉及到訓(xùn)練負(fù)荷和機(jī)體對(duì)負(fù)荷刺激的各種生理和心理反應(yīng)以及二者之間的關(guān)系，其中既有一般性規(guī)律也有個(gè)體化特點(diǎn)。因此，以模型為研究目標(biāo)的若干基礎(chǔ)研究，如基因、能量代謝和營養(yǎng)補(bǔ)充等問題，應(yīng)成為模型研究的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的研究成果將成為未來模型構(gòu)建的基礎(chǔ)和依據(jù)。
第三，理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合是模型研究的一個(gè)重要發(fā)展方向。截至目前的各種運(yùn)動(dòng)機(jī)能模型在很大程度上大多停留在理論的層面，而并不能直接應(yīng)用于對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的指導(dǎo)，即其理論意義高于實(shí)踐作用。究其原因，一是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練本身的復(fù)雜性和個(gè)體性，二是模型功能的客觀性和可重復(fù)性，都還不能滿足訓(xùn)練實(shí)踐的需求。因此，在未來模型的研究中，應(yīng)該將實(shí)際運(yùn)用作為研究的主要目標(biāo)，將訓(xùn)練負(fù)荷、機(jī)體疲勞和機(jī)體適應(yīng)三者的關(guān)系作為研究的重點(diǎn)，運(yùn)用模型指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員競技能力的長期發(fā)展和競技狀態(tài)的短期調(diào)控。
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