作者：黃佳敏<譯>，CSCS
研究方向：田徑，體能/康復訓練
篇名：對最大攝氧量的錯誤認識
作者簡介：
SteveMagness是美國華盛頓特區George Mason大學的一個學生，他最近剛完成了運動科學的碩士論文，主題是關於長跑的周期訓練。他是一位中長跑運動員，1500m的最好成績是3』43」，同時也執教著一群國家少年中長跑運動員。
摘要：
這篇文章對最大攝氧量作為評價運動能力的生理指標以及用來制定長跑和其他耐力項目運動員訓練計劃時作為可變因素的使用提出了質疑。文章首先介紹了它的起源，上世紀20年代最大攝氧量最早是作為一個可測量的參數，作者解釋了它為何會在運動科學領域中變得根深蒂固。之後由此導出現代的特別是中心控制模式的研究，以及對於最大攝氧量重要性及其在訓練中的實際運用的重新評估。引用的研究顯示：建立在最大攝氧量上的基礎訓練引起的卻是各種各樣的個體反應，即使在條件相似的運動員之間也是這樣。而且運動員到了高水平階段，最大攝氧量不再繼續提高。作者認為以最大攝氧量速度訓練有時候未必像我們所描繪得那樣能產生明顯的效果。而由此也得出了作者的結論，他提出：為什麼我們將大量的訓練放在一個在高水平運動員當中很少發生改變的、經過適度訓練幾乎沒有變化的、短時間後會趨於穩定的、導致個體之間反應程度的差異很大的、同時又與運動成績關聯不大的變量上？
引言
在早期各種訓練的報告中，MIDGLEY和McNAUGHTON（2006）說：最大攝氧量（VO2max）被認為是決定耐力成績的唯一一個重要的生理因素。根據這個觀點，長跑運動員和其他耐力運動的訓練需要把注意力放在最大攝氧量上。通過訓練提高最大攝氧量也成為了許多評論文章和運動訓練文章的主題內容。整個訓練理念也發展為：用最大攝氧量強度進行訓練以及用最大攝氧量百分比強度進行訓練。如此多的焦點都專注在了這個特別的因素上，會使人感覺它應該是與運動成績和疲勞反應密切相關的。
事實上並非如此。
在本文中，最大攝氧量的極限值將會被測定。討論將會包括這個可變因素本身的合理性：為什麼它會變得如此重要、它與運動成績是如何緊密相連的、基礎訓練以最大攝氧量速度進行所帶來的功效，以及運動員是否應該通過訓練來改善它。
「最大攝氧量」這個概念是如何發展的
測量耗氧量的方法最早起源與上世紀20年代早期。在1923年，A.V. Hill和他的夥伴H. Luption提出了耗氧量上限的概念。實驗中，Hill在草地上以不同的速度跑進，同時測量各種情況下的攝氧量，實驗發現，在每分鐘243米的跑速下，他的最大攝氧量為每分鐘4.080升。可隨著跑速的增加，攝氧量卻不再增加，隨後也由此得出結論：耗氧量存在上限，用Hill的話說就是：
「跑步時隨著速度持續提高，需氧量理應也持續提高，而實際氧的攝入卻並非如此，它會有一個最大值……攝氧量會達到它的最大值，之後就僅是保持這個最大值而已，它無法再繼續提高，主要是因為受制於血液循環系統和呼吸系統。」
通過這些發現也得出了兩個長期以來被認可的結論。第一個是最大攝氧量受制於血液循環系統和呼吸系統。第二個是為測定最大攝氧量而試著設計的實驗室實驗的結果，這發生在30年後，TAYLOR等人在強度遞進的運動測試中，攝氧量數值持續上升，在它達到穩定狀態後，他們便測得了最大攝氧量。然而，在作者原先的釋義當中，這個穩定狀態並非真正的穩定狀態，因為在從一個負荷到另一個負荷的過程中，攝氧量多少會有少於150ml/min的略微增長。通過這些發現可得出：為了得到一個真正的最大攝氧量數值，必須要首先達到攝氧量的穩定狀態。
理解最大攝氧量測試實驗如何進行是很重要的，因為它能影響我們對待和使用這個參數的方式。接下來這件事就可歸因於此：最大攝氧量是在一次運動中第一次被測得的，運動科學發麵的其中一位前輩在上世紀20年代通過很大的努力解釋了它的重要性。
無論一個新的參數何時被發現或提出，在隨後的研究中都會有大量的焦點對著它。許多科學家最初的反應都是給新發現的參數賦予許多意義，似乎它能夠解答他們所有的問題。深入研究發現並誇大這個新發現的重要性很可能是人的天性。無論何時有新東西被發現，它的重要性都會被過分誇大，直到隨著時間的推移逐漸被合理認可位置。這種情況在很多事例中都存在，比如訓練中測量乳酸在早期被過分強調其重要性。
受到很早時候對最大攝氧量這個概念發展的影響，大量早期的調查研究主要是圍繞它展開的，從而也就使它原先已被認識到的重要性得到進一步的上升。另外，從很早起，根據最大攝氧量得出的一些理論便得到了發展和測試，由此產生了有很多圍繞它的研究和數據的這樣一種局面。本質上說，一個大到無法被顛覆的概念產生了，而且幾乎就好像運動科學的所有領域都是建立在最大攝氧量這個概念之上的。
重新評估最大攝氧量
最近，已經有人對將最大攝氧量作為測量標準的合理性以及將它作為評估心肺耐力實用的測量標準提出了質疑。爭論點在於事實上最大攝氧量對於測量最大攜氧能力並不具有代表性，而是在一定程度上被一個控制中樞控制著。由NOAKES等人提出了中心控制模式（CGM），該模式猜測身體會調節運動用以防止心肌缺血。主要通過大腦調節肌細胞的動員能力，限制向外周的血流量來實現。換句話說，並非像過去認為的運動能力會受制於一些參數，而是有一個控制中樞在運動中扮演著調節器的角色，而最大攝氧量正是反映了肌細胞動員能力的調節。
但針對這個模式卻產生了許多理論上的爭論。中心控制模式的支持者舉出了這樣一個事實：疲勞很少會像用傳統方式預測的那樣嚴重。而實際上，身體會通過各種的反饋信息和過去的經歷來調節能量的輸出，或者說在跑步的時候就是指的調整節奏。節奏這個概念目前正逐漸開始在耐力項目中流行，而跑到最後出現的興奮狀態和終點衝刺這樣的事實也為支持這個模式提供了進一步的證據。有趣的是，跑步時節奏的變化以及肌電圖（用於測量肌肉活性）可以通過早期的表現就觀察到，比如運動員在溫暖的和寒冷天氣比賽的情況，這些事實使人們更相信疲勞的預先調整模式。
在比賽最後階段可觀察到肌肉活性的增加，如果肌肉疲勞的話這個現象是不應該發生的。NOAKE對此的猜測是在比賽的最後階段，身體在告訴自己比賽即將結束，因此機體可以稍微提供更多一些的能量用於比賽中。對於這種猜測在2007年TUCKER等人的研究者得到了證實。他們發現在正常氧量以及高氧兩種環境下進行20公裡的騎自行車測試，在高氧環境下能量的輸出與肌電圖的變化幅度成正比。NOAKE引用這個結果進一步證實了控制肌肉活性是調節運動狀態的方式之一。
另一個由中心控制模式引發的有趣的爭論是缺氧環境對心輸出量的影響。在缺氧狀態下訓練的結果顯示：心率和每搏輸出量降低繼而導致心輸出量的最大值減小。傳統觀點是心輸出量取決於肌肉的需氧量，因此它的最大值不應該減小。然而心輸出量卻減小了，從中心控制模式的觀點來看，這是由於肌肉的工作決定了調節機制的變化和心輸出量的大小。如此說來，缺氧環境下心輸出量的減小是由於肌肉活性降低造成的，而當增加了氧氣提供之後，心輸出量會馬上增長到正常水平。這種心輸出量的快速增長證明體內有一個調節機制在控制著。再者，人們也確實曾質疑為什麼在那種肌肉需氧量提高的高海拔地區，心輸出量反而減小？
至於最大攝氧量以及它的測定方法方面的問題，NOAKES（2008年）指出多數情況下人們所希望觀察到的在漸增運動負荷測試中最大攝氧量的穩定階段並不存在。穩定階段的不存在在一次對世界一流自行車運動員的研究中也得到了證實，測試中僅有47%的運動員出現了這種穩定階段，這也促使實驗人員最後認定自行車運動員成績的受限因素可能並非對氧的依賴。有趣的是一些人認為自身機體動員能力可能是有的運動員沒有出現穩定階段的原因。如果受試者是缺乏運動的人群那這個結論可能是正確的，然而參與以上實驗的人都是世界一流自行車運動員，那認為自身機體動員能力是影響最大強度測試實驗結果的因素之一的觀點看起來就有些不合理。
在其他的研究中，例如HAWKINS等人的研究結果顯示：個體在傳統的遞增負荷測試和超大負荷強度測試下得出的最大攝氧量值有所不同，而相對的，群體在這兩種試驗方法中得出的最大攝氧量的平均值卻沒有區別，特定的個人在兩種實驗中可測得不同的最大攝氧量值是有趣的，同時也證明傳統的實驗方法並不總是能夠得出正確的最大攝氧量值。
結合許多受試者實驗中並未出現攝氧量的穩定階段以及有些個體在超大負荷強度測試較之通常的遞增負荷測試中可得到更高的最大攝氧量值這樣兩個事實，我們應該對通常的遞增負荷測試實驗得出的最大攝氧量結果提出質疑。
另外其他的研究顯示：受試者知道或者不知道測試何時結束也會影響生理參數結果，這也增加了前面提到的觀點的可信度。BADEN等人（2005年）做了個研究，兩個實驗組進行20分鐘次最大強度的跑，分為知道自己實驗只跑20分鐘的組和不知道自己跑多少時間才結束，甚至在他們跑了20分鐘停下之後也不知道此時實驗已經結束了的組，同時用自感疲勞分級（RPE，根據運動者自我感覺疲勞程度衡量相對運動強度的指標）來評價疲勞程度，最後也證明了在兩組中跑步經濟性的顯著變化。最大攝氧量測試是一個對於實驗參與者來說沒有確切結束的距離或時間的測試，因此可能這種不確定的程度會對測得的生理參數結果產生影響。該研究同時也指出了人體反饋以及對情況的預知的重要性，而且它們可以影響生理參數的變化。
考慮到新的關於疲勞的中心控制模式理論，以及許多實驗受試者並未出現穩定階段從而測出最大攝氧量的事實，我們就必須對將最大攝氧量作為測試參數提出質疑。除此之外，如果最大攝氧量的值是可調控的話，那麼就產生了這樣一個問題：最大攝氧量是否能精確地反映心肺耐力。如果我們接受這個觀點，那麼也就是說將最大攝氧量以及最大攝氧量百分比強度運用在實際訓練中可能無法給予我們所希望得到的訓練效果。
以最大攝氧量速度進行基礎訓練的效果
隨著對最大攝氧量研究的深入，也產生了建立在該參數上的兩種不同訓練方法。第一種:認為最大攝氧量速度是訓練的最佳強度，用該速度訓練可以得到最好的效果。第二種：用最大攝氧量百分比來確定訓練強度也逐漸成為了一種流行方式。
至於以最大攝氧量強度進行訓練，產生這種方式主要是因為有過一些評論性研究顯示能夠最有效地改善最大攝氧量的方法是用與該參數相一致的強度進行訓練，而不用考慮訓練的持續時間。而該研究發現隨後也被用於證明：最大攝氧量速度對於所有的不同能力的人群來說都是提高耐力最好的訓練強度。可對於這個結論也產生了兩個問題。首先，即使這個研究發現適用於所有的人群，但是正如我們在下文會提及的，在高水平運動員中最大攝氧量不會有明顯的改善。第二，過去最大攝氧量和耐力水平被認為是相同的概念，可是正如上文所說的，這並不正確。最大攝氧量或許甚至都不能用于衡量心肺耐力，那也自然就不是耐力水平的唯一決定因素。
儘管有這些顧慮，以最大攝氧量強度訓練已經比較盛行了。這方面的研究已經走過了很多的路。目前，使達到最大攝氧量強度的訓練時間最大化的研究得到了許多的關注，而現在看起來也有無數的研究和評論性文章是關於以該強度進行訓練方面的
調查人員研究了各種間歇訓練的訓練過程，並且都把焦點專注於訓練者在訓練期間達到最大攝氧量強度的總時間，這種研究方式從本質上看比較有趣，因為它更加專注於某一個參數而非運動成績。實驗的想法是達到最大攝氧量強度的訓練時間是提高最大攝氧量所需要的刺激方式。然而，這個理論並未得到研究結果的支持。例如，一份由BILLAT等人1999年的研究發現：經過四周的間歇訓練，主要觀察在最大攝氧量強度下的訓練時間，最大攝氧量和更重要的運動成績兩者都沒有得到改善。另外，早先在1984年由WENGER和BELL發表的評論性文章認為高強度訓練時對於最大攝氧量的改善與訓練量沒有關係，甚至對於沒有接受過訓練的人也是一樣。儘管有這些事實證明，研究人員仍舊堅持認為以最大攝氧量強度訓練的時間是改善耐力的關鍵因素，即使沒有研究支持過這種觀點。
研究均接受用最大攝氧量百分比來確定訓練強度的方法，這也被用於許多的訓練方法中。可這種方法的問題卻在於：不同的個體之間適應能力的差異很大，即使在相同的最大攝氧量百分比強度下訓練也是一樣。產生這種現象的原因在於個體的生理情況不同。例如，乳酸閾可以出現在任意的最大攝氧量百分比強度，即使對於經歷過訓練的個體也是一樣。比方說，如果有兩位經受過訓練的運動員都在一個固定的80%的最大攝氧量強度下訓練，對一個人來說這可能是低於乳酸閾的強度而對另一個人來說卻高於乳酸閾強度。這在實質上就會影響訓練的能量學狀況，正如有的研究顯示：以70%最大攝氧量強度訓練，個體之間乳酸水平的增加可以相差40倍。
一份最近由SCHARHAG-ROSENBERGER等人（2009年）的實驗研究測試了以相同最大攝氧量百分比強度進行訓練是否會引起相似的代謝反應。實驗發現個體在以固定的強度訓練時乳酸反應有很大的差異，即使實驗成員的最大攝氧量數值相近。他們也由此得出結論：如果目的是讓實驗者在訓練或實驗中產生相近的代謝反應，那就不應該用最大攝氧量百分比強度。
除了乳酸的差異之外,其他的因素比如個體所使用的反應底物、纖維類型以及其他的生理可變因素都會在一個固定的最大攝氧量百分比強度下產生很大的變化。最近一份由VOLLAARD等人（2009年）的研究顯示：在經過六周的耐力訓練後各種耐力方面的參數指標的平均值都有了改善，個體的反應差別很大，即使對於所有的實驗對象來說都是70%的最大攝氧量強度，有些人的參數指標也甚至表現出對訓練的消極反應。這份研究同樣發現在最大和次最大強度測試都表現出很大的適應能力的差異，包括攝氧量參數、肌肉酶的活性以及代謝水平。一個有趣的發現是對於最大攝氧量改善的敏感程度較低的人群並非是對於其他參數變化敏感程度較低的人群。在時間測試中最大攝氧量的變化程度與運動成績的變化程度不符，這個發現很重要，它證明：或許我們應該把更多的注意力放在改善運動成績上而不是調控像最大攝氧量這樣的生理學參數。
結合過去那些臆斷的認為運動成績會由於此類參數的改善而得到提高的觀點，而相對的目前研究顯示最大攝氧量的變化通常不會與運動成績的變化有直接聯繫，在理解了上述內容之後，有的人不得不對改善諸如最大攝氧量這樣的一些參數的訓練目的提出質疑。這種個體反應差異很大的現象並不新鮮，在一系列的訓練情況下都可以看到，比如高原訓練。此外，在了解到當訓練強度在一個固定的最大攝氧量百分比下個體反應的差異仍然較大之時，就不得不對它的使用提出質疑。事實上，VOLLAARD等人的研究對將最大攝氧量百分比作為確定強度的方式的做法提出了質疑，同時建議規範的確定訓練強度應該建立在那些能更直接地影響能量輸出的參數上。
這些發現再結合之前SCHARHAG-ROSENBERGER等人（2009年）的都建議如果目標是確定訓練強度的話，就該忽略掉最大攝氧量百分比。有的人因此將不得不對於訓練計劃中是否該使用最大攝氧量百分比來規定訓練強度感到困惑，因為用個體感覺這種東西來確定訓練強度就像買彩票一樣。這樣訓練看起來並不像它描述得那樣科學。實際對於受訓的長跑運動員來說，可能根據他們最近的比賽情況或者是根據作為目標的最頂尖高水平運動員的比賽節奏百分比來確定強度更有意義。
我們是否應該通過訓練來提高最大攝氧量？
正如先前提到的，研究顯示以最大攝氧量強度訓練可以使最大攝氧量得到最明顯的改善。這也被用於作為以最大攝氧量強度進行訓練的理由，因為正如之前討論的，最大攝氧量是衡量耐力水平的傳統方法。這麼做的主要想法就是：如果最大攝氧量提高了，那耐力成績也就會提高。但這可能未必是實情。
另外還有一個問題由此產生：在高水平運動員階段最大攝氧量到底是否會得到改善？事實上，這並不會。
看到最大攝氧量與運動成績之間的隔閡，VOLLAARD等人的研究發現最大攝氧量的變化與時間測試中成績的變化沒有關係。其他的研究也證明在最大攝氧量數值沒有變化的情況下運動成績能夠提高。還有的研究顯示在運動成績沒有提高的情況下最大攝氧量可以提高，這個研究由SMITH等人（2003年）發現：當最大攝氧量提高了5.0%的情況下，3000米或者5000米以上距離的項目成績沒有得到提高。另外，對於高水平運動員的運動成績變化做長期的觀察，運動成績的變化並沒有同時伴隨著最大攝氧量的變化。
在高水平運動員中，許多研究都顯示即使伴隨著運動成績的改善，最大攝氧量也沒有變化。其中有個僅有的在一組非常多的高水平運動員（33人）身上完成的研究，LEGAZ ARRESE等人（2005年）歷時三年追蹤調查最大攝氧量的變化。運動成績的提高在男子運動員身上平均為1.77%，女子運動員身上為0.69%，而最大攝氧量在本質上保持不變（男子運動員76.56-76.42，女子運動員70.31-70.05）。這提供了高水平運動員最大攝氧量沒有改變的條件下運動成績得到改善的事實。此外，在各種情況相同的組群，比如高水平運動員中發現：最大攝氧量與運動成績也沒有較高的關聯性，而且它無法用於區分哪名運動員跑得更快。
在對高水平運動員的兩個事例研究中得到了進一步的證據。一個是對一位奧運會級別的女運動員的研究，JONES（1998年）的研究顯示：當運動員的3000米成績縮短了46秒時，最大攝氧量卻由72ml/kg/min下降到66ml/kg/min。另外一份研究也是由這個作者做的，該研究對象是目前女子馬拉松世界紀錄保持者——保羅拉德克裡夫(英國)，實驗發現儘管最大攝氧量由於測試時間長短而會發生變化，但從1992-2003年它實質上還是基本穩定在70ml/kg/min。拉德克裡夫的最大攝氧量在實質上基本保持穩定，可她的訓練量和強度卻一直大幅度地增加，這看起來有些奇怪。她的訓練量從一個中等的每周25-30英裡（40-49KM）(而她當時的最大攝氧量值已經達到了72)到每周120-160英裡（192-256KM）。儘管這種大幅度地增加運動量和強度意味著能更快地改善最大攝氧量，但事實是最大攝氧量沒有發生改變。
最大攝氧量的快速變化甚至也可以在沒有經歷過專業訓練的個體上發現。在一份由SMITH和DONNELL（1984年）所做的研究中，他們對一個超過36周的訓練中最大攝氧量的變化進行了評估。試驗期間最大攝氧量大幅度地增加了13.6%，但是這些增加都是發生在前24周，在最後12周期間沒有進一步的增加。類似的，在一份由DANIELS等人（1978年）對未經歷過訓練的人群做的研究中，即使訓練負荷持續增加，運動成績也持續提高，可最大攝氧量只是在前四周得到增加，但在其後就沒有繼續提高了。根據上述的證據：最大攝氧量在高水平運動員中不會發生變化，而且與運動成績的提高沒有直接關係，那麼看起來在訓練中側重於最大攝氧量的改善似乎對於執教高水平運動員的教練們來說並不是一種合理的方法。
結論
VOLLAARD等人果斷地給出了這樣一個結論：另外，我們已經證明最大攝氧量和有氧水平反映在生理生化方面並不相關聯，建議以後可能需要對過去所提倡的對改善耐力成績決定因素的訓練方式進行重新審視。他們所意識到的「有氧水平和最大攝氧量並不直接等同而且甚至兩者之間沒有較好的關聯性」的觀點是通往正確道路的第一步，這種觀點需要更進一步地得到認可。
將上述的各文獻結論和先前所說的NOAKES提出的中心控制模式結合在一起考慮，可以發現它們說明或許最大攝氧量不該如我們所認為的那樣去衡量。再加上用最大攝氧量百分比來確定訓練強度產生的個體反應的差異非常大而且最大攝氧量在受訓運動員中沒有發生變化這樣的一些事實，我們不得不質疑所有的訓練計劃都建立在最大攝氧量的基礎上的原因何在？
因此，我們在最後給科學家和教練們提出了這樣一個關鍵性問題：為什麼對於耐力的訓練會把大量的焦點放在一個在高水平運動員中並不會發生變化的、在適度的訓練後很少變化的、在短期之後又會趨於穩定的、而且甚至與運動成績關聯不大的變量上？
譯者註：本文發表已徵得作者本人及原雜誌《田徑運動新研究》同意。
FOOTNOTE: Published withpermission of New Studies in Athletics and Jason R. Karp, the author of thisarticle.