劍橋大學(xué)使用理論生物物理學(xué)方法構(gòu)建模型 可預(yù)測鍛煉肌肉最佳鍛煉方式

在社交網(wǎng)絡(luò)中，人們對(duì)于顏值和身材的追求無比狂熱：不露臉的腹肌照，健壯發(fā)達(dá)的肱二頭肌、胸肌，分分鐘讓人沉淪。無論是出于塑形減脂，還是保持精神活力的目的，健身都成為了大眾參與較多的運(yùn)動(dòng)方式，雖然健身的過程比較痛苦，但也不影響人們反反復(fù)復(fù)地放棄與參與。

誰不想成為街頭最靚的仔呢?不過對(duì)于健身愛好者來說，如何花費(fèi)最少的時(shí)間對(duì)身體進(jìn)行最成功的雕刻，是大家最為關(guān)心的事兒。我們在市面上可以看到各種健身鍛煉視頻和書籍教導(dǎo)人們?nèi)绾五憻?，基本上這些信息都是從對(duì)大塊肌肉的刺激角度來展開。對(duì)于個(gè)體來說，鍛煉的效果不盡相同，刺激的時(shí)間、刺激的有效負(fù)重都沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)是否可以在分子的精微層面，研究出千人千面更加有針對(duì)性的鍛煉方案?

最近有個(gè)劍橋大學(xué)的研究，解決了這個(gè)問題。他們可以從分子級(jí)別的肌肉增長層面判斷特定的運(yùn)動(dòng)量對(duì)肌肉生長的影響程度。

肌肉的最佳成長模式

劍橋大學(xué)的研究人員使用理論生物物理學(xué)方法構(gòu)建了模型，該模型可以判斷特定的運(yùn)動(dòng)量會(huì)導(dǎo)致肌肉生長的程度以及需要多長時(shí)間，簡單來說這個(gè)模型可以預(yù)測鍛煉肌肉的最佳鍛煉方式。

為什么有效的鍛煉對(duì)于健身來說這么重要?科學(xué)研究顯示，對(duì)于不同的個(gè)體來說，每個(gè)人的肌肉生長都有一個(gè)最佳的阻力訓(xùn)練重量。肌肉只能在很短的時(shí)間內(nèi)接近其最大負(fù)荷，并且隨著時(shí)間的累積，負(fù)荷會(huì)激活細(xì)胞信號(hào)通路，從而合成新的肌肉蛋白質(zhì)，但負(fù)荷低于某個(gè)值，肌肉負(fù)載不足，運(yùn)動(dòng)時(shí)間將不得不成倍增加以進(jìn)行補(bǔ)償，因此有效的肌肉刺激鍛煉，省時(shí)又省力。

無論是對(duì)普通人還是專業(yè)的頂尖運(yùn)動(dòng)員來說，更好地了解肌肉生長的原因和方式，對(duì)肌肉進(jìn)行特定訓(xùn)練，通過定期高價(jià)值的訓(xùn)練來最大限度地發(fā)揮潛力，這樣可以節(jié)省大量時(shí)間和資源。

研究肌肉的生長，需要從單個(gè)肌肉或其單個(gè)纖維中找到關(guān)鍵去觀察。肌肉由單獨(dú)的細(xì)絲組成，這些細(xì)絲只有 2 微米長，寬度不到 1 微米，小于肌肉細(xì)胞的大小。肌肉生長的部分解釋必須在分子尺度上，而提取肌肉細(xì)胞去觀察會(huì)忽略運(yùn)動(dòng)過程中的氧氣和葡萄糖水平等其他影響因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)蛋白的肌肉成分負(fù)責(zé)產(chǎn)生影響肌肉生長的化學(xué)信號(hào)。當(dāng)肌肉被拉伸時(shí)，其中的很大一部分蛋白質(zhì)會(huì)伸展，但在肌肉收縮時(shí)，一小部分蛋白質(zhì)分子也會(huì)處于緊張狀態(tài)。這部分肌聯(lián)蛋白包含所謂的肌聯(lián)蛋白激酶域，它是產(chǎn)生影響肌肉生長的化學(xué)信號(hào)的域。如果分子在更大的力下或在相同的力下保持更長時(shí)間，則它更有可能打開，這兩種情況都會(huì)增加激活信號(hào)分子的數(shù)量，這些分子會(huì)誘導(dǎo)更多信使 RNA 的合成，從而產(chǎn)生新的肌肉蛋白質(zhì)，并且肌肉細(xì)胞的橫截面增加。

研究人員從一個(gè)簡單的模型開始，該模型跟蹤在受力下打開的肌聯(lián)蛋白分子，并啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)。他們使用顯微鏡數(shù)據(jù)來確定肌聯(lián)蛋白激酶在受力下打開或關(guān)閉并激活信號(hào)分子的依賴性概率。通過增加額外的影響因子，如代謝能量交換，以及重復(fù)長度和恢復(fù)，使模型變得更加復(fù)雜。

模型研究發(fā)現(xiàn)肌肉生長主要發(fā)生在最大負(fù)荷的 70%。在此之下，肌聯(lián)蛋白激酶的開放率急劇下降，并阻止了機(jī)械敏感信號(hào)的發(fā)生。除此之外，模型已經(jīng)定量預(yù)測了快速衰竭的肌肉負(fù)荷鍛煉會(huì)阻止肌肉的生長。這也意味著快閃式的運(yùn)動(dòng)方式，對(duì)于增肌毫無卵用，循序漸進(jìn)的雕刻肌肉才會(huì)引起質(zhì)變。

這個(gè)模型以定量的、分子級(jí)別的研究方式剖析了肌肉的成長，研究人員表示未來可以基于研究的模型，開發(fā)為軟件 APP，用戶可以通過輸入他們個(gè)人生理的一些細(xì)節(jié)參數(shù)來優(yōu)化他們的鍛煉方式以快速讓肌肉成長，實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定目標(biāo)提供個(gè)性化的鍛煉方案。而在模型的改進(jìn)方面，未來會(huì)使用男性和女性的詳細(xì)數(shù)據(jù)擴(kuò)展他們的分析，現(xiàn)在的很多運(yùn)動(dòng)研究嚴(yán)重偏向于男性運(yùn)動(dòng)員。

很明顯的是這項(xiàng)研究對(duì)于訓(xùn)練頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員來說受益頗多，教練可以借助模型更深入地了解肌肉如何感知和響應(yīng)負(fù)荷的潛在機(jī)制，幫助設(shè)計(jì)制定更加精微細(xì)致的訓(xùn)練方案來實(shí)現(xiàn)肌肉的質(zhì)變。

在醫(yī)療健康領(lǐng)域，該模型還可以對(duì)長期臥床休息或宇航員在微重力環(huán)境中出現(xiàn)的肌肉萎縮問題進(jìn)行解析，顯示肌肉在開始惡化之前可以保持不活動(dòng)多長時(shí)間，以及最佳恢復(fù)機(jī)制可能是什么。

對(duì)于健身愛好者來說，很多人對(duì)于健身知識(shí)都是一知半解，而專業(yè)人士的聘請(qǐng)也比較貴，并不是很多人都有財(cái)力去請(qǐng)專業(yè)的健身教練來指導(dǎo)練習(xí)，錯(cuò)誤的鍛煉方式損傷肌肉對(duì)身體有很大的損害。再者就是無論是否有健身教練的指導(dǎo)，對(duì)于某個(gè)部位的肌肉如何有效的鍛煉，個(gè)體體質(zhì)致使結(jié)果都不盡相同，以什么姿勢刺激肌肉，負(fù)重多少，鍛煉多久，這些具體細(xì)微的知識(shí)很多人都一無所知，容易在彎道上做無用功，借助預(yù)測模型有效的鍛煉，可以告別效率黑洞。

預(yù)測模型的 App 還在開發(fā)的過程中，暫時(shí)沒有下線使用，不過市面上已經(jīng)有很多的智能設(shè)備，可以在宏觀層面的肌肉建設(shè)中供健身愛好者選擇。

花里胡哨的黑科技

俗話說得好，磨刀不誤砍柴工，為了鍛煉肌肉呈現(xiàn)出好的效果，設(shè)備得先備齊全才好全力以赴。設(shè)備黨們?yōu)榻∩矶缡诌^的科技產(chǎn)品不在少數(shù)，什么運(yùn)動(dòng)耳機(jī)、運(yùn)動(dòng)手表、AI 健身鏡、健身環(huán)游戲、智能跳繩等。

尤其是這兩年大火的 AI 健身鏡、健身環(huán)。前者是內(nèi)置課程與 AI 指導(dǎo)的魔鏡，消費(fèi)者可以在鏡子面前接受虛擬 AI 教練的指導(dǎo)進(jìn)行鍛煉，對(duì)于沒有時(shí)間去健身房的人來說是個(gè)可能的選擇，但是也有人表示健身鏡的實(shí)際效果并沒有那么美麗，鏡面的大小與角度會(huì)限制運(yùn)動(dòng)的方式和動(dòng)作，攝像頭可能會(huì)無法全面的采集到使用者的精準(zhǔn)動(dòng)作，再加上大幾千元的花費(fèi)，似乎不是個(gè)劃算的買賣。雙方似乎都不能互相說服，個(gè)體的差異本就難以調(diào)和，各有所愛吧。

對(duì)于肥宅星人來說，有氧運(yùn)動(dòng)是反人性的，但健身環(huán)似乎能夠撕開個(gè)鍛煉健身的口子，讓喜歡躺著不愛活動(dòng)的人活動(dòng)一下下，很多人就當(dāng)做是個(gè)趣味的游戲參與，在玩耍中鍛煉身體。因?yàn)榻∩憝h(huán)簡單、趣味性強(qiáng)，面向的人群比較廣泛，在疫情期間突然走俏，價(jià)格翻番，一機(jī)難求。

這些先銳的健身科技產(chǎn)品在全民保健的潮流中應(yīng)運(yùn)而生，也為枯燥無味的有氧運(yùn)動(dòng)旅途帶來了趣味，至于這些黑科技小玩意兒到底有沒有用就仁者見仁、智者見智，你積極使用的話它就能充分參與你的肌肉建設(shè)中，如果懶得體驗(yàn)，也就成為了擺設(shè)趴地吃灰。

可預(yù)見的趨勢是，消費(fèi)者運(yùn)動(dòng)意識(shí)的增強(qiáng)已經(jīng)讓這個(gè)群體走向了對(duì)專業(yè)度更高的要求上了，簡單的功能無法打動(dòng)這些設(shè)備控們，健身智能設(shè)備的設(shè)計(jì)未來會(huì)變得更加專業(yè)細(xì)分。

無論是對(duì)于物理層面肉眼可見的肌肉塊刺激，還是分子級(jí)別的精細(xì)研究，肌肉的雕刻是從里到外都在被打磨要求。想要增肌塑型、提升精力，甚至是康復(fù)訓(xùn)練，肌肉都會(huì)被層層動(dòng)作拆解磨煉，在這個(gè)過程中，技術(shù)讓體驗(yàn)難受的肌肉塑造過程變得更加容易接受，也讓肌肉的生長變得更加高效，從智識(shí)和激勵(lì)的層面激發(fā)了我們的健身動(dòng)機(jī)。在健康方面，技術(shù)的輔助改變了人們參與運(yùn)動(dòng)的積極性，健身讓身體充滿活力，技術(shù)讓肌肉塑造進(jìn)階加速!

關(guān)鍵詞： 劍橋大學(xué) 理論 生物物理學(xué) 構(gòu)建模型