Dlaczego niektórzy ludzie tracą oddech po krótkim joggingu, podczas gdy inni wydają się szybować bez wysiłku? Trening, poziom sprawności i siła mięśni naturalnie odgrywają pewną rolę. Naukowcy odkryli, że mózg ma również silny wpływ, zwłaszcza na to, jak postrzegana jest forsowna aktywność fizyczna.

Sport stanowi wyzwanie nie tylko dla ciała, ale także dla sposobu, w jaki mózg interpretuje wysiłek. Naukowcy odkryli, że wibrowanie ścięgien przed jazdą na rowerze pozwala ludziom na większy wysiłek bez poczucia, że pracują ciężej. Ich mięśnie i serca pracowały dłużej, ale ich postrzeganie wysiłku pozostało niezmienione. Ta rozbieżność między mózgiem a ciałem może pewnego dnia pomóc uczynić ćwiczenia mniej onieśmielającymi, szczególnie dla osób, którym trudno jest pozostać aktywnymi.

Jaki wpływ ma chronobiologia na sport i wyniki?

Chronobiologia zajmuje się wewnętrznymi zegarami organizmu, w szczególności rytmem okołodobowym (około 24-godzinnym rytmem). Rytmy te wpływają między innymi na:

• aktywność niektórych obszarów mózgu
• przetwarzanie bodźców sensorycznych (np. napięcie mięśni),
• tętno, siłę mięśni i metabolizm,
• motywację, zmęczenie oraz percepcję bólu i wysiłku.

Zarówno postrzeganie wysiłku, jak i wydolność mózgu i ciała są kontrolowane przez wewnętrzne rytmy biologiczne zależne od czasu. Chronobiologia pokazuje, że przetwarzanie to funkcjonuje inaczej w zależności od pory dnia. Na przykład późnym popołudniem mózg często postrzega wysiłek fizyczny jako mniej męczący niż wczesnym rankiem, nawet jeśli obiektywna wydajność jest taka sama. Odkrycia chronobiologiczne mogą wyjaśnić, kiedy takie efekty (takie jak zmniejszone postrzeganie wysiłku przez wibracje) są szczególnie silne lub słabe i jak zaplanować trening, aby był subiektywnie łatwiejszy. Rytmy chronobiologiczne kontrolują sposób, w jaki mózg i układ nerwowy interpretują sygnały cielesne, takie jak napięcie mięśni, zmęczenie i wysiłek. Wibracje ścięgien zmieniają właśnie to centralne przetwarzanie i oddzielają subiektywne postrzeganie wysiłku od rzeczywistej wydajności fizycznej. Chronobiologia zapewnia zatem ramy dla zrozumienia, kiedy i w jakich wewnętrznych warunkach czasowych takie efekty są szczególnie skuteczne. W ten sposób łączy neuronalną kontrolę wysiłku z biologicznym czasem ciała.

Dlaczego wysiłek odczuwany jest inaczej przez różne osoby

Wysiłek odnosi się do energii, którą zużywamy na czynności takie jak bieganie, jazda na rowerze lub podnoszenie ciężarów. Podczas gdy ten wydatek energetyczny można zmierzyć fizycznie, postrzeganie wysiłku nie jest czysto mechaniczne. Wpływa na to również percepcja, która może się znacznie różnić w zależności od osoby. Percepcja ta odgrywa ważną rolę w tym, czy ludzie wytrwają w ćwiczeniach. Jeśli trening jest postrzegany jako zbyt męczący, ludzie są bardziej skłonni do rezygnacji lub całkowitego unikania go. Jeśli ta sama aktywność jest postrzegana jako wykonalna, jest przyjemniejsza i łatwiejsza do kontynuowania przez dłuższy czas.

Rodzi to interesujące pytanie. Co by było, gdyby samo uczucie wysiłku można było zmniejszyć, aby ludzie mogli przezwyciężyć poczucie, że ćwiczenia są po prostu zbyt męczące? Benjamin Pageaux, profesor na Wydziale Kinezjologii i Nauk o Ruchu na Université de Montréal, bada ten pomysł wraz z trzema naukowcami z Université Savoie Mont Blanc we Francji w ramach międzynarodowego projektu badawczego.

Jak wibracje mogą zmieniać sygnały mózgu

W niedawnym badaniu zespół badawczy sprawdził, czy wibracje niektórych ścięgien mogą zmniejszyć postrzegany wysiłek podczas jazdy na rowerze. W tym celu wykorzystano przenośne urządzenie wibracyjne zaprojektowane do stymulacji ścięgien przed ćwiczeniami. Ochotnicy wzięli udział w testach laboratoryjnych na rowerze stacjonarnym. Każdy uczestnik przeszedł dwa warunki: jedną sesję po wibracji ścięgien i drugą bez wcześniejszej wibracji. W wariancie z wibracjami urządzenie zostało przymocowane do ścięgien Achillesa i ścięgien podkolanowych i aktywowane na 10 minut przed rozpoczęciem jazdy na rowerze. Następnie uczestnicy jeździli na rowerze przez trzy minuty w tempie, które postrzegali jako umiarkowane lub intensywne, dostosowując swój wysiłek do poziomu docelowego. Wyniki były imponujące. Po zastosowaniu wibracji ścięgien uczestnicy generowali większą moc i mieli wyższe tętno niż podczas sesji bez wibracji. Chociaż ich ciała pracowały ciężej, ich postrzegany wysiłek nie wzrósł.

Naukowcy próbują teraz zrozumieć, w jaki sposób wibracje ścięgien zmieniają interpretację wysiłku przez mózg. Podczas gdy dokładne mechanizmy biologiczne są nadal badane, Pageaux zaproponował kilka możliwych wyjaśnień. „W zależności od amplitudy i częstotliwości wibracji, możemy stymulować lub hamować neurony w rdzeniu kręgowym” – wyjaśnił. „Ponadto długotrwałe wibracje zmieniają reaktywność wrzecion nerwowo-mięśniowych i zmieniają sygnał wysyłany do mózgu”. Zmieniając informacje, które docierają do mózgu z mięśni, wibracje wydają się zmieniać postrzeganie ruchu i wysiłku. W rezultacie ćwiczenia mogą wydawać się łatwiejsze, mimo że mięśnie wywierają większą siłę.

Motywowanie ludzi do większej aktywności fizycznej

Chociaż wyniki są obiecujące, badania są wciąż na wczesnym etapie. Dotychczasowe testy ograniczały się do krótkich ćwiczeń na rowerze w kontrolowanych warunkach. „Nie testowano go w maratonie, a jedynie w krótkich, trzyminutowych ćwiczeniach rowerowych” – podkreślił Pageaux. „Niemniej jednak po raz pierwszy wykazano, że działa w tego typu treningu„. Następnie zespół planuje dokładniej zbadać aktywność mózgu podczas ćwiczeń. Chcą wykorzystać narzędzia takie jak elektroencefalografia i rezonans magnetyczny, aby dowiedzieć się, w jaki sposób wibracje ścięgien wpływają na aktywność neuronalną podczas wysiłku fizycznego.

Naukowcy badają również proces odwrotny. Chcą lepiej zrozumieć, w jaki sposób ból i zmęczenie zwiększają uczucie wysiłku i sprawiają, że aktywność fizyczna wydaje się trudniejsza. Ostatecznym celem jest opracowanie strategii, które zmniejszą postrzegany wysiłek i zmotywują więcej osób do aktywności fizycznej, zwłaszcza tych, którzy obecnie prowadzą siedzący tryb życia. „Dzięki lepszemu zrozumieniu, w jaki sposób mózg ocenia związek między wysiłkiem a postrzeganą nagrodą podczas ćwiczeń, mamy nadzieję promować bardziej regularną aktywność fizyczną” – powiedział Pageaux. „A wszyscy wiemy, jak ważna dla naszego zdrowia i dobrego samopoczucia jest aktywność fizyczna!”.

Do bardziej regularnej aktywności fizycznej można zachęcać poprzez specjalne ukierunkowanie mechanizmów w mózgu, które łączą wysiłek i nagrodę. Kiedy ćwiczenia są oceniane przez mózg jako mniej męczące lub bardziej satysfakcjonujące, motywacja do ich powtarzania wzrasta. Wgląd w to, jak mózg postrzega wysiłek, umożliwia, na przykład:

• Opracowanie form ćwiczeń, które subiektywnie odczuwane są jako łatwiejsze, nawet jeśli są skuteczne.
• Używanie bodźców wspomagających (np. rytm, wibracje, muzyka), które zmniejszają postrzeganie wysiłku.
• Planowanie treningów w taki sposób, aby zbiegały się z okresami wyższej motywacji w codziennym rytmie.
• Tworzenie wczesnych pozytywnych doświadczeń treningowych, które aktywują system nagród i pozwalają uniknąć negatywnych skojarzeń.

W rezultacie ćwiczenia nie są już pamiętane przede wszystkim jako obciążenie, ale bardziej jako pozytywne, osiągalne doświadczenie. Zwiększa to prawdopodobieństwo, że ludzie włączą aktywność fizyczną do swojego codziennego życia w dłuższej perspektywie.