Центральный губернатор: Управляет ли ваш мозг скоростью бега?

Модель центрального губернатора - это теория усталости.

Как бегуны, мы знаем, что такое усталость. Это когда все болит, ты устал, ты хочешь домой, ты должен ходитьБег - это отстой.

Термин 'усталость' часто встречается в спортивном мире. Но, как ни странно, конкретного определения, с которым бы согласились ученые, не существует. Усталость нельзя просто рассмотреть под микроскопом, и у разных людей разные отношения с усталостью.

Поэтому, чтобы разобраться в этом понятии, исследователи разработали множество теорий усталости. Теория центрального губернатора - лишь одна из них.

До того как в 1924 году физиолог А.В. Хилл предложил теорию центрального управления (1), идея о том, что усталость при беге имеет какое-то отношение к мозгу, была абсолютно неправдоподобной. И даже после этого теория центрального управления подверглась серьезной критике со стороны научного сообщества.

В этой статье мы рассмотрим:

• Различие между периферической и центральной усталостью

• Объяснение модели центрального губернатора

• Как вы можете расширить свои умственные возможности с помощью физических тренировок

• Влияние модели центрального регулятора на темп

• 3 способа улучшить свой бег с помощью Модели Центрального Губернатора

• 2 проблемы с моделью центрального губернатора

Готовы узнать больше о своем удивительном мозге?

Давайте разбираться!

периферическая усталость против центральной усталости

С 1890-х годов усталость считалась уделом мышц.

Когда итальянский физиолог Анджело Моссо опубликовал свои выводы в журнале La Fatica (Усталость) в 1891 году (2), он создал традиционную модель утомления, названную периферическим утомлением.

Другими словами, периферическое утомление утверждает, что физиологические изменения, приводящие к утомлению, связаны со специфическими, локальными факторами мышечной моторики (3).

Модель центрального регулятора противостоит периферической усталости и утверждает, что утомление вызывают не мышцы, а мозг.

объяснение модели центрального губернатора

Модель центрального губернатора утверждает, что мозг - это центр управления организмом и его защитный механизм, и поэтому именно мозг в конечном итоге отвечает за способность организма выполнять физические упражнения.

Согласно теории, мозг постоянно контролирует состояние организма во время тренировок, чтобы мы не навредили себе. Он держит тело под контролем, не позволяя ему слишком далеко отклоняться от гомеостаза (равновесия).

Если мозг чувствует, что тренировка переходит на потенциально опасный уровень - бег слишком далеко, слишком быстро, на слишком мало топлива- мозг принимает меры для снижения интенсивности упражнений.

В модели периферической усталости причина 'жжения' квадрицепсов бегуна напрямую связана с физиологическими факторами, а именно с накоплением кислотности в мышцах, вызванным бегом. Однако, согласно модели центрального управления, это 'жжение' является результатом того, что мозг уменьшает набор мышечных волокон в квадрицепсах (4).

Когда физиолог А.В. Хилл первоначально предложил модель центрального регулятора, он предположил, что сердце не полностью отвечает за свое функционирование, и вместо этого его защищает некий регулятор, возможно, из нервной системы (5).

Со времен рудиментарной теории Хилла модель центрального губернатора была усовершенствована. Совсем недавно психолог Тим Ноакс и др. теоретизировали модель центрального губернатора следующим образом:

'Выполнение упражнений регулируется центральной нервной системой специально для того, чтобы не допустить катастрофического физиологического отказа во время нормальной физической нагрузки у человека'.

'Подсознательный мозг задает интенсивность тренировки, определяя количество активированных двигательных единиц и, следовательно, массу скелетных мышц, которые задействуются в течение тренировки'.

Примером модели центрального регулятора в действии является классический бег на длинные дистанции: финишная прямая спринт.

На 16-й миле марафонау бегуна может закончиться бензин. Они врезаются в стену. Мысль о том, что можно идти на секунду быстрее, чем ходьбы не может быть и речи. Тем не менее они упорно идут вперед, пока финишная черта не оказывается в поле зрения. И чудесным образом за 400 метров до финиша они переходят в спринт!

Согласно модели Центрального губернатора, мозг понял, что за 400 метров до финиша нет никакого риска в том, чтобы ускорить темп, поэтому он открывает биологические пути и позволяет телу бежать быстрее.

так ли это все разум над материей?

Обычно люди, услышав о модели центрального губернатора, полагают, что поскольку ваш мозг контролирует ваш мозг, а не мышцы, это означает, что вы можете просто заставить себя бежать быстрее или дальше, отключив центральный регулятор. Это не так.

Бег - это сочетание трех важных компонентов: эмоциональногофизического и ментального.

Вы не можете просто отключить центральный регулятор. И даже если бы вы могли отключить центральный регулятор, то физическая подготовка спортсмена все равно является ограничивающим фактором.

Например, даже без влияния центрального регулятора 4-часовой марафон бегун, скорее всего, умрет раньше, чем пробежит двухчасовой марафон. Его тело просто не сможет удовлетворить спрос.

Однако этот четырехчасовой марафонец может научиться расширять границы своего центрального регулятора с помощью ментальных тренировок и визуализации чтобы задействовать дополнительные резервы производительности.

преодоление умственных ограничений с помощью физических тренировок

Хотя вы не можете полностью отключить или преодолеть центральный регулятор, вы можете тренировать свой разум, чтобы улучшить его способность переносить физический дискомфорт и подготовить его к физическим нагрузкам, которые вы предъявляете к нему во время бега.

Один из способов, с помощью которого наш центральный регулятор регулирует работу организма, - это ощущение боли. Когда вам больно во время бега, вы, как правило, расслабляетесь. Великие бегуны способны лучше преодолевать боль.

Слышали ли вы о руке в лед воде?

В ходе исследований (7) спортсмены и неспортсмены погружали руки в ведро с ледяной водой на столько, на сколько могли. Спортсмены оказались более устойчивы к боли и могли держать руки погруженными в воду гораздо дольше, чем неспортсмены.

Теория заключается в том, что спортсмены изменили свое отношение к боли. Они смогли 'перебороть' боль, когда неспортсмены не смогли.

Исследователи пришли к выводу, что причина более высокой устойчивости к боли у спортсменов по сравнению с неспортсменами заключается в том, что их тренировки повлияли на то, как они переносят боль. Часы, проведенные на тренировках в некомфортном или болезненном физическом состоянии, привели к тому, что их мозг стал способен переносить более сильную боль, и этот навык перешел на сферы, не связанные со спортом.

Модель центрального губернатора предполагает, что пределы человеческой выносливости являются гибкими.У нас всегда есть резервы, наш мозг просто скрывает их от нас.

Но с помощью физической подготовки мы можем преодолеть психологические барьеры.

'Моя недоказанная гипотеза заключается в том, что в случае близкого финиша физиология не определяет, кто победит. Скорее, где-то на заключительном отрезке гонки мозг второго и более низких финишеров принимает их соответствующие финишные позиции и больше не пытается бороться за более высокий финиш'.

влияние модели центрального губернатора на темп

Идея о том, что ваш мозг в конечном итоге управляет тем, как далеко и быстро вы бежите, имеет большое значение для нашего отношения к темпу.

Согласно модели центрального губернатора, темп - это один из способов, с помощью которого мозг регулирует работу организма.

Другими словами, мозг 'предвидит' все известные переменные гонки или забега - дистанцию, рельеф местности, температуру и т. д. - и затем рассчитывает оптимальный темп, который позволит вам пересечь финишную черту, не умерев и не нанеся себе серьезных травм.

С научной точки зрения, согласно исследованиям Ноакса и др:

'Мозг определяет количество активных двигательных единиц на основе стратегии темпа, которая позволит выполнить задачу наиболее эффективным способом, сохраняя при этом внутренний гомеостаз и резервные возможности метаболизма и физиологии'.

Когда вы слишком отклоняетесь от оптимального физиологического темпа, ваш мозг реагирует на это ограничением уровня активации мышц, чтобы замедлить работу организма.

3 способа улучшить свой бег с помощью модели центрального губернатора

1. Не разгоняйтесь слишком рано.

Слишком быстрое ускорение в начале бега приводит к раннему срабатыванию центрального регулятора. Это означает, что мозг запустит физиологические изменения, чтобы замедлить ваше тело и не навредить себе.

Вместо этого не отклоняйтесь слишком сильно от своей первоначальной стратегии темпа.

2. Используйте техники визуализации

Осторожно, вы же не хотите оказаться на стартовой линии марафона или ультра слепо представляя себе легкий и беззаботный бег. Если вы так поступите, вы настроите себя на неудачу. Когда ваш центральный регулятор включится (а он включится), вы, скорее всего, поддадитесь болевым ощущениям мозга и сдадитесь, или сбавите темп намного ниже целевого.

Вместо этого, когда вы приближаетесь к гонке, мысленно поместите себя в тот момент гонки, когда станет трудно, и представьте, как вы преодолеваете боль. Представляя, как вы преодолеваете боль и усталость, вы будете лучше подготовлены к реальным условиям гонки.

3. Включите в свои тренировки занятия на скорость

Как мы уже видели в исследованиях с ледяной водой, спортсмены обладают более высокой устойчивостью к боли из-за времени, проведенного в болезненных условиях на тренировках.

Как известно, самые болезненные виды беговых тренировок это скоростные тренировки: спринты в гору, фартлек-тренировки, интервальные тренировки.

Включив эти виды занятий в свой тренировочный график, вы сможете избавиться от психологических ограничений, связанных с болью.

Совет профессионала: Когда вам кажется, что все кончено и вы просто не можете сделать еще одно повторение, выполните последнее повторение в спринтерском темпе. Именно здесь вы получите наибольшую награду за свою психологическую стойкость в день соревнований.

2 Вызовы модели центрального губернатора

Как мы уже говорили в начале этой статьи, существует не одна модель усталости, и не все в мире спортивной психологии согласны с теорией центрального губернатора. Вот несколько аргументов против этой теории:

1. Отсутствие доказательств

По словам Генриетты ван Прааг, доктора философии, исследователя из Национального института здоровья, модель центрального губернатора 'не имеет четкой структурной/физиологической основы в центральной нервной системе'. Таким образом, эмпирические доказательства существования 'губернатора' еще предстоит найти'.

2. Она не учитывает все факторы

Модель центрального губернатора рассматривает один из аспектов усталости. Однако в жизни существует множество факторов, ограничивающих производительность бега. Мотивация например, экологические проблемы (10).

Цитаты великих спортсменов

Роджер Баннистер: 'Великий барьер - это ментальное препятствие'.

Дерек Клейтон: 'Разница между моим мировым рекордом и многими бегунами мирового класса заключается в ментальной стойкости. Я бежал, веря в то, что разум важнее материи'.

Винс Ломбарди: 'Усталость делает из всех нас трусов'.

Библиография

1. Ноакс Т. Д. Максимальное поглощение кислорода: 'классическая' и 'современная' точки зрения: опровержение. Med Sci Sports Exerc. 1998 Sep;30(9):1381-98. doi: 10.1097/00005768-199809000-00007. PMID: 9741607.

2. Di Giulio C, Daniele F, Tipton CM. Angelo Mosso and muscular fatigue: 116 лет после первого съезда физиологов: IUPS commemoration. Adv Physiol Educ. 2006 Jun;30(2):51-7. doi: 10.1152/advan.00041.2005. PMID: 16709733.

3. Kirkendall DT. Механизмы периферического утомления. Med Sci Sports Exerc. 1990 Aug;22(4):444-9. PMID: 2205780.

4. Noakes TD. Пришло ли время отправить на пенсию модель А.В. Хилла? Опровержение статьи профессора Роя Шепхарда. Sports Med. 2011 Apr 1;41(4):263-77. doi: 10.2165/11583950-000000000-00000. PMID: 21425886.

5. Hill, A. V., Long, C. N. H. and Lupton, H. (1924). 'Мышечные упражнения, молочная кислота и поступление и использование кислорода'. Части I-III. Proc. R. Soc. Lond. 97, 438-475.

6. Noakes TD, St Clair Gibson A, Lambert EV. От катастрофы к сложности: новая модель интегративной центральной нейронной регуляции усилий и утомления во время тренировки у людей: резюме и выводы. Br J Sports Med. 2005;39(2):120-124. doi:10.1136/bjsm.2003.010330

7. Pettersen SD, Aslaksen PM, Pettersen SA. Pain Processing in Elite and High-Level Athletes Compared to Non-athletes. Front Psychol. 2020;11:1908. Опубликовано 2020 Jul 28. doi:10.3389/fpsyg.2020.01908

8. Noakes TD. Fatigue is a Brain-Derived Emotion that Regulates the Exercise Behavior to Ensure the Protection of Whole Body Homeostasis. Front Physiol. 2012;3:82. Опубликовано 2012 Apr 11. doi:10.3389/fphys.2012.00082

9. St Clair Gibson A, Noakes T D. 'Evidence for complex system integration and dynamic neural regulation of skeletal muscle recruitment during exercise in humans.' Br J Sports Med 2004. 38797-806.806

10. Weir JP, Beck TW, Cramer JT, Housh TJ. Is fatigue all in your head? Критический обзор модели центрального губернатора. Br J Sports Med. 2006 Jul;40(7):573-86; обсуждение 586. doi: 10.1136/bjsm.2005.023028. PMID: 16799110; PMCID: PMC2564297.