李 捷, 王晓军, 裘 晟, 李端英, 李 稚

(1.广东省体育局 科教宣传与交流处,广东 广州 510108; 2.广东省体育局 黄村体育训练中心,广东 广州 510633; 3.广东省体育科学研究所，广东 广州 510663)

近年来,生命科学发展的一些成果颠覆了许多我们曾经习以为常的理论认识,特别是高通量测序技术的发展,使我们对细胞生命活动的复杂性及其活动模式的复杂网络关系,有了更加深入的了解。这些从神经科学、基因组学、蛋白、转录与代谢组学发展所形成的对生命活动系统的新认识,也为我们对传统竞技训练规律的探索,提供了更多的认识空间。正如我们看到的,“板块”、广义的“体能训练”“功能训练”“赛前减量”“适度疲劳”、量化监控与大数据、外训外赛、外国教练、教练与科医人员“双百计划”等。20余年来,国家体育总局、北京体育大学等高校及各省训练单位,一直都在利用各种形式推进中国竞技训练科学化的发展。与2000年相比,中国奥运军团参赛人数几乎翻倍,标志着中国专业竞技人群总体水平的进步;而传统金牌项目“历久不衰”,更是提示中国部分竞技项目训练实践的成功。但是,多年形成的、固化的传统训练理念，以及我们对现代生物科学理论转化研究的滞后,训练思维与现代训练认识错层的问题仍然十分突出,导致某些奥运项目的成绩长期落后。多年经验告诉我们,理念与训练认识方向不对,不可能取得好的运动成绩。

为更深入地了解国际竞技训练理论现状,采用理论与实验相结合的研究方法(实验技术参数均依临床标准),根据“李捷运动训练理论应用与教育研究工作室”多年对系统训练理论的研究与长期在一线训练单位进行竞技训练服务的实践,以及在奥运备战中对运动员训练与适应状态的长期监控追踪实验,运用系统训练理论与机体生命活动自组织原理,对当前国际上竞技训练理论的主流方向及高水平竞技训练中的一些核心问题进行分析与讨论。

1 现代竞技“高水平表现”训练理论简介

尽管我们去过许多美国大学与奥运训练营地进行参观学习,但是,如果脱离了美国的文化背景,想要看懂现代美国竞技训练文化体系,并不是一件容易的事情。因为经过20世纪60年代迄今的多年发展,基于人本主义精神及生命科学与科技的领先,在运动健康与“更快、更高、更强”的理念之下,美国的竞技训练认识根据自身的人文特点,已经形成了互为支撑的多结构理论体系,因而从一个局部很难看清其整个认识系统的全貌。在相关的文献检索中,真正符合“现代竞技训练”检索目的的内容,主要落位在以美国、英国、澳大利亚为主，围绕竞技目标表现训练(performance training)的理论体系中,如美国运动医学会NASM(National Academy of Sports Medicine)主编的sportsperformancetraining系列书籍[1]、 被国外一些教练尊为训练圣经的High-PerformanceTrainingforSports[2],等等。迄今,围绕“表现”训练,已经形成了以“力量及其系统功能再调适”(strength and conditioning，译为“体能”)[3]、运动防护与康复(athletic training)[4]、基于系统理念生物学基础的《整合训练生理学》[5]思维,以运动学习、运动控制、运动行为(motor learning，motor control，motor behavior)构成的运动技能理论系统，以及由以上而派生出的大量的如 “功能训练”[6]“力量训练”[7]“功率训练”[8]“耐力训练”[9]“灵敏训练”[10]“肌肉肥大训练”[11]“运动营养”[12]“运动测试与评估方法[13]”等分类明细的专门书籍等,形成了从原理到应用较为严密的理论体系，以及从资格教育认证、运动装备制造到跨国运动训练营集团的产业链,其范围已经覆盖从职业(俱乐部)队、高校到各类职业的健康与运动需求。在美国的performance训练体系中,所有训练因素(柔韧性、心肺功能、核心训练、平衡训练、反应训练、速度、灵活性、快速和抗阻训练等),按照整合训练原则[14]分为6～7个时相递阶的优化训练模型 OPTTH—MODEL,按照运动员(或顾客)的要求,在训练中通过程序化的系统优化(生理的、物理的、表现的适应),达到能表达竞技目标动作链功率最大化稳定水平的训练目的。目前,在美国竞技训练中广为应用的目标优化训练控制模型OPTTH—MODEL及其整合训练理论等,在我国尚少有人知。

2 目标表现训练是高水平训练定位与竞赛成功的生物逻辑

与国内许多项目训练主要关注竞技能力提高不同,“High performance training”清晰地把训练定位在赛场的目标行为表现上,真正从本质上体现训练的逻辑目的。而以“目标表现”去整合“能力”,与以“能力加和”训练去推向竞赛目标,是完全不同的训练思维与实践方向。实践中,“能力加和”训练效应的逻辑后果就是我们在赛场上常见的成绩不稳定与成绩水平的周期性循环。任何一个“119工程”项目(帆船、自行车、田径、皮划艇、赛艇、游泳)的业内人士都可以从自身项目的历史成绩变化(比如10年内)，以及从第8～13届全运会这些项目的成绩变化[15]中,直观地看到这个问题(包括2017年全运会)。比较之下可以发现,中国具有明确目标(完整动作链“表现控制训练”)的项目(跳水、体操、射击、举重、乒乓球、羽毛球等),在奥运赛场上长期表现优异;而其他不太成功的项目通常在训练过程中缺乏“目标”动作链的强化和优化。在训练实践中,除了赛前,这些项目很少进行专项动作链的完整训练,并且囿于大周期分期思维(3段或4段)的惯性,突出“基本能力”训练内容或物理意义上的“大运动量”训练,主动造成“能力的多因素结构竞争”与偏离目标的“低标准或不稳定的动作链功率定位”等问题。在竞赛目标表现的结构或标准2个方面,直接导致目标表现的不稳定或目标表现优化训练时间的不充足。从训练中可以看到,中国的跳水、体操、射击、举重、乒乓球、羽毛球等项目,在其自身动作链强制性封闭的专项特性下,跳水基于“目标动作”“双十”标准的小周期训练,体操进行高质量的“极限套”练习(体操2016年里约热内卢奥运会失利,“完整套”训练时间不足可能是失利的技术原因之一),射击的目标组“好十”训练，等等,都是以“实战标准,从难从严大运动量”组织训练,从而届届都取得多枚金牌。当然,这些项目在引入“负荷节奏与恢复、核心训练、防护性训练”等之前,也都曾饱受运动员大量伤病的困扰。客观上,无论经验还是理论,目标训练及其目标优化训练模型理念,不仅是当今欧美体育强国竞技优势之所在,也是我国传统金牌项目长时间保持奥运成功的重要原因。只是“目标训练”在美国已经形成理论体系,而中国的“三从一大”尚未形成严密的科学体系。在目标表现训练上,外国理论与中国奥运金牌项目的成功实践都证明这种训练定位的合理性,以及竞技训练符合生物逻辑的必要性。

以中国奥运军团1984—2016年金牌项目分布情况,说明训练定位理念的重要性。统计显示,由于训练理念与实践上的差异,在1984—2016年的9届奥运会上,中国参赛项目成绩两极分化严重。跳水、举重、体操、乒乓球、羽毛球、射击6个项目获得的金牌占全部金牌的64.3%,而国家体育总局2000年立项的“119工程”的金牌数仅占11%。可以看出,从1984年以来,传统金牌项目基本上长期“保持优势”,“119”项目个别小项虽有突破,却没有出现总体性的进步。

与大部分国外运动员的业余训练性质相比,我国是举国体制下的运动员职业制度,拥有国际职业化标准的训练场馆,充足的训练经费,庞大豪华的多级行政保障体系。然而,再好的环境条件也只是外因,真正决定训练水平的内因是教练员对训练的认识和理念。在伦敦奥运会上,当大家关注于媒体介绍英国的“黑科技”(自行车力学与材料、大数据等)时,鲜有人注意到,英国队教练在其著述中依据系统科学的非线性理论与自组织思想讨论训练问题。在被称为“训练圣经”的High-PerformanceTrainingforSports(2014年)一书中,使用系统科学中的“吸引子”“鲁棒性”“自组织”等词汇,迄今在中国训练教科书里还未出现。而对“神经肌肉控制”“能量代谢”“肌细胞”“有氧训练”等理论观念,我国学者或教练员还停留在过去还原理论分析方法设计下的实验认识,与当今神经科学与基因、蛋白及代谢组学发展所产生的系统认识相去甚远。例如,除了运动功能,肌肉本身还具有包括白细胞介素、肿瘤坏死因子、胰岛素样生长因子、瘦素、脂联素、生肌调节因子的内分泌调节功能,等等。中科院上海生命科学研究院吴家睿院士在讲座中提及,《系统生物学》是认识生命复杂系统的新角度,是21世纪的生命科学新趋势,提示我们必须在新的生物学知识体系内更新理念，转换训练认知。训练理念从能力加和到目标表现优化训练的认识转换,就现实而言,是一个从生命基础原理的训练到应用体系建设的浩大系统工程。理念正确是我们面对东京奥运会和2022年北京冬奥会时,确保“优势项群”成绩更加稳定,促进“落后项群”训练效率提高的关键。

3 竞技目标表现状态形成的生命自组织原理

3.1 训练内容的经验概率决定竞技状态的生物网络与状态定位

人体由超过100万亿个[16]细胞组成,每个细胞都为了生命系统的存在而自主进行着细胞生命平衡与进化方向的调制并表现自己的生存价值。“生命体是一个复杂系统。细胞行为通过数以千计的分子和大分子的作用与相互作用而产生”[17]。细胞是生命的基本单位,在长期的进化中,人体细胞内及不同细胞之间已经形成了实时对应于环境要求的复杂的动态通讯调适网络,通过复杂的细胞网络进行功能协同来确保生命活动的正常进行[18]。现代神经分子生物学对海兔“条件反射”神经活动机制的研究,是五羟色胺突触前易化形成及神经连接中长时程增强效应研究的开始[19],迄今已经对细胞信息网络化的分子机制,从基因组学、蛋白、转录及代谢组学等,及至中枢神经各级网络信息连接分子结构的系统复杂性有了相当深入的了解。比如,白细胞介素IL6在能量代谢中的信息作用,不仅与糖原有关,而且与脂肪酸、氨基酸、有氧氧化酶系直接关联等。我们现在知道,所谓专项细胞网络的活动,是基于训练负荷的生物经验影响,自主动态关联选择其他蛋白或信号后所构成的复杂信号反馈系统。在这个系统中,各种被激活的分子相互连接组成复杂的网络去完成经验信号的精准传递。这些活动涉及脑与神经系统、肌肉系统、能量代谢与稳态调适辅助系统(如代谢、呼吸、循环、免疫等),这些系统构成一个事实上的动态信息结构。负荷形式不同,细胞网络动员的活动空间(技术结构)范围就不同;负荷标准不同,能量体系(强度)响应的程度范围也不同;而负荷安排的时域序列排列,构成结构经验自组织定位的动态信息源。以上3者,无论哪一方信息发生变化,都会引起专项动作链相关细胞网络的活动变化,即引起系统变动。所以,生命系统是一个精准反应的经验自组织调整系统,通过训练经验概率,自组织确定对应的结构状态位置。

3.2 自组织与运动员动作链细胞网络活动系统结构定位的实时生物表达

自组织是非意识的过程,是机体为了与环境调适而自动进行的生命反应活动。我们较熟悉训练后生物指标的“稳态”效应、高原训练与红细胞再生、氧耗功率导致线粒体数量增加、力量训练导致肌纤维肥大、纵向应力导致骨壁增粗增厚、外周阻力导致心肌肥厚、高乳酸训练提高内环境稳态调适范围能力等,都是机体整体或细胞依据环境刺激的自组织反应现象。过去,我们基于应激、“条件反射”或“有生命的机械”[20]理论等,习惯地认为运动员赛场上的表现是其训练的“镜像”反映,其实,竞赛行为活动只是运动员意识控制的目的性运动信息的主动表达过程,并不是训练“镜像”反映。运动员的竞赛活动具有意识状态预置、封闭的主动控制信息网络秩序、动作链功率标准分配定位、动作时序信息链接、实时反馈动态调适、优化稳定与适度“鲁棒性”(抗干扰波动)等的多因素网络协同性质,具有系统结构生物定位状态实时表现的竞赛意义。所以,不同于药物干预或生理刺激实验所引起的被动反应情况,教练员的训练安排实质上是运动员自主的、主观意识驱动下的与负荷要求关联的运动细胞网络系统的自主组织活动,它是意识发动的运动链细胞网络在机体内依竞赛要求的时序性活动过程。在这个过程中,相关细胞网络通过信息反馈满足动作链的各种需要,产生细胞网络的经验路径,并根据经验概率进行竞争性选择,然后自组织形成特有的细胞网络空间构筑,进而形成相应的专项细胞网络结构与信息通道。一些实验表明,随着某一神经回路的多次应用,该回路上的突触数量增多,体积变大,甚至还长出新的突触。长时程增强效应的工作直接证明,多次强直刺激可引起突触后电位的持续性增强[21]。从系统生物学的角度分析,这是典型的特化细胞网络的“细胞行为模式[17],训练发动的物理量值(速度、重量、高度、远度、分数等)决定运动员动作链活动网络能量体系的动员程度与范围,进而决定动作或动作链的竞赛成绩表达水平。曲棍球队教练本杰明·罗森布拉特说:“运动员从本质上是进行自组织适应的,因此,训练的目的就是对他们的自组织及达到目标能力的开发。[2]”所以,竞技训练是训练负荷经验与专项运动细胞活动网络一致性关系的自组织互动,而竞技表现是互动效应自组织过程中产生的专项特定细胞活动网络系统的实时状态,是专项系统中诸多组分之间相互竞争自组织定位关系的总和。

比如,达到时域要求的训练标准决定细胞网络的状态水平,固定训练结构的时序小周期训练决定训练经验定位平台的结构稳定性等。竞技训练实践中,在训练因素不稳定的情况下,由于机体对训练因素进行经验实时自组织的原因,多因素训练经验不可能在专项目标结构网络进行定位。多因素训练经验形成多因素训练结构,“板块”训练就是“板块”结构,所以,目标负荷经验与专项运动细胞活动网络,在实际训练中必须保持高度的一致性关系,才能形成稳定的生物结构基础,获得稳定的竞赛状态表现。

4 竞技状态结构实时状态实证分析

关于训练负荷的生物结构定位问题,我们用反映运动员训练适应水平的脑系统熵指标表示。在“2012奥运优秀运动员脑与中枢适应存在的客观方式及其复杂性的动态实验监控与中枢适应机制理论研究”项目中,对现役运动员的不同级别(国际健将与健将、一级、二级运动员)的情况进行实验调查。结果表明,国际健将呈现出非常显著的系统信息(训练经验优势)集中现象,熵值明显低于其他运动员(图1),不同级别运动员的脑熵均数分布(以现役运动员为限,其中,一级运动员86人次,二级运动员126人次,健将456人次,国际健将465人次)如图1所示。

图1 不同级别运动员的脑熵分布(以现役运动员为限) 注:椭圆处为国际健将

国际健将与其他运动级别运动员脑系统熵(数均)状态的比较见表1。

表1 国际健将与其他运动级别运动员脑系统熵(数均)状态比较

由图1和表1可知,目标竞技表现的生物网络结构是目标标准要求下的细胞网络经验的实时自组织,与训练对应的细胞网络活动状态随着训练内容与标准的变化而产生适应结构的调适。国际健将级运动员熵值小,说明其对训练信息反应的细胞网络行为相对更集中,专项状态比其他运动员更稳定,这与巴甫洛夫提出的高级神经活动的“优势原则”和大卫·乔伊斯(David Joyce)提出的训练中吸引子(attractor)的原理是一致的。当然,以上都是对确定时间点上的结构状态而言。同时,运动员的状态水平具有实时反映与训练内容时域结构效应的特点,表现出运动员状态水平的变化。通过系统状态监控技术,可以对运动员细胞网络的定位状态进行时序监控,直接获得运动员的训练适应状态信息,并反推训练结构与标准安排的合理性。

以上对当前竞技训练理论的一些问题进行了简单讨论,限于篇幅,有关训练负荷的稳定与精准性对竞技表现稳定性的生物限制原理、脑策略与训练的自组织效率、稳定小周期有利于活动网络细胞的时序经验筛选效应、细胞行为网络状态结构自组织“只能在安静时发生”、能量代谢与目标训练设计的生物逻辑手段、“系统训练”的逻辑定义、系统训练的限制性及其与传统训练观念的认识悖理、系统训练的监控技术与分析原理等,将在后续文章中论述。

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