從分子層面雕刻肌肉 新數(shù)學(xué)模型預(yù)測鍛煉肌肉最優(yōu)方式

在社交網(wǎng)絡(luò)中，人們對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動方式，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？不過對于健身愛好者來說，如何花費最少的時間對身體進行最成功的雕刻，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)绾五憻挘旧线@些信息都是從對大塊肌肉的刺激角度來展開。對于個體來說，鍛煉的效果不盡相同，刺激的時間、刺激的有效負重都沒有定量的標(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性的鍛煉方案？

最近有個劍橋大學(xué)的研究，解決了這個問題。他們可以從分子級別的肌肉增長層面判斷特定的運動量對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)建了個模型，該模型可以判斷特定的運動量會導(dǎo)致肌肉生長的程度以及需要多長時間，簡單來說這個模型可以預(yù)測鍛煉肌肉的最佳鍛煉方式。

為什么有效的鍛煉對于健身來說這么重要？科學(xué)研究顯示，對于不同的個體來說，每個人的肌肉生長都有一個最佳的阻力訓(xùn)練重量。肌肉只能在很短的時間內(nèi)接近其最大負荷，并且隨著時間的累積，負荷會激活細胞信號通路，從而合成新的肌肉蛋白質(zhì)，但負荷低于某個值，肌肉負載不足，運動時間將不得不成倍增加以進行補償，因此有效的肌肉刺激鍛煉，省時又省力。

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

研究肌肉的生長，需要從單個肌肉或其單個纖維中找到關(guān)鍵去觀察。肌肉由單獨的細絲組成，這些細絲只有2微米長，寬度不到1微米，小于肌肉細胞的大小。肌肉生長的部分解釋必須在分子尺度上，而提取肌肉細胞去觀察會忽略運動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)蛋白的肌肉成分負責(zé)產(chǎn)生影響肌肉生長的化學(xué)信號。當(dāng)肌肉被拉伸時，其中的很大一部分蛋白質(zhì)會伸展，但在肌肉收縮時，一小部分蛋白質(zhì)分子也會處于緊張狀態(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)信號的域。如果分子在更大的力下或在相同的力下保持更長時間，則它更有可能打開，這兩種情況都會增加激活信號分子的數(shù)量，這些分子會誘導(dǎo)更多信使 RNA 的合成，從而產(chǎn)生新的肌肉蛋白質(zhì)，并且肌肉細胞的橫截面增加。

研究人員從一個簡單的模型開始，該模型跟蹤在受力下打開的肌聯(lián)蛋白分子，并啟動信號級聯(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，并阻止了機械敏感信號的發(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荷鍛煉會阻止肌肉的生長。這也意味著快閃式的運動方式，對于增肌毫無卵用，循序漸進的雕刻肌肉才會引起質(zhì)變。

這個模型以定量的、分子級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人生理的一些細節(jié)參數(shù)來優(yōu)化他們的鍛煉方式以快速讓肌肉成長，實現(xiàn)針對特定目標(biāo)提供個性化的鍛煉方案。而在模型的改進方面，未來會使用男性和女性的詳細數(shù)據(jù)擴展他們的分析，現(xiàn)在的很多運動研究嚴(yán)重偏向于男性運動員。

很明顯的是這項研究對于訓(xùn)練頂級運動員來說受益頗多，教練可以借助模型更深入地了解肌肉如何感知和響應(yīng)負荷的潛在機制，幫助設(shè)計制定更加精微細致的訓(xùn)練方案來實現(xiàn)肌肉的質(zhì)變。

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

對于健身愛好者來說，很多人對于健身知識都是一知半解，而專業(yè)人士的聘請也比較貴，并不是很多人都有財力去請專業(yè)的健身教練來指導(dǎo)練習(xí)，錯誤的鍛煉方式損傷肌肉對身體有很大的損害。再者就是無論是否有健身教練的指導(dǎo)，對于某個部位的肌肉如何有效的鍛煉，個體體質(zhì)致使結(jié)果都不盡相同，以什么姿勢刺激肌肉，負重多少，鍛煉多久，這些具體細微的知識很多人都一無所知，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)，什么運動耳機、運動手表、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，消費者可以在鏡子面前接受虛擬AI教練的指導(dǎo)進行鍛煉，對于沒有時間去健身房的人來說是個可能的選擇，但是也有人表示健身鏡的實際效果并沒有那么美麗，鏡面的大小與角度會限制運動的方式和動作，攝像頭可能會無法全面的采集到使用者的精準(zhǔn)動作，再加上大幾千元的花費，似乎不是個劃算的買賣。雙方似乎都不能互相說服，個體的差異本就難以調(diào)和，各有所愛吧。

對于肥宅星人來說，有氧運動是反人性的，但健身環(huán)似乎能夠撕開個鍛煉健身的口子，讓喜歡躺著不愛活動的人活動一下下，很多人就當(dāng)做是個趣味的游戲參與，在玩耍中鍛煉身體。因為健身環(huán)簡單、趣味性強，面向的人群比較廣泛，在疫情期間突然走俏，價格翻番，一機難求。

這些先銳的健身科技產(chǎn)品在全民保健的潮流中應(yīng)運而生，也為枯燥無味的有氧運動旅途帶來了趣味，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，也就成為了擺設(shè)趴地吃灰。

可預(yù)見的趨勢是，消費者運動意識的增強已經(jīng)讓這個群體走向了對專業(yè)度更高的要求上了，簡單的功能無法打動這些設(shè)備控們，健身智能設(shè)備的設(shè)計未來會變得更加專業(yè)細分。

無論是對于物理層面肉眼可見的肌肉塊刺激，還是分子級別的精細研究，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，肌肉都會被層層動作拆解磨煉，在這個過程中，技術(shù)讓體驗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，從智識和激勵的層面激發(fā)了我們的健身動機。在健康方面，技術(shù)的輔助改變了人們參與運動的積極性，健身讓身體充滿活力，技術(shù)讓肌肉塑造進階加速！