低強度のランニングなら遅筋だけ、高強度なら速筋だけなのか。走行中の酸素消費、筋電図、筋肉に蓄えた糖を調べる研究から、強度による働き方の変化を読む。乳酸の境目を速筋のスイッチと呼べない理由や、同じ速度でも坂道や前の運動で脚の負担が変わることを、研究の対象と数字を添えて考える。
ゆっくり走る周回路から上り坂へ入る。ペースを落としても、脚の仕事が変わった気がする。「有酸素運動だから遅筋だけ」と考えていると、この変化の置き場所に困る。走る強度によって筋線維の働き方は変わりうるが、運動の名前だけで使う筋線維を分けるのは単純すぎる。[1][2]
答えの芯は、有酸素運動を速筋の出番がない運動と考えないことだ。ただし、人が速く走った実験で酸素消費が変わったからといって、速筋がどれだけ増員されたかまで直接数えたことにはならない。酸素消費、筋肉の電気信号、燃料の減り方は、それぞれ違う窓から運動を見ている。[1][4][8]
既存記事「筋トレと有酸素運動で速筋は遅筋に替わる？ミオシンの種類と体力を分けて読む」には、筋線維の種類が変わるという問いを譲る。ここで扱うのは、いま走っている最中の働き方だ。種類の変化と、その場の動員を混ぜないだけで、ペースを上げた脚をかなり整理して眺められる。
運動の名前より、どの筋肉がいつ働くかを見る
筋線維の「動員」とは、筋肉を動かす際に働きへ参加させることだ。研究では、神経からの指令で働くまとまりである運動単位に注目する。遅い性質の単位から速い性質の単位へ順に参加するという見方が一般的だが、走行中の動員は、動作の時点によって参加の仕方が変わる可能性もある。[2]
この点を細かく調べたのが、平らなトレッドミルを走るラットの研究である。調べた筋肉は、遅い線維の多いヒラメ筋、混合した性質を持つ足底筋、速い線維の多い腓腹筋内側部だった。ラットの結果を18〜39歳の女性の走行にそのまま当てはめることはできない。筋肉の電気信号を分析すると、同じ歩幅の周期の中でも、時点によって信号の周波数成分が異なっていた。[2]
ここでの周波数とは、電気信号がどの程度速く変動する成分を含むか、という意味である。低い周波数の解析はヒラメ筋の信号によく合い、高い周波数の解析は腓腹筋内側部によく合った。研究者はその違いを利用して、遅い運動単位と速い運動単位の関わりを調べた。走る動作をひと塊にせず、筋肉別、動作の時点別に見る研究である。[2]
大切なのは、これは人の初心者が速度を上げた試験ではなく、ラットが一定速度で走る実験だということだ。「この速さ以上で人の速筋が何割働く」とは読めない。一方で、一定の速度であっても、脚の筋肉ごとに仕事の受け持ちが異なるという、動員を考えるための具体的な手掛かりになる。[2]
たとえば夕方のランニングを記録するとき、アプリに残る平均速度は便利だ。しかし、平均速度の欄だけを見て、脚の中の配役まで決めることはできない。筋肉の違いと、動作のどこを切り取るかが必要だからだ。ランニングという競技名は、筋線維の出席簿ではない。[2]
低強度と高強度を比べるときにも、まず何を同じにした比較なのかを確かめたい。同じ人の速度を変えたのか、違う筋肉を比べたのか、歩行から走行へ動作を変えたのか。それぞれの比較で見えてくる働きは異なる。日常ではまとめて「脚を使った」と言える場面でも、研究ではそこを分ける意味がある。[1][2][19]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
速く走ったときの酸素は、速筋を直接数えていない
人のトレッドミル走を調べた研究では、参加者は9人、平均年齢は27歳だった。安静から走り始める6分間の試行を、乳酸閾値に相当する酸素摂取量を基準に、複数の強度で行っている。この9人の平均的な反応を18〜39歳の女性全体の反応として扱うには、対象を広げた検証が必要だ。乳酸閾値とは、負荷を増やした際の血中乳酸の増え方から捉える境目である。[1][4]
強度を高くすると、酸素摂取応答の主要な部分は増えた。低い強度の条件で毎分1,868mLだった振幅は、最も高い条件で毎分3,296mLとなった。これは走り始めに増える酸素摂取の主要成分の値であり、そのまま速筋の活動量を表す数字ではない。[1]
さらに研究では、主要な応答に続いてゆっくり増える「遅い成分」も解析した。この成分は、乳酸閾値と最大酸素摂取量との差を基準に設定した条件で、毎分139mLから487mLへ増えた一方、最も高い条件では317mLへ下がった。最大酸素摂取量とは、運動中に取り込める酸素量の最大の水準である。[1]
つまり、強度を上げれば、測定する成分がどれも同じ調子で増えるわけではなかった。著者は酸素応答の強度による違いについて、筋線維の動員パターンの変化が関係する可能性を示している。「関係する可能性」と、「速筋の参加を直接確認した」は違う。ここを短縮しすぎると、測ったものが途中ですり替わる。[1]
また、同じ試験の高い強度の条件では、走行終了時の酸素摂取量が最大の水準に達していた。高強度の走りを、酸素を使う仕組みが止まった状態として扱うのは、この結果とは合わない。息が上がった瞬間に、有酸素という看板を外す必要はないのである。[1]
ランニングマシンの速度表示を前にすると、低強度と高強度を時速だけで仕分けたくなる。しかしこの実験の強度は、参加者の生理的な水準を使って設定していた。人の違う研究の時速を持ってきて、自分の速筋が働き始める線を引く読み方は避けたい。[1]
乳酸の境目と電気信号の境目は、ぴったり重ならない
「乳酸が増えたら、速筋へ切り替わった証拠」と考えると分かりやすい。だが、トレーニングを積んだ10人の走行実験は、もっと複雑な結果だった。速度を段階的に上げながら、酸素消費や呼吸、血中乳酸を測り、太ももとふくらはぎの表面から筋電図を記録している。訓練を積んだ対象の結果であり、18〜39歳の女性の運動初心者へそのまま当てはめるには慎重さが要る。[4]
筋電図とは、筋肉の働きに伴う電気信号を記録する方法だ。この実験では、信号を積み上げた大きさと、周波数の平均的な特徴を解析した。10人中8人では、太ももの外側の筋肉、またはふくらはぎの筋肉の信号に、増え方の折れ曲がりがあった。しかし血中乳酸は、その折れ曲がりを越えるより前から、直線的でない増加を始めていた。[4]
著者は、乳酸閾値の出現を、筋電図の折れ曲がりが示す運動単位の動員や指令頻度の変化だけに帰すことはできないとした。この試験で用いた筋電図の指標は、有酸素と無酸素の移行を体の外から判定する方法としては実用的でない、という結論である。[4]
電気信号が大きくなるという観察と、速筋の人数が増えたという説明を同じにしないことが肝心だ。そもそもこの実験は、筋電図だけで代謝の境目を見つけられるかを検討して、難しいという答えを出した。測定機器が脚についていても、そこから読む情報の範囲は無限には広がらない。[4]
一方、歩行と走行の筋電図をウェーブレットという時間と周波数を同時に扱う方法で調べた系統的レビューには、18研究が含まれた。この解析には、動作周期の各時点における活動の強さや周波数の変化を捉える価値があるとされる。筋電図を使えない方法として片づけるのも誤りだ。[6]
両者は矛盾しない。動作のどこで信号が変わるかを調べる用途と、乳酸の境目を代わりに診断する用途は別である。時計の針が細かく読めることと、その時計で体温が分かることは違う。ランニングの研究も、精密な測定だったという印象より、何を判定するために使ったかを読むと見通しがよくなる。[4][6]
レビューに含まれる研究では、足関節の変形性関節症がある人や、人工膝関節置換術を受けた人で、足を接地する初期の筋活動が遅れ、接地している中ほどの時期には活動が長引く特徴も示されていた。これは関節の病気や手術を経験した人の歩行を含む知見であり、健康な18〜39歳の女性の高強度ランニングへの直接の答えにはならない。時間を分けて信号を見ると、活動の総量だけでは埋もれる違いを扱えるという例だ。[6]
通勤帰りに走る人が知りたいのは、たいてい「今日の速さで何が変わったか」である。ところが、研究が答えているのは、別の対象での活動のタイミングだったり、特定の筋肉の周波数だったりする。見出しに筋電図と書いてあるだけで、自分の問いへの答えがそろうかは、測定内容によって決まる。レビューの収載研究数だけでなく、対象と評価した項目を一緒に読むと、使える知見の位置がはっきりする。[6]
数字で読む走行中の測定
9人：走行強度ごとの酸素摂取応答を調べた人の実験。大規模な比較ではない。[1]
6分：安静から走行へ移った各試行の長さ。長期の筋線維変化を追った期間ではない。[1]
10人中8人：段階的な走行試験で、指定された筋肉の筋電図に折れ曲がりがあった人数。[4]
18研究：歩行と走行の筋電図をウェーブレットで解析した系統的レビューの収載数。[6]
181研究：健康な人の自転車運動と走行を含む、筋グリコーゲンのメタ分析の研究数。[8]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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