中枢神经系统疲劳：健身训练中很重要的一个概念，我们一探究竟

创作立场声明：中枢神经系统疲劳

在一次大重量的深蹲或者硬拉后，你是否会感觉很疲劳？有时候感觉是精神上的，有时候感觉是身体上的。那你是否知道，不同的训练因素会带来怎样的疲劳吗？这些疲劳又会对我们的训练效果带来怎样的影响？

本文就跟大家聊聊健身中有关疲劳的概念。注：文章较长，我建议反复阅读几遍。许多话题比较复杂，而且很难用外行的术语去一一分解。

外周疲劳

外周疲劳局限于肌肉。当肌肉在运动中出现疲劳时，代谢物会在肌肉中积累。

每一种积累的代谢物对疲劳都有独特的作用，包括降低兴奋性、减少肌浆网释放的钙离子、降低收缩蛋白中钙的敏感性以及甚至减少肌肉收缩时单个横桥的力的生成。

所有的这些，都意味着代谢物积累会减少肌肉力量的产生。然而，这些外周的问题在很大程度上都与中枢神经系统无关。

在我介绍中枢神经系统疲劳之前，大家可能需要先了解一下运动信号是如何从大脑传递到肌肉的：

大脑（运动皮层）->脊髓->运动神经元->肌纤维

OK，搞清楚这个顺序后，下面再来看看中枢神经系统疲劳。

中枢神经系统疲劳

很多人以为训练后的身心疲惫或者感觉被掏空就是中枢神经系统疲劳，实际上这是一个误区。其实，中枢神经系统疲劳就是无法最大限度地募集肌肉。这是由以下几个原因造成的：

1. 运动神经元的输入减少

2. 传入抑制反馈增加

3. 单个运动神经元的反应性降低

根据前面的顺序，我们可以推断：

1. 运动神经元的输入减少可能局限于大脑，因为运动的输入是在运动皮层形成的。

2. 增加的传入抑制性反馈可能来自肌肉，因为这是脊髓的反馈回路。

3. 单个运动神经元的反应性降低可能是脊髓和反馈回路共同作用的结果，这些因素阻止了一些运动神经元的放电。

那么中枢神经系统疲劳对训练有什么影响呢？

中枢神经系统疲劳和训练

许多人认为，中枢神经系统疲劳只会在大重量训练后发生，但其实小重量高容量训练以及甚至有氧运动都会带来中枢神经系统疲劳。

中枢神经系统疲劳会在一组做到力竭的过程中出现，并且会持续30分钟。因此，如果你将一组做到力竭，然后在休息几分钟后继续做下一组，那么你可能就无法在第二组中最大化激活你的肌肉。这意味着什么？

我们知道，机械张力是肌肉增长的主要刺激。肌纤维主要通过产生力来感受张力，而肌肉所感受的张力大小取决于其收缩速度。当中枢神经系统出现疲劳时，肌肉的激活会减少。如果你无法在接下来的几组最大化激活肌肉，它要如何去最大化地增长？所以，在中枢神经系统高度疲劳的情况下锻炼，这对肌肉增长不是一件好事，研究也证实了这一点。

比如，有研究发现，当每一组都做到力竭时，训练量会显著降低[1]。举个例子，你第一组做10次到力竭，第二组可能就是8次到力竭，第三组也许就是5-6次到力竭。由于中枢神经系统疲劳带来的肌肉激活降低就很可能是这背后的重要因素。

还有研究发现，短间歇的训练计划带来的肌肉增长不如长间歇的训练计划[2]。由于中枢神经系统疲劳会在训练中积累，使用更短的组间间歇就会降低肌肉活性和整体的刺激。这也可以解释为什么还有研究发现，低于30%1RM重量带来的肌肉增长不如30%1RM及以上的重量。这是因为，极高次数会带来更多的中枢神经系统疲劳，更大的运动单位就会更难募集。

最后，中枢神经系统疲劳还可以解释为什么放在一次训练靠后的动作会给我们带来较少的肌肉和力量增长[3]。因此，避免在一次训练中多次做到力竭、短间歇以及在训练的结尾做许多“垃圾”训练量是比较明智的选择。然而，单关节动作则不太容易受中枢神经系统疲劳的影响[4]，将它们放在后面也无伤大雅。

什么导致了中枢神经系统疲劳？

从上面我们知道，中枢神经系统疲劳能够来自大重量训练，小重量高容量训练以及甚至有氧运动。那为什么这些训练都会导致中枢神经系统疲劳呢？

决定中枢神经系统疲劳的主要因素可能是「传入抑制反馈环」。肌肉中的传入神经元可以分成四种：第三种和第四种传入神经元可以检测到肌肉中的机械负荷和代谢物的积累。

如果这些神经检测到机械负荷过大，或者代谢物的积累速度太快，它们就会向脊髓发送反馈信号，导致对目标运动神经元的输入减少，从而导致肌肉激活减少。这可能是某种防御机制，以防止对肌肉带来损伤。

来自传入神经的信号在强度和持续时间上都不同，这也是为什么超高次数训练和有氧运动有时候也能比普通的力量训练带来更大的中枢神经系统疲劳。

此外，力量训练和有氧运动都会导致肌肉损伤。由于肌肉损伤能够导致肌肉酸痛，这就会由于肌肉中的疼痛受体被激活来增加来自肌肉的传入性抑制反馈。肌肉损伤引起的炎症也可能在中枢神经系统疲劳中发挥作用，因为炎症会增加肌肉酸痛，并进一步激活这些疼痛受体。

传入抑制性反馈回路主要涉及中枢神经系统疲劳的运动神经元和脊髓方面，但是大脑怎么也会变得疲劳呢？原因就是，当你运动时，肌肉中支链氨基酸（BCAA）的摄取和代谢增加了，从而降低了血液中的BCAA水平。降低BCAA水平能够增加血液中游离色氨酸的含量，这导致了更多的色氨酸通过血脑屏障，增加了大脑中的血清素浓度。血清素在大脑中的积累可以减少运动信号并且降低整体的运动表现，它也可以给你那种“精神疲惫”的感觉。

中枢神经系统疲劳是局部的还是全身的？

这个问题的意义在于，既然中枢神经系统疲劳会降低肌肉活性，那这种情况是会出现在你训练的肌肉上，还是会影响到全身的肌肉？

这个问题值得仔细讨论。首先有研究发现，中枢神经系统疲劳（以股四头肌活性测量）在深蹲和硬拉中是相似的[5]。该研究能够支持中枢神经系统疲劳是全身存在的，因为深蹲对股四头肌带来的疲劳和激活要比硬拉大很多。然而，我们看到股四头肌活性在两个动作中都降低了相似的程度。

还有一些证据表明，非局部疲劳可能取决于你所做的动作。有两项研究发现，做上肢动作到力竭能够降低下肢肌肉的活性[6,7]。这可能是因为，下肢肌肉比上肢肌肉更大，有更多的运动单位。任何由上肢训练带来的中枢神经系统疲劳可能更容易影响到腿部。

传入抑制性反馈可能导致局部中枢神经系统疲劳，然而，大脑中的中枢神经系统疲劳可能以全身性的方式影响身体。研究表明，疲劳性动作产生的氨也会以全身性的方式损害神经传递[7]，因此似乎有更多的证据倾向于全身性。

这点比较关键，因为大脑中的中枢神经系统疲劳似乎是由肌肉中BCAA代谢增加引起的。这可能发生在高度疲劳或者高容量训练期间，甚至可能受到空腹训练的影响。因此，超高训练量可能更容易引起全身性的中枢神经系统疲劳，而不是局部的疲劳。

那既然中枢神经系统疲劳更多是全身性的，有没有什么方法能够让我们知道中枢神经系统是否准备好了？有没有什么方法能够让中枢神经系统恢复？

中枢神经系统疲劳的评估和恢复

通常用来评估中枢神经系统疲劳的方法就是测试垂直跳的高度。如果你对追踪自己的中枢神经系统疲劳比较感兴趣，你可以在几天的休息后测试一下自己的垂直跳，然后在每次训练前后都做评估。如果你的成绩下降了10%或者以上，那么你的中枢神经系统肯定就处于疲劳状态。

还有研究人员用握力来评估中枢神经系统疲劳，因为握力高度依赖于最大化的肌肉激活。然而，并不是所有人都有握力测量器，所以垂直跳相对大众会更加简单方便。

不过垂直跳测试也有它的缺点，那就是可能会有其他的混杂因素干扰。肌肉损伤就是一个很好的例子，因为它既是一种形式的外周疲劳，也能影响到中枢神经系统疲劳。如果你在酸痛时测试垂直跳，你就很难确定到底是什么影响了你的成绩。

追踪中枢神经系统疲劳的最后一个方法就是测量不同动作的自感用力程度（RPE），密切关注一个特定重量的感觉。我相信大家在做深蹲卧推硬拉这些动作时都会充分热身。在你热身的过程中，注意重量给你的感觉。如果你感觉重量比往常要重，那么很可能你还经历着上一次训练给你带来的中枢神经系统疲劳。

至于中枢神经系统疲劳的恢复，还是老生常谈。多吃蛋白质，保证碳水化合物来恢复糖原水平，保证睡眠时间和质量，多喝水保持水合状态。

总结

中枢神经系统疲劳是真实存在的，它并不是运动后精神疲惫的感觉，而是指最大限度地激活肌肉的能力下降。在中枢神经系统疲劳的状态下训练对于运动表现和增肌都是不利的。

许多类型的训练都会导致中枢神经系统疲劳，而不是仅仅是大重量训练。力竭、短间歇会带来更多的中枢神经系统疲劳，因此你应该尽量避免。

由于中枢神经系统疲劳会在训练中慢慢积累，将最重要的动作放在训练的开始，这就取决于你自己的目标了，每个人都是不同的。中枢神经系统疲劳更多是全身性的，而不是局部的。

参考文献：

[1]Lopes, C. R., Crisp, A. H., Schoenfeld, B., Ramos, M., Germano, M. D., Verlengia, R., … & Aoki, M. S. (2018). Effect of Rest Interval Length Between Sets on Total Load Lifted and Blood Lactate Response During Total-Body Resistance Exercise Session. Asian Journal of Sports Medicine, 9(2).

[2]Beardsley, C. (2019). Why does central nervous system (CNS) fatigue happen during strength training?

[3]Spineti, J., De Salles, B. F., Rhea, M. R., Lavigne, D., Matta, T., Miranda, F., … & Simão, R. (2010). Influence of exercise order on maximum strength and muscle volume in nonlinear periodized resistance training. The Journal of Strength & Conditioning Research, 24(11), 2962-2969.

[4]M, J, Rossman, et al. Muscle mass and peripheral fatigue: a potential role for afferent feedback?[J]. Acta Physiologica, 2012, 206(4):242-250.

[5]Barnes, M. J., Miller, A., Reeve, D., & Stewart, R. J. (2019). Acute Neuromuscular and Endocrine Responses to Two Different Compound Exercises: Squat vs. Deadlift. The Journal of Strength & Conditioning Research, 33(9), 2381-2387.

[6]Aboodarda, S. J., Copithorne, D. B., Power, K. E., Drinkwater, E., & Behm, D. G. (2015). Elbow flexor fatigue modulates central excitability of the knee extensors. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 40(9), 924-930.

[7]Halperin, I., Chapman, D. W., & Behm, D. G. (2015). Non-local muscle fatigue: effects and possible mechanisms. European Journal of Applied Physiology, 115(10), 2031-2048.