兒童為何能“充電5分鐘 玩耍一整天”？

為什么孩子們的精力如此旺盛，每天都要玩到天黑依然不回家呢？今天我們就從孩子的身體構(gòu)造和行動能力上來分析兒童不知疲倦的原因。

孩子們超乎尋常的旺盛精力，很大程度上與他們生理和神經(jīng)調(diào)節(jié)方面具有不易疲勞的特質(zhì)相關(guān)。實際上從上世紀(jì)中期開始人們就對兒童的骨骼、肌肉以及運(yùn)動代謝等方面開始了研究，兒童運(yùn)動能力方面的研究至今仍然為科學(xué)家們所關(guān)注。

相比成人，兒童的肌肉更加耐疲勞

兒童不僅擁有抗疲勞能力更強(qiáng)的肌肉，而且在高負(fù)荷運(yùn)動后也有非?？焖俚幕謴?fù)能力。2018年法國學(xué)者的一項研究，采用了如下方法。

選擇三組人群作為研究對象，分別為①8-12歲的兒童，②完全不運(yùn)動的成年男性，③耐久性運(yùn)動選手（專業(yè)的長距離自行車運(yùn)動選手以及鐵人三項運(yùn)動員）。三組人群分別進(jìn)行自行車運(yùn)動，以測定他們的能量產(chǎn)生程度和運(yùn)動后的恢復(fù)程度。

肌肉中的快肌纖維以無氧代謝供能為主，具有輸出功率大而易疲勞的特點；慢肌纖維以有氧代謝供能為主，具有輸出功率小而具有較強(qiáng)的抗疲勞能力。而肌肉的抗疲勞程度，與其代謝方式相關(guān)。

通過30秒的高強(qiáng)度短時間無氧運(yùn)動測試期，研究人員們得出了三組人群的能量輸出（也被稱為疲勞指數(shù)，輸出能量值越高，越容易疲勞）。

在試驗期間，青春期前兒童的能量輸出比運(yùn)動員組和普通成人組分別少35.2和51.8%。也就是說，兒童的疲憊程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于成年人。這個結(jié)果也間接顯示了，兒童的無氧代謝比例比成人低，因此不易疲勞。

兒童運(yùn)動后身體機(jī)能恢復(fù)更快

再來看運(yùn)動后恢復(fù)的情況，青春期前兒童的心跳速率在30秒就開始恢復(fù)，盡管專業(yè)運(yùn)動員在45秒也開始恢復(fù)，但兒童的恢復(fù)速度明顯快于成年人。此外，兒童和耐力運(yùn)動員在運(yùn)動后攝氧量下降的速度也相似。

青春期前兒童的不知疲憊，通常與運(yùn)動中在肌肉中產(chǎn)生的代謝副產(chǎn)物（即氫離子，乳酸鹽，無機(jī)磷酸鹽）較少累積有關(guān)。

依靠糖酵解提供能量的短時間大強(qiáng)度無氧運(yùn)動會產(chǎn)生乳酸。乳酸作為一種強(qiáng)有機(jī)酸在解離時會產(chǎn)生氫離子，引起肌肉內(nèi)PH值下降。氫離子的累積還會干擾鈣離子與肌鈣蛋白的結(jié)合，從而干擾肌肉收縮過程，并導(dǎo)致疲勞發(fā)生。兒童可以更快地從血液中清除乳酸，從而更加不易發(fā)生疲勞。

也有兒科文獻(xiàn)表明，青春期前兒童無氧代謝能力較低，其糖酵解能量轉(zhuǎn)換率較低，因此除了代謝快以外，在兒童的血液和肌肉中積累的乳酸濃度也較低，因此就表現(xiàn)出較高的抗疲憊能力。

另外，兒科的研究人員也專門分析了兒童在運(yùn)動前后心率的變化。研究人員們針對9名9到12歲的兒童和8名年輕人進(jìn)行實驗，讓他們分別進(jìn)行短時間高強(qiáng)度運(yùn)動和持續(xù)性的低強(qiáng)度運(yùn)動，并測試運(yùn)動后4分鐘內(nèi)兒童的心率恢復(fù)情況。結(jié)果，無論是高強(qiáng)度運(yùn)動還是低強(qiáng)度運(yùn)動后，兒童都可以迅速地恢復(fù)心率。

大家知道人 類具有晝夜節(jié)律性，生物鐘到了一定時間，就傾向于進(jìn)入睡眠或者清醒的狀態(tài)，我們的心率也同樣具有晝夜節(jié)律性。人體內(nèi)，有一套專門調(diào)節(jié)內(nèi)臟晝夜節(jié)律的神經(jīng)系統(tǒng)，分為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)兩種，交感神經(jīng)主要支配我們清醒狀態(tài)下的內(nèi)臟活動，反之，副交感神經(jīng)則支配我們睡眠時的內(nèi)臟活動。

對于心臟而言，清晨為了讓我們處于清醒狀態(tài)，交感神經(jīng)活動活躍而心率增加，睡眠時由于副交感神經(jīng)占主導(dǎo)而心率降低。而在高或者低強(qiáng)度的運(yùn)動后心率恢復(fù)的早期階段，盡管意識仍然清醒，但是這個階段主要由副交感神經(jīng)控制。

和成年人相比，兒童的副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，因此這幫助他們更快的恢復(fù)并減慢心率。而此時，年輕成人卻仍然保持相對較高的交感神經(jīng)活動，即心臟處于清醒狀態(tài)，因此導(dǎo)致心率恢復(fù)顯著延遲。

另外，由于兒童各項器官發(fā)育不成熟，運(yùn)動后如果兒童不盡快恢復(fù)心率，可能會導(dǎo)致心臟過度疲勞。因此，孩子們通過增強(qiáng)中樞副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能，來保護(hù)他們頻繁運(yùn)動后超負(fù)荷的小心臟。

兒童和專業(yè)運(yùn)動員具有非常相似的肌肉構(gòu)造。一般來說，運(yùn)動專家將運(yùn)動中產(chǎn)生的急性疲勞分為中樞性和外周性。中樞性疲勞涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦或脊髓部位，而外周性疲勞主要與肌肉有關(guān)，還包括諸如心肺等其他身體器官。

外周性和中樞性疲勞之間有復(fù)雜的相互作用。例如，中樞神經(jīng)會反饋運(yùn)動中產(chǎn)生的肌肉疲勞，并限制運(yùn)動的速度，以幫助預(yù)防疲勞過早產(chǎn)生。

法國克萊蒙奧弗涅大學(xué)的研究人員在發(fā)表了題為《相比耐力運(yùn)動員和未受訓(xùn)練的成年人，兒童表現(xiàn)出了更多的神經(jīng)疲勞特征》的研究。該研究首次證明了兒童在高強(qiáng)度期間經(jīng)歷的外周（即肌肉）疲勞較少，并且比未經(jīng)訓(xùn)練的成人表現(xiàn)出略高的中樞（即神經(jīng)）疲勞，當(dāng)人體發(fā)生中樞疲勞時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)就可以限制運(yùn)動的強(qiáng)度，以防止肌肉損傷和疲勞程度過高。

專業(yè)運(yùn)動員在耐力方面訓(xùn)練有素，可以在28-33分鐘內(nèi)完成10，000米的比賽。兒童盡管不能完成這樣的比賽，但是各項數(shù)據(jù)顯示兒童和上述訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動員在運(yùn)動過程中的疲勞程度，心跳恢復(fù)等方面都非常相似，甚至兒童表現(xiàn)得更為優(yōu)秀。

出現(xiàn)這種結(jié)果是由于兒童和專業(yè)運(yùn)動員具有非常相似的肌肉構(gòu)造（例如肌纖維百分比等），這些構(gòu)造可以減少對肌肉力量的損傷。這也是為什么青春期前的兒童能夠在大多數(shù)成年人感到疲憊的情況下，在短暫的休息后就又可以進(jìn)行反復(fù)的高強(qiáng)度運(yùn)動。

兒童和成年人相比，劇烈運(yùn)動和輕運(yùn)動后的心率變化圖。

上述研究成果對開發(fā)兒童所擁有的潛在的運(yùn)動能力有指導(dǎo)意義。兒童肌肉的有氧代謝能力和年輕人相似，但他們的無氧代謝能力低于未經(jīng)訓(xùn)練的成年人。因此，通過在訓(xùn)練中使用更短，更高強(qiáng)度的無氧運(yùn)動訓(xùn)練來刺激年輕運(yùn)動員的無氧適應(yīng)，更有益于他們運(yùn)動機(jī)能的開發(fā)。

青春期前兒童，未經(jīng)訓(xùn)練的成年人和訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動員隨時間變化的力量輸出過程。

除此之外，這些研究同時也告訴大眾，我們的身體從兒童時期到大人發(fā)生了怎樣的變化。研究人員推測從兒童期到成年期肌肉有氧能力的喪失可能會帶來不良的健康后果，因此建議進(jìn)行有氧運(yùn)動訓(xùn)練以維持我們的健康。

青春期前兒童，未經(jīng)訓(xùn)練的成年人和訓(xùn)練有素的成人耐力運(yùn)動員在運(yùn)動后靜心率的恢復(fù)速度。

此外，代謝性疾病，包括糖尿病和許多形式的癌癥在年輕人中的患病率正在增加，但在兒童中仍然很少見。因此通過運(yùn)動訓(xùn)練以維持“童年肌肉”也許會是一種有效的預(yù)防疾病、維持健康的好辦法。