Как кофеин повышает выносливость

Современных людей не нужно убеждать в том, что кофеин является эффективным средством повышения работоспособности. В конце концов, существует множество исследований на этот счет, и примерно 90% людей на планете употребляют его ежедневно в том или ином виде (речь не только про кофе, кофеин есть и в чае). Но повсеместное распространение кофеина иногда не скрывает большие пробелы в знаниях о кофеине. Последние исследования ученых из Бразилии касались самого главного вопроса – как работает кофеин на самом деле.

Содержание

• Предыдущие исследования
• Современные исследования
• Выводы

Предыдущие исследования

Совсем недавно, в том же 2008 году, выходили исследовательские материалы, на базе которых можно сделать вывод, что большинство людей думали, что кофеин – это просто стимулятор, или что он усиливает сжигание жира, чтобы дать мышцам больше энергии. Но доказательства не подтверждали ни одну из этих теорий, объяснил ведущий исследователь Терри Грэм. Вместо этого Грэм считает, что волшебство происходит в самих мышечных волокнах.

“Если бы я поместил электроды на вашу мышцу и начал стимулировать ее так, чтобы мышца сокращалась, а мозг не был задействован, я бы все равно увидел эффект”.

Примерно в то же время получила поддержку и другая теория. Кофеин блокирует рецепторы, которые определяют присутствие аденозина, молекулы, связанной с усталостью, поскольку она накапливается в мозге. В этом случае кофеин действует в мозге так, что любая физическая нагрузка становится легче, что помогает объяснить, почему он эффективен как при резких всплесках активности, так и при длительной работе на выносливость, и почему он оказывает когнитивное воздействие, например, повышает внимание и бдительность. Именно эта теория казалась наиболее правдоподобной.

Современные исследования

Новое небольшое исследование, опубликованное в журнале Medicine & Science in Sports & Exercise командой шести бразильских университетов в сотрудничестве с Дэвидом Бишопом из австралийского Университета Виктории, предполагает, что существует другой дополнительный фактор, ранее не подмеченный и связанный с уровнем кислорода в крови.

В исследовании приняли участие десять велосипедистов, которые проходили тесты на время до истощения при заданной интенсивности, которую они могли поддерживать в течение примерно пяти минут. До и после езды к ним подключали кучу электродов и другого оборудования для оценки работы мозга, центральной нервной системы, мышц и системы кровообращения. В предыдущих исследованиях проводились подобные опыты, и иногда делался вывод, что кофеин не оказывает никакого влияния на работу мышц и усталость. Но это может быть связано с тем, что они проводили изучение только до и после тренировки. Неудивительно, что после тренировки все одинаково измотаны. Но что же происходит во время тренировки, что позволяет спортсменам, накачанным кофеином, продержаться дольше?

Чтобы выяснить это, бразильские исследователи приводили своих испытуемых в лабораторию девять разных в разный даты. Каждый раз они совершали одинаковые нагрузки, иногда делали это после приема кофеина в пропорции 5 миллиграмм на килограмм веса за час до поездки, а иногда после приема плацебо. В некоторых случаях они останавливали езду преждевременно на уровне 50% или 75% от времени, достигнутого в базовом тесте, чтобы оценить нервно-мышечную функцию велосипедистов в середине дистанции. В самом последнем испытании велосипедистам давали кофеин, но затем останавливали их точно в то же время, когда они остановились в предыдущем испытании с плацебо, чтобы провести сравнение эффектов езды с заданной мощностью в течение заданного времени с кофеином и без него.

Результаты и анализ сложны в изучении, но есть несколько ключевых моментов, которые выделяются. Во-первых, кофеин работает. Велосипедисты продержались на 14% времени дольше, когда принимали настоящий препарат (5 минут и 55 секунд), а не плацебо (5 минут и 14 секунд). Это сопоставимо с результатами предыдущих исследований и предполагает примерно 1%-ое преимущество, если бы в качестве формата исследования была гонка или испытание на время, а не заезд на время до изнеможения.

Во-вторых, как сказал, Терри Грэм еще в 2008 году, кофеин, похоже, помогает самим мышцам. Вот результаты электрической стимуляции мышц квадрицепса, показывающие, насколько ослабевало вызванное сокращение мышц по мере утомления велосипедистов. Синие точки показывают испытания с плацебо, а красные квадраты – испытания с кофеином:

В середине испытания (на уровне 50%) разница невелика. Но к 75%-ой отметке мышцы потеряли почти 40% своей первоначальной силы в испытании с плацебо по сравнению с менее чем 35% в испытании с кофеином. К тому времени, когда велосипедисты достигали истощения в испытании с плацебо (PLAex), их квадрицепсы были прострелены, а электрический толчок создавал на 60% меньше силы, чем когда они были свежими. Однако с кофеином потеря составляет всего 45% после точно такого же количества времени в точно таком же темпе и с таким же приложением силы. В конце концов велосипедисты достигают истощения даже в испытании с кофеином (CAFex), и к этому времени их квадрицепсы сокращаются так же, как и в испытании с плацебо. Другими словами, похоже, что кофеин задерживает потерю мышечной функции – и, возможно, хотя это остается спорным, момент, когда велосипедисты окончательно устают и сдаются, продиктован окончательным достижением более высокого уровня мышечной усталости.

Но мозг (или в более широком смысле, центральная нервная система, которая генерирует и передает сигнал, побуждающий мышцы сокращаться) также, по-видимому, играет определенную роль. Если попросить испытуемого сократить мышцу как можно сильнее, а затем провести электрическую стимуляцию той же мышцы, то дополнительная сила, создаваемая ударом, позволяет вычислить “добровольную активацию”, которая является мерой того, насколько сильный сигнал из мозга поступает в мышцу. Вот как выглядела добровольная активация (VA) в тех же испытаниях:

В этом случае VA снижалась во время испытаний с плацебо: чем больше уставали испытуемые, тем слабее становились сигналы от их мозга. С кофеином, напротив, сигналы не уменьшались. Даже сразу после наступления изнеможения мозг испытуемых по-прежнему с энтузиазмом призывал их мышцы сокращаться. Интерпретировать этот вывод непросто, поскольку VA – это не только отражение того, какие сигналы посылает ваш мозг. Она также зависит от того, насколько эффективно передается сигнал через различные участки головного мозга и спинного мозга, что может быть улучшено кофеином. Но кофеин влияет не только на мышцы.

И есть еще одна дополнительная деталь, которая является самым новым открытием в исследовании. Вот как выглядело насыщение кислородом, измеренное пульсоксиметром, прикрепленным к указательному пальцу правой руки:

Кофеин, по-видимому, поддерживает приток кислорода в артериях, при этом наблюдается лишь незначительное снижение кислорода при истощении по сравнению с постоянным снижением, наблюдавшимся в испытаниях с плацебо. Неясно, почему это происходит, но не будет слишком большой натяжкой предположить, что больший доступ кислорода может быть одной из причин того, что мышцы продолжают работать лучше во время езды с кофеином.

Все это начинает напоминать один из романов Агаты Кристи, где все 14 главных персонажей оказываются обладателями таинственного секрета, который делает их вероятными подозреваемыми в убийстве. Если кофеин так богат на различные эффекты на организм, как нам выяснить, какие именно эффекты имеют значение при анализе выносливости? На данный момент можно лишь сделать вывод, что, вероятно, не все так просто, как связанная с аденозином теория “кофеин просто заставляет вас чувствовать себя легче”. Хотя, для справки, новое исследование действительно показало, что кофеин также снижает воспринимаемые усилия.

Выводы

Тем временем ученые продолжают проводить новые исследования, изучая эргогеническое воздействие кофеина на организм спортсменов всех дисциплин, в том числе толкание ядра или длительный спринт с учетом времени реакции и концентрации внимания. Поэтому после изучения всех этих графиков стоит в заключение дать несколько актуальных практических рекомендаций.

Стандартный спортивный протокол, которому многие спортсмены не следуют, разрешает от 3 до 6 миллиграммов кофеина на килограмм веса тела, что составляет от 200 до 400 миллиграммов кофеина для человека весом 150 килограммов, принимаемых за час до начала соревнований. Более высокие дозы несут значительный риск побочных эффектов, таких как учащенное сердцебиение и проблемы со сном, поэтому некоторые исследователи считают, что три миллиграмма на килограмм лучше, чем шесть. В целом, все мы метаболизируем кофеин с разной скоростью, поэтому вполне вероятно, что некоторым людям с медленным метаболизмом кофеин действительно вредит работоспособности. Если вы регулярно употребляете кофеин, вам, вероятно, не нужно отказываться от него на неделю, чтобы получить хороший прогресс в беге, хотя небольшой профит может быть.

И наконец, я нельзя не вспомнить о том, что Терри Грэм рассказывал в 2008 году. Он изучал кофеин в течение многих лет, и все это время бегал марафоны. Но он ни разу не принимал кофеин перед забегом. Как спортсмен-любитель, он не чувствовал необходимости метафорически приближать финишную черту, а как исследователь кофеина он считал, что это важное замечание, которым стоит поделиться. Учитывая, что кофеин так широко используется в повседневной жизни и не ограничивается антидопинговыми агентствами, не существует логичных возражений против его употребления.