Kvėpavimo ir žingsnio sinchronizacija: kodėl plaučiai prisitaiko prie kojų ritmo

Jei nubėgęs kelis kilometrus pabandysi suskaičiuoti, per kiek žingsnių įkvepi ir iškvepi, beveik visada gausi sveiką arba beveik sveiką skaičių – dažniausiai du, tris arba keturis žingsnius vienai kvėpavimo fazei. Tai nėra atsitiktinumas. Reiškinys vadinamas judėjimo ir kvėpavimo sinchronizacija (locomotor-respiratory coupling) ir yra vienas iš įdomiausių pavyzdžių, kaip dvi nepriklausomos ritminės sistemos organizme suranda bendrą daugį.

Kodėl ritmai apskritai susieina

Keturkojams žindūnams, pavyzdžiui, arkliams, sinchronizacija yra privaloma ir mechaninė: šuoliuojant vidaus organai juda pirmyn ir atgal kaip stumoklis ir tiesiogiai stumdo diafragmą, todėl kvėpavimo ciklas negali neatitikti žingsnio ciklo. Žmogus, bėgdamas vertikalioje padėtyje, tokio griežto ryšio neturi – mūsų sinchronizacija lanksti. Ji atsiranda iš dalies mechaniškai (rankų mostas, liemens sukimasis ir smugio banga per kiekvieną kontaktą veikia krūtinės ląstos tūrį), iš dalies – neurologiškai, nes judėjimą ir kvėpavimą valdantys centrai smegenų kamiene yra glaudžiai susiję.

Hipotezė, kodėl tai naudinga, remiasi kvėpavimo darbo sąvoka. Kvėpavimo raumenys – diafragma ir tarpšonkauliniai raumenys – patys sunaudoja deguonį, o dideliame krūyje jų dalis bendrame energijos poreikyje tampa nemaža. Jei įkvėpimas sutampa su ta žingsnio faze, kai krūtinės ląsta ir taip plėčiasi, dalis darbo atliekama „nemokamai“. Priešingu atveju kvėpavimo raumenys dirba prieš mechaninę bangą.

Ką iš tikrųjų rodo tyrimai

Čia būtinas atsargumas. Pats sinchronizacijos reiškinys užfiksuotas patikimai ir pakartotinai: patyrę bėgikai sinchronizuojasi dažniau ir stabiliau nei pradėję. Tačiau įrodymai, kad sąmoningas kvėpavimo ritmo valdymas pagerina bėgimo ekonomiškumą ar rezultatą, yra kur kas silpnesni ir nevienareikšmiai. Dalis tyrimų rodo nedidelį kvėpavimo darbo sumažėjimą, kiti reikšmingo skirtumo neranda.

Priežastis greičiausiai ta, kad sinchronizacija yra pasekmė, o ne priemonė. Ji natūrialiai sustiprėja didėjant patirtiai, nes nervų sistema pati randa efektyviausią sprendimą. Sąmoningas ritmo primetimas gali šį savireguliacijos procesą sutrikdyti – lygiai taip pat, kaip sąmoningas žingsnio ilgio kaitaliojimas dažniausiai pablogina, o ne pagerina ekonomiškumą.

Simetrijos klausimas ir šoninis dūris

Populiarioje literatūroje plačiai pasklidęs patarimas naudoti nelyginius santykius (pavyzdžiui, tris žingsnius įkvėpimui ir du iškvėpimui), kad iškvėpimas nekistų visada ant tos pačios kojos. Argumentas toks: iškvėpimo metu diafragma atsipalaiduoja, o liemens stabilumas trumpam sumažėja, todėl nuolat sutampantis iškvėpimas ir tos pačios kojos kontaktas kurtų asimetrinį krūvį. Idja logiška, tačiau reikia būti sąžiningam: tvirtų klinikinių įrodymų, kad tai mažina traumų riziką, kol kas nėra.

Aiškesnis ryšys yra su šoniniu dūriu – su fiziniu krūviu susijusiu laikinu pilvo skausmu. Viena iš vyraujančių hipotezių sieja jį su pilvaplevės dirginimu ir kvėpavimo mechanika, o praktikoje gilesnis, lėtesnis kvėpavimas su ilgesniu iškvėpimu daugeliui žmonių skausmą nuslopina per kelias dešimtis sekundžių. Šis stebeėjimas gerai atitinka klinikinę patirtį, net jei mechanizmas dar nenėra galutinai išaiškintas.

Patarimai kasdieniam bėgikui

Neversk savęs kvėpuoti pagal schemą – organizmas tai sutvarko geriau už sąmonę. Kur kas naudingiau naudoti kvėpavimą kaip intensyvumo matuoklį: jei lengvo bėgimo metu gali sklandiiai kalbėti ištisais sakiniais, tempas teisingas; jei kalbi tik trumpais žodžiais, bėgi per greitai lengvai dienai. Kvėpuok ir per nosį, ir per burną – vien nosies kvėpavimas didesniame krūyje tik didina kvėpavimo darbą. Jei kamuoja šoninis dūris, sumažink tempą, kelis kartus giliai įkvėpk ir ilgai, lėtai iškvėpk, o prieš bėgimą venk gausaus valgio ir daug skysčių per pastarąją valandą ar dvi.

Patarimai profesionaliam sportininkui

Treniruojantis penkis ir daugiau kartų per savaitę, prasmingiau dirbti su kvėpavimo raumenų pajėgumu nei su ritmo schemomis. Kvėpavimo raumenų nuovargis aukšto intensyvumo darbe yra išmatuojamas reiškinys, o jo pasekmė – metaborefleksas, kai kraujotaka perskirstoma iš dirbančių kojų raumenų kvėpavimo raumenims. Įkvėpimo raumenų treniravimas su pasipriešinimo prietaisu (įprastas protokolas – apie 30 įkvėpimų du kartus per dieną, 4–6 savaites) tyrimuose rodo nuoseklų šių raumenų jėgos padidėjimą, nors perkėlimas į varžybų rezultatą lieka kuklus ir individualus. Antra praktinė kryptis – sinchronizacijos stebėsena kaip nuovargio rodiklis: sinchronizacijos iširimas ilgos treniruotės pabaigoje arba jos nebuvimas varžybiniu tempu gali rodyti, kad tas tempas viršija tvarų fiziologinį lygį. Trečia – aukščio ir karščio sąlygomis kvėpavimo darbas išauga neproporcingai, todėl tokiuose blokuose verta atskirai stebėti kvėpavimo dažnį kaip savarankšką krūvio rodiklį, o ne pasikliauti vien pulsu.

Šaltiniai

• PubMed / NCBI – tyrimai apie judėjimo ir kvėpavimo sinchronizaciją bėgime (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
• The Journal of Physiology – publikacijos apie kvėpavimo raumenų metaboreflekso ir kraujotakos perskirstymą
• British Journal of Sports Medicine – apžvalgos apie su fiziniu krūviu susijusį laikiną pilvo skausmą (bjsm.bmj.com)
• Sports Medicine – įkvėpimo raumenų treniravimo veiksmingumo apibendrinimai