兒童為何能“充電5分鐘玩耍一整天”?

索隆

為什么孩子們的精力如此旺盛，每天玩到天黑都不想回家呢？今天我們就從孩子的身體構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。實際上從上世紀中期開始人們就對兒童的骨骼、肌肉以及運動代謝等方面開始了研究，兒童運動能力方面的研究至今仍然為科學家們所關注。

相比成人，兒童肌肉更加耐疲勞

兒童不僅擁有抗疲勞能力更強的肌肉，而且在高負荷運動后也有非常快速的恢復能力。2018年法國學者的一項研究，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完全不運動的成年男性，③耐久性運動選手（專業(yè)的長距離自行車運動選手以及鐵人三項運動員）。三組人群分別進行自行車運動，以測定他們的能量產(chǎn)生程度和運動后的恢復程度。

肌肉中的快肌纖維以無氧代謝供能為主，具有輸出功率大且易疲勞的特點;慢肌纖維以有氧代謝供能為主，輸出功率小但具有較強的抗疲勞能力。而肌肉的抗疲勞程度，與其代謝方式相關。

通過30秒的高強度短時間無氧運動測試期，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）。

兒童和成年人相比，劇烈運動和輕運動后的心率變化圖。

由圖可見，在試驗期間，青春期前兒童的能量輸出比運動員組和普通成人組分別少35.2%和51.8%。

也就是說，兒童的疲憊程度遠遠低于成年人。這個結果也間接顯示了，兒童的無氧代謝比例比成人低，因此不易疲勞。

兒童運動后身體機能恢復更快

再來看運動后恢復的情況，如下圖數(shù)據(jù)顯示，青春期前兒童的心跳速率在30秒就開始恢復，盡管專業(yè)運動員在45秒也開始恢復，但兒童的恢復速度明顯快于成年人。此外，兒童和耐力運動員在運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，無機磷酸鹽）累積較少有關。

依靠糖酵解提供能量的短時間大強度無氧運動會產(chǎn)生乳酸。乳酸作為一種強有機酸會在解離時產(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合，從而干擾肌肉收縮過程，并導致疲勞發(fā)生。兒童可以更快地從血液中清除乳酸，從而更加不易產(chǎn)生疲勞。

也有兒科文獻表明，青春期前兒童無氧代謝能力較低，其糖酵解能量轉換率較低，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名年輕人進行實驗，讓他們分別進行短時間高強度運動和持續(xù)性的低強度運動，并測試運動后4分鐘內(nèi)兒童的心率恢復情況。結果，無論是高強度運動還是低強度運動后，兒童都可以迅速地恢復心率。

人具有晝夜節(jié)律性，生物鐘到了一定時間，就傾向于進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)占主導而心率降低。而在高或者低強度的運動后心率恢復的早期階段，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，這幫助他們更快地恢復并減慢心率。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)，因此導致心率恢復顯著延遲。

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

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

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

兒童和專業(yè)運動員具有非常相似的肌肉構造。一般來說，運動專家將運動中產(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，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雜的相互作用。例如，中樞神經(jīng)會反饋運動中產(chǎn)生的肌肉疲勞，并限制運動的速度，以幫助預防疲勞過早產(chǎn)生。

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

專業(yè)運動員在耐力方面訓練有素，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，但是前文中提到的各項數(shù)據(jù)顯示兒童和上述訓練有素的成人耐力運動員在運動過程中的疲勞程度，心跳恢復等方面都非常相似，甚至兒童表現(xiàn)的更為優(yōu)秀。

出現(xiàn)這種結果是由于兒童和專業(yè)運動員具有非常相似的肌肉構造（例如肌纖維百分比等），這些構造可以減少對肌肉力量的損傷。這也是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反復進行的高強度運動的原因。

上述研究成果對開發(fā)兒童所擁有的潛在運動能力有指導意義。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)訓練的成年人。因此，通過在訓練中使用更短、更高強度的無氧運動訓練來刺激年輕運動員的無氧適應，更有益于他們運動機能的開發(fā)。

除此之外，這些研究同時也讓大眾明白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，因此建議進行有氧運動訓練以維持我們的健康。

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。因此通過運動訓練以維持“童年肌肉”也許會是一種有效的預防疾病、維持健康的好辦法。

資料來源：科普中國