肌肉时钟：同步训练的重要性

许多锻炼者和运动员喜欢每天在同一时间训练。他们可能给出了各种各样的原因:那是他们感到最清醒、最不饿、最专注或压力最小的时候。

他们甚至可能会说在一致的时间似乎更易于解决。他们可能是对的：但原因不仅仅是心理学。这也是生物学的。这一切都始于每个人所拥有但大多数人从未听说过的东西：一组肌肉时钟。

作为一个CPT，了解这种全部重要的生物学原则可以帮助您向客户提供规定的锻炼编程。

本文最初发表于《美国健身杂志》2020年秋季刊．

什么是肌肉时钟?

肌肉时钟是驻留在身体肌肉中的内部计时器，就像主生物钟驻留在大脑中一样。主时钟监测和调节身体整体的节奏，而肌肉时钟主要负责同步日常肌肉活动与身体其他部分和周围环境。

当骨骼肌、生物系统和环境事件同步时，就建立了有益于整个身体的节奏，影响运动和健身表现、疾病预防和整体健康(Mayeuf-Louchart, Staels & Duez 2015)。

了解是什么让肌肉时钟滴答作响，无论是在细胞层面还是在整个系统层面，都可以帮助你理解同步训练的基础。在这里，你会发现肌肉时钟的生物学概述和基于它们的编程原理——包括生物特征相似性和间歇休息，以及说明它们用途的示例程序。

通过在制定计划时考虑这些因素，您可以帮助客户从每次锻炼中获得更多的好处，同时也从长远角度改善整体健康和疾病预防。

女人靠墙伸展身体

所有内部时钟（包括肌肉）的目的都是使用有关身体内外事件时序的信息，以将身体与环境保持在24小时的时间表。

为什么肌肉时钟是关键

因为身体质量的40%以上是肌肉，这类组织对身体有强大的影响。此外，人体有600多块骨骼肌，每一块都有自己的时钟;因此，人体内有600多个独立的肌肉时钟。

每24小时，这些肌肉时钟就会使骨骼肌活动与大脑中的主时钟同步。

此外，肌肉时钟使日常肌肉活动与自然身体周期（如激素水平和体温的波动）保持一致；身体其他器官和系统（例如影响消化系统、肝脏和饮食习惯）；以及外部环境事件（如光照水平的昼夜变化）。

肌肉时钟也可以相互交流，也可以与肌肉骨骼系统中的其他时钟(包括肌腱和韧带时钟)交流。

值得注意的是，尽管大脑中的主时钟施加直接控制肌肉时钟，但这些时钟不会对主时钟进行直接控制;但是，通过练习（如下所示），肌肉时钟确实间接影响主时钟。

肌肉时钟如何交流

肌肉和身体系统的同步通过蜂窝水平的复杂通信系统发生。肌肉钟论实际上是基因，也称为转录因子由帮助调节肌肉功能的蛋白质组成。

当骨骼肌重复收缩时(如运动时)，它们就会释放myokines是一种肌肉特有的蛋白质。其他身体系统(包括主时钟)将肌激素识别为肌肉正在工作的信号。

正是通过这种释放和识别模式，骨骼肌和其他身体系统进行交流，并最终在运动期间和运动后同步，以最大限度地提高表现和健康效益。了解肌肉时钟如何优化健康和健身的关键是认识到它们是如何依赖于时间的。

为什么健身时间对肌肉很重要

所有内部时钟（包括肌肉）的目的都是使用有关身体内外事件时序的信息，以将身体与环境保持在24小时的时间表。坚持常规的锻炼计划产生昼夜节律，为每天为日常活动和休息时间准备肌肉和其他身体系统。

健身和运动的时间不仅仅指一天中进行锻炼的时间。它还与坚持定期锻炼计划有关，这与身体和肌肉每天自然发生的变化一致。

这些变化包括激素水平和肌肉柔韧性的波动，以及一天中氧气利用和生化底物(酶作用的分子)水平的时间变化，这些都是特定于肌肉性能峰值的。

当肌肉生长因子在运动过程中被释放时，它们所做的不仅仅是提供有关即时肌肉活动的信息;它们还传递时间线索，帮助身体了解肌肉在一天中的什么时间处于活动状态。

你应该在每天同时锻炼吗？

每天在同一时间锻炼是个好主意。当每天在同一时间系统地进行运动，提供重复的、有计划的骨骼肌收缩时，身体就学会了每天何时进行运动（相对于休息）。

这允许肌肉时钟发挥作用，改善肌肉表现，使肌肉与其他身体系统同步，并增加健康和健身(Mayeuf-Louchart, Staels & Duez 2015)。

关于肌肉时钟的研究

虽然在2000年代初发现了肌肉时钟，但制定基于它们的行使计划的能力是最近的努力。

以下是两项研究的细节，它们为锻炼时机的影响提供了强有力的证据。

第一次重点侧重于运动时的时间，第二个是伸展到常规时间表的益处。

一次锻炼后会发生什么

在今年进行的一项小型研究中，Tanaka等人(2020)检查了锻炼对人体生物钟基因表达水平和时间的影响白细胞这是一种血液细胞，它能表达调节肌肉代谢的关键蛋白质。

在这项研究中，11名20-30岁的年轻男性被分为三个不同的组：晨练组、下午锻炼组和不锻炼的对照组。每个运动组在早上7点（晨练）或下午4点（下午锻炼）在60%最大摄氧量的自行车测功机上进行一次1小时的运动。受试者被定义为身体活跃，但不是习惯性训练的运动员。

对所有研究小组来说，他们在运动当天七个不同的时间采集血液样本:上午6点、上午9点、中午、下午3点、下午6点、晚上9点和晚上11点。第二天早上6点采集最后的血液样本，以显示24小时内肌肉时钟基因表达的变化。具体来说，研究人员观察了与人体时钟和日常节奏有关的两种蛋白质的水平:arnt样蛋白1（bmal1）和加密1蛋白（cry1）．

不运动组的受试者没有表现出肌肉时钟蛋白的行为变化;然而，运动组显示出肌肉时钟蛋白质在运动期间改变他们行为的总体趋势，这表明运动影响肌肉时钟功能。这与之前对啮齿类动物进行的一项研究是一致的，该研究涉及到啮齿类动物对定期运动的肌肉时钟反应(Wolff & Esser 2012)。以下是Tanaka等人研究的其他细节:

首先，研究人员发现，在早上和下午锻炼后，BMAL1都会增加。这很重要，因为BMAL1调节肌肉时钟。当BMAL1失效时，肌肉时钟的自然节律也被破坏。这些数据表明，肌肉时钟蛋白识别并对运动做出反应。BMAL1在运动期间被激活的发现表明，肌肉时钟正在学习每天何时进行运动。

在同一项研究中，研究人员发现，CRY1也会随着晨练而增加，但不会随着下午的锻炼而增加。CRYl是另一种控制人体时钟和每日24小时节律的蛋白质。这一发现表明，与下午相比，肌肉更容易受到锻炼时间建议的影响。因为BMAL1和CRY1在早上7点锻炼后都更高，这表明肌肉时钟更有可能对有规律的晨练做出反应和适应。

研究人员还研究了锻炼的时间如何影响静态基团(或周期峰值)BMAL1表达。不足为奇的是，早上7点锻炼组的BMAL1水平在早上早些时候达到峰值，而下午4点锻炼组的BMAL1水平在下午晚些时候达到峰值。这表明运动的时间改变了肌肉时钟蛋白释放的时间。因为肌肉时钟和其他生物钟一直在交流，这意味着运动时间会影响生物钟和整个身体。

最后，由于这项研究只涉及一次锻炼，它表明，一次锻炼可以修改肌肉时钟，因此，其他生物钟，有助于同步人类的昼夜节律。

在重复的计划训练之后会发生什么

虽然在2020年的研究中尚未讨论，但研究人员Chaix和Panda（2019年）理论大学重复的运动（同时每天完成的时间）会对肌肉钟产生更强烈的影响，而这反过来又会更积极对全身系统同步的影响。他们的结论：经常定期的运动计划后可能会导致健身和体育成果的提高，以及增加整体健康和疾病预防。

为了说明反复运动的具体效果，Murphy等人(2014)研究了经过定期训练的赛马的肌肉预测即将到来的运动的能力。这是通过测量解耦蛋白3 (UCP3)完成的，UCP3是将ATP合成为能量的关键因素。(这种线粒体蛋白也被认为拥有一个昼夜节律，在肌肉时钟和肌肉功能之间架起了桥梁。)

在马进行常规训练之前，研究人员对UCP3进行了重复测量。数据显示，UCP3的峰值表达发生在这种训练之前。这表明，马的肌肉已经学会了预测预定的锻炼，作为直接结果，它们的身体开始为它做准备，产生额外的UCP3，足够早，让马进入锻炼阶段，充分准备满足它的身体需求。

这些发现支持了这样一个观点，即肌肉可以学会根据一天中的时间来预测运动。简单地说:当运动按照既定的时间表反复进行时，肌肉就会开始期待它。因此，在预期的锻炼前大约30分钟，身体将“开启”与肌肉表现结果相关的生理过程(Ashmore 2020)。

综合来看，对BMAL1、CRY1和UPC3时间相关反应的研究有力地证明，有规律的锻炼计划会使肌肉受益，而这反过来又通过同步运动使整个身体受益。

因为肌肉时钟倾向于对连续的、有节奏的运动(比如椭圆训练)做出最好的反应，所以阻力训练应该精心设计，以提供肌肉时钟所寻找的一致的线索。

创建同步程序时应考虑什么

肌肉和身体系统的同步是可能的经过深思熟虑和战略性的锻炼程序。为了正常运作，肌肉时钟依赖于来自环境的关于日常活动时间的一致线索，包括锻炼(Schroeder & Esser, 2013);因此，锻炼计划越能与身体自然周期同步，效果就越好。

当编程锻炼时，肌肉时钟寻找的线索是一天中锻炼的时间、锻炼的类型和活动-休息的时间。根据我们目前对肌肉时钟的了解，策略性地使用这三个关键的编程变量是实现利益最大化的关键。

什么时候安排心血管训练

一天中锻炼的时间对锻炼的效果至关重要。根据Tanaka等人的研究，在一天中不同的时间进行心血管锻炼会以不同的方式影响人体肌肉时钟。虽然已经证明上午和下午的运动都能增加一种肌肉时钟蛋白(BMAL1)的活动，但晨练似乎更受青睐，因为它能促进两种关键蛋白(BMAL1和CRY1)的变化。

这表明，早晨锻炼后的肌肉与其他身体系统更有效地同步。由此得出的数据表明，对于整体健康、总体健身和运动目标而言，晨练可能是更好的选择——至少对于心血管锻炼，或者更具体地说，骑车。然而，“最佳”锻炼时间并不是一成不变的。

当我们考虑在24小时基础上波动的底物，如氧和其他与运动表现相关的代谢物时，白天的时间和运动的总体效能之间的关系变得更加复杂。例如，身体使用氧气的方式在一天中以及从一天到下一天都有所不同。当吸氧是考虑的唯一因素时，一天中的晚些时候运动表现更好。

一项研究表明，当12个人被要求在一天的不同时间进行低到中等强度的慢跑时，晚上的吸氧效率更高。然而，高强度训练并没有显示出对时间的偏好(Gabriel & Zierath 2019)。另一项研究(Sato et al. 2019)发现，人们更喜欢在上午晚些时候进行代谢活动，包括脂肪利用。这表明，如果目标是减肥，晨练可能更适合。然而，这项研究是在老鼠身上进行的，所以在这一领域还需要在人类身上进行额外的研究。

被发现仍有很多关于最优时间运动,但是考虑到研究方向——它似乎每昼夜functioning-late-morning心血管训练似乎是新兴的同步代谢和身体的其他系统。然而，值得注意的是，这并不影响一天中其他时间锻炼的价值，也不影响其他锻炼模式，如阻力训练，作为达到预期结果的有效方式。

当运动按照设定的时间表反复进行时，肌肉开始期待它。因此，在预期的训练前30分钟左右，身体将“启动”与肌肉表现结果相关的生理过程。

什么时候安排阻力训练

如前所述，肌肉时钟似乎对与心血管运动相关的有节奏的运动反应良好，如慢跑、椭圆训练和骑自行车。然而，阻力训练也可以为肌肉时钟提供宝贵的运动时间线索。

在抗阻训练中，肌肉生长因子被释放(就像心血管运动中释放的一样)，向身体的其他部分发出运动正在进行的信号。关键的激素——包括睾酮、人类生长激素、皮质醇和乳酸(又称乳酸)——也会在这种锻炼中释放出来。所有这些激素都会影响局部肌肉环境，并向肌肉时钟和其他身体系统发出运动信号。

因为肌肉时钟倾向于对连续的、有节奏的运动(比如椭圆训练)做出最好的反应，所以阻力训练应该精心设计，以提供肌肉时钟所寻找的一致的线索。建议的方法是根据生物力学相似，定义为两个练习的相似程度。根据生物力学相似性，根据使用的主要关节和训练的肌肉，向肌肉时钟提供关于运动类型的运动特定时间线索（Ashmore 2020）。

例如，仰卧臀桥和硬举都涉及臀部伸展;因此，它们使用相似的关节和肌肉动作。因此，这些运动在生物力学上是相似的。在另一个例子中，压腿和后蹲都使用股四头肌、腘绳肌和臀大肌作为主要的移动力量;因此，这些运动使用相同的关节和肌肉，在生物力学上是相似的。

最好的做法是在阻力训练课程中使用生物力学类似的练习，以最大限度地发挥传递给肌肉时钟的信号的功效;这些线索包括哪些肌肉在工作，正在进行何种锻炼。使用这种方法制定计划的建议包括围绕相同的肌肉群(例如臀部外展肌和内收肌)进行锻炼，或者围绕成对的关节(比如肩膀和肩带关节)进行锻炼。通过发送关于正在进行的运动类型和何时进行的一致提示，这有助于同步。

值得注意的是，抵抗训练的建议时间与心血管运动不同，特别是如果培训的意图是肌肉力量和电力发展。它在下午4点左右。体温峰和肌肉是最柔韧的。这次也标志着日常循环中睾酮的峰顶的结束。出于这些原因，许多人更喜欢抵抗训练的这一时期。

何时安排休息和恢复

与所有身体系统一样，肌肉钟表依靠一致的24小时每日开关时间表。虽然大脑中的主时钟主要响应日夜和清醒的睡眠周期，肌肉时钟在每24小时内监测活动休息循环。因此，运动休息时间表应加强24小时的时间表。

间歇休息指在24小时内休息的时间;这样做是为了使休息/恢复日与24小时的肌肉时钟需求相匹配。间歇性休息的概念来自于间歇性禁食的概念，间歇性禁食提出了进食和不进食的交替周期(禁食)。例如，一个人可能会将24小时的一天分成两个时间段:14小时的禁食期和10小时的进食期。(本例中的具体时间并不重要;它只是为了说明概念本身。)

间歇休息是建立在交替运动和不运动(休息)的前提下。间歇禁食通常以小时为单位，而间歇休息训练则以24小时为周期。建议每周应包括5天的训练和2天不连续的休息(Ashmore 2020)。

需要注意的是，这个时间表与流行的每个工作日训练和周末休息的方法相反。间歇休息时间表背后的基本原理是大脑中的主时钟将所有时钟同步到24小时时间表，并且每24小时重置一次。因此，所有的生物钟，包括那些位于肌肉骨骼系统的生物钟，都在寻找24小时的时间表和节奏来同步。

周末休息——或者周五晚上训练，直到周一晚上再训练——会扰乱人体24小时的生物钟。事实上，过多的连续休息时间会导致不同步。

有关主动恢复锻炼和休息日的深入指南，点击链接。主动恢复与肌肉时钟和整体锻炼时间有很大关系!

为什么时间至关重要

自从发现肌肉时钟以来，通过精心计时程序使肌肉系统与其他生物系统同步的能力已经成为健身专业人士和运动员的有力工具。虽然这是一个相对较新的研究领域，但你不需要再等一分钟来执行这里讨论的发现，并将您的客户送上成功的快车道。

通过利用现有的基于时间的训练知识——确定一天中锻炼的最佳时间，利用生物力学相似性和间歇休息等概念，并使肌肉与其他自然发生的日常周期同步——你可以帮助客户实现他们的健身和健康目标。

心脏计时和肌肉时钟蛋白质

该表描述了在心血管运动期间两种关键肌肉钟蛋白-ARNNT样蛋白1（BMA1）和Cryptochrome 1蛋白（Cry1）的行为。

关键在于，这两种肌肉时钟蛋白都对晨练有反应，而只有一种对午后运动有反应。这一发现表明，为了与其他身体系统同步，肌肉时钟更容易受到晨练的影响。

改编自Tanaka等人2020年。

影响“最佳”时机的其他变量

在一项2020年的研究中，Parr、Heilbronn&Hawley对限时饮食的潜在益处进行了研究，探讨了这些益处如何与运动干预的益处进行比较和/或补充。作为讨论的一部分，他们指出，为“最大限度地提高健康效益”安排锻炼时间可能是一项挑战，因为结果还受到其他变量的影响，包括患者目前的健康状况（如心血管疾病或2型糖尿病）和现有生物节律（如睡眠-觉醒周期时间）。

例如，希望降低血糖的人可以在下午或晚上从事心血管运动，因为这是研究表明身体活动改善了血糖控制。健身专业人士必须进一步考虑其计划中的时间建议的可行性。

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对于从上午9点工作到下午5点的客户，第32页上的示例自行车计划（包括上午10-11点的训练）可能无法遵循。然而，将时间改为每天早上7点到8点是可行的，这样人们仍然可以从与晨练相关的肌肉时钟行为中获益。即使特定的客户不能从本文中的所有信息中获益，他们也可能成功地采纳一些建议。

例如，鼓励客户停止休闲周末并遵循关于间歇性休息的建议，相对简单。通过使如此喜欢的轻微调整，您可以帮助客户更接近达到个人目标。