一旦学会骑自行车,即使很多年不碰,再次踩上脚踏板依然能骑起来。很多人说这叫“肌肉记忆”,是肌肉记住了骑车的动作。
然而,随着研究进展,科学家发现这类运动技能并不储存在肌肉里面,而是主要位于神经系统。
肌肉本身能“记住”的,是让它变强或变弱的刺激,再次遇到时可快速应对。在运动方面,这意味着曾经练过的肌肉,即使因为停练掉光了,重新练时也会迅速变大并找回力量。
就好像,肌肉一直记得自己曾经有多强。
本文中的肌肉均指骨骼肌,即意识可以控制的肌肉,不包括心肌和胃肠道等部位的平滑肌 | giphy
重新把运动捡起来吧,比第一次练容易多了
肌肉,通常是体重里占比最大的,也是人体内可塑性最强的组织。
体育锻炼可以改善肌肉的体积、代谢和功能表现,反过来,缺乏运动、疾病和衰老也会降低肌肉的体积和力量。对于这些积极或消极的刺激,有研究显示,肌肉再次遇到相似的刺激时会“认出来”,并做出与第一次不同的反应。
肌肉对再次锻炼的更大反应,在1991年首次被研究报道,2013年在小鼠实验中获得证据支持。2018年英国利物浦约翰摩尔斯大学体育与运动科学研究所的一项研究,再次在人体内验证了肌肉对于运动的“记忆力”。
这项研究在8名没有运动习惯的年轻人中进行了测试。参与者先花费1周时间熟悉了抗阻训练的动作,然后进行7周的正式训练,接着休息7周,最后再完成7周训练。结果显示,再次训练时,肌肉大小和力量提高更多。
每周训练3次,每次1小时,动作包括深蹲、腿举、卧推及哑铃划船等,每个动作4组x10次,组间休息90~120秒,负荷随着力量提高增加。以全身双能X射线吸收测定法(DEXA)评估下肢瘦体重,以等速测力计评估股四头肌的力量。* 表示与基线相比具有统计学显著差异,** 表示与所有其他条件的显著差异 | 参考文献[1]
研究以下肢瘦体重作为肌肉量的代表。第一个7周训练后,下肢瘦体重平均增加了6.5%,停练后降低4.6%,与练前没有显著差别。经过第二个7周训练,下肢瘦体重增加了10.5%,比第一次练后高出5.9%。肌肉力量也发生了类似的变化,第一个7周后有所增长,第二个则更为显著,平均提高了18%。
这个过程,喜欢运动的朋友应该都亲身体验过,也许还不止一次。就像是,刚开始举铁的时候,用了半年把深蹲重量提高到一倍体重,肌肉也跟着饱满起来。然后,因为太忙或者生病,举铁中断了一段时间,眼看着臀腿瘪下去,像从来没练过似的。垂头丧气回健身房准备重新来过时,却发现只用一个月就恢复到了离开前的状态。
其他相关研究也得出了类似的结果,肌肉能够“记住”运动、营养、激素和炎症等刺激。2024年发布的一项研究,对比了两种抗阻训练安排,发现练10周、停10周、再练10周与连续训练20周,对肌肉横截面积和力量的影响差异不大,因为再次训练时恢复迅速。
回到生活里,虽然从表面上看,运动的成果常随着停练快速消失,好像是白费功夫,但实际上,身体对每次训练都记得清楚,把运动重新捡回来比从头练起容易多了。根据上面的研究结果,普通人也不需要太过担心偶尔的运动中断,只要重新开始,长期来看状态都是不错的。
肌肉是怎么记住运动的?
目前研究对肌肉记忆的解释,主要集中在两种潜在机制:一是运动增加了肌细胞核的数量,停练后数量不减少,利于再训练时肌肉生长;二是运动改变了基因打开或关闭的状态,使再次运动时肌细胞反应更快。
生物书上写着人体细胞通常只有一个细胞核啊,它的数量怎么影响肌肉大小呢?
首先,肌细胞比较特殊,可以有成百上千个细胞核。其次,成人的肌细胞数量基本不会增加,所以整块肌肉变大,主要依靠单个肌细胞的增大。肌细胞增大时,需要细胞核中的DNA信息转录为RNA,再合成蛋白质,增加细胞内负责收缩和支撑结构的物质。
2024年挪威一项研究显示,经过10周抗阻训练,肌细胞核数量增加13%~34%,同时肌细胞横截面积增加30%。停练16周后,横截面积降低21%,但肌细胞核数量没有明显变化。再次训练10周后,横截面积再次明显增长,肌细胞核数量略有增加。
另有研究支持,富含细胞核的肌肉再次训练时增长更快、更显著。所以,肌细胞核的数量可能是肌细胞变大的限制因素,研究结果支持肌细胞核数量增加是肌肉记忆可能机制的假设。
肌肉记忆的细胞核数量保留机制 | 参考文献[2]
第二种肌肉记忆的潜在机制是表观遗传学,也就是饮食运动等环境因素与我们的DNA相互作用,改变基因的打开或关闭状态,造成肌肉体积和功能的变化。甲基化,是改变基因状态的主要方式之一。
上文约翰摩尔斯大学进行的研究,第一次报道人类肌肉对抗阻训练具有表观遗传记忆。经过全基因组DNA甲基化分析,研究发现7周训练后,AXIN1、UBR5等基因出现低甲基化和表达增强。即使停练7周后肌肉质量降低,这些基因也继续保持低甲基化状态,并在再次训练后发生最大的低甲基化、基因表达和肌肉质量增长。
这表明初次训练“启动”了一些基因,使其面对再次训练时做出更强的反应。
肌肉记忆的表观遗传学机制 | 参考文献[5]
另外,今年4月发布的一项新研究提示,DNA层面的肌肉记忆还可以扩展到蛋白质水平。
研究者检测了三千余种蛋白质,发现150种蛋白质在初次抗阻训练后发生了明显变化。停练10周后,多数蛋白质水平回到练前,但其中29种蛋白质依然保持高水平,并在再次训练后升高,意味着它们保留了训练记忆。
这些蛋白质主要参与钙结合、肌肉收缩和形成细胞骨架,与表观遗传学测得的肌肉记忆基因类别有所重合,可能参与促进再次训练时的肌肉生长。
对于储存在大脑里的记忆,科学家已经摸索出很多记忆规律,按遗忘曲线复习并使用主动回忆等方法,可以显著提升记忆效率。
而肌肉记忆领域,还有待今后研究继续探索。如果我们得到一份精确的肌肉记忆曲线,也许可以更好地控制运动的总量和强度,把更多时间花在恢复或者技术练习上,在减少伤病的同时更充分地享受运动。