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增加運動強度是肥胖的解方?科學家:這項機制將能量消耗降至最低

2019-10-07 15:09八旗文化 文/摘自《走路的科學:走路背後不可不知的大腦機制,讓都會人更有創意、更會社交》

【文、圖/選自八旗文化《走路的科學》,作者謝恩・歐馬洛】

光是增加運動強度並不是肥胖的解方,因為我們已演化出行為機制和生理機制,將運動消耗...
光是增加運動強度並不是肥胖的解方,因為我們已演化出行為機制和生理機制,將運動消耗的程度降低,如此來補償運動消耗的熱量。 圖/ingimage

走出非洲

在這個世界上移動,無論是透過走路、騎單車、跑步、游泳或是任何一種運動形式都會消耗能量。身體會依其所需,攝取(透過飲食與消化)、儲存以及燃燒能量。人類很懶惰,因此會將所有固定活動的能量消耗降至最低。人類的雙足行走一般來說會自動將能量消耗最小化,同時又將步行範圍最大化。從實驗角度來看,這就像是在固定能量消耗下,我們會專注於將運動量最大化的步行速度;但我們該如何證明真相就是如此呢?

一個方式是為人類裝上一組外接的腿—一種設計來調整步行難易度的機械裝置。我們對這組外骨骼所做的不同設定,可用來試驗人類是否會以特定步態因應,以減少在行走中消耗的能量。如果外骨骼幫助行走,我們很快就會採取一個不需特別努力行走的步態,而更多讓機器來運作。反之,若外骨骼阻礙我們行走,我們就可能會嘗試用更多力氣行走,但會選擇一個可以繼續走路又花上最少力氣的模式。

神經工程學家潔西卡.賽林格(Jessica Selinger)與她在史丹福大學的同事設計了這樣的實驗。他們為人類參與者配上具關節且可舉高腿部的外骨骼,讓參與者系統性地挑戰人類步行最有效率的方式。受試者也戴上氧氣面罩,用以測量他們的最大攝氧量(VO2 Max)。這些外骨骼設計會對腿部造成不同程度的阻力,而阻力大小取決於參與者的步行頻率。參與者在跑步機上步行,跑步機的速度亦可調整。

參與者很快就因應這些改變做了調整,一般來說是幾分鐘內就調整好;一旦調整到新的最佳步態,便能很快調回之前最優化能量燃燒的狀態(這是透過VO2 Max測量到的)。透過這點可以知道,人類會迅速採用更經濟的步態,以實踐最佳步行策略,如此節省最多的能量消耗。這些適應相當迅速,遠比在血氧濃度上預測到的變化更快,也比其他諸如肌肉改變等內部感知來得快。獨立來看,後面這些改變都很慢才出現;相反地,人類會主動透過周邊感覺輸入進行預測,直接調整步行的方式。

雖然穿上機器外骨骼會讓你盡其所能地降低能量消耗,但存在一個更普遍的問題:你上健身房,在跑步機上跑了一大段距離,然後為了犒賞自己,回家後癱倒在沙發上,因為有去運動而自我感覺良好,絲毫未察覺你的整體運動量比你一步都未踏入健身房要來得低。實際上,以演化角度看,你的身體會在你進行耐力狩獵後放鬆;這個運動誘發的休止狀態與我們一般認為的不同。我們總以為,我們攝取的卡路里量,基本上會等於運動加上處理家務燃燒的卡路里;假如我們攝取的卡路里比運動以及家務消耗的卡路里多,那麼就會增加體重。

從這些研究中我們學到的教訓是:光是增加運動強度並不是肥胖的解方,因為我們已演化出行為機制和生理機制,將運動消耗的程度降低,如此來補償運動消耗的熱量。提高能量消耗並不必然能帶來實質且持續的體重下降;減重需要的是對於能量攝取以及能量使用進行全面性的計算。我們需要知道身體是如何平衡能量攝取、能量儲存(例如脂肪分布)以及能量輸出。人類是高度雜食性物種,我們採集食物、我們狩獵,我們也準備各種獨特食物。對食物來源保持彈性、同時從各種不同管道取得並預備食物,賦予我們適應上的優勢。你能在找得到食物的任何地方吃東西(無論是撿東西來吃還是造訪當地餐館);你可以在走路時邊吃東西(在快餐店買外帶食物後);又或者可以把食物帶回住所,用許多方式烹煮(你可以幫其他獵人同伴帶回某頭運氣不好被你獵殺的動物,或是到當地超市成排雜貨架上購買各式食物)。

高脂高糖的高熱量食物,在西方市場中相當容易取得,但對於哈札族來說並非如此。因此,增加活動強度到與哈札族相當,並非解決全球各地肥胖問題最直接且簡單的方法。相反地,想要處理肥胖問題,我們的公共政策就該著眼我們消耗的卡路里類型、品質以及攝取量,如此推動改變。更清楚來說,我並非反對運動或反對增加運動強度。很顯然,保持活動比起靜止不動,對於身體的任一器官或系統都更好。如果能定期運動,日復一日、週復一週、年復一年持續終生的話,就更好不過了。運動對於控制肥胖既必要又重要,但那只是一部分。能量攝取也很關鍵。

難道因為運動在本質上對我們有益,我們就能輕易做好規律運動的自我管理嗎?哈佛大學演化生物學家丹尼爾.李伯曼(Daniel Lieberman)就我們與體能活動的古怪關係,提供了一個重要的演化觀點:儘管運動對我們有益,但我們總是會避免運動來保存能量,因為我們就是這樣演化的。直到不久之前,我們還因為食物來源稀少,不得不進行體能活動。正如李伯曼所言:「人類在較晚近時期,演化成適應規律的中等耐力體能活動……因為食物量有限,人類也因此被天擇為不消耗不必要的能量。」

.書名:走路的科學:走路背後不可不知的大腦機制,讓都會人更有創意、更會社交....
.書名:走路的科學:走路背後不可不知的大腦機制,讓都會人更有創意、更會社交
.作者:謝恩・歐馬洛
.譯者:謝雯伃
.出版社:八旗文化
.出版日期:2019/09/04
試想一下以下這個例子:許多國家的衛生食品部門建議,成年女性每日最多攝取兩千卡,成年男性最多每日攝取兩千五百卡。若以兩千四百卡來看,這表示卡路里的燃燒率平均每小時一百卡,但這是把走路和睡眠的時間全都算入。這些卡路里必須滿足身體的所有需求,包括呼吸、走路、思考、消化、分泌等等。食物本身必須被消化,營養要傳送到身體從頭頂髮根到腳掌心的各個部位。消化你吃的食物需要能量(卡路里)—消化高纖低熱量密度的食物所需的能量比高卡路里食物高。你的身體必須產生熱能來維持生命(畢竟你是溫血動物),也必須主動或被動排除身體廢物(像是呼氣時必須呼出二氧化碳,消化產生的食物滓渣需要清空,多餘的水分需要透過汗水以及尿液排洩掉)。攝取的卡路里若比所需來得多,多餘的能量就得會以脂肪的形式儲存在身體某處。

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走路
肥胖
脂肪

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