科学帮助我以 3 小时 21 分钟完成了我的第一个马拉松

奔跑存在于我们的基因中,但训练马拉松是一项集肌肉、精神和技术实力于一体的严谨过程。

直到2018年6月,我从未一次跑过超过14英里。我经常慢跑,也完成过几次半程马拉松,但仅此而已。因此,将距离翻倍似乎遥不可及。

但不久之后,我获得了通过耐克(马拉松官方赞助商之一)获得一个媒体预留名额,参加2018年10月的芝加哥马拉松比赛。我接触到了顶级的教练和装备,有机会一窥精英运动员如何为成功做好准备——我想知道普通人能从他们的技巧中学到什么。我开始研究进化、技术和知识如何结合起来,推动人体完成26.2英里的赛程。以下是我学到的东西,以及它们如何帮助你完成你自己的马拉松。

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在过去的几十年里,马拉松的普及程度远超以往任何时期——尤其是在女性中。在1990年开始 急剧增长,2013年达到顶峰,随后几年略有下降,马拉松参赛人数已经趋于稳定,但对业余和精英跑者来说仍然是一项热门赛事。2000年,约有 299,000名美国人 参加了马拉松,其中37.5%是女性。2016年,超过50万人 冲过了终点线,其中44%是女性。伴随着这种普及,科学家们——以及运动鞋公司——在让运动员跑得更快的生理学和技术方面取得了进步。

乍一看,我的背景并没有任何迹象表明我能跑这么长的距离。我高中时参加过一些运动,但不是田径或越野跑。我父亲跑步纯粹是为了健康,我母亲极度反感跑步,我的家族里也没有短跑健将。但许多科学家和人类学家认为,你不需要来自精英家族;这项技能存在于我们的基因中。克里斯托弗·麦克杜格尔(Christopher McDougall)在他的跑步界经典著作《天生就会跑》(Born to Run)中认为,进化已经将人类身体为慢跑设计。 这种假说认为 ,在智人(Homo sapiens)和尼安德特人(Neanderthals)共享狩猎区时,我们作为物种的超能力在于能够通过持续追逐猎物直到其因精疲力竭而倒下,从而将其捕获——这正是人类学家所谓的“耐力狩猎”。现代狩猎采集社会中的一些小群体,例如南部非洲的卡拉哈里布须曼人和墨西哥奇瓦瓦地区的塔拉乌玛拉人(或称Rarámuri人),仍然使用这种方法,尽管频率 far less.

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让身体为马拉松做好准备意味着要确保你的肌肉能够支撑完成26.2英里。这就是适当训练的作用——它能让你在肌肉疲劳前跑得更快、更久。斯坦·霍拉切克(Stan Horaczek)

虽然人类的速度不如动物界的某些短跑选手,但我们在耐力方面却占有优势,这归功于一个关键的生理差异。为了散热,其他哺乳动物通过喘气来排出多余的热量。这是一种很好的方法——直到它们开始奔跑,突然之间它们的身体需要深呼吸氧气来维持运动。由于无法同时喘气和呼吸,它们最终会过热并崩溃。人类有一个绝妙的解决方案:因为我们通过皮肤的毛孔出汗,所以我们在慢跑时能够保持呼吸稳定。我们这个物种的历史表明,大多数健康的 Human 应该能够完成马拉松。

03.10英里

就像训练马拉松本身一样,刚开始训练是最有趣的。但功能性磁共振成像(fMRI)研究表明,我们的大脑对新奇的体验会释放令人愉悦的神经递质多巴胺。惊喜于随之而来的快乐,我们会一次又一次地寻求这种奖励。这种科学见解确实适用于我:我以前从未为任何比赛进行过严格的训练,所以每次锻炼都是全新的体验。这是我的第一个体会:你不应该认为这个过程是痛苦或艰辛的。它会很难,但因为它是新的,它会变得有点令人上瘾。

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一个人训练所需的确切时间因人而异。身体素质或体能水平很高的精英或职业跑者可能只需要12周,而没有或只有很少经验的人可能需要6个月或更长时间。我最近刚跑完半程马拉松,身体素质也没有下降太多。我的心脏、肺和肌肉仍然能够高效地协同工作。我的教练,一位耐克附属的训练师,名叫杰斯·伍兹(Jes Woods),给我制定了一个为期14周的训练计划。

让身体为马拉松做好准备意味着要确保你的肌肉能够支撑完成26.2英里。这种能力,以及你能以多快的速度完成这个距离,取决于多种因素,包括体重、性别、基因(在一定程度上),以及你姿势的能量效率。即使是那些几乎不引人注意的微小细节也可能产生影响。例如,伍兹指出我倾向于交叉双臂在身前,这是不高效的。有些跑者倾向于脚跟着地,这也不是最理想的。你的表现也取决于你的体型或体能状况,也就是很多人俗称的“体能”。这就是适当训练的作用——它能让你在肌肉疲劳前跑得更快、更久。

雄心勃勃地,我告诉伍兹,我希望在3小时40分钟左右完成比赛——这算快,但不是疯狂的快。作为参考,截至2020年,波士顿马拉松的 参赛资格时间 对于我这个年龄组(18-34岁)的女性来说是3小时30分钟,而同年龄段的男性则是3小时整。波士顿马拉松很特别,你*必须*获得参赛资格才能参加,而像我参加的芝加哥马拉松则采用抽签制。我根据我最近一次半程马拉松的表现来设定我的目标时间。我记得以大约每英里8分钟的速度跑步,当时感到疲倦但并不精疲力竭,而且恢复得很快;肯定还有改进的空间。伍兹保守地说,我们将从这个目标开始,看看我的表现。体能是逐渐建立的。 很难预测一个没有多年经验的人如何应对里程的增加。

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对于长跑和每周总跑量,里程数会波动,有“下降周”(跑量少)和“上升周”(跑量多)。通过跑步手表或简单的笔和纸来追踪这个过程可能是一个关键的工具。斯坦·霍拉切克(Stan Horaczek)

幸运的是,伍兹是一位专家。无论我有什么疑问,她*总*有答案。我有许多疑问:这两组训练之间的休息时间有多长?什么是“渐进跑”?我应该买一个用来装能量胶的腰带吗?

她快速、详细、准确的回答至关重要,但更宝贵的是我从中获得的信心。跑者的教练能像砖墙一样为运动员建立信心:每一次量身定制的训练、每一个问题的解答、每一次共享的训练课程,都在慢慢地建立起坚实的自信基础,并在跑者与任何疑虑之间筑起一道屏障。 教练绝非必需。但如果你有资源聘请一位,那绝对是有帮助的。

我精心设计的计划包括四个不同的训练阶段(或“区块”):基础(配速与我当前的体能水平相匹配)、初级、过渡和最后阶段(配速比我马拉松目标稍快)。前三个阶段各持续一个月,最后一个阶段持续两周。

我整个训练期间都遵循相同的训练模式:周一进行交叉训练(几乎全部是游泳,我高中时参加过这项运动)。周二我通常会做一些侧重于速度而非耐力的田径训练。周三我总是进行恢复跑,以较低的强度配速促进肌肉生长。周四要不就是爬坡跑(顾名思义:你跑上山坡,然后跑下来,以便再次挑战这个“猛兽”),要不就是持续加速跑。这些跑比马拉松配速要快,但持续时间较短。一个理想的例子是节奏跑(tempo run),这是一种稳定但低于你最大努力的配速。伍兹向我解释说,这是你(如果需要)可以维持一个小时的速度。周五是休息日。周六是至关重要的长跑,周日我可以选择恢复跑或休息日,但我几乎总是选择跑步。

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例如,这是训练中期(第9周)一周的日程安排。大多数周都遵循相同的模式,只是训练内容和长跑里程有所不同。有一个固定的日程表——并坚持下去——有助于我保持专注和责任感。信息图由Sara Chodosh提供

随着每个新阶段的推进,我的马拉松配速(我能够稳定跑步的每英里时间)会提高,随着伍兹逐渐增加我的跑量和速度,每个阶段内的用时也会增加。对于长跑和每周总跑量,跑量会起伏不定,有“下降周”(跑量少)和“上升周”(跑量多)。这能让你的身体在整个过程中得到更好的恢复。伍兹还试图让我的长跑速度放慢,但事实证明,我讨厌慢跑,所以她规定任何恢复跑、轻松跑或长跑的速度都不能超过每英里8分30秒——没有例外。但理想的训练是,长跑的速度应该比你马拉松的目标速度慢60到90秒。

13.1英里

有些反常的是,我最难完成的训练是周三的恢复跑。慢跑——明知自己可以跑得更快——是一种精神上的挑战。然而,正如伍兹经常指出的那样,恢复跑至关重要。在此次训练之前,我总是用同样的方式准备所有公路比赛:以相同的配速跑越来越长的距离。可悲的是,我远远落后于 基于证据的最佳实践说真的:如果你想跑得更快,有时你就得慢下来。

恢复跑,听起来确实像个矛盾的说法,但它是速度训练的重要补充。后者会轻微地破坏肌肉,造成微小的撕裂,然后这些撕裂会愈合并长出更多的肌肉细胞:净收益。但只有当你给肌肉恢复的机会,这种情况才会发生。如果你想增加肌肉,就必须有休息日,如果你正在训练马拉松,你必须花一些时间以一种令人抓狂的慢速奔跑。

你还需要习惯长时间跑步。每周,我都会增加跑量,从8英里开始,在赛前六周和四周分别完成两次20英里跑。这对于训练大脑应对马拉松日至关重要。你跑的次数越多,你就会越熟悉它。尽管它们实际上不会缩短,但你会更擅长忽略时间的流逝,并专注于你身体的运转。

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马拉松训练包括“下降周”(跑量少)和“上升周”(跑量多)。这能让你的身体在整个过程中得到更好的恢复。但总的来说,在训练到比赛的几周内,每周和长跑的里程都在稳步增加。信息图由Sara Chodosh提供

18英里

一天早上,在我第五次爬上同一座山坡时——这是我赛前几周的最后一次爬坡训练——我发现随着每一次额外的攀爬,我的速度都慢了一两秒。我记得我在想,一双更 fancy 的鞋子是否能给我提速所需的动力。这并非完全是幻想:你穿在身上的东西——尤其是脚上的——会产生影响。 例如,一件 合身的运动内衣 ,可能会带来巨大的不同。

大部分的跑步研究都集中在跑鞋技术上,而 跑鞋已经取得了长足的进步 。设计师们改进了舒适性、支撑性、抓地力和鞋底纹路。如今的重点是鞋子的能量回馈和重量:能量回馈越多,重量越轻,表现就越好。每一步,肌肉都会产生能量。其中一部分能量会传递到鞋子上。能量回馈,就是鞋子在跑者抬脚时将多少能量*回馈*回来——这主要来自中底的泡沫。它应该既有柔韧性(能够延展并储存能量),又有弹性(能够回馈能量)。研究人员在1980年代就开始尝试这种概念,但直到2013年阿迪达斯推出其Energy Boost系列跑鞋,才重新点燃了这一趋势。此后,包括Brooks、Nike、Reebok和Saucony在内的公司都纷纷推出了自己的型号。

Vaporfly 4%,之所以得名,是因为它们 meant to make the average runner 4 percent more efficient,是耐克最快的比赛鞋(比赛日穿着的鞋,而非训练鞋),也是我比赛时穿的鞋。它们超轻:生物力学研究 显示 ,平均而言,每增加100克鞋子重量,跑步的代谢成本就会增加1%。它们采用了一种名为 ZoomX 的专有新泡沫,并配备了一个颇具争议的碳纤维板,可以推动跑者前进。研究人员表示,在马拉松比赛中,4%的效率提升可以带来巨大的改变。

科罗拉多大学博尔德分校和格兰德维尔州立大学的测试得出了相同的结论:这些鞋子能带来速度。以至于一些教练和运动科学家 质疑 它们是否应该被禁赛。但并非所有穿着比赛鞋起跑的跑者都能 持续地体验到 同样的提升。事实上,一些研究参与者获得了超过4%的提升,而另一些人则效果小得多。这种不一致是有道理的,因为没有人确定这些鞋子是如何提供如此好的能量回馈的。一些人认为这完全是关于臭名昭著的碳纤维板,而另一些人则怀疑这种提升完全来自于超响应的ZoomX泡沫。

我们需要更多的数据——以及更多种类的泡沫和碳纤维板进行测试——才能确定。它们可能正在路上。职业长跑选手Des Linden,她与Brooks Running签约,在2018年的波士顿和纽约马拉松比赛中 穿着一款据信装有碳纤维板的Brooks原型鞋 ——而且据说其他公司也在开发类似的技术。

但并非只有技术让我们跑得更快。我在爬坡训练日遇到的另一位跑者告诉我,他属于“老派”,认为高科技鞋的宣传忽略了一个重点:对于大多数非精英跑者来说,任何人在任何一天都能跑得更快,无论脚上穿什么,只要进行了适当的训练。研究也支持他的观点,因为有太多变量会影响表现。根据科罗拉多大学博尔德分校研究跑步经济学和鞋类技术的生理学家兼生物力学家Wouter Hoogkamer和Rodger Kram的说法,大部分工作仍然来自跑者。即使一双鞋能提供100%的能量回馈,与肌肉每次迈步提供的能量相比,也是微不足道的。Hoogkamer告诉我,训练状态是迄今为止最重要的参数。

底线是:有些鞋子会让你有机会跑得更快,但你仍然需要保持非常好的体能状态才能跑出你最快的马拉松。 对我来说,这意味着完成那些爬坡。

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慢跑——明知自己可以跑得更快——是一种精神上的挑战。然而,恢复跑至关重要。如果你想跑得更快,有时你就得慢下来。斯坦·霍拉切克(Stan Horaczek)

24英里

我以一股肾上腺素驱动的火车般的速度跑完了芝加哥马拉松——直到我即将到达24英里。突然间,我产生了极强的想停下来的愿望。所有跑者都会在比赛后期经历这一点,我曾被告知。虽然有很多策略可以帮助你坚持下去,但通过心理锻炼对我帮助最大。

配速、跑量以及像最大摄氧量(VO2 max,运动时氧气消耗的上限)或乳酸阈值(lactate threshold)等生理指标可以决定一个人的表现如何。但我发现,要将这些数字准确地预测出一个人完成比赛的时间几乎是不可能的,这一点令我着迷。 无论你身体上准备得多么充分,你的大脑在比赛日仍然可以起到很大的帮助或阻碍作用。

在亚历克斯·哈钦森(Alex Hutchinson)的最新著作《耐力》(Endure)中,他将耐力定义为“为了对抗不断增长的停止欲望而坚持下去的斗争。”因为身体想节省能量,而长跑消耗太多能量,所以你的大脑会比你的身体实际因疲惫而崩溃更早地告诉你停止运动。 在你开始确信自己不能继续时,你通常还可以坚持一段时间。

科学家们已经对这种现象进行了多项研究,但我最喜欢的一项研究涉及我记得的“漱口吐”策略。为了避免用尽 可用的能量 ,马拉松选手会在比赛中吞咽能量胶——一次性包装的易消化碳水化合物。在我训练到16英里时,我知道我必须开始练习使用它们,才能完成马拉松的距离。我一直很害怕这一点。不深入细节,但每次我过去尝试使用它们,我都会立刻吐出来。我归咎于一个非常敏感的胃,跑步时流向肠道的血液不足,以及产品本身奇怪的口感(你试过就知道)。

为了找到一个解决办法,我开始在PubMed上深入研究如何摄入碳水化合物,然后我偶然发现了一篇2010年的论文,标题为“漱口而不是吞咽碳水化合物溶液能提高1小时自行车计时赛的成绩”( 一篇2010年的论文 )。太棒了。正是我要找的:我不需要真的吞下它们,我只需要漱口并吐掉。

该研究发现,在60分钟的自行车骑行中,那些用含有碳水化合物的运动饮料漱口并吐掉的参与者,比那些用不含碳水化合物的安慰剂( meant to taste like a sports drink)漱口并吐掉的参与者表现更好。这是因为我们的口腔含有与大脑相连的碳水化合物传感器——这些探测器告诉我们的身体可以继续前进,因为燃料即将来临。仅仅因为*知道*有能量即将到来,而*没有*实际摄入食物,研究中的参与者比那些漱口安慰剂的人骑得更快,因为安慰剂没有触发相同的脑信号。

不幸的是,在我需要三个多小时才能完成的比赛中,我肯定需要做的不仅仅是漱口,但“你可以忽略大脑告诉你该停下来”这个想法一直伴随着我。 即使你身体有能力继续前进,你的大脑也会让你停下来。 换句话说,我可能可以比本能建议的更努力地跑。

26.2英里

我以3小时21分55秒的成绩 冲过了芝加哥马拉松的终点线 ——比波士顿马拉松的参赛资格标准快了大约八分钟,比我最初计划的时间快了将近20分钟。

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很难确切地 pinpoint 是什么让我超越了最初的目标。我想象进行一系列测试会有帮助:检查与跑步经济性相关的基因、步态分析,甚至分解我的肠道微生物组。但我敢打赌,我们永远无法100%准确地预测任何人的马拉松时间,对我来说,这正是乐趣所在。

也许我能分享的最好的体会是,一旦比赛结束,我几乎立刻就忘记了自己刚刚经历过的精神和肌肉上的挣扎。一些心理学研究表明,这在长跑运动员中是一种常见的现象。 在一项研究中 ,研究人员询问了跑者在比赛结束后以及三个月和六个月后,马拉松的痛苦程度。平均而言,与比赛当天相比,所有受试者在马拉松后的几个月里*回忆*的整体痛苦都更少。

强迫自己到达终点需要时间、支持和耐心。但最终的结果值得努力。问问任何跑过马拉松的人,他们完成了多少次。很可能,不止一次。 如果你准备跑马拉松,请相信你的身体天生就能完成长途跋涉,并考虑利用最新的技术来获得一点速度提升。但请记住:你必须付出努力。 但我的最终结果让我惊喜——你的也可能如此。毕竟,我们都是跑者。

 

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曾任《Popular Science》杂志的科学编辑。她对脑科学、微生物组和人体生理学特别感兴趣。除了《Popular Science》之外,她的作品还发表在《纽约时报》、《科学美国人》以及《Scholastic’s Science World》和《Super Science》杂志等刊物上。她拥有加州大学戴维斯分校神经生物学学士学位,以及纽约大学科学、健康和环境报道项目的科学新闻学硕士学位。


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