توانمند سازی پس فعالی (PAP) و بهبود عملکرد

نویسنده: علیرضا نیک نام (متخصص فیزیولوژی ورزشی)

آدرس صفحه اینستاگرام: Sportphysiologist@  آدرس ایمیل: [email protected]

مقدمه

توانمند سازی پس فعالی که با اصطلاحات دیگری همچون پتانسیل پس فعال سازی، نیرومند سازی پس فعالی یا Post activation potentiation (PAP) نیز شناخته می شود طی سال‌های اخیر در خصوص بهبود عملکرد ورزشی مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این لازم به ذکر است که در ادبیات علمی اصطلاح دیگری به عنوان بهبود عملکرد پس از فعال سازی (PAPE) Post-activation performance enhancement نیز وجود دارد که با PAP مقداری متفاوت است. در واقع اگرچه هر دو به واسطه یک فعالیت انقباضی ارادی ایجاد می شوند، اما PAP به افزایش تکانه انقباضی و نیرو به واسطه انقباض قبلی اشاره دارد در حالی که PAPE به بهبود عملکرد ناشی از انقباض قبلی اشاره دارد. علاوه بر این PAP در مقایسه با PAPE از نظر تایم لاین زمانی متفاوت است به این صورت که معمولاً PAP سریع تر از PAPE رخ می دهد. با توجه به این توضیحات باید بدانیم که اگر می خواهیم PAP را مطالعه کنیم نیاز است با استفاده از دستگاه الکترومیوگرافی و دینامومتر رفتار انقباضی عضله را متاقب یک انقباض بیشینه بررسی کنیم در حالی که PAPE به بهبود عملکرد ناشی از انقباض قبلی اما با یک تاخیر ۳-۱۵ دقیقه ای اشاره دارد و می توان با یک آزمون ساده مثل پرش عمودی یا پرتاب توپ طبی نیز آن را مطالعه و مشاهده کرد.بسیاری از ورزشکاران و مربیان از این راهبردها در گرم کردن به منظور بهبود عملکرد ورزشی استفاده می کنند. حامیان PAP/PAPE مدعی هستند که سابقه انقباضی عضله بر عملکرد مکانیکی در انقباضات بعدی تأثیر می گذارد. از طرفی اظهار شده است، انقباضات عضلانی خسته کننده عملکرد عضلانی را مختل می کند، اما انقباضات عضلانی سنگین باری که به خستگی نمی انجامند، عملکرد عضلانی را افزایش دهد (Stone et al., 2008). بنابراین اگرچه به نظر می رسد استفاده از این راهبرد کاربردهایی برای ورزشکاران داشته باشد اما اگر دقت کافی در اعمال بار یا تکرار و رابطه آن با خستگی عضلانی  توجه نشود ممکن است نه تنها فایده ای نداشته باشد بلکه حتی عملکرد ورزشی را نیز کاهش دهد. در واقع بدون درک مفاهیم پایه ای این راهبرد تمرینی ممکن است نتایج معکوسی را مشاهده کنیم. از این رو در این مقاله تلاش شده است تا مفاهیم زیر بنایی PAP و ارتباط آن با بهبود عملکرد ورزشی شرح داده شود.

سرعت، قدرت و توان که عوامل تعیین کننده عملکرد ورزشی در تمرین و مسابقه هستند، می توانند با گرم کردن مناسب افزایش یابند (Ratamess, 2012). یکی از اعمال مهمی که برای گرم کردن قبل از تمرین و یا مسابقه انجام می شود، کشش عضلات است. پژوهش های متعددی نشان داده اند که کشش ایستا به عنوان رایج ترین کشش، سبب کاهش موقتی نیرو، توان و سرعت عملکرد متعاقب می شود (Ratamess, 2012). ازاین رو به منظور به حداقل رساندن اثرات منفی این نوع گرم کردن، به کارگیری PAP/PAPE مورد توجه قرارگرفته است (Moradiyan et al., 2018; Ratamess, 2012). PAP/PAPE به عنوان یک تسهیل کننده عصبی عضلانی بعد از اجرای تمرین های شدید تعریف شده است (Chatzopoulos et al., 2007; Chiu et al., 2003). از طرفی در طیف وسیعی از ورزش ها مجموعه ای از حرکات قدرتی، سرعتی و توانی وجود دارند که به نظر می رسد PAP/PAPE بتواند آثار مثبتی بر روند اجرای آن ها بگذارد. احتمالاً توانمند سازی به یک تحریک تمرینی مناسب و یک استراحت کافی وابسته است تا اطمینان حاصل شود که خستگی، سبب اختلال در عملکرد نمی شود؛ به گونه ای که علاوه بر ایجاد تحریک مناسب و نیرومندسازی، رابطه شدت تمرین و استراحت به گونه ای باشد که خستگی ایجاد نگردد. بنابراین به طور خلاصه PAP پدیده ای است که در آن نیروی اعمال شده توسط یک عضله به دلیل فعال کردن قبلی آن افزایش می یابد (Robbins, 2005). در تعریفی دیگر  PAP سازوکاری برای افزایش نیروی عضلانی و سرعت توسعه نیرو (RFD) است که در نتیجه فعال سازی قبلی عضله رخ می دهد (Mitchell & Sale, 2011). PAP/PAPE معمولاً توسط حداکثر انقباضات ارادی، حداکثر انقباضات داوطلبانه کانسنتریک و اکسنتریک با سرعت کنترل شده، و نیز توسط انقباضات ایزومتریک زیر بیشینه القا می شود (Mitchell & Sale, 2011).

کاربردهای PAP در عمل و شواهد علمی 

در واقع نشان داده شده است، در اثر PAP/PAPE، فراخوانی واحدهای حرکتی فعال شده برای یک دوره زمانی به واسطه  انقباضات بیشینه یا نزدیک به بیشینه تسهیل می شود. در این زمان، قدرت عضلانی، توان و استقامت عضلانی می تواند افزایش یابد (Ratamess, 2012). همسو با این تئوری، نشان داده شده است  PAP/PAPE می تواند برای بهبود کوتاه مدت عملکرد در دوی سرعت، تکالیف پرتابی، شنا و قابلیت های پرشی مفید واقع شود. برای مثال نشان داده شده است، اجرای حرکت اسکوات (جلو یا عقب)، با شدت ۳۰ تا ۹۰ درصد یک تکرار بیشینه؛ سرعت را در دوی ۴۰ متر افزایش می دهد (Mcbride et al., 2005; Yetter & Moir, 2008). همچنین اسکوات های سنگین تر برای مثال اجرای ۵ نوبت یک تکراری با شدت ۹۰ درصد یک تکرار بیشینه، توان پرش را در ورزشکاران تمرین کرده افزایش می دهد، ولی به افزایش توان در افرادی که به صورت تفریحی تمرین می کنند، منجر نمی شود (Chiu et al., 2003). همچنین در مطالعه دیگری معلوم شد اجرای حرکت اسکوات نیمه با شدت های ۲۰ تا ۹۰ درصد یک تکرار بیشینه اوج نیروی پرش و ارتفاع آن را افزایش می دهد و میزان بیشتر پیشرفت در ورزشکارانی مشاهده می شود که سطوح بالاتری از  قدرت را دارند (Gourgoulis et al., 2003; Hodgson et al., 2005). به نظر می رسد برنامه های PAP/PAPE برای افزایش قدرت بیشینه و توان ورزشکاران موثر باشد به ویژه در ورزشکارانی که سطوح بالاتر قدرت عضلانی را دارند (Ratamess, 2012).

سازوکارهای اصلی برای اثر گذاری PAP بر عملکرد عصبی عضلانی

دو سازوکار پیشنهادی برای تاثیر گذاری PAP/PAPE پیشنهاد شده است.

• فسفوریلاسیون میوزین: پس از انجام یک فعالیت سنگین، فسفوریلاسیون میوزین افزایش می‌یابد. این اتفاق باعث بهبود تعامل بین رشته‌های میوزین و اکتین در فیبرهای عضلانی می‌شود که در نهایت منجر به افزایش تولید نیرو می‌شود. در این حالت، فیبرهای عضلانی توانایی تولید نیروی بیشتر و با سرعت بالاتر را دارند. به طور دقیق تر این سازوکار شامل فسفوریلاسیون زنجیره های سبک تنظیم کننده میوزین (MRLC) است که اکتین-میوزین را نسبت به کلسیم آزاد شده از شبکه سارکوپلاسمی در طی انقباضات بعدی عضله حساس تر می کند. در نتیجه، نیروی حاصل از هر تکانه انقباضی متوالی را افزایش می دهد.
• فعال‌سازی نورونی: تحریک سیستم عصبی مرکزی (CNS) از طریق فعالیت‌های شدید باعث بهبود در انتقال عصبی به عضلات می‌شود. این فرایند باعث افزایش سرعت تحریک عضلات و بهبود زمان واکنش می‌گردد که برای حرکات انفجاری و قدرتی بسیار مفید است.در واقع  PAP/PAPE قبل از تمرینات اصلی باعث افزایش تحریک سیناپسی در نخاع می شود که به نوبه خود منجر به افزایش پتانسیل پس سیناپسی و متعاقبا افزایش ظرفیت تولید نیرو در گروه های عضلانی درگیر می شود (Lorenz, 2011). مهمترین ویژگی عضلانی که بر بزرگی PAP/PAPE تأثیر می گذارد، نوع تار عضلانی است (Lorenz, 2011). بنابراین، هرچه تارهای نوع II عضله ای بیشتر باشد، بزرگی و تاثیر PAP/PAPE در آن عضله بیشتر است (Lorenz, 2011).

عوامل مؤثر در PAP/PAPE 
موارد مختلفی بر میزان پتانسیل پس فعال‌سازی تأثیر می‌گذارند که باید در طراحی برنامه‌های تمرینی مدنظر قرار گیرند:

• شدت فعالیت اولیه: فعالیت‌های سنگین‌تر معمولاً باعث افزایش بیشتر در PAP/PAPE می‌شوند، اما باید تعادل بین شدت فعالیت و توانایی ریکاوری فرد رعایت شود.
• زمان استراحت: بعد از فعالیت شدید، باید زمان مناسبی برای استراحت در نظر گرفته شود تا اثرات مثبت PAP/PAPE بر عملکرد قابل مشاهده باشند. این زمان معمولاً بین ۴ تا ۱۲ دقیقه متغیر است.
• نوع فیبر عضلانی: افراد با درصد بالاتر فیبرهای عضلانی نوع II (فیبرهای تند انقباض) تمایل بیشتری به تجربه PAP/PAPE دارند، چرا که این فیبرها پاسخ قوی‌تری به فعالیت‌های سنگین نشان می‌دهند.

PAP راهبردی برای گرم کردن ورزشکاران

یکی از شیوه ‌های ارتقای عملکرد، برنامه های گرم کردن مبتنی بر PAP است که نسبت به گرم کردن سنتی ( معمولاً شامل دویدن های کم شدت، تمرینات کششی و تمرینات متناسب با هر رشته ورزشی) عملکرد عضلانی را در حرکات توانی و انفجاری بیشتر افزایش می‌دهد. تاثیر PAP به تعامل بین دستگاه عصبی _ عضلانی و خستگی وابسته است که تحت تاثیر، نوع تمرین، شدت تمرین، حجم تمرین و زمان بازیابی قرار دارد (Filip et al., 2020).  PAP معمولاً توسط حداکثر انقباضات ارادی القا می شود، اما توسط حداکثر انقباضات داوطلبانه درونگرا و برونگرا کنترل شده، و نیز توسط انقباضات ایزومتریک زیر بیشینه القا می شود. در مجموعه ای از تمرینات وزنه برداری، انقباضات متناوب کانسنتریک و اکسنتریک زیر بیشینه ممکن است PAP را القا کند (Mitchell & Sale, 2011).

در بهره مندی از PAP برای افزایش قدرت و عملکرد، دو چالش وجود دارد. ۱- فعالیت محرک PAP شدیدتر و طولانی‌تر اگرچه احتمالاً سازوکارهای PAP/PAPE را تا حد زیادی فعال کند، اما ممکن است القاء خستگی بیشتری نیز منجر ‌شود. ۲- هرچه دوره ریکاوری بین پایان فعالیت محرک PAP و شروع عملکرد طولانی‌تر باشد، ریکاوری از خستگی بیشتر می‌شود، اما همچنین از دست رفتن سازوکارهای PAP/PAPE نیز بیشتر می‌شود. این دو چالش تنها با آزمون و خطا قابل اصلاح است. برای مثال، در مطالعه ای نشان داده شده است، هنگامی که پس از حداکثر انقباض ایزومتریکی ارادی ۱۰ ثانیه ای فقط ۱۵ ثانیه  زمان برای ریکاوری در نظر گرفته شد، یعنی عملکرد زمانی شروع می شد که PAP/PAPE هنوز نزدیک به حداکثر خود بود، عملکرد ورزشی در واقع به دلیل خستگی ناشی از فعالیت محرک PAP پایین بود. اگر دوره ریکاوری طولانی‌تری، مثلاً سه دقیقه انتخاب می‌شد، ممکن است طبق برخی مطالعات، عملکرد بهبود می یافت (French et al., 2003).

یکی دیگر از عوامل موثر بر تاثیر گذاری PAP دمای عضله است.  به دنبال فعالیت بدنی، دمای بدن افزایش می یابد که بخشی از این افزایش دما ناشی از جریان خون شریانی، و بخشی مربوط به افزایش سوخت و ساز است و رابطه مستقیم با حجم تمرین دارد ( یعنی هرچه حجم تمرین بیشتر شود، دمای عضلانی هم افزایش می یابد). و افزایش دما در هر دو نوع تار عضلانی ( تند و کند انقباض ) با افزایش سرعت تولید نیرو و سرعت انقباض مرتبط می باشد. بنابراین افزایش دمای درون عضلانی، در ورزش هایی که به سطوح بالایی از سرعت و قدرت نیاز دارند، مانند پرش ارتفاع؛ ورزش های رزمی و غیره باعث بهبود عملکرد می شود. با تمرینات کوتاه مدت و شدید تغییراتی بین ۰.۹ – ۰.۳ در دمای عضلانی به وجود می آید. بنابراین افزایش دما باعث بهتر شدن عملکرد به دنبال یک دوره تمرینات کوتاه مدت و شدید می شود. و این افزایش دما باعث بهبود اثر PAP در فعالیت بعدی می شود (Carrillo & Benitez, 2000).

اکثر مطالعات نشان داده اند، فعالیت های قدرتی و توانی قادر به ارتقاء PAP و بهبود عملکرد افراد با سطوح مختلف تمرینی هستند. با این حال، PAP/PAPE  تنوع فردی زیادی را نشان می دهد، که نشان می دهد همیشه پس از انجام یک فعالیت آماده ساز کننده، PAP رخ نمی دهد. فواصل مختلف بین فعالیت آماده ­ساز کننده و فعالیت اصلی (۱ تا ۱۰ دقیقه) برای ظهور کارامد توامندسازی پس فعالی کافی است.

نکات عملی برای استفاده از PAP/PAPE 
برای بهره‌گیری از مزایای PAP/PAPE در تمرینات ورزشی، باید نکات زیر رعایت شود:

1. انتخاب تمرینات مناسب: تمرینات اولیه باید به گونه‌ای انتخاب شوند که بارگذاری مناسبی بر عضلات هدف داشته باشند و بتوانند سیستم عصبی را به خوبی فعال کنند. معمولاً تمرینات چند مفصلی مانند اسکات یا ددلیفت به عنوان تمرینات اولیه استفاده می‌شوند.
2. مدیریت زمان استراحت: بین تمرینات سنگین و حرکات انفجاری باید زمان استراحت مناسبی در نظر گرفته شود تا ورزشکار به حد کافی ریکاوری کند و از اثرات PAP/PAPE بهره‌مند شود. به طور خلاصه، زمان استراحت (ریکاوری) تا حد زیادی به تمرین آماده سازکننده و وضعیت تمرینی ورزشکار بستگی دارد (به عنوان مثال تمرین کرده یا تمرین نکرده)، و بنابراین باید به طور خاص برای فرد مورد نظر تنظیم شود. در نتیجه، متخصصان ورزشی معمولاً با استفاده از دستورالعمل‌های زیر کار می‌کنند:
   • ۳-۱۲ دقیقه استراحت
   • شدت بالا / بار سنگین (مثلاً ۹۰ درصد یک تکرار بیشینه) = زمان استراحت طولانی تر
   • شدت کم / بار سبک (مثلاً ۳۰ درصد یک تکرار بیشینه پرش اسکات / پلایومتریک) = زمان استراحت کوتاه تر
   • برنامه های با حجم بالاتر = زمان استراحت طولانی تر
   • برنامه های با حجم کمتر = زمان استراحت کوتاه تر
   • ورزشکاران تمرین کرده = زمان استراحت کمتر
   • ورزشکاران تمرین نکرده = زمان استراحت بیشتر
   • ورزشکاران قوی تر = زمان استراحت کوتاه تر
   • ورزشکاران ضعیف تر = زمان استراحت بیشتر.
3. مدیریت حجم تمرین: استفاده بیش از حد از PAP می‌تواند منجر به خستگی بیش از حد و کاهش عملکرد شود. بنابراین، باید حجم و شدت تمرین به‌طور دقیق کنترل شود.

مثالی از PAPE برای ورزشکارانی که به دنبال توسعه توانایی پرش و توان پایین تنه هستند: یک ورزشکار در فاز گرم کردن چند تکرار از حرکت اسکوات با وزنه سنگین (مثلاً ۸۵-۹۰ درصد از حداکثر وزنه قابل تحمل) را انجام می‌دهد. بعد از یک استراحت ۵ تا ۸ دقیقه‌ای، ورزشکار تمرین/مسابقه اصلی که شامل پرش‌های عمودی با حداکثر توان را انجام می‌دهد. PAP به افزایش ارتفاع پرش کمک می‌کند. در این مثال حرکت محرک PAP، همان اسکوات های اجرا شده است و حرکتی که تحت تاثیر PAP انتظار بهبود آن را داریم؛ پرش عمودی است. در مثالی دیگر ورزشکار ابتدا یک ست لانژ سنگین با وزنه انجام می‌دهد (در حدود ۸۰-۸۵ درصد از حداکثر قدرت)، و بعد از استراحت ۴ تا ۸ دقیقه، پرش از روی جعبه (Box Jump) که همان فعالیت مورد انتظار برای بهبود عملکرد است را انجام می‌دهد.

مثالی از PAPE برای ورزشکارانی که به دنبال بهبود شتاب و زمان واکنش در دو سرعت هستند: ورزشکار در فاز گرم کردن ابتدا یک یا دو ست ددلیفت سنگین انجام می‌دهد (با وزنه نزدیک به ۹۰ درصد از حداکثر) و سپس بعد از استراحتی کوتاه (۵ تا ۱۰ دقیقه)، تمرین یا مسابقه اصلی شامل دوی سرعت را انجام می‌دهد. این روش می‌تواند زمان واکنش و شتاب اولیه را دوندگان سرعت را بهبود بخشد.

مثالی از PAPE برای ورزشکارانی که به دنبال بهبود توان بالاتنه هستند: ورزشکار ابتدا یک ست پرس سینه با وزنه سنگین انجام می‌دهد، سپس بعد از استراحت کوتاه، چند پرتاب توپ مدیسین را با قدرت و سرعت بالا انجام می‌دهد. این می تواند به بهبود قدرت انفجاری در عضلات بالاتنه کمک می‌کند. در مثالی دیگر یک پرتابگر وزنه ابتدا یک ست پاور کلین (با حدود ۸۰-۹۰ درصد از حداکثر وزنه) را انجام می‌دهد، سپس بعد از چند دقیقه استراحت، پرتاب وزنه را با حداکثر توان انجام می‌دهد. PAP در اینجا باعث افزایش قدرت و سرعت پرتاب می‌شود.

نکته نهایی 

بر اساس مطالعات قبلی به نظر می رسد اسکوات از پشت سنگین در مقایسه با حرکات پلیومتریک برای ایجاد PAPE در هنگام تکالیف پرشی مفیدتر باشد. همچنین به نظر می رسد حرکت پاور کلین در مقایسه با اسکوات از پشت برای ایجاد PAPE در دوهای سرعت بهتر باشد. علاوه بر این ورزشکاران با قدرت بیشتر در مقایسه با ورزشکاران ضعیف تر PAPE/PAP بزرگتر، ماندگار تر و سریع تری را تجربه می کنند. بنابراین قدرت یکی از مولفه های مهم در اثر گذاری پروتکل های PAPE است. 

منابع

Carrillo, J. A., & Benitez, J. (2000). Clinically significant pharmacokinetic interactions between dietary caffeine and medications. Clinical pharmacokinetics, 39(۲), ۱۲۷-۱۵۳.

Chatzopoulos, D. E., Michailidis, C. J., Giannakos, A. K., Alexiou, K. C., Patikas, D. A., Antonopoulos, C. B., & Kotzamanidis, C. M. (2007). Postactivation potentiation effects after heavy resistance exercise on running speed. The Journal of Strength & Conditioning Research, 21(۴), ۱۲۷۸-۱۲۸۱.

Chiu, L. Z., Fry, A. C., Weiss, L. W., Schilling, B. K., Brown, L. E., & Smith, S. L. (2003). Postactivation potentiation response in athletic and recreationally trained individuals. The Journal of Strength & Conditioning Research, 17(۴), ۶۷۱-۶۷۷.

Filip, A., Wilk, M., Krzysztofik, M., & Del Coso, J. (2020). Inconsistency in the ergogenic effect of caffeine in athletes who regularly consume caffeine: is it due to the disparity in the criteria that defines habitual caffeine intake? Nutrients, 12(۴), ۱۰۸۷.

French, D. N., Kraemer, W. J., & Cooke, C. B. (2003). Changes in dynamic exercise performance following a sequence of preconditioning isometric muscle actions. The Journal of Strength & Conditioning Research, 17(۴), ۶۷۸-۶۸۵.

Gourgoulis, V., Aggeloussis, N., Kasimatis, P., Mavromatis, G., & Garas, A. (2003). Effect of a submaximal half-squats warm-up program on vertical jumping ability. The Journal of Strength & Conditioning Research, 17(۲), ۳۴۲-۳۴۴.

Hodgson, M., Docherty, D., & Robbins, D. (2005). Post-activation potentiation. Sports medicine, 35(۷), ۵۸۵-۵۹۵.

Lorenz, D. (2011). Postactivation potentiation: an introduction. International journal of sports physical therapy, 6(۳), ۲۳۴.

Mcbride, J. M., Nimphius, S., & Erickson, T. M. (2005). The acute effects of heavy-load squats and loaded countermovement jumps on sprint performance. The Journal of Strength & Conditioning Research, 19(۴), ۸۹۳-۸۹۷.

Mitchell, C. J., & Sale, D. G. (2011). Enhancement of jump performance after a 5-RM squat is associated with post-activation potentiation. European journal of applied physiology, 111(۸), ۱۹۵۷-۱۹۶۳.

Ratamess, N. (2012). Foundations of strength training and conditioning. China: American College of Sports Medicine (ACSM).

Robbins, D. W. (2005). Postactivation potentiation and its practical applicability. The Journal of Strength & Conditioning Research, 19(۲), ۴۵۳-۴۵۸.

Stone, M. H., Sands, W. A., Pierce, K. C., Ramsey, M. W., & Haff, G. G. (2008). Power and power potentiation among strength-power athletes: preliminary study. International Journal of Sports Physiology & Performance, 3(۱).

Yetter, M., & Moir, G. L. (2008). The acute effects of heavy back and front squats on speed during forty-meter sprint trials. The Journal of Strength & Conditioning Research, 22(۱), ۱۵۹-۱۶۵.