تشبع الأنسجة الإقليمي بالأكسجين أثناء التمرين عالي الشدة بعد فرط التنفّس الإسوكابيني الطوعي مقابل تحميل عتبة الشهيق لدى أفراد مدرَّبين على التحمل: تجربة عشوائية مُحكَمَة

التنفّس بشكل أفضل للأداء الأقوى

عندما ندفع أنفسنا في تمرين شاق، تعمل رئتانا وعضلات التنفّس بجدّ تمامًا كما تفعل ساقانا. يستخدم العديد من الرياضيين اليوم تمارين تنفّس خاصة، على أمل تعزيز الأداء عن طريق تقوية هذه العضلات وتحسين كيفية توصيل الأكسجين في الجسم. طرحت هذه الدراسة سؤالًا بسيطًا لكن مهمًا: هل يغيّر نمطان شائعا من تدريب التنفّس كمية الأكسجين التي تصل إلى الدماغ وعضلات التنفّس وعضلات الساق أثناء مجهود ركوب دراجات بأقصى طاقة؟

طريقتان لتدريب التنفّس

ركز الباحثون على عدائين وراكبي دراجات وثلاثيِّيِّيْ السباق المدربين على التحمل في العشرينات والثلاثينات من العمر. كان جميعهم بالفعل في لياقة ومعتادين على التدريب المنتظم. قارن الفريق بين روتينين شائعين للتنفّس على مدى خمسة أسابيع. الأول، المسمى فرط التنفّس الإسوكابيني الطوعي، يجعل الأشخاص يتنفّسون بسرعة وبعمق لعدة دقائق باستخدام جهاز خاص يعيد تدوير جزء من الهواء. هذا التمرين يدرب نظام التنفّس على التحمل—عدة أنفاس سريعة وخفيفة نسبيًا. أما الثاني، تحميل عتبة الشهيق، فيجعل الأشخاص يستنشقون الهواء ضد مقاومة قوية، مثل رفع الأثقال بعضلات التنفّس، مما يبني القوة أكثر من التحمل. تم موازنة البرنامجين بعناية بحيث أكمل الرياضيون نفس العدد الإجمالي من الأنفاس كل أسبوع.

اختبار الرياضيين في جولة شاقة

قبل وبعد برنامج الخمسة أسابيع، أجرى جميع الرياضيين اختبارات ركوب دراجات متطلبة في المختبر. أولًا، حدّد اختبار تدريجي قدرة كل شخص القصوى واستهلاك الأكسجين عند الذروة. ثم، في يوم منفصل، ركضوا (ركبوا) عند 80 بالمئة من تلك القدرة القصوى—مجهود يشعر بأنه قريب من السباق—حتى لم يعودوا قادرين على الحفاظ على التردّد المطلوب لدوران الدواسات. خلال هذا الاختبار بثبات الحمل، استخدم العلماء حسّاسات ضوئية قرب‑الأشعة تحت الحمراء على الجبهة وبين الأضلاع وعلى الفخذ لتتبع كيف تغيّرت مستويات الدم والأكسجين في منطقة القشرة الجبهية من الدماغ وعضلات التنفّس والعضلة الرئيسية العاملة في الساق. سمح لهم هذا النهج برصد التغيّرات ثانيةً تلو الأخرى لمعرفة ما إذا كان التدريب قد غيّر كيفية توزيع الأكسجين في الجسم تحت الضغط.

ما الذي تغيّر وما الذي بقي كما هو

أنتجا برنامجا التنفّس تكيّفات لياقية مختلفة بوضوح. حسّن الروتين السريع للتنفّس كمية الهواء التي يمكن للرياضيين تحريكها داخل وخارج الرئتين، وزاد معدل التنفّس وحجم كل نفس عند الجهد الأقصى، وأدى إلى ارتفاع طفيف في استهلاك الأكسجين عند الذروة—علامات على أن نظام التنفّس أصبح أكثر كفاءة. أما روتين المقاومة فزاد بشدّة أقصى ضغط يمكن لعضلات الشهيق توليده، ما يدل على أنها أصبحت أقوى بكثير، لكنه لم يغير السعة الهوائية العامة بشكل ملحوظ. وعلى نحو مفاجئ، ومع هذه المكاسب المختلفة، بدا أن سلوك مستويات الأكسجين في الدماغ وعضلات التنفّس وعضلات الفخذ خلال اختبار ركوب الدراجات الشاق لم يتغير إلى حدٍ كبير بعد أي من نوعي التدريب.

أنماط الأكسجين أثناء المجهود الشديد

كما كان متوقعًا، تسبب ركوب الدراجات المكثف في انخفاض ملحوظ في مستويات الأكسجين في كل من عضلات التنفّس وعضلات الساق، بينما بقيت كمية الدم الكلية في تلك المناطق مستقرة نسبيًا—دليل على أن العضلات كانت ببساطة تستخرج مزيدًا من الأكسجين لتلبية الطلب العالي. في الجزء الأمامي من الدماغ، ازداد حجم الدم والجزيئات الحاملة للأكسجين مع مرور الوقت، وظلت التشبّع الإجمالي ثابتًا، مما يوحي بأن الدماغ استمر في تلقي كمية كافية من الأكسجين حتى مع اشتداد الإحساس بالمجهود. بعد خمسة أسابيع من التدريب، بدت هذه الأنماط في الجوهر نفسها في كلتا المجموعتين. كانت الإشارة الوحيدة لتغيير زيادة طفيفة تقارب ثلاث نقاط مئوية في مقياس تشبّع الأكسجين في عضلة الفخذ، لوحظت لدى الرياضيين من كلا برنامجي التدريب. ونظرًا لصغر هذه الزيادة وكونها ضمن ضوضاء القياس العادية للتقنية، يحذر المؤلفون من المبالغة في تفسيرها، خصوصًا لأنها لم تنعكس في زيادة زمن الركوب حتى النفاد.

ماذا يعني هذا للرياضيين

بالنسبة لرياضيي التحمل المدربين، يمكن بالفعل لبرامج التنفّس القصيرة أن تقوّي جهاز التنفّس—إما عن طريق تعزيز تحمّله أو زيادة قوته—لكن هذا لا يعني تلقائيًا أن الجسم سيعيد توزيع الأكسجين بطريقة جديدة أثناء التمارين الشديدة جدًا. في هذه الدراسة، أظهرت الدماغ والعضلات العاملة أنماط تشبّع بالأكسجين قوية وكأنها لم تتغير تقريبًا بعد خمسة أسابيع من التدريب، ولم يتحسّن الأداء في اختبار ثبات الحمل. تشير النتائج إلى أنه، على الأقل لدى الأشخاص المدربين بالفعل وعلى مدى فترة قصيرة نسبيًا، قد تضبط تمارين التنفّس النظام التنفّسي دون أن تغيّر بشكل كبير وجهة تدفّق الأكسجين أثناء الجهود المكثفة. قد تكون فترات تدريب أطول أو أنواع مختلفة من الرياضيين أو اتباع مقاربات مُدمَجة مطلوبة قبل أن تبدأ تغيّرات ذات مغزى في تشبّع العضلات والدماغ—وربما في الأداء—بالظهور.

الاستشهاد: Ramos–López, D., Caulier–Cisterna, R., Vega–Moraga, A. et al. Regional tissue oxygenation during high-intensity exercise following voluntary isocapnic hyperpnea versus inspiratory threshold loading in endurance–trained individuals: a randomized controlled trial. Sci Rep 16, 10732 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46153-1

الكلمات المفتاحية: تدريب عضلات الجهاز التنفسي, تمارين التحمل, تشبع العضلات بالأكسجين, أداء ركوب الدراجات, الطيف القريب من تحت الحمراء