リハビリmemo

大学病院勤務・大学院リハビリテーション学所属の理学療法士・トレーナーによる「最新の研究をトレーニングにつなげるための記録」

筋トレの効果を最大にするウォームアップの方法を知っておこう

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 現代のスポーツ医学、スポーツ栄養学は、レジスタンストレーニング(筋トレ)の効果を最大にするための多くの因子を明らかにしてきました。

 

 それはタンパク質の摂取量や摂取パターン、トレーニングの負荷量やセット数、セット間の休憩時間まで、科学の発展とともに、これらの因子はトレーニング効果を最大にするように最適化されています。

 

 では、トレーニング効果を高めるためのウォームアップ(Warm-up)はどのように最適化すれば良いのでしょうか?

 

 2015年に雑誌Sports Medicineでウォームアップについてのシステマティックレビューを報告したMcGowanらはこう言います。

 

 「残念ながら、これまでのウォームアップの方法論はトレーナーの経験に依拠し、試行錯誤的に発展してきた」

 

 実際、ウォームアップについての主要なレビューは2003年を最後に、10年以上の空白がつづいていました。そのため、トレーニング効果を高めるウォームアップの方法論の確立が遅れていたのです。

 

 そして2015年、McGowanらによってウォームアップの生理学的な機序からパフォーマンスへの効果までをまとめたレビューが報告されました。また、2010年以降にはトレーニングのための具体的なウォームアップについての研究結果が報告されるようになりました。

 

 ようやくトレーニングに最適なウォームアップの方法論が確立されつつあるのです。

 

 今回は、レジスタンストレーニングの効果を最大化するウォームアップについて考察していきましょう。

 

Table of contents

 

 

◆ 筋肉の温度が1℃上昇すると筋力は4〜5%アップする

 

 1945年、ウォームアップの先駆的な研究者であるコペンハーゲン大学のAsmussenらは、ウォームアップ効果の根拠となる生物学的な現象を示しました(Asmussen E, 1945)。

 

 「生物は高温により動きが促進される」

 

 ここから運動のパフォーマンスにおけるウォームアップの重要性が認識されはじめました。

 

 ウォームアップとはその名前の通り「暖まる」を意味します。では、ウォームアップによる筋肉の温度の上昇はトレーニングの効果にどのような影響をあたえるのでしょうか?

 

 筋肥大を目的としたトレーニング効果は運動強度と運動回数をかけ合わせた総負荷量によって決まります。

 

 トレーニング効果 = 総負荷量(運動強度 × 運動回数)

 

 トレーニング効果を最大化するためには、運動強度または運動回数を高めて、総負荷量を増大させなければなりません。

 

 筋肉の温度の上昇は、この運動強度と運動回数を高めるように作用します。

 

 筋力と収縮速度の関係は、力-速度曲線によって表すことができます。ウォームアップによる筋肉の温度の上昇は、筋力と収縮速度を増加させ、力-速度曲線を右上方向に拡大する効果が示されているのです(Bishop D, 2003)。

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Fig.1:Bishop D, 2003より筆者作成

 

 

 筋肉の温度上昇による筋力、収縮速度の増強効果は、エネルギー源であるATPの消費に対する補充効率の増加にもとづいています。

 

 エネルギーの補充には、ホスホクレアチン系、解糖系、有酸素系があります。筋肉の温度の上昇がこれらの補充系の代謝を促進し、筋力、収縮速度が増加されると考えられています(Gray SR, 2006)。

 

 このような生理学的機序を背景に、ウォームアップにより筋肉の温度が1℃上昇すると最大等速性筋力が4.7〜4.9%増加し、垂直跳びの高さが4.2〜4.4%増大することがわかっています(Bishop D, 2003)。

 

 では、どのような方法によって筋肉の温度を上げれば良いのでしょうか?

 

 この問いに対して、McGowanらはジョギングやペダリングといった有酸素運動を中等度の負荷(最大心拍数の60%)で10〜20分間行うウォームアップ方法を推奨しています。

 

 これは、有酸素運動を10分程度行うと筋肉の温度が2〜3℃上昇し、少なくとも20分までには温度がプラトーに達するという知見(Price MJ, 1997)が根拠になっています。

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Fig.2:Price MJ, 1997より筆者作成

 

 これがウォームアップに10分間以上の有酸素運動を取り入れるべき理由なのです。

 

 しかし、McGowanらの提言はこれで終わりません。

 

 筋肉の温度を上げるウォームアップをベースにして、さらに特異的なウォームアップを付加することが重要であると言います。

 

 それでは、レジスタンストレーニングの特異的なウォームアップとはどのような方法でしょうか?



◆ 特異的ウォームアップがトレーニング効果を高める

 

 有酸素運動によるウォームアップは筋肉の温度を上昇させることによって筋力や収縮速度を増大させます。これに対して、特異的なウォームアップは「神経・筋活動の活性化」によりトレーニングの運動強度と運動回数をさらに高めます。

 

 特異的なウォームアップといっても難しいことではありません。トレーニングの前に同じ運動を軽い負荷で行おうというものです。

 

 バッターは打席に入る前に素振りをします。ピッチャーはマウンドに上がる前に投球練習をします。ピッチャーがマウンドに上る前に素振りをしても投球パフォーマンスは高まりません。

 

 これはウォームアップの特異性を示しており、同じ運動を軽い負荷で行うことによって運動ニューロンへの出力の増強、脊髄の反射的電気活性の増大、筋肉内のカルシウムイオンの増加といった生理学的な作用が働き、パフォーマンスの向上につながることが明らかになっています(McGowan CJ, 2015)。

 

 このような特異的なウォームアップは以前より経験的にレジスタンストレーニングにも取り入れられてきました。しかし、トレーニング効果を高める科学的根拠は示されていなったのです。

 

 そして近年、特異的ウォームアップが運動強度、運動回数を増大させる効果が明らかになりました。

 

 2011年、サンパウロ大学のAbadらは、有酸素運動によるウォームアップに特異的ウォームアップを加えることによって最大筋力が高まることを明らかにしています。

 

 Abadらは、トレーニング経験のある被験者を対象にして、特異的ウォームアップ行う条件と有酸素運動の後に特異的ウォームアップを行う条件において、レッグプレスの最大筋力(1RM)を計測しました。

 

 特異的ウォームアップは1RMの50%で8回、70%で3回行われ、有酸素運動は最大心拍数の60%の負荷で20分間のペダリングが行われました。

 

 その結果、有酸素運動の後に特異的ウォームアップを行った場合、特異的ウォームアップに比べて8.4%の1RMの増加が認められました(Abad CC, 2011)。

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Fig.3:Abad CC, 2011より筆者作成

 

 さらに、2015年には、フェデラル大学のSáらにより、特異的ウォームアップが運動回数の増加に寄与することが報告されています。

 

 Sáらは、被験者を静的ストレッチング、バリスティックストレッチング、特異的ウォームアップの3条件によるトレーニング時の運動回数の変化を計測しました。

 

 特異的ウォームアップは12RMの30%の負荷で20回行われています。

 

 その結果、特異的ウォームアップは他のストレッチングよりも有意に運動回数を増加させることが示されました(Sá MA, 2015)。

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Fig.4:Sá MA, 2015より筆者作成

 

 Sáらは2016年にも特異的ウォームアップが静的ストレッチングやPNFストレッチングよりも運動回数を増加させることを報告しています(Sá MA, 2016)。

 

 これらの結果から、特異的ウォームアップが運動強度や運動回数を増加させ、総負荷量を増やすことによって、筋肥大を目的としたトレーニング効果に寄与することが示唆されているのです。

 

 ウォームアップについての体系的なレビューを報告したMcGowanらは、パフォーマンスを高めるウォームアップの一連の流れにおいて、ストレッチングにより怪我を予防し、有酸素運動によって筋肉の温度を高め、その後に特異的ウォームアップにより神経筋活動を活性化することを推奨しています。

 

 AbadやSáらの報告を合わせるとこのようなウォームアップの流れになるでしょう。

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 ストレッチングは怪我の予防として行いますが、筋肥大の効果を減少させないため30秒以内とします。

筋トレの前にストレッチングをしてはいけない理由

 

 有酸素運動は筋肉の温度上昇を目的とすると、ジョギングかペダリングを最大心拍数の60%程度の負荷で10分以上行う必要があるでしょう。

 

 特異的ウォームアップは、1RMの30%程度の低負荷から行い、段階的にトレーニングの負荷に近づけていくのが良いと思われます。ウォームアップの最適な負荷設定はまだ明らかになっていないため、今後の検証が待たれます。



 これまで経験的に試行錯誤されてきたウォームアップの方法について、現代のスポーツ医学は科学的根拠にもとづいた方法論を確立しつつあります。筋トレの効果を最大にするためにもこれらの知見を活用し、トレーニングに最適化したウォームアップを取り入れていきましょう。

 


◆ 読んでおきたい記事

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シリーズ③:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取タイミングを知っておこう

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シリーズ㉜:HMBが筋トレの効果を高める理由~国際スポーツ栄養学会のガイドラインから最新のエビデンスまで

シリーズ㉝:筋トレの効果を高める最新の3つの考え方〜Schoenfeld氏のインタビューより

シリーズ㉞:筋トレによって脳が変わる〜最新のメカニズムが明らかに

シリーズ㉟:ホエイプロテインは食欲を抑える〜最新のエビデンスを知っておこう

 

References

McGowan CJ, et al. Warm-Up Strategies for Sport and Exercise: Mechanisms and Applications. Sports Med. 2015 Nov;45(11):1523-46.

Asmussen E, Bøje O. Body temperature and capacity for work. Acta Physiol Scand. 1945;10(1):1–22.

Bishop D, et al. Warm up I: potential mechanisms and the effects of passive warm up on exercise performance. Sports Med. 2003;33(6):439-54.

Gray SR, et al. Skeletal muscle ATP turnover and muscle fiber conduction velocity are elevated at higher muscle temperatures during maximal power output development in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006 Feb;290(2):R376-82.

Price MJ, et al. Thermoregulatory responses of paraplegic and able-bodied athletes at rest and during prolonged upper body exercise and passive recovery. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1997;76(6):552-60.

Abad CC, et al. Combination of general and specific warm-ups improves leg-press one repetition maximum compared with specific warm-up in trained individuals. J Strength Cond Res. 2011 Aug;25(8):2242-5.

Sá MA, et al. Acute effects of different stretching techniques on the number of repetitions in a single lower body resistance training session. J Hum Kinet. 2015 Apr 7;45:177-85.

Sá MA, et al. Acute Effects of Different Methods of Stretching and Specific Warm-ups on Muscle Architecture and Strength Performance. J Strength Cond Res. 2016 Aug;30(8):2324-9.