リハビリmemo

大学病院勤務・大学院所属の理学療法士・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」

筋トレで筋肥大の効果を最大にする「運動のスピード」を知っておこう


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 効果的に筋肉を大きくする(筋肥大させる)には、どのようにトレーニングをデザインすれば良いのでしょうか?

 

 この問に現代のスポーツ医学は「総負荷量」を意識しろといいます。

 

 総負荷量は、強度(重量)と回数、セット数をかけ合わせたものであり、さらにセット間の休憩時間、関節を動かす範囲、週の頻度などが寄与すると示唆されています。また、総負荷量を高めるために疲労困憊まで追い込むことが推奨されています。

 

 筋肥大の効果  = 総負荷量(強度 × 回数 × セット数) × 関節を動かす範囲 × セット間の休憩時間 × 週の頻度

 *条件:疲労困憊まで追い込め!

 

 これらの変数についての科学的知見を参考にしながら、自分に最適化させるようにトレーニングをデザインすることが効果的な筋肥大につながるのです。

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 そして、もうひとつ重要なピースがあります。

 

 それが「運動のスピード」です。

 

 今回は筋肥大の効果を最大にする「運動のスピード」について考察していきます。ゆっくりと行うスロートレーニングが良いのか、速いファストトレーニングが良いのでしょうか?

 

Table of contents

 



◆ 運動スピードは8秒以内で行おう!

 

 筋肉の収縮は、筋肉の長さを短くしながら収縮する求心性収縮(短縮性収縮やポジティブ動作)と、長さを伸ばしながら収縮する遠心性収縮(伸長性収縮やネガティブ動作)に分けられます。

 

 アームカールでいうと、肘を曲げるときには上腕二頭筋の求心性収縮が生じ、肘を伸ばすときは遠心性収縮が生じます。

 

 ここでは、この求心性収縮の時間と遠心性収縮の時間を合わせた繰り返し時間(Repetition Duration)を「運動スピード」とします。

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 例えば、肘を曲げる時間が2秒で、肘を伸ばす時間が2秒とすると(動作の切り替え時間は0秒とします)、これを合わせた4秒が運動スピードになります。

 

 では、筋肥大の効果を最大にする運動スピードはどのくらいなのでしょうか?

 

 この問に世界ではじめてエビデンスを示したのがニューヨーク州立大学のSchoenfeldらです。

 

 Schoenfeldらは、これまでに報告された筋肥大の効果と運動スピードの研究結果をもとに解析したメタアナリシスの結果から、こう結論づけています。

*メタアナリシスとは、これまでの研究結果を統計的手法により全体としてどのような傾向があるかを解析するエビデンスレベルがもっとも高い研究デザイン。

 

 「8秒以下の運動スピードであれば、速くても遅くても筋肥大の効果に大きな差はない」

 

 「8秒より遅いスロートレーニングによる筋肥大の効果は低い」

 

 2015年、Schoenfeldらは基準をみたした8つの研究結果をもとにして、筋肥大に効果的な運動スピードについてのメタアナリシスを報告しました。

 

 得られたデータを3つの運動スピードに分類しています。

 

・速い:0.5〜4秒

・中等度:4〜8秒

・遅い:>8秒

 

 Schoenfeldらは、まず、これらの分類から、筋肥大への平均効果量(エフェクトサイズ)を算出し、グループ間で比較しました。その結果、速いグループの効果量が0.7〜0.8であったのに対して、中等度および遅いグループは約0.3を示し、運動スピードが速いほど筋肥大の効果が高いことが示されたのです。

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Fig.1:Schoenfeld BJ, 2015より筆者作成

 

 しかし、研究によって筋肥大の測定方法が異なっていたため、より精度の高い計測方法である超音波や磁気共鳴画像(MRI)、筋生検を用いた研究のみを選定してメタアナリシスを行ってみると、運動スピードの速いグループの効果量は0.42、中等度のグループは0.37と両グループに有意な差は認められませんでした。また、遅いグループは解析の結果、除外されました。

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Fig.2:Schoenfeld BJ, 2015より筆者作成

 

 これらの結果から、Schoenfeldらは、0.5〜4秒の速い運動スピードがもっとも筋肥大の効果を増大させる可能性はあるが、中等度のスピードと大きな差はないことから、8秒以内の運動スピードであれば、効果的に筋肥大を生じさせることができると結論づけています。また、8秒より遅いスロートレーニングでは、筋肥大の効果が低いことが示唆されています。

 

 では、なぜ、8秒以内の運動スピードは筋肥大に効果的なのでしょうか?

 

 Schoenfeldらは、その理由は「運動単位の動員」にあるといいます。

 

 ひとつの運動神経は、いくつかの筋線維とつながり、その収縮をコントロールしています。この運動神経と筋線維のユニット(単位)を運動単位といいます。

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 運動単位は、運動神経が数十本の筋線維を支配する「小さな運動単位」と数百本から数千本の筋線維を支配する「大きな運動単位」に分けられます。この大小の運動単位は、筋肉にさまざまな割合で分布しています。

 

 筋肉は発揮する力の強度や速度に応じて、小さな運動単位から収縮に参加(動員)させ、強度や速度が増加するにしたがって、大きな運動単位を動員させます。筋肉の収縮力は、強度や速度に応じて異なるサイズの運動単位を動員する「サイズの原理」にもとづいているのです。

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 筋肥大の効果は、この小さい運動単位だけでなく大きな運動単位まで動員し、多くの筋線維に機械的刺激(メカニカルストレス)を与えることによって生じると考えられています。

 

 そのため、高強度はもちろん、低強度であっても疲労困憊まで追い込むことによって大きな運動単位を動員することが可能となり、筋肥大の効果を高めることができるのです。

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 そして、運動単位の動員には、運動スピードも寄与します。

 

 小さな運動単位は遅い速度で動員され、大きな運動単位は速い速度で動員されます。効果的に大きな運動単位を動員するためには、ある程度の運動スピードが必要であり、Schoenfeldらは、そのスピードの上限が8秒なのだと推測しています。

 

 つまり、8秒以下であれば、運動スピードが速くても中等度でも、疲労困憊まで追い込むことによって大きな運動単位を動員でき、筋肥大の効果を高めることができるのです。

 

 では、なぜ、8秒より遅いスロートレーニングによる筋肥大の効果は低いのでしょうか?

 

 

◆ スロートレーニングによる筋肥大の効果が低い理由

 

 スロートレーニングの効果が低い理由についても、Schoenfeldらは「運動単位の動員」にあるといいます。

 

 その根拠となる報告を見てみましょう。

 

 2005年、マックマスター大学のShepstoneらは、20代の被験者をふたつのグループに分けて、アームカールのトレーニングを実施しました。ひとつのグループは運動スピードが1秒以内のファストトレーニングを行い、もうひとつのグループは8秒〜9秒のスロートレーニングを行うように指示されました。

 

 被験者は疲労困憊になるまでアームカールを行い、これを4セット実施し、週3回の頻度で8週間、継続しました。8週間のトレーニング前後で上腕二頭筋の横断面積、タイプ別の筋線維の横断面積が計測されました。

 

 その結果、両グループともに筋肥大の効果が認められましたが、ファストトレーニングのグループは、スロートレーニングのグループよりも筋肥大の増大が認められました。

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Fig.3:Shepstone TN, 2005より筆者作成

 

 さらにタイプ別の筋線維の肥大では、タイプⅠ線維の肥大は両グループともに増加を示し、グループ間に有意な差は認められませんでした。しかし、タイプⅡ線維のⅡaとⅡxは、ファストトレーニングのグループがスロートレーニングのグループよりも有意な増加を示したのです。

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Fig.4:Shepstone TN, 2005より筆者作成

 

 大小の運動単位は、そのサイズにより筋線維のタイプに対応しています。      

 

 小さな運動単位は、発揮する力が弱く、収縮の速度もゆっくりですが、疲れにくい特徴があり、タイプⅠ線維に分類されます。大きな運動単位は、発揮する力が強く、収縮の速度も速いですが、疲れやすい特徴があり、タイプⅡ線維に分類されます。また、タイプⅡ線維は、強い力を速く発揮するⅡaと、さらに強力な力を速く発揮するⅡxに分けることができます。

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 Shepstoneらの結果は、ファストトレーニング、スロートレーニングともにタイプⅠ線維を肥大させることができますが、ファストトレーニングはタイプⅡ線維のⅡa、Ⅱxをより効果的に肥大させることを示唆しています。

 

 これは、スロートレーニングがタイプⅡ線維の収縮を十分に動員できないことを示します。筋肥大の効果は小さな運動単位から大きな運動単位までを動員し、多くの筋線維を収縮させることにより生じますが、スロートレーニングではタイプⅡ線維の収縮が不十分となるため、筋肥大の効果が低いと推察されています。

 

 Shepstoneらの結果を支持するように、2012年にはニューイングランド大学のSchuenkeらは、ベンチプレスやスクワットといった多関節トレーニングにおいてもスロートレーニングによりタイプⅡ線維の十分な肥大が生じないことを報告しています。

 

 これらの知見から、メタアナリシスを報告したSchoenfeldらは、8秒より遅いスロートレーニングでは筋肥大の効果が低いと推察しているのです。

 

 Schoenfeldらのメタアナリシスには、対象となる研究結果が少ないため、性別、年齢、トレーニング経験の有無などによるサブグループ解析が行われていません。また、求心性収縮と遠心性収縮のそれぞれの最適な時間設定までは解析できていません。そのため、個々人に最適な運動スピードを示すことができず、全体としての傾向を示すにとどまっています。

 

 しかしながら、8秒より遅いスロートレーニングに関しては神経生理学的なメカニズムからも効果が低い可能性があります。筋肥大の効果を最大化させるためには、8秒以内の運動スピードを設定し、効果をみながら、自分に最適な運動スピードを選択するのが良いと思われます。

 

 Schoenfeldらのメタアナリシスは世界ではじめての報告であり、現在のところのエビデンスとなります。今後、さらに多くの研究結果が報告されることによって、あらためてメタアナリシスが行われ、性別、年齢、トレーニング経験の有無などによる最適な運動スピードが明らかになることが期待されます。

 

 新たな報告がありましたら、本ブログでもご紹介していきます。

 

 さいごに、筋肥大の方程式に新たな変数を追加しておきましょう。

 

 筋肥大の効果  = 総負荷量(強度 × 回数 × セット数) × 関節を動かす範囲 × セット間の休憩時間 × 週の頻度 × 「運動のスピード」

 *条件:疲労困憊まで追い込め!

 

 

www.awin1.com

 

 

 

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References

Schoenfeld BJ, et al. Effect of repetition duration during resistance training on muscle hypertrophy: a systematic review and meta-analysis. Sports Med. 2015 Apr;45(4):577-85.

Shepstone TN, et al. Short-term high- vs. low-velocity isokinetic lengthening training results in greater hypertrophy of the elbow flexors in young men. J Appl Physiol (1985). 2005 May;98(5):1768-76.

Schuenke MD, et al. Early-phase muscular adaptations in response to slow-speed versus traditional resistance-training regimens. Eur J Appl Physiol. 2012 Oct;112(10):3585-95