Научный базис для первого и второго порогов

Пульсовые зоны — немеркнущий маяк для многих бегунов. Различные эксперты и тренеры расхваливают преимущества различных «зон», хотя точное количество зон и частота сердечных сокращений, определяющая каждую зону, до сих пор являются предметом громких дискуссий и разногласий.

Автор: Джонатан Дэвис

Вместо того, чтобы в очередной раз устраивать разбор проблем при тренировках в пульсовых зонах, вспомним, как и почему пульсовые зоны связаны с первым (LT1) и вторым (LT2) порогами лактата.

Весь смысл пульсовых зон, в том виде, в каком они используются в настоящее время — дать атлету или тренеру возможность определить, где происходит работа по отношению к LT1 и LT2 (выше или ниже порогов). Подразумевающиеся преимущества и предполагаемое научное обоснование пульсовых зон, встречающееся в различных популярных источниках, прямо или косвенно определяются физиологией LT1 и LT2.

Чтобы понять связь между частотой сердечных сокращений, пульсовыми зонами и LT1 и LT2, нужно ответить на следующие вопросы:

• Что такое частота сердечных сокращений, которую пытаются измерить?
• Какие показатели ЧСС наиболее подходят для количественной оценки интенсивности тренировки?
• Какова цель и научная основа концепции пульсовых зон?
• Что такое процент от максимальной ЧСС (%ЧССмакс), процент от ЧСС резерва (%HRR) и какие у них есть недостатки.

Краткая терминология

Термины LT1 и LT2 на самом деле являются измерениями, а не какими-то чёткими биологическими явлениями. Это похоже на разницу между температурой, измеренной термометром и истинной внутренней (центральной )температурой тела.

Лучше всего использовать понятие «T1» или «первый порог», позволяющих обозначить то основное явление, которое стремится уловить первый лактатный порог (LT1), и «SSmax» или «равновесный максимум» для обозначения основного явления, которое стремится уловить LT2. Но поскольку почти никто не использует эти термины, в этой статье будут использоваться широко известные LT1 и LT2.

Ничего предосудительного в отношении пульсовых зон в этой статье вы не найдете, хотя критические замечания в адрес людей, которые зациклены на своих пульсовых зонах можно послушать в подкасте Strength Running (ссылка на Apple Podcast и Spotify).

Уже много копий было сломано в дискуссии, являются ли тренировки, основанные на пульсовых зонах «хорошими» или «плохими», и нет никакой нужды подробно останавливаться на тренировочном эффекте конкретных зон пульса, поскольку преимущества, которые, как утверждается, связаны с определенными зонами, варьируются от одной модели пульсовых зон, а во-вторых, потому что понимание того, откуда берутся пульсовые зоны, является необходимым условием для понимания того, какие возможные выгоды можно извлечь из пребывания в той или иной зоне.

Как говорит Ренато Канова, тренировки — это ответ на предложение, а не само предложение. Другими словами, вы проводите 30 минут в «4 пульсовой зоне» — это и есть предложение, и это тема данной статьи. Тренировка — это адаптация организма, отвечающего на это предложение.

Не стоит забывать и о различных проблемах, связанных с измерением частоты сердечных сокращений, таких как точность измерения частоты сердечных сокращений на запястье, дрифт пульса и медленный компонент ЧСС. Будем считать, что для целей этой статьи мы идеально измерили ЧСС.

Как частота сердечных сокращений и пульсовые зоны связаны с LT1 и LT2?

Наука о максимальной ЧСС, пульсе покоя и ЧСС резерва для бегунов

Цель мониторинга ЧСС — оценка интенсивности аэробного метаболизма. Почему так много исследований и популярных блогов посвящено частоте сердечных сокращений? Причина скорее всего в том, что частота сердечных сокращений является объективной оценкой интенсивности метаболизма — отражая то, насколько интенсивно работают энергетические системы организма (в частности, аэробная система).

И напротив, что-то вроде оценки тяжести воспринимаемой физической нагрузки, или RPE, является субъективной оценкой интенсивности метаболизма.

На более техническом уровне, физиологи используют частоту сердечных сокращений в качестве суррогата потребления кислорода, известного как VO2.

Поскольку у большинства людей нет под рукой метаболографа, ЧСС является более практичным способом количественной оценки и контроля интенсивности любых физических упражнений, особенно в таких видах спорта, как трейловый бег, тренировка на эллиптическом тренажере, в беговых лыжах, где объективные внешние показатели интенсивности, такие как скорость или механическая мощность, не так легко поддаются измерению или имеют такое же значение, как при беге или в велоспорте.

Максимальная ЧСС (HRmax)

HRmax — это максимальная частота сердечных сокращений, то есть самая высокая ЧСС, которую человек может достичь на максимальных усилиях. Частота сердечных сокращений в течение последних ~30 секунд интенсивной гонки часто является наилучшей оценкой максимального пульса. Если последняя гонка была уже давно, то самая высокая ЧСС, которую атлет достигает во время интенсивной интервальной тренировки в темпе 5 км или быстрее — в идеале с повторами продолжительностью не менее трех минут — это еще один хороший показатель.

Вопреки распространенному мнению, HRmax может меняться со временем, но не так, как многие ожидают. По мере того, как форма улучшается, HRmax снижается на 3-7%. HRmax снижается с возрастом, хотя скорость снижения довольно низкая (примерно 0.6 уд/мин в год, но и это число варьируется от человека к человеку).

Самое главное, что невозможно точно предсказать HRmax, учитывая возраст. Даже самые современные регрессионные формулы имеют погрешность в 90%, что может составлять ± 18 ударов в минуту, и конечно, является слишком большим разбросом значений, чтобы быть полезным для тренировок. Ну, а всем известная формула «220 - возраст» работает еще хуже.

Если сильно нужно использовать формулу для определения максимального ЧСС по возрасту, то диапазон, указанный в следующих формулах, дает значения ЧСС в 5-м, 50-м и 95-м процентилях (в ударах в минуту) в зависимости от возраста (в годах):

95-й процентиль: 229 - 0,64*возраст (в годах)
50-й процентиль: 211 - 0,64*возраст
5-й процентиль: 193 - 0,64*возраст

Не нужно использовать формулы, потому что вероятность ошибки огромна, и примерно каждый десятый человек будет находиться за пределами верхнего и нижнего пределов, предсказанных формулой.

Частота сердечных сокращений в покое (HRrest)

HRrest — это самое низкое значение частоты сердечных сокращений в нормальных условиях (т.е. в состоянии покоя). Измерить HRrest очень просто: просто полежать примерно пять минут, а затем проверить ЧСС за этот период времени. Частота сердечных сокращений в положении лежа примерно на 7 ударов в минуту ниже, чем в положении сидя, но многие физиологические исследования все равно измеряют ЧСС в положении сидя.

Как и в случае с HRmax, у HRrest существуют значительные индивидуальные различия, даже среди здоровых, хорошо тренированных спортсменов. Одно исследование, проведенное среди спортсменов Национальной ассоциации студенческого спорта (NCAA), показало, что 90%-ный диапазон составляет 45-81 уд/мин, а полный диапазон - 35-110 уд/мин. Хотя ЧСС у трейловых бегунов была на 5.5 уд/мин ниже, но даже у этих спортсменов наблюдались огромные индивидуальные различия.

Абсолютная ЧСС бессмысленна для тренировок

Пионеры внедрения интервальных тренировок, такие как Вольдемар Гершлер, всячески превозносили преимущества определенных целевых показателей ЧСС (например, достижение 180 уд/мин на интервалах, а начало следующего интервала было возможно лишь когда ЧСС возвращалась к 120 уд/мин). Сегодня все еще можно встретить тех, кто также ссылается на конкретные показатели пульса в качестве целей для тренировки, даже если речь идет в целом обо всех бегунах, а не о конкретном человеке.

Учитывая то, что уже давно известно об индивидуальных различиях в показателях HRmax и HRrest, должно быть очевидно, что нет смысла говорить о какой-то абсолютной частоте сердечных сокращений (например, «2 пульсовая зона = 110-120 уд/мин») в контексте тренировки. Стоит полностью отказаться от абсолютных значений частоты сердечных сокращений. Если атлету зачем-то понадобилось использовать ЧСС для тренировок, ее необходимо нормализовать.

%HRmax: распространенная тренировочная метрика с рядом недостатков

На сегодняшний день наиболее распространенной формой нормализации ЧСС является %HRmax, выражающий частоту сердечных сокращений относительно максимальной ЧСС. Например, частота сердечных сокращений 120 ударов в минуту у бегуна с максимальной частотой сердечных сокращений 180 ударов в минуту составляет 67% от максимальной.

У %HRmax много недостатков, но один весьма очевиден: нормализация к HRmax учитывает только индивидуальные отклонения в HRmax, а не HRrest. На самом деле не имеет смысла говорить, скажем, о 10% или 20% от максимальной ЧСС, поскольку такая частота сердечных сокращений будет физиологически недостижима для большинства людей.

HRR: ЧСС резерва и %HRR: менее популярные метрики с меньшим количеством недостатков

Лучшей альтернативой является нормализация частоты сердечных сокращений до значений HRmax и HRrest. Это идея, лежащая в основе ЧСС резерва, или HRR: шкалы, которая измеряется от HRrest до HRmax.

Процент ЧСС резерва (%HRR) — это, по сути, «регулятор» частоты сердечных сокращений от 0% до 100%, при этом 0% устанавливается на HRrest, а 100% — на HRmax.

ЧСС резерва хорошо коррелирует с %VO2max, который часто используется в качестве золотого стандарта в физиологии для определения относительной интенсивности метаболизма — данный показатель намного лучше, чем %HRmax.

ЧСС резерва на самом деле более точно отслеживает %VO2reserve, что является аналогичной концепцией «резерва», применяемой к VO2max и VO2rest. Однако для бегунов VO2rest настолько низок (3.5–5 мл/кг/мин) по сравнению с типичными значениями VO2max (45-80 мл/кг/мин), что разница довольно незначительна. Учет расхода VO2 более важен для людей, ведущих малоподвижный образ жизни, или людей с хроническими заболеваниями, у которых максимальное значение VO2 может составлять всего 15-20 мл/кг/мин.

Хотя соответствие между %HRreserve и %VO2max не является идеальным, оно достаточно хорошо для того, чтобы %HRreserve широко использовался для оценки %VO2max в исследованиях по физиологии спорта (например, в исследованиях, сравнивающих «HIIT–тренировки» с тренировками средней интенсивности).

Несмотря на преимущества %HRR, этот показатель используется в поразительно малом количестве физиологических исследований на бегунах, большинство ученых выбирает %HRmax. Аналогично, в большинстве рекомендаций по «зонам» пульса используется %HRmax. Наверно это происходит потому, что вычислить %HRR немного сложнее, чем %HR.

Формулы для расчета ЧСС резерва и %ЧСС резерва у бегунов

%ЧСС резерва = 100 × (Целевой показатель ЧСС - HRrest) / (HRmax - HRrest)

Целевой показатель ЧСС = HRrest + (%HRreserve / 100) × (HRmax - HRrest)

И вычислить это на самом деле чуть сложнее, чем %HRmax, который считается по формуле — целевое значение ЧСС/HRmax.

LT1 и LT2 для бегунов

Разобравшись с частотой сердечных сокращений, вкратце рассмотрим LT1 и LT2, первый и второй лактатные пороги. Оба этих показателя обычно оцениваются с помощью измерения уровня лактата в крови во время ступенчатого нагрузочного теста на беговой дорожке, поэтому в приведенных ниже определениях «самую низкую скорость» следует понимать как «самую низкую скорость во время ступенчатого теста на беговой дорожке», надеясь, но не гарантируя, что одна и та же концепция применима к непрерывным пробежкам с разной скоростью.

Интенсивность выше LT1 приводит к потере эффективности и увеличению количества быстрых волокон

С точки зрения физиологии, первый лактатный порог (LT1) определяется как самая низкая скорость, при которой уровень лактата в крови значительно повышается по сравнению с исходным уровнем. Хотя это традиционно ассоциируется с уровнем лактата в крови, равным 2.0 ммоль/л, LT1 может наблюдаться при широком диапазоне абсолютных уровней лактата в крови.

Однако, повышенный уровень лактата в крови является всего лишь результатом более глубокого физиологического сдвига. Когда атлет достигает уровня LT1, медленно сокращающиеся мышечные волокна начинают терять эффективность, выдавая меньше сил при заданном количестве энергии. В ответ тело начинает задействовать больше мышечных волокон, многие из которых являются быстро сокращающимися.

Эти быстрые волокна являются источником значимой части дополнительного количества лактата в крови, но есть еще один физиологический признак того, что атлет перешел границу LT1: постепенное увеличение потребления кислорода в течение первых 10-15 минут при заданной интенсивности. Это увеличение, называемое медленным компонентом VO2, является еще одним классическим признаком того, что атлет переходит от легкой-умеренной аэробного домена и вступает на территорию тяжелого аэробного домена.

С точки зрения физиологии бега, когда атлет заходит за границу LT1, он сталкивается с заметно большей аэробной нагрузкой, и его организм переходит на качественно иной ответ на физиологическую нагрузку. Механизмы утомления при беге выше или ниже LT1 также различаются. Считается, что LT1 является фундаментально важным порогом в беге.

Альтернативная терминология для LT1

В некоторых случаях LT1 называют аэробным порогом (AT или AeT), что не очень точно, поскольку скорости как выше, так и ниже LT1 полностью аэробные.

В литературе по физиологии LT1 иногда также называют просто «лактатным порогом» или LT, порогом газообмена или GET, порогом вентиляции легких (VT или иногда VT1) и, что вызывает наибольшую путаницу, анаэробным порогом (AnT). Термин, который подходит больше всего — это просто «T1», или первый порог. Обратите внимание, что многие используют AnT и LT для обозначения LT2, второго лактатного порога, что вызывает путаницу.

LT2 — мера наивысшей интенсивности при котором метаболизм находится в равновесном состоянии

LT2 определяется, как самая низкая скорость, которая приводит к «резкому и устойчивому» повышению уровня лактата в крови. Хотя традиционно это связано с уровнем лактата в крови, равным 4.0 ммоль/л, LT2 может наблюдаться при широком диапазоне абсолютных уровней лактата в крови.

В реальности, LT2 является всего лишь оценкой устойчивого максимального состояния (SSmax) — наивысшей интенсивности обмена веществ, которую атлет может достичь при сохранении стабильных значений потребления кислорода, внутримышечной кислотности и других ключевых физиологических показателей.

Краткая версия: LT2 определяет SSmax в пределах 5-10%. Если LT2 атлета идеально совпадает с SSmax (что бывает редко), то находясь ниже LT2, атлет может поддерживать стабильные значения потребления кислорода (VO2), лактата в крови и внутримышечной кислотности. При интенсивности ниже LT2 утомление будет вызываться теми же факторами, которые вызывают утомление при интенсивности чуть выше LT1.

Когда интенсивность превышает LT2, атлет вступает в зону нестабильного метаболизма: потребление кислорода резко возрастает и в конечном итоге достигает VO2max, уровень лактата в крови быстро повышается, а другие ключевые показатели (включая частоту сердечных сокращений) неуклонно приближаются к своим максимальным предельным значениям.

Как только атлет достигнет этих предельных значений (HRmax, VO2max, минимально переносимый внутримышечный уровень pH и т.д.), он будет слишком утомлён, чтобы продолжать тренировку.

С точки зрения физиологии, при интенсивности выше LT2 атлет будет неуклонно истощать свои «запасы анаэробной энергии», и характер физиологической реакции организма качественно отличается от того, который наблюдается при интенсивности ниже LT2. В настоящее время LT2 также считается фундаментальным порогом, который важен для понимания интенсивности бега.

Альтернативная терминология для LT2

Иногда LT2 называют «LT» или «темп T». Иногда его также называют анаэробным порогом (AnT), в отличие от «аэробного порога». В научной литературе LT2 часто называют точкой перехода лактата (LTP, lactate turning point), началом накопления лактата в крови (OBLA, onset of blood lactate accumulation), иногда его оценивают с использованием второго вентиляционного порога (VT2) или точки компенсации дыхания (RCP, respiratory compensation point).

Обратите внимание на возможные недоразумения: если говорят «анаэробный порог» или «лактатный порог», чаще всего имеется в виду LT2. А вот если про это говорит физиолог, то он имеет в виду LT1.

LT1 и LT2 — два ключевых физиологических перехода между тремя зонами интенсивности

Чтобы подчеркнуть различия — уровень лактата в крови при интенсивности ниже LT1 неотличим от базового уровня, а потребление кислорода остается стабильным с течением времени. Такие темпы не представляют серьезной проблемы для аэробной системы.

При интенсивности выше LT1 (но ниже LT2), уровень лактата в крови со временем остается стабильным, а потребление кислорода постепенно увеличивается в течение первых 10-15 минут бега или интервала, прежде чем стабилизируется. Оба эти изменения вызваны потерей эффективности медленно сокращающихся волокон и, как следствие, вовлечением всё большего количества дополнительных мышечных волокон, многие из которых являются быстро сокращающимися. Эти интенсивности и скорости представляют собой серьезный вызов для аэробной системы, но не истощают запасы анаэробной энергии.

При превышении уровня LT2, уровень лактата в крови и потребление кислорода постоянно повышаются, никогда не достигая стабильного уровня, и атлет использует свои анаэробные резервы, чтобы соответствовать растущим требованиям темпа. Вскоре VO2 достигает VO2max, у атлета начинает заканчиваться анаэробная энергия, он истощается, и ему приходится остановиться.

Очевидно, что LT1 и LT2 обозначают два ключевых перехода между тремя различными областями интенсивности, каждая из которых генерирует характерный паттерн физиологической реакции организма.

Цель пульсовых зон — понимать, где, по отношению к LT1 и LT2, находится атлет

Теперь можно соединить LT1 и LT2 с пульсовыми зонами. Весь смысл пульсовых зон, как и физиологических требований, предъявляемых всеми моделями зональных тренировок, заключается в том, чтобы получить определенные преимущества для физической формы, выполняя тренировку с определенной интенсивностью метаболизма, которая в итоге вызывает необходимую или желаемую физиологическую реакцию.

Проще говоря, если бежать во «второй пульсовой зоне» (в модели с пятью зонами), то все преимущества этой зоны заключаются в том, что атлет находится в некоей физиологической области, где аэробная нагрузка на организм низкая, уровень лактата в крови не повышен по сравнению с базовым уровнем, у атлета не падает эффективность работы медленных волокон и он не вовлекает в работу значимое количество быстрых волокон.

Аналогично, если атлет бежит в 4 зоне (в модели с пятью зонами), то все оправдание тренировки в 4 зоне заключается в том, что тело находится очень близко к своему равновесному максимуму, но не выше него. Аэробная система работает на пределе своих возможностей, но при этом нет лактата, который быстро накапливается в мышцах или в крови.

Таким образом, можно использовать любое количество зон, при условии, что они каким-то образом будут связаны с LT1 и LT2.

Можно возразить: «зоны совершенно произвольны и не обязательно должны быть связаны с какой-либо конкретной острой физиологической реакцией организма, но полезно иметь название для различных интенсивностей, которые используют на тренировках». Да, в этом чаще всего заключается идея тренировок, основанных на полном спектре интенсивностей: бег на интенсивности в 90% от целевого темпа на 800 метров не вызовет такой же острой реакции организма, как бег на 90% от целевого марафонского темпа, но можно говорить о том, что и то, и другое способствует повышению выносливости на целевом старте.

С точки зрения процентного соотношения, физиология является второстепенным или вспомогательным инструментом на пути к созданию целевого темпа на гонку. В рамках зональных тренировок физиология и физиологические стимулы всегда ставятся во главу угла в качестве основной цели, а необходимость тренироваться для того, чтобы смочь поддерживать целевой темп на гонке, отодвигается на второй план.

Примеры моделей пульсовых зон, привязанных к LT1 и LT2

Есть несколько характерных примеров моделей пульсовых зон, привязанных к LT1 и LT2. Все они выглядят разумно, а границы зон каким-то образом привязаны к LT1 и LT2, но обратите внимание, насколько они различаются с точки зрения того, что должна представлять каждая пульсовая зона.

Главный вопрос: какая ЧСС соответствует LT1 и LT2?

Чтобы пульсовые зоны были физиологически обоснованы, они должны быть каким-то образом привязаны к LT1 и LT2. Различные варианты зон могут расходиться во мнениях относительно количества зон, но каждой научно обоснованной системе лучше привязать по крайней мере несколько зон к LT1 и LT2.

Этот вывод приводит к важным вопросам: во-первых, какая ЧСС соответствует LT1 и LT2? И могут ли определенные зоны пульса — например, основанная на %HRmax или %HRreserve — правильно располагать интенсивность атлета ниже или выше этих ключевых порогов?

Индивидуальные различия в ЧСС на LT1 и LT2 у бегунов и их влияние на тренировки в пульсовых зонах

Основная цель бега по пульсовым зонам — создание определенного паттерна физиологической реакции организма при беге в каждой зоне. Например, тренировка во второй пульсовой зоне обладает рядом преимуществ, которые связаны с физиологическими реакциями, наблюдаемыми ниже LT1, первого лактатного порога.

Существует аналогичная связь между тренировкой в 4 зоне и LT2. Цель состоит в том, чтобы бежать близко к LT2, второму порогу лактата, но не превышать его.

Ранее были заданы два вопроса:

• какая ЧСС соответствует значениям LT1 и LT2?
• могут ли определенные пульсовые зоны правильно расположить атлета ниже или выше этих ключевых порогов?

Нас интересуют индивидуальные различия в ЧСС, соответствующие значениям LT1 и LT2. Было бы очень удобно, если бы значения LT1 и LT2 соответствовали точно 70% и 90% от максимальной ЧСС, как утверждают некоторые модели пульсовых зон. К сожалению, пульсовые зоны не являются ни такими удобными, ни такими точными.

Значения ЧСС для LT1 и LT2 могут варьироваться в поразительно широком диапазоне, даже если они выражены в %HRmax или %HRreserve. Вот примерные данные:

...и это всего лишь 90% интервал, а это значит, что каждый десятый бегун может оказаться за пределами этих значений! Эти цифры получены на основе метаанализа данных 412 бегунов, включенных в 25 различных научных исследований, результаты которых приведены ниже.

Если тренироваться во второй зоне важно, то нужно работать со скоростью менее 70% от HRmax или менее 65% от HRR, чтобы быть на 95% уверенным, что интенсивность тренировки находится в нужной зоне.

Если приведенные выше диапазоны кажутся широкими, а граница 2 зоны — очень низкой, то это потому, что так оно и есть. Дело в том, что даже среди бегунов с одинаковым уровнем тренированности есть огромные индивидуальные различия в значениях ЧСС, соответствующих LT1 и LT2.

Известно, что одна из целей тренировочного процесса состоит в том, чтобы «подтянуть» LT1 и особенно LT2 как можно выше к цифре максимального пульса (HRmax), поэтому индивидуальные различия не так уж удивительны.

Почему различия в LT1 и LT2 так велики и что, если вообще что-то можно с этим сделать?

Сбор данных о ЧСС на LT1 и LT2

В идеальном мире было бы проведено хотя бы одно масштабное, тщательно контролируемое исследование оценки ЧСС, связанной с LT1 и LT2, в большой репрезентативной выборке спортсменов.

Удивительно, но такое исследование существует. Нюанс в том, что проведено оно было на велогонщиках. Было бы небезопасно предполагать, что ЧСС на L1 и LT2 у велогонщиков совпадает с ЧСС при беге, нужно понимать, что у бегунов будет более широкий диапазон индивидуальных различий, учитывая, что исследование, приведенное выше, показало, что ЧСС на LT1 у велосипедистов может составлять 60% - 90% от максимальной ЧСС.

Однако, чтобы получить достоверные цифры на бегунах, нужны правильные данные. Для этого нужно, чтобы исследование соответствовало следующим критериям:

• Изучались бегуны (не велогонщики или люди, ведущие малоподвижный образ жизни и т.д.).
• Измерялся LT1 и/или LT2, используя данные о концентрации лактата в крови (а не оценки, основанные на показателях газообмене, типа VT1).
• Показатель LT1 и/или LT2 рассчитывался в процентах от VO2max, HRmax или ЧСС резерва (HRreserve).

Этим критериям соответствовало 25 исследований, в которых приняли участие в общей сложности 412 различных участников.

Источники изменения частоты сердечных сокращений, LT1 и LT2

Объединение данных позволяет понять и выделить несколько различных источников изменений частоты сердечных сокращений, которые соответствуют LT1 и LT2.

К таким источникам изменений относятся:

• Истинные индивидуальные колебания частоты сердечных сокращений (%HRmax или %HRR), соответствующие LT1 и LT2, у бегунов с одинаковым уровнем тренированности.
• Различия в частоте сердечных сокращений на LT1 и LT2 у бегунов с разным уровнем тренированности (или различающихся по возрасту, полу и т.д.).
• Различия в определении и измерении частоты сердечных сокращений на LT1 и LT2 в разных лабораториях.
• Различия в разных исследованиях с точки зрения популяции бегунов, которые, как правило, принимают участие в их исследованиях.

Стоит отметить, что в настоящее время учёные не могут полностью разобраться во всех этих уровнях изменчивости.

Лабораторное тестирование — «золотой стандарт» определения ЧСС для LT1 и LT2

Почти в каждом исследовании используется тот или иной вариант приведенного ниже протокола для определения LT1, LT2 и связанных с ними значений ЧСС:

• Установить 1% наклон для беговой дорожки, чтобы компенсировать отсутствие сопротивления воздуха при беге в помещении
• Сделать легкую разминку на дорожке и, при желании, можно взять анализ на лактат после этого
• Бег в течение 3-5 минут с постоянной скоростью, затем взятие пробы крови для определения уровня лактата во время короткого (~30 секунд) отдыха
• Увеличение скорости бега на дорожке (~0.8 км/ч), повтор предыдущего шага
• Продолжать до тех пор, пока атлет не будет слишком уставший, чтобы полностью закончить беговой «этап».

Во время каждого этапа с помощью нагрудного датчика регистрируется ЧСС, и средняя частота сердечных сокращений за последние ~30 секунд каждого этапа принимается за ЧСС, соответствующую этой скорости. Максимальная частота сердечных сокращений, достигаемая перед истощением, равна HRmax.

Неопределенность в истинных темпах LT1 и LT2

Результаты лабораторного тестирования будут выглядеть примерно так:

Общепринятые определения LT1 и LT2:

LT1: скорость, связанная с первым значительным повышением уровня лактата в крови выше исходного значения
LT2: скорость, связанная с внезапным и устойчивым повышением уровня лактата в крови.

Итак, что именно считается «значительным повышением», а что «внезапным и устойчивым повышением»?

Стоит обратиться к научной литературе, ведь в ней наверняка имеются стандартизированные и объективные методы определения LT1 и LT2 при наличии хорошей, четкой кривой лактата.

Однако, как оказалось, есть около 14 конкурирующих стандартов/определений:

Некоторые из этих определений чрезвычайно сложны, но два достаточно надежных звучат так:

LT1: Первый этап с уровнем лактата в крови на ≥ 0.5 мм выше исходного значения.
LT2: Первый этап с уровнем лактата в крови на ≥ 1.5 мм выше исходного значения.

Эти определения хороши еще и тем, что, в отличие от более сложных подходов к анализу кривой, их можно использовать «в полевых условиях» при проверке уровня лактата в крови во время тренировки с помощью лактометра.

Применение этих определений к данным, приведенным выше, дает следующие значения для LT1 и LT2:

Однако лаборатории, применяющие разные определения для LT1 и LT2, могут получать разные значения, даже учитывая совершенно одинаковые входные данные атлета. Таким образом, это объясняет один из внутренних источников различий в частоте сердечных сокращений при LT1 и LT2: разные лаборатории приходят к разным выводам о том, какие скорости соответствуют LT1 и LT2.

Другими словами, даже если атлет потратится на индивидуальное лабораторное тестирование, ему все равно нужно учитывать тот факт, что он мог бы получить другие результаты, если бы обратился в другую лабораторию.

Является ли лабораторное тестирование золотым стандартом?

Стоит еще раз подчеркнуть, что LT2, определяемый протоколом однократного посещения лаборатории тестирования не является золотым стандартом для оценки максимальной скорости в равновесном состоянии (SSmax) — текущим золотым стандартом является тестирование критической скорости.

На самом деле, стандартный тест на LT2 оценивает истинный SSmax только в пределах 5-10%, и это еще одна область различий, которая не будет показана в текущем анализе.

К счастью, в настоящее время золотым стандартом для LT1 является однократное лабораторное тестирование, хотя, возможно, ситуация поменяется.

Частота сердечных сокращений как %HRmax на LT1 и LT2

Теперь рассмотрим имеющиеся в литературе данные.

LT1 может наступить на 69–94% от HRmax

В семи исследованиях, в которых приняли участие в общей сложности 140 бегунов, измерили значение LT1 в процентах от максимальной ЧСС (HRmax). Вот как выглядела индивидуальная вариабельность:

Примерно половина различий в показателях LT1 была обусловлена индивидуальными вариациями, а другая половина — различиями в том, как определялся LT1 в разных лабораториях. Относительно большое количество различий в показателях LT1 в разных лабораториях не вызывает особого удивления, поскольку определить LT1 особенно трудно (неизвестно, что именно является «значительным» повышением уровня лактата по сравнению с исходным уровнем).

Кроме этого, влияло то, каких бегунов лаборатории набирали для исследований — ни в одном исследовании не сообщалось о данных по подгруппам для LT1 в процентах от HRmax, поэтому различия между группами влияют на межлабораторные различия.

LT2 может наблюдаться в диапазоне 80–98% от HRmax

В девяти исследованиях, в которых приняли участие в общей сложности 160 бегунов, было измерено значение LT2 в процентах от HRmax. Вот как выглядит индивидуальная вариабельность:

Показатель LT2 определить немного проще (и в большинстве исследований были включены подгруппы), поэтому для LT2 большая часть этих вариаций является «истинными» вариациями на индивидуальном уровне. Только около четверти различий в ЧСС, связанных с LT2, объясняется различиями в определении LT2 в разных лабораториях.

Частота сердечных сокращений на LT1 у одного бегуна может быть выше ЧСС на LT2 у другого бегуна

Еще одно полезное сравнение было получено при наложении распределений ЧСС для LT1 и LT2. График ниже иллюстрирует важный момент: ЧСС на LT1 и LT2 у разных бегунов может значимо перекрываться!

Другими словами, если один бегун бежит со скоростью 85% от HRmax и при этом находится ниже LT1, то другой атлет, может бежать со скоростью 85% от HRmax и быть выше LT2.

ЧСС в виде % от ЧСС резерва (HRR) для LT1 and LT2

LT1 может варьировать в пределах 70-91% HRR (или иногда 65-90% HRR)

К сожалению, только в одном исследовании сообщалось о значении LT1 в процентах от ЧСС резерва — в статье 1990 года, куда был включен 31 бегун. В этом исследовании были получены довольно высокие цифры для LT1 и LT2, выраженные относительно VO2max, HRmax и HRR.

Ситуация более или менее аналогична при использовании процентных значений VO2max в качестве замены для %HRR:

К счастью, результаты, основанные на VO2max, совпадают достаточно хорошо, что позволяет предположить, что %HRR действительно является довольно хорошей оценкой для %VO2max. Несмотря на это, по-прежнему остаются огромные индивидуальные различия.

Одним из преимуществ данных для %VO2max является то, что можно анализировать источники вариабельности. В данном случае большая их часть исходит из истинной индивидуальной вариации LT1, а не из различий между лабораториями в определениях LT1.

Если вы серьезно относитесь к 2 зоне, нужно бежать на <70% от HRmax или <65% от HRR

Из данных LT1 для HRmax и HRR можно извлечь один полезный факт — частота сердечных сокращений во второй зоне должна составлять <70% от HRmax или <65% HRR. Это позволит вам с вероятностью 95% быть ниже LT1.

Может показаться, что это абсурдно мало, но в этом и есть суть — индивидуальные различия в ЧСС, даже в относительном выражении, настолько велики, что ценность всех исследований становится сомнительной без указания индивидуальных данных.

Значение LT2 может варьировать в пределах 73-95% HRR (или даже 79-98% HRR).

Здесь та же проблема, что и выше, с LT2 — то же исследование 1990 года, в котором принял участие 31 бегун, является единственным, в котором четко указано, что LT2 — это процент от ЧСС резерва.

Это исследование показало, что уровень LT2 находился в диапазоне 79-98% HRR. Верхний предел кажется немного завышенным, но данные о %VO2max (18 исследований, 293 бегуна) дают цифру, которая не так уж далека: 73-95% HRR.

При анализе источников вариаций видно что преобладают индивидуальные вариации, хотя в данном случае велик и «межлабораторный» эффект:

Наконец, сохраняется та же проблема с перекрытием LT1/LT2. Это относится к истинным данным HRR:

А также гораздо более многочисленные данные о %VO2max:

Другими словами, даже при использовании ЧСС резерва, цифра у одного бегуна довольно легко может быть показателем ниже LT1, а у другого — выше LT2, при одинаковом проценте ЧСС резерва (или, для физиологов, %VO2max).

Откуда берутся индивидуальные различия в ЧСС на LT1 и LT2?

Ни один из привычных факторов не был надежным предиктором того, где будут находиться LT1 и LT2 относительно VO2max. Возраст, VO2max, доля испытуемых мужского пола и субъективный уровень тренированности (любитель, тренированный, хорошо тренированный, элитный) не были существенными факторами, влияющими на цифру LT2, выраженную в процентах от VO2max.

Одно из масштабных исследований, проведенное на очень разнообразной группе испытуемых, показало, что LT1 (рассчитанный с использованием вентиляционного порога) действительно увеличивается в процентах от VO2max, например, у более тренированных людей.

Наконец, истинные индивидуальные эффекты также могут не проявляться при анализе на групповом уровне; это так называемая «экологическая ошибка».

Однако имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что значительная часть индивидуальных различий в показателях LT1 и LT2 действительно индивидуальна и объясняется различиями в физиологии и тренировочных привычках, а не “демографическими данными”, такими как возраст, пол и т.д.

Являются ли эти результаты правдоподобными?

Некоторые высокие значения LT1 в ряде исследований кажутся подозрительными: может быть, лаборатории используют рабочее определение LT1, которое на самом деле ближе к LT2. Например, в крупном исследовании на велогонщиках, LT1 колебался в пределах 45-74% от VO2max (по сравнению с «нашим» диапазоном в 69-94%). Некоторые исследования, проведенные на триатлетах, показывают, что LT1 (как %VO2max) действительно может быть на ~ 12% выше при беге, чем LT1 для велосипеда.

С LT2 есть куда большая уверенность в данных. Очевидно, что у некоторых спортсменов показатель LT2 действительно превышает 90% от максимальной ЧСС. Например, одно из исследований, сделанных во время проекта Breaking2 показало, что LT2 составляло 94% от HRmax.

Аналогичным образом, учитывая широкий диапазон значений LT1 в более раннем популяционном исследовании и аналогичные результаты у тренированных велогонщиков (70-96% VO2max для MLSS), широкий диапазон значений LT2 является вполне вероятным.

Итог: пульсовые зоны могут врать

Приведенных выше результатов должно быть достаточно, чтобы убедить вас в том, что существуют значительные индивидуальные различия в частоте сердечных сокращений, соответствующие показателям LT1 и LT2, даже если вы не учитываете такие факторы, как различия между лабораториями в критериях определения LT1 и LT2.

Учитывая ширину диапазонов частоты сердечных сокращений, было бы бесполезно рассматривать все возможные определения пульсовых зон и оценивать их — можно сделать вывод, что все модели пульсовых зон будут неверны для значительной части бегунов.

У девяти из десяти бегунов показатели LT1 и LT2 будут находиться в следующих пределах:

LT1: 69-94% от HRmax или 65-90% от HRR (альтернативно, 70-91% HRR)
LT2: 80-98% от HRmax или 73-95% от HRR (альтернативно, 79-98% HRR)

Чтобы быть на 95% уверенным в том, что вы находитесь во второй зоне, нужно бежать со скоростью ниже 70% от HRmax или ниже 65% от HRR.

Впрочем, даже эти значения будут неверными примерно у каждого десятого бегуна.

Что с этим делать? Если вам непременно нужно тренироваться на основе физиологических данных, просто используйте 90% от темпа на 5 км в качестве оценки для LT2. Но если вы твердо решили использовать ЧСС вместо темпа, то гораздо лучше использовать следующую стратегию:

• Проведите ступенчатый тест (как описано выше), чтобы определить максимальную ЧСС, а также запишите ЧСС в зависимости от скорости.
• Постройте график зависимости ЧСС от скорости, чтобы определить (номинальную) ЧСС, связанную с любой заданной скоростью
• Проведите тест на критическую скорость (или оцените ее по результатам гонки), затем используйте график зависимости ЧСС от скорости, чтобы определить правильную ЧСС, соответствующую вашему стабильному максимальному значению.
• Помните, что ЧСС увеличивается на 10-15% в течение 10-20 минут непрерывного бега, даже в прохладных условиях

Что насчет LT1? Что ж, можно использовать пороговое значение, приведенное выше (70% от HRmax или 65% от HRR), если нужна консервативная оценка. Однако помните, пока нет достоверных полевых тестов на частоту сердечных сокращений для LT1.

Существует и часовой тест для измерения ЧСС, который популярен среди сторонников тренировки по пульсу. Исследований, подтверждающих достоверность этого метода, не проводилось, а другие полевые тесты, основанные на измерении ЧСС, такие как тест Конкони, не очень хорошо зарекомендовали себя в сравнении с золотым стандартом.