運動生理週訊(第332期)
活化後增益現象 (post activation potentiation)(July.28.2015)
林昶廷、王順正、林玉瓊
爆發性運動項目，如跳躍，投擲和短跑等，如果在賽前進行專項訓練 (活動)，促發活化後增益 (post-activation potentiation, PAP) 現象，可能比傳統的熱身運動能有更好的效果 (Chiu等，2003)。PAP是指肌肉在接近最大自主收縮 (maximal voluntary contraction, MVC) 後，使肌纖維對於鈣離子的敏感度提升，因刺激神經系統產生興奮，促使運動單位徵召較多的肌纖維，增加粗細肌絲橫橋活性，使肌肉收縮產生的力量和速度增加 (Sale, 2004) 。
Smilios 等 (2005) 的研究顯示，垂直跳 (下蹲跳, counter-movement jump, CMJ) 之前進行5次中等負荷 (60% 1RM) 的半蹲舉後，會顯著增加垂直跳跳躍高度3.6%，低負荷 (30% 1RM) 的半蹲舉後則不會顯著改變垂直跳高度。Walker, Ahtiainen, and Hakkinen (2010) 的研究則先實施3次80% 1RM 後蹲舉 (back squat)，休息3分鐘後進行垂直跳 (蹲踞跳, squat jump, SJ)，共進行4組，結果顯示第2組垂直跳高度顯著增加4.6%，第4組顯著下降3.5%，而且發力率一直下降。研究發現，透過蹲舉負重的方式，促成垂直跳的PAP效果時，以高於60% 1RM負荷 (3-5次) 效果較為顯著，但是隨著組數的增加，垂直跳PAP現象會漸漸消失。
Terzis 等 (2012) 則以10名有5年以上經驗的鉛球選手為對象，隨機分為兩組，實施慢跑、靜態肢體伸展、4-6次非最大努力投擲鉛球等標準化熱身運動後，休息10分鐘，接著以最大努力投擲3次，每次間隔1分30秒休息，完成後休息3分鐘後，分組進行3次最大努力CMJ或是20公尺衝刺，隨後立即以最大努力投擲鉛球3次。研究發現鉛球投擲表現在CMJ或20公尺衝刺後皆有進步，而且，以20公尺衝刺後的表現顯著優於CMJ後的鉛球投擲表現。也就是說，在標準化熱身運動後，透過CMJ或衝刺跑後，皆能產生鉛球投擲運動表現的PAP現象 (20公尺衝刺比CMJ的效果更好)。
謝維駿 (2013) 研究在不同組間休息時間 (立即、3分鐘、7分鐘、10分鐘)，是否能產生 PAP 現象提升運動表現，對象為30 名阻力訓練經驗1 年以上運動員 (25 男與5 女)，流程為先進行3 次*65% 1RM 、2 次*75% 1RM 、1 次*85% 1RM 半蹲舉後，在立即、3 分鐘、7 分鐘、10 分鐘四個時間點分別進行垂直跳測驗。結果顯示垂直跳參數皆無顯著增進表現 (只有27%受試者從中得到效益)，所以PAP現象對於跳躍表現的影響，似乎有受試者的個別差異。Wilson 等 (2013) 分析32篇PAP 相關研究，推論PAP提升隨後爆發力的影響變項，性別之間沒有顯著差異，中等強度負荷 (60-84％ 1RM) 比高強度 (85％ 1RM) 有更好的PAP效益，多組數比單組的PAP效果更好，最適當的組間休息時間為3-10分鐘。未經訓練者則不易出現PAP效應 (下圖)。
受試者的差異對PAP現象的影響 (Wilson等，2013)
造成 PAP 現象的原因有兩種，其一是運動單元高活化率，在高負荷的阻力後，造成H反射 (H-reflex)，促使α運動神經元 (α motor neuron) 興奮，進而活化更多的運動單位，誘發PAP 現象。其二是肌球蛋白輕鏈激酶增加興奮收縮偶連 (excitation contraction coupling)，當肌肉收縮時，肌漿網 (sarcoplasmic reticulum) 釋出鈣離子，活化肌球蛋白輕鏈激酶，促使肌動蛋白- 肌球蛋白相互作用 (actin-myosin interaction) 更加敏銳，提升橫橋 (cross-bridge) 連結的速率，增加隨後肌肉的收縮力量 (Tillin & Bishop, 2009)。
Tillin and Bishop (2009) 的文章中提到 PAP與疲勞對爆發力表現的影響，右圖為訓練處理後PAP和疲勞對爆發力表現的相關假設。在window 1 中，當訓練量低時PAP對爆發力表現的影響高於疲勞，因此隨後的爆發力表現被增強，但隨著訓練的量增加，疲勞變成主要的影響因素，對隨後的爆發力表現產生負面的影響。在恢復期的初期，疲勞比PAP對爆發力表現有較大的影響力，因此降低或無法改善運動表現。但疲勞的消除速度比PAP快，因此在恢復期的某一個時刻會出現後續爆發力表現的增強現像(window 2)。Tillin and Bishop (2009) 的探討也發現，有一些研究認為在採用PAP來增強爆發力表現時並不需要恢復期，有些研究甚至發現恢復期的爆發力表現降低或不變。PAP和疲勞對後續爆發力表現的相關影響是多因子的交互影響，包括收縮訓練 (conditioning contraction) 的量 (組數、反覆次數、組間休息的時間...等)、強度、型式、運動員的特質 (肌肉強度、肌纖維型態、訓練程度...等) 以及隨後運動表現的動作型式等。
在運動前，進行專項熱身訓練後，產生PAP現象，可以增加肌肉的收縮力量，產生更大的爆發力。因此運動員可以透過預先活化主要肌群的活動與訓練，增進隨後主要活動之肌肉力量，進而提高爆發性運動的表現。但是，訓練經驗、預先活動的運動強度與型態 (單一或多組)、預先活動與主要活動的間隔時間、...等，都可能影響PAP的效益。
引用文獻
謝維駿 (2013)。活化後增益現象不同組間休息階段對跳躍即時表現之影響。未出版碩士論文，國立臺灣師範大學，台北市。
Sale, D. G. (2004). Postactivation potentiation: role in performance. British Journal of Sports Medicine, 38(4), 386-387.
Smilios, I., Pilliandis, T., Sotiropoulos, K., Antonakis, M., & Tokmakidis, S, P. (2005). Short-term effects of selected exercise and load in contrast training on vertical jump performance. Journal of Strength & Conditioning Research, 19(1), 135-139.
Terzis, G., Karampatsos, G., Kyriazis, T., Kavouras, S. A., & Georgiadis, G. (2012). Acute effects of countermovement jumping and sprinting on shot put performance. The Journal of Strength & Conditioning Research, 26(3), 684-690.
Tillin, N, A., & Bishop, D. (2009). Factors modulating post-activation potentiation and its effect on performance of subsequent explosive activities. Journal of Sports Medicine, 39, 147-166.
Walker, S., Ahtiainen, J. P., & Hakkinen, K. (2010). Acute neuromuscular and hormonal responses during contrast loading: effect of 11 weeks of contrast training. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 20(2), 226-234.
Wilson, J. M., Duncan, N. M., Marin, P. J., Brown, L. E., Loenneke, J. P., Wilson, S. M., ... Ugrinowitsch, C. (2013). Meta-analysis of postactivation potentiation and power: effects of conditioning activity, volume, gender, rest periods, and training status. The Journal of Strength & Conditioning Research, 27(3), 854-859.
