HIIT vs Continuous Endurance Training: Battle of the Aerobic Titans
Micah Zuhl, Ph. D. e Len Kravitz, Ph. D.
Introduzione
L’industria del fitness sta attualmente vivendo un aumento di interesse e di crescita in high intensity Interval training (HIIT). Questo metodo di allenamento comporta ripetuti attacchi di sforzi ad alta intensità che vanno da 5 secondi a 8 minuti seguiti da periodi di recupero di varie lunghezze di tempo. Billat (2001) sottolinea che già nel 1912 Hannes Kolehmainen, famoso corridore olimpico di lunga distanza, stava impiegando l’interval training nei suoi allenamenti. Man mano che la conoscenza di HIIT aumentava, gli scienziati dell’esercizio hanno dimostrato che questo tipo di esercizio non solo fornisce benefici in termini di prestazioni per gli atleti e migliora la salute degli atleti ricreativi, ma può anche essere un’alternativa adatta all’allenamento di resistenza o all’esercizio aerobico continuo. Per migliorare la forma fisica cardiovascolare la convinzione è sempre stata quella di aumentare il volume di esercizio, che si tratti di corse più lunghe, gite in bicicletta o tempo prolungato su una macchina aerobica (ad esempio, stairstepper, ellittica, ciclo, tapis roulant). L’ampiezza della ricerca attuale ha rivelato che HIIT migliora numerosi parametri fisiologici, spesso in meno tempo se misurato contro l’esercizio continuo ad alto volume (Daussin et al., 2008). Pertanto, lo scopo di questo articolo è quello di discutere e confrontare il muscolo cardiovascolare, scheletrico e adattamenti metabolici a HIIT contro l’esercizio di resistenza continua. L’allenamento aerobico continuo è definito come esercizio (ad esempio, corsa, ciclismo, nuoto, ecc.) della durata superiore a 20 minuti e tenuto a intensità costante durante l’intero incontro. Inoltre, esempi di ricerca di HIIT e allenamenti di allenamento di resistenza continua sono inclusi in questo articolo.
Fisiologia cardiovascolare 101: Risposte di base e adattamenti dell’allenamento aerobico
Prima di confrontare HIIT e allenamento di resistenza continuo, è necessaria una breve revisione delle risposte cardiovascolari e degli adattamenti all’esercizio aerobico cronico, perché è centrale per entrambi i programmi. Durante l’esercizio aerobico le prestazioni del cuore si basano sulla frequenza cardiaca, sulla quantità di sangue pompato per battito (volume della corsa) e sulla contrattilità cardiaca o sulla forza di ciascuna contrazione cardiaca. Combinate, queste variabili aumentano il flusso sanguigno e l’apporto di ossigeno per soddisfare le esigenze dei muscoli che esercitano. La contrazione del muscolo scheletrico aumenta anche il ritorno del flusso sanguigno venoso al cuore, che aumenta il riempimento del sangue del ventricolo (chiamato precarico). Questo precarico potenziato contribuisce al volume della corsa migliorato del cuore durante l’esercizio, che è un fattore determinante delle prestazioni aerobiche (Joyner e Coyle, 2008).
Gli adattamenti della struttura del muscolo cardiaco sono comuni con quantità progressivamente crescenti di allenamento di resistenza. Questi adattamenti includono l’ispessimento del muscolo cardiaco e l’aumento delle dimensioni del ventricolo sinistro, che contribuiscono a migliorare la funzione cardiaca durante l’esercizio. Attacchi costanti di esercizio di resistenza come 30-60 minuti di corsa continua o ciclismo eseguiti 3-7 giorni alla settimana portano a diversi altri adattamenti cardiovascolari tra cui i seguenti:
1. Aumento della massa muscolare cardiaca
2. Aumento del volume della corsa
3. Aumento dello smaltimento dei rifiuti metabolici
4. Aumento degli enzimi ossidativi ed efficienza
5. Tassi di diffusione più veloci di ossigeno e carburante nel muscolo
6. Aumento della dilatazione del ventricolo sinistro e del volume della camera
7. Aumento del risparmio di carboidrati (quindi maggiore uso di grassi come combustibile)
8. Aumento dei mitocondri(fabbrica di energia della cellula)
9. Aumento dei meccanismi regolatori cellulari del metabolismo
10. Aumento dell’ossidazione dei grassi
11. Aumentata espressione di fatica-resistenza fibre muscolari a contrazione lenta
(Joyner e Coyle, 2008; Pavlik, Principali, Varga-Pintér, Jeserich, & Kneffel, 2010)
HIIT vs. Continuo Esercizio di Resistenza Cardiovascolare Adattamenti
Recenti studi dimostrano che l’apparato circolatorio adattamenti HIIT sono simili e in alcuni casi superiori a quelli di continuo l’allenamento di resistenza (Helgerud et al., 2007; Wisløff, Ellingsen,& Kemi, 2009). Helgerud et al. ha dimostrato che 4 ripetizioni di corse di 4 minuti al 90-95% della frequenza cardiaca max (FCmax) seguite da 3 minuti di recupero attivo al 70% FCmax eseguite 3 giorni alla settimana per 8 settimane hanno portato a un miglioramento del 10% maggiore nel volume della corsa rispetto a un gruppo di allenamento a distanza lunga e lenta. Ulteriori ricerche di Slordahl et al. (2004) ha dimostrato che l’allenamento aerobico ad alta intensità al 90-95% del consumo massimo di ossigeno (VO2max) ha aumentato la massa cardiaca del ventricolo sinistro del 12% e la contrattilità cardiaca del 13%, che è paragonabile ai cambiamenti cardiovascolari osservati nell’esercizio aerobico continuo.
Il consumo massimo di ossigeno (VO2max) è considerato la capacità più alta del corpo di consumare, distribuire e utilizzare l’ossigeno per la produzione di energia. È comunemente chiamato capacità aerobica massima ed è un buon predittore delle prestazioni di esercizio. I miglioramenti nella funzione cardiovascolare aumenteranno il VO2max. Alcune ricerche suggeriscono che i miglioramenti VO2max con HIIT sono superiori a quelli con allenamento di resistenza. Daussin et al. (2007) ha misurato le risposte VO2max tra uomini e donne che hanno partecipato a un HIIT di 8 settimane e a un programma di allenamento cardiovascolare continuo. Gli aumenti di VO2max sono stati più elevati con il programma HIIT (15%) rispetto all’allenamento aerobico continuo (9%). Migliorare la funzione cardiovascolare e aumentare VO2max sono gli obiettivi principali dei pazienti che soffrono di malattie cardiovascolari. Per questo motivo alcuni centri di riabilitazione cardiaca stanno iniziando a includere sessioni di interval training con pazienti con malattie cardiache (Bartels, Bourne, & Dwyer, 2010). I risultati mostrano miglioramenti simili al tradizionale esercizio a bassa intensità, ma in un tempo più breve e meno sessioni.
HIIT vs. Esercizio di resistenza continuo: adattamenti muscolari scheletrici
L’aumento delle dimensioni e del numero dei mitocondri (la fabbrica di energia della cellula) sta diventando un adattamento distintivo di HIIT (Gibala, 2009). Questo è indicato come un aumento della densità dei mitocondri, ed è stato pensato per molti anni a verificarsi solo da allenamento di resistenza cronica. I mitocondri usano l’ossigeno per produrre ATP (la molecola energetica della cellula) ad alti livelli attraverso la ripartizione dei carboidrati e dei grassi durante l’esercizio aerobico. Con una maggiore densità mitocondriale c’è più energia disponibile per i muscoli che lavorano per produrre una maggiore forza e per un periodo di tempo più lungo (cioè, come correre più a lungo ad una maggiore intensità). In uno studio di formazione di 6 settimane, Burgomaster et al. (2008) ha mostrato aumenti simili nei livelli di enzimi ossidativi (proteine nei mitocondri che accelerano le reazioni biologiche per liberare ATP) tra i soggetti che hanno eseguito un programma HITT con quattro-sei sprint di ciclismo massimi di 30 secondi (seguiti da attacchi di recupero di 4,5 minuti) su 3 giorni/settimana e soggetti che hanno completato 40-60 minuti di resistenza continua di ciclismo costante al 65% VO2max su 5 giorni/settimana. Un aumento di questi enzimi ossidativi mitocondriali porta a una ripartizione più efficace di grassi e carboidrati per il carburante. Lavoro correlato eseguito da MacDougall et al. (1998) ha dimostrato un aumento dei livelli di enzima ossidativo del muscolo scheletrico di citrato sintasi (36%), malato deidrogenasi (29%) e succinato deidrogenasi (65%) tra studenti universitari maschi sani impegnati in 7 settimane di sprint ciclistici HIIT. Tre giorni alla settimana i soggetti hanno eseguito da quattro a dieci sprint ciclistici massimi di 30 secondi seguiti da un recupero di quattro minuti. I livelli più elevati di enzimi mitocondriali osservati tra i soggetti hanno portato a un miglioramento della funzione metabolica del muscolo scheletrico.
C’è stato un picco di ricerca attuale che spiega i complessi percorsi molecolari che portano ad un aumento della densità mitocondriale. HIIT può portare a cambiamenti fisiologici analoghi che si osservano nell’allenamento di resistenza tradizionale, ma questo si ottiene attraverso diverse vie di segnalazione dei messaggi.
Biologia molecolare Focus Paragraphy. Vie di segnalazione di allenamento di resistenza continua e HIIT
Fonte: Laursen 2010. In questo modello la chinasi di calcio-calmodulina (CaMK) e l’adenosina monofosfato chinasi (AMPK) sono vie di segnalazione che attivano il recettore attivato dal proliferatore del perossisoma-g coactivator-1alpha (PGC-1 alfa). PGC-1alpha è come un “interruttore principale” che si crede di essere coinvolto nella promozione dello sviluppo delle funzioni muscolari scheletriche mostrate. L’allenamento ad alto volume sembra più probabile che funzioni attraverso il percorso CaMK e l’allenamento ad alta intensità sembra più probabile che segnali attraverso il percorso AMPK.
HIIT vs. Esercizio di resistenza continua: Adattamenti metabolici
Aumentare la densità mitocondriale può essere considerato un muscolo scheletrico e un adattamento metabolico. Un punto focale di interesse per gli adattamenti metabolici è con il metabolismo dei grassi per il carburante durante l’esercizio. A causa della natura dell’esercizio ad alta intensità, l’efficacia di questo tipo di allenamento per bruciare i grassi è stata esaminata attentamente. Perry et al. (2008) ha dimostrato che l’ossidazione dei grassi o la combustione dei grassi era significativamente più alta e l’ossidazione dei carboidrati (combustione) significativamente più bassa dopo 6 settimane di interval training. Allo stesso modo, ma in appena due settimane Talanian et al. (2007) ha mostrato un cambiamento significativo nell’ossidazione degli acidi grassi con HIIT. Nella loro recensione di ricerca, Horowitz e Klein (2000) riassumono che un aumento dell’ossidazione degli acidi grassi è un adattamento degno di nota osservato con un esercizio di resistenza continuo.
Un altro vantaggio metabolico dell’allenamento HIIT è l’aumento del dispendio energetico post-esercizio indicato come eccesso di consumo di ossigeno post-esercizio (E. P. O. C.). Dopo una sessione di esercizio, il consumo di ossigeno (e quindi il dispendio calorico) rimane elevato poiché le cellule muscolari funzionanti ripristinano i fattori fisiologici e metabolici nella cellula ai livelli pre-esercizio. Ciò si traduce in un dispendio calorico post-esercizio più elevato e più lungo. Nel loro articolo di revisione, LaForgia, Withers, & Gore (2006) nota che gli studi sull’intensità dell’esercizio indicano valori E. P. O. C. più alti con l’allenamento HIIT rispetto all’allenamento aerobico continuo.
Verdetto finale: E il vincitore della Battaglia dei Titani aerobici è
I principali obiettivi della maggior parte dei programmi di esercizio di resistenza sono per migliorare cardiovascolare, metabolico, e la funzione muscolare scheletrica nel corpo. Per anni l’esercizio aerobico continuo è stato il metodo scelto per raggiungere questi obiettivi. Tuttavia, la ricerca mostra che HIIT porta a miglioramenti simili e in alcuni casi migliori in periodi di tempo più brevi con alcuni marcatori fisiologici. Incorporare HIIT (al livello appropriato di intensità e frequenza) nell’allenamento cardiovascolare di un cliente consente agli appassionati di esercizio di raggiungere i loro obiettivi in modo molto efficiente. E, poiché sia HIIT che i programmi di esercizio aerobico continuo migliorano tutte queste significative funzioni fisiologiche e metaboliche del corpo umano, incorporare un equilibrio di entrambi i programmi per i clienti nella loro formazione è chiaramente l’approccio “win win” per il miglioramento e le prestazioni dell’esercizio cardiovascolare di successo. VAI HIIT e VAI Endurance!
Barra laterale 1. Sviluppo del programma HIIT
Quando si sviluppa un programma HIIT, la durata, l’intensità e la frequenza dell’intervallo devono essere considerate insieme alla lunghezza dell’intervallo di recupero. La durata del lavoro (sforzo ad alta intensità) dovrebbe essere compresa tra 5 secondi e 8 minuti. Gli atleti di potenza tendono a eseguire intervalli di lavoro più brevi (5 sec – 30 sec) mentre gli atleti di resistenza estenderanno l’intervallo di lavoro ad alta intensità (30 sec – 8 min) (Kubukeli, Noakes & Dennis, 2002). L’intensità durante l’incontro di lavoro ad alta intensità dovrebbe variare dall ‘ 80% a oltre il 100% del consumo massimo di ossigeno (VO2max), della frequenza cardiaca massima o della potenza massima. L’intensità dell’intervallo di recupero varia da recuperi passivi (facendo molto poco movimento) o recuperi attivi (che è più comune) di circa il 50-70% delle misure di intensità sopra descritte.
La relazione tra l’intervallo di lavoro e di recupero è anche una considerazione. Molti studi utilizzano un rapporto tra esercizio e recupero, ad esempio un rapporto di 1:1 potrebbe essere un intervallo di 30 secondi seguito da 30 secondi di recupero. Un rapporto di 1:2 sarebbe un intervallo di 30 secondi seguito da un riposo di 1 minuto. In genere, i rapporti sono progettati per sfidare un particolare sistema energetico del corpo.
Leggere attraverso gli allenamenti di esempio che seguono. Questi allenamenti sono stati utilizzati in precedenti studi di ricerca per indurre cambiamenti muscolari cardiovascolari e scheletrici. Ogni componente di una sessione di allenamento è incluso.
Campione 1: Allenamento pista
Warm-up: Luce 10-min correre intorno pista.
Intervallo: 800 metri corre a circa il 90% della frequenza cardiaca massima (sulla base di stima della frequenza cardiaca max = 220-età). Ogni intervallo di 800 metri dovrebbe essere cronometrato.
Intervallo di riposo: Luce jog o camminare per la stessa quantità di tempo necessario per eseguire ogni 800 metro
Lavoro/rapporto di riposo: 1 a 1 rapporto. Il tempo per l’intervallo (800 metri) e l’intervallo di riposo dovrebbe essere lo stesso.
Frequenza: Prova a completare 4 ripetizioni di questa sequenza.
Raffreddare: 10-min facile jog.
Commenti: La distanza dell’intervallo può essere regolata da 200 metri a 1000 metri. Inoltre, la lunghezza dell’intervallo di riposo può essere regolata.
Adattato da Musa et al. (2009).
Programma 2: Sprint training workout
Warm-up: 10 min di corsa leggera.
Intervallo: sprint di 20 secondi alla massima velocità di marcia.
Intervallo di riposo: 10 secondi di riposo tra ogni sprint. Luce jogging o camminare
Lavoro/Riposo rapporto: 2 a 1 rapporto. L’intervallo di lavoro è di 20 secondi e l’intervallo di riposo è di 10 secondi.
Frequenza: 3 gruppi o insiemi di 10-15 intervalli. Prendere 4 min di riposo tra ogni set
Raffreddare: 10 min facile jog
Commenti: Questo è un allenamento sprint. I primi intervalli dovrebbero essere più lenti permettendo ai muscoli di adattarsi all’allenamento. È importante essere sicuri e attenti evitando danni muscolari durante l’esercizio di sprint massimo. La sessione di riscaldamento è molto importante.
Adattato da Tabata et al. 1996.
Programma 3: Allenamento con tapis roulant
Riscaldamento: 10 min di jogging leggero.
Intervallo: imposta l’inclinazione del tapis roulant al 5% e la velocità a 3 mph. Durante ogni intervallo ad alta intensità aumentare la velocità a 5 mph – 6,5 mph, mantenendo il grado al 5%. La lunghezza dell’intervallo dovrebbe essere di 1 min.
Intervallo di riposo: intervallo di riposo di 2 minuti con la velocità di marcia impostata su 3 mph. Non regolare l’inclinazione.
Rapporto lavoro/riposo: rapporto da 1 a 2. L’intervallo di lavoro è di 1 minuto e l’intervallo di riposo è di 2 minuti
Frequenza: 6-8 ripetizioni di questa sequenza.
Raffreddare: 5 – 10-minuti di jogging facile
Commenti: Questa è una sessione di intervallo di corsa in collina. Inclinazione, velocità di marcia, lunghezza dell’intervallo e intervallo di riposo possono essere regolati durante la sessione di intervallo.
Adattato da Seiler e Hetlelid, 2005.
Side Bar 2: Four Great Endurance Programs Ideas
I seguenti 4 programmi di esercizio di resistenza sono adattati dalle indagini di ricerca recensite da LaForgia, Withers,& Gore, 2006. Eseguire un adeguato warm-up (~10 min di esercizio leggero) e cool-down (~5-10 min di esercizio a bassa intensità) per ogni programma. Tutti gli allenamenti qui sotto possono essere eseguiti su qualsiasi modalità aerobica.
1) Esercizio massimo di lattato allo stato stazionario.
L’allenamento maximal lactate steady state (MLSS) è il più alto carico di lavoro che un ginnico può mantenere per un determinato periodo di tempo. MLSS esercizi di lavoro periodi possono durare tra 20 e 50 minuti. Dire al cliente di lavorare al suo massimo stato stazionario di esercizio per il tempo desiderato (tra 20 e 50 minuti).
2) Alternando modalità aerobiche esercizio di resistenza.
Modalità aerobiche alternative (es., tapis roulant e trainer ellittico) ogni 20-40 minuti di esercizio aerobico mantenendo l’intensità dell’esercizio & Mac179; 70% della frequenza cardiaca max. Mantenere il tempo su ogni modalità di esercizio che lo stesso. Il numero di modalità alternate dipende dal livello di idoneità del cliente.
3) Step-saggio esercizio di resistenza.
Con step-wise esercizio di resistenza il client progredisce da 10 minuti (a &Mac179;50% frequenza cardiaca max) a 10 minuti (a &Mac179;60% frequenza cardiaca max) a 10 minuti (a &Mac179;70% frequenza cardiaca max) su qualsiasi modalità aerobica. Per una leggera modifica, il personal trainer può avere il cliente step-saggio in intensità e anche step-saggio verso il basso su questo allenamento. Pertanto, dopo aver completato i 10 minuti con una frequenza cardiaca massima del 70%, il cliente passa a 10 minuti con una frequenza cardiaca massima del 60% e poi a 10 minuti con una frequenza cardiaca massima del 50%.
4) Esercizio di resistenza a ritmo misto.
Sulla modalità selezionata di esercizio variare in modo casuale la durata di resistenza (cioè, 5 min, 10 min, 15 min blocchi di tempo) e l’intensità di esercizio. Ad esempio, un allenamento con tapis roulant di resistenza di 45 minuti potrebbe iniziare con 10 min al 50% della frequenza cardiaca max, quindi sequenziare in 5 min al 70% della frequenza cardiaca max, quindi 15 min al 60% della frequenza cardiaca max, quindi 10 min al 75% della frequenza cardiaca max e finire con 5 min al 50% della frequenza cardiaca max.
Fatto Box 1: Sette notevoli imprese di resistenza di interesse
1. Il record ufficiale della maratona maschile dell’Associazione Internazionale delle Federazioni di atletica leggera è di 2:03: 59, stabilito da Haile Gebrselassie dell’Etiopia il 28 settembre 2008 alla Maratona di Berlino.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
2. Il detentore del record femminile nella maratona è Paula Radcliffe del Regno Unito in un tempo di 2:15:25.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Marathon_world_record_progression
3. La capacità umana prevista della maratona basata su caratteristiche fisiologiche come descritto da Joyner (1991) è 1:57:58. Questo equivale a un ritmo di 4:30 per miglio.
4. La gara su strada certificata più lunga del mondo è la gara di auto-trascendenza di 3100 miglia a New York City che si svolge intorno a un isolato di mezzo miglio nel Queens, NY. Solo 30 corridori hanno completato la gara, che richiede ad ogni concorrente di completare 2 maratone al giorno per 50 giorni.
Fonte: http://3100.srichinmoyraces.org/
5. La gara ciclistica più lunga è il Tour d’Afrique, che dista 12.000 km (7500 miglia) e 120 giorni di viaggio dal Cairo, in Egitto, a Città del Capo, in Sud Africa.
Fonte:http://www.africa-ata.org/sports3.htm