Fysiologia
Tasapainoisen tilan etsiminen
Jotta jokaiselle löydetään yksilölliset harjoitusalueet, tarvitaan työkaluja, jotka mittaavat tarkasti sydäntä ja metabolista stressiä. Anaerobinen kynnys on korkein kuormitusteho, jossa keho pystyy saavuttamaan tasapainon maitohappojen kertymisen ja poistumisen välille. Tämän vuoksi anaerobinen kynnys on tärkeä tekijä pitkäkestoisen suorituskyvyn kannalta, sillä se kuvaa korkeinta suorituskyvyn intensiteettiä, jonka keho kestää suhteellisen pitkän ajan. Kun kynnys ylitetään, maitohappojen kertyminen lihaksiin aiheuttaa uupumisen varsin lyhyessä ajassa.
Nykyiset anaerobisen kynnyksen arviointimenetelmät eivät ole helposti toteutettavissa päivittäisessä käytössä, koska ne vaativat spesifejä kuormitusprotokollia ja / tai veren laktaattipitoisuuden mittaamista verinäytteiden avulla. Lisäksi pelkkä testin suorittaminen voi olla liian kaukana aloittelevan kuntoilijan mukavuusalueelta, ja koko testi jää siksi tekemättä.
Tämän vuoksi Firstbeat on kehittänyt anaerobisen kynnyksen määritysmenetelmän, joka ei vaadi testiprotokollaa saati verinäytteiden ottamista. Uuden menetelmän ansiosta anaerobinen kynnys voidaan määrittää päivittäin normaalin harjoittelun yhteydessä ilman laboratorio-olosuhteita. Firstbeatin algoritmit määrittävät anaerobisen kynnyksen hyödyntäen tietoa sykkeen ja nopeuden välisestä suhteesta sekä sykevälivaihtelusta. Näiden tietojen ja kehittyneitä tiedonmallinnusmenetelmän avulla lasketaan yksilön henkilökohtaisen kynnyksen intensiteetti.
Anaerobinen kynnys kuvastaa henkilön kuntotasoa ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi suorituskyvyn ennustamiseen pitkissä suorituksissa, kuten maratonilla. Anaerobista kynnystä vastaava syketaso ja/tai vauhti ovat oleellisia muuttujia harjoituksessa ja auttavat valitsemaan oikean intensiteetin harjoittelulle.
Käytännössä, jos yksilön anaerobisen kynnyksen vauhti on esimerkiksi 4:00 min/km, hän pystyy juoksemaan kyseisellä nopeudella pitkään laktaattitason pysyessä vakiona ,noin 4 mmol/l tasolla. Jos juoksutahti kasvaa esimerkiksi vauhtiin 3:50 min/km, kehon tila ei pysy enää tasapainossa. Sen sijaan juoksijan laktaattitaso alkaa kasvaa, ja suoritus päättyy melko nopeaan uupumiseen.
Energiantuottotavat kestävyysurheilussa
Kun harjoituksen intensiteettiä nostetaan asteittain lepotilasta alkaen, tietyssä pisteessä anaerobiset energiantuottomekanismit alkavat yleensä aktivoitua huomattavasti ja tukevat aerobista energiajärjestelmää tuottamalla ATP:tä (adenosiinitrifosfaatti) työskenteleville lihaksille. Anaerobisen energiantuoton aktivoituminen mahdollistaa nopeamman ATP-tuotannon. Anaerobisella energiantuotolla tarkoitetaan lähinnä anaerobista glykolyysiä, jossa lihasten glykogeenia ja verenkierron glukoosia käytetään ATP:n muodostamiseen maitohappokäymisprosessissa. Tämän tuloksena maitohappoa (”laktaattia”) saattaa muodostua lihaksissa nopeasti, erityisesti jos teho ylittää anaerobisen kynnyksen.
Anaerobiseen kynnykseen saakka, keho kykenee prosessoimaan maitohappoa ilman sen jatkuvaa kertymistä. Jos harjoittelun intensiteettiä nostetaan kynnyksen yli, työskentelevien lihasten aerobinen energiantuotantokyky ei ehkä riitä vastaamaan harjoituksen vaatimuksia ja anaerobinen energiantuotanto kasvaa nopeasti. Tämän seurauksena laktaattia kertyy lihaksiin ja verenkiertoon. Näin tapahtuu, koska ihmiskeho ei enää tällä teholla kykene poistamaan maitohappoja riittävän nopeasti hapettamalla ja glukoosin uudismuodostuksen avulla. Anaerobiselle kynnykselle asti elimistö pystyy torjumaan kasvavaa happamuutta myös veren ja lihasten bikarbonaattivarastoja hyödyntäen, mutta kynnyksen yläpuolella elimistön bikarbonaattivarastojen ehtyminen aiheuttaa hengitystiheyden ja ventilaation voimakkaan kasvun. Firstbeatin algoritmi tunnistaa hengityksessä tapahtuvat muutokset sykevaihtelua mittaamalla
Fysiologisesta näkökulmasta katsottuna toinen tärkeä anaerobisen kynnyksen merkki on rasitustason nopea kasvu anaerobisen kynnyksen yläpuolella. Firstbeatin algoritmi huomaa rasitustason äkilliset muutokset tarkkailemalla hengitys- ja verenkiertolimistön kasautuvia vasteita. Tämä pääasiassa sykkeen ja hapenkulutuksen hitaana ja kasautuvana nousuna havaittava ilmiö johtuu mm. maitohapon ja adrenaliinin kertymisestä sekä kehon lämpötilan noususta, ja se tapahtuu nopeasti juuri anaerobisen kynnyksen yläpuolella. Niinpä rasitustasoa käytetäänkin sykevaihtelun ohella ennustamaan yksilön korkeinta mahdollista steady-state intensiteettiä, siis anaerobista kynnystä!