Har vi verkligen hittat gränsen för mänsklig uthållighet?
Har vi verkligen hittat gränsen för mänsklig uthållighet?
Anonim

En ny studie av transkontinentala åkare pekar på matsmältningskanalen som den begränsande faktorn i extrema prestationer av uthållig uthållighet

Inom en enda halvtimmesperiod för några dagar sedan fick jag ett sms från en före detta SEAL-tränare, ett Facebook-meddelande från en neuroforskare i Virginia och ett mejl från min svärfar, som alla gav mig samma goda nyheter: "Den ultimata gränsen för mänsklig uthållighet hittad", som BBC-rubriken uttryckte det. Under resten av dagen fortsatte folk att plinga mig och kanske komma på att jag skulle vilja skriva en sista Sweat Science innan jag avslutade spalten för gott nu när dess existensberättigande var borta.

Rubriker, naturligtvis, fångar inte alltid hela historien. När jag grävde fram det ursprungliga Science Advances-dokumentet av ett team ledd av Herman Pontzer från Duke University och John Speakman från University of Aberdeen, blev jag inte förvånad över att upptäcka att dess faktiska fynd var en smula mer nyanserad än vad hypen antydde. Men det var intressant ändå, så jag tycker att det är värt att dela några tankar om vad den nya studien gör (och inte) berättar för oss.

Uppgifterna i tidningen kommer från Race Across USA, ett 140-dagars löparevenemang som korsade kontinenten från Huntington Beach, Kalifornien, till Washington, DC, 2015. Några av deltagarna lät sig petas och manas för sakens skull. vetenskap under hela löptiden. De mest intressanta insikterna i tidningen kommer från att plotta dessa nya data tillsammans med uthållighetshändelser av varierande varaktighet för att leta efter mönster.

Den grundläggande frågan som forskarna ställer är: vad är den maximala hastigheten med vilken du kan bränna kalorier under en längre tidsperiod? Istället för att ta itu med kalorier direkt uttrycker de resultaten i termer av "metaboliskt omfång", i multiplar av din basala ämnesomsättning, vilket är hur många kalorier du förbränner bara när du ligger på soffan. För någon som bränner 1 500 kalorier per dag bara för att hålla sig vid liv, om de ger sig ut på en ansträngande vandring som kräver 4 500 kalorier per dag, skulle deras metaboliska omfattning vara 3,0 (4 500 dividerat med 1 500). Det gör att du kan jämföra människor av olika storlekar och former i en liknande skala.

Löparna från Race Across USA började med att bränna cirka 6 200 kalorier om dagen under den första löpveckan, mätt med en teknik som involverade att mata försökspersonerna med vatten med speciellt märkta sällsynta isotoper som gör att dess framsteg kan spåras genom kroppen. Det motsvarade en genomsnittlig metabolisk omfattning på 3,76, men deras kaloriförbränning minskade gradvis under loppets varaktighet, vilket resulterade i en genomsnittlig metabolisk omfattning över 140 dagar på 3,11.

Detta är dock inte "den ultimata gränsen för uthållighet". Det är klart att du kan bränna fler kalorier än så under kortare perioder. En tidigare studie med samma teknik visade till exempel att Tour de France-cyklister bibehöll en metabolisk omfattning på 4,9 under 22 dagar. Och en berömd studie av Ranulph Fiennes och Mike Stroud när de drog 500 pund slädar över Antarktis fann att de upprätthöll en metabolisk omfattning på 6,6 i tio dagar och 3,5 under hela 95 dagar.

Istället vill Pontzer och Speakman förstå sambandet mellan hur hög kaloriförbränning du kan uthärda och hur länge du kan behålla den. För att göra det letar de igenom litteraturen efter exempel på imponerande ihållande energiförbränning, allt från korta löplopp som de 800 meter som varar mindre än två minuter till ansträngande långvariga prövningar som graviditet. När du plottar alla dessa punkter på en graf ser de ut så här:

Bild
Bild
Bild
Bild

Detta är vad rubrikerna talar om. När du utökar till längre varaktigheter planar kurvan ut någonstans runt ett metaboliskt omfång på 2,5. Om du vill upprätthålla en given arbetsbelastning på obestämd tid, föreslår denna analys, måste du se till att du inte förbränner mer än ungefär två och en halv gånger mer kalorier än din basala ämnesomsättning. Det är den ultimata gränsen för hållbar uthållighet.

När du tittar på den grafen kan du förstås se att denna gräns är baserad på ganska sparsam data. Den andra punkten från höger, efter 140 dagar, är data från Race Across USA. Punkten till vänster om det, vid ett metaboliskt omfång av 2,4, är ett mått på åtta gambiska bönder under en 120-dagarsperiod under skörden imponerande, utan tvekan, men inte nödvändigtvis vad jag skulle ha antagit representerar de yttersta gränserna för uthållighet. Den högra punkten, vid 280 dagar, är en studie av 19 kvinnor under graviditeten.

Med andra ord kan vi nog käbbla om exakt var gränsen går. Kanske är det 2,6 snarare än 2,5; kanske är det 3.0. Men om man bortser från den exakta siffran är det tydligt att kurvan planar ut när du sträcker ut dig längre och längre. Du kommer inte att upprätthålla en metabolisk omfattning på 15-dvs. världsrekord i maratontakt - för ett år i taget. Och det är också tydligt att gränserna när du pratar om veckor eller månader skiljer sig från de syrerelaterade gränserna som begränsar kortbana och landsvägslopp. Så vad driver dessa långsiktiga gränser?

Det är här tidningen blir intressant. De föreslår att vi har en "gräns för energiförsörjningen" - det vill säga att vi helt enkelt inte kan smälta kalorier tillräckligt snabbt för att upprätthålla högre nivåer av långsiktig energiförbränning. Det är där gränsen på 2,5 gånger din ämnesomsättning kommer ifrån: du kan inte smälta mer än så. Naturligtvis, precis som de antarktiska vandrare, kan du bränna mer än så - men du kommer helt enkelt att gå ner i vikt, eftersom en del av dessa kalorier kommer från fettet (och kanske musklerna) din kropp har lagrat, snarare än maten du åt som dag. Stroud och Fiennes, till exempel, tappade 48 respektive 54 pund under sin vandring och hade ett dagligt kaloriunderskott som de uppenbarligen inte kunde ha uthärdat mycket längre.

För att föra detta argument håller Pontzer och Speakman sig inte bara till ansträngande uthållighetshändelser. De tittar också på den motsatta änden av spektrumet och tittar på data från åtta "övermatningsstudier", där försökspersoner tvingades tänja på gränserna för frosseri. Vad de finner är att även här verkar intaget toppa runt 2,5 gånger basalmetabolismen. En typisk basal ämnesomsättning är (mycket ungefär) cirka 1 600 kalorier per dag, så det tyder på att de flesta människor inte kan ta ner mer än cirka 4 000 kalorier per dag. Och faktiskt, när de plottar alla data tillsammans - övermatning, graviditet, prestationer av uthållighet - tycks mängden vikt som gått upp eller förloras tyder på att kaloriintaget toppar där ute.

Så hur förenar vi allt detta med de berömda Michael Phelpsian berättelserna om atletisk frosseri? Jag är inte säker. Det är värt att notera att även om Race Across USA tog 140 dagar, tog Pete Kostelnick sträckan på bara 42 dagar 2016, samtidigt som han åt uppskattningsvis 9 000 till 14 000 kalorier per dag. Var han bara dålig på att uppskatta kalorier? Bajsade han ur sig en enorm mängd osmält mat? Är han ett genetiskt freak? Eller är det helt enkelt så att en kille som korsar kontinenten på 42 dagar ger oss en mycket bättre indikator på de faktiska gränserna för den mänskliga uthålligheten än människor som gjorde samma sak på 140 dagar?

Det finns några andra tips om att verkliga elitidrottare kan skjuta kurvan till högre nivåer. Som Pontzer och Speakman noterar i sin artikel, finns det studier av Tour de France-cyklister och längdskidåkare där de har energiförbrukning på 3,5 till 5 gånger sin basala ämnesomsättning under så länge som tre veckor utan att gå ner i vikt. Det betyder att de måste ha lyckats smälta så mycket mat. Det kan återspegla deras näringsstrategier - kanske är sportdrycker så lättsmälta att du kan få i dig fler kalorier - eller helt enkelt betyda att de är extrema med ovanligt goda ätförmåga.

I slutändan är det intressanta med den här uppsatsen inte den specifika siffran de kommer fram till för den förmodade gränsen för uthållighet. Istället är det konceptet med en "försörjningsgräns". När jag pratade med Colin O’Brady innan hans korsning av Antarktis i höstas, var ett av hans viktigaste taktiska beslut att ta med cirka 8 000 kalorier mat per dag, snarare än den typiska 5 000-kaloriranson som de flesta tidigare upptäcktsresande har använt. Vid den tiden tänkte jag att det främst var en logistisk chansning: kunde han bära den extra lasten? Och skulle han vara villig att tugga och svälja all den maten? Men kanske finns det en mer grundläggande anledning till att de flesta upptäcktsresande har toppat med lägre kalorier - kanske, oavsett hur engagerad du är i att äta, kan du helt enkelt inte behandla så många kalorier. Jag måste följa upp med O'Brady för att se hur hans matplan skakade ut.

Det finns en liknande fråga som lurar i en ny artikel jag skrev om ketondrycker som ett potentiellt verktyg för att avvärja överträning. En av skillnaderna mellan ketongruppen och placebogruppen var att ketondrickarna, utan någon uppmaning, valde att äta cirka 700 fler kalorier per dag. Den extra energin kan ha varit anledningen till att ketongruppen till synes kunde hantera en högre ihållande träningsbelastning, vilket väcker frågan om varför de i den andra gruppen inte helt enkelt valde att äta mer.

För mig är det den djupare frågan som ligger bakom Pontzer och Speakmans nya forskning. Representerar den förmodade gränsen på 2,5 gånger ämnesomsättningen (plus eller minus den normala variationen i biologiska egenskaper) en hård gräns? Har det, som de spekulerar, något att göra med storleken och formen på matsmältningskanalen, eller generna som är involverade i leverfunktionen? Eller är gränsen mjukare, mer en riktlinje som dikteras av vår hjärna och våra preferenser – en som, säg, gambiska bönder instinktivt väljer att lyda under skördesäsongen, men som Tour de France-turer väljer att ignorera utan några uppenbara negativa effekter? Det finns bara ett sätt att ta reda på det: låt oss hoppas att de galna människorna som gör extrema uthållighetsutmaningar börjar samla in mer data om sig själva.

Rekommenderad: