Voimaharjoittelu, osa 2: Maksimivoimaharjoittelu

Tuomas Rytkönen

Leuanvedon Suomen ennätysmies Tuomas Rytkönen jatkaa kolmiosaista artikkelisarjaa voimaharjoittelusta. Toisessa osassa tutustutaan maksimivoimaharjoittelun saloihin.

Hermostollisesta maksimivoimaharjoittelusta on hyötyä kaikessa urheilussa. Suhteellista voimaa korostavien lajien urheilijoille se antaa heidän lajeihinsa hyvin tärkeän voimaominaisuuden, nimittäin paremman voima/massa-suhteen. Myös absoluuttista voimaa korostavissa lajeissa niin sanottu hermostollinen maksimivoima on ensiarvoisen tärkeää, sillä suurtenkaan lihasten kaikkea voimantuottopotentiaalia ei saada hyödynnettyä ilman huippuunsa treenattua hermostoa.

Voimantuottaminen on keskushermoston, ääreishermoston ja lihaskudoksen välistä yhteispeliä. Minkälaista hermostollista maksimivoimaharjoittelua kannattaa tehdä sinun lajissasi? Mitkä ovat mekanismit voimaharjoittelun hermostollisen adaptaation takana? Mitä hyötyä esimerkiksi hermostollisen maksimivoimaharjoittelun periaatteilla toteutetusta jalkakyykkyharjoituksesta on juoksijalle tai penkkipunnerrusharjoituksesta uimarille?

Muun muassa näihin kysymyksiin löytyy vastauksia tästä artikkelista.

Kuten jo tämän voimaharjoittelutrilogian ensimmäisessä osassa todettiin, niin ihminen voi kasvattaa maksimivoimatasojaan karkeasti ottaen kahta reittiä: joko lisäämällä lihastensa voimantuottopotentiaalia kasvattamalla lihassolujen fysiologista poikkipinta-alaa tai parantamalla lihassupistusten neuraalista eli hermostollista ohjausta. Tämän niin sanotun hermotuksen kehittyminen tarkoittaa käytännössä liikehermoston eli aivojen, selkäytimen ja perifeeristen liikehermojen kykyä käskyttää yksittäisiä lihaksia mahdollisimman voimakkaasti ja organisoida lihasten välistä ja sisäistä koordinaatiota mahdollisimman hyvin haluttuun suuntaan tuotetun voiman näkökulmasta yhteistyössä sensorisen hermoston kanssa.

Ensimmäisessä osassa käsiteltiin kuinka lihasmassaa kasvattavasti voi ja kannattaa harjoitella nykytutkimustiedon valossa. Tässä voimaharjoittelutrilogian toisessa osassa perehdytään syvemmin maksimivoimaharjoitteluun sekä voimaharjoittelun hermostollisen adaptaation mielenkiintoiseen ja kiehtovaan maailmaan.

Artikkelissa käytetyt lyhenteet

RM = toistomaksimi (repetition maximum), esimerkiksi 1 RM = yhden toiston maksimiATP = adenosiinitrifosfaattiKP = kreatiinifosfaatti

Tahdonalainen voimantuotto ja voimantuoton hermostollinen säätely

Tahdonalaiset lihasten supistamiskäskyt muodostetaan motorisella aivokuorella, joka on jakaantunut eri kehonosia hermottaviin alueisiin. Osa supistumiskäskyistä etenee suoraan aivoista selkäytimeen ja sieltä perifeerisiä liikehermoja pitkin lihaksiin. Osa puolestaan kulkee selkäytimeen pikkuaivojen ja aivorungon tumakkeiden kautta. Pikkuaivoilla ja aivorungolla onkin erittäin tärkeä rooli ihmiskehon liikkeiden säätelyssä. Esimerkiksi kaikkien nopeiden liikkeiden hienomotoriikka on riippuvaista pikkuaivojen perustyöstä eli siitä, kun pikkuaivot analysoivat motoriselta aivokuorelta tulevaa toivottua liikekäskyä, ja sensorisen hermoston tuomaa tietoa toteutuneista liikkeistä. Näiden tietojen avulla pikkuaivot voivat muokata liikkeen käskynantoprosessia paremmaksi siten, että tuotetut liikkeet vastaavat paremmin toivottuja.

Motorinen yksikkö on hermolihasjärjestelmän pienin toiminnallinen osa ja siihen kuuluu liikehermo ja sen hermottamat lihassolut. Yksi liikehermo hermottaa keskimäärin muutamaa sataa lihassolua. Yhdessä lihaksessa on 10–1500 motorista yksikköä. Liikehermot, jotka hermottavat samaa lihasta, muodostavat runko-osistaan eli soomistaan liikehermoaltaan. Liikehermoaltaat sijaitsevat selkäytimen etuosissa ja aivorungossa. Voimantuoton suuruutta säädellään sekä säätelemällä aktivoitujen motoristen yksiköiden määrää että yksittäisten motoristen yksiköiden impulssitiheyttä. Lisäämällä motorisen yksikön impulssitiheyttä saadaan aikaan niin sanottuja tetaanisia lihassupistuksia, joissa lihasta supistavien proteiinien välinen poikkisiltasummaatio on suurempaa kuin pienemmän impulssitiheyden lihassupistuksissa. Ihmiskehon voimantuoton suuruuden säätely on melko tarkkaa. Tästä kertoo hyvin se, että tyypillisen luurankolihaksen voimantuoton tasoa voidaan säädellä siten, että pienimmän ja suurimman mahdollisen voiman ero on yli tuhatkertainen.

Liikehermot syttyvät tyypillisesti kokojärjestyksessä pienimmästä suurimpaan. Yksittäisellä liikehermolla on yli 50 000 synapsia eli hermoliitosta muiden hermosolujen kanssa. Se, syntyykö liikehermoon lihasta käskyttävä hermoimpulssi ja kuinka suuri sen impulssitiheys on, riippuu jännitteestä liikehermon aksonin eli viejähaarakkeen kummussa. Tuohon jännitteeseen vaikuttavat kaikista 50 000 synapsista tulevat impulssin syntyä kiihottavat ja estävät impulssit. Suureen osaan tuosta impulssivaltamerestä maksimaalisen voimantuoton aikaan voi vaikuttaa maksimivoimaharjoittelun avulla. Tästä saa hyvän kuvan kuinka monimutkainen järjestelmä ihmiskehon voimantuotonsäätely on, ja kuinka monimutkaiset ovat voimaharjoittelun hermostollisen adaptaation mekanismit.

Maksimivoimaharjoittelu ja voimaharjoittelun hermostollinen adaptaatio

Hermostollisessa maksimivoimaharjoittelussa käytetään tyypillisesti 85–100 % kuormia yhden toiston maksimista. Sarjoissa tehdään yleensä 1–3 toistoa. Maksimivoimaharjoittelussa kokeneilla harjoittelijoilla paras voimankasvu saadaan keskimäärin, kun yhdessä harjoituksessa tehdään 3–6 sarjaa ja harjoitusfrekvenssi on 3–5 harjoitusta viikossa. Voimien kehittyminen tapahtuu pääasiallisesti hermostollisten harjoitusadaptaatioiden myötä. Hermostollisen maksimivoimaharjoittelun etuna on suhteellisen maksimaalisen voiman lisääntyminen, sillä voima-lihasmassasuhde paranee. Maksimivoimaharjoittelussa sarjapalautusten pituus kannattaa yleensä pitää 3–5 minuutissa. Näin siksi, että maksimaaliseen voimantuottoon tarvittavat lihasten välittömät energianlähteet (KP ja ATP) ehtivät palautua, ja liikehermojen ionitasapaino tasoittua. Hermostollisen maksimivoimaharjoittelun aiheuttama voimien kasvu johtuu pääosin parantuneesta hermolihasjärjestelmän lihasten sisäisestä sekä välisestä koordinointikyvystä ja hermoston parantuneesta kyvystä käskyttää yksittäisiä lihaksia voimakkaampaan voimantuottoon. Lisäksi maksimivoimaharjoittelu aiheuttaa jonkin verran nopeiden lihassolujen selektiivistä hypertrofiaa eli poikkipinta-alan kasvua.

Hermostollishypertrofinen voimaharjoittelu on ikään kuin hermostollisen maksimivoimaharjoittelun ja hypertrofisen voimaharjoittelun välimuoto. Hermostollishypertrofisessa voimaharjoittelussa käytetään 70–90 % kuormia yhden toiston maksimista. Yhdessä sarjassa tehdään 3–6 toistoa. Maksimivoimalajien urheilijoilla, kuten kilpailevilla painonnostajilla ja voimanostajilla nopeiden lihassolujen koko suhteessa hitaiden lihassolujen kokoon on suurempaa kuin kilpakehonrakentajilla. Tyypillisesti maksimivoimalajien urheilijoiden, kuten painonnostajien harjoittelu sisältää paljon 1–6 toiston sarjoja räjähtävällä suoritustekniikalla pidemmillä eli 3–5 minuutin sarjapalautuksilla. Kehonrakentajien lihasmassaharjoittelu puolestaan sisältää tyypillisesti paljon 6–12 toiston sarjoja keskinopealla ja hitaalla suoritustekniikalla lyhyemmillä eli 1–2 minuutin sarjapalautuksilla lihaksia voimakkaasti uuvuttaen. Räjähtävästi toteutettu hermostollishypertrofinen voimaharjoittelu saa siis todennäköisesti aikaan nopeiden lihassolujen selektiivistä hypertrofiaa.

Voimaharjoittelun hermostollisen adaptaation piiriin kuuluvat muun muassa

(1) koordinaation kehittyminen tietyissä liikkeissä eli agonistien (liikkeen päävaikuttajalihasten), synergistien (liikkeen avustajalihasten) ja antagonistien (liikkeen vastavaikuttajalihasten) aktivoitumisajoituksen ja -voimakkuuden muutokset kokonaisvoimantuottoa lisääväksi;

(2) motoristen yksiköiden impulssitiheyden kasvu, joka mahdollistaa voimakkaammat lihassupistukset;

(3) mahdollinen motoristen yksiköiden rekrytoinnin paraneminen eli käytännössä lisääntynyt lihassolujen käyttöönotto ja

(4) selkäydinrefleksien muuntuminen voimantuoton kannalta suotuisammiksi eli ilmenee enemmän voimantuottoa lisääviä eli fasilitoivia refleksejä ja vähemmän voimantuottoa vähentäviä eli inhiboivia refleksejä kuin ennen voimaharjoittelua.

Impulssitiheyden yleisen kasvun lisäksi voimaharjoittelu todennäköisesti lisää duplettien eli kahdesta perättäisestä erittäin nopeasta impulssista koostuvien impulssiyhdistelmien määrää liikehermojen impulssivirrassa suurta voimantuottoa vaativissa suorituksissa. Dupletit lisäävät lihasten voimantuottoa. Liikehermojen impulssivirran rakenne vaikuttaa siis voimantuottoon pelkän impulssitiheyden lisäksi. Myös motoristen yksiköiden synkronisaation eli samanaikaisen syttymisen lisääntyminen on yksi potentiaalinen voimantuoton kasvun hermostollisen adaptaation mekanismi. Kun useampi lihassolu supistuu voimakkaasti yhtä aikaa, voimantuotto on suurempaa kuin silloin, kun harvempi lihassolu tekee työtä.

Vertauksena voisi miettiä vaikkapa kahta kirkkovenettä: jos toisessa kirkkoveneessä kuusi airoparia kahmaisee yhtä aikaa ja toisessa neljä, ja yhden soutuvedon voimantuotto on yhtä suurta, niin kuudella airoparilla soutava vene liikkuu lujempaa, koska se tuottaa enemmän voimaa, joka vie venettä eteenpäin.

Mielenkiintoisia voimaharjoittelun hermostolliseen adaptaatioon liittyviä ilmiöitä

Tutkimuksissa on havaittu, että pelkällä mielikuvaharjoittelulla pystytään parantamaan ihmiskehon voimantuottokykyä.

Mielikuvaharjoittelu – Tutkimuksissa on havaittu, että pelkällä mielikuvaharjoittelulla pystytään parantamaan ihmiskehon voimantuottokykyä. Mielikuvaharjoittelu toimii sitä paremmin, mitä realistisemmaksi pystyy kuvittelemaan toteutetun liikesuoritteen. Yhtä tehokasta mielikuvaharjoittelu ei toki pitkällä aikavälillä ole perinteiseen maksimivoimaharjoitteluun verrattuna, mutta urheilijalle se voi olla hyvä lisä treenipankkiin, ja ainakin vammautumisten aikaan mielikuvaharjoittelu on oiva keino hidastaa voimantuoton hermostollista heikkenemistä.

Voimaharjoittelun ristivaikutus – Treenaamalla vain yhtä raajaa, myös vastakkainen raaja vahvistuu jonkin verran. Eli esimerkiksi treenaamalla oikean jalan polven ojennusta myös vasemman jalan polven ojennus vahvistuu jonkun verran, toki vähemmän kuin treenatun jalan. Tälle ilmiölle ei välttämättä löydy juurikaan käytännön sovelluksia urheiluharjoittelussa, sillä lihastasapainon kannalta esimerkiksi loukkaantuneena ei ole välttämättä järkevää treenata suurissa määrin pelkällä ehjällä raajalla, sillä näin treenatusta raajasta tulee kuitenkin paljon vahvempi kuin treenaamattomasta raajasta, ja kuntoutusvaiheessa ylikorostuneen lihasepätasapainon korjaaminen saattaa olla vaikeaa. Mielenkiintoinen ilmiö voimaharjoittelun ristivaikutus kuitenkin on, ja kertoo omalta osaltaan voimaharjoittelun hermostollisen adaptaation monimuotoisuudesta.

Spesifi harjoitusvaste bilateraaliseen ja unilateraaliseen voimaharjoitteluun – Treenaamalla molempia raajoja unilateraalisesti eli yksi raaja kerrallaan (esimerkiksi yhden jalan kyykky) kehittyy voimantuotto sekä yhden että kahden raajan liikkeissä. Voimantuotto yhden raajan liikkeissä kehittyy kuitenkin enemmän kuin kahden raajan yhtäaikaisella eli bilateraalisella voimaharjoittelulla, ja puolestaan voimantuotto kahdenraajan liikkeissä kehittyy vähemmän kuin harjoitellessa yhtäaikaisesti kahta raajaa.

Sama ilmiö toimii myös toisinpäin. Bilateraalinen eli kahden raajan yhtäaikainen voimaharjoittelu (esimerkiksi kahden jalan kyykky) lisää kahdella raajalla tuotettua voimaa enemmän kuin yksi raaja kerrallaan toteutettu voimaharjoittelu, mutta voimantuotto yhden raajan liikkeissä kehittyy vähemmän kuin unilateraalisella voimaharjoittelulla. Niinpä lajeissa, joissa tuotetaan paljon voimaa yhdellä raajalla (esimerkiksi juoksu, pituushyppy, kuulantyöntö, luistelu), kannattaa selkeä osa voimaharjoittelusta tehdä unilateraalisesti. Samoin lajeissa, joissa voimaa tuotetaan bilateraalisesti (esimerkiksi painonnostossa ja voimanostossa) kannattaa suurin osa voimaharjoittelusta tehdä bilateraalisesti.

Jos treenaa sekä bilateraalisesti että unilateraalisesti, voi olla vahva ilman vajetta molemmissa. Bilateraalinen ja unilateraalinen voimaharjoittelu eivät ole siis toisiaan poissulkevia, vaan yleensä molemmankaltaisia harjoitusliikkeitä kannattaa sisällyttää harjoitusohjelmaan. Painotusta unilateraalisiin tai bilateraalisiin liikkeisiin kannattaa kuitenkin säädellä oman lajin tarpeiden mukaan.

Akuutti ja krooninen voimaharjoittelun hermostollinen adaptaatio

Aloittelevan voimaharjoittelijan sarjapainot voivat nousta parissa viikossa ällistyttävän paljon. Tämä johtuu voimaharjoittelun alussa tapahtuvasta hermostollisen adaptaation nopeasta vaiheesta, jossa lihasten sisäinen ja välinen koordinaatio sekä kohdelihasten käskytyskyky kehittyvät nopeasti.

Samaa hermostollista adaptaatiota voidaan kuitenkin jatkaa vuosikausia, mutta hitaammin. Hyviä esimerkkejä "hermostotykeistä" ovat esimerkiksi yli 180 kiloa maasta suorille käsille työntävät alle 60 kiloiset painonnostajat sekä omasta lajista esimerkkinä -70 kg sarjan lisäpainoleuanvedon SE 86 kiloa, jonka veti 5.4.2014 vain 66,2 kiloinen leuanvetourheilija. Toki maksimivoimalajien raskaampienkin sarjojen kovat kaverit ovat "hermostotykkejä", koska raskaiden sarjojen voimatasoihin tarvitaan sekä suuret lihakset että taitavasti, tehokkaasti ja halutun voimantuottosuunnan näkökulmasta hyötysuhteeltaan hyvin lihaksia käskyttävä liikehermosto. Kuitenkin hermostoadaptaatio on helpompi ymmärtää kevytsarjalaisten kautta, sillä heistä ja heidän suorituksistaan näkee jo silmällä, että voimaa on paljon vaikka lihasmassaa on melko vähän.

Rakenteelliset muutokset sekä yleisvoiman ja lajivoiman ero

Voimaharjoittelu ja etenkin maksimivoimaharjoittelu aiheuttaa paljon rakenteellisia muutoksia lähes kaikkialla liikehermostossa. Toistuvat lihastoiminnat suurta kuormaa vastaan vaikuttavat motorisen aivokuoren yhteyksiin vahvistaen tiettyjen lihasten aktivointimallien toimintaa. Erilaisia lihasten aktivointimalleja tarvitaan erilaisissa motorisissa tehtävissä maksimaalisen voiman tuottamiseen. Todennäköisesti myös liikesuorituksiin liittyvien synapsien eli hermoliitosten välinen toiminta tehostuu voimaharjoittelun seurauksena. Myös uusia hermosolujen välisiä liitoksia muodostuu selkäytimeen voimaharjoittelun seurauksena. Uudet synapsit todennäköisesti lisäävät kapasiteettia tehokkaampaan lihasten väliseen koordinaatioon.

Liikehermojen viejähaarakkeiden eli aksoneiden poikkipinta-ala kasvaa, kun liikehermojen käyttö kasvaa pitempiaikaisesti. Tämä todennäköisesti mahdollistaa tehokkaamman viesti-impulssien kulun liikehermoissa. Myös liikehermojen aksoneiden kemiallisessa toiminnassa tapahtuu muutoksia voimaharjoittelun seurauksena. Lisäksi hermolihasliitosten rakenteet muuttuvat voimaharjoittelun seurauksena siten, että välittäjäaine-reseptori-akseli toimii tehokkaammin viestin välittämisessä ja näin ollen voimantuottoon tarvittava käskytystiedonsiirto tehostuu. Myös välittäjäaineiden määrä sekä hermo- että hermolihasliitoksissa kasvaa todennäköisesti maksimivoimaharjoittelun seurauksena. Hermoston viestit siis etenevät sähköisenä ionivirtana, mutta myös välittäjäaineiden avulla. Toisin sanoen lihaksia käskyttävät viestit kulkevat aivoista lihaksiin tehokkaammin onnistuneen maksimivoimaharjoittelun seurauksena.

Salilla tehtävällä hermostollisella maksimivoimaharjoittelulla on siis siirtovaikutusta muuallekin kuin voimailulajeihin!

Kaikki tämä on yleishyödyllistä hermoston adaptoitumista kaikkea liikkumista ajatellen. Tehokkaampi hermoimpulssien kulkeutuminen aivoista esimerkiksi etureisille on hyödyllistä niin jalkakyykyssä, juoksussa, luistelussa kuin pyöräilyssäkin. Salilla tehtävällä hermostollisella maksimivoimaharjoittelulla on siis siirtovaikutusta muuallekin kuin voimailulajeihin!

Lihasten välisen koordinaation kehittyminen on liikespesifiä. Jokainen liike on hermostolle erilainen koordinoitava. Pienikin muutos liikkeessä muuttaa keskushermoston suunnitelmaa toteuttaa liike, ja lihassolujen rekrytointi tapahtuu uudella tavalla. Niinpä eri lihakset sekä samoissa lihaksissa eri lihaksen osat eli motoriset yksiköt syttyvät erilaisessa järjestyksessä.

Optimaalinen voimantuotto vaatii käsittämättömän tarkkaa lihasten sisäistä ja välistä koordinaatiota. Ihmisaivot ovat supertietokone myös liikkeiden suunnittelussa ja ohjauksessa! Opitut lihasten rekrytointipatterit yhdistettynä periferiasta alati virtaavaan aistitietoon luovat pohjan aivojen tekemälle liikkeiden ohjaukselle. Lihasten välisen koordinaation näkökulmasta maksimivoimaharjoittelu ja taitoharjoittelu ovat lähellä toisiaan. Molemmissa on kyse liikkeen oppimisesta. Oikeastaan voisikin sanoa, että maksimivoimaharjoittelun lihasten välisen koordinaation osio on taitoharjoittelua suurilla voimantuoton intensiteeteillä. Esimerkiksi painonnostossa tempauksen tekeminen 60 % ja 100 % painoilla on mekaniikaltaan samannäköinen liike, mutta motorisesti eri liike, sillä se vaatii erilaista motoristen yksiköiden rekrytointitapaa sekä voimantuotollisesti että ajoituksellisesti.

Taidot ovat aina liike- ja liikemallispesifejä. Jos osaat juosta, se ei takaa, että osaat uida. Jos osaat pyöräillä, se ei takaa, että osaat hypätä pituutta. Jos osaat kävellä käsilläsi, se ei takaa, että osaat seistä paikallaan käsilläsi jne. Niinpä esimerkiksi voimanostajalle on äärimmäisen tärkeää tulla taitavaksi kyykkääjäksi, juoksijalle taitavaksi juoksijaksi ja uimarille taitavaksi uimariksi. Perushyvä kyykkytekniikka mahdollistaa juoksijalle turvalliset ja kehittävät kyykkytreenit, ja perushyvä penkkitekniikka uimarille turvalliset ja kehittävät penkkitreenit jne. Kuitenkin vain kyykyn ja penkin maksimivoimaharjoittelun aiheuttamista yleisistä adaptaatioista on hyötyä juoksijalle ja uimareille. Kyykyssä parantunut lihasten välinen koordinaatio tekee vain paremmaksi kyykkääjäksi, ei paremmaksi juoksijaksi – ja sama penkin osalta pätee uimariin.

Yleisvoimaa lajivoimaksi

Maksimivoimaharjoittelulla hankittu tehokkaampi hermoimpulssien kuljetus aivoista lihaksiin sekä hypertrofisella voimaharjoittelulla hankittu lihasmassa ovat käytössä omassa lajissa – mikä ikinä se onkaan. Täyttä hyötyä ominaisuusharjoittelusta ei kuitenkaan saada ilman transmutatoivaa harjoittelua, jossa yleisvoimaa niin sanotusti muunnetaan lajivoimaksi.

Hyvä esimerkki transmutatoivasta harjoittelusta on esimerkiksi pikajuoksijan lajivoimakauden loikka-, vastusveto- ja pikajuoksuharjoitteet yleisen voimaharjoittelukauden jälkeen. Lajivoimakaudella suurimmassa osassa harjoituksia voimantuottoajat ovat lähellä lajisuorituksen voimantuottoaikoja ja liikesuoritukset ovat lajinomaisia. Näillä keinoin saadaan parannettua lihasten sisäistä ja välistä koordinaatiota omassa lajissa, ja saadaan siirrettyä uusien maksimivoimatasojen iloja omaan lajiin. Kun esimerkiksi juoksija pystyy onnistuneen lajivoimakauden jälkeen tuottamaan askelkontaktin aikana saman prosenttiosuuden maksimivoimastaan kuin ennen onnistunutta yleisvoimakautta, niin samassa ajassa tuotettu voimamäärä on nyt uuden yleisvoima- ja sitä seuranneen lajivoimakauden jälkeen suurempi, koska sama prosenttiosuus isommasta voimamäärästä on enemmän voimaa kuin sama prosenttisosuus pienemmästä voimamäärästä.

Kun askelkontaktin aikana pystyy tuottamaan voimaa enempi kuin ennen, niin jokainen askel vie entistä nopeammin eteenpäin ja pääsee raapustelemaan ennätyspäiväkirjaan uusia ennätyksiä niin testijuoksuista kuin kisoista!

Nopeaan voimantuottoon, nopeusvoimaharjoitteluun ja siihen liittyviin ilmiöihin, mekanismeihin ja harjoitustapoihin perehdytään seuraavassa artikkelissani eli tämän voimaharjoittelutrilogian päättävässä kolmannessa osassa.