Viktiga historiska ögonblick: Arthur Jones & High Intensity Training (HIT) – träningens upplägg

Del 3 av 3 ur en artikelserie skriven 2015 (kompletterad 2019). Tidigare delar: del 1, del 2

Vill du få rätt tidsenlig feeling när du läser? Klicka här.

”High intensity training” (HIT) eller som på svenska kallas högintensiv (styrke)träning är en nygammal träningsform daterad mer eller mindre från styrketräningens begynnelse. Den har dykt upp gång efter annan i perioder där den förändrats, förädlats eller både och. Flertalet styrketräningsupplägg har inspirerats av träningsformen och skapat ett otalt antal förkortningar på koncept som primärt fokuserat på muskelvolym och styrka. Även om förkortningen HIT tillkom långt senare än vad som i verkligheten redan utspelades i träningslokalerna, så återfinns benämningen idag i stor utsträckning inom tidningsbranschen.

Idag har träningsformen återigen fått ett uppsving i popularitet. Eller åtminstone har förkortningen HIT fått det. Bevisligen framgångsrikt då den ofta citeras och exponeras i media, på träningsföretag, produkter, böcker, i träningsprogram osv. Denna artikelserie tar upp träningsformen med dels en historisk inblick i dess ursprung, hur den skapades av Arthur Jones, och dels en inblick i en mer en djuplodad förklaringsmodell på viktiga komponenter som kännetecknar HIT och hur den appliceras i träning.


 

HIT – Träningens upplägg

En mer detaljerad beskrivning av hur ett pass kan tänkas se ut baserat på HIT kräver ett eget avsnitt. I tidigare artiklar har stor tonvikt lagts på att beskriva intensitet och därmed förtydliga essensen i träningsmetoden. Litet mer kommer att lyftas inom set, reps, träningsfrekvens och tid i detta avsnitt trots den tidigare genomgången. Intensitet styr upplägg och tillvägagångssätt. Uttrycket ”att följa minsta motståndets lag” modifieras till ”att följa mesta motståndets lag” för att på så sätt beskriva hur utförandet av en övning går till. Att använda sig av intensitet i sitt pass avseende de träningsvariabler som finns att tillgå har betydelse. En annan fokuspunkt var tid, framför allt den tid det tar att fullfölja ett set. Tid som variabel i just ett set är ett bra sätt att justera intensitet på och att är ett bra mätvärde, enkelt att notera samt styr bort något från det som många upplever som ”det fixerade antalet repetitioner”. Målet är ju trots allt att ett set skall trötta ut muskeln maximalt. Därför sätts inget förutbestämt antal repetitioner utan hellre ett tidsintervall som senare kan räknas om i antal repetitioner. Man får då ett värde som talar om hur väl man kan tänkas ligga till i belastning. För den vane HIT-atleten varar ett set mellan 60-90 sekunder (1). Det är betydligt längre tid än vad många tränande är vana vid. Många känner att de vill sluta efter cirka 35-45 sekunder vilket enligt HIT är den första fasen i kroppens sätt att kämpa emot för att få utövaren att sluta. Det är just det som är det viktiga, jobba emot denna känsla och driv kroppen mot ett maximalt uttröttande. Kroppen ska få panik, hjärtat skall rusa, svetten lacka så att muskeln tränas till total utmattning. Att gå till ”failure” i ett set är ett korrekt genomfört set. Här handlar det om att gå utanför den trygghetzon som de flesta av oss skapat av olika orsaker. Svårt, men ett måste.

scale
Casey Viator ståendes på en kraftplatta
Lecture3
Jones och läkaren Les Organ från Nautilus forskningsenhet testar muskelstyrka under en föreläsning i mars 1986

Ytterst få set skall läggas på varje övning, ha detta i minne där kvalité före kvantitet råder. En fingervisning för varje repetition är att den bör vara mellan 5-6 sekunder. Två sekunder koncentriska fasen och tre sekunder på den excentriska. En sekund i den maximala kontraktionen (alltså i den statiska fasen). Om maskiner används så kan båda dynamiska faserna vara lika långa. Detta på grund av att dagens maskiner har så låg friktion att den excentriska fasen inte blir så betydande som på äldre maskiner (2) och fria vikter har som naturligt en försumbar andel friktion.

Ett set skall således bestå av mellan 8-12 repetitioner och vara över en minut. Här krävs ett stort uns vilja och fokus. Precis som träningsutförandet i sig är det möjligt att träna sig till en mer lämpad inställning till HIT. Inför ett set av en övning skall din inställning vara helt fokuserat på att ”det ska bli det hårdaste set som någonsin tränats”. Denna förberedelse startar vanligen redan när man vaknar på morgonen (eller ännu tidigare), inställningen om vad som komma skall. Resultatet av denna inställning (om du verkligen lyckats) är att du inte ska vilja köra ett set till efter detta ”hårdaste setet någonsin”. Det ska till och med inte vara möjligt. Du vet att du lyckats när du är tvungen att sitta ned, flämtar, hjärtat rusar och ett illamående kan infinna sig. Om det är möjligt att köra ett set till har tidigare set inte nått den intensitet som är möjlig. Alltså har belastningen varit för lätt eller så avbröts setet för tidigt, för få repetitioner utfördes, repetitionerna utfördes för fort eller utövarens teknik brast och misslyckades med att specifikt belastade den tänkta muskeln. Orsakerna kan vara många men ofta är det inte belastningen från viktpaketet eller stången som är det avgörande, utan inställningen till utförandet. Om du inte kommer dit efter ett set, prova möjligen ett set till för att på så sätt lära dig att tåla intensiteten. Allt är en inlärningsprocess, men utmana dig själv, din vilja, tillåt dig själv att ta ut allt du har i ett set. Jones egna ord ”Hard has to be learned” (3) ger en fingervisning för hur ett optimalt mindset verkar för en god kvalitativ styrketräning.

Terry
Arthur Jones och hans dåvarande fru Terri Jones som förutom modell också var pilot

Ett helt träningspass skall inte ta mer tid i anspråk än mellan 30-60 minuter och totalt maximalt 240 minuter per vecka. Tiden mellan övningarna måste hållas så kort som det är möjligt. Det gör att intensiteten hålls så pass hög som är möjligt under hela passet. Det går inte att ha en hög intensitet och samtidigt ha en hög träningsvolym, det har tidigare påpekats vid flera tillfällen. Därför väljs vanligen en övning per muskelgrupp och inte flera olika övningar som innefattar samma rörelse för samma muskelgrupp. En bra riktlinje att tänka utifrån är de olika plan rörelsen utförs i och göra en övning för varje riktning i det planet. Förenklat kan det ses som press och drag i ett horisontalplan, press och drag i ett vertikalplan. Det ger för överkroppen dips, chins, bröstpress, axelpress, rodd och för underkroppen benpress, lårcurl. En dosering av övningar ligger mellan 2-12 övningar per pass. Variationen är stor på grund av olika sätt att lägga upp träningsfrekvensen över tid.

Discussion
Jones i ett samtal cirka 1980

Rekommenderad träningsfrekvens per vecka är mellan en och tre. (4, 5, 6, 7). Allt står i relation till hur doseringen av träningen ser ut per pass. Återigen Jones egna ord: ”If you insist on increasing the amount of exercise, then you will be forced to reduce the intensity of exercise; you have no choice in the matter” (8).

 

 

 

Summering

HIT står för hög intensitet, kontrollerade rörelser och korta pass. Här följer ett exempel på upplägg där konventionella övningar används. Varje set 8-12 reps kontrollerat (under 60-90 sekunder/set) där repetitionerna 1-3 utförs medvetet långsamt. Minimal vila mellan övningarna. Total träningstid cirka 30 minuter.

Kort valfri uppvärmning 3 min
Knäböj med skivstång
Pullover med hantel
Raka marklyft
Hantellyft åt sidan
Bänkpress med skivstång
Shugs med skivstång
Axelpress med skivstång
Flyes med hantlar
Bicepscurl med skivstång
Handledscurls med skivstång
Omvända crunches
Kort valfri nedvarvning 3 min

Nedan följer ett exempel på ett upplägg med betydligt mer arbete under varje pass. Något Jones kallade för den ideala träningsrutinen, något att sträva efter att uppnå.

1
Källa: arthurjonesexercise.com, tidskriften Muscular Developement “Ideal workout”
4
Källa: arthurjonesexercise.com, tidskriften Muscular Developement “Ideal workout”

Beroende på vilken typ av utrustning som används eller exempel på andra upplägg hänvisas läsaren till övriga källor (2, 4, 5, 8).

Epilog

Casey&Franco (1)
Franco Columbo och Casey Viator

Stora delar av HIT baseras som tidigare nämnts på en rad olika individers arbete med träning, tränande och tränare både i och utanför träningslokaler eller forskningssammanhang. En stor dos av empiri finns naturligt i träningsformen (likväl som i samtliga andra träningsformer i dag). Träningsformens förkortning är idag mer eller mindre felaktigt synonymt med träning i största allmänhet och dyker upp i media och olika träningssammanhang. Ofta med en allmängiltig uppfattning som inte nödvändigtvis stämmer överens med dess filosofi. Det återstår att se vad företaget Casall har för intention med lanseringen av en ”foam roller” där benämningen HIT står tryckt på produkten, ett led i en kollektion med samma namn. Vad kan en massageprodukt ha för specifik funktion i HIT förutom rent allmänt utgöra ett mekaniskt tryck på kroppens mjukdelar, dock helt passivt. Ingen skugga över egenhändiga terapeutiska metoder men denna typ av inriktning är inte något som HIT påvisar i sitt upplägg. Vad du gör för ”recreational activities” står helt och hållet för den enskilde individen att välja, men att sammanblanda dem med HIT är enbart företagens önskan.

I avsnittet ovan om set, reps, träningsfrekvens och tid nämns att gå till maximal uttröttning eller som på engelska kallas ”failure”. Det är en träningsprincip som inte alla individer kan ta till i sin träning, med olika orsaker till detta. Många kan lära sig, men inte alla (2). Självklart finns det grader av intensitet och alla kan förbättra sina prestationer och resultat avsevärt, så också att gå till ”failure”. Men samtliga träningsmetoder passar inte alla människor hur väl en förespråkare än hävdar det. Det är delvis sant men kan också ses som en vanlig ursäkt till att inte riktigt låta sig bli så trött som det är möjligt i en specifik muskel eller av en viss övning. Vi är alla olika, men inte så olika som vi tror anatomiskt och fysiologiskt. Troligen kan den största delen av en normalfördelad population tillgodose sig träning enligt HIT, det gäller bara att bestämma sig om det är något en individ vill prova. Vem vet, det kanske skulle vara pusselbiten du aldrig provat som får dig att ta dig vidare i din träning.

image003
Arthur Jones (t v) med NFL tränaren Don Shula (stående i mitten)

Slutligen några ord om andra som tränat enligt detta koncept och som lärt sig av den man som skapade träningskonceptet i modern tid, Arthur Jones. Miami Dolphins i Amerikas högsta fotbollsliga NFL var med om en stor förändring i deras fysträning under början av sjuttiotalet. Lagets tränare Don Shula lärde sig träningsprinciperna i HIT av Jones under sjuttiotalets tidiga år (9). Efter detta lät han sedan sina spelare under säsongen 1971 träna efter dessa principer. Detta fortsatte under nästkommande år, 1972, då laget inte förlorade en enda match under säsong eller eftersäsong (inte en förlust på över 12 månader). Laget tog således hem hela slutspelet och vann också Super Bowl. Denna bedrift har endast skett vid detta tillfälle hittills under hela den amerikanska fotbollsligan NFL:s historia sedan starten 1920. Orsakerna till denna bragd kan vara andra än just förändringen av fysträningen, men HIT har alltid lämnat stort utrymme för träning av idrottslig färdighet. Fysträningen var endast en liten del i det stora pusslet som ledde fram till stordådet, oavsett nyckelkomponent så fanns HIT med i träningsupplägget.

Långsamma, kontrollerade rörelser är ett återkommande koncept i HIT. Vinsterna är många med detta sätt att lyfta vikter. I ett filmklipp (10) med styrkelyftaren, världsmästaren och legenden Ed Coan där han efter en ryggskada tränar marklyft på 308.4kg respektive 340.2kg och drar medvetet igång vikten långsamt för att, som han säger, minska krafterna som han normalt i ett tävlingslyft är tvungen att skapa. Ett bra drag för att ha kontroll på krafterna. Sen att han tränar mycket tungt trots sin skada är enbart det imponerande och talande för vilken hög lägsta nivå han har.

Tyvärr, måste tilläggas, har träningsvärlden inte riktigt förstått Jones enorma arbete och vad han faktiskt lyckades klura ut. Inte heller riktigt uppmärksammat många av de misstag som redan begåtts och som inte behöver återupprepas, något som Jones ofta var tydlig med. Jag har i korrespondens med William Edgar Jones, Jones yngsta son, frågat huruvida han såg på framtiden i förhållande till det kunnande han arbetat fram. Han svarade med en lätt bitterhet som också hans far uttryckt i sina senare alser, citat: “he hoped that eventually his teachings would overcome the bullshit that is out there, but he also understood that the chances of that happening are close to zero. People are lazy. They want the “magic pill,” the quick solution, and in most cases are unwilling to put in the work required; that there must be a shortcut, and lastly they refuse to understand and accept ‘genetic potential’.” (11).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Arthur Jones 1998

Vikten av en bra anpassad utrustning har det inte lyfts fram i någon större utsträckning i denna text. HIT baseras delvis på musklernas kraftkurvor och olika accelerationer i faserna som musklerna arbetar i och faktiskt så har ett svenskt företag sedan några år tillbaka åter plockat upp stafettpinnen där Arthur Jones lämnade den. Jones lade tidigt fram vikten av det excentriska momentet och skapade olika verktyg för att komma fram till en lösning för de tränande atleterna. Jones stora utveckling var just den varierande belastningsgraden som erhölls med en speciell typ av hävarm. Tidigare artikel belyser detta här. Problematiken och idén till detta uppkom tidigt i Jones liv där lösningen sågs långt senare. Varierande belastning genom rörelsebanan och hur han löste problemet används idag, dock oklart om vetskapen om kunskapens ursprung är medvetandegjord. Den vidareutveckling som det svenska företaget uppvisar är främst i utrustningens utformning och att ytterligare förbättra parametern belastningskvalité med en maskin som ger 40 % mer belastning i den excentriska fasen. Ett område helt klart viktigt som fått en del fokus men alldeles för få konstruktiva lösningar.

Det avslutade citatet från Jones får summera artikeln i sin helhet med önskan om hård, kontrollerad styrketräning som ett led mot en stark och sund kropp: ”Training secrets? There are none! Just understand some simple rules concerning intensity, progression and frequency – then combine that with a few good exercises. That’s all you need.” (3).

Referenser

  1. Casey Viator HITing it Old School – IART (2014) Directed by Brian D Johnston. Produced by the International Association of Resistance Trainers (IART) https://www.youtube.com/watch?v=EGcVb3wBL_Q [2015-03-01]
  2. Darden E. (2004). The The New High Intensity Training: The Best Muscle-Building System You’ve Never Tried (1st ed). Rodal Inc.
  3. Bannister G. (2005). In Arthur’s Shadow: Daily Musings on Exercise: a Tribute to Nautilus inventor Arthur Jones. iUniverse, Inc.
  4. Jones A. (1970). Nautilus Training Principles, Bulletin No. 1, DeLand, Florida: Nautilus Sports/Medical Industries
  5. Jones A. (1971). Nautilus Training Principles, Bulletin No. 2, DeLand, Florida: Nautilus Sports/Medical Industries
  6. Jones A. My first half-century in the iron game part 54. In The Arthur Jones collection, pp. 740-741. Ontario: Bodyworx, 2003 (ursprungligen publicerad i Ironman Magazine, 1996)
  7. Smith D, Bruce-Low, S. Strength Training Methods and The Work of Arthur Jones. Journal of Exercise Physiology Online 2004;7(6): 52-68
  8. Jones A. (1973). Nautilus Training Principles, Bulletin No. 3, DeLand, Florida: Nautilus Sports/Medical Industries
  9. Bannister G. (2013). If you like exercise… Chances are you’re doing it wrong. Proper Strength Training for Maximum Results. iUniverse
  10. Powerlifter Video magazine “Coan PL Video Workout—Deadlift” [2010] https://www.youtube.com/watch?v=k7fidjMVUzg [2015-03-01]
  11. Jones, William Edgar. 2019. E-mail 11 juli.

Bilderna är lånade med tillstånd av John Turner (http://arthurjonesexercise.com).

 

Ett särskilt tack vill jag rikta till Arthur Jones’ son William Edgar Jones som varit behjälplig i mitt arbete och i mina texter.

Advertisements

Kraftpåverkan i styrketräning

Att förmedla information inom olika ämnen och områden kräver att sändaren besitter kunskaper och goda pedagogiska färdigheter. I dessa färdigheter bör sändaren säkerställa mottagarens möjlighet till att få definitioner klargjorda, så att missförstånd minimeras. Huruvida denna text besitter samtliga ovan nämnda färdigheter till max måste anses som högst otroligt, troligen uns av dem.

Det finns en medvetenhet i att den är skriven på ett mer utdraget sätt. I dessa tider genomsyrat av instagram, facebook och youtube med korta klipp och texter verkar denna som motpol; här skall det dras i långbänk.

sore-muscle-muscle-growth
Muskulär styrka. Bildkälla: legionathletics.com

Artikeln verkar för att läsaren ska få en introduktion kring hur man kan se på styrketräning och belastning. Det är inte en artikel om smarta övningar, “hur man bäst tränar” eller andra fantastiska träningstips. Den handlar mer om hur olika sorters belastning verkar och hur man väljer att lyfta en vikt.

Definitioner som är väsentliga att förstå i denna text kommer att förklaras. Min förhoppning är att artikeln ger andra infallsvinklar så att läsaren senare kan med mer neutrala ögon läsa om träningsprinciper och utmana sin egen uppfattning eller syn på styrketräning. På flera ställen kommer undertecknad att fylla ut texten där det anses vara nödvändigt (långbänken ni vet) med exempel eller vidare förklaringar. Kom ihåg att detta är en skrift med hypoteser och teorier som blandas med fakta, empiri, rationalism och eget tyckande.

Texter av detta slag ifrågasätts ofta med hur stor vetenskaplig dignitet de besitter men trots detta kvarstår ett konkret fakta. Det är rörelser och träning som avhandlas. Ett inte helt okontroversiellt ämne som naturligt är föremål för flera olika åsikter utefter en normalfördelningskurva. Inte heller helt oproblematiskt som forskningsområde har det visa sig. Rörelse och framför allt mätning av styrka är rent ut sagt fruktansvärt svårt att studera vilket vi återkommer till (se även tidigare inlägg). Rätt eller fel, bra eller dåligt så har varierande forskningsmetoder använts av flera efterföljare och många gånger goda försök till att systematiskt dokumentera dess effekter. Men forskning är inte absolut sanning, det har det aldrig varit, vilket torde vara självklart. Vi får aldrig glömma att verkligheten vi lever i är något vi inte förstår till fullo hur vi än studerar den. Var ödmjuk inför detta faktum. På valda ställen har referenser lagts in för läsaren att ta del av vid intresse eller vidare läsning. Texten har delats upp i tre fristående delar varav detta är första delen. Kommentera gärna, högt som lågt.

8-laws-of-strength-training
”An open mind is not the same as an empty head” (1). Bildkälla: t-nation.com

Definitionen av styrka artikelserien vilar på kommer lyder “den förmåga en muskel har för att utveckla kraft genom förkortning (aktivering) av dess muskelfibrer”. En definition som är talande för dess strukturella funktion. Oavsett i vilken fas en muskel arbetar (koncentrisk, statisk eller excentrisk) är dennes primära uppgift att producera kraft och vanligen då mot ett yttre motstånd (precis som i träning). Muskeln aktiveras vanligen av och genom rörelser men kan även naturligtvis aktiveras utan att ett (synligt) arbete sker (arbete per definition i teoretisk fysik föranleds alltid av en rörelse) och styrs från det centrala nervsystemet (2). Notera att vi enbart fokuserar på muskulatur som viljemässigt kan aktiveras.

Det finns flertalet viktiga parametrar inom olika träningsprinciper eller träningsupplägg. De flesta som tränar vill, förutom goda effekter av uppläggen genom förbättrade resultat, också hålla sig skadefri. I min profession som specialist eller tränare får jag ofta frågan om vilken eller vilka övningar som “är bra” eller till och med “är bäst” för olika delar av kroppen. Ofta menar den som ställer frågan vilka övningar som är effektiva, säkra eller korrekta i utförande. Produktivitet varvas med ett säkerhetstänk alltså vilket är eftersträvansvärt.

Oavsett infallsvinkel i diskussionen om vilka parametrar som är viktiga (på ett specifikt och detaljerat eller generellt plan) finns det en variabel, en grundsten, som är så betydande att den helt och hållet är avgörande för träningsprocessen. Det är parametern kraft.

Den kraft vi utsätter kroppen för externt (belastning genom motstånd från exempelvis en hantel) och den kraft vi producerar internt (av muskeln) har stor betydelse och är många gånger helt avgörande om en skada kommer att uppstå eller inte. En idrottsskada uppstår nästintill uteslutande på grund av ökade krafter, vanligen genom ökad hastighet eller acceleration. Strukturer utsatta för en för hög kraft kommer att visa det på ett eller annat sätt oavsett om den tål det eller inte. Återigen, hastighet eller acceleration ses här som den tydligaste faktorn i kraftutveckling men, också den svåraste att kontrollera.

De rörelser vi ofta väljer att använda oss av i träning önskar vi många gånger ha en funktionell överförbarhet till vår vardag eller inom en viss idrott. Ökad styrka, flexibilitet och skadeprevention är vanliga resultat av träning som vi förväntar eller önskar oss. Definitionen styrka beskrivdes ovan, flexibilitet är ökad rörlighet eller smidighet och skadeprevention är minskad risk för att skada skall uppstå.

“Okontrollerade krafter vill vi naturligtvis undvika i så stor utsträckning som möjligt under ett kontrollerat styrketränande”

_93905524_4c15c510-e869-4e93-a138-08b279a1a0d4
Idrott. Bildkälla: bbc.co.uk

Dessa resultat av träning faller inom kategorin indirekta effekter av träningen. Vi har flera direkta effekter av träning men de indirekta effekterna är mer eftersträvansvärda. Ökad energiförbrukning, puls, hormonell respons är troligen de mest primära direkta effekt av träning men vi har en annan direkt effekt vi absolut vill undvika. Denna direkta effekt är akut skada. De indirekta effekterna i form av ökad muskelmassa och styrka ger bra förutsättningar för att förhindra skador så länge vi kan kontrollera den kraft och frekvens vi utsätts för. Naturligtvis är det svårt, snarare omöjligt i många fall, att skydda sig mot externa krafter så som motspelaren som skall försöka ta bollen från en annan spelare på en fotbollsplan eller för en brottare på mattan. Det är krafter som tillhör spelet eller idrotten och måste därmed accepteras.

Men, i styrketräning då? Här skall det i största möjliga mån sökas efter att kontrollera de krafter som påverkar, både i positiva och negativa riktningar; kompressionskrafter, skjuvkrafter, accelerationskrafter bara för att nämna några som alltid bör viktas i valet av övningar och i förväntat resultat.

Okontrollerade krafter producerar skador, det är helt säkert. Att skapa en grund i sin träning med devisen att försöka så väl det är möjligt att kontrollera de krafter som kroppen utsätts för är eftersträvansvärt. Det ger ett bättre upplägg med en större marginal till att skada sig.

Styrketräning är och förblir en av de absolut säkraste och mest produktiva i utvecklingen av en generell styrka och funktion. Kasta inte bort den möjligheten genom att låta skador uppstå genom ett tveksamt utförande som utsätter dig för okontrollerade krafter pass efter pass. Det är kärnan för denna text.

Referenser

  1. Bannister G. (2005). In Arthur’s Shadow: Daily Musings on Exercise: a Tribute to Nautilus inventor Arthur Jones. iUniverse, Inc.
  2. Giancoli, D C. (1998). Physics: principles and applications 5th ed. Prentice Hall

 

Are you training in full range?

I will make an attempt to write this article in English due to different requests. I hope to shed light on the subject of full range and high qualitative resistance in gym exercise. The article also makes the assumption how (most) people today look upon this subject; what full range is and how it’s performed; and is trying to address some of the notions in hope to look at the issue in different ways. Troughout the article I will address important components and explain my professional view. Please have in mind that when this article was written the world of exercise emphasized the use of “functional exercises” as well as a “functional approach” to the general public. This was also the case in health care. Why this is important to state is that no matter which concept or type of exercise one uses, the “one size fits all” approach is always questionable but maybe not the attempt to get people to move.

14-reasons-you-shouldnt-ignore-full-squat-benefits_04
Figure 1. The squat. Source: bodybuilding.com

When full range functional exercise is brought up many think of squatting (figure 1),  dips or chin ups/pull ups maybe even the bicep curl. All of these exercises involve multiple joints which all provides movements that are combined. The nature of the combined movement is the involvement of specific joints in specific  regions of their range of movement (ROM) working together. This involvement will differ tremendously within the exercise and of course in comparison to other ones.

Regardless of the reason for doing any of the exercises mentioned above, the movements are more or less not executed in their full ROM of the joints involved. That can only be achieved with specific exercises for each individual joint (singel joint exercises).  Often it is said that full range is to strive for in exercise in order go get full benefits from strength, flexibility and injury prevention just to name a few. One can agree on that a loss will certainly occur if an exercise is perform partially in its ROM (as long as the joints are healthy). If these losses are in a functional, structural anatomical way or even both is not an issue lifted in this article. One can assume that loss of some sort will occur, not said to what extent.

20160719_075602
Figure 2. Chin up. 118 degrees is less than half of the full range of movement for the targeted muscle latissimus dorsi. Source: NSMII

In figure 2 and 3 it’s clear that the ROM is being perform partially for the latissimus dorsi muscle (LDM). On the other hand the biceps of the upperarms is indeed working near its full ROM. Using this exercise in an attempt to work the LDM near its full ROM or for a maximal muscle activation, it’s a poor way of doing it. The biceps will in this combined movement be the weak link in the chain and become exhausted long before the LDM.

This issue rises two distinct questions; how to work the specific targeted muscle in relation to its ROM and when or why a certain resistance being used. By working the targeted muscles of the back (mainly LDM) the restricted ROM in a pull up och chin up is not near the full ROM of the LD (figure 2, 3). This can be achieved in a machine (figure 4) or by modifying the exercise equipment that is being used. Often this is done by letting the bodyposition shift while the resistance is placed in a fixed position (e. g. sternum chins, racing dive lat pull).

20160719_082804
Figure 3. The behind-the-neck pull up. Provides approximately 60 degrees of movement. If wider grip is used the range of movement is even less. Source: NSMII

The quality of the applied resistance is an issue not often discussed but none the less important. For example, the bicep curl with a barbell may look full range with a qualitative resistance through its ROM. To some extent it is; the elbow joint is working throughout its full ROM capacity in flexion and extension. But the resistance applied by a barbell are in many ways different in comparison to the biceps and its strength curve. The beginning and the end of the movement will differ due to leverage for example and not provide full resistance as desired (figure 5). The same thing will occur with a squat, deadlift or any exercise using a barbell in the conventional way.

20160719_082821
Figure 4. The example of the full ROM for the shoulder joint in a fixed position. Here performed in a Nautilus pullover machine. Source: NSMII

 

20160719_082717
Figure 5. Barbells provides straight line resistance. Source: NSMII

The first solid proof of variable resistance in modern time came in the shape of old photographs. Pictures long forgotten and hidden upon the attic of the library at the Swedish School of Sport and Health Sciences (GIH) in Stockholm. These pictures show patients being treated for all kinds of musculoskeletal disorders or problems with assisted movements and resistance (figure 6). It’s an important part of the history of exercise in Sweden. This also show us the use of variable resistance applied by the Physiotherapist (as seen in figure 6). One can assume that the resistance what not equal throughout the ROM for the muscle of the back of the thigh and therefor vary.

 

sjukgymnastik
Figure 6. Assisted legcurl. Full range, variable resistance in a fixed position. Source: National Archives, Sweden

Manufacturers of gym machines sometimes use a different shape of the cam (figure 7) to get variable resistance (figure 8), just like the Swedish Physiotherapists. By doing this the resistance can increase and decrease in accordance to the strength curve of the muscle. The machine is as described above in a way superior in the aspect of providing accurate, repetitive resistance with a high quality. The machine will do this in a fixed position using the cam as the regulator of resistance (if the machine is using that kind of engineering). But that is also one of its shortcomings. By using a fixed position that position must first be perfect. Second, the body must not be able to change that position in accordance with the movement.

 

Nautilus-Cam
Figure 8. The nautilus shaped cam that provides variable resistance. Source: http://www.ifr.net

The machine is as described above in a way superior in the aspect of providing accurate, repetitive resistance with a high quality. The machine will do this in a fixed position using the cam as the regulator of resistance (if the machine is using that kind of engineering). But that is also one of its shortcomings. By using a fixed position that position must first be perfect. Second, the body must not be able to change that position in accordance with the movement.

This is truly very hard to manage in a controlled way with that machine, but even harder when not using a machine. But one can try to bring this knowledge into the use of conventional exercises using barbells, dumbells and pulleys. Of course there in no perfect way, but by involving this into “straight line resistance” i. e. barbell/dumbell/pulley exercises not in a fixed position is very effective. It takes some skills, and may seem a little tricky, but indeed a very smart way when implement into the translation of the exercise and its effect to the muscular system of the body. Resistance should, as far as it is possible, be applied right-angled (90 degrees to the working plane) and this done by the use of gravitation and the body as a counterweight. This effect is just like the machine and its cam as it changes the resistance and can be done anywhere in the ROM.

An example of the implementation of this technique can be seen in the figure 9 below in the exercise called “the perfect curl”. Note the position of the elbow (marked in yellow) and even the weight itself. It stays in a more fixed position in relation to the upper body which works as a counterweight. As mentioned this is one example to increase load without changing the weight on the bar but still add resistance in the ROM for the bicep muscle. This can be done to any exercise or muscle and the variations are endless.

 

perfect curl
Figure 9. The Perfect curl sometimes referred to as the Pro curl. often used by the late great Vince Gironda.  Source: darylconant.com

Finally, this is not an article of what is right or wrong, it’s an article about avoiding ignorance and to understand the importance of all kinds of resistance; the difference and how to use it. If you are working with athletes, in health care with patients or in any other way responsible for the use of an exercise program it is your responsibility to understand the difference. In that regard, there is no excuse for not knowing.

As the late great Mike Mentzer once said about this topic; “Exercise is about movement. The greater the range of the movement the greater the exercise”. I guess one can add to that statement the encouragement to use high quality resistance in gym exercises as well.

 

Written by Henrik Crantz, Registered Physical Therapist (RPT), BSc PT, MSc PT, Certified Specialist Orthopaedic Manipulative Physical Therapy

Går det att mäta ren styrka?

Att mäta muskulär styrka

Att en muskel i vår kropp arbetar på olika sätt känner de flesta till. En person kan lyfta sin arm framåt, hålla den stilla men också sänka den långsamt. Alla dessa (tre) sätt som en muskel arbetar på har en faktor gemensam; det sker genom muskelns försök att förkorta sig då den vanligen jobbar mot ett yttre motstånd, exempelvis vid lyft av en vikt. Men att muskeln jobbar på samma sätt i ett statiskt, alltså stillastående tillstånd, och likaså vid förlängning (då vikten sänks) kanske förbisetts av en del.

De olika faserna kännetecknas av dess sätt att arbeta och kallas i fysiologins värld för koncentrisk, statisk och excentrisk kontraktion. Att muskeln arbetar på ett förhållandevis entydigt sätt genom förkortning (kontraktion betyder förkortning) i samtliga faser kan vara lite svårt att greppa. Muskeln kämpar (vid arbete) mot ett tillstånd av förkortning trots att rörelsen (den visuella alltså då kroppsdelen rör sig) sker i motsatt riktning som när en arm sänks långsamt (excentriskt arbete). För allmänheten kan definitionerna positiv, negativ och statisk kontraktion vara av mer objektiv nytta då det tar hänsyn till den rörelse som sker och inte just hur muskeln arbetar inuti armen.

Alltså, lyfts en vikt uppåt mot tyngdkraften går den i en positiv riktning, stannar den är rörelsen statisk och sänks viken går den i negativ riktning (figur 1).

muskelrorelse
Figur 1. Muskelarbete. Källa: Karin Stillberg

Vanligen brukar det sägas att den koncentriska styrkan representerar 100% av exempelvis en maximal ansträngning; lyft av en hantel i positiv riktning. Med detta mått som grund har flertalet hävdat att högre belastning kan representera de två andra faserna vid muskelarbete. Med detta menas att kan en rörelse fullföljas i positiv riktning (att lyfta armen), det vill säga en repetition i ett visst utförande (finns ingen standard utan mer en godtycklig uppfattning hos bedömaren), är den belastningen 100% av den koncentriska styrkan. Med denna procentsats kan man då enkelt räkna ut den belastning man maximalt kan hålla stilla (återigen finns ingen standard hur länge) som då anses vara 120%, alltså 20% över den koncentriska maximala styrkan. Slutligen den belastning man långsamt (och kontrollerat) kan sänka maximalt är 140%, alltså 40% över den koncentriska (figur 2, visar dock ingen exakt procentsats mellan faserna). Hur exakta dessa uppskattningar är måste man ha överseende med men, att det föreligger en förhållandevis stor skillnad mellan dem, det är tydligt.

Utan att spåna för mycket rent akademiskt kring hur väl detta stämmer i forskningsresultat är det relativt enkelt att för sig själv bevisa om ovanstående föreligger genom att prova det på ett gym eller liknande. Hur stor skillnaden är (i procent) mellan de olika faserna är emellertid inte helt kartlagt eller bevisat genom forskning. En del hävdar att ovanstående procentsatserna är så nära en sanning man kan komma medans andra hävdar att det inte alls förhåller sig så.

excentriskstyrka-250x199
Figur 2. Styrkan varierar under de olika faser som muskeln arbetar i. Källa: tyngre.se

Om vi stannar kvar i ämnet muskelarbete och tittar på skillnader i styrka under de olika faserna finner den tränande individen att denne är starkare dels i vissa lägen (genom hela rörelsebanan) men också under olika faser av muskelarbete, precis som beskrivits ovan. Exempelvis känns det lättare att sänka en vikt än att lyfta upp den. Flertalet har påpekat detta inom forskning som också undersökts i mängder av studier. Länge har det hävdats att muskeln är starkare i den sänkande, bromsande rörelsen strax följt av den statiska för att slutligen vara svagast i den fas då vikten lyfts uppåt.

Forskaren Jan Seger (Gymnastik- och idrottshögskolan, Stockholm) har med ett forskarteam studerat detta sedan lång tid tillbaka och fann att det klassiska påståendet om fasernas skillnader inte riktigt stämmer överens med deras resultat (1). Kortfattat kan det sägas att resultaten pekar på att den excentriska fasen (alltså den sänkande eller bromsande) inte signifikant är den starkaste av faserna om den inte tränas till det. Snarare pekar forskarna på att de statiska och excentriska faserna är i stort lika starka. I studiens tester användes en mätmetod med isokinetisk belastning som ett verktyg att mäta styrka och därmed skillnaden. Man använde en dynamometer i form av en maskin kallad SPARK.

Isokinetisk belastning innebär att muskeln får jobba mot ett givet motstånd under en given rörelse. Iso är grekiska och betyder samma, kinetisk betyder rörelse. Samma hastighet och samma belastning genom rörelsebanan helt enkelt. Det finns flera fabrikat på isokinetiska mätinstrument bland annat två olika dynamometer typer; aktiva eller passiva (2), där den aktiva inte tillåter fri acceleration upp till den förinställda hastigheten uppnåtts. Användandet av en dynamometer vid mätningar av muskulär styrka är dock inte helt enkelt visar det sig. Det är alltid intressant att titta på huruvida de påståenden om forskningsresultat står sig i förhållande till andra uppfattningar om muskelarbete vilket återstoden av artikeln kommer att fokusera på.

Är en muskel naturligt lika stark i den statiska fasen som i den excentriska?

De svårigheter som finns med dynamiska tester är flera och direkt kopplat till det mätvärde som fås. Faktorer som gravitation, friktion, lagrad energi, kompressionskrafter och utrustningen är naturligtvis helt avgörande för resultatet. Dessa faktorer inverkar i synnerhet eftersom  mätningen föranleds av en rörelse och måste därav visas synnerligen hänsyn för att få ett adekvat mätvärde. Ambitionen bör stäva efter det, att vara så nära det är möjligt, om en sann och ren mätning av styrka är önskvärd.

Om vi tar hjälp av enkla modeller inom fysiken kan vi ofta (men absolut inte alltid) förstå oss på människan och dess förhållande till energi, kraft och rörelse (3). Muskelns arbete vid den excentriska fasen kan liknas det arbete som utgörs av en vikt hängandes i ett rep där repet har kontakt med en bordskant (figur 3). Om vikten sedan sänks ned utförs ett excentrisk arbete (rörelse sker i negativ riktning,  i tyngdkraftens riktning). Stannar du vikten avstannar arbetet och en statisk position erhålls. Hur är det då, är det verkligen så att de två faserna (att stanna vikten eller att sänka vikten) är likvärdiga i hur mycket muskulär kraft som behövs? Att den lyftande fasen kräver mer utveckling av kraft för muskeln är tydligt. Inte bara för att övervinna tyngdkraften utan också den friktion som utgörs av repet som gnids mot bordskanten. Det motsatta sker alltså om man sänker vikten; mindre kraft kommer att krävas än om man lyfter vikten, precis som att friktionen mot bordskanten hjälper till vilket kräver mindre kraftutveckling för muskeln. Varför modellen innefattar bordet och dess kant måste ses som obligatoriskt då friktion alltid spelar en roll vid muskelarbete och i synnerhet inuti muskeln. Därför kan vi inte i exemplet nöja oss med att repet fritt får hänga utan någon någon som helst kontakt eller yttre påverkan under rörelsen. Friktion föreligger alltid, inte sagt med hur stor påverkan, men absolut viktig som parameter. Sen att friktionen i muskeln ökar ju fler repetitioner som avverkas eller hur hastigheten justeras är en annan hypotes och infallsvinkel. Kort kan sägas att ju tröttare du blir i den koncentriska fasen, ju starkare blir den excentriska vid jämförelse. Resultatet blir att du nästintill alltid kan bromsa vikten även när du nått ditt repetitiva max i slutet av ett set.

 

friktion2exc
Figur 3. Excentriskt (negativt) arbete och friktion. Källa: Fysiospecialisten.nu

Som tidigare påståtts kommer bordskanten att hjälpa till vid muskelarbetet genom den friktion som skapas mellan repet och bordet vid en sänkning av vikten. Resultatet blir alltså att vikten kommer kännas lättare. Det krävs således mindre kraft för att sänka vikten än att lyfta eller stanna den. Stannar vi vikten har friktionen ingen påverkan eftersom ingen rörelse sker och friktionen uteblir. Det ses som adekvat att ifrågasätta resultatet i studien från GIH som beskrivs ovan med stöd i fysikens lagar. Det är till och med så att det är omöjligt att förbise friktionen och dess påverkan då allt i vår värld påverkas av friktion, så också muskelarbete.

Kanske är det så att Seger och hans team har helt och fullt rätt i deras resultat och påståenden, kanske inte. Oavsett känns resultatet något haltande, inte för att skillnader föreligger utan att de med sådan säkerhet kan hävda att skillnaden inte alls är så stor som andra källor påstår.

Kort om energiåtgång

När muskeln arbetar (kontraherar) gör den det hela tiden tills den slutar aktivera sig och slappnar av. Energiåtgången och förbrukningen är olika beroende på i vilken fas muskeln arbetar. Mycket energi omvandlas och används hela tiden vilket måste ses som inte speciellt effektivt ur energisynpunkt. Detta gör muskeln till en förhållandevis ineffektiv arbetande enhet, rent ekonomiskt. Det bränsle som kroppens muskler kräver är kemisk energi som omvandlats i de fysiologiska processer som kroppen har. I och med att muskeln även jobbar i ett statiskt läge (stillastående) förbrukas även då energi, till stillnad från andra arbetande (mekaniska) enheter i vår värld. Ett faktum som stundtals glöms bort vid beräkningar av arbete och hur en kropp rent teoretiskt förbrukar energi eller utför arbete. Ofta antar man, för att möjliggöra beräkning överhuvudtaget, att energiomvandlingen eller arbetet är försumbart och utesluts från beräkningen. Men alltför ofta tas det inte i beaktande framförallt vid konceptuella tänk där olika träningsmetoder slåss mot varann för dominans av en enda metod som den optimala.

Ett grundläggande problem i denna bevisning är att bevismaterialet som ofta används (studier av olika slag som godtyckligt inkluderats i referenslistan) rent metodologiskt är rent av omöjliga att genomföra då mätvärdena är så missvisande på grund av det faktum att det är så oerhört svårt att forska på träning, styrka eller rörelser. Vi har helt enkelt allt för grova mätinstrument för att kunna kartlägga sann data, inte inom den enskilda studien i sig kanske , men absolut vid jämförelse med andra studier och även de som undersökt samma sak. Ett inte helt okontroversiellt ämne att kritisera då motargumenten ofta handlar om dignitet i påståenden och huruvida de står sig mot kontrollerade data och inte empirisk kunskap. Naturligtvis två “motpoler” men helt och hållet beroende av varann men aldrig enskilt starka. Just det där med “enskilt starka” borde lyftas mer inom den relativt slutna forskarvärlden där bevisligen flertalet insatta har en tendens att “ta på sig för stora skor” under medhåll av övrig akademisk elit. Naturligtvis gäller detta långt ifrån alla, men alltför ofta stöter man på detta inom den föreläsande träningsvärlden och dess forskare.

Vidare måste tilläggas att Jan Seger och den forskning som GIH tagit fram i fråga inte helt kan klandras för resultaten rent i sak. En trolig felkälla i det forskningsresultat (och flertalet andra studier som använder samma mätinstrument) är just den apparat som står för mätningarna; det isokinetiska mätinstrumentet. Huruvida det faktiska mätvärdet motsvarar den sanningsenliga verklighet kring mätning av styrka bör ifrågasättas (1). Det har ifrågasatts om mätinstrumentet verkligen mäter det den avser att mäta (på ett så korrekt sätt som det är möjligt att mäta resultatet av en specifik muskel eller muskelgrupps styrka). Det kan tillsynes uppfattas som märkligt att ifrågasätta det som kan ses som självklart; att pressa mot ett motstånd och få en adekvat mätning av styrka, punkt slut. Enkelt, eller hur? Tyvärr är det hela inte så enkelt och okomplicerat. Det är snarare ett mycket stort problem och förefaller vara oerhört svårt att korrekt mäta ren styrka. Den isokinetiska mätinstrumentets svagheter ligger delvis i just den isokinetiska belastningen. Ingen sådan rörelse är naturligt förekommande för kroppen vilket stegar ifrån den princip som handlar om “belastning av funktionell art” eller “naturligt förekommande rörelse”. Inte heller är hastighet i rörelser, i synnerhet hos idrottare, tillräckligt hög i mätningen. Oavsett så ger mätinstrumentet ett värde genom att muskeln jobbar mot ett motstånd under konstant hastighet genom både den koncentriska och excentriska fasen, det är självklart. Men det är inte samma sak som att värdet är fullständigt korrekt. Muskeln jobbar mot motståndet men kommer inte att aktiveras jämnt fördelat genom dess rörelsebana som en del kurvor ger skenet av.

Bilden nedan (figur 4) visar ett exempel från ett test av dynamisk och statisk styrka för lårets framsida. Y-axeln visar kraftutveckling och x-axeln antal grader i knäleden. Tydligt ses att kurvorna skiljer sig åt där blå kurva representerar koncentriskt muskelarbete och gul kurva excentriskt. De blå staplarna är statisk styrka. Man kan tydligt se att kurvorna som avser dynamisk styrka inte är i en jämn båge eller en rak linje i och med att muskeln inte arbetar jämnt genom hela dess rörelsebana (muskeln beter sig inte på ett sånt sätt att kraft slås på exakt jämnt från start till slut, kom ihåg att kroppen är en relativt ineffektiv arbetsmaskin vid jämförelse rent mekaniskt).

Figur 4. Styrkemätning av lårets framsida. Källa: NS/MI, Inc.

Då hastigheten är konstant vid isokinetisk mätning kommer rörelsen från maskinen att vid start applicera en kraft som muskeln snabbt skall arbeta emot. Som beskrivet ovan hinner inte muskeln rekryteras till fullo utan detta kräver dels en reaktion från hjärnan men också att muskelfibrerna hamnar i ett bättre läge där de är starkare. Notera att i figur 2 är hastigheten betydligt lägre än i andra studier, 25 grader per sekund mot exempelvis Jan Segers forskning som ligger som lägst på 30 grader per sekund. Detta löser vissa studier delvis genom att ha en kontrollerad acceleration och deceleration. Oavsett kommer problemet att kvarstå i och med att hastigheterna är betydligt högre än i exemplet ovan. Att hastigheten i mätningen måste vara relativt låg för en specifik och så korrekt mätning som är möjligt (vid rörelse) är undvikandet av en hastig stöt (alltså en plötslig accelerationskraft) oerhört viktigt. Det resulterar då inte i ett mått på ren styrka utan ett resultat av muskelarbetet. Resultatet har då inkluderat en betydande del kompressionskraft och mätningen kommer naturligtvis att avspegla det. En liknelse kan vara att slå med näven i bordet en bit ovan bordsskivan kontra lägga näven mot bordsskivan och trycka ned utan inverkan av en mekanisk rörelse med armen. Kontentan blir att kompressionskraft av det slag i första exemplet är inte en mätning av ren styrka utan ett resultat av flera olika krafter. Ett annat exempel att jämföra med är att på stället hoppa upp och ned på en badrumsvåg i syfte att få fram kroppsvikten. Ett mer logiskt tillvägagångssätt vore att stå stilla på vågen för mätvärdets skull.

Vidare kommer muskeln att jobba olika beroende av vinkeln som antingen ökar eller minskar när leden möjliggör rörelsen. Muskeln är olika stark genom hela dess rörelsebana. Lårets muskler på framsidan som i exemplet ovan är naturligt starkare mellan cirka 70-80 grader (figur 4), alltså vid en viss specifik vinkel. Hastigheten påverkar möjligheten att rekrytera muskeln vid dess arbete och borde rimligtvis inte vara konstant.

Alla dessa faktorer påverkar mätning av ren muskulär styrka. Denna artikel tar endast upp en bråkdel av dem. Tydligt är att det är en mycket svårt uppgift på ett korrekt och säkert sätt mäta ren styrka. Flera av dessa faktorer är kopplade till just rörelse. Så fort en rörelse sker (alltså vid all dynamisk testning) kommer felkällor att i olika stor utsträckning påverka resultatet. Men hur ska det då gå till? Muskeln måste ju arbeta och rörelse ske för att en mätning skall vara möjlig. Titta igen på bilden ovan så finns en fas som inte tagits upp än, det vill säga den statiska fasen, de blå staplarna. Vid statisk mätning kan inte dessa faktorer inverka på ett betydande sätt så som vid dynamisk testning. Kan det vara ett sätt att mäta ren styrka, ett steg i mer rätt riktning rent forskningsmässigt och åt en tänkbar standardiserad mätmetod?

Referenser

  1. Almekinders, L., Oman, J. Isokinetic Muscle Testing: Is It Clinically Useful? The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons 1994;2(4):221-225.
  2. Westling, S.H., Seger, J.Y., Thorstensson, A. Effects of electrical stimulation on eccentric and concentric torque-velocity relationships during knee extension in man. Acta Physiologica Scandinavica. 1990;140:17–22.
  3. Giancoli, D C. (1998). Physics: principles and applications 5th ed. Prentice Hall

Henrik Crantz 2016-02-03 reviderad 2016-05-20