Uvod

V mirovanju nam je najprijetneje, ko je temperatura okolja okoli 22 °C (odvisno od posameznika in oblačil), saj se takrat vsa odvečna toplota »lepo« prenese v okolje. Če je ozračje bolj toplo, zaradi manjše temperaturne razlike med telesom in okoljem ne izgubljamo toplote (energije) dovolj hitro in postaja nam vse bolj vroče. Nasprotno se zgodi, ko temperatura pade pod 22 °C.

Ker je tokrat govora o vročini, nas zanima predvsem, kako se telo ohlaja ob relativno visokih temperaturah.

Višja kot je zunanja temperatura, slabše je hlajenje krvi v podkožju, in če se ne bi vključili drugi regulatorni mehanizmi, bi to pomenilo povečanje temperature jedra in moteno delovanje organizma. Dobili bi vročino. A to se ne zgodi, saj se telo takoj odzove in poveča pretok krvi v koži. Kri v koži se ohladi in prenese v jedro telesa ter ga »ohlaja«. Ko tudi to ni dovolj, se poveča izločanje vode – na površini kože se začnejo pojavljati kapljice znoja. Te kapljice hitro izhlapijo in v suhem vremenu teh največkrat sploh ne občutimo, saj takoj izhlapijo. Da izhlapijo, je potrebna energija. Spomnite se osnovnošolske fizike, pri kateri ste spoznali, da ima lahko voda 100 °C in ne bo hlapela, če nima dodatne energije, ki je potrebna za pretvorbo v plinsko stanje.

Torej – odvečna energija iz telesa (toplota) se porabi za spremembo agregatnega stanja vode, zaradi česar se kapljice potu spremenijo v paro, telo pa ohlaja. Bolj ko se znojimo, več energije lahko sprostimo v okolje. Voda mora torej nujno izhlapeti – če jo obrišemo s površine kože, je šel »znoj v nič«. Če pa ga razmažemo po večji površini kože, kar je praktično predvsem za starejše, pa lahko »ohlajanje« celo pospešimo.

Pri tem igra pomembno vlogo tudi vlažnost zraka.

Bolj vlažen kot je zrak, več »vode« je v zraku in počasneje bo voda hlapela iz površine kože. To pomeni, da v soparnem vremenu navadno ni problem visoka temperatura, temveč visoka vlažnost zraka.

Zrak je sorazmerno dober izolator, kar v mirovanju pomeni, da je zrak ob telesu toplejši in bolj vlažen, kot je v prostoru. Dejansko ta plast deluje kot »zračna obleka«, ki zmanjšuje pretok toplote in vlage. Te »obleke« se znebimo, če se hitro premaknemo (lahko preverite, če nekajkrat zamahnete z roko) ali jo odpihnemo z ventilatorjem, kar zahteva manj napora in je za premagovanje vročine bolj primerno.

Obstajata dva glavna mehanizma, kako lahko uporaba ventilatorja pomaga pri ohlajanju telesa. Prvi je mogoč le v primeru, ko je temperatura zraka nižja od 35 °C. Ventilator ves čas pošilja svež zrak s temperaturo okolice, torej »hladen« zrak, in večja kot je temperaturna razlika med kožo in zrakom v okolici, večja je izguba toplote in boljše hlajenje.

Najpomembnejši mehanizem pa je, da predvsem suh zrak pomaga pri izhlapevanju vlage s površine kože. Podobno kot v zgornjem primeru okoli telesa ne zastaja že navlažen zrak, temveč je okoli telesa »ves čas« suh in z vodo nenasičen zrak. Telo se tako lažje ohlaja. Ta mehanizem deluje tudi v primeru, ko je temperatura zraka višja od 35 °C. Na nekaterih področjih sveta se temperature preko dneva dvignejo tudi nad 40 °C, torej višje od temperature telesnega jedra, a je vlaga navadno zelo nizka (tudi le 10 %), kar omogoča skorajda normalno hlajenje telesa. Gotovo ste že opazili, da se perilo posuši hitreje, če piha burja, kot če je brezvetrje. No, prav o tem govorimo …

Podlogar, T. (2017, 17. Julij). Ventilator v vročini – le mešanje vročega zraka? Kineziolog.si.

Aktivno hlajenje

Aktivno hlajenje je ključen dejavnik pri kolesarjenju, še posebej med intenzivnimi napori ali v vročem okolju (zaprt prostor). Med kolesarjenjem telo zaradi dolgotrajnega napora proizvaja veliko toplote – le nekje 20 % vse energije se pretvori v mehansko moč, ostalo pa oddamo v obliki toplote. Kar pomeni, da pri 200 W moči oddajamo tudi 800 W toplote. Učinkoviti mehanizmi hlajenja so zato nujni za ohranjanje optimalne telesne temperature in preprečevanje pregrevanja. Brez ustreznega hlajenja lahko toplotni stres zmanjša zmogljivost, poveča utrujenost in celo povzroči zdravstvena tveganja, kot je toplotna izčrpanost. Kolesarji na prostem imajo koristi od naravnega pretoka zraka, ki nastane med gibanjem in pomaga pri odvajanju toplote. Vendar pa pri kolesarjenju v zaprtem prostoru pogosto ni zadostnega pretoka zraka, zato so rešitve za aktivno hlajenje, kot so ventilatorji ali hladilna oblačila, ključne za posnemanje zunanjih pogojev in izboljšanje zmogljivosti.

Raziskovalni problem

Zaradi velikega porasta notranjega kolesarjenja v zadnjih letih je danes skoraj vsak kolesar vsaj nekajkrat letno izpostavljen treningom v zaprtih prostorih. Ker so ti treningi pogosto zelo zahtevni in vključujejo visoke intenzivnosti, se pojavi potreba po učinkovitem hlajenju. Ena izmed najbolj dostopnih rešitev je uporaba ventilatorjev.

Kljub temu pa se še vedno srečujemo z nekaterimi trdovratnimi miti – na primer, da nas bo pihanje ventilatorja ohladilo do te mere, da bomo zboleli. Zaradi tega nekateri kolesarji ventilatorjev sploh ne uporabljajo. Obstajajo tudi takšni, ki verjamejo, da neuporaba ventilatorjev nima vpliva na njihovo zmogljivost.

Namen raziskave je bil pokazati, da aktivno hlajenje – torej uporaba ventilatorjev – izboljša zmogljivost in zmanjša subjektivno zaznavo napora med kolesarjenjem v notranjih prostorih.

kdo so bili udeleženci?

V razkiskavi je sodelovalo 11 zdravih, treniranih kolesarjev (devet moških in dve ženski).

Starost: 33 ± 7 let
Telesna višina: 178 ± 7 cm
Telesna masa: 74,2 ± 9 kg
V̇O₂max: 59,3 ± 5,7mL/kg/min (4413 ± 774 mL/min)
VT1: 211 ± 23 W (2,86 ± 0,38 W/kg)
RCP: 274 ± 49 W (3,69 ± 0,42 W/kg)
Wpeak RCP: 364 ± 64 W (4,90 ± 0,55 W/kg)

Za vključitev v raziskavo so bili postavljeni pogoji, da so udeleženci zdravi, stari med 18 in 50 let, da so redno kolesarili vsaj 4-krat tedensko ter da so na uvodnem testiranju dosegli kazalnik zmogljivosti RCP (ekvivalent CP, LT2, FTP) med 3,0 in 4,5 W/kg. Začetno testiranje je opravilo 22 udeležencev, od katerih nekateri niso ustrezali pogojem, drugi pa zaradi različnih razlogov niso uspešno opravili vseh eksperimentalnih obiskov.

Potek raziskave

uvod

Določitev maksimalnega privzema kisika (V̇O₂max) ter določitev vadbenih intenzivnosti, ki ustrezajo prvemu ventilatornemu pragu (VT1) in točki respiratorne kompenzacije (RCP): VT1 in RCP sta bila določena v skladu s protokolom, ki so ga opisali Iannetta, Inglis, Pogliaghi, Murias in Keir (2020), in sta nato služila kot osnova za določitev intenzivnosti vadbe med eksperimentalnima obiskoma. Udeleženci so bili ob tem tudi podrobno seznanjeni s potekom protokolov, ki so sledili med drugim in tretjim obiskom.

uvodno testiranje in spoznavanje s protokolom

Prvi del raziskave je vključeval testni protokol za natančno določitev ključnih fizioloških parametrov, ki opredeljujejo meje treh območij vadbene intenzivnosti: zmerne, visoke in zelo visoke (Iannetta idr., 2020). Namen tega testa je bil določiti ustrezne intenzivnosti za kasnejše eksperimentalne preizkuse.

Protokol se je pričel z 10-minutnim ogrevanjem pri 90 W, temu je sledilo 6 minut kolesarjenja pri 120 W in nato 4 minute pri 60 W. Nato je sledil obremenitveni »ramp test« z linearnim povečevanjem moči za 20 W na minuto do izčrpanosti. Pri dveh zelo treniranih in telesno močnejših udeležencih je bil zaradi višje zmogljivosti uporabljen protokol z večjim povečevanjem obremenitve – 30 W na minuto.

Po 30-minutnem počitku so udeleženci izvedli še skrajšano različico eksperimentalnega preizkusa, ki je podrobneje opisan v nadaljevanju.

Med testiranjem so se izvajale meritve izmenjave plinov z avtomatiziranim sistemom (MetaLyzer 3B-R3), ki je bil umerjen s standardno plinsko mešanico in kalibracijsko brizgo. Udeleženci so uporabljali lastna kolesa, nameščena na ergometru (Kickr V5), dodatno hlajenje pa sta zagotavljala dva ventilatorja.

Na podlagi zbranih podatkov sta bila določena VT1 (meja med zmerno in visoko intenzivnostjo) ter RCP (meja med visoko in zelo visoko intenzivnostjo), skladno z metodologijo, ki jo opisujejo Iannetta in sodelavci. Analizo dihalnih podatkov sta neodvisno izvedla dva izkušena raziskovalca, ki sta določila V̇O₂ pri VT1 in RCP.

raziskovalni protokol

Udeleženci so bili naprošeni, da se vsaj 24 ur pred obema eksperimentalnima obiskoma vzdržijo telesne vadbe ter da zabeležijo svojo prehrano na dan pred prvo preizkušnjo in jo ponovijo pred drugo in tretjo. Obe eksperimentalni preizkušnji sta bili izvedeni ob približno enakem času dneva (npr. zjutraj, opoldne ali popoldne), da bi zmanjšali vpliv cirkadianih variacij.

Da bi se izognili morebitnemu vplivu zaporedja eksperimentalnih pogojev (aktivno hlajenje z ventilatorji ali brez hlajenja) na rezultate, je bila vrstni red pogojev za vsakega udeleženca določen naključno. Tako je polovica udeležencev začela s pogojem aktivnega hlajenja, druga polovica pa brez njega.

Eksperimentalni protokol se je začel s 5-minutnim kolesarjenjem pri 60 % VT1, sledila je faza 60-minutnega vzdržljivostnega napora pri 90 % VT1 (»steady state« – SS). Zaradi pričakovane visoke stopnje potenja so imeli udeleženci možnost pitja vode po želji (»ad libitum«), saj smo želeli raziskati morebitne razlike v vnosu tekočine med obema pogojema.

Vsakih 15 minut v fazi SS smo beležili srčno frekvenco (HR; H10, Polar, Kempele, Finska). Po vsakem merjenju so udeleženci ocenili stopnjo zaznanega napora z uporabo Borgove lestvice (6–20) (Borg, 1982) ter subjektivno toplotno udobje na petstopenjski lestvici, ki se pogosto uporablja v raziskavah okoljske fiziologije (Ciuha, Grönkvist, Mekjavic in Eiken, 2016):

0 (udobno),
1 (rahlo neudobno),
2 (neudobno),
3 (zelo neudobno),
4 (izjemno neudobno).

Poleg tega so udeleženci ocenili tudi toplotni občutek na devetstopenjski lestvici:

4 (zelo vroče),
3 (vroče),
2 (zmerno vroče),
1 (toplo),
0 (nevtralno),
−1 (hladno),
−2 (zmerno hladno),
−3 (mrzlo),
−4 (zelo mrzlo).

Po 60 minutah SS se je intenzivnost vadbe povečala na 105 % RCP, udeleženci pa so kolesarili do izčrpanosti (»time to exhaustion« – TTE). Ta del protokola je bil izveden v tišini, brez verbalne spodbude ali informacij o pretečenem času, v skladu s priporočili Currella in Jeukendrupa (2008).

V eksperimentu sta bila tako vključena dva pogoja: aktivno hlajenje z uporabo ventilatorjev ter pogoj brez dodatnega hlajenja.

Kolesarji so v povprečju kolesarili:

60 % VT1 = 127 ± 19 W
90 % VT1 = 190 ± 28 W
105 % RCP = 288 ± 51 W

VPLIV ZAPOREDJA – »ORDER EFFECT«

Med drugim in tretjim laboratorijskim obiskom smo preverili morebiten pojav t. i. učinka zaporedja (»order effect«) – to je vpliv vrstnega reda testiranj na rezultate. Do tega lahko pride, kadar razlike med preizkušnjami niso posledica eksperimentalnih pogojev, temveč samega zaporedja izvajanja. Na primer, udeleženec je med drugim obiskom še motiviran za visoko intenziven zaključek, medtem ko je med tretjim obiskom psihološko manj pripravljen, ker ve, kako zahtevna je naloga in se želi izogniti »ponovnemu trpljenju«. Takšen učinek lahko izkrivlja interpretacijo podatkov in zmanjšuje zanesljivost ugotovitev.

Da bi zmanjšali možnost pojava učinka zaporedja, smo poskrbeli, da so bile testne razmere čim bolj dosledno ponovljive: vsi preizkusi so bili izvedeni ob podobnem času dneva, predhodni pogoji (prehrana, počitek, izogibanje telesni aktivnosti) pa so bili skrbno nadzorovani. S tem smo zagotovili, da morebitne razlike v rezultatih izhajajo iz dejanskega vpliva eksperimentalnih spremenljivk.

Ker nismo želeli, da bi vrstni red eksperimentalnih pogojev (aktivno hlajenje ali brez hlajenja) vplival na rezultate, smo razpored določili z naključnim razvrščanjem. Polovica udeležencev je najprej izvajala preizkus z aktivnim hlajenjem, druga polovica pa brez njega. Udeleženci so bili z vrstnim redom pogojev seznanjeni šele ob prihodu na drugi obisk (tj. prvi eksperimentalni preizkus), da bi zmanjšali možnost pristranskosti.

Kot vidimo desno porazdelitev **trajanja do odpovedi (TTE) med drugim in tretjim obiskom ni bilo**. V drugem obisku smo imeli povprečen čas do odpovedi pri 462s, v tretjem pa 472s.

Prav tako **nismo zaznali razlik v temperaturi prostora** med posameznimi obiski. Povprečna temperatura je bila med drugim obiskom 20,3 °C, med tretjim pa 20,1 °C. Poleg temperature smo spremljali tudi **relativno vlažnost zraka**, ki je bila 46,9 % med drugim in 44,6 % med tretjim obiskom – tudi tu **ni bilo statistično značilnih razlik**.
Za dodatno preverjanje morebitnega vpliva zunanjih dejavnikov smo analizirali še **količino zaužite tekočine**. Udeleženci so med drugim obiskom v povprečju zaužili 728 mL vode, med tretjim pa 790 mL, kar prav tako **ni predstavljalo statistično pomembne razlike**.

Kaj pa telesna masa? Ta bi nam lahko dala grob vpogled v to ali smo imeli v kakšnem izmed obiskov drugačno prehrano in posledično »loading«, kar bi lahko vplivalo na rezultate. No **razlik ni,** saj je bila masa vseh udeležencev med drugim in tretji obiskom **praktično identična**. Med drugim obiskom pri 74,3kg in med tretjim pri 74,4kg.

Vse to nam nakazuje, da t.i. order efekta nismo imeli in lahko rezultate eksperimentalnih obiskov pripisujemo dejanskim spremembam v zmogljivosti.

rezultati

Zgoraj smo predstavili nekatere izmed merjenih parametrov za drugi in tretji obisk, vendar na tej točki še ne vemo, kako sta eksperimentalna pogoja – s hlajenjem in brez aktivnega hlajenja – dejansko vplivala na zmogljivost. Ker sta bila drugi in tretji obisk uravnotežena, z enakim številom udeležencev pri vsakem pogoju, razpored pa določen naključno, nam šele spodaj predstavljeni rezultati omogočajo neposredno primerjavo učinkov obeh pogojev.

zmogljivost

Zmogljivost, ki predstavlja ključen dejavnik za uspešno izvedbo treningov in doseganje tekmovalnih rezultatov, je bila v pogoju brez hlajenja statistično značilno zmanjšana. Kolesarji so pri intenzivnosti 105 % RCP v pogojih z aktivnim hlajenjem zdržali povprečno 573 sekund (9 minut in 33 sekund), medtem ko so v pogojih brez dodatnega hlajenja zmogli le 366 sekund (6 minut in 6 sekund). To predstavlja približno 36 -odstotno zmanjšanje zmogljivosti, kar jasno kaže na pomembno vlogo aktivnega hlajenja pri vzdrževanju visoke intenzivnosti vadbe v zaprtem prostoru.

Za boljšo predstavo si zamislimo zaključek dirke, kjer nas čaka še 10-minutni vzpon. Naš tekmec ga, ob enaki pripravljenosti, v celoti odpelje, nas pa »zmanjka« že po dobri polovici. Ko enkrat pride do odpovedi, je nadaljevanje v visokem ritmu izjemno težko, razlika pa je lahko hitro kakšna minuta ali dve zaostanka.

fiziološki odzivi

Kaj pa srčni utrip skozi celoten eksperimentalni protokol? Iz grafa je razvidno, da je bil v pogoju brez aktivnega hlajenja srčni utrip nekoliko višji, zlasti v obdobju med 20. in 60. minuto (tj. med 60-minutnim kolesarjenjem pri 90 % VT1). Čeprav razlika ni dosegla statistične značilnosti, je to verjetno posledica majhnega vzorca, saj so bile vrednosti t-testov med 35. in 65. minuto zelo blizu meji statistične pomembnosti. Kljub temu pa verjamemo, da so te razlike fiziološko relevantne in pričakovane, saj odražajo večji toplotni in kardiovaskularni stres v pogojih brez hlajenja.

Kaj pa vnos tekočine? Kolesarji so v pogojih z aktivnim hlajenjem zaužili povprečno 584 mL vode, medtem ko je bil vnos v pogojih brez ventilatorjev kar 928 mL, kar predstavlja skoraj 60 % večjo količino. Povečana potreba po hidraciji je bila dosledno prisotna pri vseh udeležencih, kar nakazuje na večji toplotni stres in posledično večjo izgubo tekočine v pogojih brez hlajenja.

zaznavni odzivi

Kaj pa subjektivna zaznava? Najpogosteje uporabljena meritev za spremljanje tovrstnih občutkov je RPE (Rate of Perceived Exertion). Po začetnih petih minutah ogrevanja razlik med eksperimentalnima pogojema ni bilo, vendar so se prve razlike začele pojavljati po približno 20 minutah ter postale izrazite med 35. in 65. minuto protokola.

Opazno je tudi, da se je razlika med pogoji s hlajenjem in brez njega z daljšanjem trajanja vadbe povečevala – dlje kot so kolesarili, bolj so se udeleženci pregrevali, kar se je odražalo v višji zaznani stopnji napora.

Podobno kot pri srčnem utripu razlike niso dosegle statistične značilnosti, vendar rezultati kažejo, da smo bili zelo blizu tej meji – zlasti pri 45. in 55. minuti protokola. Glede na smer in konsistentnost rezultatov lahko sklepamo, da bi ob večjem vzorcu te razlike verjetno postale statistično značilne.

Kako pa so udeleženci zaznavali temperaturo in toplotno udobje v obeh pogojih? V pogojih brez ventilatorjev sta tako zaznava toplote kot občutek toplotnega (ne)udobja med 60-minutnim enakomernim kolesarjenjem postopno naraščala in ob koncu dosegla najvišje vrednosti.

V nasprotju s tem sta se v pogojih z aktivnim hlajenjem oba parametra po začetnem, rahlem dvigu (po fazi ogrevanja) stabilizirala in ostajala večino časa na približno enaki ravni. Šele v zaključnem delu protokola (TTE), ko je bila intenzivnost bistveno višja in s tem tudi toplotna produkcija, je prišlo do zmernega porasta zaznane toplote in nelagodja.

zaključek

Rezultati naše študije nedvoumno kažejo, da ima aktivno hlajenje z ventilatorji pomemben pozitiven vpliv na zmogljivost, fiziološke odzive in subjektivno zaznavo napora med kolesarjenjem v zaprtih prostorih. Kolesarji, ki so med visoko intenzivnim naporom (105 % RCP) uporabljali ventilatorje, so statistično značilno dlje vztrajali do odpovedi – v povprečju 36 % dlje v primerjavi s pogoji brez hlajenja. Ob tem so poročali tudi o nižjem zaznanem naporu, večjem toplotnem udobju, manjšem občutku pregrevanja in nižjem vnosu tekočine, kar dodatno potrjuje manjši fiziološki in termoregulacijski stres v tem pogoju.

Čeprav nekatere razlike (npr. v srčnem utripu in RPE) zaradi majhnega vzorca niso dosegle statistične značilnosti, so trendi jasni in dosledni. To potrjuje, da neuporaba ventilatorjev ne vpliva zgolj na subjektivni občutek nelagodja, temveč ima tudi merljiv negativen vpliv na zmogljivost, kar je še posebej pomembno pri dolgotrajnih ali intenzivnih treningih.

Praktični pomen študije je jasen: za doseganje višje zmogljivosti, večjega udobja in boljšega počutja med kolesarjenjem v notranjosti bi morali športniki aktivno hlajenje obravnavati kot osnovno orodje, ne zgolj kot možnost. Kljub razširjenim mitom o »prehladu zaradi ventilatorjev« raziskava potrjuje, da je prav ustrezno hlajenje tisto, kar omogoča varnejšo, učinkovitejšo in uspešnejšo vadbo.

zahvala

Zahvaljujemo se vsem sodelujočim, ki ste bili pripravljeni priskočiti na pomoč.

Simon Cirnski, kolesarki trener
Tim Podlogar, športni fiziolog
Žan Lisec, kineziolog

Vpliv aktivnega hlajenja na kolesarsko zmogljivost, občutek napora ter toplotno zaznavo v zaprtem prostoru