乳酸閾値でトレーニング：CAROL Bike が心拍変動から LT1 と LT2 を割り出せるようになりました

まず大前提：あなたの一番は今も REHIT です

今回のリリースで、私たちの基本的なおすすめは何も変わりません。低負荷高強度インターバルトレーニング（REHIT）、つまり 20 秒の全力スプリント 2 本を週 2〜3 回行う方法は、心肺持久力と VO₂max を高めるために私たちが知る限り最も時間効率のよい方法です。これは Metcalfe、Vollaard らによる REHIT 研究が示したことであり（Metcalfe et al., 2012）、何千人もの CAROL ライダーが自分の Fitness Score で実際に目にしていることでもあります。時間が 10 分しかないなら、選ぶべきは REHIT.

一方で、もっと時間があるので、より長く楽な持久力ライド、いわゆるゾーン2 トレーニングを加えたいという声も多くいただきました。私たちはそれを良い考えだと思っています。ただし条件が一つあります。正しい強度で行うことです。強すぎると、狙っていた適応は得られずに疲労だけがたまります。持久系のコーチが警告する「ジャンクマイル」です。弱すぎても、ほとんど何も起こりません。正しい強度は、第 1 乳酸閾値と呼ばれる生理学的な目印のすぐ下にあり、これまではそれを見つけるのに研究室が必要でした。今回のリリースが解決するのは、まさにこの問題です。

2 つの閾値、3 つの強度ドメイン

運動生理学では、運動強度を 2 つの閾値で区切られた 3 つのドメインに分けます。

第 1 乳酸閾値（LT1）より下は、中強度ドメインです。筋肉はエネルギーの大半を、脂肪と、十分な酸素で燃やされる炭水化物から得ています。炭水化物を素早く分解したときの副産物である乳酸は、つくられる速さと除去される速さが同じなので、安静時のレベルにとどまります。呼吸は楽で、文章で会話ができ、何時間でも続けられます。これがゾーン2です。

LT1 と第 2 乳酸閾値（LT2）の間は、高強度ドメインです。主な燃料は炭水化物に切り替わり、乳酸は上昇しますが、より高い新しいレベルで落ち着きます。長時間続けられる強度ですが、もう楽ではありません。機能的作業閾値パワー（FTP）は、このドメインの上端付近にあります。

LT2 より上は、超高強度ドメインです。乳酸と呼吸は落ち着くことなく上がり続け、時計が進み始めます。続けられるのは何時間ではなく数分です。REHIT のスプリントはこのドメインの最も端にあり、だからこそ効果がとても速く現れるのです。

3 つの強度ドメイン

2 つの閾値が、すべてのライドを区切ります

LT1 より下中強度ドメイン。乳酸は安静時のレベルにとどまり、文章で会話ができます。これがゾーン2です。

LT1 から LT2高強度ドメイン。乳酸は上昇した後、より高いレベルで落ち着きます。FTP は上端付近にあります。

LT2 より上超高強度ドメイン。乳酸と呼吸は落ち着くことなく上がり続けます。REHIT のスプリントはここにあります。

LT1 は第 1 乳酸閾値、LT2 は第 2 乳酸閾値です。どちらもトレーニングによって変わり、ライダーごとに異なります。

LT1 より下でのトレーニングに価値があるのは、持久力の仕組みをつくりながら、体が毎日繰り返せる強度だからです。筋線維のミトコンドリアが増えて大きくなり、酸素を届ける毛細血管が増え、脂肪を燃やし乳酸を除去する能力が高まります。Iñigo San-Millán や George Brooks などの研究者は、代謝の柔軟性とも呼ばれるこの能力を、持久力の向上だけでなく、代謝の健康の改善とも結びつけています（San-Millán and Brooks, 2018）。数か月のトレーニングを重ねると、LT1 そのものが上がっていきます。乳酸が上がり始める前に、より大きなパワーを出せるようになるのです。

REHIT と持久力トレーニングを組み合わせるライダーにとって、トレーニング研究から見えてくる姿はシンプルです。最もよく知られた例は、Stephen Seiler のポラライズドトレーニングに関する研究です（Seiler, 2010）。ほとんどの時間を LT1 より十分に下で、少しの時間を LT2 より十分に上で過ごし、その中間はあまり行いません。

閾値の測定に研究室が必要だった理由と、もう必要ない理由

LT1 と LT2 の基準となる測定法は 2 つあります。段階的な負荷テストの途中で指先から何度も採血する乳酸プロファイルと、フェイスマスクと代謝分析装置で同等の換気性閾値を求める呼気ガス分析です。どちらも正確ですが、どちらも高価で、火曜日の夜に自宅で行えるものではありません。最大心拍数や FTP の何パーセントという計算式は手軽ですが、個人差を大きく見逃します。最大心拍数が同じ 2 人のライダーでも、LT1 が 30 拍も違うことがあります。

ここ数年で 3 つ目の方法が登場しました。必要なのは、心電図レベルの心拍信号だけです。心臓はメトロノームのように一定に拍動しているわけではありません。ある拍から次の拍までの間隔は数十ミリ秒単位で揺らいでおり、その揺らぎのパターン、つまり心拍変動は、運動強度に応じてとても特徴的な変わり方をします。安静時や楽な運動中は、拍と拍の間隔どうしに強い相関があります。長い間隔の後には長い間隔が続きやすく、フラクタルで自己相似的なパターンを描きます。強度が上がり、自律神経系の制御が副交感神経から交感神経へと移ると、その相関が崩れ、間隔はよりランダムになります。

これをとらえるのが、トレンド除去変動解析の短期スケーリング指数、DFA alpha1 という指標です。1.0 前後かそれ以上の値は強い相関を、0.5 は相関のないホワイトノイズを意味します。Thomas Gronwald、Bruce Rogers、Olaf Hoos を中心とする研究グループは、2020 年以降の一連の研究で、ランプテスト中に alpha1 がなめらかに低下すること（Gronwald et al., 2020）、0.75 を下回る点が第 1 換気性閾値および乳酸閾値とよく一致すること（Rogers et al., 2021）、そして 0.5 を下回る点が第 2 閾値と一致すること（Rogers et al., 2021）を示しました。つまり、心臓のリズムは 2 つの閾値の両方を知らせてくれます。それを聞き取るのに必要なのは、拍動ごとにミリ秒単位で報告するセンサーだけです。

DFA alpha1

心臓のリズムが強度について教えてくれること

~1.0拍と拍の間隔に強い相関がある状態：安静時と楽なライド

0.75第 1 閾値 LT1 と一致する交差点

0.5相関のない間隔：第 2 閾値 LT2 と一致する交差点

閾値は、研究室での呼気ガス測定および乳酸測定に照らして検証されています（Rogers et al., 2021）。

センサーに求められること

この点は重要です。この方法が使うのは心拍数の数値ではなく、RR 間隔と呼ばれる拍と拍の間隔です。腕時計やアームバンドの光学式センサーは血流から心拍数を推定して大きく平滑化するため、1 拍ずつを十分にとらえられません。電極付きの胸部ベルトは心臓の電気信号を直接読み取り、各間隔を約 1 ミリ秒の分解能で報告します。CAROL H1 や Polar H10 などのベルトはこれができますが、CAROL H3 アームバンドはできません。その場合はアプリがお知らせします。

CAROL Bike は、ベルトを使うすべてのライドの最初の数分間に、ベルト信号の品質をチェックするようになりました。間隔の分解能、すべての拍を受信できたか、間隔が心拍数と矛盾していないかを確認します。閾値の解析には、チェックに合格した信号だけを使います。合格しなかった場合、ライドは FTP の値で続行し、その理由をお知らせします。そのため、悪い測定値が知らないうちに間違った閾値になることはありません。

社内テストから得た実用的なヒントを 2 つご紹介します。ベルトはぴったりと、でもきつすぎないように着けてください。胸をきつく締めすぎたベルトは、毎分 130〜150 拍の範囲で 1 拍を取りこぼすことがあり、これはちょうど LT1 があることの多い範囲です。また、始める前に電極を濡らしてください。乾いたベルトは最初の数分間ノイズの多い信号を出しますが、品質チェックが行われるのはまさにその時間です。

アプリ 3.9 の新機能

CAROL ランプテスト

CAROL のランプテストは、これまでも最大有酸素パワー（MAP）を測定し、FTP を推定してきました。HRV 解析に対応した胸部ベルトがあれば、alpha1 もリアルタイムで追跡し、LT1 と LT2 を超えたタイミングをお知らせして、両方の閾値をワットと毎分の拍数で、最大心拍数とあわせて保存するようになりました。知っておいてほしいことが一つあります。LT2 はテストの終わりより前にやってきます。LT2 のメッセージが表示されても、限界まで続けてください。MAP、FTP、最大心拍数は最後の 1 分から測定されるため、LT2 で止めると 3 つすべてを過小評価してしまいます。

Metabolic Zone-Based Free Ride

ランプテストで LT1 と LT2 が得られると、このライドはそこから 6 つのトレーニングゾーンをパワーと心拍数の両方でつくります。LT1 の 70% 未満のリカバリー、そこから LT1 までのゾーン2、LT1 と LT2 の間のテンポと閾値、そして LT2 より上の VO₂max と無酸素運動のための 2 つのゾーンです。ゾーンを選ぶと、ケイデンスに関係なく、そのゾーンにとどまれるようバイクが負荷を調整します。FTP の割合に基づく従来のZone-Based ライドも、お好みなら引き続きご利用いただけます。

Metabolic Zone 2 Free Ride

これは私たちが最も期待しているライドです。1 回きりのテストではできないことに取り組んでいるからです。閾値は固定された数字ではありません。睡眠不足、前日のセッションの疲れ、暑さ、カフェイン、風邪はどれも LT1 を数パーセント、ときにはそれ以上動かします。それを無視したゾーン2 ライドは、その日にとって強すぎるか弱すぎるかのどちらかになります。

そのため、このライドはミニランプから始まります。いつもの LT1 パワーの半分から 3 分ごとにステップを上げ、バイクは各ステップで alpha1 を追跡します。閾値を超えたことがステップで示された時点で、ライドはその日の LT1 を把握し、心拍数と HRV を落ち着かせるために 2 分間負荷を下げてから、今日の LT1 の 90% の強度を保ちます。その間も監視は続きます。alpha1 が下がってきた場合、つまり予定より LT1 に近づいている場合はパワーを少し下げ、回復すればパワーを元に戻します。LT1 の心拍数のすぐ上に設定した心拍数の上限が、安全網の役割を果たします。閾値の割り出しにかかるのは全体で約 12 分で、その後は好きなだけライドを続けられます。

対応するベルトなしでライドしても、Metabolic Zone 2 Free Ride は使えます。FTP からゾーン2 を推定し、心拍数の上限を設けてそのパワーを保ちます。その場合は、そうしていることをお知らせします。

この数値はどこまで信頼できるのでしょうか？

この点は正確にお伝えしたいと思います。HRV に基づく閾値は推定値です。アスリートや一般のライダーのグループで研究室の方法と照らして検証されており、その一致度は優れたフィールド測定法に期待されるとおりです。平均では近く、個人差は数パーセントです。最大心拍数の固定された割合よりはるかに優れており、毎回のライドの始めに費用をかけずに繰り返せる唯一の方法でもあります。研究室のテストではありませんが、研究室のテストも毎日の測定ではありません。得意なことに使ってください。目の前のライドの持久力強度を設定することと、数週間単位で傾向を見ることです。

測定の精度を上げるコツがいくつかあります。ランプテストは休養した状態で、いつもトレーニングするのと同じ条件で行ってください。ミニランプの間はスムーズにペダルをこいでください。途中で止まったり急にスプリントしたりすると、そのステップはやり直しになります。そして、ランプテストは 2 か月ほどごとに、またはアプリがすすめたときに繰り返してください。ライドはその日の LT1 を前回のランプテストと比べ、両者がずれてきたらお知らせします。

このリリースのその他の変更

バイクのアプリがスペイン語に対応しました。言語は登録画面で選べます。内部では、ランプテスト、ライドのアップロード、心拍センサーの処理を見直しました。また、バイク上とサーバー上の DFA 計算がまったく同じ方法を使うようになったため、ライド中に表示される閾値が、そのままプロフィールに記録される閾値になります。

いつものように、気づいたことをぜひお知らせください。閾値機能は、私たち自身の脚による多くのライドを含め、何百回ものテストライドを経てきました。それでも、皆さんのライドからは私たちのライド以上に多くのことを学べるはずです。

CAROL チーム

参考文献

• Gronwald T, Rogers B, Hoos O. Fractal correlation properties of heart rate variability: a new biomarker for intensity distribution in endurance exercise and training prescription? Frontiers in Physiology, 2020.
• Rogers B, Giles D, Draper N, Hoos O, Gronwald T. A new detection method defining the aerobic threshold for endurance exercise and training prescription based on fractal correlation properties of heart rate variability. Frontiers in Physiology, 2021.
• Rogers B, Giles D, Draper N, Mourot L, Gronwald T. Detection of the anaerobic threshold in endurance sports: validation of a new method using correlation properties of heart rate variability. Journal of Functional Morphology and Kinesiology, 2021.
• San-Millán I, Brooks GA. Assessment of metabolic flexibility by means of measuring blood lactate, fat, and carbohydrate oxidation responses to exercise in professional endurance athletes and less-fit individuals. Sports Medicine, 2018.
• Seiler S. What is best practice for training intensity and duration distribution in endurance athletes? International Journal of Sports Physiology and Performance, 2010.
• Metcalfe RS, Babraj JA, Fawkner SG, Vollaard NBJ. Towards the minimal amount of exercise for improving metabolic health: beneficial effects of reduced-exertion high-intensity interval training. European Journal of Applied Physiology, 2012.