| 遍低於1964年東京奧運的紀錄。但這些選手在回到平地不久，卻倒反出現了個人最佳的競賽成績。選手與教練也因而領悟到在高地上停留與訓練，似乎可以提高隨後在海平面上競賽的水準。在高地上訓練與研究的熱潮從此展開，導致近20∼30年來，選手的最大攝氧量（VO2max）顯著的增加，長距離跑步的世界紀錄也一再的被刷新。
特別的是，這些在奧運會上贏得獎牌的中長跑選手中，許多又是長期居住在非洲高原，或者是在賽前曾經在高地上進行移地訓練的選手。這些選手的優秀成績是否是受到高地環境的影響，便受到教練、選手與運動科學研究者的矚目。
儘管如此，一些運動科學的研究卻發現高地訓練並無法改善平地耐力性選手參與平地競賽的成績（Boning, 1997）。因此，許多高地訓練的替代策略也因應而生，近年來高地低氧的技術和高地訓練的方法顯著的改善。例如，高地屋（altitude house）和特殊的呼吸面罩提供選手在運動中和休息時呼吸低氧，這樣的短期間歇低氧訓練（intermittent hypoxic training），可以保留高地訓練的優點，而避免暴露在自然高地時對人體產生的不利影響（Levine, 2002）。然而，影響高地訓練策略的因素繁多，如何設計一個適合選手的高地（低氧）訓練計畫，便成為教練與選手所關注的焦點。
■ 高地訓練的效果
接受高地訓練前必定要先了解高地的刺激對身體有何潛在生理優勢，方能設計出適當且有效的訓練計畫。
許多選手利用高地環境的刺激來促進運動表現。例如，中長距離跑步、鐵人三項、公路自行車和越野滑雪。在高地上身體的呼吸、心血管、內分泌和肌肉系統會產生反應和適應，來提供足夠的氧氣以維持個體的生存。之後，這些生理的反應也同時可以促進運動表現，特別是針對耐力性運動。高地訓練對生理的主要反應，包括血液、骨骼肌與基因等方面，涉及的代謝反應，涵蓋有氧與無氧方面。
ㄧ、血液
對於耐力性運動來說，利用氧氣來產生能量的能力，是耐力性運動中一個重要的生理因素。這樣的能力也就是我們所熟知的最大攝氧量（VO2max），而攝氧量＝心輸出量× 動靜脈血氧差。心輸出量是指心臟每分鐘由左心室所輸出的血量，而動靜脈血氧差是指血液從心臟輸出到通過工作肌後，血液中氧氣濃度的差異。紅血球細胞在血液的組成中佔有重要的角色，而紅血球細胞在血液中所佔有的比例又稱為血比容。一般人的血比容約在40％∼50％之間，在紅血球細胞中血紅素的生理功能是將氧氣由肺臟傳送到器官組織。因此，由於高地大氣中的PO2下降會導致動脈中PO2的下降，而紅血球細胞攜帶至肌肉組織的氧氣量下降會減少動靜脈血氧差，使VO2 max亦隨之下降，最後導致有氧耐力運動表現大幅滑落。
然而，Richalet等人（1994）研究發現動脈PO2的下降，亦會導致腎臟動脈PO2的下降，因而刺激腎臟合成和釋放促紅血球生成素（EPO），EPO的功能是維持紅血球和血紅素的生成。在血漿中EPO濃度的增加會刺激紅血球生成作用，產生更多新的紅血球細胞來維持正常的血氧濃度。Weil等人（1968）的研究結果指出，當動脈中的PO2下降到70mmHg時，是增加血液中紅血球細胞和血紅素濃度的生理閾值，此閾值的PO2，大約是發生在1600公尺的高地。然而，最近諸如Chapman（1998）的研究，發現高地引起紅血球生成作用的反應有極大的個體差異。因此，在選擇訓練的海拔高度時應該要注意選手間，對於高地環境刺激所引起的生理反應，避免產生訓練效果不佳的缺憾。在現今的研究中（Rusko, 1996；Hahn and Gore, 2001），大都認為停留在高地，可以增加血漿中的EPO濃度，進而增加血液中紅血球細胞和血紅素的濃度，導致VO2max的提升。因此，許多選手與教練都將高地訓練視為一個自然且合法的方法來增加血液中的EPO，促進耐力性運動表現。
二、骨骼肌
在高地上停留或訓練，除了會增加血液中紅血球細胞和血紅素的濃度外，有些研究（Mizuno, 1990），亦發現高地訓練可以增加骨骼肌從血液中攝取氧氣的能力。Terrados等人（1990）發現高地訓練會增加骨骼肌中肌紅素的濃度、粒腺體中氧化 㩗的活性和粒腺體的數目。這些骨骼肌中的生理變化可以提升氧氣的利用率和有氧能量代謝的進行。然而，在Saltin等人（1995）的研究中並無法發現高地訓練所引起骨骼肌適應的現象。此外，Desplanches等人（1993）發現高地訓練無法對優秀選手的骨骼肌產生顯著的改變，僅能在未受過訓練的一般人中發現顯著的改變。因此，現今的研究對於高地訓練是否能改善優秀運動選手骨骼肌攝取和利用氧氣的能力仍然是有爭議的。
另一項骨骼肌的重要生理適應，就是高地訓練會增加骨骼肌和血液緩衝H＋濃度的能力。在運動中，高濃度的H＋，會導致骨骼肌的疲勞，降低肌肉細胞中Ca2＋的釋放和抑制磷酸果醣激㩗（PFK）的活性，因而減少無氧糖解作用的進行（McComas,1996）。許多研究指出高地訓練似乎可以增加緩衝H＋濃度的能力，藉此提升選手的運動表現（Mizuno, 1990；Gore,2001）。然而，導致肌肉緩衝能力增加的機制仍然不清楚，Mizuno（1990）認為可能與磷酸肌酸（CP）和肌肉蛋白的增加有關，而血液緩衝能力的改善則可能與血中碳酸氫鹽濃度的增加有關（Nummela and Rusko, 2000）。
Grassi等人（1996）發現高地訓練使個體醣酵解㩗的活性增加，因此，高地訓練會使血乳酸堆積的速率提高，但這個情形並不會隨著時間增加而提高，反而會有下降的趨勢，這是個體對低氧環境的適應，代表個體無氧代謝能力的提高。李樺（1995）對競走選手進行高地訓練後，發現個體緩衝系統能力的提升，這個適應效果在海平面的表現更為明顯。因此，綜合前述的研究結果，可知道高地訓練促進無氧運動能力的可能機轉為：1.乳酸生成延遲。2.乳酸移除能力提高。3.緩衝乳酸系統功能提升。這些生理上的效應，促進了運動員無氧運動項目的表現，使我們了解高地訓練不僅提高骨骼肌有氧代謝的能力，同時也發展了無氧代謝的功能，進而提升在海平面上無氧的運動表現。
三、基因（Genetics）
近年來，由於分子生物學的科技進展，使人體中複雜的基因密碼隨著人類基因體計畫（Human Genome Project）的進行而解開。Moore等人（2002）認為長期居住在高地的居民（喜瑪拉雅山和安地斯山脈）和平地人之間在血液、肌肉、呼吸、心血管和荷爾蒙反應的差異與基因有很大的關係。上述文章中，提到高地的低氧環境會刺激腎臟釋放EPO導致血液中紅血球細胞的增加。Caro等人（2001）的研究發現低氧誘發因子1α（HIF-1α）複合體在基因中負責調節腎臟生成和釋放EPO。在海平面時HIF-1α會快速的降解，然而，在低氧的狀態下HIF-1α則會急速增加，並且刺激EPO基因上的DNA轉錄為mRNA，調節腎臟生成和釋放EPO。此外，HIF-1α複合體也調節在高地時葡萄糖的運輸、醣解㩗的活性、發炎反應和骨骼的代謝作用（Samaja, 2001）。
研究的資料也顯示在EPO的基因上，有一個特殊的區段，可以鑑別選手在高地上訓練時，EPO中度和高度增加的差異。在2800公尺的高地停留24小時後，如果選手的EPO基因上有這個特殊的區段，血漿中EPO的濃度可以增加135％，但如果沒有這個區段，則血漿中EPO的濃度只會增加78％（Witkowski, 2002）。因此，個體的基因差異，似乎也與高地訓練時身體適應的幅度有關。
■ 高地訓練的策略
近30年來，高地訓練的研究與應用，一直不斷的突破與改進，許多製造低氧環境的儀器也相繼問世，而高地訓練的策略也從傳統的高住高練（Living high and training high；HiHi），發展到現今被教練與選手普遍接受的高住低練（Living high and training low；HiLo）和短期間歇低氧訓練（Intermittent hypoxic training；IHT）。然而，那一種訓練策略可以得到最佳的訓練效果，值得進一步探討。
一、高住高練和高住低練的策略比較
研究對於HiHi可以改善海平面的運動表現是有爭議的，雖然有研究（Daniels and Oldridge, 1970 ）認為HiHi後會改善海平面上的運動表現，但大部分的研究都無法觀察到2-4週的HiHi後，對海平面上的VO2max、乳酸閾值和跑步經濟性有正面的效果（Rusko, 1996；Bailey, 1998）。而HiHi無法使選手產生正面效果的理由可能包括：訓練的海拔高度不足（<2000- 2200m），導致優秀運動員受到的刺激不足，而無法增加紅血球細胞與血紅素的濃度，高地訓練期過短（<3-4週），在高地上訓練可能導致訓練刺激不足而無法促進神經肌和心血管系統的功能，高地訓練的身心理壓力可能導致過度訓練症候群的發生，增加上呼吸道感染的機會等。
然而，在高住低練（HiLo）時，選手似乎可以同時獲得高地適應與正常氧氣濃度下，訓練刺激的優點（Levien and Stray-Gundersen, 1997）。許多研究亦顯示HiLo後，可以改善海平面上VO2max和耐力運動表現（（Rusko, 1996；Chapman,1998）。Levien and Stray-Gundersen（1997）的研究指出4星期的HiHi和HiLo後，皆會增加海平面上VO2max的水準和紅血球細胞的數量。此外，HiLo會改善海平面上的換氣閾值，加快到達VO2max的速度，提升5000公尺跑步的運動表現，而HiHi後則沒有改善。
HiLo的訓練效果優於HiHi可以由兩個方面來解釋：首先，高住可以誘發紅血球細胞和血紅素的增加達到增強耐力的效果，而低練則可以使運動員在較不缺氧的環境下維持海平面上的訓練水準與強度。但事實上，並不是所有的高地訓練都需要低練，只有高強度的訓練才需要低練（林正常，2002）。此外，HiLo必須要在不同海拔的高地間來回奔波，在實用性上確有其不便之處。因此，在海平面上進行短期間歇低氧訓練的方法也因應而生。
二、短期間歇低氧訓練
短期的間歇低氧訓練（IHT）是指透過呼吸面罩在休息時呼吸含有低氧的空氣（9∼11％），Tkatchouk等人（1999）的研究發現短期的間歇低氧，可以增加動脈血的PO2、動靜脈血氧差和動脈血的血紅素濃度。Bulgakova等人（1999）的報告指出游泳選手在休息時，進行短期的間歇低氧訓練，可以提昇海平面上的運動表現。然而，這樣的研究結果，卻因為缺乏控制組與雙盲設計而受到質疑。譬如：Clark等人（1999）的研究，將優秀的划船選手分為實驗組及控制組進行雙盲試驗，實驗組在短期間歇低氧訓練時，吸入12.2％的氧氣，安慰劑組則吸入29.9％的氧氣，每天進行90分鐘、持續14天的訓練後，發現實驗組與安慰劑組在總紅血球數量、血紅素濃度、乳酸濃度、VO2max和在划船器測功儀上的運動表現皆無顯著差異。因此，在休息時採用短期的間歇低氧訓練，對於提升運動表現是有爭議的，研究者認為僅在休息時給予低氧的刺激，而在運動中沒有進行低氧的刺激，似乎無法顯著改善訓練後海平面上的運動表現。然而，在高地訓練前，接受間歇低氧訓練，似乎可以促進到達高地後的適應作用。
三、注意高地訓練的潛在問題
數十年來針對高地訓練的研究繁多，詳述高地訓練的專書也一再的問世。然而，目前的研究對於高地訓練的效果仍然有分歧的看法。不同觀點的角度主要都放在高地訓練的利與弊上，以及提高運動表現的可能性。在高地上接受訓練對於身體的負荷極大，再加上訓練的艱苦，使選手的生理與心理狀態皆受到極大的考驗，因此，容易出現過度訓練的症狀（翁慶章和鍾伯光，2002）。
選手進行高地訓練需要經過平地到高地，高地回平地等兩次外在環境的轉換，高地訓練初期與回到平地初期均需一段適應期及調整期。尤其，回海平面，如沒有適當的恢復與調整，可能反而有害隨後的競賽表現。
高地訓練時選手的血紅素、紅血球細胞大幅增加，再加上換氣量增加和空氣乾燥等因素造成身體脫水引起血漿容量下降，導致血液的黏稠度增高。血液的運輸阻力增加，心臟的負荷也加重，因此，對血液循環產生不利的影響。
在高地訓練時能量代謝中的琥珀酸脫氫㩗的活性受低氧刺激的影響而下降，減少肌肉量，而使選手的肌力受到不利的影響。
以上這些潛在問題，教練與選手必須認清。不過，令人樂觀的是，這些潛在的問題，或將隨高地屋的普及，一一加以克服。
■ 結語
隨著科技的進步，高地訓練的研究也由基礎的生理檢測深入至基因分子的研究。然而，儘管如此，對於高地訓練依然有正反兩方面的評價。但或許這就是運動訓練的藝術，在某些選手的身上可行，但在其他選手的身上則是不可預料的。影響高地訓練的因素包括：訓練的高度、訓練期長短、訓練策略的應用和選手本身的先天特質，相信這些因素中只要有些微的差異，那訓練的結果可能就會截然不同。因此，教練與選手在擬定高地訓練計畫時，不僅需要了解高地環境的刺激對選手生理功能的影響，也應該同時分析高地訓練的潛在問題，避免選手因為不當的訓練計畫，對運動表現產生不利的影響。此外，對於高地訓練的研究，還有很寬闊的發展空間，這也是運動科學的研究者，未來所應該努力的目標。（作者為文化大學體育系教授）
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