الکتروستیمولیشن و تمرین: چه چیزهایی را باید بدانیم؟

تحریک برقی عضلات در دنیای تمرین و بازتوانی بار دیگر مورد توجه قرار گرفته است. برای بعضی‌ها، این یک ابزار مفید برای بازتوانی است، در حالی که برای بعضی دیگر، راهی تقریباً جادویی برای جایگزین کردن تمرین سنتی‌تر به شمار می‌رود. در بازاریابی عمومیِ آمادگی جسمانی، تحریک برقی اغلب به‌عنوان روشی سریع برای از بین بردن چربی، سفت کردن بدن یا رسیدن به نتیجه در چند دقیقه در هفته معرفی می‌شود.

همان‌طور که احتمالاً حدس می‌زنید، واقعیت پیچیده‌تر از این است…

تحریک برقی واقعاً می‌تواند باعث انقباض عضلات شود و برخی سازگاری‌ها را به‌وجود آورد. در بعضی شرایط، این روش می‌تواند قدرت عضلانی را بهتر کند، به حفظ توده عضلانی کمک نماید یا یک برنامه تمرینی سنتی‌تر را تکمیل کند. با این حال، این روش به‌صورت خودکار اثرات یک تمرین کامل را بازتولید نمی‌کند، و متأسفانه وعده‌ها درباره کاهش وزن یا «چربی‌سوزی هدفمند» اغلب اغراق‌آمیز هستند.

بیایید کمی دقیق‌تر ببینیم که تحریک برقی از کجا آمده، چیست و چه نتایجی می‌دهد…

خاستگاه‌های تحریک برقی چیست؟

اگر درباره خاستگاه‌های علمی تحریک برقی صحبت کنیم، احتمالاً این موضوع به قرن هجدهم و کارهای Luigi Galvani درباره برق حیوانی بازمی‌گردد. در سال 1791، Galvani کتاب De viribus electricitatis in motu musculari commentarius1 را منتشر کرد؛ متنی بنیادین که نشان می‌داد یک محرک برقی می‌تواند باعث انقباض یک عضله شود. در قرن نوزدهم، کارهای Duchenne de Boulogne سپس نقش مهمی در توسعه تحریک برقیِ اعمال‌شده بر عضله انسان داشت، به‌ویژه با اثر De l’électrisation localisée et de son application à la pathologie et à la thérapeutique2 که در سال 1861 منتشر شد. این اثر به سازمان‌دهی استفاده از تحریک برقی در نورولوژی و در بررسی عملکردی حرکت کمک کرد. در مقابل، استفاده از تحریک برقی به‌عنوان یک روش تمرینی بسیار جدیدتر است. این رویکرد بیشتر در قرن بیستم رشد کرد و سپس از دهه‌های 1970–1980 در آماده‌سازی جسمانی، بازتوانی و بعدتر در آمادگی جسمانی گسترش یافت. هرچند ایده استفاده از برق برای منقبض کردن یک عضله قدیمی است، اما استفاده مدرن از آن به‌عنوان یک ابزار تمرینی ساختاریافته در مقیاس تاریخ فیزیولوژی نسبتاً جدید به شمار می‌رود.

تحریک برقی چیست؟

تحریک برقی عبارت است از اعمال یک جریان برقی از طریق پوست برای تحریک یک عصب حرکتی و ایجاد انقباض عضلانی. در عمل، الکترودها روی پوست و بالای یک عضله یا یک گروه عضلانی قرار داده می‌شوند، سپس دستگاه بر اساس پارامترهای مشخص پالس‌های برقی را ارسال می‌کند: فرکانس، مدت‌زمان پالس، شدت، زمان انقباض و زمان استراحت3,4. شکل‌های مختلفی از تحریک برقی وجود دارد که هر کدام کاربردها و اثرات خود را دارند (و مهم‌تر از همه، نباید آن‌ها را با هم اشتباه گرفت).

EMS یا NMES

EMS (Electrical Muscle Stimulation) که در ادبیات علمی همچنین NMES (Neuromuscular Electrical Stimulation) نیز نامیده می‌شود، نوعی از تحریک برقی است که از پالس‌های برقی عبوری از پوست برای فعال‌سازی اعصاب حرکتی و ایجاد انقباض غیرارادی عضله استفاده می‌کند. این روش در بازتوانی برای محدود کردن آتروفی یا بازگرداندن عملکرد عضله به کار می‌رود، اما همچنین به‌عنوان مکمل تمرین برای تحریک قدرت عضلانی در زمانی استفاده می‌شود که انقباض ارادی محدود باشد. مهم‌ترین پارامترهای کاربرد آن عبارت‌اند از فرکانس تحریک، مدت‌زمان پالس، شدت جریان، زمان انقباض و زمان استراحت.

در عمل، اضافه‌بار بیشتر بر افزایش تدریجی شدتی استوار است که شرکت‌کننده می‌تواند تحمل کند، زیرا همین عامل تا حد زیادی سطح تنش عضلانیِ به‌دست‌آمده را تعیین می‌کند. به‌طور کلی، داده‌ها نشان می‌دهند که EMS می‌تواند به‌ویژه قدرت عضلانی را بهبود ببخشد، مخصوصاً زمانی که با شدت بالا به کار رود و در یک برنامه ساختاریافته ادغام شده باشد. اثرات آن به‌شدت به زمینه استفاده، عضله هدف، و این‌که با انقباض ارادی یا تمرین پویا همراه باشد یا نه بستگی دارد3-5.

WB-EMS

WB-EMS (Whole-Body Electromyostimulation) نوعی از تحریک برقی است که در آن چندین گروه عضلانی بزرگ به‌طور هم‌زمان با استفاده از یک جلیقه، کمربند و بندها یا الکترودهایی که در نواحی مختلف بدن قرار داده می‌شوند تحریک می‌گردند، معمولاً هنگام اجرای حرکات ساده یا تمرین‌های با بار کم. برخلاف EMS موضعی که یک عضله یا یک گروه عضلانی مشخص را هدف قرار می‌دهد، WB-EMS به‌دنبال درگیرسازی کلی بدن است. پارامترهای کاربرد آن مشابه EMS است (فرکانس تحریک، مدت‌زمان پالس، شدت قابل تحمل برای شرکت‌کننده، و غیره) و در کنار آن، پیچیدگی تمرین‌ها یا حرکات همراه در جریان جلسه نیز افزوده می‌شود. داده‌های موجود نشان می‌دهند که WB-EMS می‌تواند قدرت عضلانی و در بعضی موارد برخی شاخص‌های ترکیب بدنی را بهتر کند، به‌ویژه در بزرگسالان غیرورزشکار، کم‌تحرک یا سالمند. اثرات مشاهده‌شده همچنان به‌شدت به پروتکل، جمعیت مورد مطالعه و میزان نظارت بستگی دارد6,7. افزون بر این، باید از این شیوه با احتیاط استفاده کرد، زیرا شدت‌های بیش‌ازحد یا پیشرفت نامناسب قبلاً با عوارض ناخواسته مهم، به‌ویژه عضلانی، همراه بوده‌اند8.

TENS

TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) نوعی از تحریک برقی است که از طریق پوست عمدتاً با هدف کاهش درد به کار می‌رود، نه برای ایجاد انقباض عضلانی مهم مانند EMS/NMES. این روش بیشتر شامل تحریک رشته‌های عصبی حسی با کمک الکترودهای پوستی برای تعدیل ادراک درد است9. پارامترهای کاربرد آن معمولاً مشابه EMS است. با این حال، برخلاف EMS، این روش بر منطق اضافه‌بار عضلانی تدریجی استوار نیست. TENS بیشتر برای تسکین علامتی درد در زمینه‌های حاد یا مزمن استفاده می‌شود و نتایج آن بسته به مورد، پروتکل و افراد متفاوت است. بنابراین می‌تواند به‌عنوان یک ابزار مکمل غیردارویی مفید باشد، اما نه هدف آن توسعه قدرت است و نه سازگاری ساختاری عضله10,11

تحریک برقی چگونه کار می‌کند؟

در هنگام یک انقباض ارادی، مغز یک پیام زیست‌برقی به نورون‌های حرکتی می‌فرستد که رشته‌های عضلانی را فعال می‌کنند. با تحریک برقی، این فرمان مرکزی تا حدی دور زده می‌شود: جریان خارجی اعصاب محیطی را تحریک می‌کند و به‌صورت مصنوعی یا «خارجی» باعث انقباض می‌شود3,7,11.

انقباض ارادی در برابر تحریک برقی

در یک انقباض ارادی، واحدهای حرکتی که رشته‌های عضلانی را به کار می‌اندازند معمولاً بر اساس یک ترتیب تدریجی (اصل Henneman12) از کوچک‌تر به بزرگ‌تر (از نوع 1 به نوع 2) فراخوانی می‌شوند. در تحریک برقی، فراخوانی بیشتر به محل قرارگیری الکترودها، عمق بافت‌ها و شدت جریان بستگی دارد. بنابراین فراخوانی واحدهای حرکتی و رشته‌های عضلانی بیشتر به‌صورت «جغرافیایی» یا بر اساس نزدیکی جریان به واحدهای حرکتی انجام می‌شود. این موضوع شیوه تولید نیرو توسط عضله را تغییر می‌دهد و تا حدی توضیح می‌دهد که چرا یک انقباض برقی معادل یک حرکت ارادیِ خوب‌هماهنگ‌شده نیست4. این اثرِ نزدیکی، کاربرد اصل Henneman را با تغییر احتمالی ترتیب فراخوانی رشته‌های عضلانی دگرگون می‌کند. در یک انقباض عضلانی ارادی، بسته به شدت مورد نیاز، فراخوانی تدریجی واحدهای حرکتی (از نوع 1 به نوع 2) مشاهده می‌شود. هرچه بار سنگین‌تر باشد، 1) تعداد بیشتری از واحدهای حرکتی و رشته‌های عضلانی درگیر می‌شوند و 2) فراخوانی بیشتری از واحدهای حرکتی و رشته‌های نوع 2 رخ می‌دهد. اما در انقباضات عضلانی ناشی از تحریک برقی، واحدهای حرکتی و رشته‌هایی که در نزدیکی محل انتشار جریان قرار دارند بسیج می‌شوند، بدون توجه به ماهیت آن‌ها (نوع 1 یا نوع 2). در این‌جا عملاً اصل Henneman دور زده می‌شود.

سازگاری‌ها

تحریک برقی می‌تواند باعث ایجاد موارد زیر شود:

• تنش موضعی شدید در عضله
• خستگی موضعی قابل توجه
• سازگاری‌های عصبی که عمدتاً محیطی هستند
• در بعضی موارد، افزایش قدرت
• و گاهی اثراتی بر توده عضلانی یا ترکیب بدنی

احتمالاً مهم‌ترین نکته، توانایی شرکت‌کننده در تحمل درد ناشی از جریان است. در عمل، بسیاری از کاربران به شدتی کافی نمی‌رسند که بتواند یک محرک تمرینی مهم برای ایجاد سازگاری‌های قابل توجه فراهم کند4,13. شدت در تحریک برقی بیشتر به‌وسیله تحمل درد محدود می‌شود تا تحمل تلاش.

مهم‌ترین روش‌های استفاده از تحریک برقی

می‌توان سه زمینه اصلی برای استفاده از این شکل تمرین/تحریک را از هم متمایز کرد.

تحریک برقی به‌تنهایی

در این‌جا، دستگاه باعث انقباض می‌شود در حالی‌که فرد در حالت استراحت است یا حرکت ارادی کمی انجام می‌دهد. این رویکرد بیشتر در بازتوانی، در موارد بی‌حرکتی، درد یا ضعف شدید کاربرد دارد4,5,7. برای مثال، فردی که پس از یک ضربه یا تروما بی‌حرکت شده و می‌خواهیم توده عضلانی او را حفظ کرده و آتروفی را محدود کنیم، اما او قادر نیست بعضی عضلات را به‌صورت ارادی منقبض کند.

تحریک برقی همراه با انقباضات ارادی

در این حالت، فرد به‌صورت ارادی عضله را منقبض می‌کند در حالی‌که دستگاه نیز هم‌زمان آن را تحریک می‌کند. این رویکرد در پی آن است که سطح فعال‌سازی عضله را افزایش دهد و انتقال به توانایی‌های عضلانیِ عملکردی‌تر را بهتر کند4,5,7. پس از کم‌استفاده‌شدن یا آسیب، می‌توان یک عضله را که در یک حرکت پیچیده نقش دارد به‌صورت موضعی تحریک کرد تا از جبران عضلانی توسط دیگر عضلات درگیر جلوگیری شود.

تحریک برقی همراه با تمرین‌های همراه با بار

در این‌جا، تحریک برقی به تمرین‌هایی مانند اسکوات، لانژ یا دیگر حرکات قدرتی افزوده می‌شود. این مورد به‌ویژه در بعضی رویکردهای WB-EMS که در صنعت آمادگی جسمانی استفاده می‌شوند دیده می‌شود. این روش، تحریک برقی را به کار مکانیکیِ ارادی اضافه می‌کند. این احتمالاً مناسب‌ترین شکل استفاده است وقتی که به عملکرد یا ترکیب بدنی در بزرگسالان سالم علاقه‌مند باشیم4,5,7,8,14.

اثرات بر قدرت عضلانی چیست؟

مرورهای نظام‌مند و کارهای جمع‌بندی نشان می‌دهند که NMES/EMS می‌تواند قدرت عضلانی را بهتر کند، به‌ویژه در عضله چهارسر ران، مخصوصاً زمانی که انقباضات به اندازه کافی شدید باشند و برنامه چندین هفته ادامه داشته باشد4,14-17.

اما هیچ چیز معجزه‌آسا نیست…

مهم است که بعضی نکات را با دقت بیشتری ببینیم. برای مثال، افزایش قدرت در افراد کم‌آماده، آسیب‌دیده، بی‌حرکت یا سالمند بیشتر دیده می‌شود. در افرادی که از قبل تمرین‌کرده‌اند، اثرات گاهی دیده می‌شود و گاهی نه.

EMS به‌تنهایی می‌تواند قدرت یک عضله را برای یک حرکت ساده و مشخص (بازکردن پا/leg extension) بهتر کند، اما این به آن معنا نیست که یک حرکت پیچیده را به اندازه تمرین قدرتی سنتی بهبود می‌دهد. تحریک برقی به‌سختی می‌تواند چندین عضله درگیر در یک حرکت پیچیده مانند اسکوات را به‌شکل هماهنگ و بهینه فعال کند.

اگرچه تحریک برقی می‌تواند قدرت را افزایش دهد، اما به‌صورت خودکار جایگزین یک تمرین قدرتیِ خوب‌ساختار نمی‌شود.

اثرات بر توان چیست؟

توان عضلانی به توانایی تولید سریع نیرو گفته می‌شود. این کیفیت از قدرت بیشینه اختصاصی‌تر است، زیرا به سرعت، هماهنگی و حرکتی که اجرا می‌شود نیز بستگی دارد.

برخی مطالعات در ورزشکاران اثرات مثبتی از تحریک برقی بر متغیرهایی مانند پرش یا بعضی نشانگرهای عملکرد عصبی‌عضلانی گزارش کرده‌اند، اما نتایج آن نسبت به قدرت متغیرتر است18.

توان فقط مسئله منقبض شدن با نیروی بیشتر نیست. تولید توان به عوامل زیادی وابسته است (از جمله هم‌زمانی و هماهنگی چندعضله‌ای) که امکان مدیریت بهینه سهم چند عضله را در یک حرکت واحد فراهم می‌کند. این‌که بتوان در یک حرکت مشخص، بدون مقابله عضلات دیگر، سریع نیرو تولید کرد، مستلزم کار مهمی در زمینه فراخوانی و هم‌زمانی عضلانی است. اما EMS الزامات هماهنگیِ یک پرش، یک دو سرعت یا یک حرکت ورزشی را به‌خوبی بازتولید نمی‌کند، زیرا همه متغیرهای لازم را با هم ترکیب نمی‌کند.

در عمل، بنابراین می‌توان تحریک برقی را به‌عنوان یک مکمل بالقوه در نظر گرفت، اما به‌ندرت به‌عنوان هسته اصلی تمرین توان.

اثرات بر استقامت عضلانی موضعی چیست؟

استقامت عضلانی موضعی به توانایی یک عضله برای حفظ یک تلاش یا تکرار انقباضات در طول زمان گفته می‌شود. در این‌جا نیز تحریک برقی می‌تواند سازگاری‌های موضعی ایجاد کند، به‌ویژه هنگامی که یک پروتکل شامل تکرار تعداد زیادی انقباض باشد4,5,14.

با این حال، اگر یک عضله را در شرایط آزمایشگاهی تحریک کنیم، گاهی می‌توان مقاومت موضعی آن را در برابر خستگی بهتر کرد، اما این تضمین نمی‌کند که همان بهبود در وظایف عملکردی نیز دیده شود. افزون بر این، تحمل درد به یک عامل تعدیل‌کننده تبدیل می‌شود که می‌تواند استفاده طولانی‌مدت از تحریک برقی را در شدت‌هایی که احتمال دارد باعث سازگاری در استقامت عضلانی موضعی شوند محدود سازد.

اثرات بر ظرفیت هوازی و استقامت هوازی چیست؟

در این‌جا، وعده‌های تجاری اغلب از داده‌های واقعی فراتر می‌روند.

ظرفیت هوازی

ظرفیت هوازی، یا حداکثر مصرف اکسیجن (VO2max)، به یکپارچگی دستگاه قلبی‌عروقی، تنفسی و عضلانی بستگی دارد. تحریک برقی البته باعث کار عضلانی موضعی می‌شود، اما به‌صورت خودکار همه محدودیت‌ها و الزامات یک تمرین ساختاریافته با ماهیت هوازی را بازتولید نمی‌کند. این روش محیط را هدف می‌گیرد (یعنی عضله)، اما کمتر می‌تواند به عناصر مرکزی‌تر (مولفه قلبی‌عروقی) برسد.

در افراد سالمی که می‌توانند راه بروند، بدوند، بایسکل برانند یا پارو بزنند، دلیلی وجود ندارد که EMS به‌عنوان ابزار اصلی برای بهبود ظرفیت هوازی در نظر گرفته شود. در مقابل، در جمعیت‌های بالینی یا افرادی که بسیار دچار افت آمادگی شده‌اند، NMES می‌تواند به حفظ یا بهبود بعضی شاخص‌های عملکردی کمک کند، زمانی که تمرین معمول دشوار است19. استفاده از تحریک برقی به‌عنوان ابزار بازآماده‌سازی که همچون پلی به فعالیت‌های هوازی متداول‌تر عمل کند، می‌تواند زمانی که توانایی‌های جسمانی بسیار محدود است، راهبرد جالبی باشد.

استقامت هوازی

استقامت هوازی، یعنی توانایی حفظ یک تلاش طولانی‌مدت، حتی بیشتر بر اختصاصی‌بودن تمرین متکی است. برای بهتر کردن این کیفیت، معمولاً لازم است بدن در معرض تلاشی طولانی قرار گیرد که توده عضلانی زیادی را درگیر کرده و بار قلبی‌عروقی کافی ایجاد کند.

EMS ممکن است بعضی تعیین‌کننده‌های محیطی، مانند عملکرد موضعی عضله، را بهبود بخشد. اما در افرادی که قادر به انجام آن هستند، جایگزین مؤثری برای تمرین کلاسیک قلبی‌عروقی نیست.

اثرات بر ترکیب بدنی چیست؟

این یکی از محبوب‌ترین موضوعات است، اما همچنین یکی از موضوعاتی است که بیش از همه به‌وسیله بازاریابی تحریف شده است.

ادبیات علمی درباره WB-EMS نشان می‌دهد که در بعضی جمعیت‌های غیرورزشی، ممکن است اثرات مثبت اما متوسطی بر توده بدون چربی، قدرت و بعضی شاخص‌های ترکیب بدنی وجود داشته باشد20. اما این اثرات نباید به‌عنوان مدرکی تفسیر شوند که EMS چربی را آب می‌کند یا بدون تغییر در سبک زندگی باعث کاهش وزن مهم می‌شود.

آنچه داده‌ها اجازه می‌دهند بگوییم

پروتکل‌های WB-EMS می‌توانند به بهبود ترکیب بدنی در بزرگسالان غیرورزشکار کمک کنند، به‌ویژه زمانی که سطح کلی فعالیت را بالا ببرند یا به‌عنوان دروازه ورود به یک فعالیت منظم‌تر عمل کنند20.
اثر مشاهده‌شده با وعده‌های افراطیِ بعضی پیام‌های بازاریابی قابل مقایسه نیست.
هیچ پایه محکمی برای این ادعا وجود ندارد که یک دستگاه بتواند به‌صورت موضعی چربی را هدف قرار دهد.
کاهش توده چربی عمدتاً به تعادل انرژی، تغذیه، سطح کلی فعالیت بدنی و حفظ عملکردی توده عضلانی بستگی دارد. همچنین ممکن است افزایش قابل توجه مصرف انرژی در جلسات تحریک برقی بدون ایجاد خستگی زیاد/بیش‌ازحد دشوار باشد؛ خستگی‌ای که می‌تواند توانایی مصرف انرژی در طول 24 ساعت را تحت تأثیر قرار دهد.
FDA نیز یادآوری کرده است که دستگاه‌های تحریک عضله گاهی به‌صورت سوءاستفاده‌آمیز با ادعاهایی مربوط به کاهش وزن، کم کردن دور کمر یا رسیدن به عضلات شکم رؤیایی تبلیغ می‌شوند، بدون آن‌که پایه محکمی برای توجیه چنین وعده‌هایی وجود داشته باشد21.

وضعیت مصرف انرژی چگونه است؟

این یک پرسش اساسی است، به‌ویژه چون مستقیماً با اصل تعادل انرژی مرتبط با کاهش وزن در تماس است. برای فهم بهتر مصرف انرژی مرتبط با تمرین از طریق تحریک برقی، باید کمی وارد فیزیولوژی شویم. مصرف انرژیِ رشته‌های عضلانی عمدتاً به فعالیت پیوندهای میان فیلامنت‌های اکتین و میوزین و نیز فعالیت پمپ‌های کلسیم لازم برای انقباض عضله بستگی دارد. واحدهای حرکتی نوع 1 و رشته‌های عضلانی وابسته به آن‌ها (که آن‌ها نیز نوع 1 هستند) کارآمدترین‌اند. برای تولید تنش، این واحدهای حرکتی و رشته‌ها کم‌مصرف‌ترین‌اند. واحدهای حرکتی نوع 2 بین 2.5 تا 5 برابر کم‌صرفه‌تر22 از نوع 1 هستند. هنگامی که آن‌ها به کار گرفته می‌شوند، افزایش در هزینه انرژیِ انقباض عضله دیده می‌شود.

یک جلسه تمرین قدرتی سنتی امکان فراخوانی عضلانی را بر اساس اصل Henneman فراهم می‌کند. هرچه بار سنگین‌تر باشد، تعداد بیشتری از واحدهای حرکتی به کار گرفته می‌شوند (در آغاز نوع 1 و سپس به‌تدریج نوع 2، بسته به بزرگی بار). یک جلسه تحریک برقی این امکان را می‌دهد که رشته‌های عضلانی بدون رعایت اصل Henneman به کار گرفته شوند. بنابراین ممکن است (اما تضمین‌شده نیست) که تعداد بیشتری از واحدهای حرکتی و رشته‌های نوع 2 با بارهای کمتر فراخوانی شوند. با تکیه بر کارایی کمتر رشته‌های نوع 2، می‌توان مصرف انرژیِ یک جلسه تمرین را با تحریک برقی و در عین استفاده از بارهای کمتر افزایش داد. به‌طور مشخص، Kemmler و همکاران23 مصرف انرژی حدود 412 kcal را برای یک جلسه تمرین قدرتی ترکیب‌شده با تحریک برقی و تمرین قدرتی با شدت پایین مشاهده کردند، و 352 kcal را برای همان جلسه اما بدون تحریک برقی. همچنین مهم است که افزایش قابل توجهی در درک تلاش بین این دو جلسه دیده شد (14.7 در مقیاس Borg «دشوار» برای جلسه همراه با تحریک برقی در برابر 11.9 «سبک تا متوسط» برای جلسه بدون تحریک برقی).

با این حال، تفاوت در مصرف انرژی زمانی کمتر خواهد بود که شدت تمرین قدرتی بیشتر باشد (به‌دلیل فراخوانی بیشتر واحدهای حرکتی و رشته‌های نوع 2). بنابراین، تحریک برقی زمانی می‌تواند مصرف انرژی را افزایش دهد که از بارهای زیرحداکثری استفاده شود.

برخی نویسندگان همچنین از یک هزینه انرژی مربوط به بازیابی یاد می‌کنند که احتمالاً از تمرین سنتی بیشتر است24,25. مقادیر گزارش‌شده نسبتاً مشابه یا بالاتر از آن چیزی به نظر می‌رسند که برای تمرین قدرتی سنتی مشاهده شده است. برای من امکان‌پذیر نبود که مقالاتی پیدا کنم که اثرات اندازه‌گیری‌شده تحریک برقی بر مصرف کل انرژی را گزارش کرده باشند. هرچند این روش می‌تواند مصرف انرژی پس از تلاش را افزایش دهد (هزینه انرژی بازیابی)، اما این لزوماً به معنای افزایش در مصرف کل انرژی نیست. همانند تمرین قدرتی، سازوکارهای جبرانی می‌توانند این افزایش انرژی را محدود یا خنثی کنند26. احتمال دارد تحریک برقی تعادل انرژی را به شکلی متفاوت از دیگر اشکال تمرین تحت تأثیر قرار ندهد، و در نتیجه قدرت اثر آن بر تعادل انرژی محدود بماند.

افسانه‌هایی که باید روشن شوند

افسانه 1: «تحریک برقی چربی را آب می‌کند»

این یکی از رایج‌ترین افسانه‌ها است. در واقع، اکسیداسیون لیپیدها به زمینه کلی انرژی، شدت تلاش، مدت، وضعیت تغذیه‌ای و سازگاری کلی متابولیکی بستگی دارد. تحریک موضعی یک عضله به‌صورت خودکار باعث کاهش چشمگیر و موضعی چربی نمی‌شود.

این‌که یک عضله منقبض می‌شود به این معنا نیست که به‌طور خاص از چربی زیرجلدیِ درست بالای همان ناحیه استفاده می‌کند. این ایده چربی‌سوزی موضعی از نظر تجاری بسیار جذاب است، اما با داده‌های علمیِ نیرومند پشتیبانی نمی‌شود.

با این حال، از کاهش نسبت تنفسی پس از جلسه تمرین با تحریک برقی یاد می‌شود. این تغییر در نسبت CO2 تولیدشده به O2 مصرف‌شده معمولاً به معنای کاهش استفاده از کاربوهایدریت‌ها به سود افزایش استفاده از لیپیدها است. ممکن است وسوسه شویم نتیجه بگیریم که تمرین با تحریک برقی واقعاً اکسیداسیون بیشتر لیپیدها را پس از تلاش تقویت می‌کند، و این می‌تواند (شاید) به کاهش توده چربی منجر شود.

اما…

بر اساس داده‌های نسبت تنفسیِ برگرفته از چند مطالعه27,28، من سه سناریو (جدول 1) آماده کرده‌ام که به‌صورت کمی نشان می‌دهند در سطح استفاده از سوبستراهای انرژی چه چیزی ممکن است رخ دهد.

برای هر 100 کیلوکالوری که در حالت استراحت مصرف می‌شود (زیرا وقتی شدت افزایش می‌یابد، اکسیداسیون کاربوهایدریت‌ها نیز تمایل به افزایش دارد)، از نظر نظری می‌توان افزایش در حدود 0.5 تا 2.7 گرام چربیِ سوخته‌شده را مشاهده کرد. اگر فرض کنیم که یک فرد در تمام روز در حالت استراحت باقی بماند و با این حال 2000 کیلوکالوری مصرف کند، تحریک برقی از نظر نظری باعث افزایش مصرف لیپیدها در حدود 54 گرام خواهد شد. البته این سناریو بسیار بعید است، اما کمک می‌کند که بزرگی اثر تحریک برقی بر اکسیداسیون سوبستراها را در مقیاس واقعی‌تری ببینیم.

افسانه 2: «20 دقیقه EMS معادل چندین ساعت تمرین است»

این نوع پیام، واقعیت را به‌گونه‌ای افراطی ساده‌سازی می‌کند. نمی‌توان یک جلسه EMS را مستقیماً با چندین ساعت تمرین مقایسه کرد، مگر این‌که نوع تلاش، هدف، شدت، توده عضلانی درگیر و نوع سازگاریِ مورد نظر مشخص شود. یک انقباض تحمیل‌شده به‌صورت موضعی، معادل یک تمرین کاملِ قدرت، توان، استقامت هوازی یا تحرک نیست. تمرین با تحریک برقی بیشتر زمانی می‌تواند سازگاری‌های قدرتی را افزایش دهد که از بارهای نسبتاً کم استفاده شود. هرچه شدت بیشتر شود (بار یا تنش عضلانی در تمرین قدرتی)، واحدهای حرکتیِ بزرگ‌تر نیز بیشتر به‌کار گرفته می‌شوند (همان اصل معروف Henneman)، و در نتیجه سهم بالقوه تحریک برقی در فراخوانی عضلانی محدودتر می‌شود. تحریک برقی می‌تواند واحدهای حرکتی را به‌صورت موضعی تحریک کند، اما اگر این واحدها از قبل به‌واسطه تلاش به‌کار گرفته شده باشند، اثر آن جمع‌شونده نخواهد بود.

افسانه 3: «EMS جای تمرین قدرتی را می‌گیرد»

برای فردی که قادر به تمرین کردن است، پاسخ منفی است. تحریک برقی می‌تواند نقش تکمیلی داشته باشد، کار را آسان‌تر کند یا امکان‌هایی برای فراخوانی عضلانی اختصاصی‌تر فراهم آورد. اما تمرین قدرتی با بار، بار مکانیکی، یادگیری حرکتی، هماهنگی، پیشرفت و انتقال عملکردی بسیار کامل‌تری فراهم می‌کند. درست‌تر آن است که تحریک برقی را یک شیوه دیگر تمرین بدانیم، با مزایا و محدودیت‌های خودش، نه یک شیوه تمرینی کامل به‌خودیِ خود.

افسانه 4: «اگر بسوزاند یا شدید بلرزاند، حتماً مؤثر است»

احساس، معیار کافی نیست. یک احساس برقیِ شدید نه یک پروتکل خوب را تضمین می‌کند، نه یک اثر مفید را، و نه یک انتقال عملکردی را. تحمل درد به یک عامل محدودکننده مهم تبدیل می‌شود. محدودیت‌های فیزیکیِ تحریک برقی (تعداد محدود الکترودها برای هر گروه عضلانی، جای‌گذاری ثابت آن‌ها) باعث می‌شود که واحدهای حرکتی و رشته‌های عضلانی عمدتاً «در اطراف» الکترود فراخوانی شوند. این فراخوانی بر اساس حرکت و ویژگی‌های آن به‌صورت منظم یا مرحله‌ای انجام نمی‌شود، بلکه بیشتر به جای‌گذاری و توزیع جریان در بافت‌های بدن بستگی دارد. برای گسترش فراخوانی، افزایش شدت جریان ممکن است دردناک باشد و ظرفیت فراخوانی عصبی‌عضلانی را محدود کند، در حالی که احتمالاً ناخوشایند هم خواهد بود.

احتیاط‌ها و توصیه‌ها

تحریک برقی یک وسیله بی‌ضرر و ساده نیست. باید با دقت و آگاهی از آن استفاده شود.

چند احتیاط عمومی

دستورالعمل‌های سازنده را بخوانید و از تجهیزات قابل اعتماد استفاده کنید
به‌تدریج شروع کنید
از همان ابتدا به‌دنبال بیشترین شدت نباشید
واکنش‌های پوستی زیر الکترودها را زیر نظر داشته باشید
در صورت درد غیرمعمول، گرفتگی عضله یا احساس ناخوشی محتاط باشید
در زمینه بالینی، نظر یک متخصص واجد صلاحیت را بگیرید

شرایطی که نیاز به احتیاط ویژه دارند

بعضی وضعیت‌ها بسته به شرایط بالینی و نوع دستگاه، نیاز به ارزیابی قبلی یا منع نسبی دارند:

وسایل کاشته‌شده در بدن (سوزن‌ها)
بعضی مشکلات قلبی
بارداری، بسته به ناحیه استفاده
آسیب‌های پوستی
برخی اختلالات خاص عصبی
درد با علت نامشخص
استفاده از شدت‌های بالا بدون نظارت

نتیجه‌گیری

تحریک برقی نه یک فریب کامل است و نه یک راه‌حل معجزه‌آسا.

این یک ابزار واقعی است که در بعضی زمینه‌ها اثرات آن مستند شده است، به‌ویژه بر قدرت عضلانی و به‌عنوان مکمل در بازتوانی یا در افرادی که توانایی کمی برای تمرین دارند. همچنین در بعضی شرایط می‌تواند به بهبود محدودِ برخی شاخص‌های ترکیب بدنی کمک کند یا یک تمرین ارادی را تکمیل نماید.

اما اثرات آن اغلب بیش از حد تبلیغ می‌شوند، به‌خصوص زمانی که برای آن توانایی قابل توجهی در کاهش وزن، اکسیداسیون گسترده لیپیدها یا جایگزینی یک تمرین واقعی قائل می‌شوند. در مورد ظرفیت هوازی، استقامت هوازی، توان یا کاهش چربی، فواید آن بسیار محدودتر یا بسیار وابسته‌تر به شرایط هستند از آنچه بازاریابی القا می‌کند.

پس بهترین نگاه به تحریک برقی این است: یک ابزار تکمیلی، گاهی مناسب، اما به‌ندرت محوری.

منابع

1            Galvani, L. De viribus electricitatis in motu musculari commentarius.  (Soc. Typogr., 1792).

2            Duchenne, G.-B. De l’Electrisation Localisee et de son Application a la Pathologie et a la Therapeutique.  (J.-B. Baillière et fils, 1861).

3            Vanderthommen, M. et al. A comparison of voluntary and electrically induced contractions by interleaved 1H-and 31P-NMRS in humans. Journal of Applied Physiology 94, 1012–1024 (2003).

4            Maffiuletti, N. A. Physiological and methodological considerations for the use of neuromuscular electrical stimulation. European journal of applied physiology 110, 223–234 (2010).

5            Filipovic, A., Kleinöder, H., Dörmann, U. & Mester, J. Electromyostimulation—a systematic review of the influence of training regimens and stimulation parameters on effectiveness in electromyostimulation training of selected strength parameters. The Journal of Strength & Conditioning Research 25, 3218–3238 (2011).

6            von Stengel, S., Bebenek, M., Engelke, K. & Kemmler, W. Whole‐body electromyostimulation to fight osteopenia in elderly females: the randomized controlled training and electrostimulation trial (TEST‐III). Journal of osteoporosis 2015, 643520 (2015).

7            Kemmler, W., Fröhlich, M. & Eifler, C. Whole-body electromyostimulation. Effects, limitations, perspectives of an innovative training method. Cham, Switzerland: Springer (2024).

8            Kemmler, W., Fröhlich, M., Von Stengel, S. & Kleinöder, H. Whole-body electromyostimulation–the need for common sense! Rationale and guideline for a safe and effective training. Dtsch Z Sportmed 67, 218–221 (2016).

9            Walsh, D. M., Howe, T. E., Johnson, M. I., Moran, F. & Sluka, K. A. Transcutaneous electrical nerve stimulation for acute pain. Cochrane database of systematic reviews (2009).

10         Sluka, K. A., Bjordal, J. M., Marchand, S. & Rakel, B. A. What makes transcutaneous electrical nerve stimulation work? Making sense of the mixed results in the clinical literature. Physical therapy 93, 1397–1402 (2013).

11         Lake, D. A. Neuromuscular electrical stimulation: an overview and its application in the treatment of sports injuries. Sports medicine 13, 320–336 (1992).

12         Henneman, E. Relation between size of neurons and their susceptibility to discharge. Science 126, 1345–1347 (1957).

13         Gregory, C. M. & Bickel, C. S. Recruitment patterns in human skeletal muscle during electrical stimulation. Physical therapy 85, 358–364 (2005).

14         Jee, Y.-S. The efficacy and safety of whole-body electromyostimulation in applying to human body: based from graded exercise test. Journal of exercise rehabilitation 14, 49 (2018).

15         Fernández-Elías, V. E. et al. Acute effects of whole-body electromyostimulation during a single maximal strength training session. International journal of environmental research and public health 19, 13753 (2022).

16         Dörmann, U. et al. The effects of superimposed whole-body electromyostimulation during short-term strength training on physical fitness in physically active females: a randomized controlled trial. Frontiers in physiology 10, 728 (2019).

17         Banerjee, P., Caulfield, B., Crowe, L. & Clark, A. Prolonged electrical muscle stimulation exercise improves strength and aerobic capacity in healthy sedentary adults. Journal of applied physiology (2005).

18         Maffiuletti, N. et al. The effects of electromyostimulation training and basketball practice on muscle strength and jumping ability. International journal of sports medicine 21, 437–443 (2000).

19         Sillen, M. J., Janssen, P. P., Akkermans, M. A., Wouters, E. F. & Spruit, M. A. The metabolic response during resistance training and neuromuscular electrical stimulation (NMES) in patients with COPD, a pilot study. Respiratory medicine 102, 786–789 (2008).

20         Kemmler, W. et al. Efficacy of whole-body electromyostimulation (WB-EMS) on body composition and muscle strength in non-athletic adults. A systematic review and meta-analysis. Frontiers in physiology 12, 640657 (2021).

21         FDA. Electronic Muscle Stimulators, <https://www.fda.gov/medical-devices/consumer-products/electronic-muscle-stimulators> (2017).

22         He, Z.-H., Bottinelli, R., Pellegrino, M. A., Ferenczi, M. A. & Reggiani, C. ATP consumption and efficiency of human single muscle fibers with different myosin isoform composition. Biophysical journal 79, 945–961 (2000).

23         Kemmler, W., Stengel, S. V., Schwarz, J. & Mayhew, J. L. Effect of Whole-Body Electromyostimulation on Energy Expenditure During Exercise. The Journal of Strength & Conditioning Research 26, 240–245 (2012). https://doi.org/10.1519/JSC.0b013e31821a3a11

24         Teschler, M. et al. Short time effect of a single session of intense whole-body electromyostimulation on energy expenditure. A contribution to fat reduction? Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism 43, 528–530 (2018). https://doi.org/10.1139/apnm-2017-0602

25         Hsu, M.-J., Wei, S.-H. & Chang, Y.-J. Effect of Neuromuscular Electrical Muscle Stimulation on Energy Expenditure in Healthy Adults. Sensors 11, 1932–1942 (2011).

26         Drenowatz, C. Reciprocal compensation to changes in dietary intake and energy expenditure within the concept of energy balance. Advances in Nutrition 6, 592–599 (2015).

27         Perez-De-Arrilucea-Le-Floc’H, U. A. et al. Acute Effects of Whole-Body Electromyostimulation on Energy Expenditure at Resting and during Uphill Walking in Healthy Young Men. Metabolites 12, 781 (2022). https://doi.org/10.3390/metabo12090781

28         Grosset, J. F., Crowe, L., De Vito, G., O’Shea, D. & Caulfield, B. Comparative effect of a 1 h session of electrical muscle stimulation and walking activity on energy expenditure and substrate oxidation in obese subjects. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie appliquee, nutrition et metabolisme 38, 57–65 (2013). https://doi.org/10.1139/apnm-2011-0367