把脸埋进一盆冷水,屏住呼吸半分钟,脉搏通常会降下来。这不是你决定的,而是一种古老的自动反射。从水獭到抹香鲸,所有会潜水的呼吸空气的哺乳动物都有它,人类也保留了一个温和的版本。
对自由潜水员来说,潜水反射是放松良好的闭气能远远超出体内氧储量简单推算时长的原因之一。理解它,有助于你读懂闭气时的身体感受,明白为什么一节训练里前几次闭气和后面几次感觉不同,也能理解为什么有些闭气运动员在静态闭气冲击前要先给脸降温。
潜水反射到底是什么
潜水反射(又称潜水反应)是神经系统在你停止呼吸时触发的一组协调变化;如果面部同时浸在冷水里,反应会更强1。它的作用很简单:在没有新氧气进来的时候,放慢身体消耗现有氧气的速度,并把氧气留给离不开它的器官,也就是大脑和心脏2。
此时自主神经系统的两个分支同时工作,这并不常见。副交感神经通过迷走神经让心跳变慢;交感神经则让皮肤、四肢和许多内脏的血管收紧。平时这两个系统方向相反,潜水时却彼此配合。
三种作用,同一个目标
心动过缓:心跳变慢
潜水反射最为人熟知的表现是闭气时心率下降,即心动过缓。它并非瞬间出现,而是在闭气的前段逐渐加深,随后趋于稳定在较低水平2。心跳慢了,心脏做功就少,耗氧也就随之减少。人类的心率下降通常是中等程度的,幅度在个体之间、甚至同一个人的不同日子之间都可能相差很大。
外周血管收缩:血液流向躯干
与此同时,供应皮肤、手臂和腿部肌肉以及部分腹腔器官的小动脉会收窄。血液被重新分配到胸部和头部,所携带的氧气优先供给大脑和心肌1。像静息状态下的肌肉这类组织,对低氧的耐受力要强得多,可以暂时依靠自身的局部储备。正因为这种收缩,长时间闭气时血压会升高,结束后手脚也可能发凉或发麻。
脾脏收缩:红细胞储备
脾脏储存着高浓度的红细胞。闭气时脾脏收缩,把一部分储备释放进血液循环,使血液的携氧能力略有提升3。与心动过缓不同,这一效应不是在单次闭气中完成,而是在连续多次闭气中逐步累积,恢复正常呼吸后又会慢慢消退。这也是许多静态闭气运动员在极限尝试之前,要先做几次逐渐加长的热身闭气的原因之一4。
潜水反射不会给你更多氧气,而是让你把已有的氧气用得更慢,并且用在该用的器官上。
什么会触发它
触发这一反应的刺激有两种,而且两者的效果可以叠加2。
- 闭气本身。只要停止呼吸,就足以产生较弱的反应,哪怕你皮肤干燥地躺在床上。每次陆上静态训练,你锻炼的正是这一版本。
- 面部遇冷。面部皮肤中的感受器由三叉神经传导,在额头、眼周和鼻子周围尤其敏感1。闭气时让冷水接触这一区域,心跳减慢通常明显比在空气中闭气更强。在一定范围内,水越冷,反应往往越强。
其他因素也会调节它。焦虑和肌肉紧张会削弱反射,这也是放松在闭气中如此重要的又一个原因。从容、不慌不忙的准备是最好的起点,例如我们自由潜水呼吸训练指南中介绍的慢呼吸。只把身体浸入水中而不浸脸,反应会比直接浸脸弱。
人类与海豹、鲸类的比较
海洋哺乳动物是这一反射的冠军。海豹潜水时心跳可以大幅减慢,身体大部分区域的血流几乎被切断,而且它们的脾脏按比例来说非常巨大,是一个大型红细胞储存库。它们的肌肉中还富含肌红蛋白,这是一种能储存氧气的蛋白质。
人类拥有同样的基本机制,只是温和得多3。我们的心跳减慢幅度较小,脾脏很小,肌肉储存的氧气也少得多。即便如此,人类的反应仍然足够重要:在训练有素的闭气潜水员中,更明显的潜水反应与更长的闭气时间相关4。它是众多因素之一,其他因素还包括肺容量、对二氧化碳的耐受力以及保持放松的能力。
能通过训练增强吗
老实说:在一定程度上可以,但证据仍然有限。横断面比较显示,经验丰富的闭气潜水员往往比未经训练的人反应更强4。但仅凭这一点并不能证明差异是训练造成的,因为天生反射较强的人,也可能更容易被这项运动吸引、也更擅长它。
Engan等人让一批闭气新手进行了为期两周的每日闭气训练,在训练前后分别测量了闭气时长、闭气时的心率反应、脾脏收缩以及红细胞生成(造血)指标5。
这项研究常被引用为反射部分环节能够快速适应的证据。但要注意它的范围:样本是一小群新手,方案周期短,各项指标的变化也并不一致。它说明这个系统会对训练作出反应,却不能说明多年之后它还能进步多少。
在实践中,规律的闭气训练似乎是最主要的抓手,而你每做一次CO₂训练表或静态闭气训练,其实已经在用它了。进步的一部分并不来自反射本身,而是来自你能放松到足以让反射发挥作用。遗传也划定了一个范围:执行同一套计划的两个人,反应可能相当不同。
在陆上静态训练中运用它
既然面部遇冷能加强反应,静态闭气运动员中一个常见的做法就是在闭气前给脸降温。这不是魔法,也不是每个人都能感到差别,但很多人反映自己会更平静、更踏实。如果想尝试,请保持简单,并且在陆上进行。
- 准备一条冰凉的湿毛巾自来水的凉度就够了。不要把冰块直接贴在皮肤上;如果不习惯,也不要用太冷的水。
- 躺下,平静呼吸几分钟缓慢、放松地呼吸,呼气拉长。不要过度换气。
- 把毛巾敷在额头和眼睛上这是最敏感的区域。鼻子和嘴巴要完全露出来。
- 照常闭气并进行对比保持同样的训练表或流程,记录闭气的感受,比如第一次膈肌收缩出现的时间。要综合多次训练来判断,而不是只看一次。
闭气时你不需要去感受脉搏,Anima Apnea应用也不测量心率。更好的指标是你的放松程度,以及第一次膈肌收缩出现的时间;你点击屏幕时,应用会记录下这个时间。如果面部降温对你有帮助,几周之内就会在这里体现出来。
潜水反射也解释了一个常见现象:一节训练中的第一次闭气,往往比第三、第四次更吃力。热身闭气给了脾脏和心血管反应启动的时间。我们的突破3分钟指南介绍了如何在极限尝试前安排热身。
安全第一
不要把脸埋在水盆、洗手池或浴缸里做静态闭气。昏厥可能毫无预兆地发生,而脸浸在水中时,后果可能致命。给面部降温请用湿毛巾,并躺在陆上进行。任何水中闭气都必须有受过训练的潜伴全程看护。
- 潜水反射不能防止昏厥。它只是减缓氧气下降,并不能阻止下降。所有闭气训练的规则同样适用。
- 闭气前绝不要过度换气。它不会增加任何有用的氧气,却会消除你的预警信号。
- 如果感到头晕、心悸、发麻、视觉异常或任何不寻常的情况,请立即停止训练。
- 已有文献记录闭气潜水期间会出现心律不齐3。如果你患有心脏病或心律失常、高血压、肺部疾病、癫痫,或正在怀孕,请在闭气训练或冷水敷脸前咨询医生。
- 凡是在开放水域进行的活动,都应通过认证课程学习(AIDA、Molchanovs、SSI、PADI Freediver或同等课程)。在水中,潜水反射只是更大图景中的一环,其中还包括耳压平衡和救援技能。
常见问题
离开水,潜水反射还会出现吗?
会。即使躺在床上,单纯闭气也会引发较弱的潜水反射。给面部降温,尤其是额头和眼周,通常会让反射更明显。
潜水反射可以通过训练增强吗?
在一定程度上可以。训练有素的潜水员往往反应更明显,针对初学者的短期训练研究也测到了其中部分环节的变化。不过每个人的适应程度差异很大,遗传也起一定作用。
用冷水敷脸能提高静态闭气成绩吗?
不少自由潜水员发现,面部降温后自己更平静,闭气时间也稍长一些,从生理上看这也说得通。但效果因人而异,幅度有限。请躺着使用冰凉的湿毛巾,绝不要把脸埋进水盆或浴缸里闭气。
潜水反射危险吗?
对健康人来说,这是一种正常的保护性反应。但它无法防止昏厥,部分人还可能伴随心律不齐。有心脏疾病的人在进行闭气训练或冷水敷脸之前,应先咨询医生。
为什么闭气时心跳会变慢?
这是潜水反射的一部分,由迷走神经让心跳减慢。心跳变慢,心脏本身耗氧更少;再加上四肢血管收缩,有助于把氧气留给大脑和心脏。
Anima Apnea提供静态闭气计时器、根据个人最佳成绩生成的CO₂和O₂训练表、闭气前的引导呼吸,以及点击记录每次膈肌收缩的功能,让你一次次看到自己的进步。
参考文献
- Gooden BA. Mechanism of the human diving response. Integrative Physiological and Behavioral Science, 1994.
- Foster GE, Sheel AW. The human diving response, its function, and its control. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 2005.
- Lindholm P, Lundgren CEG. The physiology and pathophysiology of human breath-hold diving. Journal of Applied Physiology, 2009.
- Schagatay E. Predicting performance in competitive apnoea diving. Part I: static apnoea. Diving and Hyperbaric Medicine, 2009.
- Engan H et al. Effects of two weeks of daily apnea training on diving response, spleen contraction, and erythropoiesis in novel apneists. European Journal of Applied Physiology, 2013.