Photo by Nick Fewings on Unsplash
Badania wykazały, że techniki oddychania mogą znacząco wpływać na wyniki sportowe. U ludzi udokumentowano, że sposób oddychania może modulować współczulną aktywność zwężającą naczynia krwionośne w trakcie oddechu. Mimo że w sporcie powszechnie stosuje się wiele różnych technik oddychania, jedynie niewielka liczba badań analizowała zależność między nimi a osiągnięciami sportowymi. Zasadniczo różne formy ćwiczeń oddechowych, obejmujące odmienne głębokości i częstotliwości oddechów, są powszechnie używane w różnych dyscyplinach sportowych. Nadal jednak istnieje duża niejasność co do tego, w jaki sposób głębokość i częstotliwość oddechu mogą być powiązane z wynikami sportowymi, zarówno pod względem fizjologicznym, jak i psychologicznym.
Dostępne, spójne dowody naukowe wskazują, że dobrowolna kontrola oddechu może wpływać na reakcje autonomicznego układu nerwowego, a częstotliwość oddychania może w różny sposób oddziaływać na funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego. Wykazano, że wolne oddychanie obniża spoczynkowe tętno, reakcję tętna na zmianę pozycji ciała oraz ciśnienie krwi. Ponadto zmniejsza aktywność układu współczulnego podczas niedotlenienia wywołanego dużą wysokością, poprawia utlenowanie organizmu, zmniejsza wrażliwość obwodowych chemoreceptorów oraz poprawia wydolność wysiłkową, wrażliwość baroreceptorów i ich funkcję.
Z drugiej strony, w przypadku szybkiego oddychania lub dużej pracy oddechowej panuje dość powszechne przekonanie, że może to zwiększać wentylację pęcherzykową nawet 20-krotnie, co prowadzi do pogorszenia wymiany gazowej i obniżenia wydolności tlenowej. Wskutek zwiększonego wysiłku układ oddechowy może być ograniczony zarówno przez przepływ wydechowy, jak i przez zmęczenie przepony. Co więcej, szybkie oddychanie u osób zdrowych może zwiększać ciśnienie tętnicze, częstość akcji serca i pobudzenie współczulne serca. Niektórzy badacze donoszą jednak o braku zmian w parametrach sercowo-naczyniowych lub funkcjach autonomicznych po praktykowaniu szybkiego oddychania.
Fizjologiczne i mechaniczne aspekty oddechu
Zasadniczo wydolność funkcjonalna zdrowego układu oddechowego człowieka – obejmująca płuca, ścianę klatki piersiowej oraz układy kontroli nerwowej – przewyższa wymagania stawiane mu nawet podczas intensywnego wysiłku. Biorąc pod uwagę wyzwania, z jakimi układ oddechowy musi się zmierzyć w trakcie dużego obciążenia, jest to imponujące osiągnięcie. Zdrowy układ oddechowy musi utrzymywać prawidłowe ciśnienia parcjalne tlenu i dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych poprzez stałe zwiększanie wentylacji pęcherzykowej, która może być nawet 20 razy większa niż w spoczynku. Koszt fizjologiczny takiego wzrostu wentylacji musi być minimalizowany, co osiąga się dzięki zdolności mięśni oddechowych do generowania odpowiedniej siły.
Mimo swojej sprawności, układ oddechowy może być w pewnych sytuacjach ograniczeniem podczas wysiłku. U niektórych osób w trakcie ćwiczeń może dojść do upośledzenia wentylacji potrzebnej do utrzymania prawidłowej wymiany gazowej, co skutkuje dużym wysiłkiem oddechowym. Jeśli płuca i ściana klatki piersiowej nie są w stanie wytworzyć odpowiedniego przepływu i objętości powietrza, może wystąpić ograniczenie przepływu wydechowego, prowadzące do zmęczenia przepony. Występuje wtedy konkurencja pomiędzy mięśniami lokomocyjnymi a oddechowymi, co może obniżać wydolność wysiłkową.
Istnieją dwa rodzaje pracy wykonywanej w celu wentylacji płuc: praca elastyczna i nieelastyczna. Składnik elastyczny obejmuje pokonywanie sprężystości płuc, sprężystości ściany klatki piersiowej oraz napięcia powierzchniowego. Do części nieelastycznej należy opór dróg oddechowych oraz opór tkanek. Oddychanie wiąże się także z pokonywaniem sił bezwładności, sił grawitacji i sił odkształcających ścianę klatki piersiowej. Wdech i wydech powodują wykonywanie pracy mechanicznej, która ma charakter elastyczny oraz jest skierowana przeciwko sile grawitacji, a także pracy oporowej przepływu – z wyjątkiem energii elastycznej zmagazynowanej wcześniej – oraz pracy ujemnej. Podczas wysiłku do wyczerpania minutowa wentylacja prowadzi do nieproporcjonalnego wzrostu pracy oddychania i zużycia tlenu. U zdrowych, sprawnych osób z prawidłową funkcją oddechową zależność między wzrostem intensywności wysiłku a kosztami energetycznymi oddychania opisują równania regresji, które pokazują podobny charakter wzrostu pracy i zużycia tlenu przez mięśnie oddechowe.
Zmiany w oddychaniu mogą także odzwierciedlać zmiany emocji, takich jak smutek, radość, lęk czy strach. Proces oddychania nie tylko wspiera homeostazę fizjologiczną, ale również współistnieje i oddziałuje z reakcjami emocjonalnymi.
Wolny oddech – fizjologia
Badanie modulacji częstości oddechu oraz jej wpływu na funkcjonowanie fizjologiczne i psychiczne jest w ostatnich latach przedmiotem dużego zainteresowania. Literatura wskazuje, że spowolnienie częstości oddechu poniżej 10 oddechów na minutę, określane jako wolne oddychanie (slow-paced breathing), oraz jej zwiększenie powyżej 20 oddechów na minutę, czyli szybkie oddychanie (fast-paced breathing), mogą wywoływać odmienne skutki fizjologiczne i psychologiczne.
Wiele badań wykazało, że wolne oddychanie może zmniejszać aktywność współczulnego układu nerwowego, obniżać ciśnienie krwi i zwiększać zmienność rytmu serca (HRV). Z kolei szybkie oddychanie może pobudzać układ współczulny, zwiększać tętno i podnosić ciśnienie tętnicze. Warto zauważyć, że normalna częstość oddechu u dorosłego człowieka wynosi 12–20 oddechów na minutę. Tachypnoe, czyli przyspieszone oddychanie, może wystąpić w odpowiedzi na różne stany fizjologiczne i psychologiczne, takie jak lęk, gorączka czy niedotlenienie.
Wolne oddychanie (bradypnoe) może mieć różne przyczyny, w tym choroby, stosowanie leków, przewlekłą obturacyjną chorobę płuc, niewydolność serca, zaburzenia metaboliczne, spożywanie alkoholu i narkotyków, a także naturalne fazy snu. Jednak dobrowolne wolne oddychanie (voluntary slow-paced breathing, VSB) stosuje się w celu poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego, m.in. poprzez aktywację nerwu błędnego – głównego nerwu przywspółczulnego układu nerwowego.
Kluczowym wskaźnikiem funkcjonowania autonomicznego układu nerwowego i silnym predyktorem chorobowości oraz śmiertelności jest zmienność rytmu serca (HRV) – miara wahań odstępów czasu między kolejnymi uderzeniami serca. Wyższa zmienność oznacza większą zdolność układu autonomicznego do samoregulacji. Parametr ten może być wykorzystywany jako diagnostyczny i prognostyczny biomarker zdrowia psychicznego, ponieważ większe nasilenie objawów psychicznych jest istotnie związane z obniżoną HRV.
Wyniki badań nad HRV doprowadziły do opracowania nowej techniki szeroko stosowanej w leczeniu różnych chorób fizycznych i zaburzeń psychicznych – biofeedbacku HRV (HRV biofeedback, HRVB). Jest to nieinwazyjna metoda treningowa, której celem jest zwiększenie wahań rytmu serca poprzez informacje zwrotne w czasie rzeczywistym i naukę powolnego oddychania.Chociaż istnieje wiele innych czynników wpływających na wyniki sportowe, przeanalizowano tu główne efekty VSB w odniesieniu do fizjologii i psychologii.
Chociaż temat ten wciąż budzi dyskusje, badania nad fizjologicznymi skutkami wolnego oddychania wykonywanego w sposób dobrowolny wykazały istotny wpływ na układ oddechowy, sercowo-naczyniowy, krążeniowo-oddechowy oraz autonomiczny układ nerwowy. Podczas dobrowolnego wolnego oddychania (VSB) fazy wdechu i wydechu są kontrolowane („rytmizowane”), przy czym wydech jest dłuższy niż wdech. W porównaniu z oddychaniem spontanicznym, VSB odbywa się zwykle w tempie około sześciu cykli na minutę, podczas gdy częstotliwość oddechu spontanicznego wynosi zazwyczaj od 12 do 20 cykli na minutę i charakteryzuje się większą amplitudą ruchów oddechowych.
Wykazano, że VSB poprawia zdrowie i fizjologię reakcji na stres na wielu poziomach, w tym zwiększa sprawność autonomicznego układu nerwowego (np. barorefleks, arytmia zatokowa oddechowa), funkcje krążeniowo-oddechowe i neuroendokrynne, zmniejsza lęk i pobudzenie oraz zwiększa odporność psychiczną. Jeśli chodzi o fizjologiczne efekty wolnego oddychania wykonywanego w sposób dobrowolny, obserwowano umiarkowane obniżenie ciśnienia krwi po interwencjach z zastosowaniem VSB.
Różeniec Górski od Apollo’s Hegemony – wsparcie witalności i sprawności fizycznej – KUP TUTAJ
Szybki oddech
Szybkie oddychanie określa się mianem hiperwentylacji lub tachypnoe, ale te dwa pojęcia nie oznaczają tego samego. Hiperwentylacja to szybkie i głębokie oddychanie, które może być wywołane np. stresem, lękiem, infekcjami dróg oddechowych czy chorobami, takimi jak astma. Tachypnoe to z kolei szybkie, ale płytkie oddychanie, które może pojawić się przy gorączce, wysiłku fizycznym, chorobach serca lub płuc, anemii i innych problemach zdrowotnych.
W obu przypadkach organizm reaguje na nadmiar dwutlenku węgla w płucach i we krwi. Powoduje on zakwaszenie krwi, co mózg odczytuje jako sygnał alarmowy. W odpowiedzi ośrodek oddechowy zwiększa tempo oddychania, aby przywrócić prawidłowe pH krwi.
Tak jak w przypadku dobrowolnego wolnego oddychania, tak i szybkie oddychanie wykonywane świadomie (tzw. voluntary fast-paced breathing, VFB) może wpływać zarówno na organizm, jak i na psychikę. Świadome szybkie oddychanie (VFB) aktywuje układ współczulny, co może wywołać szereg negatywnych skutków dla organizmu. Powoduje obniżenie poziomu dwutlenku węgla we krwi, co może objawiać się zawrotami głowy, uczuciem oszołomienia, mrowieniem w palcach rąk i stóp oraz dusznością. Może także prowadzić do zwężenia naczyń krwionośnych, ograniczając dopływ krwi do mózgu i innych narządów, co sprzyja odczuwaniu lęku i paniki. W skrajnych przypadkach organizm może wejść w stan zasadowicy, co objawia się skurczami i drgawkami mięśni. Szybkie oddychanie może również obniżać poziom tlenu we krwi, prowadząc do zmęczenia, duszności, dezorientacji, a nawet hipoksji, czyli stanu niedotlenienia. Towarzyszy temu wyrzut hormonów stresu, takich jak adrenalina, co nasila reakcję „walcz lub uciekaj” i może zwiększać częstość akcji serca oraz tempo oddechu.
Pod kątem psychologicznym szybkie oddychanie znacząco wpływa na samopoczucie i stan psychiczny. Spadek poziomu dwutlenku węgla we krwi może wywoływać lęk, poczucie zagrożenia, a nawet ataki paniki. Niedotlenienie dodatkowo potęguje objawy takie jak zawroty głowy, dezorientacja, uczucie klaustrofobii czy duszenia się. Często szybki oddech jest nie tylko skutkiem stresu i napięcia, ale także ich przyczyną, tworząc błędne koło. W przypadku napadu paniki może powodować bardzo silny dyskomfort i obniżać jakość życia.
Wykorzystanie technik oddechowych w sporcie
Wolne oddychanie (VSB), dzięki aktywacji układu przywspółczulnego, może korzystnie wpływać na wyniki sportowe. Z punktu widzenia samej rywalizacji sportowej należy uwzględnić zarówno czynniki fizjologiczne, jak i psychologiczne, odnosząc je do sytuacji startowej, a nie jedynie do ogólnego dobrostanu czy zdrowia psychicznego. Powolny oddech pomaga obniżyć tętno i ciśnienie krwi, co sprzyja poprawie wydolności układu krążenia i wytrzymałości. Może również redukować stres i niepokój, poprawiając stan psychiczny zawodnika i jego zdolność do działania pod presją. Dodatkowo zwiększa ilość tlenu docierającego do komórek, co wspiera ogólną kondycję organizmu. Poprawia też funkcjonowanie układu oddechowego i może łagodzić objawy schorzeń, takich jak astma czy przewlekła obturacyjna choroba płuc, które mogłyby ograniczać możliwości wysiłkowe. Oddychanie przeponowe zwiększa pojemność płuc oraz efektywność wentylacji, co pozwala utrzymać wysoką wytrzymałość i sprawność przez dłuższy czas. W dłuższej perspektywie VSB sprzyja lepszej regulacji emocji, zwiększa odporność na stres, a także poprawia zmienność rytmu serca, co przekłada się na większą zdolność adaptacji do zmieniających się warunków. Może też wspierać funkcje poznawcze, takie jak uwaga, pamięć robocza czy elastyczność myślenia.
Z kolei szybkie oddychanie (VFB), szczególnie w formie hiperwentylacji, ma na ogół negatywny wpływ na osiągi sportowe. Powoduje nadmierną utratę dwutlenku węgla, co może prowadzić do zasadowicy oddechowej, ograniczenia dopływu tlenu do mięśni, szybszego zmęczenia i spadku wytrzymałości. Zwężenie naczyń krwionośnych zmniejsza przepływ krwi do mózgu i innych narządów, co pogarsza koordynację i równowagę, utrudniając wykonywanie złożonych ruchów. Hiperwentylacja może również wywoływać uczucie lęku i paniki, obniżając zdolność do koncentracji i działania w warunkach presji. Mimo to, odpowiednio kontrolowane techniki szybkiego oddychania mogą w pewnych sytuacjach wspierać wydolność sportową, zwiększając dostarczanie tlenu do mięśni, a także poprawiając siłę, szybkość, czas reakcji i napięcie mięśni brzucha.
Olej rybi od Apollo’s Hegemony – duża dawka EPA i DHA w kapsułce – KUP TUTAJ
Oddychanie przed, po i w trakcie wysiłku
Przed wysiłkiem warto dobrać technikę oddychania odpowiednią do rodzaju planowanego wysiłku. Powolne, głębokie oddychanie będzie korzystne, jeśli celem jest zwiększenie dotlenienia organizmu, rozluźnienie, poprawa koncentracji lub korekta postawy. Oddychanie przeponowe może zwiększyć ilość tlenu we krwi, uspokoić układ nerwowy, ułatwić skupienie i wspierać prawidłowe ustawienie ciała, co zmniejsza napięcia i poprawia biomechanikę ruchu. Technika ta polega na powolnym wdechu nosem z wypełnieniem przepony powietrzem i wolnym wydechu ustami, w pozycji stojącej, siedzącej lub leżącej, przez kilka minut przed wysiłkiem. Z kolei szybkie oddychanie przed wysiłkiem może być korzystne, gdy potrzebna jest większa aktywacja układu współczulnego, wyższe tętno oraz zwiększenie pobudzenia psychofizycznego w kontrolowany sposób — na przykład przed startem wymagającym natychmiastowej, maksymalnej mobilizacji.
Podczas wysiłku kluczowe jest utrzymanie stałego i kontrolowanego rytmu oddechowego, co pozwala na właściwą wymianę tlenu i dwutlenku węgla oraz efektywne zaopatrywanie mięśni w tlen. Najczęściej stosuje się dwa sposoby oddychania: rytmiczne — zsynchronizowane z ruchem (np. w bieganiu wdech przez trzy kroki, wydech przez dwa) oraz kontrolowane — głęboki wdech przeponowy i powolny, pełny wydech. Odpowiednio dobrany schemat oddechu pomaga regulować tętno, zmniejszać stres i utrzymywać wydolność przez dłuższy czas. Ważne jest, aby słuchać sygnałów organizmu i w razie potrzeby dostosowywać sposób oddychania.
Po zakończeniu wysiłku warto przejść do powolnego, głębokiego oddychania, które wspomaga powrót organizmu do stanu spoczynku. Takie oddychanie obniża tętno, odciąża układ krążenia, sprzyja szybszej regeneracji poprzez usuwanie produktów przemiany materii (np. kwasu mlekowego), uspokaja układ nerwowy i poprawia postawę, zmniejszając napięcia mięśniowe. Dzięki temu proces regeneracji jest efektywniejszy, a organizm szybciej odzyskuje gotowość do kolejnego wysiłku.
Podsumowanie
Podsumowując, techniki oddychania stanowią istotny, a często niedoceniany element przygotowania i realizacji wysiłku fizycznego. Zarówno wolne, jak i szybkie oddychanie wywołują odmienne reakcje fizjologiczne i psychologiczne, które mogą wspierać lub ograniczać wydolność sportową w zależności od kontekstu i sposobu ich wykorzystania. Wolne oddychanie (VSB) sprzyja aktywacji układu przywspółczulnego, poprawia gospodarkę tlenową, obniża tętno i ciśnienie krwi, wspiera koncentrację oraz odporność na stres, a w dłuższej perspektywie zwiększa zdolność adaptacji do obciążeń. Z kolei szybkie oddychanie (VFB) aktywuje układ współczulny, co może być korzystne w sytuacjach wymagających natychmiastowej mobilizacji, lecz w nadmiarze grozi pogorszeniem wymiany gazowej, obniżeniem wydolności i negatywnymi skutkami psychicznymi. Świadome wykorzystanie odpowiednich technik oddechowych przed, w trakcie i po wysiłku pozwala nie tylko optymalizować wyniki sportowe, ale także wspierać proces regeneracji i utrzymanie równowagi psychofizycznej. W praktyce sportowej właściwe dostosowanie rytmu i głębokości oddechu do charakteru wysiłku staje się więc narzędziem o dużym potencjale treningowym i prozdrowotnym.
Bibliografia:
Amann, M. Pulmonary system limitations to endurance exercise performance in humans. Exp. Physiol. 2012, 97, 311–318. [CrossRef]
Bettinelli, D.; Kays, C.; Bailliart, O.; Capderou, A.; Techoueyres, P.; Lachaud, J.L.; Vaïda, P.; Miserocchi, G. Effect of gravity and posture on lung mechanics. J. Appl. Physiol. 2002, 93, 2044–2052. [CrossRef]
Brodal, P. The Central Nervous System, Structure and Function, 3rd ed.; Oxford University Press: Oxford, UK, 2004.
Desai, J.P.; Moustarah, F. Pulmonary Compliance. Am. J. Dis. Child. 2022, 123, 89–95.
European Lung Fondation. Your lungs and exercise. Breathe 2016, 12, 97–100. [CrossRef]
Gee, C.M.; Williams, A.M.; Sheel, A.W.; Eves, N.D.; West, C.R. Respiratory muscle training in athletes with cervical spinal cord injury: Effects on cardiopulmonary function and exercise capacity. J. Physiol. 2019, 597, 3673–3685. [CrossRef]
Gerritsen, R.J.S.; Band, G.P.H. Breath of Life, The Respiratory Vagal Stimulation Model of Contemplative Activity. Front. Hum. Neurosci. 2018, 12, 397. [CrossRef]
Goessl, V.C.; Curtiss, J.E.; Hofmann, S.G. The effect of heart rate variability biofeedback training on stress and anxiety, a meta-analysis. Psychol. Med. 2017, 47, 2578–2586. [CrossRef]
Guenette, J.A.; Sheel, A.W. Physiological consequences of a high work of breathing during heavy exercise in humans. J. Sci. Med. Sport 2007, 10, 341–350. [CrossRef]
Guyenet, P.G. Regulation of Breathing and Autonomic Outflows by Chemoreceptors. Compr. Physiol. 2014, 4, 1511.
Harms, C.A.; Babcock, M.A.; McClaran, S.R.; Pegelow, D.F.; Nickele, G.A.; Nelson, W.B.; Dempsey, J.A. Respiratory muscle work compromises leg blood flow during maximal exercise. J. Appl. Physiol. 1997, 82, 1573–1583. [CrossRef]
Harms, C.A.; Wetter, T.J.; McClaran, S.R.; Pegelow, D.F.; Nickele, G.A.; Nelson, W.B.; Hanson, P.; Dempsey, J.A. Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. J. Appl. Physiol. 1998, 85, 609–618. [CrossRef]
Homma, I.; Masaoka, Y. Breathing rhythms and emotions. Exp. Physiol. 2008, 93, 1011–1021. [CrossRef]
Laborde, S.; Allen, M.S.; Borges, U.; Dosseville, F.; Hosang, T.J.; Iskra, M.; Mosley, E.; Salvotti, C.; Spolverato, L.; Zammit, N.; et al. Effects of voluntary slow breathing on heart rate and heart rate variability, A systematic review and a meta-analysis. Neurosci. Biobehav. Rev. 2022, 138, 104711. [CrossRef]
Lehrer, P.M.; Vaschillo, E.; Vaschillo, B. Resonant frequency biofeedback training to increase cardiac variability, Rationale and manual for training. Appl. Psychophysiol. Biofeedback 2000, 25, 177–191. [CrossRef]
Morton, A.R. Exercise Physiology. In Pediatric Respiratory Medicine; Taussing, L.M., Landau, L.I., Eds.; Mosby Elsevier: Maryland Heights, MO, USA, 2008; pp. 99–110.
Narkiewicz, K.; van de Borne, P.; Montano, N.; Hering, D.; Kara, T.; Somers, V.K. Sympathetic neural outflow and chemoreflex sensitivity are related to spontaneous breathing rate in normal men. Hypertension 2006, 47, 51–55. [CrossRef]
Nicks, C.R.; Morgan, D.W.; Fuller, D.K.; Caputo, J.L. The influence of respiratory muscle training upon intermittent exercise performance. Int. J. Sports Med. 2009, 30, 16–21. [CrossRef]
Pal, G.K.; Velkumary, S.; Madanmohan. Effect of short-term practice of breathing exercises on autonomic functions in normal human volunteers. Indian J. Med. Res. 2004, 120, 115–121.
Park, S.B.; Khattar, D. Tachypnea; StatPearls Publishing: Treasure Island, FL, USA, 2022.
Pizzoli, S.F.M.; Marzorati, C.; Gatti, D.; Monzani, D.; Mazzocco, K.; Pravettoni, G. A meta-analysis on heart rate variability biofeedback and depressive symptoms. Sci. Rep. 2021, 11, 6650. [CrossRef]
Russo, M.A.; Santarelli, D.M.; O’Rourke, D. The physiological effects of slow breathing in the healthy human. Breathe 2017, 13, 298. [CrossRef]
Sales, A.T.; Fregonezi, G.A.; Ramsook, A.H.; Guenette, J.A.; Lima, I.N.; Reid, W.D. Respiratory muscle endurance after training in athletes and non-athletes, A systematic review and meta-analysis. Phys. Ther. Sport 2016, 17, 76–86. [CrossRef]
Wallin, B.G.; Hart, E.C.; Wehrwein, E.A.; Charkoudian, N.; Joyner, M.J. Relationship between breathing and cardiovascular function at rest, sex-related differences. Acta Physiol. 2010, 200, 193–200. [CrossRef]
Whited, L.; Graham, D.D. Abnormal Respirations; StatPearls Publishing: Treasure Island, FL, USA, 2022.
Zaccaro, A.; Piarulli, A.; Laurino, M.; Garbella, E.; Menicucci, D.; Neri, B.; Gemignani, A. How Breath-Control Can Change Your Life, A Systematic Review on Psycho-Physiological Correlates of Slow Breathing. Front. Hum. Neurosci. 2018, 12, 353. [CrossRef]
