あまりにも有名な数字だと、誰も疑わなくなる。

ランニングマシンの傾斜は1％。乳酸は4mmol/L。ランニングや持久系トレーニングに関わる人の中には、こうした数字を耳にしたことがある人も少なくないだろう。当たり前に使われるので、なぜ1％なのか、なぜ4mmol/Lなのかと聞かれると、むしろ答えに困るかもしれない。

これはスポーツに限った話ではないが、数字には不思議な力がある。複雑な説明より、一つの数字や基準にまとめられた方が、覚えやすく、人にも伝えやすい。しかし、伝わりやすくなるほど、その数字が成り立つ条件は見えにくくなる。

ランニングマシンの傾斜はなぜ1％なのか？

まず、ランニングマシン（トレッドミル）の傾斜1％から考えてみたい。屋外を走る場合、身体は空気の中を前進するために空気抵抗を受ける。一方、ランニングマシンを走る場合、身体の位置は前進しないため、屋外走ほど空気抵抗を受けない。そこで、その分の負担を補うために、少し上り坂にすればよいのではないか、という発想が生まれる。

この問題を直接検討した有名な研究が、当時、英国・ブライトン大学に在籍していたJonesとDoustが1996年に発表した研究[1]である。対象はランニングマシンでの走行に慣れていた男性ランナー9名。実験では、時速10.5-18.0kmの6段階の速度で、平坦な屋外走と、傾斜を0％、1％、2％、3％に設定したランニングマシン走で酸素摂取量を測定した。酸素摂取量とは、運動中に身体がどの程度の酸素を取り込み、利用しているかを示す値である。有酸素運動では酸素を利用してエネルギーを産み出しているため、酸素摂取量は運動時のエネルギー需要を反映する指標として用いられている。

得られた結果は、6つの速度のいずれにおいても、傾斜1％のランニングマシン走の酸素摂取量が、屋外走の酸素摂取量との間で有意な差がなかったというものである[2]。ここから、よく知られたランニングマシンは1％という考え方が生まれた。実際、論文のタイトルも「A 1% treadmill grade most accurately reflects the energetic cost of outdoor running」と、1％を強く打ち出している。

この論文の影響力は極めて大きかった。Googleが提供する学術検索エンジン、Google Scholarを見ると引用数は1300件を超え、ランニングマシンの傾斜を1％に設定する際の根拠として繰り返し引用されてきた。さらに、1％という数字はスポーツ現場にも広く入り込み、いつしか屋外のランニングに近づけるための標準的な補正として扱われるようになった。

ところが、論文をしっかり読むと印象が変わってくる。低い二つの速度では、屋外走は傾斜0％のランニングマシン走とも酸素摂取量に差がない。また、時速15.0kmと16.5kmでは、傾斜1％だけでなく2％との間にも有意差がなかった[3]。さらに重要なのは、考察においてJonesら自身が、「時速7.2-10.8km程度では傾斜0.5％が最も適切である一方、時速18-21.6km程度では傾斜2％が平地での屋外走の酸素摂取量を最もよく反映する可能性がある」と述べていることである。つまり、タイトルや結論では1％を強く推しているものの、速度によって適切な傾斜が異なることを認めていたのである。ただし、その後に広く残ったのは、速度によって適切な傾斜が変わるかもしれないという少し面倒な話ではなく、ランニングマシンは1％という非常に覚えやすい数字だった。

しかも、Jonesらが比較したのはあくまでも酸素摂取量に過ぎない。それがスポーツ現場に降りてくると、1％にすれば屋外と同じ負荷になる、と意味が広がっていく。酸素摂取量が同程度だからといって、乳酸応答や主観的なきつさ、心拍数まで同じとは限らない。実際、例えば、乳酸応答からみると、傾斜を1％に設定したとしても屋外走とランニングマシン走は一致せず、ランニングマシンの方が低くなる（負荷が軽い）ことが示されている[4]。

閾値は本当に4mmol/Lに存在するのか？

もう一つ、取り上げたい数字が4mmol/Lである。こちらも専門的な数字なので丁寧に説明していきたい。運動すると、エネルギーを生み出す過程で体内には乳酸が作られる。ゆっくり走っているときにも乳酸は作られているが、身体の中で処理されるため、血液中の乳酸濃度はそれほど高くならない。しかし、走る速度を徐々に上げていくと、乳酸の処理が追いつかなくなり、あるところから血中乳酸濃度が大きく上昇する。その変化を見ることで、どの程度の強度までなら比較的長く運動を続けられるのかを推定できる。その中で長く使われてきた数字が4mmol/Lである[5]。

この数字の歴史は半世紀前にまで遡る。1976年、ドイツ・ケルンの研究グループは、運動強度を高めていく中での有酸素－無酸素移行という閾値[6]が、血中乳酸濃度4mmol/L付近で起こると推定した。ところが、その研究に関わったHeck博士らが2024年に歴史を振り返った論文[7]では、1976年の時点では、4mmol/Lでその移行が起こるという主張を直接支持するデータは提示されていなかったと述べている。

もちろん、その後に検証はされた。Heck博士らは、一定の強度で運動を続け、血中乳酸濃度が時間とともに上がり続けず、安定していられる最大の運動強度を調べた。現在ではMLSS（Maximum Lactate Steady State：最大乳酸定常状態）と呼ばれるもので、簡単に言うと、これ以上強度を上げると乳酸濃度が上がり続けてしまう、その一歩手前の強度のことである。15名を対象に調べたところ、そのときの血中乳酸濃度は4.0±0.7mmol/L（平均値±標準偏差）だった。つまり、4mmol/Lという数字はまったく根拠がなかったわけではない。後付けではあったが、確かに4mmol/L付近だったのである。

ここで重要なのは、あくまでも平均値という点である。全員が4mmol/Lぴったりではないことは標準偏差の数値をみれば明らかである。さらに興味深いのは、測り方を変えるだけでも数字が変わってしまうことである。Heck博士らは、自転車の漸増負荷試験で各負荷を5分間維持してから次の負荷へ上げる方法を3分ごとに負荷を上げる方法に変えると、MLSSに相当する運動強度に到達した時点の血中乳酸濃度が、平均4mmol/Lから3.5mmol/Lへ低下することを示している。つまり、同じようにMLSSに相当する強度を評価していても、各段階をどのくらいの時間続けるかによって、その時点で測定される血中乳酸濃度は変わり得るのである。同様に、自転車で3分ごとに50Wずつ負荷を上げる方法で測定すると、MLSSに相当する強度での血中乳酸濃度は平均約3mmol/L（この場合も低い血中乳酸濃度で閾値に到達してしまう）であった。つまり、テスト方法を変えれば、その閾値は3mmol/Lにも4mmol/Lにも変わり得るのである。

科学の短絡化を避けるためには？

ここまで説明すると、ランニングマシンは1％、乳酸は4mmol/L、という言葉が少し違って見えてこないだろうか。誤解のないように補足するが、筆者は、アスリートや指導者がこうした数字を使ってはいけないと言いたいわけではない。1％も4mmol/Lも便利であり、条件によっては役立つ。問題は、その数字を知ったことで、かえって思考を止めてしまうことである。

では、それを避けるためにはどうしたらよいのだろうか。最低限意識したいのは、こうした情報について、主語、述語、目的語をセットで見ることだろう。可能であれば、そこに条件と例外まで加えたい。例えば、ランニングマシンの傾斜1％が屋外と同じ、という文章では、大事な情報がかなり抜け落ちている。誰が走ったのか？どの速度で走ったのか？何を比較したのか？そして、何が同じだったのか？

Jonesらの研究であれば、ランニングマシン走に慣れた男性ランナー9名を対象に、時速10.5-18.0kmの範囲で屋外走とランニングマシン走の酸素摂取量を比較し、1％条件ではいずれの速度でも屋外走との有意差がなかった、というのがまず元の研究に近い。しかし、実際にはこれでもまだ不十分である。低い速度では0％でも屋外走との差はなく、時速15.0-16.5kmでは2％でも差がなかった。さらに著者自身が、低速では0.5％が最も適切であり、高速では2％が屋外走の酸素摂取量を最もよく反映する可能性があると述べている。ここまで見て初めて、元の研究が何を示し、何を示していないのかが分かる。

科学的な情報を伝えるうえで、わかりやすさは大切である。しかし、わかりやすさという建前のもとで条件や例外を削り続けてしまったら、それは短絡化である。そして現在は、この短絡化がさらに加速しやすい状況になっている。例えば、検索エンジンに質問を入力すると、上部にAIが複数の情報をまとめた概要を示してくれる。これは便利である一方、もともとあった条件や例外は、要約される過程で見えなくなりやすい。しかも、出典まで示されていれば、その答えをそのまま受け入れたくなる。要約されるほど、条件は落ちやすい。今回取り上げた「1％」や「4mmol/L」は、そのことを考えるうえでもよい例かもしれない。長く使われている数字や、常識とされている数字ほど、ときにはその原点まで戻ってみたい。

なぜその数字なのか。その研究では誰を調べたのか。何を測ったのか。どの条件なら成立したのか。そして、どの条件では成立しなかったのか。「エビデンスに基づく」とは、論文に書いてある数字を覚えることではない。むしろ、その数字から抜け落ちた主語、述語、目的語、条件、例外を意識し続けることだと考える。もちろん、世の中にあるすべての情報について原著まで遡って確認することは現実的ではない。筆者自身、様々な情報をある程度単純化して理解しながら生きている。それでも、「そう言われているから」と思考を止めるのではなく、ときには、なぜそう言われているのかと原点に戻ってみる姿勢は持ち続けたい。

では、これらの情報を生み出している研究者はどうなのだろうか。研究者なら当然、こうした数字の原点や条件を理解したうえで使っているはず、と言いたいところだが、そう単純ではないと筆者は考えている。特に傾斜1％については、研究者自身も、その数字の一人歩きを作る側にいたのではないだろうか。しかも、それは単純に研究者が勉強不足だから、という話ではない。研究者が合理的に研究を進めるからこそ、疑われなくなる数字や方法が生まれる構造がある。次回は、その点について考えてみたい。

独立研究者（KDDI総合研究所リサーチフェロー）　髙山 史徳

[1] Jones, A. M., & Doust, J. H. (1996). A 1% treadmill grade most accurately reflects the energetic cost of outdoor running. Journal of sports sciences, 14(4), 321–327. https://doi.org/10.1080/02640419608727717

[2] 「有意差がなかった」ことは、両条件が同等であることを意味するわけではない。厳密には、「統計学的に差を検出できなかった」という結果である。

[3] 最も高い時速18kmでは、いずれの傾斜条件でも屋外走との間に有意差は認められなかった。この速度では運動強度が高く、無酸素性エネルギー供給の寄与も大きくなるため、酸素摂取量のみを用いてエネルギー需要を評価することには限界があった可能性がある。

[4] Miller, J. R., Van Hooren, B., Bishop, C., Buckley, J. D., Willy, R. W., & Fuller, J. T. (2019). A Systematic Review and Meta-Analysis of Crossover Studies Comparing Physiological, Perceptual and Performance Measures Between Treadmill and Overground Running. Sports medicine (Auckland, N.Z.), 49(5), 763–782. https://doi.org/10.1007/s40279-019-01087-9

[5] 血中乳酸濃度が4mmol/Lに達する運動強度は、OBLA（Onset of Blood Lactate Accumulation：血中乳酸蓄積開始点）と呼ばれることがある。

[6]有酸素－無酸素移行（Aerobic-Anaerobic Transition）という表現は現在ではあまり一般的ではなく、関連する概念として、無酸素性閾値（Anaerobic Threshold）、第二の乳酸性閾値（Second Lactate Threshold：LT2）、OBLAなどの用語が用いられている。

[7] Heck, H., & Wackerhage, H. (2024). The origin of the maximal lactate steady state (MLSS). BMC sports science, medicine & rehabilitation, 16(1), 36. https://doi.org/10.1186/s13102-024-00827-3