Fiziologia exercițiilor fizice - Exercise physiology

Pentru o acoperire mai largă a acestui subiect, consultați Kinesiology .
Image
Bicicliștii pot fi instruiți și evaluați de fiziologii de exerciții pentru a optimiza performanța.

Exercitarea Fiziologie este fiziologia de exerciții fizice . Este una dintre profesiile de sănătate aliate care implică studiul răspunsurilor acute și adaptărilor cronice la exerciții. Fiziologii de exerciții fizice sunt cei mai calificați profesioniști în exerciții fizice și utilizează educația, intervenția în stilul de viață și forme specifice de exercițiu pentru reabilitarea și gestionarea leziunilor și afecțiunilor acute și cronice.

Înțelegerea efectului exercițiului implică studierea modificărilor specifice ale sistemelor musculare , cardiovasculare și neuro- umorale care duc la modificări ale capacității funcționale și ale forței datorate antrenamentului de rezistență sau antrenamentului de forță . Efectul antrenamentului asupra corpului a fost definit ca reacția la răspunsurile adaptative ale corpului care rezultă din exerciții fizice sau ca „o creștere a metabolismului produsă de exerciții fizice”.

Fiziologii care fac exerciții fizice studiază efectul exercițiului asupra patologiei și mecanismele prin care exercițiile fizice pot reduce sau inversa progresia bolii.

Istorie

Vezi și: Exercițiu § Istorie și Exercițiu aerob § Istorie

Fiziologul britanic Archibald Hill a introdus conceptele de absorbție maximă de oxigen și datorii de oxigen în 1922. Hill și medicul german Otto Meyerhof au împărțit Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină din 1922 pentru munca lor independentă legată de metabolismul energiei musculare. Pe baza acestei lucrări, oamenii de știință au început să măsoare consumul de oxigen în timpul exercițiului. Contribuții remarcabile au fost făcute de Henry Taylor de la Universitatea din Minnesota , oamenii de știință scandinavi Per-Olof Åstrand și Bengt Saltin în anii 1950 și 60, Laboratorul de oboseală Harvard, universitățile germane și Centrul de cercetare musculară din Copenhaga, printre altele.

În unele țări este un furnizor de asistență medicală primară. Fiziologii de exerciții acreditați (AEP) sunt profesioniști instruiți în universitate care prescriu intervenții bazate pe exerciții pentru a trata diverse afecțiuni folosind prescripții specifice de răspuns la doză specifice fiecărui individ.

Consum de energie

Oamenii au o capacitate mare de a cheltui energie timp de multe ore în timpul efortului susținut. De exemplu, o bicicletă individuală la o viteză de 26,4 km / h (16,4 mph) pe 8 204 km (5.098 mi) în 50 de zile consecutive a cheltuit un total de 1.145 MJ (273.850 kcal; 273.850 calorii dietetice) cu o putere medie de 182,5 W.

Mușchiul scheletic arde 90 mg (0,5 mmol ) de glucoză în fiecare minut în timpul activității continue (cum ar fi atunci când se extinde în mod repetat genunchiul uman), generând ≈24 W de energie mecanică și, deoarece conversia energiei musculare este eficientă doar cu 22-26%, ≈76 W de energie termică. Mușchiul scheletic în repaus are o rată metabolică bazală (consum de energie în repaus) de 0,63 W / kg, ceea ce face o diferență de 160 de ori între consumul de energie al mușchilor inactivi și activi. Pentru efortul muscular de scurtă durată, cheltuielile de energie pot fi mult mai mari: un bărbat adult adult atunci când sare dintr-o ghemuit poate genera mecanic 314 W / kg. O astfel de mișcare rapidă poate genera de două ori această cantitate la animalele neumane, cum ar fi bonobos , și la unele șopârle mici.

Această cheltuială de energie este foarte mare în comparație cu rata metabolică bazală de repaus a corpului uman adult. Această rată variază oarecum în funcție de mărime, sex și vârstă, dar este de obicei între 45 W și 85 W. Cheltuielile totale de energie ( TEE ) datorate energiei musculare consumate sunt mult mai mari și depind de nivelul mediu de muncă fizică și exerciții fizice efectuate în timpul unei zile. Astfel, exercițiile fizice, în special dacă sunt susținute pentru perioade foarte lungi, domină metabolismul energetic al corpului. Cheltuielile cu energia pentru activitatea fizică se corelează puternic cu sexul, vârsta, greutatea, ritmul cardiac și VO 2 max al unei persoane, în timpul activității fizice.

Modificări metabolice

Image
Laborator de ergospirometrie pentru măsurarea modificărilor metabolice în timpul unui test de efort gradat pe bandă de alergat

Surse rapide de energie

Energia necesară pentru a efectua explozii de activitate de scurtă durată și de intensitate mare este derivată din metabolismul anaerob din citosolul celulelor musculare, spre deosebire de respirația aerobă care utilizează oxigen, este durabilă și apare în mitocondrii . Sursele rapide de energie constau din sistemul de fosfocreatină (PCr), glicoliză rapidă și adenilat kinază . Toate aceste sisteme resintetizează adenozin trifosfatul (ATP), care este sursa universală de energie din toate celulele. Cea mai rapidă sursă, dar cea mai ușor epuizată dintre sursele de mai sus este sistemul PCr care utilizează enzima creatin kinază . Această enzimă catalizează o reacție care combină fosfocreatina și adenozin difosfatul (ADP) în ATP și creatină . Această resursă este de scurtă durată, deoarece oxigenul este necesar pentru resinteza fosfocreatinei prin creatin kinază mitocondrială. Prin urmare, în condiții anaerobe, acest substrat este finit și durează doar între aproximativ 10 și 30 de secunde de lucru de intensitate ridicată. Cu toate acestea, glicoliza rapidă poate funcționa aproximativ 2 minute înainte de oboseală și folosește predominant glicogen intracelular ca substrat. Glicogenul se descompune rapid prin glicogen fosforilază în unități individuale de glucoză în timpul exercițiilor intense. Glucoza este apoi oxidată la piruvat și în condiții anaerobe este redusă la acid lactic. Această reacție oxidează NADH în NAD, eliberând astfel un ion hidrogen, promovând acidoză. Din acest motiv, glicoliza rapidă nu poate fi susținută pentru perioade lungi de timp.

Glucoza plasmatică

Se spune că glucoza plasmatică este menținută atunci când există o rată egală de apariție a glucozei (intrarea în sânge) și eliminarea glucozei (eliminarea din sânge). La individul sănătos, ratele de apariție și eliminare sunt în esență egale în timpul exercițiilor de intensitate și durată moderate; cu toate acestea, exercițiul prelungit sau exercițiul suficient de intens pot duce la un dezechilibru înclinat spre o rată de eliminare mai mare decât aspectul, moment în care nivelurile de glucoză scad producând apariția oboselii. Rata de apariție a glucozei este dictată de cantitatea de glucoză absorbită la nivelul intestinului, precum și de producția de glucoză hepatică (hepatică). Deși absorbția glucozei din intestin nu este de obicei o sursă de apariție a glucozei în timpul exercițiului, ficatul este capabil să catabolizeze glicogenul stocat ( glicogenoliză ), precum și să sintetizeze glucoză nouă din molecule specifice de carbon reduse (glicerol, piruvat și lactat) într-un proces numită gluconeogeneză . Capacitatea ficatului de a elibera glucoza în sânge din glicogenoliză este unică, deoarece mușchiul scheletic, celălalt rezervor major de glicogen, este incapabil să facă acest lucru. Spre deosebire de mușchiul scheletic, celulele hepatice conțin enzima glicogen fosfatază , care elimină o grupare fosfat din glucoză-6-P pentru a elibera glucoză liberă. Pentru ca glucoza să iasă dintr-o membrană celulară, îndepărtarea acestei grupări fosfat este esențială. Deși gluconeogeneza este o componentă importantă a producției de glucoză hepatică, ea singură nu poate susține exercițiile fizice. Din acest motiv, atunci când depozitele de glicogen sunt epuizate în timpul exercițiului, nivelurile de glucoză scad și oboseala se instalează. Eliminarea glucozei, cealaltă parte a ecuației, este controlată de absorbția glucozei la nivelul mușchilor scheletici de lucru. În timpul efortului fizic, în ciuda concentrațiilor scăzute de insulină , mușchii cresc translocația GLUT4 și absorbția glucozei. Mecanismul pentru creșterea translocării GLUT4 este un domeniu de cercetare în curs.

controlul glucozei : După cum sa menționat mai sus, secreția de insulină este redusă în timpul exercițiului și nu joacă un rol major în menținerea concentrației normale de glucoză din sânge în timpul exercițiului, dar hormonii săi contrareglatori apar în concentrații crescânde. Principiul dintre acestea sunt glucagonul , epinefrina și hormonul de creștere . Toți acești hormoni stimulează producția de glucoză hepatică (hepatică), printre alte funcții. De exemplu, atât epinefrina, cât și hormonul de creștere stimulează, de asemenea, lipaza adipocitară, care crește eliberarea acidului gras neesterificat (NEFA). Prin oxidarea acizilor grași, acest lucru economisește utilizarea glucozei și ajută la menținerea nivelului de zahăr din sânge în timpul exercițiului.

Exercițiu pentru diabet : Exercițiul este un instrument deosebit de puternic pentru controlul glucozei la cei care au diabet zaharat . Într-o situație de glicemie crescută ( hiperglicemie ), exercițiile fizice moderate pot induce o eliminare mai mare a glucozei decât aspectul, scăzând astfel concentrațiile totale de glucoză plasmatică. După cum sa menționat mai sus, mecanismul pentru această eliminare a glucozei este independent de insulină, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru persoanele cu diabet zaharat. În plus, se pare că există o creștere a sensibilității la insulină timp de aproximativ 12-24 de ore după exercițiu. Acest lucru este deosebit de util pentru cei care au diabet de tip II și produc suficientă insulină, dar demonstrează rezistență periferică la semnalizarea insulinei. Cu toate acestea, în timpul episoadelor hiperglicemice extreme, persoanele cu diabet trebuie să evite exercițiile fizice din cauza complicațiilor potențiale asociate cu cetoacidoza . Exercițiul poate exacerba cetoacidoza prin creșterea sintezei cetonice ca răspuns la creșterea NEFA circulante.

Diabetul de tip II este, de asemenea, legat de obezitate și poate exista o legătură între diabetul de tip II și modul în care grăsimea este stocată în celulele pancreatice, musculare și hepatice. Probabil datorită acestei conexiuni, pierderea în greutate atât din exerciții fizice, cât și din dietă tinde să crească sensibilitatea la insulină la majoritatea oamenilor. La unii oameni, acest efect poate fi deosebit de puternic și poate duce la un control normal al glucozei. Deși nimeni nu este vindecat tehnic de diabet, indivizii pot trăi o viață normală fără teama de complicații diabetice; cu toate acestea, recâștigarea greutății ar duce cu siguranță la semne și simptome ale diabetului.

Oxigen

Activitatea fizică viguroasă (cum ar fi exercițiile fizice sau munca grea) crește cererea de oxigen a organismului. Răspunsul fiziologic de primă linie la această cerere este o creștere a ritmului cardiac , a ritmului de respirație și a profunzimii respirației .

Consumul de oxigen (VO 2 ) în timpul exercițiului este cel mai bine descris prin ecuația Fick : VO 2 = Q x (a-vO 2 diff), care afirmă că cantitatea de oxigen consumată este egală cu debitul cardiac (Q) înmulțit cu diferența dintre concentrațiile de oxigen arterial și venos. Mai simplu spus, consumul de oxigen este dictat de cantitatea de sânge distribuită de inimă, precum și de capacitatea mușchiului care lucrează de a prelua oxigenul din acel sânge; cu toate acestea, acesta este un pic simplificat. Deși se consideră că debitul cardiac este factorul limitativ al acestei relații la persoanele sănătoase, nu este singurul factor determinant al VO2 max. Adică, trebuie luați în considerare și factori precum capacitatea plămânului de a oxigena sângele. Diverse patologii și anomalii provoacă condiții precum limitarea difuziei, nepotrivirea ventilației / perfuziei și șunturi pulmonare care pot limita oxigenarea sângelui și, prin urmare, distribuția oxigenului. În plus, capacitatea de transport a oxigenului din sânge este, de asemenea, un factor important al ecuației. Capacitatea de încărcare a oxigenului este adesea ținta unor ajutoare pentru exerciții ( ajutoare ergogene ) utilizate în sporturile de anduranță pentru a crește procentul de volum de celule roșii din sânge ( hematocrit ), cum ar fi prin dopajul sanguin sau utilizarea eritropoietinei (EPO). Mai mult, absorbția periferică de oxigen depinde de o redirecționare a fluxului sanguin de la viscerele relativ inactive către mușchii scheletici care lucrează, iar în interiorul mușchiului scheletic, raportul dintre capilar și fibre musculare influențează extracția oxigenului.

Deshidratare

Deshidratarea se referă atât la hipohidratare (deshidratare indusă înainte de efort), cât și la deshidratare indusă de efort (deshidratare care se dezvoltă în timpul efortului). Acesta din urmă reduce performanța de rezistență aerobă și are ca rezultat creșterea temperaturii corpului, a ritmului cardiac, a efortului perceput și, eventual, a dependenței crescute de carbohidrați ca sursă de combustibil. Deși efectele negative ale deshidratării induse de efort asupra performanței exercițiilor fizice au fost clar demonstrate în anii 1940, sportivii au continuat să creadă, timp de ani de zile, că aportul de lichide nu a fost benefic. Mai recent, efectele negative asupra performanței au fost demonstrate cu o deshidratare modestă (<2%), iar aceste efecte sunt agravate atunci când exercițiul este efectuat într-un mediu fierbinte. Efectele hipohidratării pot varia, în funcție de faptul dacă este indusă prin diuretice sau prin expunerea la saună, care reduc substanțial volumul de plasmă sau exercițiile anterioare, care au un impact mult mai redus asupra volumului de plasmă. Hipohidratarea reduce rezistența aerobă, dar efectele sale asupra forței și rezistenței musculare nu sunt consistente și necesită studii suplimentare. Exercițiile intense prelungite produc căldură metabolică reziduală, iar aceasta este eliminată prin termoreglare bazată pe transpirație . Un alergător de maraton pierde în fiecare oră în jur de 0,83 L pe vreme rece și 1,2 L pe cald (pierderile la femele sunt cu aproximativ 68 până la 73% mai mici). Persoanele care fac exerciții fizice grele pot pierde de două ori și jumătate mai mult lichid în transpirație decât urina. Acest lucru poate avea efecte fiziologice profunde. Ciclismul timp de 2 ore la căldură (35 ° C) cu aport minim de lichide determină scăderea masei corporale cu 3 până la 5%, volumul de sânge la fel cu 3 până la 6%, temperatura corpului crește constant și, în comparație cu aportul adecvat de lichide, este mai mare frecvențe cardiace, volume mai mici de accident vascular cerebral și ieșiri cardiace, scăderea fluxului sanguin al pielii și rezistență vasculară sistemică mai mare. Aceste efecte sunt eliminate în mare măsură prin înlocuirea a 50-80% din lichidul pierdut în transpirație.

Alte

  • Concentrațiile plasmatice de catecolamină cresc de 10 ori în exercițiile fizice ale întregului corp.
  • Amoniacul este produs de către mușchii scheletici exercitate de ADP (precursorul ATP) prin purinice dezaminare nucleotidă și de aminoacizi catabolism din myofibrils .
  • interleukina-6 (IL-6) crește circulația sângelui datorită eliberării sale din mușchii scheletici care lucrează. Această eliberare este redusă dacă se ia glucoză, sugerând că este legată de stresul de epuizare a energiei.
  • Absorbția de sodiu este afectată de eliberarea de interleukină-6, deoarece aceasta poate provoca secreția de arginină vasopresină care, la rândul său, poate duce la niveluri de sodiu periculos de mici ( hiponatremie ) asociate exercițiilor . Această pierdere de sodiu în plasma sanguină poate duce la umflarea creierului. Acest lucru poate fi prevenit prin conștientizarea riscului de a bea cantități excesive de lichide în timpul exercițiilor prelungite.

Creier

Articol principal: Efectele neurobiologice ale exercițiului fizic

În repaus, creierul uman primește 15% din totalul debitului cardiac și folosește 20% din consumul de energie al corpului. Creierul este în mod normal dependent de metabolismul aerob pentru cheltuielile sale ridicate de energie . Ca rezultat, creierul este extrem de sensibil la eșecul alimentării cu oxigen, pierderea conștienței apărând în șase până la șapte secunde, EEG - ul său fiind plat în 23 de secunde. Prin urmare, funcția creierului ar fi întreruptă dacă exercițiul afectează aprovizionarea cu oxigen și glucoză.

Protejarea creierului de întreruperi chiar minore este importantă, deoarece exercițiul depinde de controlul motor . Deoarece oamenii sunt bipedi, controlul motorului este necesar pentru menținerea echilibrului. Din acest motiv, consumul de energie a creierului este crescut în timpul exercițiului fizic intens din cauza cerințelor în cunoașterea motorie necesare pentru controlul corpului.

Fiziologii care fac exerciții fizice tratează o serie de afecțiuni neurologice, inclusiv (dar nu se limitează la): Parkinson, Alzheimer, Traumatismul cerebral, Traumatismul măduvei spinării, Paralizia cerebrală și afecțiunile de sănătate mintală.

Oxigenul cerebral

Autoreglarea cerebrală asigură de obicei creierul cu prioritate debitului cardiac, deși acest lucru este ușor afectat de exercițiile exhaustive. În timpul exercițiului submaximal, debitul cardiac crește și fluxul sanguin cerebral crește dincolo de nevoile de oxigen ale creierului. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul pentru efortul maxim continuu: „Exercițiul maxim este, în ciuda creșterii oxigenării capilare [în creier], asociat cu un conținut redus de O 2 mitocondrial în timpul exercițiului întregului corp” Autoreglarea alimentării cu sânge a creierului este afectat în special în medii calde

Glucoză

La adulți, exercițiile fizice epuizează glucoza plasmatică disponibilă creierului: exercițiul intens scurt (ciclism cu ergometru de 35 de minute) poate reduce absorbția glucozei cerebrale cu 32%.

În repaus, energia pentru creierul adult este în mod normal furnizată de glucoză, dar creierul are o capacitate compensatorie de a înlocui o parte din aceasta cu lactat . Cercetările sugerează că acest lucru poate fi ridicat, atunci când o persoană se odihnește într-un scaner cerebral , la aproximativ 17%, cu un procent mai mare de 25% care apare în timpul hipoglicemiei . În timpul exercițiilor intense, se estimează că lactatul asigură o treime din necesarul de energie al creierului. Există dovezi că creierul ar putea, totuși, în ciuda acestor surse alternative de energie, să sufere încă o criză energetică, deoarece IL-6 (un semn de stres metabolic) este eliberat în timpul exercițiului din creier.

Hipertermie

Oamenii folosesc termoreglarea transpirației pentru îndepărtarea căldurii corpului, în special pentru a îndepărta căldura produsă în timpul exercițiului. Deshidratarea moderată ca o consecință a exercițiilor fizice și a căldurii este raportată că afectează cunoașterea. Aceste deficiențe pot începe după pierderea masei corporale care este mai mare de 1%. Insuficiența cognitivă, în special din cauza căldurii și a exercițiilor fizice, se poate datora pierderii integrității barierei hematoencefalice. Hipertermia poate reduce fluxul sanguin cerebral și poate crește temperatura creierului.

Oboseală

Activitate intensă

Cercetătorii au atribuit odată oboseala acumulării de acid lactic în mușchi. Cu toate acestea, acest lucru nu se mai crede. Mai degrabă, lactatul poate opri oboseala musculară, menținând mușchii care răspund pe deplin la semnalele nervoase. Aprovizionarea cu oxigen și energie disponibilă și perturbările homeostaziei ionilor musculari sunt principalul factor care determină performanța exercițiului, cel puțin în timpul exercițiilor scurte foarte intense.

Fiecare contracție musculară implică un potențial de acțiune , care activează senzorii de tensiune și astfel eliberează Ca 2+ ionii din fibra musculara e reticulul sarcoplasmic . Potențialele de acțiune care cauzează acest lucru necesită, de asemenea, modificări de ioni: influxuri de Na în timpul fazei de depolarizare și efluși K pentru faza de repolarizare . Cl - ionii de asemenea difuzează în sarcoplasma pentru a ajuta faza de repolarizare. În timpul contracției musculare intense, pompele de ioni care mențin homeostazia acestor ioni sunt inactivate și acest lucru (cu alte perturbări legate de ion) provoacă tulburări ionice. Acest lucru determină depolarizarea membranei celulare, inexcitabilitate, și astfel slăbiciune musculară. Scurgerea de Ca 2+ din canalele receptorului de ryanodină de tip 1 ) a fost, de asemenea, identificată cu oboseală.

Image
Dorando Pietri urmează să se prăbușească la finalul maratonului la Jocurile Olimpice de la Londra din 1908

Eșecul de rezistență

După un exercițiu intens prelungit, poate exista un colaps în homeostazia corpului . Câteva exemple celebre includ:

  • Dorando Pietri în maratonul masculin olimpic de vară din 1908 a alergat pe un drum greșit și s-a prăbușit de mai multe ori.
  • Jim Peters în maratonul Jocurilor Commonwealth din 1954 s-a clătinat și s-a prăbușit de mai multe ori și, deși avea un avans de cinci kilometri (trei mile), nu a reușit să termine. Deși se credea anterior că acest lucru se datora unei deshidratări severe, cercetări mai recente sugerează că au fost efectele combinate asupra creierului de hipertermie, hipernatremie hipertonică asociată cu deshidratare și, eventual, hipoglicemie.
  • Gabriela Andersen-Schiess în maratonul femeii la Jocurile Olimpice de vară din Los Angeles 1984, în ultimii 400 de metri ai cursei, oprindu-se ocazional și dând semne de epuizare termică . Deși a căzut peste linia de sosire, a fost eliberată de îngrijiri medicale doar două ore mai târziu.

Guvernator central

Tim Noakes , bazat pe o idee mai devreme de 1922 Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină câștigător Archibald Hill a propus existența unui guvernator centrale . În acest sens, creierul reglează continuu puterea produsă de mușchi în timpul exercițiului în ceea ce privește un nivel sigur de efort. Aceste calcule neuronale au în vedere durata anterioară a exercițiilor fizice intense, durata planificată a efortului suplimentar și starea metabolică actuală a corpului. Aceasta ajustează numărul de unități motorii musculare scheletice activate și este experimentată subiectiv ca oboseală și epuizare. Ideea unui guvernator central respinge ideea anterioară că oboseala este cauzată doar de eșecul mecanic al mușchilor care exercită („ oboseala periferică ”). În schimb, creierul modelează limitele metabolice ale corpului pentru a se asigura că homeostazia întregului corp este protejată, în special că inima este protejată de hipoxie și se menține întotdeauna o rezervă de urgență. Ideea guvernatorului central a fost pusă sub semnul întrebării, deoarece „catastrofele fiziologice” pot și se întâmplă sugerând că, dacă ar exista, sportivi (precum Dorando Pietri , Jim Peters și Gabriela Andersen-Schiess ) o pot înlocui.

Alti factori

De asemenea, sa sugerat că oboseala exercitării este afectată de:

Biomarcatori cardiaci

Exercițiul prelungit, cum ar fi maratonii, poate crește biomarkerii cardiaci, cum ar fi troponina , peptida natriuretică de tip B (BNP) și albumina modificată ischemică (aka MI) . Acest lucru poate fi interpretat greșit de personalul medical ca semne de infarct miocardic sau disfuncție cardiacă . În aceste condiții clinice, astfel de biomarkeri cardiaci sunt produși prin leziuni ireversibile ale mușchilor. În schimb, procesele care le creează după un efort intens în sporturile de anduranță sunt reversibile, nivelurile lor revenind la normal în 24 de ore (totuși, sunt necesare încă cercetări suplimentare).

Adaptări umane

Oamenii sunt special adaptați pentru a se angaja într-o activitate musculară intensă prelungită (cum ar fi alergare bipedă pe distanțe lungi eficiente ). Această capacitate de alergare de anduranță poate să fi evoluat pentru a permite alunecarea animalelor de vânat prin urmărire persistentă, lentă, dar constantă, timp de mai multe ore.

Elementul central al succesului este capacitatea corpului uman, spre deosebire de animalele pe care le vânează, de a elimina în mod eficient deșeurile de căldură musculară. La majoritatea animalelor, acest lucru este stocat permițând o creștere temporară a temperaturii corpului. Acest lucru le permite să scape de animalele care se deplasează rapid după ele pentru o perioadă scurtă de timp (modul în care aproape toți prădătorii își prind prada). Oamenii, spre deosebire de alte animale care prind prada, elimină căldura cu o termoreglare specializată bazată pe evaporarea transpirației . Un gram de transpirație poate elimina 2.598 J de energie termică. Un alt mecanism este creșterea fluxului sanguin al pielii în timpul exercițiilor fizice, care permite o pierdere mai mare de căldură prin convecție, care este ajutată de postura noastră verticală. Această răcire bazată pe piele a dus la obținerea unui număr crescut de glande sudoripare la om , combinat cu o lipsă de blană corporală care altfel ar opri circulația aerului și o evaporare eficientă. Deoarece oamenii pot elimina căldura exercițiului, pot evita oboseala din cauza epuizării căldurii care afectează animalele urmărite într-o manieră persistentă și astfel le pot prinde în cele din urmă.

Experimente selective de reproducere cu rozătoare

Rozătoarele au fost crescute în mod specific pentru comportament sau performanță în exerciții în mai multe studii diferite. De exemplu, șobolanii de laborator au fost crescuți pentru performanțe ridicate sau scăzute pe o bandă de alergare motorizată cu stimulare electrică ca motivație . Linia de înaltă performanță a șobolanilor prezintă, de asemenea, un comportament de rulare voluntar crescut în comparație cu linia de capacitate redusă. Într-o abordare de evoluție experimentală , patru linii replicate de șoareci de laborator au fost crescute pentru niveluri ridicate de exerciții voluntare pe roți, în timp ce patru linii de control suplimentare sunt menținute prin reproducere, fără a lua în considerare cantitatea de rulare a roților. Aceste linii selectate de șoareci prezintă, de asemenea, o capacitate de rezistență crescută în testele de capacitate de rezistență forțată pe o bandă de alergare motorizată. Cu toate acestea, în niciun experiment de selecție nu au fost determinate cauzele precise ale oboselii în timpul exercițiilor forțate sau voluntare.

Dureri musculare induse de efort

Exercițiul fizic poate provoca durere atât ca efect imediat, care poate rezulta din stimularea terminațiilor nervoase libere prin pH scăzut, cât și cu o durere musculară cu debut întârziat . Durerea întârziată este în mod fundamental rezultatul rupturilor din mușchi, deși aparent nu implică ruperea fibrelor musculare întregi .

Durerea musculară poate varia de la o durere ușoară la o leziune debilitantă, în funcție de intensitatea exercițiului, nivelul de antrenament și alți factori.

Există câteva dovezi preliminare care sugerează că antrenamentul continuu de intensitate moderată are capacitatea de a crește pragul de durere al cuiva.

Educație în fiziologia exercițiului

Există programe de acreditare cu organisme profesionale în majoritatea țărilor dezvoltate, asigurând calitatea și coerența educației. În Canada, se poate obține titlul de certificare profesională - Fiziolog certificat pentru exerciții fizice pentru cei care lucrează cu clienți (atât clinici, cât și neclinici) în industria sănătății și fitnessului. În Australia, se poate obține titlul de certificare profesională - Accredited Exercise Physiologist (AEP) prin intermediul organismului profesional Exercise and Sports Science Australia (ESSA). În Australia, este obișnuit ca un AEP să aibă și calificarea de om de știință acreditat (AES). Organul de conducere în premieră este Colegiul American de Medicină Sportivă .

Domeniul de studiu al fiziologului de exerciții poate include, dar nu se limitează la biochimie , bioenergetică , funcție cardiopulmonară , hematologie , biomecanică , fiziologie a mușchilor scheletici , funcție neuroendocrină și funcția sistemului nervos central și periferic . În plus, fiziologii de exerciții fizice variază de la oameni de știință de bază, la cercetători clinici, la medici, la antrenori sportivi.

Colegiile și universitățile oferă fiziologie a exercițiilor ca un program de studiu la diferite niveluri, inclusiv studii universitare, diplome și certificate de absolvire și programe de doctorat. Baza Fiziologiei Exercițiilor ca o majoritate este de a pregăti studenții pentru o carieră în domeniul științelor sănătății. Un program care se concentrează pe studiul științific al proceselor fiziologice implicate în activitatea fizică sau motorie, inclusiv interacțiunile senzorimotorii, mecanismele de răspuns și efectele leziunilor, bolilor și dizabilității. Include instrucțiuni în anatomia musculară și scheletală; baza moleculară și celulară a contracției musculare; utilizarea combustibilului; neurofiziologia mecanicii motorii; răspunsuri fiziologice sistemice (respirație, flux sanguin, secreții endocrine și altele); oboseală și epuizare; antrenament muscular și corporal; fiziologia exercițiilor și activităților specifice; fiziologia leziunii; și efectele dizabilităților și bolilor. Carierele disponibile cu o diplomă în Fiziologie a exercițiilor fizice pot include: muncă non-clinică, bazată pe client; specialiști în rezistență și condiționare; tratament cardiopulmonar; și cercetări clinice.

Pentru a evalua multiplele domenii de studiu, elevii sunt învățați procese în care să urmeze la un nivel bazat pe client. Învățăturile practice și prelegerile sunt instruite în sala de clasă și în laborator. Acestea includ:

  • Evaluarea riscului și sănătății : Pentru a lucra în siguranță cu un client la locul de muncă, trebuie mai întâi să puteți cunoaște beneficiile și riscurile asociate activității fizice. Exemple de acest lucru includ cunoașterea leziunilor specifice pe care corpul le poate suferi în timpul exercițiului, modul de screening adecvat al unui client înainte de începerea antrenamentului și ce factori trebuie căutați care le pot inhiba performanța.
  • Testarea exercițiului : coordonarea testelor de exerciții pentru a măsura compozițiile corpului, fitnessul cardiorespirator, forța / rezistența musculară și flexibilitatea. Testele funcționale sunt, de asemenea, utilizate pentru a obține înțelegere asupra unei părți mai specifice a corpului. Odată ce informațiile sunt colectate despre un client, fiziologii de exerciții trebuie să poată interpreta datele testelor și să decidă ce rezultate legate de sănătate au fost descoperite.
  • Prescrierea exercițiilor fizice : Formarea de programe de antrenament care îndeplinesc cel mai bine obiectivele individuale de sănătate și fitness. Trebuie să fie în măsură să ia în considerare diferitele tipuri de exerciții, motivele / obiectivul unui antrenament al clienților și evaluările pre-examinate. Este, de asemenea, necesar să știți cum să prescrieți exerciții pentru considerații speciale și populații. Acestea pot include diferențe de vârstă, sarcină, boli articulare, obezitate, boli pulmonare etc.

Curriculum

Curriculumul pentru fiziologia exercițiului include biologie , chimie și științe aplicate . Scopul claselor selectate pentru această majoră este de a avea o înțelegere competentă a anatomiei umane, a fiziologiei umane și a fiziologiei exercițiului. Include instrucțiuni în anatomia musculară și scheletală; baza moleculară și celulară a contracției musculare; utilizarea combustibilului; neurofiziologia mecanicii motorii; răspunsuri fiziologice sistemice (respirație, flux sanguin, secreții endocrine și altele); oboseală și epuizare; antrenament muscular și corporal; fiziologia exercițiilor și activităților specifice; fiziologia leziunii; și efectele dizabilităților și bolilor. Nu numai că este nevoie de un program complet de clasă pentru a finaliza o diplomă în Fiziologie a exercițiilor, dar este necesară o cantitate minimă de experiență practică și se recomandă stagii.

Vezi si

Referințe

+ ImageMedii legate de fiziologia exercițiului la Wikimedia Commons