اصول فیزیولوژیکی تمرینات ورزشی

مطالعه تمرین بدنی برای متخصصین ورزشی، مهندسین پزشکی و بیولوژیست های ورزشی اهمیت خاصی دارد. شناسایی پاسخ های حاد و مزمن نسبت به تمرین، موجب درک فشارهای فیزیولوژیکی وارده بر بدن می گردد. از آنجائیکه حین تمرین تمامی پاسخ های فیزیولوژیکی به میزان زیادی با یکدیگر یکپارچه می شوند، درک پاسخ های تمرین نیازمند دیدگاهی نظام مند و صحیح نسبت به فیزیولوژی است که یک مکانیزم پشتیبان جامع مرتبط با عملکرد فشار جسمانی تمرین می باشد. برخلاف مطالعات آسیب شناختی، مطالعه فیزیولوژی تمرین موجب درک شگفت آور مسیرهایی خواهد شد که بدن در بهترین وضعیت سلامتی خود عمل می کند.

برای تمرین کردن تنظیمات مقاومتی، فیزیولوژیکی و روانشناسی حتی پیش از آغاز تمرین باید صورت گیرد. سیستم عصبی مرکزی (CNS) یک عمل را پیش از انجام آن مورد بررسی قرار می دهد، مقدار نیروی عضلانی که باید اعمال شود را بررسی کرده و مسیر حرکت آزمایشی که برای حرکت مورد نیاز باید طی شود را محاسبه می کند. ضربان قلب ممکن است با افزایش نیازهای اکسیژن افزایش یافته و در نتیجه آن تنفس نیز افزایش می یابد.

سیستم های انرژی عضله

در عمق بافت عضله، مولفه های کلیدی برای این لحظه ذخیره شده اند. آدنوزین تری فسفات (ATP) منبع اصلی انرژی برای سلول عضله در بالاترین سطوح است. همچنینی مقادیر زیادی از کراتین فسفات و گلیکوژن نیز ذخیره شده اند. 

زمانی که تارهای اکتین و میوزین عضلات در پاسخ به تحریک عصبی موجب حرکت می شوند. ATPهای ذخیره به سرعت استفاده می شوند و ATP تبدیل به آدنوزین دی فسفات (ADP) می شود، ماده ای با چگالی انرژی بسیار کمتر از ATP. در حداکثر انقباض، عضله پستانداران به ازای هر کیلوگرم وزن بدن تقریباً به 5-10 * 1/7 مول ATP در هر ثانیه نیاز دارند. ذخایر ATP در بافت عضله اسکلتی به میزان 6-10 * 5/0 مول به ازای هر گرم از بافت است، که این میزان برای تأمین نیازهای انرژی عضله بیش از 5/0 ثانیه دوام نخواهد آورد. 

بازسازی مجدد ATP اولیه از طریق تبدیل کراتین فسفات (CP) به کراتین صورت می گیرد. مقدار CP در عضله در حال استراحت 4 الی 6 برابر مقادیر ATP است، اما میزان کل فسفات پر انرژی موجود نمی تواند فعالیت عضله را برای بیش از چند ثانیه تأمین کند. 

گلیکوژن یک پلی ساکارید است که به مقدار زیادی در بافت های عضله وجود دارد. زمانی که نیاز باشد، گلیکوژن به گلوکز و پس از آن به اسید پیروویک تجزیه شده که در نهایت تبدیل به اسید لاکتیک می شود. این واکنش ها ATP را بدون اکسیژن تولید می کنند. بنابراین این واکنش ها بی هوازی نامیده می شوند. 

زمانی که اکسیژن کافی در دسترس باشد (شرایط هوازی)، چه در بافت عضله و یا در هر جای دیگر، این فرایندها معکوس هستند. ATP از ADP و AMP (آدنوزین منو فسفات) مجدداً تشکیل می شود، CP از کراتین و فسفات (P) مجدداً تشکیل شده و گلیکوژن از گلوکز یا اسید لاکتیک مجدداً تشکیل می شود. انرژی این فرایندها از اکسایش کامل کربوهیدرات ها، اسیدهای چرب یا آمینواسیدها و تشکیل دی اکسید کربن و آب ناشی می شود.

تنظیمات قلبی عروقی

گیرنده های مکانیکی در عضلات، تاندون ها و مفاصل اطلاعات را به CNS ارسال می کنند که عضلات آغاز به حرکت کرده و این اطلاعات توسط CNS به منظور افزایش ضربان قلب از طریق سیستم عصبی خودکار سمپاتیک مورد استفاده قرار می گیرند. میزان خون پمپاژ شده توسط قلب (برون ده قلبی)، حاصل ضربان قلب و حجم ضربه ای (مقدار خونی که با هر ضربان پمپاژ می گردد) است. در آغاز تمرین ضربان قلب با یک ثابت زمانی حدوداً 30 ثانیه ای تقریباً به صورت نمایی افزایش می یابد. حجم ضربه ای بلافاصله تغییر نمی کند، بلکه تا زمانی که برون ده قلبی حلقه بازگشت به سمت قلب را کامل کند، تأخیر دارد. 

در حال استراحت حجم زیادی از خون در سیاهرگ ها ذخیره شده است. بویژه در سیاهرگ های اندام، زمانی که تمرین آغاز می شود، این خون از سمت سیاهرگی قلب به سمت سرخرگی آن منتقل می شود. تلاش برای ایجاد جریان خون بیشتر در مقابل مقاومت سرخرگ ها موجب افزایش فشار خون سیستولی (درمان انقباض بطنی قلب) و دیاستولی (وقفه های میان انقباضات) می شود. افزایش فشار خون بوسیله گیرنده های فشاری موجود در قوس آئورت و سینوس کاروتید حس می شود. 

در نتیجه، عضلات کوچک ورودی سرخرگ ها (سرخرگ کوچک) را فرا گرفته و موجب شل شدن به وسیله CNS می شوند. 

افزایش شعاع سرخرگچه به میزان 19% کاهش خواهد یافت. بنابراین، فشار سیستولی به مقدار استراحت خود باز می گردد، و فشار دیاستولی ممکن است افت کند. افزایش فشار خون در قلب پس بار نامیده می شود. 

برای تأمین نیاز اکسیژن عضلات، خون در بافت ها و اندام ها مجدداً توزیع شده و مستقیماً در عملکرد تمرینی تأثیر دارد. بنابراین، جریان خون به سمت مجرای معده ای روده ای و کلیه ها کاهش می یابد، در حالیکه جریان خون به سمت عضله اسکلتی، عضله ی قلبی و پوست افزایش می یابد. 

در حقیقت قلب متشکل از دو سیستم پمپاژ به هم پیوسته است. قلب چپ خون را در عروق خونی سیستمیک پمپاژ می کند. قلب راست خون را در سیستم ریوی پمپاژ می کند. فشار خون در عروق سیستمیک بیشتر از فشار خون در سیستم ریوی است. 

هر قلب از دو حفره تشکیل شده است. دهلیز شبیه به یک دستگاه کمک کننده است که کمی مکش ایجاد کرده و خون را از سیاهرگ ها جمع آوری می کند. هدف اصلی آن رساندن خون به بطن است، که حفره قدرتمندتر بوده و فشار خون را افزایش می دهد. میوکاردیوم (عضله قلب) بطن چپ از میوکاردیوم بطن راست بزرگتر و قوی تر است. با وجود دو قلب و چهار حفره، احتمال ایجاد مشکل در هماهنگی جریان از سوی هر یک از آنها وجود دارد. اگر جریان ها به طور مناسبی هماهنگ نباشند، خون به سادگی از سمت قدرتمندترین حفره به سمت ضعیف ترین حفره تجمع می یابد. 

اگر پیش از آغاز انقباض بافت عضله قلبی کشیده شود، با قدرت بیشتری نیروی انقباضی را می تواند اعمال کند. این خاصیت (قانون قلب استارلینگ) به تعدیل جریان ها میان دو قلب کمک می کند که این عمل را از طریق خارج سازی قدرتمندتر خون از قلبی که در آن خون بیشتری در حین دیاستول تجمع یافته انجام می دهد. مقدار کشش اولیه به عضله قلبی به نام پیش بار نامیده می شود.

حداکثر اکسیژن مصرفی

قلب به عنوان یک عامل محدود کننده برای تحویل اکسیژن به بافت ها شناخته می شود. تا زمانی که تحویل اکسیژن برای تأمین نیازهای عضلات در حال فعالیت کافی باشد، تمرین به عنوان هوازی در نظر گرفته می شود. اگر تحویل اکسیژن ناکافی باشد، متابولیسم بی هوازی نیازهای انرژی عضله را تأمین می کند، اما اسید لاکتیک در خون تجمع می یابد. برای دفع اسید لاکتیک و تشکیل مجدد گلوکز نیاز به حضور اکسیژن است که معمولاً تا زمانی که تمرین متوقف می شود یا سطح تمرین کاهش می یابد این عمل باید ادامه یابد. 

آمادگی یک فرد بوسیله کمیت قابل اندازه گیری و تجدید پذیر به نام حداکثر اکسیژن مصرفی (VO2max) تعیین می شود که ظرفیت یک فرد برای انتقال انرژی هوازی و توانایی وی برای حفظ تمرین با شدت بالا برای مدت زمان بیش از 4 الی 5 دقیقه را نشان می دهد. آمادگی بیشتر همراه با VO2max بالاتر خواهد بود. مقادیر عمومی این کمیت 2/5 لیتر در دقیقه برای مردان جوان غیر ورزشکار، 5/0 لیتر در دقیقه برای مردان ورزشکار تمرین کرده است؛ زنان دارای VO2max در حدود 70 الی 80 درصد VO2max مردان هستند. حداکثر اکسیژن مصرفی همراه با افزایش سن به طور تدریجی به ازای هر یک سال 1% کاهش می یابد. 

سطوح تمرینی بالاتر از سطوحی که به VO2max دست یافته ایم، می توان به میزان مدت زمان های مختلفی حفظ کرد. تفاضل میان اکسیژن مصرفی فعالیت و VO2max ، کسر اکسیژن نامیده می شود که توسط فرد تحمل می شود. حداکثر کسر اکسیژن هم وجود دارد که فرد نمی تواند از آن عبور کند، زمانی که به این حداکثر کسر دست یافتیم ، فرد باید تمرین را متوقف سازد. 

مقدار اکسیژنی که برای جبران کسر اکسیژن استفاده می شود، اکسیژن مصرفی مازاد بعد از تمرین (EPOC) نامیده می شود. اکسیژن مصرفی مازاد بعد از تمرین همیشه بالاتر از میزان کسر اکسیژن است، زیرا که: 1) افزایش دمای بدن بلافاصله پس از تمرین متابولیسم جسمانی را به طور کلی افزایش می دهد، که برای جبران نیازمند سطوح بالاتر اکسیژن در حال استراحت می باشد، 2) افزایش سطوح اپی نفرین خون متابولیسم جسمانی کلی را افزایش می دهد، 3) افزایش فعالیت عضلات تنفسی و عضله قلبی نیازمند اکسیژن است، 4) پر کردن مجدد ذخایر اکسیژن بدن نیازمند اکسیژن بیشتری است، و 5) برخی ناکارآمدی های گرمایی در ذخیره سازی مجدد ذخایر عضله وجود دارد. تنها با توجه به وام اکسیژن مربوط به اسید لاکتیک، مقدار کل اکسیژن مورد نیاز برای بازگرداندن بدن به وضعیت طبیعی حالت استراحت حدوداً دو برابر وام اکسیژن است؛ کارآمدی متابولیسم بی هوازی در حدود 50% متابولیسم هوازی است.

ادامه این مبحث در بخش دوم

ساعت ضربان سنج و کاربرد آن
فعالیت ورزشی و کنترل کلسترول

Related Posts

 

نظرات

هیچ نظری هنوز
هم اکنون ثبت نام شده? از اینجا وارد شوید
مهمان
جمعه, 01 آذر 1398
اگر شما می خواهید که ثبت نام کنید فیلد نام و نام کاربری را پر کنید.

صفحه اول . درباره ما . ارتباط با ما . تبلیغات

© 1394 -  تمامی حقوق مادی و معنوی این وبسایت برای “بهینه سازان وب ایران” محفوظ است .

طراحی سایت : ترانگل