تاریخ بروزرسانی : 1401/12/05
نام بسته درسی: درس فیزیولوژی ورزشی و بیوشیمی وتغذیه ورزشی
——————————————-
فهرست:
فصل اول
فعالیت ورزشی
آمادگی بدنی
فیزیولوژی ورزشی
وضعیت کنونی فیزیولوژی ورزشی بهعنوان یک رشته و حرفه
پیش نیازهای مطالعه فیزیولوژی ورزشی
پژوهش در فیزیولوژی ورزشی
انواع پژوهش
فعالیت ورزشی- چالش کنترل هومئوستازی
هومئوستاز
حالت پایدار
دستگاههای کنترلی بدن
بازخورد منفی
نکات کلیدی
فصل دوم – کارسنجی و کالری سنجی
کارسنجی
عضلات
ساختمان عضله
نکات کلیدی
فصل سوم – اعصاب و سازگاری عصبی عضلانی
اساس ساخت و عمل عصب
دستگاه عصبی مرکزی
انواع گیرنده ها، انواع سیناس ها
انواع گیرنده ها
کنترل عصبی حرکات
اندازه گیری انرژی، کار و توان
سازگاری عصبی عضلانی
انواع تمرین
عملکرد عصبی عضلانی و سازگاری با فعالیت ورزشی
تحریک حرکت
انقباض عضله اسکلتی
ظرفیتهای آنزیمی و بیوشیمیایی تار عضلانی
سازگاریهای عصبی عضلانی ناشی از فعالیت ورزشی
سهم سوخت و ساز انواع تار عضلانی به هنگام فعالیت ورزشی
فعالیت ورزشی یکنواخت و فعالیت ورزشی شدید
فعالیت دستگاه عصبی مرکزی، عملکرد عصبی عضلانی و قدرت عضلانی
تراکم مویرگی
آتروفی ناشی از عدم استفاده
نکات کلیدی
فصل چهارم – هورمون ها و دستگاه قلبی، عروقی و تنفسی
هورمون ها
طبقه بندی هورمون ها
غده تیروئید
غده پاراتیروئید
غده فوق کلیوی
کلیه
لوزوالمعده یا پانکراس
پاسخ های هورمونی نسبت به فعالیت
دستگاه قلبی، عروقی و تنفسی
نکات کلیدی
فصل پنجم – سازگاریهای ریوی با فعالیت ورزشی
ساختار اصلی ریهها و گردش خون ریوی
حجمها و ظرفیتهای ریه
انتشار گازها
تنفس داخلی
سازگاریهای کوتاهمدت عملکرد ریوی هنگام فعالیت ورزشی
آستانه تهویهای
نکات کلیدی
فصل ششم – سازگاریهای عصبی غدهای با فعالیت ورزشی
دستگاه عصبی غدهای
غدد بدن
آیا همه هورمونها از غدد ترشح میشوند؟
طبقهبندی هورمونها
هورمونهای آمینی و پپتیدی
سازوکارهای پاسخ سلولی
هورمونهای استروئیدی
سازگاریهای کوتاهمدت دستگاه عصبی غدهای با فعالیت ورزشی
متابولیسم انرژی
فعالیت ورزشی فزاینده و شدید
فعالیت ورزشی درازمدت
تعادل مایعات
فعالیت ورزشی درازمدت و دهیدراسیون
همودینامیک عروقی
سنتز پروتئین و هورمونهای تولید مثل
هنگام فعالیت ورزشی
هنگام بازیافت
مخدرهای اندوژنی
متابولیسم انرژی و فراخوان سوخت
سازگاریهای درازمدت دستگاه عصبی غدهای با فعالیت ورزشی
هورمونهای تولید مثل
آمنوره ورزشی
عملکرد بیضهها
مروری بر پاسخهای غدد درونریز به فعالیت ورزشی
نکات کلیدی
فصل هفتم – کنترل عصبی حرکت
پیامهای عصبی در دو مسیر منتقل میشوند
پتانسیل استراحت
پتانسیل عمل
انتشار پتانسیل عمل
انتقال تکانه ی عصبی از یک نرون به نرون بعدی
به وجود آمدن یک تکانه
پیوند عصبی عضلانی
فصل هشتم – تمرینهای ویژه رشته ورزشی و عملکرد ورزشی
تعریف آمادگی و تمرین
اصول مهم تمرین و واژهشناسی تمرین
برنامهریزی محرک اضافهبار
کاهش حجم تمرین پیش از مسابقات
نکات کلیدی
فصل نهم – تغذیه و فعالیت ورزشی
تغذیه
تأمین نیازمندیهای تغذیهای بدن
فعالیت ورزشی زیربیشینه درازمدت
نکات کلیدی
فصل دهم – سازگاری با ورزش و تنظیم بدن در گرما، سرما، ارتفاع، عمق دریا
اثرات ورزش روی دستگاه های مختلف بدن
قبل ازتمرین، بعد از تمرین
اثر ورزش روی سلامتی، بیماری و امادگی جسمانی
اثر عوامل محیطی بر عملکرد ورزشی
ورزش و تعادل اسیدی و بازی
اسید، باز، تامپون
اثرات ورزش بر تعادل اسیدی و بازی
نکات کلیدی
زمانی که عضلات اسکلتی را برای تولید حرکت یا حفظ یک وضعیت بدنی معین منقبض میکنیم، در این حالت معمولاً گفته میشود که فعال هستیم. این وضعیت عکس حالت غیر فعال است، که در آن عضلات اسکلتی را به طور ارادی منقبض نمیکنیم. فرهنگ لغت و بستر سه تعریف مهم برای فعالیت ورزشی دارد:1)«….استفاده منظم یا مکرر از یک قابلیت ذهنی یا بدنی»، 2) «تلاش بدنی به منظور گسترش و حفظ آمادگی بدنی»، 3)«…آنچه اجرا یا تمرین میشود تا توان یا مهارتی ویژه گسترش یابد، بهتر شود، یا به نمایش درآید». بنابراین، واژه فعالیت ورزشی را میتوان برای نشان دادن فعالیتی به کار گرفت که برای گسترش، حفظ، یا بیان نوعی ویژه از آمادگی بدنی انجام میشود.
این مفاهیم هدفمند و سازمان یافتهی فعالیت ورزشی است که آن را از فعالیت عادی مجزا میکند. زمانی که قدم زنان خیابانی را طی میکنیم تا نامهای را پست کنیم، ما فعال هستیم، اما از آنجایی که این عمل را صرفاً برای انجام کاری غیر از آمادگی بدنی انجام میدهیم، با تعریف فعالیت ورزشی مطابقت ندارد. همچنین، زمانی که کارگران اجسام را بلند میکنند یا یا ناچار به انجام انقباضهای مکرر عضلانیاند(برای مثال، کارگران حمل اسباب و اثاثیه، کشاورزان، کارگران ساختمانی، باغبان)، آنان نیز فعالند، ولی در حال انجام دادن فعالیتهای ورزشی نیستند. این نارسایی معنای واژه فعالیت ورزشی باعث شده است تا واژه فعالیت بدنی استفاده گستردهتری یابد. فعالیت بدنی به فعالیتی گفته میشود که بدن برای هدفهای دیگری بجز گسترش آمادگی بدنی انجام میدهد. عجیب آنکه، پژوهشها نشان دادهاند که آمادگی بدنی بر اثر فعالیت بدنی منظم گسترش مییابد، درست شبیه آنچه از انجام فعالیتهای ورزشی حاصل میآید. بنابراین، افرادی که از نظر بدنی در شغل و روش زندگی خود فعالند، میتوانند آمادگی بدنی نیز داشته باشند، بی آنکه لازم باشد آنچه ما را به عنوان فعالیت ورزشی میشناسیم، انجام دهند. با وجود این، همانگونه که در بسیاری از فصلهای این مجموعه نیز بیان خواهد شد، در جوامع صنعتی و پیشرفته امروزی، افراد به شیوه زندگی خاصی گرایش پیدا کردهاند آمادگی بدنی، ضروری است که فعالیتهای ورزشی بیشتر شود.
آمادگی بدنی
آمادگی بدنی درست مثل فعالیت ورزشی، واژهای مبهم است و به تعریف و توضیح نیاز دارد. آمادگی به معنی توانایی تحمل یک فشار معین است. در نتیجه، مفهوم آمادگی باید در مورد فشارهای ویژه به کار رود. بنابراین، آمادگی بدنی به معنی آمادگی برای انجام فعالیت بدنی است.
بنابراین، افراد میتوانند واژه آمادگی بدنی را در ارتباط با قدرت عضلانی، توان عضلانی، استقامت عضلانی، استقامت عضلانی تنفسی، نعطاف پذیری، ترکیب بدنی و چابکی به کار برند. همانطور که در فصلهای مربوط به متابولیسم، تمرین و تغذیه نیز بحث خواهد شد، این اجزای آمادگی بدنی به ما کمک میکند تا مواردی از قبیل چگونگی تامین انرژی مورد نیاز انقباض عضلانی از سوی بدن، و چگونگی سازماندهی فعالیت ورزشی برای گسترش اجزای خاص آمادگی بدنی را بهتر درک کنیم.
تمرین ورزشی
برای گسترش اجزای خاصی از آمادگی بدنی میتوان فعالیتهای ورزشی را به روشی منظم و سازمان یافته اجرا کرد. استفاده مکرر از فعالیت ورزشی به منظور گسترش آمادگی بدنی را اصطلاحاً تمرین ورزشی میگویند. این مفهوم به دو دلیل اهمیت دارد: نخست، مشخص میکند که جلسههای ورزشی معین باید تحریک لازم را برای گسترش اجزای آمادگی بدنی تامین کند. دوم، زمانی که بدن به طور عادی در معرض فعالیت ورزشی قرار میگیرد، باید عملاً بتواند عملکردهای معین را گسترش دهد. این مشخصات هنگامی که ما در صدد مطالعه پاسخهای بدن به فعالیت ورزشی در فیزیولوژی ورزش هستیم، مفیدند.
انجام فعالیتهای ورزشی همچنین میتواند به عنوان یک محرک باعث شود تا بسیاری از ساختارها و کنشهای بدن تغییر کنند؛ این تغییرات حتی پس از اتمام فعالیت ورزشی در بدن باقی میمانند. برای مثال، بلند کردن اجسام سنگین سرانجام باعث خواهد شد تا عضلات حجیمتر و قویتر شوند؛ راه رفتن معمولی یا انجام دوهای نرم و سبک (جاگینگ) باعث گسترش ظرفیت عضلات فعال برای مصرف اکسیژن و رهایش انرژی و افزایش کل حجم خون خواهد شد.
زمانی که این تغییرات و سازگاریها از یک جلسه فعالیت ورزشی تا جلسه دیگر حفظ شوند و در نتیجه مدت زمان طولانیتری در بدن باقی بمانند، این نوع سازگاریها را سازگاریهای تدریجی (دراز مدت) میگویند. گسترش سازگاریهای بلند مدت ممکن است چندین هفته طول بکشد(برای مثال، افزایش اندازه عضله)، در حالی که سازگاریهای دیگر فقط به چند روز زمان نیاز دارند. (برای مثال، گسترش توانایی برای مصرف اکسیژن) که حتی ممکن است بعد از یک یا دو جلسه فعالیت ورزشی به وجود آیند.
– قدرت عضلانی: عبارت است از ظرفیت عضلات برای تولید نیرو به هنگام انقباض.
– توان عضلانی:عبارت است از ظرفیت عضلات برای تولید نیرو به هنگام انقباضهای سریع.
– استقامت قلبی- عروقی: عبارت است از ظرفیت ریهها برای تبادل گازها و ظرفیت قلب و عروق برای به گردش در آوردن خون در سرتاسر بدن.
– انعطاف پذیری: عبارت است از توانایی به حداکثر رساندن دامنه حرکتی مفصل.
– ترکیب بدن: به بخشهایی از بدن گفته میشود که از چربی، مواد معدنی، پروتئین و آب تشکیل شده است. در بیشتر آزمایشگاهها بدن را به دو بخش تودهی بدون چربی (پروتئین، مواد معدنی و آب) و توده چرب تقسیم میکنند.
– چابکی: عبارت است از توانایی تغییر سریع مسیر حرکت.
فیزیولوژی ورزشی
فعالیت ورزشی و بدنی، مفاهیم متعددی در خصوص ساختار، کنش(عملکرد) و تندرستی بدن دارند. عجیب نیست که این رشته مهم و گسترش یافته علمی و آموزشی با رشته علمی دیگری که فیزیولوژی ورزشی خوانده میشود، تلفیق میگردد. طبق تعریف، فیزیولوژی ورزشی رشتهای است که به مطالعه چگونگی تغییر ساختار و کنش بدن بر اثر فعالیتهای ورزشی میپردازد.
این تعریف گسترده چندان راه گشا نیست، چون میتوان کاوشهای علمی و پژوهشی درباره فعالیت ورزشی و ساختار و کنش بدن انسان را در سطح کل بدن، دستگاههای بدن، اندامها، بافتها، سلولها و مولکولهای زیر سلولی، انجام داد.
با افزایش هزینه انرژی، فعالیت ورزشی باعث افزایش کنش دستگاههی مختلف بدن مانند-قلبی عروقی، تنفسی، عصبی عضلانی، عضلانی اسکلتی، عصبی هرمونی، ایمنی و غیره- میشود. از آنجا که خواست ما درک بیشتر از نحوهی تاثیر فعالیتهای ورزشی بر هر یک از این دستگاهها بوده، لذا پژوهشهایی انجام شده تا ما بهتر درک کنیم که چگونگه فعالیتهای ورزشی، ریخت(مرفولوژی) و کنش بافتهای بدن را به روشی اختصاصی تغییر میدهند. عضله اسکلتی نمونه خوبی است که در مطالعههای پژوهشی فراوان بررسی شده است. فعالیت ورزشی باعث افزایش انقباض عضله اسکلتی میشود و تمرینهای ورزشی میتوانند شکل و کنش عضله اسکلتی را تغییر دهند. برای درک این مطلب، پژوهشگران به مطالعه نحوه تاثیر فعالیتهای ورزشی بر فعالیت و غلظت آنزیمهای متابولیسمی و نحوه تغییر سنتز پروتئینهای عضله بر اثر فعالیتهای ورزشی و همچنین نقش هرمونها و اعصاب در تنظیم این تغییرات پرداختهاند.
وضعیت کنونی فیزیولوژی ورزشی به عنوان یک رشته و حرفه
امروزه از فعالیتهای ورزشی به عنوان یک روش درمانی در دوره توانبخشی آسیبها و بیماریها و نیز به عنوان راهبردی پیشگیرانه برای مقابله با بیماری قلبی و عروقی تصلب شرایین(آترواسکلروزی) استفاده میشود. توجه جامعه پزشکی به فیزیولوژی ورزشی به پیدایش و گسترش رشته فرعی تخصصی منجر شده که به فیزیولوژی ورزشی بالینی موسوم است و کتابهای درسی گوناگونی نیز برای رفع این نیاز نوشته یا در حال نگارش است.
امروزه فعالیت ورزشی، یا فقدان آن، یک عامل خطر مستقل در بیماریهای قلبی عروقی شناخته شده است. هرچند برآورد دقیق سهم فعالیتهای ورزشی در بهداشت، تندرستی و کامیابی دشوار است، ولی شواهد نشان میدهد که فعالیتهای ورزشی و فعالیتهای بدنی منظم بر طول عمر میافزایند و خطر مرگ و میر ناشی از بیماریهای قلبی عروقی را کاهش میدهند.
فیزیولوژی ورزشی، رشتهای است که به مطالعه تغییرات ساختاری و عملکردی بدن بر اثر فعالیت ورزشی میپردازد.
پیش نیازهای مطالعه درس فیزیولوژی ورزشی و بیوشیمی وتغذیه ورزشی
یک دانشجو برای تکمیل مطالعات خود در خصوص فیزیولوزی ورزشی، ناگزیر به درک آناتومی، فیزیولوژی دستگاههای بدن، بیولوژی سلولی، شیمی و بیوشیمی و بیولوژی مولکولی است.
پژوهش در فیزیولوژی ورزشی
هنگام مطالعه هر رشته علمی، درک اینکه چگونه پژوهش باید انجام شود تا به گسترش آن رشته بیانجامد، چه کسی پژوهش را هدایت میکند، و محل انتشار نتایج آن از اهمیت برخوردار است.
انواع پژوهش
پژوهش در زمینه فیزیولوزی ورزشی را میتوان به چند روش دسته بندی کرد. بروکس پژوهش را با توجه به هدف آن طبقهبندی کرده است. پژوهش ناب پژوهشی است که با هدف درک بیشتر فیزیولوژی انجام میشود، و پژوهش کاربردی که از یافتههای پژوهش ناب برای درک بیشتر فعالیتهای ورزشی استفاده میکند. از پژوهش ناب به عنوان پژوهش بنیادی نیز یاد میشود.
به علاوه پژوهش دیگری موسوم به پژوهش بالینی در فیزیولوزی ورزشی وجو دارد. پژوهش بالینی زیر شاخه پژوهش کاربدی است و به عنوان پژوهشی تعریف شده است که در امور پزشکی و بالینی کاربدرد دارد. برای مثال، پژوهش درباره تمرینهای ورزشی و آثار آن بر کلسترول سرم را میتوان پژوهش بالینی دانست، همچنین میتوان درباره نحوه تاثیر داروهای تجویز شده خاص بر افراد مبتلا به بیماریهای قلبی پژوهش کرد تا معلوم شود چگونه این داروها بر تحمل آنان در مقابل فعالیت ورزشی اثر میگذارند.
پژوهش را همچنین میتوان با توجه به نوع آزمودنی دستهبندی کرد. پژوهشهای ناب و کاربردی را میتوان با استفاده از آزمودنیهای انسانی یا حیوانی انجام داد. پژوهش با آزمودنیهای انسانی بهترین کاربرد را در فیزیولوژی انسان دارد. با وجود این، به دلایل اخلاقی نمیتوان با استفاده از آزمودنیهای انسانی پاسخ تمام سوالها را داد. برای مثال، روشهای پژوهشی خاص مانند روشهای استفاده از مولکولهای رادیواکتیو را میتوان با استفاده از آزمودنیهای انسانی انجام داد.
به علاوه، در آن دسته از پژوهشهای ناب که مستلزم جداسازی(ایزوله کردن) بافتها یا اندامهای ویژه بدن و مطالعه آن در خارج از محیط بدن است، آزمودنیهای انسانی مناسب نیستند. اندام تحتانی(پاهای)موش صحرایی، مدلی است که معمولاً در پژوهش حیوانی برای مطالعه متابولیسم عضله هنگام فعالیتهای ورزشی مورد استفاده قرار میگیرد. پژوهشگران، با تحریک الکتریکی مصنوعی، میتوانند جریان خون، محتوای خون و فعالیت ورزشی را کنترل و در نتیجه شرایطی را ایجاد کنند که بهتر به سوالهایشان پاسخ دهد. همچنین، از سگهای دورگه برای هدفهای مشابه و به ویژه انجام پژوهش درباره نقش کبد هنگام فعالیت ورزشی استفاده میشود.
در نهایت، پژوهش را میتوان با توجه به نوع طرح مورد استفاده نیز دستهبندی کرد. این تفاوتها بسیار مهمند؛ الگوی پژوهش در تعیین اعتبار(روایی) نتایج و به کارگیری آنها در جامعه بسیار مهم است. پژوهش تجربی، نوعی مهم از پژوهش است. پژوهش تجربی مستلزم آن است که پژوهشگر متغیری را بین دو یا چند گروه آزمودنی کنترل کند. مطالعه نحوه تاثیر تمرینهای ورزشی بر کنشهای خاصی از بدن، بهترین نمونه از این نوع پژوهش در فیزیولوژی ورزشی است. در این روش پژوهشی، آزمودنیها قبل از انجام تمرین، مورد مطالعه قرار گرفته و سپس به گروههایی تقسیم میشوند که یا تمرین میکنند(گروه تجربی) یا تمرین نمیکنند(گروه کنترل).
پس از مدتی، این دو گروه دوباره مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج برای تعیین هرگونه اختلافی بین دو گروه مقایسه میشود. این پژوهش را میتوان با استفاده از پژوهش مقایسهای نیز انجام داد. در این روش، قبل از انتخاب آزمودنیها و کنترل فعالیت ورزشی آنان، پژوهشگران دو گروه آزمودنی را مییابند؛ گروهی که مطابق میل خود به تمرینهای ورزشی پرداختهاند، و گروه دیگری که سابقه تمرین ورزشی ندارند.
نوع آخر از الگوی پژوهشی، که اغلب در پژوهشهای بالینی استفاده میشود، به توضیح بیشتری نیاز دارد. زمانی که پژوهشگران اطلاعات فراوانی را از صدها یا حتی هزاران آزمودنی جمع آوری میکنند، این یافتهها را میتوان برای روشن کردن جهتها یا همبستگیهای موجود بین متغیرها تجزیه و تحلیل کرد. برای مثال، نتایج حاصل از مطالعه فرامینگام، بر روی عوامل خطرزای بیماریهای قلبی عروقی و اهمیت کلسترول زیاد خون، سیگار کشیدن و فشار خون بالا را در افزایش خطر مرگ و میر ناشی از بیماریهای قلبی نشان داد.
بدیهی است که چنین پژوهشهای تجربی را نمیتوان با استفاده از آزمودنیهای انسانی انجام داد، زیرا این امر مستلزم تحمیل اعمالی مثل سیگار کشیدن، افزایش فشار خون و کلسترل زیاد خون بر افراد است که پیامد آن میتواند افزایش خطر مرگ زودرس باشد! بنابراین، این نوع پژوهشها را با روش پژوهش مقایسهای و آن هم در سطح وسیعی انجام میدهند که اصطلاحاً آن را پژوهش فراگیر یا همهگیر شناسی میگویند.
در سالهای اخیر، به دلیل اضافه شدن تجهیزات جدید، تکنولوژیها و تکنیکهای پژوهشی، درک ما نسبت به فیزیولوژی ورزشی بسیار پیشرفت کرده است. همانطور که درباره بافت برداری یا نمونه برداری از عضله به روش بیوپسی بیشتر میدانیم. به کار گیری ایزوتوپهای پایدار برای مطالعه متابولیسم سلولی در افراد آدمی در زمان استراحت، هنگام فعالیت ورزشی و پس از آن، بر دانش ما درباره سوبستراهای مورد استفاده به هنگام فعالیت ورزشی بسیار افزوده است.
همچنین، تکنیکهای غیر تهاجمی مثل تصویر سازی ارتعاشات مغناطیسی طیف نگاری ارتعاشات مغناطیسی، اطلاعاتی را در خصوص نقش و سازشپذیری متابولیسم عضلات اسکلتی در شدتهای تمرینی گوناگون به ارمغان آورده است. در نهایت طبق درس فیزیولوژی ورزشی و بیوشیمی وتغذیه ورزشی ، گسترش استفاده از رایانه ها و دستگاههای الکترونیکی در تجهیزات ورزشی سنجشی باعث شده تا کیفیت اطلاعاتی که میتوان از پژوهشها جمعآوری و تجزیه و تحلیل کرد، گسترش یابد و توانایی پژوهشگران را برای پاسخ به بسیاری از سوالهای بدون جواب گسترش دهد.
فعالیت ورزشی- چالش کنترل هومئوستازی
تظاهرات فشار ناشی از فعالیت ورزشی در بسیاری از دستگاههای بدن عبارتند از افزایش فعالیت قلب و ریهها برای تثبیت مقدار اکسیژن و دیاکسید کربن خون شریانی؛ تنظیم سوخت و ساز عضله برای بازسازی مقادیر آدنوزین تری فسفات(ATP)و تامین ATP زیاد مورد نیاز بدن؛ کنشهای بهینه قلب، کلیه و دستگاههای قلبی و عروقی برای بهبود دفع گرما به محیط؛ کنشهای مناسب قلب، کلیه و عروق محیطی برای عادی سازی فشار خون. در صورتی که فعالیت ورزشی برای مدت طولانی و با شدت خیلی زیاد، یا در محیطهای نامناسب انجام شود، این امکان وجود دارد که بسیاری از این کنشهای تنظیمی بدن مختل شوند که در نتیجه باید فعالیت بدنی را متوقف کرد.
هومئوستاز
وضعیت کنش بدنی را در زمانی که ثبات محیط داخلی بدن برقرار یا بدون تغییر است، هومئوستاز(تعادل فیزیولوژیک) میگویند. وضعیت هموئوستازی بدن معمولاً در حالت استراحت و حالت عادی در حد مطلوب برقرار بوده و بیانگر حالتی از بدن است که در آن بدن به سادگی به تغییر محیط خارجی پاسخ میدهد. با وجود این تعریف، هومئوستاز یک وضعیت دایمی نیست. در کنشهای بدنی نوعی تعادل دینامیکی وجود دارد که برای حفظ هومئوستاز با هم ترکیب میشوند.
هومئوستاز نباید یک وضعیت بدنی ایدهآل قلمداد شود. در حقیقت، فعالیت ورزشی-عاملی که میتواند همومئوستاز را تا حد زیادی به هم بریزد- به دلیل نقش مهمی که در پیشگیری از بیماریها و توانبخشی دارد، اهمیت بالینی فزایندهای یافته است. موضوعهای مهم درباره هومئوستاز عبارتند از: 1)چگونه بدن میتواند پیامدهای فیزیولوژیک ناشی از فشارهای وارده را به خوبی کاهش دهد و 2)سرعتی که در آن، وضعیت هومئوستاز دوباره برقرار میشود. از این رو، دانشجو باید به هومئوستاز به عنوان یک نقطه مرجع بنگرد، و توجه خود را بر آن دسته از فرایندهای بدنی متمرکز کند که وجودشان به هنگام انحراف بدن از کنش هومئوستازی ضرورت پیدا میکند.
حالت پایدار
در مطالعه فیزیولوژی ورزشی، حالت پایدار واژه متداول دیگری است که برای توصیف وضعیت ظاهراً با ثبات استفاده میشود. حالت پایدار به هنگام فعالیت ورزشی بیانگر هومئوستاز نیست، بلکه وضعیتی است که طی آن کنشهای خاصی از بدن در سطحی جدید به حالت ثبات دینامیکی رسیدهاند. برای مثال، به هنگام گذر از حالت استراحت به فعالیت ورزشی کم شدت، بدن برای تامین سوخت مورد نیاز انقباض عضلانی مجبور به افزایش انتقال اکسیژن و سوخت و ساز است.
بنابراین، پس از یک دوره زمانی کوتاه، بدن در مصرف اکسیژن و فرایندهای فیزیولوژیک به حالت پایداری میرسد که از سازگاری با فعالیت ورزشی حمایت میکند. هماهنگیهای ایجاد شده در مصرف اکسیژن و ضربان قلب پس از یک جلسه فعالیت ورزشی کم شدت. (بلافاصله پس از شروع فعالیت ورزشی، شاخصهای مذکور افزایش یافته، سپس به مقدار پایداری میرسند).
دستگاههای کنترلی بدن
بدن دستگاههای کنترلی متعددی دارد. دستگاه کنترل بیولوژیک یک واحد عملکردی است که برای کمک به حفظ هومئوستاز عمل میکند. اجزای یک دستگاه کنترل حیاتی عبارتند از: گیرنده، واحد کنترلی هماهنگ کننده و ساز و کار پاسخ دهنده
سازو کارهای حسی متعددی وجود دارند که بر کنترل فشار خون هنگام فعالیت ورزشی موثرند، با آغاز ورزش، اعصاب مغزی و عضله برای افزایش متابولیسم انرژی و دفع مواد زاید ضروریاند، اما بالقوه میتوانند فشار خون را تا حد زیادی افزایش دهند. برای مقابله با افزایش بسیار زیاد فشار خون ناشی از فعالیت ورزشی شدید، تقریباً با همان سرعتی که اعصاب باعث افزایش ضربان قلب میشوند، محرکهای عصبی و شیمیایی نیز باعث کاهش مقاومت در برابر جریان خون میشوند که در پوست و عضله در حال انقباض جاری میشود. با شروع فعالیت ورزشی فشار خون سیستولی و دیاستولی- هردو-بلافاصله کاهش مییابد که چند ثانیه ادامه داشته و به دنبال آن افزایش فشار خون سرخرگی سیستولی و متوسط به وجود میآید.
گیرنده هایی که فشار خون را هنگام فعالیت ورزشی تنظیم میکنند عبارتند از: عضله اسکلتی، گیرندههای فشاری موجود در سرخرگهای آئورت و کاروتید. ساز و کارهای پاسخ دهنده عبارتند از: اعصاب، هرمونها و عوامل شیمیایی افزایش دهنده درجه حرارت(دما)، کاهش دهنده pH و آزاد کننده مواد معینی از عضله یا سلولهای دیوارهی عروق خونی موجود در عضلهی فعال که باعث اتساع عروق خونی میشوند.
دیگر دستگاه مهم کنترل بیولوژیک، دستگاهی است که تعادل گرمایی و مایعات را هماهنگ میکنند. برای حفظ دمای بدن در حد طبیعی، این گرما باید به سمت محیط هدایت شود. هنگام فعالیت ورزشی، بیشترین میزان دفع گرما از بدن، از راه تبخیر عرق و آن هم از راه پوست است.
همچنین، اگر دمای محیط گرم و یا مرطوب و شدت ورزش نیز نسبتاً زیاد باشد، میزان مایعات دفعی از راه عرق میتواند تا حجمی بالغ بر 2 لیتر در ساعت افزایش یابد. از این رو، فعالیت ورزشی میتواند بر تعادل گرمایی و تعادل مایعات- هردو- فشار وارد کند، و در صورتی که تعادل مایعات به بهترین وجه ممکن میسر نشود، بدن در معرض افزایش دمای مرکزی زیادی قرار میگیرد که این امر به نوبه خود میتواند باعث آسیب بافتی، اختلالهای اندامی و حتی مرگ شود.
بدن در بافتهای محیطی خود گیرنده های حساس به دما دارد. همچنین در مغز ناحیه ای وجود دارد(هیپوتالاموس) که مسئول هماهنگی بسیاری از علایم حسی است. افزایش دمای خون از سوی هیپوتالاموس دریافت و باعث تحریک عصبی میشود که افزایش تعریق را تحریک و جریان خون را بیشتر به سمت پوست هدایت میکند تا به بهبود خنک سازی تبخیری بدن کمک کند، و کلیه ها را تنظیم میکند تا مایعات بدن را حبس کنند.، انجام ورزش در محیطهای نامناسب، بسیاری از فشارهای وارده بر دستگاههای کنترل بیولوژیک موجود در بدن را تشدید میکند.
✍️ هومئوستاز، حفظ محیط داخلی در وضعیت ثابت و بدون تغییر است.
✍️ حالت پایدار، وضعیتی است که در آن کنشهای بدنی ویژه، نوعی پایداری دینامیکی متفاوت از هومئوستاز به دست میآورد.
✍️ گیرنده، بخشی از دستگاه کنترل بیولوزیک است که تحریک را دریافت و اطلاعات را به واحد کنترل هماهنگ کننده ارسال میکند.
✍️ واحد کنترل هماهنگ کننده، بخشی از دستگاه کنترل بیولوژیک است که اطلاعات را از گیرنده دریافت و آنها را برای ایجاد یک پاسخ تجدید سازمان میکند.
✍️سازوکار پاسخ دهنده، پاسخی که از راه گیرنده و عملکرد واحد هماهنگ کننده به وجود میآید.
دستگاههای کنترلی از نظر کنشهای بیوشیمیایی درون سلولی با دستگاههای چنداندامی بزرگی که با یکدیگر همکاری میکنند تا به بهترین شکل ممکن کنش بدن را در حد طبیعی حفظ کنند، تفاوت دارند. برای مثال، مسیرهای بیوشیمیایی متابولیسم انرژی به افزایش تولید ATP (انرژی شیمیایی) پاسخ میدهند. این افزایش تولید ATP برای حفظ غلظت ATP سلولی که سوخت لازم برای انقباض عضلانی و کنش کلی سلول میباشد، ضروری است.
به همین ترتیب، ریهها و قلب با هم همکاری میکنند تا این اطمینان به وجود آید که به رغم افزایش 15برابری مصرف اکسیژن از سوی بدن، میزان اشباع هموگلوبین خون در اکسیژن به هنگام فعالیت ورزشی کاهش نیابد. با افزایش اطلاعات شما در زمینه فیزیولوژی ورزشی، این نکته نیز به رایتان آشکار میشود که پاسخهای فیزیولوژیک بدن به فعالیت ورزشی تنها زمانی به طور کامل درک میشوند که فرد دانش مربوط به نحوه تاثیر همزمان فعالیت ورزشی بر دستگاههای مختلف کنترل بیولوژیک را به کار بگیرد
بازخورد منفی
با توجه به مثالهایی که در مورد دستگاهی کنترل بیولوژیک بیان شد، ویژگی اصلی بیشتر این دستگاههای آن است که پاسخ به محرکی که هومئوستاز را بر هم میزند، باعث پاسخی میشود که سعی میکند محرک اولیه یا پاسخ بدن به آن را تخفیف دهد. از آنجا که این پاسخهای دستگاه کنترلی بر خلاف پاسخ محرک اولیه عمل میکنند، آنها را اصطلاحاً پاسخهای بازخورد منفی میگویند.
بیشتر سازوکارهای پاسخ کنترلی بدن از راه بازخورد منفی عمل میکنند. برای مثال طبق درس فیزیولوژی ورزشی و بیوشیمی وتغذیه ورزشی ، تنظیم فشار خون به هنگام تغییر وضعیت از حالت تاقباز به حالت ایستاده میتواند به کم فشار خونی یا هیپوتانسیون منجر شود که دلیل آن کاهش جریان خون از اندامهای تحتانی به طرف قلب است.
این وضعیت بلافاصله از سوی گیرندههای کششی تخصصی موجود در دیواره سرخرگهای آئورتی و سبایتی حس میشود. با کاهش جریان خون به سوی قلب، میزان خونی که قلب تزریق میکند کاهش مییابد، که این نیز به نوبه خود از کشش واره بر سرخرگهای مذکور میکاهد. پیامد نهایی آن کاهش پتانسیلهای عمل منتشره از سوی این گیرندهها است. مغز نیز این تغییر را درک میکند و به دنبال آن پاسخهای عصبی و هورمونی گستردهای به وجود میآید که باعث کاهش قطر عروق خونی موجود در اندامهای تحتانی بدن میشود.
در نتیجه خون برگشتی به طرف قلب تضمین شده، جریان خون خروجی از قلب و فشار خون به حد طبیعی باز میگردد. اصلاح و تنظیم فشار خون، میزان کشش موجود بر روی گیرندههای سرخرگهای آئورتی و سبایتی را افزایش داده و باعث میشود تا آنها به حالت طبیعی بازگردند. برقراری این وضعیت، بازده پیام رسانی گیرندههای کششی تخصصی را افزایش میدهد. این عمل یک پاسخ بازخورد منفی است، زیرا پیام نخستین را که به پاسخ منجر گردیده، کاهش داده است. بنابراین، دستگاههای بازخورد منفی عمل میکنند تا اندازه محرک اولیه را کاهش دهند، و در نتیجه از نیاز به تنظیم بیشتر بکاهند.
بازخورد منفی، پاسخهای یک دستگاه کنترل بیولوژیک است که با محرک اولیه مخالفت میکند.
پاسخهای بازخورد مثبت نیز در بدن وجود دارند، ولی نادرند. باید خاطر نشان کرد که یک دستگاه بازخورد مثبت به پاسخی بیولوژیک منجر خواهد شد که پیامد آن تشدید پیام اولیه است. این امر به نوبه خود پاسخ بیولوژیک را بیشتر تحریک میکند. شبکه سلولی T دستگاه ایمنی، مثال خوبی برای دستگاه بازخورد مثبت است. به هنگام عفونت، افزایش تشکیل سلولهای Tجدید را افزایش میدهد که در نتیجه به افزایش تعداد سلولهایT و بهبود کنش ایمنی منجر میشود. با وجود این، از آنجا که همه دستگاههای بازخورد مثبت سرانجام باید ابزاری برای بازگشت به حالت طبیعی داشته باشند، بنابراین در تعریف آنها نیز پای بازخورد منفی به میان کشیده میشود.
بهره یک دستگاه کنترلی
همه دستگاههای کنترل بیولوژیک از توانایی مشابهی در جلوگیری یا کاستن از کنشهای بدنی خاص برخودار نیستند. دقتی که به وسیله آن یک دستگاه کنترلی میتواند مانع از بر هم خوردن هومئوستاز شود، اصطلاحاً بهره (میزان تقویت) آن دستگاه خوانده میشود. برای مثال، اگر دمای مرکزی(عمقی) بدن را شاخص فیزیولوژیک در نظر بگیریم، 30 دقیقه فعالیت ورزشی مداوم در حالت پایدار به صرف 291 کیلو کالری انرژی منجر میشود و دمای مرکزی بدن فقط به میزان5/0درجه سانتی گراد افزایش مییابد، و فرمولی به دست میآید که میتوان با آن ذخیره سازی دما در بدن(حرارت ویژه) معادل 83/0کیلو کالری به ازی هر کیلوگرم وزن بدن در یک درجه سانتی گراد (c (kcal/kg/است، هر یک درجه افزایش در دمای مرکزی بدن برای یک فرد 70کیلوگرمی مساوی است با ذخیره دمایی به میزان 1/58کیلو کالری. در نتیجه:
بهره= مقدار اصلاح مورد نیاز/مقدار ناهنجاری پس از اصلاح
=حرارت تولیدی استراحتی- حرارت تولیدی ناشی از فعالیت ورزشی/ذخیره دمای بدن در حالت استراحت- ذخیره دمای بدن پس از ورزش
دستگاههای کنترلی بی نقص نیستند. مثالهای فراوانی وجود دارند که نشان میدهند وقتی یکی یا تعدادی از دستگاههای کنترلی بدن آسیب ببیند، انجام فعالیت ورزشی باعث وخیمتر شدن کنش بدنی میشود. برای مثال، مرگ و میرهای ناشی از پرگرمایی (افزایش دمای بدن) به هنگام تمرینهای فوتبال امریکایی در فصل تابستان، در ایالت متحده رخ داده است. همچنین، مرگهای ناشی از دویدن در مسافتهای طولانی در گرمای تابستان در استرالیا گزارش شده است. به علاوه، به دلیل نامناسب مایعات و الکترولیتهای بدن، کاهش خطرناک غلظتهای سدیم خون(هیپوناترمی) به هنگام ورزشی طولانی مدت در برخی از افراد گزارش شده است.
همچنین، مثالهای بالینی بسیاری در مورد کنش نادرست دستگاههای کنترل بیولوژیک وجود درد. افرادی که به فشار خون بالا(پر فشار خونی) مبتلا هستند، به دلیل ناتوانی یکی از اجزای درگیر در تنظیم فشار خون ممکن است به چنین وضعیتی گرفتار باشند. افرادی که دچار آسیب قلبی شدهاند، به دلیل آنکه عضلات قلب از عملکرد قلبی سالمی برخوردار نیستند آنان بر اثر افزایش حجم خون برگشتی تحت فشار قرار گرفته نمیتوانند نیرو و سرعت انقباض قلب خود را افزایش دهند.
بدیهی است که این وضعیت، توانایی آنان را در انجام فعالیت ورزشی به شدت محدود میکند و به مخاطره افتادن کنش اندامی می انجامد. افرادی که به بیماری دیابت مبتلا هستند همین مشکلات را دارند زیرا نمیتوانند انسولین تولید کنند(نوع اول)، یا سلولهایی دارند که قابلیت و حساسیت آنها به انسولین کم شده است(نوع دوم). این وضعیت باعث میشود تا سلولها نتوانند از گلوکز استفاده
نکات کلیدی
– واژه فعالیت ورزشی را میتوان برای بیان فعالیتی استفاده کرد که برای گسترش، حفظ و تبیین نوع خاصی از آمادگی بدنی انجام میشود. فعالیت بدنی به فعالیتی گفته میشود که بدن با هدفی به جز توسعه خاص آمادگی انجام میدهد.
– اجزای آمادگی بدنی عبارتند از: قدرت عضلانی، توان عضلانی، استقامت عضلانی، استقامت قلبی عروقی، انعطاف پذیری، ترکیب بدنی و چابکی.
– تکرار استفاده از فعالیت ورزشی با هدف گسترش آمادگی بدنی را تمرین ورزشی میگویند. بدن پاسخهای کوتاه مدتی را به فعالیتهای ورزشی میدهد که با توجه به نوع فعالیت ورزشی انجام شده، فرق میکنند. این گونه پاسخهای کوتاه مدت به فعالیتهای ورزشی را اصطلاحاً سازگاریهای حاد (کوتاه مدت) میگویند. این سازگاریها به بدن کمک میکنند تا فعالیت ورزشی و فعالیت بدنی را تحمل کند. سازگاریهای تدریجی(بلند مدت) احتمالاً به چندین هفته وقت نیاز دارند تا گسترش یابند (برای مثال، افزایش اندازه عضله)، در حالی که سایر سازگاریها ممکن است ظرف چند روز تحقق یابند(برای مثال گسترش توانایی اکسیژن مصرفی) یا ممکن است پس از یک یا چند جلسه فعالیت ورزشی حاصل آیند( برای مثال، افزایش حجم خون).
– طبق تعریف، فیزیولوژی ورزشی رشتهای است که به مطالعه نحوه تغییر ساختار و کنش بدن انسان بر اثر فعالیت ورزشی میپردازد. برای انکه یک فیزیولوژیست ورزشی شوید، علم و آگاهی از نحوه پاسخدهی تمام دستگاههای بدن به فعالیت ورزشی ضروری است، که خود مطالعه گستردهای را طلب میکند. هرچند، واقعیت تأسف بار آن است که در حال حاضر فیزیولوژی ورزشی حرفهای شناخته شده نیست، و تنها از سال 1997 به بعد است که سازمانی موسوم به انجمن امریکایی فیزیولوژیستهای ورزشی (ASEP)در ایالات متحده شکل گرفته که متکلف تامین نیازمندیهای حرفهای فیزیولوژیستهای ورزشی شده است.
– پژوهش ناب(بنیادی) پژوهشی است که با هدف درک بیشتر ما از فیزیولوزی انجام میشود، و پژوهش کاربردی پژوهشی است که از یافتههای پژوهش ناب استفاده میکند تا درک ما را از فعالیت ورزشی گسترش دهد. پژوهش بالینی زیر شاخهای از پژوهش کاربردی است و به عنوان پژوهشی تعریف میشود که در امور پزشکی یا بالینی کاربرد دارد. پژوهش با آزمودنیهای انسانی، بهترین کاربردها را در فیزیولوژی انسان دارد. با وجود این، به دلایل اخلاقی، همه پرسشهای پژوهشی را نمیتوان با استفاده با آزمودنیهای انسانی، پاسخ داد، بنابراین در این شرایط از پژوهش حیوانی استفاده میشود.
– پژوهشها را میتوان با توجه به نوع الگوی مورد استفاده نیز دسته بندی کرد. پژوهش تجربی از پژوهشهای مهم محسوب میشود. پژوهش تجربی مستلزم آن است که پژوهشگر متغیری را بین دو یا چند گروه از آزمودنیها کنترل کند. پژوهش مقایسهای مستلزم دو گروه آزمودنی متفاوت که از نظر متغیر مورد سوال با یکدیگر تفاوت دارند. در صورت عملی بودن، در مقایسه با پژوهشهای مقایسهای، پژوهش تجربی روش پژوهشی بهتری محسوب میشود، زیرا نتایج آن حاصل متغیری است که پژوهشگر آن را کنترل کرده و نه متغیر یا متغیرهای ناشناخته. پژوهش فراگیر یا همهگیر شناسی نوع دیگری از پژوهش مقایسهای است، با این تفاوت که در این روش پژوهشگران متغیرهای زیادی را مطالعه و از برخی متغیرها استفاده میکنند تا آن دسته از آزمودنیهایی را که با دیگران مقایسه میشوند کنترل کنند.
– نتایج پژوهشها در نشریاتی ویژه به چاپ میرسد که مجلات علمی نامیده میشوند. برخلاف کتابها، مجلات علمی در فواصل زمانی منظم(معمولاً ماهانه) و با هدف معرفی یافتههای پژوهشی به جوامع علمی و غیرعلمی منتشر میشوند.
– در پنجاه سال اخیر، به دلیل استفاده از تکنیکهای پژوهشی جدید یا پیشرفته، یا استفاده از تکنیکها برای شرایط جدید، موفقیتهای چشمگیری در پژوهشهای ناب و کاربردی-هردو- به وجود آمده است. تکنیک نمونهبرداری به روش بیوپسی، استفاده از ایزوتوپهای پایدار، تصویر سازی ارتعاشات مغناطیسی(MR) و طیف نگاری ارتعاشات مغناطیسی و افایش کیفیت و کاربرد رایانهها و دستگاههای الکترونیکی از جمله پیشرفتهایی است که اجرای پژوهشهای کیفی را تضمین کرده است.
– وضعیت کنش بدن را در زمانی که ثبات محیط داخل بدن حفظ میشود یا بدون تغییر باقی میمانند، هومئوستاز میگویند. وضعیت هومئوستازی بدن در حالت استراحت و حالت عادی معمولاً در حد مطلوب است. این وضعیت حالتی از بدن را نشان میدهد که در آن بدن میتواند به آسانی به تغییر محیط خارجی پاسخ دهد.
– مسائل مهم درباره هومئوستاز عبارتند از:1) چگونه بدن میتواند پیامدهای فیزیولوزیک ناشی از فشارهای وارده را کاهش دهد و 2) سرعتی که در آن وضعیت هومئوستاز دوباره برقرار میشود. از این رو، دانشجو باید هومئوستاز را یک نقطه مرجع در نظر بگیرد و توجه خود را بر آن دسته از فرایندهای بدنی متمرکز کند که به هنگام انحراف بدن از کنش هومئوستازی وارد عمل میشوند.
– در مطالعه فیزیولوژی ورزشی، حالت پایدار واژه متداول دیگری است که ظاهراً برای توصیف وضعیت با ثبات استفاده میشود. حالت پایدار به هنگام فعالیت ورزشی بیانگر هومئوستاز نیست، بلکه نشاندهنده وضعیتی است که در آن کنشهای خاصی از بدن در سطحی جدید به حالت ثبات دینامیکی رسیدهاند. زمانی که با فعالیت ورزشی سر و کار دارید، حالت پایدار بسیار پر معنیتر از وضعیت هومئوستاز است.
– نمونه هایی از دستگاههای کنترلی بدن انسان که به هنگام فعالیت ورزشی وار عمل میشوند، عبارتند از تنظیم:
1)غلظتهای ATPسلولی، 2)غلظتهای گلوکز خون،3) مقدار اکسیژن خون، 4)Phخون در بافت، 5) جریان خون و فشار خون، 6)دمای بدن و 7) مایعات بدن و هیدراسیون.
– مشخصه اصلی بیشتر دستگاههای کنترل بیولوژیک آن است که پاسخ به محرکی که هومئوستاز را به هم میزند خود باعث پاسخی میشود که سعی میکند محرک اولیه را کاهش یا پاسخ بدن به آن محرک را تخفیف دهد. از انجا که این پاسخهای دستگاه کنترلی در مخالفت با پاسخ محرک اولیه وارد عمل میشوند، آنها را اصطلاحاً پاسخهای بازخورد منفی مینامند.
– توانایی همه دستگاه های کنترل بیولوژیک در کاهش یا جلوگیری از کنشهای خاص بدنی یکسان نیست. دقتی که به وسیله آن دستگاه کنترلی میتواند انحراف از هومئوستاز را پیشگیری کند، اصطلاحاً بهره آن دستگاه نامیده میشود. به لحاظ نظری، بهره یک دستگاه کنترلی معادل مقدار اصلاح مورد نیاز تقسیم بر مدار بینظمی باقی مانده پس از اصلاح است. آن دسته از دستگاههای کنترلی که بهره بزرگی دارند، در تنظیم پارامتر مورد نظر دقیقترند.
نوشتههای تازه
آخرین دیدگاه ها