运动生理学_14运动过程中人体机能状态的变化

第十四章运动过程中人体机能状态的变化目的：掌握运动过程中机体机能状态及生理机制掌握运动性疲劳的概念、发生部位及可能机理掌握恢复阶段的特点及促进恢复的方法第一节赛前状态概念：人体参加比赛或训练前某些器官系统产生的一系列条件反射性变化过程称为赛前状态。一.赛前状态的生理变化与调整（一）赛前状态的生理变化及其机制1、生理变化神经系统（+）性↗烦躁、肌肉颤动物质代谢↗体温↗、血糖↗内脏器官活动增强Bp↗、R↗、HR↗其表现与比赛性质、规模大小、心理因素等有关。第一节赛前状态比赛规模越大，离比赛时间越近，赛前反应越明显。运动员情绪紧张、训练水平低、比赛经验不足也会使赛前反应增强。2、赛前状态产生的机理：场地器材观众音响由于这些生理变化是在比赛或训练的自然环境下形成的，所以其生理机理属自然条件反射。比赛或运动时肌肉活动的生理变化+条件反射→（二）赛前状态的调整①.准备状态型特点：中枢神经系统兴奋性适度提高，植物性神经系统和内脏器官的惰性得到一定的克服有利于发挥机体工作能力和运动成绩的提高常见：优秀运动员②.起赛热症型特点：中枢神经系统的兴奋性过高，表现为过度紧张，常有寝食不安、四肢无力、全身微微颤抖、喉咙发堵等不良生理反应，工作能力和运动成绩下降。常见：初次参加比赛的年轻选手，或参加特别重大的比赛，或运动员过分重视比赛结果。③.起赛冷淡型特点：赛前过度紧张，引起超限抑制，表现为对比赛淡漠、浑身无力，不能在比赛时充分发挥机体工作能力。通常是第二种类型的继发反应2）赛前状态的调整①.要求运动员不断提高心理素质，正确对待比赛；②.组织运动员多参加比赛，增加比赛经验；③.进行适当形式和强度的准备活动，如果运动员兴奋性过低，可做些强度大的练习，如果运动员兴奋性过高，准备活动的强度可小些或小强度按摩，安排一些轻松的和转移注意力的练习和活动。相反亦然二、准备活动概念：指在比赛、训练和体育课的基本部分之前有目的地进行的身体练习，为即将来临的剧烈运动或比赛做好准备。1.准备活动的生理作用(1).适当提高中枢神经系统的兴奋性,增加内分泌腺的活动，为正式练习创造条件；调整不良的赛前状态(2).预先克服内脏器官生理惰性(3).提高机体代谢水平，使体温升高；体温升高1℃，代谢增加13%。人活动的最佳体温是37.2℃，而肌肉温度为38℃(4).增强皮肤的血流量有利于散热，防止正式比赛时体温过高。(5).降低肌肉粘滞性，预防损伤。2.准备活动作用的生理机理准备活动←神经中枢产生兴奋性提高的痕迹(后作用)→正式比赛时中枢神经系统的兴奋性处于最适宜水平，调节功能得到改善，内脏器官的机能惰性得到克服，新陈代谢加快，有利于机体发挥最佳机能水平。准备活动后间隔45分钟，其痕迹效应将全部消失。3.影响准备活动生理效应的因素①.准备活动的时间安排一般认为准备活动在皮层的“痕迹”可保留45min，但也与强度、持续时间有关。准备活动的强度与时间:以体温升高为主要标志（45%VO2max强度、或HR100~120次/分）业余训练，准备活动时间为10~30min，中学教学可适当缩短。准备活动后与正式比赛的间隔，一般不超过15min，一般课为2~3min，篮球约20~24min，100m跑约3~5min。②.内容选择与正式比赛不同提高神经系统（+）性及器官功能与正式比赛接近提高神经系统对活动的调节，强化动力定型儿童少年：内容简单易学，节奏分明，生动活泼，动作速度较快，重复次数少，变化适当的动作，且注意加强胸、背、肩、腰、大腿后部肌群的练习，培养正确姿势。女性：选择发展腹肌、盆底肌和大腿力量的练习。③.准备活动的安排先一般，后专门。专门性一般性按内容选按对象选择三种不同情况下跑100米及400米成绩的比较第二节进入工作状态进入工作状态：在进行运动练习时的开始阶段，人体各器官系统的工作能力不可能立刻达到最高水平，而有一个逐步提高的过程。一、进入工作状态(一)进入工作状态产生的原因1.反射时：从刺激作用于感受器起到效应器出现反应所需的时间。动作越复杂，有关中枢之间传递延搁时间就越长，进入工作状态需要时间也就越长。2.内脏器官的生理惰性①.植物性神经机能惰性比躯体性神经大传导速度慢;突触联系较多。②.神经-体液调节作用研究表明，在不做准备活动的情况下跑1500米，呼吸循环系统的活动需要在运动开始后2-3分钟才能达到最高水平，而骨骼肌在20-30秒内就可发挥出最大工作效率。(二)影响进入工作状态的因素1.与工作性质、运动强度、水平、个人特点、年龄及当时的功能状态有关；训练程度低→进入工作状态的时间长；训练水平提高→进入工作状态的时间短；工作强度越高→进入工作状态的时间就越短。2.与动作的复杂程度、交换频率有关；肌肉活动越复杂→进入工作状态的时间越长；3.良好的赛前状态和充分的准备活动可缩短进入工件状态的时间。此外，年龄和外界因素也能影响进入工作状态的时间。儿童少年进入工作状态的时间比成人短。场地条件好、气候、温度适宜均能缩短进入工作状态的时间。(三)“极点”与“第二次呼吸”1.“极点”及产生机理概念：在一定强度和一定待续时间的运动练习开始一定时间内，运动员常感到呼吸困难、胸闷、头晕、肌肉权痛无力，甚至想停止运动的主、客观变化。这种机能状态称为“极点”。机理：内脏器官的机能惰性与肌肉活动不相称。①.运动开始时供氧不足，缺氧→LA↗;②.大量乳酸积累使血液pH值朝酸性方向偏移→稳态破坏→呼吸、循环失调中枢协调性下降大脑皮质运动动力定型暂时遭到破坏。2.“第二次呼吸”及产生的机理概念：“极点”出现后，稍减运动强度或继续运动，一段时间后，极点中出现的状态逐渐减轻或消失，动作轻松有力，呼吸自如，心率平稳。这种机能状态称为“第二次呼吸”。是进入工作状态结束的标志。机理：①.运动中内脏器官惰性逐步得到克服，氧供应增加，乳酸得到逐步清除；②.运动速度暂时下降，使运动时每分需氧量下降，以减少乳酸的产生，机体的内环境得到改善，被破坏了的动力定型得到恢复。3.影响“极点”与“第二次呼吸”的因素1)影响因素：①.运动项目、运动强度和训练水平有关；②.准备活动、赛前状态及呼吸方式等。中长跑项目反应较明显；运动强度越大，训练水平越低，“极点”出现得越早，反应也越强烈，“第二次呼吸”出现得也愈迟。2)减轻“极点”反应的主要措施：①.继续坚持运动；②.适当降低运动强度；③.调整呼吸节奏，尤其要注意加大呼吸深度。二、稳定状态概念：在运动过程中，进入工作状态结束后，人体的机能水平和工作效率在一段时间内处于一种较高的，变化范围不大动态平衡或相对稳定状态。分类：真稳定工作状态、假稳定工作状态(一)真稳定工作状态(二)假稳定工作状态(一)真稳定工作状态概念：在进行强度较小、运动时间较长的运动时，进入工作状态结束后，机体吸氧量和需氧量保持动态平衡，工作能力保持在相应水平上，这种状态称为真稳定工作状态。表现特点:①.肺通气量、心率、心输出量、血压及其他生理指标保持相对稳定;②.运动中的能量供应以有氧供能为主，乳酸堆积较少，血液中酸碱平衡不致受到扰乱;③.运动的持续时间较长，可达几十分钟或几小时。(二)假稳定工作状态概念：当进行强度大、持续时间较长的运动时，进入工作状态结束后，吸氧量已达到最大，但仍不能满足机体对氧的需要,工作能力稳定在最大吸氧量水平上的机能状态为假稳定工作状态。表现特点：①.吸氧量＜需氧量；②.乳酸的产生率大于清除率使血乳酸增加，pH值下降；③.心率、血压、肺通气量和呼吸频率等生理功能基本达到极限.附：运动负荷阈运动负荷阈：指体育课或训练课中适宜生理负荷的低限到高限的范围。负荷阈的组成①.强度单位时间内所作的功。周期性运动：跑速、HR、%Vo2max等非周期性运动：可用负荷量重、单位时间内完成同一负荷的次数等表示②.运动持续时间一种练习或一堂体育课、训练课的持续时间③.运动密度全课实际练习时间与全课总时间之比第三节运动性疲劳一、运动性疲劳概述(一)广义疲劳疲劳：长时间工作过程中，机体生理过程不能持续在一特定水平上的现象。有：体力疲劳、脑力疲劳、心理疲劳等（二）运动性疲劳及分类1.运动性疲劳疲劳：机体生理过程不能持续其机能在一特定水平上和/或不能维持预定的运动强度（1982年的第5届国际运动生物化学会议）。运动性疲劳：指在运动过程中，机体的机能能力或工作效率下降，不能维持在特定水平上的生理过程。2.运动性疲劳的分类全身性疲劳局部疲劳中枢性疲劳根据疲劳发生的机理与表现外周性疲劳混合性疲劳肌肉性疲劳心血管性疲劳呼吸性疲劳等快速疲劳慢速疲劳根据疲劳发生部位根据疲劳发生的器官根据疲劳发生的运动方式二、运动性疲劳的发生部位及其特点(一)运动性疲劳的发生部位1:大脑2:向心传入抑制3:动神经元兴奋性下降4:分支点兴奋衰弱5:神经肌肉接点抑制中枢性疲劳外周性疲劳分类1.中枢性疲劳（1）概念：指发生在从大脑至脊髓部位运动神经元的疲劳。（2）发生的机理：①功能紊乱：改变了运动神经元的兴奋性。疲劳时，神经冲动的频率减慢，使肌肉工作能力下降。②代谢功能失调：大脑细胞中ATP、CP水平明显降低，血糖含量减少，r-氨基丁酸含量升高，特别是5-羟色胺和脑氨升高，可引起多种酶活性下降，ATP再合成速率下降，从而使肌肉工作能力下降，导致疲劳。2.外周性疲劳（1）概念：发生的部位是从神经-肌肉接点到肌纤维内部线粒体。（2）发生的机理：①.神经-肌肉接点Ach释放量减少②.肌细胞膜血中FFA和儿茶酚胺↗、胰岛素↘、自由基↗，可对Na+-K+ATPase活性有影响，使膜通透性改变，影响其功能，③.肌质网自由基↗、ATP↘，可使终末池对Ca2+调节障碍，④.线粒体使Ca2+进入线粒体，抑制氧化磷酸化，ATP生成↘⑤.兴奋-收缩偶联Ca2+代谢紊乱→兴奋-收缩脱偶联⑥.收缩蛋白肌钙蛋白与Ca2+的敏感性下降。（二）运动性疲劳特点：1.无氧代谢的运动⑴.极量运动中枢神经和神经-肌肉接头功能下降及磷酸原耗竭，是其疲劳原因；⑵.近极量运动除与极量运动相同外，还与肌肉和血液中LA堆积有关；⑶.亚极量运动主要是由于肌肉和血液中LA堆积，此外有氧系统供能受限制有关。2.有氧代谢的运动⑴.极量和近极量运动主要是氧运输系统受限，使肌肉供氧不足，此外LA↗有关；⑵.亚极量运动肌肉中Gn和肝Gn消耗；⑶.中等强度运动血糖↘→脑ATP↘，保护抑制，此外散热↗，肌肉血流↘使肌肉供氧不足；⑷.小强度运动与中等强度相似，但主要是脂肪未完全氧化的产物入血液引起。3非周期性和混合性运动由于技术动作的不断变化，中枢、N-M接头功能↘，（习惯的、自动化程度高的、节奏感强的不易疲劳，而精力高度集中及运动中动作多变的易疲劳）。4静力性运动主要是中枢保护，此外肌肉供血↘，憋气过多，心血管功能↘。三、运动性疲劳的可能机理自从19世纪80年代莫索开始研究疲劳以来，人们对运动性疲劳产生的机理提出多种假说，最具代表性的有以下几种：(一)“衰竭学说”(二)“堵塞学说”(三)“内环境稳定性失调学说”(四)“保护性抑制学说”(五)“突变理论”(六)“离子代谢紊乱”(七)“自由基学说”(八)“神经-内分泌-免疫网络理论”(九)“中医理论”（一）“衰竭学说”观点：能源物质的耗竭依据：长时间运动产生疲劳的同时常伴有血糖浓度降低，而补充糖后工作能力有一定程度的提高现象。(二)“堵塞学说”观点：代谢产物在肌组织中堆积，尤其是LA依据：疲劳时肌肉中乳酸等代谢产物增多，由于乳酸堆积而引起肌组织和血液中pH值的下降，阻碍神经肌肉接点处兴奋的传递，影响冲动传向肌肉，抑制果糖磷酸激酶活性，从而抑制糖酵解，使ATP合成速率减慢。另外，pH值下降还使肌浆中Ca++的浓度下降，从而影响肌球蛋白和肌动蛋白的相互作用，使肌肉收缩减弱。(三)“内环境稳定性失调学说”观点：pH值下降、水盐代谢紊乱和血浆渗透压改变。依据：有人研究，当人体失水占体重5%时，肌肉工作能力下降约20%~30%。哈佛大学疲劳研究所发现，高湿作业工人因泌汗过多，达到不能劳动的严重疲劳时，给予饮水仍不能缓解，但饮用含0.04%~0.14%的氯化钠水溶液可使疲劳有所缓解。(四