运动生理学14-运动中生理机能的变化

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1、第十四章 运动过程中人体机能变化规律,第一节 赛前状态与准备活动,第二节 进入工作状态与稳定工作状态,第三节 运动性疲劳,第四节 恢复过程,在运动过程中，人体将发生一系列的规律性机能变化，研究和掌握机能变化的各个阶段的规律和特点，对于提高运动成绩和防止运动损伤具有重要意义。,运动过程中的六种状态（依杨锡让，1962年）,赛前状态,进入工作状态,稳定工作状态,疲劳状态,恢复状态,准备活动,一、赛前状态 概念：人体参加比赛或训练前，身体的某些器官和系统会产生的一系列条件反射性变化，这种特有的机能变化和生理过程称为赛前状态。(一)赛前状态的特征及其产生机理 表现：神经系统兴奋性提高、物质代谢加强、体

2、温升高及内脏器官活动增强。如：心率和呼吸频率、动脉血压、汗腺分泌,第一节 赛前状态与准备活动,赛前反应的大小：与比赛性质、运动员的比赛经验和心理状态有关。 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。,赛前动脉血压,赛前脉搏,赛前状态产生的机理：,场地 器材 观众 + 条件反射 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,(二)赛前状态对运动能力的影响及调整,1.准备状态型 2.起赛热症型 3.起赛冷淡型,1.准备状态型,特点：中枢神经系统兴奋性适度提高，

3、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：赛前兴奋性过低，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,调整措施： (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

4、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，安排一些轻松的和转移注意力的练习和活动。,二、准备活动,概念：指在比赛、训练和体育课的基本部分之前进行的身体，为即将来临的剧烈运动或比赛做好准备。(一)准备活动的生理作用和产生机理,1.准备活动的生理作用 (1)调整赛前状态 (2)克服内脏器官生理惰性 (3)提高机体的代谢水平，使体温升高 (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。,(1)调整赛前状态 中枢神经系统的兴奋性(2)克服内脏器官生理惰性 心血管系统和呼吸系统的机能水平 肺通气量及心输出量 心肌和骨骼肌的毛细血管网

5、扩张 工作肌能获得更多的氧。从而克服内脏器官生理惰性，缩短进入工作状态时程。,(3)提高机体的代谢水平，使体温升高 a.可降低肌肉粘滞性，提高肌肉收缩和舒张速度，增加肌肉力量； b. 血红蛋白和肌红蛋白可释放更多的氧，增加肌肉的氧供应； c. 增加体内酶的活性，物质代谢水平提高，保证在运动中有较充足的能量供应； d. 提高中枢神经系统和肌肉组织的兴奋性； e. 肌肉的伸展性、柔韧性和弹性增加，从而预防运动损伤。(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。,2.准备活动作用的生理机理,准备活动后间隔45分钟，其痕迹效应将全部消失。 B.条件反射的作用：在每次训练或比赛前做准备活动，

6、也会形成条件反射。所以，准备活动所产生的生理效应也有条件反射的作用。,A.,神经中枢产生兴奋性提高的痕迹(后作用),使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。,(二)做准备活动的生理负荷,强度：45%VO2max强度、心率达100-120次/分 时间：10-30分钟此外，还应根据项目特点、个人习惯、训练水平和季节气候等因素适当加以调整，通常以微微出汗及自我感觉已活动开为宜。 间隔时间：一般不超过15分钟。在一般性教学课中2-3分钟。,一、进入工作状态,概念：在进行体育运动时，人的机能能力逐渐提高的生理

7、过程和机能状态叫进入工作状态。,(一)进入工作状态的机理 1.反射时 2.内脏器官的生理惰性,第二节 进入工作状态与稳定状态,1.反射时,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,a.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。 b.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,影响因素：工作性质、个人特点、训练水平、工作强度及当时机体的机能状态。 肌肉活动越复杂

8、进入工作状态的时间越长； 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。 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、气候温暖适宜以及良好的赛前状态和充分的准备活动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：在进行剧烈运动开始阶段，内脏器官的活动满足不了运动器官的需要，出现一系列暂时性生理机能低下综合症。 呼吸困难、胸闷、肌肉酸软无力、动作迟缓不协调、心率剧增及精神低落等症状，这种机能状态称为“极点”。,原因：内脏器官的机能惰性与肌肉

9、活动不相称;运动开始时供氧不足;大量乳酸积累使血液pH值偏低。以上大脑皮质运动动力定型暂时遭到破坏，运动能力暂时下降。,2.“第二次呼吸”及产生的机理,概念：“极点”出现后，植物性神经与躯体神经系统机能水平达到了新的动态平衡，生理机能低下综合症症状明显减轻或消失，这时，人体的动作变得轻松有力，呼吸变得均匀自如，这种机能变化过程和状态称为“第二次呼吸”。 原因： 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； 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,影响因素：运动项目、

10、运动强度和训练水平，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。,减轻“极点”反应的主要措施： 继续坚持运动； 适当降低运动强度； 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,概念： 在进行强度较小、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，这种状态称为真稳定工作状态。,表现：肺通气量、心率

11、、心输出量、血压及其他生理指标保持相对稳定，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，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，吸氧量已达到并稳定在最大吸氧量水平，但仍不能满足机体对氧的需要，这种机能状态为假稳定工作状态。,表现：乳酸的产生率大于清除率，使血乳酸增加，pH值下降，心率、血压、肺通气量和呼吸频率等生理功能基本达到极限,第三节 运动性疲劳,一、运动性疲劳的概念及其分类(一)运动性疲劳的概念 运动性疲劳：机体生理过程不能持续其机能在特定水平上和/或不能维持预定的运动强

12、度。（1982年的第5届国际运动生物化学会议）。运动性疲劳：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。,运动性疲劳特点： 把疲劳时体内组织和器官的机能水平与运动能力结合起来评定疲劳的发生和疲劳程度； 有助于选择客观指标评定疲劳，如心率、血乳酸、最大吸氧量和输出功率在其一特定水平工作时，单一指标或多指标同时改变都可以来判断疲劳。,(二)疲劳的分类 根据疲劳发生部位：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,二、运动性疲劳的产生机理,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

13、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”,（一）“衰竭学说”,观点：能源物质的耗竭 依据：短时大强度运动至疲劳时，ATP和CP含量下降；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。,CP贮备下降程度与运动强度的关系,(二)“堵塞学说”,观点： 代谢产物在肌组织中堆积 依据： 疲劳时乳酸堆积，H离子增加：（1）阻碍神经-肌肉接点处兴奋的传递，影响冲动传向肌肉(2)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。（）H+与Ca+竞争结合位点，从而影响肌球蛋白和肌动

14、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：当人体失水占体重5%时，肌肉工作能力下降约20%-30%。 高湿作业工人因泌汗过多，达严重疲劳时，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)“保护性抑制学说”,观点：大脑皮质产生了保护性抑制 依据：贝柯夫研究发现，狗拉载重小车行走30-60分钟产生疲劳时，一些条件反射量显著减少，不巩固的条件反射完全消失。1971年雅科甫列夫发现，小鼠在进行长时间工作(10小时游泳)引起严重疲劳时，大脑皮质中r-氨基丁酸水平明显增加，该物质是中

15、枢抑制递质。,此外，血糖下降、缺氧、pH值下降、盐丢失和渗透压升高等，也会促使皮质神经元工作能力下降，从而促进疲劳(保护性抑制)的发生和发展。,(五)“突变理论”,观点：运动过程中三维空间（能量消耗、肌力下降和兴奋性改变）关系改变所致。,肌肉疲劳控制链,代表人Edwards认为：在肌肉疲劳的发展过程中，存在着不同途径的逐渐衰减突变过程，其主要途径包括:,1.单纯的能量消耗 2.在能量消耗和兴奋性衰减过程，存在一个急剧下降的突变峰。 3.肌肉能源物质逐渐消耗，兴奋性下降，但这种变化是渐进的，并未发生突变。 4.单纯的兴奋性丧失，并不包括肌肉能量的大量消耗。,（六）“自由基损伤学说”,自由基：指外

16、层电子轨道含有未配对电子的基团，如氧自由基(O2)、烃自由基(OH)、过氧化氢(H2O2)及单线态氧(O2)等物质。 产生部位：细胞内，线粒体、内质网、细胞核、质膜和胞液中都可以产生。 作用：由于自由基化学性活泼，可与机体内糖类、蛋白质、核酸及脂类等物质发生反应，因而造成细胞功能和结构的损伤与破坏。,三、运动性疲劳的发生部位及特征,(一)运动性疲劳的发生部位,1.中枢性疲劳 2.外周性疲劳,1:大脑 2:向心传入抑制 3:运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,1.中枢疲劳,概念：指发生脑至脊髓部位的疲劳。 特点： 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。 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.外周疲劳,