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1、运动生理学高级教程,主编：田野 研究生教学用书 指导老师：牛英鹏 教学课件制作者 石建东 河南大体育学院 运动人体科学 此课件仅供学术交流不负有其他法律责任 饮水思源请购买原版教材,第一篇 运动生理学导论,第一章,运动生理学发展历史、现状与展望 主编 田野,第一章运动生理学发展历史、现状与展望,提要 运动生理学是研究人体在体育运动影响下身体机能变化规律的科学，是人体生理学的一个分支。运动生理学常用的研究手段主要包括实验室运动模型和运动现场测试；主要的研究领域为体育运动对人体生理机能的影响，体育锻炼提高人体健康水平的生理学机制和运动训练提高人体运动成绩的生理学依据。广泛运用生物学技术、突出运动实
2、用性特征、加强应用基础研究将是今后运动生理学的发展方向。,EXERCISE PHYSIOLOGY : ITS HISTORY, DEVELOPMENT ,AND FUTURE,Chapter overview Exercise physiology, a branch of the science of human physiology, studies changes in normal patterns of physiological functions resulting from physical activity. The research methods generally us
3、ed in exercise physiology are mainly laboratory kinematic models and field-testing. Exercise physiology research focuses on the effect of exercise on the physiological functions of human body ,the physiological mechanisms for improving health through exercise, and the physiological basis for enchanc
4、ing extensive use of biological techniques and greater emphasis on applied studies and basic research.,运动生理学的分类和概念,运动生理学可分为体育锻炼运动生理学（Exercise physiology）和运动训练生理学（sport physiology）。体育锻炼运动生理学主要研究人体在从事急性和长期体育锻炼过程中身体形态和机能变化的生理学规律，进而提高运动员运动能力的生理学依据。因此，运动生理学主要研究人体从事体育锻炼和竞技运动的生理学特点，以及提高健康水平和运动成绩的生理学方法。,第一节
5、 运动生理学发展历史,运动生理学有赖于人体生理学的发展 运动生理学最早起源于人体解剖学和人体生理学。在古希腊时期就有人体形态结构与机能的研究记载，16世纪人们开始人体形态机能的系统科学研究，而且人体解剖学的研究先于人体生理学。1543年ANDREAS VESALIUS出版了历史上第一本人体解剖学教科书，名为人体结构(STRUCTUREOFHUMANBODY)，虽然这本书主要是介绍人体各器官的组成等解剖学知识，旦同时解释了许多人体功能方面的生理学知识，因此，这本教材不仅开始了现代人体解剖学的研究，而且也标志着现代人体生理学领域的研究开始。,第一节 运动生理学发展历史,早期的解剖学由于研究条件和研
6、究设备的限制很难对于各器官组织进行深入的研究。例如，关于肌肉方面的研究，主要研究肌肉的形态和体积，却未能解释肌肉怎样收缩，为什么产生力量。1660年，丹麦科学家ANTON XAN LEEUWENHOEK 发明了显微镜，人们才观察到肌肉组织的单个肌纤维的形态。20世纪中叶，HUXLEY等提出了肌肉收缩的滑动学说。电子显微镜的应用，使人们清楚地观察到肌节、Z线和肌纤维中的粗肌微丝和细肌微丝，同时也可以证实运动训练可导致肌肉超微结构发生损伤性变化。,第一节运动生理学发展历史,二.国际运动生理学的发展过程 运动生理学是们年轻的学科，又是体育科学中发展较早的学科。19世纪体育运动已在西方国家广泛开展，但
7、没有运动对人体形态与机能影响的研究报道。在19世纪中叶以前，人体运动的生理学特征等问题几乎无人注意。19世纪后期，有关肌肉活动时的能量供应问题引起了科学家的关注，1889年法国的FERNAND LAGRANGE出版了第一本运动生理学的教科书，书名为人体运动生理学（PHYSIOLOGY OF BODILY EXERCISE）,可视为运动生理学的研究起源。,第一节运动生理学发展历史,哈弗疲劳实验实（HARVARD FATIGUE LABORATORY,HFL）是世界上第一个专门从事运动生理学研究的实验室，由世界著名的化学专家LAWRENCE J. HENDERSON 1927年创建，在现代运动生理
8、学的研究发展过程中起到了至关重要的作用。HENDERSON 早期就意识到人体运动过程中生理机能变化特点的重要性，特别是环境因素（热环境、高原环境）对人体运动能力的影响。,第一节运动生理学发展历史,HENDERSON 动仪，委托斯坦福大学的年轻化学专家DABID BRUCE DILL 作为实验室主任领导实验室的工作。在经历了20年的研究后，由于第二次世界大战爆发，需要重新组建军事实验室，哈弗疲劳实验室关闭。在这期间，哈弗疲劳实验室培养了来自15个国家的学者，这些学者回到各自国家后又相继建成了自己国家的运动生理学实验室，成为20世纪50-60年代世界运动生理学的领头人物和著名学者，为世界运动生理学
9、的发展作出了重要贡献。,第一节运动生理学发展历史,哈弗疲劳实验室主要进行了以下几个领域的研究: 耐力性运动（如长跑）的人体生理学特征； 高原环境下人体运动过程中的生理学特征； 运动过程中的气体分析，最大摄氧量的测定; 不同年龄的最大心率和最大摄氧量变化特征。,第一节运动生理学发展历史,斯堪的纳维亚在运动生理学的发展过程中也起到了重要作用，20世纪30年代在哈弗疲劳试验实从事研究的三名丹麦生理学者Erik Hohwu-Chreitensen,ErlingAsmussen ,Marirs Nielsen 回到斯堪的纳维亚后，他们分别开辟了各自的研究领域。Asmussen ,Marirs Niels
10、en 成为哥本哈根大学的教授。Asmussen 从事肌肉收缩生物力学特征的研究，Nielsen 重点研究运动过程的身体温度控制。,第一节运动生理学发展历史,1941年Erik Hohwu-Chreitensen到斯德哥尔摩，成为体育学院的第一位生理学教授。30年代他和Ole Hansen 发表了一系列有关运动过程中碳水化合物和脂肪代谢方面的文章，被认为是首次、也是最重要的运动营养学方面的研究成果，至今仍然被许多研究所引用。特别应该提到是Erik Hohwu-Chreitensen 将Per-Olof Astrand 引入到运动生理学研究领域，后者在现代运动生理学的发展中起到了至关重要的作用。,
11、第一节运动生理学发展历史,Per-Olof Astrand 在50-60 年代做了大量运动生理学方面的研究工作，培养了像Bengt Saltin 等一大批高水平运动生理学人才，在国际运动生理学界享有声誉，Per-Olof Astrand曾多次到我国讲学，他的运动生理学专著被翻译成中文作为研究生教材，受到国内同行的好评。,第一节运动生理学发展历史,Mosso 是最早从事运动性疲劳研究的学者，他采用自己设计的简单的拉力器，测定受试者肌肉收缩过程中拉力曲线的变化，研究发现随着收缩次数的增加和收缩时间的延长，肌肉收缩幅度逐渐减小，收缩曲线逐渐平滑。当机体接受适宜的兴奋性刺激后，肌肉的收缩能力增强，推迟
12、肌肉疲劳的出现。据此，他提出了肌肉疲劳的中枢学说。,第一节运动生理学发展历史,20世纪以来，一批有影响的人物在运动生理学发展过程中起到了至关重要的作用，他们是英国的Hill（诺贝尔奖获得者），苏联的克列斯托夫柯哺，日本的吉田章信和美国的Mckenzie,瑞典的Astrand、Saltin , 芬兰的Komi,美国的Costill、Gollnick 、 Armstrong ,加拿大的Green, 日本的猪伺道夫，苏联的雅可哺列夫等。,第一节运动生理学发展历史,三.中国运动生理学的发展 我国运动生理学研究虽起步晚，但发展速度较快。1940年我国著名生理学家蔡翘编著的首部运动生理学问世，1954年北
13、京体育学院首次招收运动生理学研究生，成为最早培养运动生理学师资和科研人员的基地，1958年成立国家体委科学研究所，运动生理学成为重要的研究领域，同时各体育学院也相续成立运动生理学教研室，至此，我国的运动生理学研究有了蓬勃的发展。20世纪70年代末，我国自己开始招收并培养运动生理学硕士研究生，1987年我国首次招收运动生理学博士学位研究生，也是我国体育科学首次招收博士研究生的专业。,第一节运动生理学发展历史,目前，各省市都成立了体育科学研究所，运动生理学是各科所重要的研究领域，运动生理学专业技术人才在优秀运动员科技攻关和服务、全民健身理论与方法研究中均发挥重要作用，并已经取得显著效果。,第一节运
14、动生理学发展历史,我国运动生理学有影响的人物应首推王义润教授，她作为我国运动生理学界的创始人指导并培养了一大批高水平运动生理学专业人才，是我国首位运动生理学博士研究生、也是我国首位体育学博士研究生导师，为我国运动生理学的发展做出了突出贡献。陈家奇教授作为我国运动生理学界德高望重的专家，长期从事运动生理学教学、研究工作，特别是在运动与气体代谢方面取得了显著的成果。,第二节运动生理学研究方法,运动生理学常用的研究方法主要包括实验室运动模型和运动现场直接测试。前者包括运动跑台、不同功率的自行车、测功计和台阶；后者包括运动现场的遥测心率、遥测肌电图、遥测气体分析和运动现场取样的血乳酸测定等。 研究手段
15、包括整体水平的无损伤分析，如运动对心血管功能的影响；有损伤 的血液指标测定和组织活检测定，如血液尿素氮测定、肌纤维类型分析等。,第二节运动生理学研究方法,除了运动生理学自身特有的研究手段和方法外，运动生理学研究工作者还大量借鉴和引入相关学科的研究方法，使运动生理学研究领域不断拓宽，研究内容不断丰富。今年来，对运动生理学研究影响较大的研究手段主要是分子生物学、生物物理学和计算机技术等。,第二节运动生理学研究方法,20世纪90年代以后，分子生物学研究技术广泛地应用于运动生理学，包括核酸分子探针的标记、核酸分子杂交、基因克隆等，其中应用较普遍的为多聚酶链式反应（polymerase chain re
16、action,PCR)技术。人们通过分子生物学方法可以确定运动员所特有的基因序列，预测运动员的“先天素质”，以大大减少运动员的淘汰率。,第二节运动生理学研究方法,电子自旋（electronspineresonance,ESR也称电子顺磁共振（EPR），可利用具有单电子的物质在静磁场作用下吸收电磁波的能量而完成电子在能级间跃迁的这种特性，对上述顺磁性物质进行检测与分析。此技术的检测对象为具有单电子的特殊化合物，在体育科学研究中最常见的测试指标为氧自由基。,第二节运动生理学研究方法,核磁共振技术包括核磁共振成（magnetic resonance imaging,MRI)、核磁共振光谱学（magnetic resonancspectroscopy,MRS）。MRI显示解剖结构清晰而逼真，因而可以对骨骼肌横断面积、骨骼肌体积、心脏形态学（如 壁厚、长短轴等）等进行精确测量。,第二节运动生理学研究方法,MIRS可以测定活体静息态、运动过程中、疲劳态以及恢复过程中肌肉内无机磷（Pi）、PH、ATP、ADP、磷酸盐等指标，从而成为研究肌肉能量代谢的有力工具。利用MRS对肌肉代谢的分析
