開講了丨運動生理學(xué)：運動過程中人體機能變化規(guī)律

宋都對 2020-02-24

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病毒來襲，在家學(xué)習(xí)。由北京體育大學(xué)運動生理學(xué)教研室汪軍教授錄制的十三講《運動生理學(xué)》視頻逐步上線。該套視頻可以給老師們提供上課素材，也為學(xué)生的自學(xué)提供內(nèi)容；當(dāng)然也是健身愛好者提高自我運動科學(xué)知識、碩士博士備考自學(xué)的途徑之一。

其中運動生理學(xué)基礎(chǔ)部分：包括運動與骨骼肌，運動時的物質(zhì)與能量代謝，運動與氧攝取和運輸，肌肉運動的調(diào)節(jié)；運動訓(xùn)練生理學(xué)部分：包括有氧無氧工作能力，身體素質(zhì)，運動過程中的人體機能變化規(guī)律，特殊環(huán)境與運動，運動技能；運動健身生理學(xué)部分：運動健身與運動處方，運動與身體成分控制。另外，還有緒論和最后的運動生理學(xué)總復(fù)習(xí)。

今天推送的是第八講（PPT見后），對應(yīng)第七章：運動過程中人體機能變化規(guī)律。請準(zhǔn)備好，現(xiàn)在開講：

第八講運動過程中人體機能變化規(guī)律

人體在運動過程中，由于受運動條件、運動負荷刺激，以及身體各器官和系統(tǒng)自身的生理、生化特點的影響，其生理機能會發(fā)生一系列規(guī)律性的變化，并且這種變化從正式比賽或訓(xùn)練前就已經(jīng)發(fā)生，一直持續(xù)到運動結(jié)束后的一段時間內(nèi)。按其自然發(fā)生的順序可分為賽前狀態(tài)、進入工作狀態(tài)、穩(wěn)定狀態(tài)、疲勞及恢復(fù)過程五個階段。研究和掌握各階段身體機能的變化特點和規(guī)律，認識其生理機制和影響因素，對于增強運動訓(xùn)練效果、提高比賽成績、促進全民健身和防止運動損傷具有重要的意義。

運動過程中人體機能變化規(guī)律

（1、賽前狀態(tài)，2、準(zhǔn)備活動，3、進入工作狀態(tài)，4、穩(wěn)定狀態(tài)，5、疲勞狀態(tài)，6、恢復(fù)）

學(xué)習(xí)提示：

1．學(xué)習(xí)重點：賽前狀態(tài)種類及調(diào)整；準(zhǔn)備活動的生理作用；極點與第二次呼吸產(chǎn)生機制；真穩(wěn)定狀態(tài)和假穩(wěn)定狀態(tài)；疲勞產(chǎn)生機理及判斷；恢復(fù)的具體措施等；

2．學(xué)習(xí)難點：極點與第二次呼吸產(chǎn)生的機制；疲勞產(chǎn)生的原因及部位，以及不同運動導(dǎo)致疲勞的具體原因分析；超量恢復(fù)的特點等。

學(xué)習(xí)提綱：

第一節(jié) 賽前狀態(tài)與準(zhǔn)備活動

賽前狀態(tài)與準(zhǔn)備活動是在參加正式比賽或運動訓(xùn)練前身體機能提前動員的兩個不同階段。前者是受運動條件刺激而引起人體生理機能發(fā)生變化的自然條件反射；后者是人為的有目的進行的身體練習(xí)，良好的賽前狀態(tài)與適宜的準(zhǔn)備活動有益于提高人體運動能力。

一、賽前狀態(tài)

賽前狀態(tài)是指在參加正式比賽或運動訓(xùn)練前，人體某些器官、系統(tǒng)產(chǎn)生的一系列條件反射性機能變化。賽前狀態(tài)可發(fā)生在比賽前數(shù)天、數(shù)小時或數(shù)分鐘，愈臨近比賽表現(xiàn)愈明顯。甚至在想象比賽時，也會出現(xiàn)賽前狀態(tài)。

良好的賽前狀態(tài)可預(yù)先動員人體相應(yīng)器官、系統(tǒng)的機能，克服內(nèi)臟器官的生理惰性，為即將進行的比賽或運動訓(xùn)練做好準(zhǔn)備，有利于機體快速進入高水平運動狀態(tài)。不良的賽前狀態(tài)，將會對比賽或運動訓(xùn)練造成負面影響。

賽前脈搏變化

根據(jù)賽前狀態(tài)的生理反應(yīng)特征可將其劃分為三種類型：

1.起賽熱癥

2.起賽冷淡

3.準(zhǔn)備狀態(tài)

二、準(zhǔn)備活動

準(zhǔn)備活動是指在比賽、訓(xùn)練和體育課的基本部分之前進行的身體練習(xí)。其目的是預(yù)先動員人體的生理機能，克服內(nèi)臟器官的生理惰性，縮短進入工作狀態(tài)的時間，為即將進行的正式比賽、訓(xùn)練和體育課做好機能上的準(zhǔn)備，或是為了強化已掌握的運動技能，以提高比賽成績。根據(jù)準(zhǔn)備活動的目的不同，通常將準(zhǔn)備活動分為一般性準(zhǔn)備活動和專門性準(zhǔn)備活動。

（1）提高機體的調(diào)節(jié)能力。

（2）提高機體的有氧工作能力。

（3）提高體溫和代謝水平。

（4）提高肌肉的收縮能力。

（5）提高機體的散熱能力。

（6）調(diào)整賽前狀態(tài)。

第二節(jié) 進入工作狀態(tài)

在進行運動的開始階段，人體的運動能力并不能立刻達到最高水平，而是有一個逐步提高的過程。例如，100米賽跑在40~50米處達到最高速度，籃球比賽中的投籃命中率往往在開賽后數(shù)分鐘才達到最高水平。因此，運動開始后人體機能逐步提高的過程稱為進入工作狀態(tài)。長期的運動訓(xùn)練可提高內(nèi)臟器官與骨骼肌運動高度協(xié)調(diào)和配合的能力，縮短進入工作狀態(tài)的時間，從而使機體能夠更快地進入最佳運動狀態(tài)，提高運動成績。

內(nèi)臟器官的生理惰性是影響進入工作狀態(tài)的主要因素。研究表明，在不做準(zhǔn)備活動的情況下跑1500米，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的機能需要在運動開始后2~3分鐘才能達到最高水平，而骨骼肌在20~30秒內(nèi)就可發(fā)揮出最大工作效率，從而出現(xiàn)氧供不足的表現(xiàn)。

生理“極點”與“第二次呼吸”：生理“極點”與“第二次呼吸”是人體在進入工作狀態(tài)過程中先后出現(xiàn)的兩種截然不同的生理反應(yīng)?！皹O點”是因內(nèi)臟器官的機能水平不能滿足運動器官的需要，出現(xiàn)暫時性的生理機能失衡所致；“第二次呼吸”則是通過自身的調(diào)整，使內(nèi)臟器官與運動器官在功能上達到了高度的協(xié)調(diào)與配合，標(biāo)志著進入工作狀態(tài)的階段結(jié)束。

第三節(jié) 穩(wěn)定狀態(tài)

穩(wěn)定狀態(tài)是指進入工作狀態(tài)階段結(jié)束后，人體各器官、系統(tǒng)的機能在一段時間內(nèi)保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。此時，人體生理機能與運動輸出功率保持相對穩(wěn)定。如心率、心輸出量、呼吸頻率、每分通氣量、攝氧量及血壓等均出現(xiàn)相對穩(wěn)定狀態(tài)。此時根據(jù)機體對氧氣的供求關(guān)系，可將穩(wěn)定狀態(tài)分為真穩(wěn)定狀態(tài)和假穩(wěn)定狀態(tài)。

第四節(jié) 運動性疲勞

運動性疲勞是指由于運動過度而引發(fā)身體工作能力下降的現(xiàn)象，是人體運動到一定階段出現(xiàn)的一種正常生理現(xiàn)象。適度的運動性疲勞并施以合理的恢復(fù)手段能及時消除運動性疲勞，并促使機能的恢復(fù)和提高，運動員訓(xùn)練水平的提高就是一個“疲勞—恢復(fù)—再疲勞—再恢復(fù)”的變化過程。過度疲勞則會對機體產(chǎn)生不良影響，引起各種機能障礙或運動損傷，甚至損害運動員的身體健康。沒有疲勞的訓(xùn)練是無效的訓(xùn)練，沒有恢復(fù)的訓(xùn)練是危險的訓(xùn)練。因此，正確認識運動性疲勞及其產(chǎn)生的機制對于合理的安排運動訓(xùn)練、促進機能恢復(fù)以及提高訓(xùn)練效果等具有重要的理論和實踐意義。

一、運動性疲勞的產(chǎn)生機理

運動性疲勞產(chǎn)生的機理是世界各國學(xué)者熱衷研究的課題之一，研究人員從不同角度對運動性疲勞進行了大量的研究，提出了許多新的理論和假說。但由于運動項目的代謝差異，以及運動性疲勞的復(fù)雜性，其產(chǎn)生的機理又有所不同。運動性疲勞產(chǎn)生機理主要有：

（一）衰竭學(xué)說

（二）堵塞學(xué)說

（三）內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性失調(diào)學(xué)說

（四）保護性抑制學(xué)說

（五）突變理論

（六）自由基損傷學(xué)說

二、不同類型運動的疲勞特征

運動性疲勞的產(chǎn)生是一個極其復(fù)雜的生理過程，與運動持續(xù)時間、運動強度以及代謝特征等因素有密切關(guān)系。因此，不同類型運動過程中產(chǎn)生的運動性疲勞具有不同的特征。

不同代謝類型運動疲勞的代謝特征

疲勞因素	磷酸原型	磷酸原-糖酵解型	糖酵解型	糖酵解-有氧代謝型	有氧代謝型
ATP下降%	30	90	20~30	30	不變
CP下降%	90以上	90	75~90	65	50
乳酸積累	少	中	最多	較多	少
肌pH值下降	少	少	6.6	6.6	少
肌糖原消耗	-	-	少	中	75%~90%以上
肌內(nèi)離子變化	-	Ca²⁺下降	Ca²⁺下降	K⁺下降,Na⁺上升	離子紊亂

（1）短時間、最大強度運動（如短跑等），運動性疲勞產(chǎn)生的主要原因是中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能下降、CP耗竭引起ATP轉(zhuǎn)化速率降低所致。

（2）短時間、次最大強度運動（如800米跑等），能量供應(yīng)以糖酵解系統(tǒng)為主，因此，肌肉和血液中乳酸大量堆積、pH值降低是造成機體機能下降而產(chǎn)生疲勞的主要原因。

（3）長時間、中等強度運動（如長跑等），疲勞的產(chǎn)生往往與肌糖原和肝糖原大量消耗、血糖濃度下降、體溫升高、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性失調(diào)、工作肌氧氣供應(yīng)減少以及神經(jīng)系統(tǒng)活動能力下降等因素有關(guān)。

（4）靜力性運動（如馬步、平衡等），中樞神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)興奮，肌肉中血液供應(yīng)減少以及過度憋氣導(dǎo)致心、肺功能下降等，是導(dǎo)致其產(chǎn)生疲勞的主要原因。

此外，在進行非周期性練習(xí)過程中，其技術(shù)動作的復(fù)雜程度和變化也是影響運動性疲勞的重要因素。一些習(xí)慣性、自動化程度較高、動作節(jié)奏性較強的運動不易產(chǎn)生疲勞；而一些動作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動作變換較多、精力要求高度集中的練習(xí)，則容易產(chǎn)生運動性疲勞。

三、運動性疲勞的判斷

正確地認識和判斷運動性疲勞，是實施科學(xué)訓(xùn)練、促進疲勞恢復(fù)以及提高運動成績的理論基礎(chǔ)，具有重要的實踐意義。我們要判斷疲勞的發(fā)生，以及疲勞的程度，還要找到疲勞的原因，只有這樣才能有針對性的科學(xué)恢復(fù)。由于不同形式運動具有不同的疲勞特征，因此，判斷其疲勞的方法也有所差異。目前，判斷運動性疲勞的方法主要有以下幾種。

（一）測定肌力評價疲勞

1.骨骼肌力量測試

2.呼吸肌耐力測試

（二）測定神經(jīng)系統(tǒng)和感覺機能判斷疲勞

1.兩點辨別閾

2.閃光融合頻率

3.反應(yīng)時

4.膝跳反射閾

5.血壓體位反射

（三）用生物電評價疲勞

1.肌電圖

2.心電圖

3.腦電圖

（四）主觀感覺判斷疲勞

主觀體力感覺等級（RPE）是判斷疲勞的重要指標(biāo)。具體測定方法是：令受試者在功率自行車或跑臺上做遞增負荷運動，并觀察主觀體力感覺等級表。受試者在運動過程中每增加一級負荷，應(yīng)在主觀體力感覺等級表上指出自我感覺等級，表中的等級乘以10，即為受試者完成該負荷運動的心率。如果機體出現(xiàn)疲勞，主觀體力感覺等級將相應(yīng)增加。

主觀體力感覺等級表

等級	自我感覺
6	根本不費力
7	極其輕松
8
9	很輕松
10
11	輕松
12
13	稍費力
14
15	費力
16
17	很費力
18
19	極其費力
20	盡最大努力

（五）測定運動中心率評定疲勞

（六）判斷疲勞的其他指標(biāo)

包括肌肉硬度、生化指標(biāo)如血尿素、血清睪酮／皮質(zhì)醇比值（T/C）、血乳酸、尿蛋白、尿膽原，以及教育學(xué)觀察等。

第五節(jié) 恢復(fù)過程

恢復(fù)過程是指人體在運動過程中和運動結(jié)束后，各種生理機能和運動中消耗的能源物質(zhì)逐漸恢復(fù)到運動前水平的變化過程。運動過程中消耗的物質(zhì)，只有在恢復(fù)期得到完全恢復(fù)，人體機能才能得以提高；反之，將會出現(xiàn)過度訓(xùn)練或過度疲勞，導(dǎo)致運動能力下降，甚至出現(xiàn)運動性損傷。應(yīng)該指出，運動過程與恢復(fù)過程的合理安排及良好組合是機體對運動負荷產(chǎn)生最佳適應(yīng)性變化的前提條件，在運動訓(xùn)練中，恢復(fù)過程與運動過程具有同等重要的作用，充分的機能恢復(fù)是取得良好運動效果的保障。

一、恢復(fù)過程的一般規(guī)律

消耗與恢復(fù)過程

恢復(fù)過程可分為三個階段，即運動時恢復(fù)階段、運動后恢復(fù)階段及超量恢復(fù)階段。

動物在進行不同活動量肌肉收縮時肌糖原的消耗與恢復(fù)

組別	活動量		肌糖原（mg%）
組別	肌肉收縮（次/分）	持續(xù)活動時間（分）	活動停止后	活動后4小時	活動后24小時
1	30	30	–140	–31	+16
2	60	15	–381	–194	+18
3	104	9	–519	–	+45
4	208	4.5	–785	–517	–49

不同能源物質(zhì)出現(xiàn)超量恢復(fù)的快慢也不同（即運動后物質(zhì)恢復(fù)的異時性原理）。如劇烈運動后CP在20～30秒內(nèi)僅恢復(fù)一半，待3～5分鐘時才能出現(xiàn)超量恢復(fù)；短時間、大強度運動后，肌糖原約在運動后15分鐘出現(xiàn)超量恢復(fù)，而蛋白質(zhì)出現(xiàn)超量恢復(fù)相對較晚；馬拉松運動后，脂肪出現(xiàn)恢復(fù)的時間發(fā)生在第三天。游泳運動員在進行大運動量訓(xùn)練后的第1～3天，身體機能明顯下降，到第3～5天恢復(fù)到原來水平，第5～8天才出現(xiàn)超量恢復(fù)。

超量恢復(fù)的異時性原理

此外，超量恢復(fù)與膳食和運動模式有密切的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，讓受試者以75%VO2max運動強度進行單腿自行車運動，另一條腿為安靜對照。當(dāng)運動至精疲力竭時，運動腿股外肌的肌糖原含量接近于零。運動結(jié)束后連續(xù)3天食用高糖膳食而不參加任何運動，結(jié)果顯示，運動腿股外肌肌糖原數(shù)量超過安靜時的水平，是安靜腿兩倍，而安靜腿肌糖原水平僅略有波動。

肌糖原的填充

關(guān)于超量恢復(fù)出現(xiàn)的原因，目前尚無明確的結(jié)論。國外有研究認為，超量恢復(fù)與運動結(jié)束后線粒體活動能力增強，能量代謝增加所引起的CP、糖原、蛋白質(zhì)等物質(zhì)合成速度加快有關(guān)。此外，超量恢復(fù)還與神經(jīng)、激素的調(diào)節(jié)等因素有密切的關(guān)系，其機理還有待于進一步的研究。

超量恢復(fù)是客觀存在的規(guī)律。在此期間，機體具有較高的機能水平和承受負荷的能力，是運動員體能儲備的最佳時期，有助于運動員取得良好的運動成績。不同類型的運動具有不同的代謝特征，不同能源物質(zhì)具有不同的恢復(fù)特征（超量恢復(fù)的快慢和程度）。因此，超量恢復(fù)原理是選擇訓(xùn)練休息間歇、確定負荷強度和負荷量以及實施合理營養(yǎng)補充的重要依據(jù)，在運動實踐中具有重要的理論和實踐意義。

二、促進人體機能恢復(fù)的措施

競技運動的發(fā)展給運動訓(xùn)練提出了更高的要求，不僅需要有科學(xué)的訓(xùn)練手段，而且還要有合理的恢復(fù)措施，才能使人體在“疲勞—恢復(fù)—再疲勞—再恢復(fù)”的良性過程中得到發(fā)展，才能實現(xiàn)更高、更強、更快的目標(biāo)。因此，恢復(fù)是現(xiàn)代運動訓(xùn)練中亟待解決的問題之一。世界各國體育工作者做了大量的研究，提出了許多促進機能恢復(fù)的措施，概括起來有：

（一）運動性手段

1. 整理活動

2. 積極性休息