运动性疲劳及其产生机制的研究进展

摘 要:运动疲劳及其产生机制的研究有对于运动员和体育健身者调节、控制、分配生理资源以及避免运动期间疲劳感过度上升具有重要的现实意义。从疲劳的产生机制研究演进进程出发,对比研究不同学者的及相同或相异观点,指出研究结果的相关及差异;分析出影响机体运动疲劳的主要因素;并提出有关疲劳研究亟需解决的问题及未来研究方向。

关键词:运动性疲劳 产生机制 研究进展

中图分类号:G807 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0215-01

对运动性疲劳产生机制的深入系统研究,在竞技运动领域中可以避免或减少由于过大的运动量及极限运动导致的运动损伤;在大众健身领域,可以避免由于疲劳过度引起的身体新陈代谢紊乱,避免内分泌及体内器官组织的损伤。可见,找出导致人们运动性疲劳的真正原因,对于人类的运动具有重要的指导意义。

1 疲劳以及其产生机制概述

1.1 疲劳的涵义

关于疲劳(fatigue)现在尚未形成统一的定义。目前被认可的是在1982年第五届国际运动生化会议上提出的描述,即:机体生理过程不能持续其机能在某一特定的水平上和(或)不能维持预定的运动强度。其主要体现为运动能力快速下降,做功以及力量不能维持达到人们预定的水平。

1.2 被动受限的疲劳观

被动受限的疲劳观认为疲劳是由于身体代谢物积累、离子紊乱或相关物质耗竭等外部因素的变化导致骨骼肌产生收缩障碍,从而引起生理以及生化各项相关指标灾难性的变化而导致原计划运动或期待运动的停止。

1.2.1 被动受限的疲劳观起源

19世纪初Fletcher和Hopkins研究发现引起了人们对疲劳机制研究的关注。他们的发现对疲劳机制的研究具有重要的影响意义。

1.2.2 被动受限的疲劳观—— 代谢产物堆积学说

被动受限的疲劳观的重要学说之一为代谢产物堆积学说。其主要观点认为机体疲劳的产生的主要因素为肌肉组织中某些代谢产物的堆积过量。理论的生物学依据是在产生疲劳的肌肉中,经研究发现乳酸等代谢产物增多,导致糖酵解关键酶受到抑制,此外pH下降,还使肌浆中Ca2+的浓度下降,使肌肉收缩减弱,进而机体能量供应出现障碍。

1.2.3 被动受限的疲劳观—— 外周“氧运输受限”学说

Taylor认为大部分人在重复实验测试期间能识别氧耗的一个“稳定状态”,同时还发现增加工作肌肉数量和手臂的运动跑步时,最大吸氧量增加,所以认为最大吸氧量仅在“特殊的工作环境中”是最大的。

因此,外周“氧运输受限”学说虽然有一定的理论支持,但缺乏足够的证据来证明肌肉的缺氧以及停止运动是由“稳定状态现象”引起的。

1.2.4 被动受限的疲劳观—— 其他理论假说

19世纪到20世纪80年代以来,各国学者又根据Hill最初理论模型,总结并提出了多种假说,其中最具代表性的有:能量耗竭学说、内环境失调学说、离子代谢紊乱学说、内分泌调节机能下降学说等。这些学说认为疲劳产生的原因是机体内能源物质的衰竭,尤其是血糖、糖元和磷酸肌酸的缺失或者机体细胞内钙、镁、钾等离子代谢异常引起的疲劳的产生。也有的认为由于机体的垂体－肾上腺皮质系统的调节能力及肾上腺髓质系统的整合机能下降导致疲劳的产生。

1.3 主动预防的疲劳观

20世纪90年代,美国生理学会指出,整合生理学将是未来生理学的主要内容,其中指出生理学家的最终挑战是对人脑高级功能的研究。从整合研究方向来观察,生理学不仅要从机体的分子—细胞—器官到整体机体功能的各个水平进行研究,还要在纵向和横向的整合功能进行研究。这种观点也使人们对疲劳观的研究进入了整体整合的认知状态,实现了从被动受限到主动预防的转变。有关中枢控制器模型(CGM)的研究成为当今主动预防的疲劳观的代表性观点。

2 运动疲劳研究展望

2.1 运动疲劳产生的机制发展方向—感觉感知与生理现象的整合

基于Noakes和St Clair Gibson的有关疲劳与ATP的耗尽是相分离的总结,诸多试验证明机体运动强度的中枢控制,基于机体的神经整合。机体运动期间的能量输出和生理反应的反馈与震荡,是各系统间纵向和横向的复杂信息整合的结果。因此针对整合系统的前馈和反馈成分,需要更为丰富和有力的证明来确认机体的中间代谢产物具有重要的信号因子作用,并能够以一个相互作用的方式来调节整合运动系统。

2.2 节奏策略中枢控制研究将进一步进行

未来整合运动生理学研究的重要方向将通过致力于发展竞技运动和大众健身理论的研究以揭示人体运动规律,提高运动潜能,倡导健康促进计划。节奏策略中枢控制理论作为整合运动生理学的一部分,也将在竞技运动以及大众健身和健康促进方面发挥重要的作用。节奏策略中枢控制器模型作为整合旗帜下一个新兴的模型,有研究者认为中枢控制机制的作用并没有想象的那么强大,并且生理学界就外周控制机制和中枢控制机制正展开一场激烈的辩论,这些都将促进生理学的发展以及人类的进步。

现有的研究主要是集中在对中枢控制器模型的验证阶段,就现在研究的成果看,现有的证据大都集中在中枢控制器模型的验证阶段,对节奏策略中枢控制器模型的应用性研究会进一步加强。

2.3 疲劳应用性研究将针对运动强力手段进行试验再评价

现阶段对于运用运动强力手段来提高运动成绩及运动效果的研究,都是基于对运动疲劳传统模型机制的理解。节奏策略中枢控制器模型能否解释强力手段对运动成绩的提高,运动强力手段是具体通过前馈机制还是通过反馈机制发挥作用,以及强力手段的作用机制的运行,这些问题将会被进一步解决。

由此可见,以下三个方面将成为研究热点:未来节奏策略的中枢控制器模型的发展将从新异“RPE钳”模型的应用,以验证外部环境(温度、赛场周围环境等)引起的生理紊乱对RPE以及运动成绩上的影响;有关影响运动疲劳的心理手段研究;运动饮料、药物等强力手段对疲劳的影响研究。

参考文献

[1]王步标,华明.运动生理学[M].北京:高等教育出版社,2007:316-322.

[2]鲍政栋,姒刚彦,蒋小波.“节奏策略”的原理与运用[J].体育科学,2007,27(8):79-85.

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