运动过程中人体机能状态变化规律.ppt

第十二章 运动过程中人体机能状 态变化规律 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 l本章主要介绍人体在运动过程中，生理机能的 一系列规律性变化。这些变化包括六个阶段： 赛前状态这、准备活动、进入工作状态、稳定 工作状态、疲劳和恢复。在深入分析并阐述各 阶段生理反应特点、机理和影响如何调整和提 高身体的适应能力，为科学地从事体育教学、 运动训练和健身锻炼提供基础理论知识的支持 。 摘 要 一、赛前状态(special physical state before competition) l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。 第一节 赛前状态与准备 活动 l表现：神经系统兴奋性提高、物质代谢加强、体 温升高及内脏器官活动增强。 l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。 l比赛规模越大，离比赛时间越近，赛前反应越明 显。 l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。 (一)赛前状态的特征及其产生机理 (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 l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 l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 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。 2.起赛热症型 3.起赛冷淡 型 l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。 l通常是第二种类型的继发反应 (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，安排一些轻松 的和转移注意力的练习和活动。 措 施 二、 准备 活动 l概念：指在比赛、训练和体育课的基本部分之前进行的 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)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 l中枢神经系统的兴奋性 (2)克服内脏器官生理惰性 l心血管系统和呼吸系统的机能水平 l肺通气量及心输出量 l心肌和骨骼肌的毛细血管网扩张 l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。 二、 准备 活动 (3)提高机体的代谢水平，使体温升高 l体温升高作用： 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 。 二、 准备 活动 (二)做准备活动的 生理负荷 l强度：45%VO2max强度、心率达100120次/分 l时间：1030分钟 l间隔时间：一般不超过15分钟。 在一般性教学课中23分钟。 第二节 进入工作状态与稳定工 作状态 一、进入工作状态 l概念：在进行体育运动时，人的机能能力逐渐 提高的生理过程和机能状态叫进入工作状态。 (二)影响进入工作状态的因 素 l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。 l肌肉活动越复杂进入工作状态的时间越长； l训练程度低进入工作状态的时间长； l训练水平提高进入工作状态的时间短； l工作强度越高进入工作状态的时间就越短。 l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)生理“极点”与“ 第二次呼吸” 1.生理“极点”及产生机理 l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。 l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值朝酸性方 向偏移。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 l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”。 l原因： l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； l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 l影响因素：运动项目、运动强度和训练水平，准备活 动、赛前状态及呼吸方式等。 l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。 l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 工作状态 l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。 l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 l概念： l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、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 l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。 l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 (三)“第一拐点”与“第 二拐点” l应用动态数学建模分析法研究表明，人体在运动过程 中，心血管和呼吸系统的机能变化表现出两个明显的 拐点： l第一拐点”：标志进入工作状态(动员阶段)结束、稳定工 作状态开始。 l“第二拐点”：标志稳定工作状态结束、人体整体工作效 率明显下降、疲劳开始。 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 l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）。 l运动性疲劳（fatigue) ：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。 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。 运动性疲劳特点 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)疲劳的分类 二、运动性疲劳的 产生机理 l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” （一）“衰竭 学说” l观点：能源物质的耗竭 l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 ” l观点： 代谢产物在肌组织中堆积 l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 Ca2+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” l观点：pH值下降、水盐代谢紊乱和血浆渗透压 改变。 l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) “保护性抑 制学说” l观点：大脑皮质产生了保护性抑制 l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，该物质是中枢抑制递质。 (五)“突变理 论” l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 。 l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。 (五)“突变 理论” （六）“自由基损 伤学说” l自由基：指外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。 l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。 l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 l分类： 1.中枢性疲劳 2.外周性疲劳 1.中 枢性 疲劳 l概念：指发生脑至脊髓部位的疲劳。 l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 周性 疲劳 l可能发生的部位是从神经-肌肉接点到肌纤维内 部线粒体。 (1)神经肌肉接点 (2)肌细胞膜 (3)肌质网 (4)线粒体 (5)收缩蛋白 (二)不同类型运动疲 劳的特征 四、运动性疲劳的判断 (一)测定肌力评价疲劳 1.背肌力与握力 l测定方法：早晚各测一次，求出其数值差。 l判断方法：如次日晨已恢复，可判断为正常。 2.呼吸肌耐力 l测定方法：连续测5次肺活量，每次间歇30秒。 l判断方法：疲劳时肺活量逐次下降 (二)测定神经系统机能 判断疲劳 1.膝跳反射阈值 l判断方法：疲劳时阈值升高 。 2 . 反 应 时 l判断方法：疲劳时反应时延长。 刺 激 感受器 传入神经 反射中枢 传出神经 效应器 + AP AP 3.血压体位反射 l测定方法：受试者坐位静息5分钟后，测安静时 血压，随即仰卧3分钟，然后将受试者扶成坐姿( 推受试者背部，使其被动坐起)，立即测血压， 每30秒测一次，共测2分钟。 l判断方法：若2分钟以内完全恢复，说明没有疲 劳，恢复一半以上为轻度疲劳，完全不能恢复为 重度疲劳。 (三)测试感觉机能 评价疲劳 1.皮肤空间阈 l判断方法：运动后皮肤空间阈(两点阈)较安静时增加 1.52倍为轻度疲劳，增加2倍以上为重度疲劳。 2.闪光融合频率 l测定方法：受试者坐位，注视频率仪的光源，直到将 光调至明显断续闪光融合频率为止，即临界闪光融合 频率，测三次取平均值。 l判断方法：轻度疲劳时约减少1.03.9Hz;中度疲劳时 约减少4.0-7.9Hz;重度疲劳时减少8Hz以上。 (四)用生物电评 价疲劳 1.心电图 l判断方法：疲劳时 S-T段下移，T波倒置。 2.肌电图 l判断方法：疲劳时肌电振幅增大，频率降低，电机械延迟 (EMD)延长。积分肌电图(IEMG)和均方根振幅(RMS)均增加 ，中心频率(FC)和平均功率频率(MPF)降低。EMD是指从肌 肉兴奋产生动作电位开始到肌肉开始收缩的这段时间，该 指标延长表明神经肌肉功能下降。 3.脑电图 l判断方法：疲劳时由于神经元抑制过程发展，可表现为慢 波成分的增加。 (五)主观感 觉判断疲劳 l测试方法：锻炼者在 运动过程中根据RPE表 指出自我感觉的等级 ，以此来判断疲劳程 度。如果用RPE的等级 数值乘以l0，相应的 得数就是完成这种负 荷的心率。 (六)测定运动中心率评 定疲劳 1.基础心率 l基础心率正常情况下都相对稳定，如果大运动负荷训练 后，经过一夜的休息，基础心率较平时增加5-10次/分以 上，则认为有疲劳累积现象，如果连续几天持续增加， 则应调整运动负荷。 2.运动中心率 l若一段时期内从事同样强度的定量负荷，运动中心率增 加，则表示身体机能状态不住。 3.运动后心率恢复 l人体进行定量负荷后心率恢复时间长，表明身体欠佳。如 进行30秒20次深蹲的定量负荷运动，一般心率可在运动后3 分钟内完全恢复，而身体疲劳时，恢复时间明