Fizjologia treningu sportowego(1) EGZ, Fizjologia wysiłku sportowego


Fizjologia wysiłku sportowego.

Sprawozdanie z ćwiczeń z fizjologii

SPIS TREŚCI

Ćwiczenie 1 Homeostaza w warunkach wysiłku fizycznego..............................3

Ćwiczenie 2 Bioenergetyka różnych wysiłków fizycznych. ...............................7

Ćwiczenie 3 Biochemiczne markery obciążenia organizmu wysiłkiem fizycznym...........................................................................................................10

Ćwiczenie 4 Odpowiedź organizmu na wysiłek.. ............................................12

Ćwiczenie 5 Struktura i funkcje mięśni szkieletowych. Mięśnie szkieletowe

i wysiłek. Nerwowa kontrola czynności ruchowych.....................16

Ćwiczenie 6 Podstawowe zasady treningu sportowego...................................22

Ćwiczenie 7 Ustalenie pojęć : wydolność fizyczna, zdolność wysiłkowa,

adaptacja........................................................................................24

Ćwiczenie 8 Podział metod treningowych - metoda powtórzeniowa..............26

Ćwiczenie 9 Podział metod treningowych - metoda ciągła............................29

Ćwiczenie 10 Podział metod treningowych - metoda interwałowa................32

Ćwiczenie 11 Fizjologiczne i biochemiczne znaczenie specyfiki wysiłku

treningowego.............................................................................35

Ćwiczenie 12 Identyfikacja celów treningu.....................................................38

Ćwiczenie 13 Mikrocykl treningowy, makrocykle, etapizacja treningu..........42

Ćwiczenie 1.

Homeostaza w warunkach wysiłku fizycznego.

  1. Mechanizmy kontroli pH krwi i innych płynów ustrojowych w różnych wysiłkach fizycznych.

  2. Mechanizmy kontroli objętości i składu płynów ustrojowych.

  1. Mechanizmy kontroli pH krwi i innych płynów ustrojowych w różnych wysiłkach fizycznych.

HOMEOSTAZA - względna równowaga dynamiczna środowiska wewnętrznego

- utrzymanie pewnych parametrów na względnie stałym poziomie

- wykorzystanie sprzężeń ujemnych zwrotnych

Parametry utrzymywane na względnie stałym poziomie:

- temperatura (36,6 º)

- pH krwi (7,36 - 7,42) i płynów ustrojowych

- objętość płynów ustrojowych

- stężenie związków chemicznych w płynach ustrojowych

- ciśnienie osmotyczne i tętnicze krwi

- ciśnienie parcjalne tlenu i dwutlenku węgla we krwi

1. Temperatura ciała.

U zdrowego człowieka temperatura ciała wynosi 36,6ºC.

temperatura ciała > 38°C gorączka

temperatura ciała < 37,2-38°C stanem podgorączkowy

Mechanizm termoregulacji.

Ośrodek termoregulacji: Podwzgórze - cz.przednia.

Termoreceptory:

- termoreceptory mózgu, zwłaszcza podwzgórza i ośrodków rdzeniowych „rejestrujacych” temperaturów krwi tętniczej

- termoreceptory skórne reagujące na zmiany temperatury otoczenia

- termoreceptory aktywującego układu siatkowatego (RAS)

- termoreceptory obecne w mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń żylnych i niektórych odcinkach przewodu pokarmowego

Kiedy temperatura ciała nie jest prawidłowa, termoreceptory wysyłają informację do ośrodka termoregulacji w podwzgórzu. Następnie informacje te zostają przekształcone w podwzgórzu na impulsy, które mają się określoną częstotliwość. Impulsy dają sygnał mechanizmom termoregulacyjnym do działania, które mają na celu podniesienie, lub obniżenie temperatury ciała.

Reakcja organizmu

Podwyższenie temperatury krwi

Obniżenie temperatury krwi

  • rozszerzenie naczyń krwionośnych         

  • wzmożone wydzielanie potu

  • przyśpieszenie akcji serca i oddychania

  • pobudzenie ośrodka hamującego drżenie mięśniowe w śródmózgowiu

  uruchomienie termogenezy drżeniowej

  pobudzenie układu współczulnego i uwalnianie noradrenaliny przyspieszającej metabolizm mięśni i tkanki tłuszczowej

  pobudzenie rdzenia nadnerczy i uwalnianie amin katecholowych (adrenalina) wzmagających metabolizm tkanki tłuszczowej i węglowodanów

  wzrost uwalniania hormonów tarczycy przyspieszających metabolizm podstawowy

  pobudzenie ośrodka naczynio-skurczowego, skurcz naczyń skórnych i zmniejszenie utraty ciepła poprzez ograniczenie przepływu skórnego

  u noworodków - uruchomienie procesu termogenezy bezdrżeniowej (uzyskiwanie energii z brunatnej tkanki tłuszczowej)


2. Ciśnienie osmotyczne

Osmoza to przechodzenie cieczy przez półprzepuszczalną przegrodę oddzielającą dwa roztwory o różnych stężeniach.

0x08 graphic

3. Ciśnienie parcjalne (cząsteczkowe) - stosunek danej cząsteczki do danego gazu.

Ciśnienie parcjalne tlenu jest w tkankach człowieka mniejsze niż w powietrzu dlatego, że komórki wykorzystują go w procesie oddychania, natomiast wydalają CO2 (,a co za tym idzie ciśnienie parcjalne CO2).

C. parcjalne w powietrzu:
- CO2 - 0,2 mmHg
- O2 - 160 mmHg
C. P. w pęcherzykach:
CO2 - 40
O2 - 100
C. P. w układzie krwionośnym:
-tętnice:
CO2 - 40
O2 - 97
żyły:
CO2 - 46
O2 - 40

←←

Zmniejsza się ciśnienie osmotyczne,

żeby rozrzedzić.


  1. pH krwi i płynów ustrojowych.

pH - stężenie kationów wodorowych.

pH = -log10[H+]

Im ↑ pH, tym ↓ stężenie [H+]

pH KRWI
- pH krwi- <7,36-7,42>
- pH krwi- <7,36- kwasica (nadmiar H+)
- pH krwi- > 7,42- zasadowica (niedobór H+)

Utrzymanie prawidłowego pH krwi decyduje o:
- utrzymaniu prawidłowego rozmieszczenia elektrolitów w płynie wewnątrz i pozakomórkowym
- prawidłowym funkcjonowaniu organizmu
- prawidłowej przepuszczalności błon komórkowych
- utrzymaniu prawidłowego ciśnienia onkotycznego
- prawidłowej aktywności enzymów.

Czynniki wpływające na utrzymanie prawidłowego pH krwi:
- bufory krwi i tkanek
- płuca (usuwanie CO2)
- nerki (usuwanie jonów H+ i produkcja HCO3-)

BUFORY KRWI

· Bufory - mieszaniny słabych kwasów i ich soli z mocną zasadą
· Bufory - mieszaniny słabych zasad i ich soli z mocnym kwasem
· Bufory - mieszaniny soli kwasów dysocjujących wielostopniowo

Funkcją buforów jest utrzymanie stałego pH w określonych granicach.

Najważniejsze bufory krwi:
- bufor wodorowęglanowy- składa się z kwasu węglowego i wodorowęglanu sodu. Bufor ten działa w układzie otwartym ponieważ jeden ze składników usuwany jest do otoczenia.
- bufor hemoglobinowy- wewnątrzkrwinkowy
- bufor fosforanowy
- bufor białczanowy

Bufor wodorowęglanowy :
[HCO3-]
[H2CO3]

Działanie:

NaHCO3 →Na+ + HCO3‾ (w nerkach)

HCO3‾ + H+ → H2CO3↔H2O + CO2 ( we krwi)

CO2 + H2O - tak zaczyna się ten proces, następnie rozpad na H+ i HCO3‾. Gdy jest za mało H+, więcej procesu H2O + CO2, gdy za dużo H+ łączy się z HCO3‾

  1. Mechanizmy kontroli objętości i składu płynów ustrojowych.

Objętość płynów ustrojowych.

Woda ( jej średnie wartości w organizmie).

  1. Woda całkowita - 42l.

  2. Przestrzeń wodna pozakomórkowa

- śródnaczyniowa - 5l

- pozanaczyniowa - 15l

- transalularna ( jamy ciała) - 2 - 3l (płyny ustrojowe - przewodów żółciowych, trzustkowych, w jelitach)

  1. Przestrzeń wodna śródkomórkowa:

- śródkomórkowa - 38l

- śródkomórkowa śródnaczyniowa - 2l

Rola wody w organizmie.

  1. Materiał budulcowy.

  2. Rozpuszczalnik.

  3. Regulator temateratury ciała.

  4. Składnik płynów (jam ciała, mazi stawowych, żółci, soków żołądkowych i trzustkowych).

Dobowy bilans wody.


Pobór

Napoje 75%

Woda z pokarmów stałych 18%

Woda z przemian metabolicznych 12%

Wydalanie

Mocz

Skóra i płuca

Kał

Kontrola bilansu wodnego.

  1. Wazopresyna ( podwzgórze) - hormon antydiuretyczny ( zatrzymuje mocz).

niedobór H2O

↑osmolarność płynu pozakomórkowego

↑niedobór H2O w komórkach osmoreceptorowych ↑pragnienie

↑wydzielanie wazopresyny

↑wazopresyna osocza

↑wchłanianie wody w nerce ↑pobór wody

  1. Układ renina - angiotensyna.

Renina(produkcja w nerkach) → powstawanie angiotensyny I

angiotensyna I + enzym konwertaza → angiotensyna II. (kurczy naczynia, co powoduje wzrost ciśnienia tętniczego.

Angiotensyna powoduje wzrost produkcji aldosteronu w nadnerczach.

  1. Aldosteron - przez niego tracimy mniej kationów K+.

Wpływ wysiłku na ilość wody w organizmie :

- ↑ilości wody w mm. Szkieletowych (zabierają wodę z innych tkanek i krwi albo z mm. gładkich).

- ↑stężenie Hb

- ↑Hct

Adaptacja do wysiłku:

- wzrost objętości wody do 30%


Ćwiczenie 2.

Bioenergetyka różnych wysiłków fizycznych.

  1. Moc i pojemność fosfagenowi.

  2. Moc i pojemność glikolityczna.

  3. Moc i pojemność tlenowa.

0x08 graphic

  1. Moc i pojemność fosfagenowa.

Schemat przemian metabolicznych.

Resynteza ATP.

Łańcuch oddechowy → → ATP - aza miozynowi (wytwarzanie siły)

Glikoliza beztlenowa→ Homeostaza ATP→ ATP - aza wapniowa (sterowanie skurczu)

Fosfageny → →ATP - aza sodowo - potasowa (bomba sodowo - potasowa, utrzymanie potencjału błonowego)

PRACA

ATP + H2O ADP + Pi + H+

Fosfokreatyna

Mleczan Glikoliza Glikogen

Cukry, tłuszcze, białka

Przemiany tlenowe

H2O, CO2, mocznik O2

Źródła i czas tworzenia energii:

  1. Fosfokreatyna, max. intensywność, 6 - 8 sek.

  2. Glikogen mięśniowy, średnia intensywność, 8 - 90 sek.

  3. Glukoza, kwasy tłyszczowe, aminokwasy, mała intensywność, > 90Sek.

Prędkość tworzenia ATP

[mmol/sek]

Możliwa ilość tworzenia ATP [mmol]

ATP mięśniowe i Fisfokreatyna

73,3

670

Glikogen mięśniowy do mleczanu

29,1

6700

Glikogen mięśniowy do H2O i CO2

16,7

84000

Glikogen z wątroby (glukozy)

6,2

190000

Przemiana kwasów tłuszczowych do H2O i CO2

6,7

4000000

Przemiany fosfagenowe.

Moc fosfagenowa:

Zdolność organizmu określająca max. prędkość przemian fosfagenowych i warunkowaną nią max. intensywność pracy.

Test - Wingate 10 - 15 sek.

Zależna od:

- składu włókien (rodzaju miozyny)

- aktywności kinazy kreatynowej.

Pojemność fosfagenowa:

Ilość pracy, jaką może wykonać organizm korzystając z rozkładu fosfokreatyny.

Test - test 10 sekund ( max. moc i czas jej utrzymania)

Zależy od:

- stężenia fosfokreatyny ( powstaje ona z Gly, Arg, Met)

  1. Moc i pojemność glikolityczna.

Przemiany glikolityczne.

Glikoliza poprzedzona fosforolizą glikogenu.

Moc glikolityczna:

Zdolność organizmu określająca max. prędkość przemian glikolitycznych i warunkowaną nią max. intensywność pracy.

Zależy od :

- składu mięśnia

- aktywności enzymów ( fosforylaza glikogenowa)

- treningu

- zasobu glikogenu mięśniowego

Pojemność glikolityczna:

Ilość pracy, jaką może wykonać organizm korzystając z rozkładu glikogenu.

  1. Moc i pojemność tlenowa.

Przemiany tlenowe.

Moc tlenowa:

Zdolność organizmu umożliwiająca wykorzystanie max. intensywnej pracy w przedziale czasowym kilkadziesiąt sekund lub kilkanaście minut.

Zeleży od:

- VO2max

- składu włókien mięśniowych

- ilości mitochondriów

- aktywności enzymów cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego

- kapilaryzacji mięśni

- sprawności układów: krwionośnego, oddechowego

- ilości enzymów i zawartości hemoglobiny we krwi

- zawartości mioglobiny w mięśniach

- intensywności przemian tlenowych pirogronianu

Testy - progresywny (obliczamy VO2max, RQ, moc tlanową).

RQ - stosunek wytwarzanego CO2 i wchłanianego O2.

Cukry RQ= 1, gdy 6 CO2/6 O2

Kwasy tłuszczowe - RQ= 0,7

Białka RQ= 0,8

Pojemność tlenowa:

Cecha organizmu umożliwiająca wykonanie możliwie intensywnej i długotrwałej pracy w przedziale czasowym od kilkunastu minut do kilkunastu godzin.

Zależy od:

- VO2max

- AT - próg przemian anaerobowych

- szybkości aktywacji liolizy

- max. szybkości utleniania kwasów tł.

- odporność O2 na reaktywne formy tlenu

- mechaniczna odporność na urazy

- sprawność kierowania ruchem mięśni

Moc fosfagenowi

Moc glikolityczna

Moc tlenowa

3 - 4 sek

11 - 30 sek

121 s - 5 min

Pojemność fosfagenowi

Pojemność glikolityczna

Pojemność tlenowa

5 - 10 sek

30 - 120 sek

>5min

Ćwiczenie 3.

Biochemiczne markery obciążenia organizmu wysiłkiem fizycznym.

  1. Markery wysiłków krótkotrwałych.

  2. Markery wysiłków długotrwałych.

  3. Markery zmęczenia.

  4. Markery uszkodzeń narządowych.

  1. Markery wysiłków krótkotrwałych.

2. Markery wysiłków długotrwałych.

Rodzaje markerów wysiłkowych:

- hematokryt, Hb

- RBC, WBC, PLT

- Stężenie LA

- Stężenie elektrolitów K+, Na+, Ca2+, Cl-

- aktywność enzymów (CK)

- stężeń różnych białek

Glicerol

Aby zachodził proces spalania wolnych kwasów tłuszczowych trójglicerydy muszą rozpadać się na glicerol i WKT. Podczas wysiłków długotrwałych zatem wzrost stężenia glicerolu świadczy o tym, że zachodzi proces liolizy.

Hormony:

Estradiol - długotrwały wysiłek wytrzymałościowy powoduje obniżenie poziomu estradiolu w surowicy krwi u kobiet

- krótkotrwały wysiłek powoduje wzrost stężenia estradiolu w surowicy krwi kobiet

3. Markery zmęczenia.

Pi ( fosforan nieorganiczny)

Zmęczeniu mięśni towarzyszy wzrost stężenia fosforanu ( jest on produktem hydrolizy ATP).

Amoniak (NH3)

Dochodzi do produkcji amoniaku w procesie deaminacji AMP. Pomimo, że wiadomo, że amoniak jest szkodliwy dla struktury mięśnia, to prawdopodobny mechanizm zmęczenia związany ze wzrostem tego metabolitu jest wciąż nieznany.

Stężenie H+

Wysokie stężenie jonów H+ prowadzi do obniżenia pH. W skrajnie zmęczonych mięśniach wartość ta spada nawet do 6,2. Do najważniejszych skutków zakwaszenia należą:

- zmniejszenie max. szybkości skracania mięśni

- zmniejszenie tempa wiązania jonów wapnia z troponiną

- nasilenie tempa utylizacji fosfokreatyny

- itp.

  1. Markery uszkodzeń narządów.

Dehydrogenaza mleczanowa. Katalizuje reakcje:

CH3COCOOH + NADH+ + H+ → CH3CHOHCOOH + NAD+

(Pirogronian → Mleczan)

Budowa: tetramer z 4 łańcuchów polipeptydowych należących do typu H i M.

Ma 5 izoenzymów : H4, H3M, H2M2, HM3, M4.

Tkanki ludzkie można podzielić ze względu na występowanie izoenzymów na:

- m. sercowy, nerka, erytrocyty - H4, H3M

- płuca, śledziona, mm. Szkieletowe - HM3, M4

- wątroba - przewaga H4, trzustka przewaga H2M2

Badanie zawodnika pozwala na lokalizacje uszkodzenia mięśnia ( w zależności, który izoenzym występuje w nadmiarze).

Kinaza kreatynowa. Katalizuje reakcje:

Fosfokreatyna + ADP → kreatyna + ATP

Budowa: dimer z dwóch łańcuchów polipeptydowych typu B i M.

Tworzy 3 izoenzymy: BB, MB, MM.

CK MB - wzrasta w dystrofiach mięśniowych, po urazach, zabiegach, po długotrwałym wysiłku fizycznym

CK BB - aktywność wzrasta przy uszkodzeniu mózgu - wylew krwi, zator mózgu

CK MM -mięśnie szkieletowe.

Aldonaza Fruktozo - 1, 6 - difosforanowa ALD - wskaźnik wysiłku i uszkodzeń mięśni

Aminotransferazy AST ( a. asparaginowa), ALT (a. alaninowa)

W chorobach mięśni zmiany zachodzą kolejno:

ALT › AST › LDH › CK

Stężenie mioglobiny ( marker zawału serca).

Ćwiczenie 4.

  1. Odpowiedź organizmu na wysiłek.

Podział wysiłków fizycznych:

  1. w zależności od stopnia ciężkości

  2. w zależności od czasu trwania

  3. w zależności od dominujących przemian energetycznych

  1. Metody oceny stopnia ciężkości wysiłku

  1. metody tabelaryczne i oglądowe

  2. metody empiryczne oparte o pomiary czynności układu krążenia

  3. metody empiryczne oparte o pośrednie pomiary wydatku energii

  4. metody empiryczne oparte o pomiary stężeń wybranych metabolitów

    1. Odpowiedź organizmu na wysiłek:

Podział wysiłków fizycznych:

    1. w zależności od stopnia ciężkości

Podział wysiłków w zależności od stopnia ciężkości.

- maksymalne

- submaksymalne

- supramaksymalne

    1. w zależności od czasu trwania

Podział wysiłków ze względu na czas trwania.

- krótkotrwałe - do 2 min, beztlenowe, fosfagenowi/glikolityczne, fosfokreatyna/ ATP.

- o średnim czasie trwania - wytrzymałościowe, do 20 min, zależy od wydolności, beztlenowe/tlenowe, węglowodany i WKT

- długotrwałe - więcej niż 40 min, mała intensywność, tlenowe, energia z tłuszczów.

    1. w zależności od dominujących przemian energetycznych

Podział wysiłków w zależności od dominujących przemian energetycznych

- beztlenowe

- tlenowe

- mieszane: beztlenowo - tlenowe

Fosfokreatyna glikoliza beztlenowa glikoliza tlenowa rozpad tłuszczów

1s 10s 2min 30min 3h

Siła wytrzymałość pozbywanie się tłuszczy

Substraty energetyczne:

tkanki

Masa [kg]

Energia [kcal]

Tłuszcze (trójglicerydy)

15

141000

Białka ( tk. Mięśniowa)

6

24000

Glikogen mięśniowy

0.35

1400

Glikogen z wątroby

0.085

340

Krew

TG

0.020

80

WKT

0.0004

4

Glukoza

0.03

30

Zwiększone zapotrzebowanie na białka:

- zwiększenie masy ciała

- choroby

- oparzenia

- rekonwalescencja

- dzieci

- osoby starsze

Podział wysiłków ze względu na poziom zaangażowania organizmu:

- lokalne < 30% masy mięśniowej

- globalne > 30% masy mięśniowej

Podział wysiłków ze względu na rodzaj skurczów:

- statyczne - izometryczne

- dynamiczne- izotoniczne

- auksotoniczne

Podział wysiłków w zależności od stopnia ciężkości.

- maksymalne

- submaksymalne

- supramaksymalne

2. Metody oceny ciężkości treningu:

    1. metody tabelaryczne i oglądowe

Co świadczy o ciężkości treningu:

- ilość pracy kJ

- wydatek energetyczny ( im wyższe zapotrzebowanie, tym wyższy wydatek)

- pobór tlenu

- temperatura organizmu

- wentylacja minutowa

- stopień zaangażowania układu krążenia ( HR)

Zużycie O2

[l/min]

MV

Temperatura

[ºC]

Wydatek energ.[kcal/min]

HR

Bardzo lekka

<0.5

<10

36.6

<2.5

<80

Lekka

0.5 - 1

10 - 20

36.6 - 37

2.5 - 5

80 - 100

Umiarkowana

1 - 1.5

20 - 35

37 - 37.5

5 - 7.5

100 - 120

Ciężka

1.5 - 2

35 - 50

37.5 - 38

7.5 - 10

120 - 140

Bardzo ciężka

2 - 2.5

50 - 65

38 - 38.5

10 - 12.5

140 - 160

Niezmiernie ciężka

2.5 - 3

65 - 85

38.5 - 39

12.5 - 15

160 - 180

Wyczerpująca

>3

>85

>39

>15

>180

    1. metody empiryczne oparte o pomiary czynności układu krążenia

Jest to metoda oparta na badaniu częstości skurczów serca - wykorzystuje zależność między kosztem energetycznym, a częstością skurczów serca może być opisana wzorem:

M = 4,0 x HR - 255

M - koszt energetyczny [W/m2]

HR - częstość skurczów serca podczas treningu

    1. metody empiryczne oparte o pomiary wydatku energii

Metodą oceny ilości wydatkowanej energii przez organizm jest kalorymetria.

Kalorymetria pośrednia - polega na pomiarze ilości pobieranego przez organizm tlenu

(VO2) x ekwiwalent energ.

EN - ilość energii uwalnianej w toku przemian metabolicznych,

Podczas której VO2 = 1l. Nie jest to wartość stała.

Jest to metoda rozpowszechniona, tańsza od bezpośredniej, ale

mniej dokładna. Metoda ta opiera się na zależności między

szybkością VO2, a ilością energii uwalnianej w procesach

utleniania w jednostce czasu.

Kalorymetria bezpośrednia - mierzy całkowitą ilość ciepła wytwarzanego w ustroju w

Określonym czasie. Potrzebny jest do tego odpowiedni sprzęt:

Kamery, kalorymetry ( bomby kalorymetryczne pozwalają

Na dokładny pomiar powietrza w pomieszczeniu, w którym

Przebywa badany i ilość ciepła traconego przez ustrój.

Ilość energii wydatkowanej łatwo obliczyć ze wzoru Weira:

Wzory służące do obliczania wydatku energetycznego

E = 4,92 x V /100 (20,93 - O2e)

E - wydatek energetyczny

V - objętość powietrza wydychanego w l/min

O2e - procentowa zawartość tlenu w powietrzu wydychanym

E = 0,837 x Ve

E - wydatek energetyczny [kJ/min]

Ve - wentylacja minutowa płuc

    1. metody empiryczne oparte o pomiary stężeń wybranych metabolitów

Powysiłkowe stężenie kwasu mlekowego w organizmie zawodnika jest dobrym kryterium do klasyfikowania wysiłków fizycznych. Informuje ono nie tylko o szybkości przemian beztlenowych, ale obrazuje wewnątrzustrojowe zmiany równowagi kwasowo - zasadowej.

0x01 graphic

Glikogen - wysiłek nie może być kontynuowany, gdy jego stężenie spadnie poniżej 40mmol/kg wilgotnej tkanki.

Inne metody:

Ciężkość pracy na podstawie wielkości obciążenia względnego % VO2max.

25% VO2max - lekkie

25 - 50% VO2max - umiarkowane

50 - 75% VO2max - ciężkie

75% - 100% VO2max - bardzo ciężkie

Wg. Kozłowskiego

Lekka < 10%

Średnio ciężka 10 - 30 %

Ciężka 30 - 50 %

Bardzo ciężka >50%

Ćwiczenie 5.

  1. Struktura i funkcje mięśni szkieletowych.

  2. Mięśnie szkieletowe i wysiłek.

  3. Nerwowa kontrola czynności ruchowych:

- ośrodkowy system nerwowy

- obwodowy system nerwowy

- integracja sensoryczno - motoryczna

- odpowiedź ruchowa

  1. Struktura i funkcje mięśni szkieletowych.

Budowa mm. Szkieletowych.

0x01 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic

Mechanizm skurczu mięśnia.

depolaryzacja (kanaliki poprzeczne)→

wypływ jonów wapnia (cysterny brzeżne) →

wiązanie filamentów cienkich (aktyna) z grubymi (miozyna).

Regulacja siły skurczu mięśnia odbywa się przez

kontrolę nad ilością utworzonych wiązań aktyna-miozyna.

Ilość tych wiązań zależy od ilości jonów wapniowych

w sarkoplazmie.

Wśród mięśni szkieletowych wyróżniamy dwa rodzaje włókien:

Włókna mięśniowe różnią się między sobą pod względem ilości mioglobiny. Jest ona związkiem podobnym z budowy i funkcji do hemoglobiny krwi, posiada dużą zdolność przyłączania tlenu, który stanowi rezerwę dla mięśni.

Inny podział włókien mięśniowych związany jest z aktywnością enzymatyczną:

Większość włókien mięśniowych człowieka zawiera ok. 50 % włókien FT i ST, niektóre jednak wykazują wyraźną przewagę FT lub ST.

Wyróżniamy następujące typy skurczów:

Typy skurczów ( drugi podział):

2. Nerwowa kontrola czynności ruchowych:

a. ośrodkowy system nerwowy

Ludzi charakteryzują ruchy bardzo precyzyjne i złożone. Proces powstawania takiego ruchu, jego kontroli i regulacji jest bardzo skomplikowany i wymaga udziału i współpracy różnych ośrodków nerwowych stanowiących kolejne poziomy integracji czynności ruchowych.

Konturek wymienia trzy poziomy integracji :

  1. najniższy rdzeniowy

  2. wyższy mózgowy( obejmujący pień mózgu i jądra kresomózgowia)

  3. najwyższy mózgowy.

TRZY POZIOMY INTEGRACJI CZYNNOŚCI RUCHOWYCH

POZIOM 1 RDZEŃ KRĘGOWY

Rdzeń kręgowy to najniższy poziom O.U.N. Rdzeń kręgowy odpowiedzialny jest za regulacje napięć mięśniowych, i przekazywanie informacji z receptorów skórnych, stawowych, mięśniowych kończyn i tułowia. Stanowi on wspólną drogę końcową, przez którą ruch jest wykonywany. Kontroluje on właściwość wykonania zadania i wyboru motoneuronów do poszczególnych zadań. Ponadto rdzeń kręgowy stanowi ośrodek ważnych odruchów - np. odruchu zginania, odruchu na rozciąganie i odwróconego odruchu na rozciąganie.

Odruch mięśnia na rozciąganie.

Powoduje on odruchowy skurcz rozciągniętego mięśnia. Odruch ten jest odruchem monosynaptycznym i odruchem miotatycznym - czyli jeden mięsień jest zarówno receptorem jak i efektorem odruchu.

Receptorem odruchu jest wrzecionko mięśniowe. Wrzecionko zawiera włókna wewnętrzne - intrafuzalne, które dzielą się na włókna z torebką jąder i włókna z łańcuszkiem jąder. Z nich biegną włókna aferentne - Ia z włokien z torebką jąder i II z włókien z łańcuszkiem jąder. Włókna te docierają do rdzenia kręgowego przez korzonki grzbietowe rdzenia kręgowego i pobudzają motoneurony gamma leżące w rogach brzusznych rdzenia. Jednocześnie włókna te, pobudzają interneurony Ia hamujące, które hamują aktywność mięśni antagonistycznych. Drogi eferentne stanowią włókna gamma pobudzające włókna eksterofuzalne wrzecionka do skurczu.

Pętla gamma natomiast, rozpoczyna się przez pobudzenie motoneuronów alfa z których biegną włókna alfa dynamiczne - które pobudzają włókna intrafuzalne z torebką jąder i włókna alfa statyczne - które pobudzają włókna intrafuzalne z łańcuszkiem jader. Dalej pętla przebiega tak, jak przy pobudzeniu mięśnia poprzez rozciągnięcie.

POZIOM 2 PIEŃ MÓZGU

Rdzeń przedłużony

Budową rdzeń przedłużony w części dolnej przypomina rdzeń kręgowy. W górnej partii, w części brzusznej rdzenia przedłużonego znajduje się uwypuklenie zwane piramidą, gdzie krzyżują się drogi układu piramidowego. W części grzbietowej znajduję się wiele ważnych ośrodków nerwowych:

- Jądra smukłe i klinowate- są stacją przekaźnikową w drodze do wzgórza.

- Jądra dolne oliwki - przesyłają informacje do móżdżku.

- Jądra nerwów czaszkowych - n. VII(nerw twarzowy), n. VIII(nerw przedsionkowo - ślimakowy), n. IX( nerw językowo - gardłowy), n. X(nerw błędny), n. XII(nerw podjęzykowy) odpowiedzialne za odbiór bodźców smakowych, sygnałów z receptorów słuchu i równowagi oraz unerwienie ruchowe języka.

Most

Most należy do tyłomózgowia wtórnego wraz z móżdżkiem. Jego budowa wewnętrzna w części brzusznej charakteryzuje się istnieniem włókien podłużnych , włókien poprzecznych oraz licznych komórek nerwowych tworzących jądra mostu. Główną rolą jąder mostu jest przekazywanie informacji z móżdżku do kory mózgowej.

Jądra przedsionka stanowią ważną część składową kontroli ruchu:

Układ przedsionkowy

Receptorami w układzie przedsionkowym jest błędnik złożony z dwóch narządów otolitowych - woreczka i łagiewki, oraz z trzech kanałów półkolistych. Receptory te leżą w uchu wewnętrznym, w obrębie kości skroniowej.

Narządy otolitowe reagują na przyspieszenie kątowe oraz statyczną pozycję głowy, receptory w kanałach półkolistych reagują na przyspieszenie kątowe. Komórki receptorowe zarówno w narządach otolitowych jak i w kanałach półkolistych stanowią spolaryzowane komórki rzęsate. Pod wpływem oddziaływania substancji na rzęski dochodzi do depolaryzacji rzęsek - gdy zginają się w kierunku kinocylium, i hiperpolaryzacji - gdy odginają się w przeciwnym kierunku. Pobudzone komórki rzęskowe wydzielają neurotransmiter , które pobudzają dendryty zwojów przedsionka. Neurony jąder przedsionkowych wysyłają impulsy do rdzenia kręgowego i pobudzone zostają motoneurony alfa, które unerwiają mięśnie antygrawitacyjne i modyfikują ruchy dowolne. Odgrywają one także znaczącą rolę w regulacji napięcia mięśniowego, utrzymaniu równowagi i właściwej postawy ciała, koordynacji ruchów gałek ocznych i ruchów głowy. Motoneurony alfa są jednocześnie hamowane przez móżdżek i mózg.

Uszkodzenie w obrębie dróg przedsionkowych powoduje zaburzenia odruchów przedsionkowych( np. przedsionkowo - ocznego lub otolitowego).

ŚRÓDMÓZGOWIE

Śródmózgowie stanowi najmniejszą część mózgu.

Istota czarna odgrywa ważną rolę w regulacji czynności dowolnej mięśni. Jądro czerwienne, znajdujące się w nakrywce, stanowi początek dróg wstępujących do wzgórza i dróg zstępujących do rdzenia kręgowego.

Twór siatkowaty

Wzdłuż całego pnia mózgu (rdzenia przedłużonego, mostu i śródmózgowia) ciągnie się twór siatkowaty. Twór siatkowaty to zespół wyspecjalizowanych komórek oraz włókien nerwowych. Neurony włókien tworu siatkowatego mają połączenia z wieloma obszarami mózgowia i koordynują odruchy rdzeniowe i proste czynności ruchowe.

Ośrodki w tworze siatkowatym są odpowiedzialne za utrzymanie normalnego napięcia determinującego postawę ciała oraz są stacją przekaźnikową dla wszystkich zstępujących poleceń ruchowych (z wyjątkiem tych, które przebiegają bezpośrednio do rdzenia kręgowego przez piramidy).

MIĘDZYMÓZGOWIE - etap WZGÓRZOWO - PODWZGÓRZOWY

Międzymózgowie składa się z wzgórza, leżącego powyżej śródmózgowia i podwzgórza, leżącego brzusznie od wzgórza.

Wzgórze stanowi skupiska istoty szarej (czyli jąder) poprzedzielanych pasmami istoty białej. Wzgórze jest główną stacją przekaźnikową w drogach doprowadzających ze wszystkich receptorów (poza węchem) do kory mózgu. Wzgórze decyduje czy dane informacje docierają do świadomości, oraz integruje informacje z jąder kresomózgowia i móżdżku

POZIOM 3. KORA MÓZGOWA

Kora mózgowa zawiera trzy obszary związane bezpośrednio z wykonywaniem ruchów dowolnych. Dzieli się ona na pierwotną korę ruchową, dodatkową korę ruchową i korę przedruchową.

1. Pierwotna kora ruchowa leży w tylnej części zakrętu przedśrodkowego i odpowiada ona pierwszorzędowej korowej reprezentacji ruchowej.

Kora pierwotna zorganizowana jest somatotopowo, czyli istnieją na niej specjalne ośrodki dla poszczególnych grup mięśniowych. Pierwotna kora ruchowa stanowi ośrodek świadomej kontroli ruchu i jest odpowiedzialna za stałe pobudzenie motoneuronów rdzenia kręgowego podczas ruchu.

2. Dodatkowa kora ruchowa leży na powierzchni przyśrodkowej półkul. Jej budowa również charakteryzuje się organizacją somatotopową, jednak nie wszystkie włókna biegnące z niej wyzwalają ruchy po przeciwnej stronie ciała. Pobudzenie pewnej części kory dodatkowej wyzwala mało precyzyjne ruchy rąk i tułowia po obu stronach ciała.

Dodatkowa kora ruchowa współdziała z pierwotnym polem ruchowym w sterowaniu ruchami dowolnymi, zapewnia utrzymanie głowy, wykonywanie ruchów precyzyjnych rąk i tułowia . Odpowiedzialna jest za planowanie ruchu, zatem jej aktywność wyprzedza pierwszorzędową korę.

3. Kora przedruchowa leży w okolicy tylnej części zakrętów czołowych i przedniej części zakrętu przedśrodkowego. Współuczestniczy ona w koordynacji skurczów mięśni posturalnych i mięśni proksymalnych podczas ruchu.

W korze mózgowej zaczynają się dwie równoległe drogi zstepujące : drogi piramidowe i pozapiramidowe.

DROGI PIRAMIDOWE

Układ dróg piramidowych rozpoczyna się w komórkach piramidowych Betza, leżących w V warstwie kory oraz w innych okolicach korowych.

Włókna, z komórek tych unerwiają głównie mięśnie wykonujące ruchu precyzyjne: włókna drogi korowo - rdzeniowej bocznej kontrolują czynności motoryczne kończyn w części dystalnej, a korowo - rdzeniowej przedniej - czynności mięśni tułowia, szyi i mięśni kończyn w części proksymalnej.

Uszkodzenia dróg piramidowych nie wywołują wielkich szkód - ich czynności przejmują wówczas drogi pozapiramidowe.

DROGI POZAPIRAMIDOWE

Układ dróg pozapiramidowych rozpoczyna się w dodatkowej korze ruchowej w płatach czołowych (tam znajdują się jego nadrzędne ośrodki). Następnie obejmują wiele jąder podkorowych głównie jądro soczewkowate, jadro ogoniaste, istotę czarną, jądro czerwienne, twór siatkowaty, jądro nisko podwzgórzowe, jądra brzuszno - przednie wzgórza.

Rolą dróg siateczkowato - rdzeniowych i przedsionkowo - rdzeniowych jest utrzymanie napięcia mięśni w pozycji stojącej i sterowanie ruchami dowolnymi.

Uszkodzenia dróg pozapiramidowych prowadzą do spastyczności.

W procesie planowania i kontrolowania ruchów biorą udział nie tylko pola ruchowe kory mózgowej. Pierwszy etap, który wpływa na powstanie ruchu, czyli chęć i wola powstaje w polach kojarzeniowych kory mózgowej i w układzie limbicznym. Także następny etap, czyli wstępne planowanie ruchu z wykorzystaniem informacji z eksteroreceptorów i proprioreceptorów zachodzi w płatach - skroniowym i ciemieniowym pola kojarzeniowego kory. W korze pierwotnej powstają tylko podstawowe parametry ruchu, takie jak kolejność ruchów, siła, kierunek, zakres. Precyzję i płynność ruchów reguluje głównie móżdżek.

MÓŻDŻEK

Móżdżek należy do tyłomózgowia. Składa się z dwóch półkul połączonych robakiem.

Funkcjonalny podział móżdżku :

  1. Móżdżek przedsionkowy - obejmuje płat kłaczkowo - grudkowy. Impulsy do móżdżku przedsionkowego docierają z jąder przedsionka, a następnie przekazywane są do rdzenia kręgowego lub nerwów czaszkowych. Rolą móżdżku przedsionkowego jest koordynacja ruchami gałek ocznych i kontroli postawy oraz utrzymanie równowagi pionowej postawy ciała.

  2. Móżdżek rdzeniowy - obejmuje część robaka i przyśrodkowe części półkul. Móżdżek rdzeniowy odbiera impulsy z rdzenia kręgowego. Droga odprowadzająca rozpoczyna się z komórek Purkiniego do jąder wierzchu (,który dochodzi do tworu siatkowatego ) oraz do jąder kulkowatego i czopowatego (, które dochodzą do jądra czerwiennego), a następnie do rdzenia kręgowego. Dochodzi również do nerwów czaszkowych przez jądro wierzchu i jądra przedsionka. Rolą móżdżku rdzeniowego jest możliwość modyfikacji wykonywanych ruchów, kontrolowania napięcia mięśni, przeciwdziałania sile ciężkości oraz utrzymania równowagi. Robak kontroluje ruchy i napięcie mięśni tułowiowych i proksymalnych części kończyn.

  3. Móżdżek mózgowy ( korowy) - obejmuje boczne części półkul móżdżku. Impulsy dochodzą do niego z kory mózgowej przez jądra mostu, a odprowadzane są przez jądra zębate i wzgórze z powrotem do kory mózgowej. Rolą móżdżku mózgowego jest modulowanie planowanych ruchów i kontroli ruchów precyzyjnych. Móżdżek mózgowy pozwala na ogólne planowanie i kolejność czasową dowolnej aktywności ruchowej. Uszkodzenie móżdżku mózgowego powoduje zaburzenie równowagi, koordynacji precyzji, płynności ruchu i kontroli napięcia mięśniowego.

Uszkodzenia półkul móżdżku powoduje:

- dysmetrię - czyli niemożność zatrzymania ruchu we właściwym czasie.

- adiadochokinezę - niemożność wykonywania naprzemianstronnych ruchów

- ataksję - niezborność ruchów.

b. obwodowy system nerwowy

Obwodowy układ nerwowy tworzą korzenie rdzeniowe i nerwy obwodowe. Układ ten zabezpiecza odbiór doznań czuciowych oraz przewodzi pobudzenia z ośrodków nerwowych (rdzeń, mózg) do narządów wykonawczych (mięśni, gruczołów dokrewnych). Nerwy obwodowe zbudowane są z włókien nerwowych ruchowych, czuciowych i autonomicznych. Włókna ruchowe i autonomiczne przewodzą pobudzenia do narządów wykonawczych (mięśni, gruczołów wydzielania wewnętrznego). Włókna czuciowe są dendrytami i przewodzą pobudzenia do ośrodków nerwowych.

Jednostka motoryczna to jeden neuron wraz z unerwianymi przez niego włóknami mięśniowymi.

c. integracja sensoryczno - motoryczna

Kontrola napięcia mięśniowego i regulacja siły skurczu mięśnia odbywa się poprzez następujące mechanizmy:

Pojęciem jednostka motoryczna określa się pojedynczy motoneuron wraz z unerwianymy przez niego włóknami mięśniowymi.

d. odpowiedź ruchowa

0x01 graphic

Ćwiczenie 6.

  1. Podstawowe zasady treningu sportowego:

  1. fizjologiczne podstawy indywidualizacji

  2. fizjologiczna zasada specjalizacji

  3. fizjologiczna zasada progresywnego zwiększania obciążeń

  4. fizjologiczna zasada obciążeń i wypoczynku (Hard/Easy)

  5. Fizjologiczna zasada periodyzacji

  1. Podstawowe zasady kontroli treningu:

  1. podział reakcji wysiłkowych ze względu na czas występowania

  1. Podstawowe zasady treningu sportowego:

  1. Fizjologiczna zasada indywidualizacji - każdy sportowiec jest inny, charakteryzuje się innymi cechami ( wiek, płeć, stan zdrowia, skład mięśni, poziom wytrenowania, poziom opanowania techniki, poziom zdolności koordynacyjnych). W związku z tym, do każdego indywidualnych możliwości należy dopasować obciążenie treningowe ( bodźce treningowe, czas ćwiczeń, powtórzeń, liczba ćwiczeń, serii itd.).

Każdy wymaga także indywidualnego doboru:

- celów

- zadań

- środków

- metod treningowych

- intensywności itd.

  1. Fizjologiczna zasada specjalizacji - polega to na tym, że trening powinien być dopasowany do konkretnych czynności wykonujących przez sportowca ( inny trening dla sprintera, inny dla maratończyka). Polega to również adaptacji do bodźców treningowych.

  2. Fizjologiczna zasada progresywnego zwiększania obciążeń - nie można na początku wysiłku dać zawodnikowi obciążenia, które jest dla niego za duże. Może to spowodować wiele szkód np. uszkodzenie mięśni, zniechęcenie. Nie można również dać zawodnikowi obciążeń zbyt małych, bo nie doprowadzi to do podniesienia zdolności wysiłkowej. Dlatego, że trening sportowy ciągle zmienia właściwości organizmu, również obciążenia, które na początku treningu wywoływały zmiany adaptacyjne, z czasem stają się podprogowymi. Dlatego też przyjęcie zbyt małych, zbyt dużych, oraz stałych obciążeń mija się z celem. Obciążenia należy zwiększać od optymalnego poziomu progresywnie.

  3. Fizjologiczna zasada wypoczynku, obciążeń i przeciążeń ( Hard / Easy)

Zasada ta mówi, o odpowiednim doborze czasu przeznaczonego na wysiłek i czasu na odpoczynek. Jest on zależny od rodzaju treningu, od metod treningowych, naszych celów, indywidualnych możliwości zawodnika.

Wypoczynek jest również częścią treningu, może być on pasywny, ale może również być wykorzystany aktywnie.

Ocena aktywności procesów wypoczynkowych, poprzez pomiar;