FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO

Wykład 5

Wysiłek fizyczny a układ nerwowy



Układ nerwowy odgrywa zasadniczą rolę w czasie wysiłku fizycznego:

o

warunkuje planowanie i kontrolowanie ruchów dowolnych

o

bierze udział w adaptacji organizmu do wysiłku fizycznego

o

steruje procesem termoregulacji



Układ nerwowy odgrywa rolę w procesie zmęczenia ośrodkowego



Wysiłkowi fizycznemu przypisuje się rolę ochronną w stosunku do centralnego układu

nerwowego.



Wysiłek fizyczny oddziałuje ochronnie na układ nerwowy:

o

opóźnia starzenie się układu nerwowego,

o

nasila neurogenezę,

o

zwiększa możliwości poznawcze,

o

opóźnia rozwój chorób degeneracyjnych układu nerwowego.



Neurogeneza u dorosłych

o

Pogląd przed rokiem 1980 - wszystkie neurony powstają we wczesnym okresie

rozwoju układu nerwowego - później oczekiwać można wyłącznie nieustannego

zmniejszania się ich liczby, gdyż umierające neurony nie są, jak uważano,

zastępowane przez nowe komórki.

 Dziś późna neurogeneza jest szeroko przyjętym faktem.

 Zachodzi w hipokampie i komórkach wyścielających komory mózgowe i

kanał rdzeniowy.

 Wysiłek fizyczny pobudza neurogenezę.



Neurogeneza u dorosłych

o

Zakręt zębaty (fascia dentata, ang. dentate gyrus) hipokampa - warstwa

ziarnista (stratum granulosum) zakrętu zębatego – w mózgu osoby dorosłej jest

to obszar występowania nerwowych komórek macierzystych.



Mechanizmy ochronnego działania wysiłku fizycznego na OUN

o

Nie są w pełni wyjaśnione.

o

Podstawowa rola insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1).

o

Jednorazowy wysiłek fizyczny oddziałuje na układ nerwowy w ten sposób, że

ułatwia zmiany adaptacyjne organizmu do wysiłku, między innymi w układach

krążenia i oddechowym.

Mechanizm działania IGF-1



Wysiłek fizyczny aktywuje oś: hormon wzrostu (GH) - IGF-1

o

Powoduje to wzrost stężenia IGF-1 w surowicy i jego wychwyt przez narządy

docelowe, m.in. mięśnie i mózg.

o

Wychwyt IGF-1 przez mózg jest większy podczas wysiłku fizycznego niż w czasie

spoczynku.



Mechanizm działania IGF-1na OUN

o

Hamowanie apoptozy (zaprogramowana śmierć komórki)

o

Nasilenie syntezy białek zaangażowanych w proces neurogenezy.

o

W mózgu IGF-1 oddziałuje na hipokamp, nasilając różnicowanie się lokalnych

komórek progenitorowych w dojrzałe neurony.

 Wysiłek fizyczny modyfikuje funkcje hipokampa u osobników zdrowych

oraz opóźnia ewentualny rozwój chorób degeneracyjnych w tym rejonie

CUN.

o

U zwierząt poddanych wysiłkowi fizycznemu liczba komórek Purkinjego w

móżdżku była większa niż u zwierząt pozostających w spoczynku.

o

Poprzez wpływ na homeostazę wapniową IGF-1 działa na zależną od wapnia

syntezę dopaminy.

 Spadek poziomu dopaminy - w niektórych formach padaczki oraz w

chorobie Parkinsona.

 Wysiłek fizyczny może być elementem wspomagającym w leczeniu

wymienionych stanów chorobowych.

o

Zwiększenie utylizacji glukozy przez neurony w wyniku nasilenia mechanizmów

transportujących glukozę do komórki oraz wzrostu aktywności enzymów

glikolitycznych.

o

IGF-1 ma wpływ na pobudliwość neuronów poprzez modyfikowanie

funkcjonowania kanałów jonowych i w efekcie jego działania dochodzi do

poprawy funkcji synaps.

o

IGF-1 nasila wykorzystanie tlenu przez neurony

Układ nerwowy w procesie treningu



Znaczenie OUN w procesie treningu

o

Ośrodkowy układ nerwowy:

 steruje skurczami mięśni szkieletowych, umożliwiając w ten sposób

realizację ruchów,

 Integruje czynność innych układów, dostosowując ich pracę do poziomu

realizowanego wysiłku fizycznego

Zwiększenie koordynacji ruchowo-mięśniowej



Częste powtarzanie tych samych czynności → udoskonalenie techniki ruchów.



Eliminowanie (obecnej u osób niewytrenowanych) aktywności dodatkowych grup

mięśniowych, niezaangażowanych bezpośrednio w wykonywanie określonego zadania

ruchowego.



Mięśnie realizujące dane zadanie ruchowe oddziałują bardziej precyzyjnie, a rozwijana

przez nie siła ściśle odpowiada wykonywanemu zadaniu.



Proces ten jest wynikiem zmian treningowych zachodzących na wszystkich poziomach

centralnego układu nerwowego zaangażowanego w kontrolę ruchów dowolnych, w

tym także zwiększenia sprawności przekazywania informacji o wykonywanym ruchu

poprzez pobudzenie receptorów w mięśniach, stawach i skórze.

Rola móżdżku w treningu



Stałe powtarzanie tych samych ruchów prowadzi do ich zapamiętywania, określanego

jako pamięć ruchowa.



W zjawisko to zaangażowany jest przede wszystkim móżdżek, ale także kora mózgu i

jądra podkorowe.



Zapamiętywanie ruchów prowadzi do pewnego stopnia ich zautomatyzowania.



Zwiększa to szybkość ruchów, a ogranicza udział świadomości w ich wykonywaniu, co

dodatkowo osłabia ewentualny wpływ zakłócających ruch bodźców zewnętrznych.



Zwiększenie koordynacji ruchowo-mięśniowej powoduje zwiększenie współczynnika

pracy użytecznej.

Wpływ układu nerwowego na siłę skurczu mięśnia



Trening powoduje zwiększenie siły skurczu mięśni.



Wzrost siły skurczu mięśni w pierwszym okresie zależy od układu nerwowego, a

dopiero później od przerostu mięśni.



Układ nerwowy w początkowym okresie treningu wpływa na zwiększenie siły

ćwiczonych mięśni poprzez:



zwiększanie liczby aktywnych w skurczach jednostek ruchowych,

o

wzrost częstotliwości wyładowań motoneuronów czynnych jednostek

ruchowych

o

zmiany w procesie rekrutacji jednostek ruchowych różnych typów do skurczu

(obserwowano u profesjonalnych pływaków długodystansowych, ciężarowców

i ...pianistów).

Trening układu nerwowego



Efekty treningu obserwujemy przed pojawieniem się zmian adaptacyjnych w obrębie

układu mięśniowego, oddechowego i krążeniowego.



Trening układu nerwowego polegający na wykonywaniu ruchów w wyobraźni może

powodować wzrost siły skurczów.



Ćwiczenia jednej kończyny zwiększają silę skurczu także w drugiej



Zwiększenie siły, polepszenie precyzji oraz płynności ruchów możliwe są dzięki

poprawie koordynacji ruchowej, która pojawia się w wyniku treningu:

o

eliminacja z wykonywanych ruchów czynności zbędnych grup mięśniowych

o

ustalanie wzorca aktywacji mięśni czynnych w poszczególnych fazach

realizowanego zadania motorycznego.

Rola receptorów



Nauczanie ruchów wiąże się z procesem zapamiętywania i przypominania wzorców

aktywacji poszczególnych grup mięśniowych oraz wrażeń (pochodzących z receptorów),

doznawanych podczas wykonywania wyćwiczonego ruchu.



Eksperymenty i obserwacje kliniczne potwierdzają role informacji aferentnej w

wykonywaniu wzorca motorycznego

o

Nauczanie ruchów o niskim stopniu złożoności następuje szybciej niż czynności

złożonych, które wymagają niekiedy wieloletniej praktyki.

o

Rola ośrodkowego układu nerwowego wzrasta wraz ze stopniem złożoności

nauczanego ruchu.

o

Czynność receptorów pozwala na bieżącą kontrolę przebiegu realizowanych

ruchów i dlatego jest jednym z czynników decydujących o precyzji, szybkości i

płynności wykonywanych zadań motorycznych.

Zmęczenie



Zmęczenie jest stanem rozwijającym się nie tylko w obrębie tkanki mięśniowej

(zmęczenie obwodowe), ale także w obrębie ośrodkowego układu nerwowego

(zmęczenie ośrodkowe).

Zmęczenie ośrodkowe



Zmęczenie ośrodkowe wiąże się ze:

o

zmniejszaniem się wpływów pobudzających dochodzących do motoneuronów

ze:

 struktur nadrdzeniowych,

 wrzecion mięśniowych

o

nasilaniem się wpływów hamujących z innych receptorów mięśniowych.



W wyniku tego ograniczana zostaje częstotliwość wyładowań motoneuronów,

zwłaszcza jednostek szybko kurczących się.



Spadek tej częstotliwości wynika także częściowo z wewnętrznych cech

motoneuronów.



Strategia sterowania czynnością mięśni przez ośrodkowy układ nerwowy, polegająca

na naprzemiennej aktywacji w czasie długotrwałych ruchów różnych grup mięśniowych

oraz różnych jednostek ruchowych w obrębie jednego mięśnia, przyczynia się do

spowolnienia rozwoju zmęczenia.

Pytania

1. Mechanizmy ochronnego działania wysiłku fizycznego na układ nerwowy.

2. Układ nerwowy w procesie treningu.