内蒙体育职院《运动生理学》课件第12章 运动过程中人体机能变化规律

1、第12章 运动过程中人体机能变化规律 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 在运动过程中，人体将发生一系列的规律性机能变化，研究和掌握机能变化的各个阶段的规律和特点，对于提高运动成绩和防止运动损伤具有重要意义。 运动过程中的六种状态（依杨锡让，1962年） 一、赛前状态概念：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。 (一)赛前状态的特征及其产生机理表现：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。 如：心率和呼吸频率、动脉血压、汗腺分泌 第

2、一节 赛前状态与准备活动 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。比赛规模越大，离比赛时间越近，赛前反应越明显。赛前动脉血压 赛前脉搏 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。赛前状态产生的机理：场地器材观众 + 条件反射音响由于这些生理变化是在比赛或训练的自然环境下形成的，所以其生理机理属自然条件反射。 比赛或运动时肌肉活动的生理变化(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有利于发挥机体工作能力和运动成绩的提高 常见

3、：优秀运动员 2.起赛热症型特点：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。 3.起赛冷淡型特点：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。 通常是第二种类型的继发反应措施：(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，

4、安排一些轻松的和转移注意力的练习和活动。 二、准备活动 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。 (一)准备活动的生理作用和产生机理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 中枢神经系统的兴奋性 (2)克服内脏器官生理惰性心血管系统和呼吸系统的机能水平肺通气量及心输出量心肌和骨骼肌的毛细血管网扩张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。 (3)提高机体的代谢水平，使体

5、温升高 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。 (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。 三种不同情况下跑100米及400米成绩的比较 跑距离受试者不做准备活动蒸汽浴后做准备活动后体温成绩体温成绩体温成绩100米GBPHOL37.3C37.2C36.6C12”712”712”438.2C38.0C37.8C12”6

6、12”312”338.1C38.1C38.8C12”212”111”9400米GBPHOL37.3C37.03C36.0C59”257”254”038.8C38.0C37.1C58”857”056”038.4C38.4C38.3C56”255”452”22.准备活动作用的生理机理 准备活动后间隔45分钟，其痕迹效应将全部消失。B.另外，在每次训练或比赛前做准备活动，也会形成条件反射。所以，准备活动所产生的生理效应也有条件反射的作用。 A.准备活动神经中枢产生兴奋性提高的痕迹(后作用)正式比赛时中枢神经系统的兴奋性处于最适宜水平，调节功能得到改善，内脏器官的机能惰性得到克服，新陈代谢加快，有利于

7、机体发挥最佳机能水平。(二)做准备活动的生理负荷强度：45%VO2max强度、心率达100-120次/分时间：10-30分钟 此外，还应根据项目特点、个人习惯、训练水平和季节气候等因素适当加以调整，通常以微微出汗及自我感觉已活动开为宜。间隔时间：一般不超过15分钟。 在一般性教学课中2-3分钟。 课 堂 练 习 一、是非判断题1.条件反射形成后，只要与比赛相联的有关刺激一出现，赛前反应也就会发生。( )2.比赛规模越大，赛前机能反应越大；越临近比赛，机能反应也越明显。( ) 二、选择题： 1赛前状态对人的工作能力( )都起良好作用。A一定 B不一定 2准备活动可使体温升高，肌肉粘滞性( )，肌

8、肉收缩速度( )，肌力( )。A升高 B 降低 C 增加 D 减少 E 不变 3赛前状态是人体在比赛或训练前，各器官系统发生的一系列( )变化。A条件反射性 B非条件反射性4.随着比赛的临近，心率( )，血压( )越明显。A加快 B减慢 C升高 D降低BBCCAAC第二节 进入工作状态与稳定工作状态 一、进入工作状态 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。(一)产生进入工作状态的机理 1.反射时 2.内脏器官的生理惰性1.反射时动作越复杂，有关中枢之间传递延搁时间就越长，进入工作状态需要时间也就越长。 2.内脏器官的生理惰性 a.植物性神经机能惰性比躯

9、体性神经大 传导速度慢; 突触联系较多。b.神经-体液调节作用研究表明，在不做准备活动的情况下跑1500米，呼吸循环系统的活动需要在运动开始后2-3分钟才能达到最高水平，而骨骼肌在20-30秒内就可发挥出最大工作效率。 (二)影响进入工作状态的因素 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。肌肉活动越复杂进入工作状态的时间越长；训练程度低进入工作状态的时间长；训练水平提高进入工作状态的时间短；工作强度越高进入工作状态的时间就越短。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

10、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 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。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 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

11、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”。原因：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；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 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。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。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 概念：在

12、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。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)真稳定工作状态概念：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 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

13、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。 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” 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： “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。“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。课 堂 练 习1.“极点”的出现，说明大脑皮质运动动力定型暂时紊乱，运动中枢内( )占优势。 A兴奋过程 B抑制过程 2.人体运动时，躯

14、体性机能惰性比植物性机能惰性( )。 A 大 B小 C差不多 3运动强度越大，训练水平越低“极点”出现越( )，消失越( )。 A早 B迟 BBAB4.儿童少年进入工作状态的时间比成年人( ) A、长 B短 C差不多 5在下列运动项目中，“极点”常出现在( )。 A 短跑 B中长跑 C超长跑 6中长跑是在( )下进行的运动，超长跑是在( )下进行的运动。 A稳定状态 B真稳定状态 C假稳定状态 7.假稳定状态下运动时所摄取的氧量受( )水平的限制。 A 吸氧量 B最大吸氧量 C 耗氧量 D 最大通气量 BBCBB第三节 运动性疲劳 一、运动性疲劳的概念及其分类 (一)运动性疲劳的概念疲劳：机体

15、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）。运动性疲劳：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。运动性疲劳特点：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。 (二)疲劳的分类 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、运动性疲劳的产生机理 自从19世纪80年代莫索开始研究疲劳

16、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” 观点：能源物质的耗竭依据：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CP贮备下降程度与运动强度的关系 (二)“堵塞学说”观点： 代谢产物在肌组织中堆积依据：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，p

17、H值下降还使肌浆中Ca+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”观点：pH值下降、水盐代谢紊乱和血浆渗透压改变。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”观点：大脑皮质产生了保护性抑制依据：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

18、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。 此外，血糖下降、缺氧、pH值下降、盐丢失和渗透压升高等，也会促使皮质神经元工作能力下降，从而促进疲劳(保护性抑制)的发生和发展。 (五)“突变理论” 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 。肌肉疲劳控制链 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

19、纯的兴奋性丧失，并不包括肌肉能量的大量消耗。 （六）“自由基损伤学说”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。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。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分类：1.中枢性疲劳 2.外周性疲劳 1:大脑2:向心传入抑制3:动神经元兴奋性下降4:分支点兴奋衰弱 5:神经肌肉接点抑制 1.中枢性疲劳概念：指发生脑至脊髓部位

20、的疲劳。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.背肌力与握力测定方法：早晚各测一次，求出其数值差。判断方法：如次日晨已恢复，可判断为

21、正常。 2.呼吸肌耐力测定方法：连续测5次肺活量，每次间歇30秒。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.膝跳反射阈值判断方法：疲劳时阈值升高。2.反应时判断方法：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+APAP3.血压体位反射测定方法：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。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 判断方法：运动后皮肤空间

22、阈(两点阈)较安静时增加1.5-2倍为轻度疲劳，增加2倍以上为重度疲劳。 2.闪光融合频率 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。 判断方法：轻度疲劳时约减少1.0-3.9Hz;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.心电图判断方法： 疲劳时 S-T段下移，T波倒置。 2.肌电图判断方法：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

23、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 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 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 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

24、示身体机能状态不住。3.运动后心率恢复 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，恢复时间明显延长。 课 堂 练 习1.现代生理学实验研究表明，( )的消耗对疲劳的发生更为重要。 A.ATP BADP CAMP D CP 2乳酸堆积引起肌肉疲劳，主要是通过肌肉中( )下降所造成。 APO2 B PCO2 C、PH值 D肌糖元 3“突变”学说与其他几种有关疲劳生理机理的学说不同之处，就在于它将( )和( )综合在一起看疲劳的发展。 A肌糖元消耗 B能量消耗 C.兴奋性下降 D应激性 DCBC4.运动生理

25、学中，将脑至脊髓所产生的疲劳统称为( )，运动神经以下所产生的疲劳统称为( )。 A 外周疲劳 B中枢疲劳 C局部疲劳 D 全身疲劳 5.目前认为疲劳时，心电图ST段( )，T波可能( )。 A 上移 B 下移 C 倒置 D 正立6.疲劳时肌电振幅上升或下降，肌电图功率谱( )，低频成分( )。 A 右移 B 左移 C 增加 D 减少 BABCBC第四节 恢复过程 概念：恢复过程是指人体在运动过程中和运动结束后，各种生理机能和能源物质逐渐恢复到运动前水平的变化过程。阶段：运动中恢复阶段、运动后恢复到运动前水平阶段和运动后超量恢复阶段 恢复过程的三阶段特点：第一阶段：消耗占优势，消耗恢复 能源物

26、质逐渐减少，各器官系统的工作能力下降。第二阶段：恢复过程占优势，能源物质和各器官系统的功能逐渐恢复到原来水平。第三阶段：运动时消耗的能源物质及各器官系统机能状态在这段时间内不仅恢复到原来水平，甚至超过原来水平，这种现象称为“超量恢复” 超量恢复实验：让两名实验对象分别站在一辆自行车的两侧同时蹬车，其中一人用右腿蹬车左腿休息，另一人用左腿蹬车右腿休息，当运动至力竭时，测腿股外肌的肌糖原含量，结果运动后3天运动腿股外肌肌糖原含量比安静腿多1倍。 超量恢复特点：超量恢复的程度和出现的时间与所从事的运动负荷有密切的关系，在一定范围内，肌肉活动量越大，消耗过程越剧烈，超量恢复越明显。如果活动量过大，超过了生理范围，恢复过程就会延长。 二、机体能源贮备的恢复 (一)磷酸原的恢复 磷