فیزیولوژی ورزشی عصبی -عضلانی پیشرفته

 منابع (فیزیولوژی عصبی عضلانی)

معرفی کتاب فیزیولوژی ورزشی عصبی -عضلانی پیشرفته

زمینه عصبی- عضلانی در فیزیولوژی ورزش و فعالیت به سرعت رو به تغییر است. بخش اعظم آن به خاطر جوان بودن علوم مرتبط با اعصاب در مقایسه با سایر سیستم هایی است که در این حوزه بررسی می‌شوند.

از جمله این سیستم ها می‌توان به سیستم قلبی و عروقی و یا تنفسی و حتی فیزیولوژی عضلات اشاره کرد. به عنوان مثال، می‌دانیم که مکانیزم های مرتبط با تولید پتانسیل عمل، تا دهه 1940، و ثبت ویژگی نورون های پستانداران تا اواخر آن دوره انجام نشد. انجمن علوم عصبی، که بیش از 30000 نماینده دارد ، اولین گردهمایی سالیانه را در سال 1971 با کمتر از 1400 نفر شروع کرد. یکی دیگر از ابعاد مهم علم که مسیر تفکرات و نگرش را در مورد فیزیولوژی ورزشی در حوزه عصبی-عضلاتی تغییر داده است، زیست شناختی در سطح مولکولی است. آموخته‌ها در مورد DNA در دهه 1950، و اندازه گیری سیستماتیک mRNA به عنوان نمایه بیان اثر ژن، در اوایل دهه 1980 صورت گرفت. در نتیجه، ایده و نظر در مورد چگونگی اینکه اعصاب و عضلات با یکدیگر طی فعالیت ورزشی مزمن و حاد همکاری دارند به عنوان بخشی از دانسته‌هایمان در مورد اساس عملکرد اعصاب و سیستم عصبی، این فرصت را می‌دهد تا ورزش و فعالیت را بهتر بشناسیم.

فیزیولوژی ورزشی عصبی -عضلانی پیشرفته

اساس کتاب فیزیولوژی ورزشی عصبی -عضلانی پیشرفته در حدود 30 سال قبل و زمانی‌که به عنوان استاد دانشگاه مونترال، تصمیم گرفتم تا سرفصل درس جنبه‌های عصبی- عضلانی فعالیت بدنی را ایجاد کنم، تصویر گرفت . مبحث درسی به زبان فرانسه بود. هیچ مطلب نوشته شده ای در این مورد غیر از تحقیقات مرتبط با اثر تمرینات، بی تحرکی و خستگی در سیستم عصبی- عضلانی در دسترس نبود. سال‌هایی که در UCLA در حال گذراندن دوره فوق دکتری بودم، با دوره دکتر رگی ادگرتون مقارن بود، که هنوز هم مرا نسبت به این ایده که فعالیت بدنی تنها عاملی برای تغییر در عضله و یا گروهی از عضلات برای فعال و غیرفعال شدن آنها نیست حساس می‌کند، این سیستم نقش بسیار مهم و پیچیده‌ای در فراخوانی زیر مجموعه‌های عضله، با الگوهای مختلف و شدت‌های متفاوت از فراخوانی واحدهای حرکتی از انواع و اندازه‌های مختلف برای پاسخگویی به رفع نیاز در انجام وظایف را به همراه دارد. این گرایش اصلی تفکرات من بود و تحقیق دوره دکتری من در دانشگاه آلبرتا پیرامون تحریک درونی عضلات اندام پایینی در ناحیه پشتی سگ تا بروز خستگی و تعیین تغییرات شاخص‌های بیوشیمیایی که بتواند دلیل افت نیرو را تشریح کند، بود. من همچنان به 2 سالی که برای تجلی این رویدا در آزمایشگاه ادگرتون فعالیت کردم می‌اندیشم.

عنوان دوره درسی جنبه های عصبی-عضلانی فعالیت بدنی ، که مولف آن بوده‌ام، در سال 2001 توسط انتشارات Human Kinetics چاپ شد و این فرصت را به دانشجویان داد تا کتابی را بیش از 400 صفحه مطلب آموزشی جزوات را تا سال 2000 به همراه داشته باشد. در این سال‌ها تنها یک بار این درس را تدریس نکرده‌ام و آنهم زمانی بوده است که به دانشگاه مونیتوبا در سال 2002 رفته بودم. از آن زمان عضویت و تحقیق من در دپارتمان فیزیولوژی در مرکز تحقیقات نخاع، افق‌های تحقیقی مرا بوضوح توسعه داده است. خصوصا، قدردانی ویژه برای مشارکت کنندگان در حرکات و سایر روش های حضور اختیاری، به عنوان اصلی اساسی در تحقیقات من مطرح بوده است. از دستیارانم که با من تعامل منظم داشته‌اند، به ترتیب دیوید مک کرا، لاری جردن، برایان اشمیت . برنت فدیرچاک صمیمانه متشکرم.
کتاب حاضر بخش زیادی از کتاب 2001 را به همراه دارد، بخش اعظم مباحث (‌در اصل چندین فصل)، از تحقیقات و مطالب غیر ضروری در مقایسه با کتاب سال 2001 حذف شده است. شاید از همه مهم‌تر، این است که شواهد و تحقیقات از سال 2001 تا حال به مجموعه‌ای اضافه‌ شده و در قالب نکات داخل کادر در فصول قرار گرفته است.

کتاب را با فصلی پیرامون ارتباط بین نورون های حرکتی و تارهای عضلانی مرتبط [و این نگرش که انواع واحدهای حرکتی] شروع کرده‌ام تا نشان دهم که چگونه ویژگی هر نوع از سلول‌ها، بطور تخصصی جفت شده‌اند. [سعی کرده‌ام‌، از سازگاری تاخیری را به عنوان پدیده‌ای که باید تحریک پذیری را برای نورون‌های حرکتی طی فعالیت طولانی محدود کند، به همراه ثبات دوسویه، به عنوان پدیده‌ای موثر بر تولید جریان‌های حمایت خودبخودی برای مقابله با از دست دادن تحریک پذیری طی ورزش، از طریق شارژ بیش از حد طی ورزش، عنوان نمایم]. این نکته در فصل دوم دنبال می‌شود که در آن انواع نورون های حرکتی مختلف، در فعالیت با شدت‌های متفاوت حرکتی مورد بحث قرار می‌گیرند. در اینجا به بیان متصویرات تعییین الگوهای فراخوانی طی تصویر‌های مختلف و پیچیده فعالیت به همان اندازه که تحقیقات مستند و مورد اطمینان اجازه می‌داده است، پرداخته‌ام. در این فصل امکاناتی که باید مورد توجه افراد قرار گیرد و امکان چرخش فراخوانی واحدهای حرکتی را برای جلوگیری از خستگی که ممکن است در افراد بروز کرده و یا رخ ندهد را با توجه بر بکارگیری حداکثر واحدهای حرکتی، طی سرتاسر فعالیت‌های ارادی آنها بیان کرده‌ام.

در فصل سوم، عضله به تنهایی مورد هدف قرار گرفته است. در اینجا، [به ارائه مقدمه‌ای کلی در دو زمینه که از جمله مورد علاقه‌ترین عناوین است پرداخته شده است. کنترل جریان خون عضله و مسیرهای متابولیکی درگیر در کنترل سوخت و ساز شامل: AMPK، حساسیت به گلوکز در عضلات و حمل اسید چرب به داخل سلول است. توجه خاصی به به بحث در مورد اتفاقات رخ داده در بیماری دیابت نوع 2، که در آن کم تحرکی و چاقی موجب قطع برداشت و جذب گلوگز و اسید چرب و فراورده های حاصل از اسید چرب و تجمع آنها در عضله می شود پرداخته شده است. اثر افزایش فعالیت بدنی، بر این روند، شامل جریان خون به عضله که تحت تاثیر دیابت نوع 2 قرار می‌گیرد هم بحث شده است.

خستگی عنوان فصل 4 و 5 است. در فصل 4، به بیان بخش‌های موثر در روند خستگی که بیشتر محیطی هستند مثل تارهای عضلانی، اتصالات عصبی- عضلانی و آکسون نورون حرکتی پرداخته شده است. در این مورد توجه به مراجع نشان دهنده شواهد تجربی و نقش آنها در بروز خستگی صورت گرفته است. فصل 5 با شواهد در دسترس که خستگی مرکزی یا تغییرات فیزیولوژیکی در این بخش‌ها در سطح نخاع و بالاتر برای کاهش عملکرد با تداوم فعالیت دخالت می‌کنند شروع می شود و به پایان می‌رسد. اطلاعات این دو فصل نشان دهنده این است که فرایندهای متعدد فیزیولوژیکی، که طی ورزش تغییر می‌کنند، در خستگی موثرند و نمی‌توان یک بخش را به عنوان عامل بروز خستگی معرفی کرد.

در فصول 6 و 7، هدف ورزش استقامتی هوازی است. در فصل ششم، نکته مورد نظر این است که چگونه تمرینات استقامتی باعث تغییر در نمای پروتئینی تار‌های عضلانی می‌شوند. چون فعالیت استقامتی کل بدن نکته پیچیده‌ای است، تارهای متفاوت در عضلات مشابه بررسی شده‌اند تادرجات گوناگونی از اضافه بار و اثرشان را نشان دهند. استفاده از روش نمونه گیری بافت زنده، امر متصویری در مقایسه با تحلیل مکانیکی نتایج است. به همین علت، پیشینه بررسی‌ها در مورد اثرات تحریک مزمن الکتریکی عضله و مقدار تغییرات در ساخت و یا تخریب پروتئین آن، برای بسط نظرات ارجاء داده شده است. مکانیزم‌ها و سیگنال‌های متابولیکی دخیل درتغییرات تصویر ظاهری تارهای عضلانی، که همراه با تمرینات هوازی و استقامتی هستند نیز به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. فصل هفتم اختصاص به تغییراتی که سیستم عصبی در پاسخ به تمرینات استقامتی هوازی رخ می‌دهد دارد. در این فصل بیشتر اطلاعات، مربوط به پیشینه بررسی بر روی افزایش حاد در فعالیت‌های ارادی در مقابل تحریک مزمن الکتریکی است. علاقه ویژه به این فصل پیرامون کاربرد اطلاعات تحقیقاتی در مورد بازتوانی ناشی از فعالیت برای افرادی که دچار نقص در عملکرد سیستم عصبی هستند می‌باشد. از جمله این افراد می‌توان کسانی را نام برد که دچار آسیب نخاعی، ضرب خوردگی ‌در این نواحی و یا بیماری‌های عصبی عضلانی هستند.

سه فصل آخر مربوط به ورزش مقاومتی است. فصل 8 دانسته‌های جدید را در این حوزه خلاصه نموده و در سطح مکانیزم‌های مولکولی که بر افزایش توده عضلانی همراه با قدرت اثر دارند تمرکز می نماید، در حالیکه به نظر می‌رسد سیگنال‌های فعالیت استقامتی هوازی بیشتر متابولیکی هستند، در حالی‌که سیگنال‌های تمرینات مقاومتی بیشتر وابسته به تغییرات مکانیکی مرتبط با چالش ناشی از فعالیت حاد هستند. سیگنال‌هایی که اینجا بحث می‌شود، شامل تولید فاکتور رشد شبه انسولینی، فعالیت Akt و مسیرهای mTOR، فعال شدن فسفو لیپاز نوع A و C (PKC)، آدنوزین کیناز کانونی (FAK)، پروتئین کیناز فعال شونده با میتوژن (MAPK) است. در فصل 9، (پاسخ‌های تغییر) در تصویر ظاهری عضله در اثر تمرینات مقاومتی مورد نظر است. این بحث شامل تغییرات خاصی است که با اجرای روش‌های مختلف تمرینات مقاومتی رخ می‌دهد. از جمله آنها می‌توان به تمرینات ایزومتریک، ایزوتونیک آهسته، افزایش طول و انواع پلیومتریک اشاره کرد. نهایتا فصل دهم مروری بر اثر تمرینات مقاومتی بر سیستم عصبی با بحث پیرامون صحت مطالب ارائه شده دارد. کاربردهای بالینی در این قسمت بیان شده‌اند.
نمی‌توان ادعا کرد که این کتاب حاوی تمام نکات مرتبط با سیستم عصبی و عضلانی و فعالیت است که تاکنون منتشر شده‌اند.

آنچه در کتاب فیزیولوژی ورزشی عصبی -عضلانی پیشرفته می خوانید :

فصل اول: تارهای عضلانی، واحدهای حرکتی و اعصاب حرکتی
ناهمگونی عضله
فراخوانی منظم واحدهای حرکتی
نورون‌های حرکتی کوچکتر، تحریک پذیرترند
مقاوت غشایی و اندازه نورون حرکتی
فاکتورهای دیگری که تولید پتانسیل عمل را تعیین می‌کنند
حداقل مقدار برای آغاز و طول پس از هایپرپلاریزاسیون
همبستگی بین جریان – فرکانس و تحریک‌پذیری
سازگاری تاخیری
پیک‌های نورون حرکتی
خلاصه فصل
فصل دوم فراخوانی واحدهای حرکتی طی انواع حرکات
اندازه گیری واحدهای حرکتی فراخوانده شده
تاثیر بکارگرفتن
انقباض ایزومتریک با شیب کم
انقباض ایزومتریک تداوم یافته
انقباضات ایزومتریک در جهات مختلف
انقباضات ایزومتریک در مقایسه با حرکات
انقباضات با افزایش طول
همکاری انقباضی آگونیست‌ها و آنتاگونیست‌ها
انقباضات یکسویه در برابر دوسویه
انقباضات هماهنگ و کامل
حداکثر انقباضات ارادی
خلاصه فصل
فصل سوم جریان خون و متابولیسم در عضلات
جریان خون در عضله
حمل اکسیژن به‌عنوان یک عامل کنترل‌کننده
عملکرد تجزیه‌ی سمپاتیکی
رویدادهای مکانیکی
متابولیت‌های تولید شده‌ی موضعی
خلاصه‌ی کنترل جریان خون در ورزش
متابولیسم عضلات
فعالیت، انسولین و جذب گلوکز
انسولین موجب بهبود برداشت گلوکز می‌شود
فعالیت چگونه بر بهبود برداشت گلوکز اثر می‌گذارد
مقاومت به انسولین
تاثیر فعالیت مداوم
ورود اسید چرب به‌درون سلول
جمعبندی مطالب درباره‌ی متابولیسم در عضلات
خلاصه فصل
فصل چهارم عوامل محیطی در خستگی عصبی – عضلانی
عوامل درون سلولی و نیروی عضلانی
مشارکت ساختارهای دیگر غیر از عضلات
نقش کاهش انتقال عصبی – عضلانی
تخلیه ناقلان شیمیایی عصبی
نقصان در عملکرد پس سیناپسی غشا
نقص در شاخه‌های آکسونی برای عبور پتانسیل عمل
هوشمندی عضله
مهار نورون‌های حرکتی در طول انقباض
تحقیقات بر روی نمونه‌های حیوانی
عملکرد آورانی دوک عضلانی و اندام وتری گلژی
مهار طناب نخاعی
تحریکشدن گروه آوران‌های III و IV
پاسخ در نورون‌های حرکتی فوزی (نورون‌های حرکتی گاما)
تغییر ویژگی ذاتی نورون‌های حرکت
خلاصه فصل
فصل پنجم عوامل مرکزی در خستگی عصبی – عضلانی
فعالیت نورون حرکتی طی انقباضات
افزایش تدریجی تحریک پذیری عصبی – حرکتی
کاهش تحریک‌پذیری دوک عضلانی
افزایش مهار مرکزی در نورون‌های حرکتی
کاهش تحریکی از مراکز بالاتر نخاعی
فعالیت ایزومتریک در برابر غیرایزومتریک
چرخش واحدهای حرکتی
خلاصه فصل
فصل ششم سازوکار‌های عضلانی در تمرینات استقامتی – هوازی
تحریک مزمن عضله
هماهنگ شدن سیستم پروتئینی در عضلات
کنترل پیش از ترجمه
کنترل ترجمه‌ی ژنی
تعدیل و اصلاح پس از ترجمه
همزمانی بیان ایزوفرم‌ها
سازگاری‌ها ممکن است در خارج از محیط آزمایشگاهی رخ دهند
سازگاری‌های حاصل شده در مراحل خاص
آستانه فعالیت برای سازگاری
تحریک مزمن و تحلیل عضلانی
سیگنال های متابولیکی و پاسخ های سازگارانه
سیگنال متابولیتی
سیگنال کلسیم
سیگنال های مکانیکی
هورمون‌ها و عوامل اتو کرین و پارا کرین
مراحل دژنراتیو و رژنراتیو
خلاصه فصل
فصل هفتم سازوکارهای عصبی در تمرینات استقامتی هوازی
سازگاری اتصال عصبی_ عضلان
سازگاری به تحریکات الکتریکی مزمن
سازگاری به تمرینات استقامتی هوازی
پاسخ‌های سریع نورون‌های حرکتی
سازگاری به جریان الکتریکی طناب وتری نخاعی
تمرین رفلکس تک سیناپسی
تمرینات حرکتی بهدنبال قطع نخاع
خلاصه فصل
فصل هشتم سازوکارهای مولکولی عضلات در تمرینات قدرتی
پاسخ حاد در سنتز و کاهش مقدار پروتئین
کشش به عنوان سیگنال برای سازگاری
انواع MAPK
جریان آبشاری AKt و mTOR
پروستاگلاندین‌ها
پروتو اونکوژن‌های FOS – JUN و MYC
عوامل ژنی تنظیم کننده عضله
بیان مایوستاتین
تغییرات پس از نسخه برداری
سیستم تجزیه‌کننده پروتئین درون سلول
پاسخ بافت همبندی
نقش تخریبی عضلات
نقش مکمل غذایی
خلاصه فصل
فصل نهم تغییرات ویژگی عضلات در تمرین قدرتی
افزایش مقطعی تارعضلانی
ترکیب انواع تار
سطح مقطع تار عضلانی
ترکیب عضلات
معماری عضله
ساختار فوق پیشرفته تار عضلانی
ویژگی‌های انقباضی فراخوان ایزومتریک
تغییر در نیرو ، سرعت و توان عضلانی
مقاومت به خستگی
نقش انقباضات برونگرا
خلاصه فصل
فصل دهم سازوکارهای عصبی در تمرینات قدرتی
افزایش قدرت در برابر افزایش قطر
افزایش قدرت نشانه‌ی تخصصی شدن وظایف
بازخورد سطحی EMG طی انقباض ارادی بیشینه
تمرینات قدرتی تخیلی
سازگاری واکنشی
فراگیری ضربدری
کاهش فعالیت آنتاگونیست‌ها
تغییر در فراخوانی واحد حرکتی
تغییر در بخش حرکتی قشر
خلاصه فصل

تالیف: فیلیپ اف. گاردینر