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.