zmęczenie ośrodkowego układu nerwowego

zmęczenie ośrodkowego układu nerwowego (CNS) jest zjawiskiem wspomnianym w rozmowach w salach treningowych, na wykładach i na forach trenerów. Sam termin wydaje się być dobrze przyjęty. Ale gdy ktoś zagłębia się w badania nad jego etiologią poza wyszukiwarką Google w sfery recenzowanej nauki ćwiczeń, jasne stosowane informacje naukowe stają się niejasne i rzadkie.

wprowadzenie

wiele prac wykonanych nad mechanizmami zmęczenia OUN oferuje powody, dla których zmęczenie wynika z długotrwałego wysiłku wytrzymałościowego. Istnieją również badania nad chorobami związanymi z produkcją, takimi jak zespół chronicznego zmęczenia. Kiedy zmieniamy bieg i badamy zmęczenie ośrodkowego układu nerwowego pod soczewką przygotowania fizycznego, informacja uzasadniająca teorię biologiczną, że wynika ona z ćwiczeń o dużej intensywności (prędkości i mocy), staje się znacznie bardziej nieuchwytna.

jako trenerzy prawdopodobnie jednak zgadzamy się, że nie możemy planować kolejnych sesji o wysokiej intensywności bez negatywnych konsekwencji. Czy możemy? Być może nie wiemy. A może jest wysoce indywidualny lub podlega logistycznym i tradycyjnym ograniczeniom zachodnich modeli sportowych i powszechnych schematów periodyzacji.

w książce The Charlie Francis Training System Francis omówił, jak optymalne funkcjonowanie OUN może wyglądać u sportowca o wysokich osiągach. Zasugerował, że musi istnieć” optymalna transmisja sygnałów nerwowych „i” drogi motoryczne, charakterystyczne dla optymalnej techniki i efektywnego trasowania sygnałów motorycznych.”Zmęczenie OUN jest osiągane, gdy produkty uboczne ćwiczeń o wysokiej intensywności narastają do punktu, w którym impulsy OUN (niezbędne do skurczenia włókien mięśniowych) są upośledzone.”

według Francisa jest to spowodowane:

  • praca o wysokiej intensywności występująca zbyt często w cyklu treningowym
  • zbyt duża objętość o wysokiej intensywności w jednej sesji treningowej
  • wprowadzenie treningu o wysokiej intensywności zbyt szybko do programu treningowego, gdy „szczątkowe zmęczenie nadal istnieje.”

Franciszek zaproponował przykłady prac wysokonakładowych, OUN:

  • sprinty z maksymalną prędkością lub 100% intensywnością z 30-120 metrów
  • ciężkie ciężary umożliwiające tylko kilka powtórzeń (2-5)
  • wybuchowe skoki i obwiednie (plyometria)

ilekroć sportowcy koncentrują się na maksymalnej prędkości lub wybuchowości, opodatkowują swój CNS. „Treningi o niskiej intensywności (65-80% 1RM) pozostawiają OUN stosunkowo nienaruszony”, wyjaśnił Francis. Poprawa czynności OUN wymaga co najmniej 48 godzin przed podaniem podobnej dawki. W tym okresie sportowiec powinien poddać się strategiom regeneracji w celu przywrócenia homeostazy.

” na najwyższym poziomie sportu występuje kwantowy wzrost wydajności CNS dla każdego przyrostu poprawy. Wysiłek 95% może wymagać 48 godzin powrotu do zdrowia, podczas gdy PR (wysiłek 100%) może wymagać 10 dni powrotu do Zdrowia”, stwierdziła Frances.

wydaje się, że istnieje margines odzysku, który nie powinien być lekceważony, gdy rozróżniamy między 95% a 100% maksymalnej prędkości lub mocy. Być może, następnie, ważne jest, aby podkreślić znaczenie odpoczynku i regeneracji, odpowiednie odstępy sesji treningowych i monitorowania obciążenia. Być może zrozumienie poniższych dwóch pytań pozwoli nam poprawić naszą praktykę jako trenerów:

  • Jak powstaje zmęczenie OUN?
  • jakie są możliwe mechanizmy leżące u podstaw tego zjawiska?

głębsze zrozumienie działania OUN wzrosło przez lata, łącząc uzasadnienie biologiczne ze zjawiskami, które obserwujemy jako trenerzy lub odczuciami, których możemy doświadczyć jako sportowcy. Jednak większość prac nad zmęczeniem OUN i jego rolą podczas ćwiczeń odbywa się podczas długotrwałego wysiłku oraz w klinicznej fizjologii ćwiczeń i medycynie. W fizycznym przygotowaniu sportowca speed-power być może przestrzegamy zasad gry, których jeszcze w pełni nie rozumiemy.

trenując zawodników speed-power, być może kierujemy się zasadami, których jeszcze do końca nie rozumiemy. Click to Tweet

większość badań sugerujących, że OUN odgrywa rolę w zmęczeniu jest ograniczona przez brak „wiarygodnych mechanizmów biologicznych” i jest „zdegradowana do roli zjawiska czarnej skrzynki”, które są trudne do obrony.3

zdefiniujmy zmęczenie

zmęczenie doświadczane podczas ćwiczeń definiuje się jako „niezdolność do utrzymania danej intensywności ćwiczeń.”2 obejmuje ostre upośledzenie sprawności fizycznej, które prowadzi do wzrostu postrzeganego wysiłku i ewentualnej niezdolności do wytworzenia wysokiej jakości i dużej mocy mięśni.3 zmęczenie może się różnić w zależności od charakteru aktywności (intensywności i czasu trwania), stanu treningu sportowca i obecnych warunków środowiskowych.2

zmęczenie sportowców

przyczyny ostrego zmęczenia są ze sobą powiązane i złożone. Zmęczenie może być wywołane przez wyczerpane zapasy energii w mięśniach lub przez gromadzenie metabolitów w komórce mięśniowej. Zmęczenie może również wynikać z awarii transmisji nerwowej poza komórką mięśniową w układzie nerwowym6, co jest przedmiotem niniejszego artykułu.

transmisja nerwowa to proces, w którym cząsteczki sygnalizacyjne (neuroprzekaźniki) są uwalniane przez neuron (neuron presynaptyczny) i wiążą się z receptorami innego neuronu i aktywują je.6

warto wspomnieć, że zmęczenie ma również korzenie w psychologii. Na przykład granice stresu fizycznego mogą być świadomie lub podświadomie ograniczone przez ból sportowca i tolerancję pracy.6 motywacja i percepcja 3 i ich wpływ na wydajność są udokumentowane od lat.1

trudno znaleźć konkretną definicję zmęczenia OUN. Davis i Bailey wyjaśnili to jako ” brak utrzymania wymaganej lub oczekiwanej siły lub mocy wyjściowej związanej ze specyficznymi zmianami w funkcji OUN, których nie można racjonalnie wytłumaczyć dysfunkcją samego mięśnia.”W jakiś sposób zdolność do utrzymania ruchu OUN do pracujących mięśni(S) jest zagrożona.

innymi słowy, jeśli potrzeba więcej stymulacji (wejście OUN), aby wytworzyć pożądany poziom skurczu mięśni (wyjście), to CNS jest prawdopodobnie zmęczone. Oznacza to, że sam mięsień jest mniej wrażliwy na stopień wejścia, który otrzymuje od OUN.

dowody na specyficzną rolę zmęczenia OUN są ograniczone ze względu na stały przepływ fizjologii człowieka. Click to Tweet

ostre zmęczenie ośrodkowego układu nerwowego, choć uznane za prawdziwe i ważne, wymaga głębszego zrozumienia mechanizmów. Dowody na specyficzną rolę zmęczenia OUN są jednak ograniczone przez brak obiektywnych środków ze względu na stały stan zmienności fizjologii człowieka. Zrozumienie mechanizmów neurofizjologicznych stojących za zmęczeniem OUN może prowadzić do lepszego zrozumienia adaptacji człowieka do stresu fizycznego.

również mogą istnieć czynniki poza komórką mięśniową, które powodują zmęczenie.Zmęczenie może być produktem niezdolności do aktywacji włókien mięśniowych, która jest funkcją OUN.

neurofizjologiczny Mechanizm wyjaśniający zmęczenie OUN

można podzielić na czynniki elektrofizjologiczne i biochemiczne. Elektrofizjologiczne obejmuje etapy w OUN i obwodowego układu nerwowego (PNS) lub włókna prowadzące do etapu wiązania aktyny i miozyny. W tym artykule skupiam się na rozważaniach elektrofizjologicznych dotyczących OUN.

zmęczenie centralne i obwodowe
Zdjęcie 1. Zauważ, jak zmęczenie można podzielić na rozważania elektrofizjologiczne i biochemiczne.

Davis i Bailey omówili następujące mechanizmy elektrofizjologiczne ośrodkowego układu nerwowego, które powodują zmniejszenie napędu ośrodkowego układu nerwowego do neuronu ruchowego:

  • redukcja kortykospinalnych (impulsów zstępujących) docierających do neuronów ruchowych—redukcja zmniejsza przewodzenie sygnałów i impulsów z mózgu do rdzenia kręgowego i mięśni.
  • hamowanie pobudliwości neuronu ruchowego przez neurologicznie pośredniczone sprzężenie zwrotne z mięśnia—hamowanie hamuje zdolność neuronu ruchowego do włączenia (wzbudzenia), ponieważ mózg pośredniczy w sprzężeniu zwrotnym pobieranym z neuronu czuciowego w mięśniu z powrotem do OUN.

rozważania te mogą obejmować odruch, w którym mechanoreceptory lub wolne zakończenia nerwowe dają informacje zwrotne OUN w oparciu o poziom metabolitów mięśniowych obecnych w pracy, którą wykonuje sportowiec.3 mechanoreceptory są receptorami czuciowymi, które reagują na ciśnienie mechaniczne lub zniekształcenia. Wolne zakończenia nerwowe to niespecyalizowane, aferentne zakończenia włókien nerwowych neuronu czuciowego; afferentne znaczenie przynoszące informacje z peryferii ciała w kierunku mózgu-wykrywają ból.

CNS dokonuje korekt, regulując maksymalną siłę, która może być wytwarzana przez zmęczone mięśnie, dzięki czemu może wystąpić bezpieczny i ekonomiczny wzór aktywacji mięśni. Jest to znane jako hipoteza sprzężenia zwrotnego SENSORYCZNEGO.3

istnieją dobre dowody na to, że na postrzeganie wysiłku ma duży wpływ wielkość wyładowania następczego (Kopia polecenia motorycznego) z kory ruchowej, która dostarcza informacje do pierwotnej kory somatosensorycznej.3

na przykład, gdy siła, którą może wywierać mięsień, zmniejsza się poprzez eksperymentowanie (przez zmęczenie lub kuralizację), postrzegany wysiłek dla zadania wzrasta w połączeniu z bardziej znaczącym poleceniem motorycznym, które osoba musi wygenerować, aby osiągnąć siłę docelową.
„niezależnie od tego, czy te wyższe ośrodki są modyfikowane przez wejście neuronowe z innych ośrodków mózgu, aferentne sprzężenie zwrotne z pracującego mięśnia i/lub zmiany w metabolizmie neuroprzekaźników po przejściu substancji krwiopochodnych przez barierę krew-mózg nie jest dobrze zbadane.”3

rola neuroprzekaźników w zmęczeniu OUN

zadaniem neuroprzekaźnika jest przekazywanie sygnałów przez synapsy chemiczne, takie jak połączenie nerwowo—mięśniowe, z jednego neuronu do drugiego neuronu docelowego-komórki mięśniowej. Niesie również wiadomości między komórkami w mózgu i rdzeniu kręgowym.

małe worki zwane pęcherzykami przechowują neuroprzekaźniki, a każdy pęcherzyk posiada jeden rodzaj neuroprzekaźnika. Pęcherzyki podróżują jak małe tratwy do końca neuronu, gdzie dokują i czekają na uwolnienie (rozszczep presynaptyczny). Kiedy nadszedł czas, aby neuron uwolnił neuroprzekaźniki, pęcherzyki wyrzucają swoją zawartość do szczeliny synapsowej (przestrzeni między komórkami), gdzie podróżują do wyspecjalizowanych miejsc receptorowych.

w wysiłku fizycznym i zmęczeniu OUN kluczowymi neuroprzekaźnikami są serotonina, dopamina i acetylocholina.3

serotonina

serotonina jest związana z postrzeganiem wysiłku, letargu i zmęczenia OUN podczas długotrwałego wysiłku. Postawiono hipotezę, że podczas długotrwałego wysiłku, poziom serotoniny w mózgu wzrasta w odpowiedzi na zwiększony poziom tryptofanu przenoszonego przez krew (TRP) dostarczanego do mózgu. TRP jest prekursorem serotoniny.3 ze względu na warunki fizjologiczne powstałe podczas długotrwałego wysiłku, TRP krąży luźno związany z albuminą, a wolny TRP przemieszcza się przez barierę krew-mózg.3

synteza serotoniny wzrasta podczas długotrwałego wysiłku fizycznego, co wiąże się z letargiem i utratą napędu motorycznego.3 gdy aktywność serotoniny w mózgu lub dostępność TRP do mózgu wzrasta, zmęczenie spowodowane długotrwałym wysiłkiem występuje szybciej.

dopamina

synteza dopaminy w mózgu również wydaje się być kluczowym czynnikiem zmęczenia OUN. Wydaje się być konieczne dla ruchu, a wzrost aktywności dopaminergicznej mózgu może zwiększyć wydolność. Jak zauważyli Davis i Bailey, dopamina może opóźniać zmęczenie, hamując syntezę serotoniny w mózgu i bezpośrednio aktywując szlaki motoryczne. Dopamina zwiększa napęd nerwowy, a także motywację.4

dzięki idealnemu poziomowi dopaminy sportowcy mogą chcieć więcej trenować i być głodni rywalizacji. Kliknij, aby tweetować

dzięki idealnemu poziomowi dopaminy sportowcy mogą chcieć” tego ” więcej. Mogą chcieć więcej trenować i być głodni rywalizacji.4 dopamina wydaje się również zwiększać rozszerzenie naczyń krwionośnych i reakcję potu. Ogólna teoria brzmi: więcej ciepła ciała, lepsza transmisja impulsów nerwowych.4 W związku z tym napęd CNS jest wzmocniony, a włókna szybko drgają ze względu na ich powierzchowność.

dalsze badania dla sportowców prędkości i siły

nieuchwytne pytanie brzmi jednak, czy te hipotezy można zastosować do wszystkich bodźców treningowych i wszystkich populacji.

  • zmęczenie dobrowolnego wysiłku mięśniowego jest trudnym konstruktem. Wydaje się, że zmęczenie ośrodkowego układu nerwowego objawia się zmniejszeniem napędu centralnego, co może wiązać się z akumulacją i wyczerpaniem neuroprzekaźników w szlakach OUN zlokalizowanych przed neuronami kortykospinalnymi.3
  • w miarę jak postępujemy w zrozumieniu adaptacji do stresu fizycznego, potrzebne są większe wysiłki w celu określenia precyzyjnych mechanizmów zmęczenia OUN, które mają biologiczny sens percepcji, jaką czują sportowcy podczas treningu i obserwacji trenerów.
  • większość pracy wykonanej do tej pory była w warunkach klinicznych (zespół chronicznego zmęczenia) i przy użyciu przedłużonych modeli wydajności wytrzymałościowej ze sportowcami. Jednak zmęczenie CNS jest terminem używanym w wielu innych ustawieniach, takich jak sala gimnastyczna i podczas sportowych sesji prędkości i mocy. Sugeruje się również, że możemy zastosować te mechanistyczne hipotezy do zdrowszych, bardziej przystosowanych populacji.

być może OUN po prostu zmniejsza intensywność ćwiczeń do bardziej znośnego poziomu, aby chronić wszystkich ludzi. Click to Tweet

zasadniczo badamy te same markery biologiczne i mierzymy napęd OUN niezależnie od badanej populacji i dostarczanego bodźca i stresu. Być może mamy po prostu inne standardy lub dane normatywne dla elitarnego sportowca w porównaniu z tymi z zespołami wysiłku, takimi jak zespół chronicznego zmęczenia. Być może OUN po prostu zmniejsza intensywność ćwiczeń (stresu) do bardziej znośnych poziomów, aby chronić wszystkich ludzi.

skoro tu jesteś…
… mamy małą prośbę. Więcej osób czyta SimpliFaster niż kiedykolwiek, a co tydzień dostarczamy atrakcyjne treści od trenerów, naukowców sportowych i fizjoterapeutów, którzy poświęcają się budowaniu lepszych sportowców. Poświęć chwilę, aby podzielić się artykułami w mediach społecznościowych, zaangażuj autorów z pytaniami i komentarzami poniżej, a w razie potrzeby umieść link do artykułów, Jeśli masz bloga lub uczestniczysz na forach o powiązanych tematach. – SF

  1. Asmussen, E.,” zmęczenie mięśni”, Medycyna & Nauka w sporcie & ćwiczenia 11(4) (1979): 313-321.
  2. Brooks, George, Thomas Fahey, and Kenneth Baldwin, Exercise Physiology: Human Bioenergetics and its Applications, 4th Edtition (McGraw-Hill Education, 2004).
  3. Davis, Mark i Stephen Bailey, „możliwe mechanizmy zmęczenia ośrodkowego układu nerwowego podczas ćwiczeń”, Medycyna & Nauka w sporcie & ćwiczenia, 29(1) (1997): 45-57.
  4. Davidson, Pat, wywiad z Derekiem M. Hansenem, „Performance Concept Chat Episode 10: Exploring CNS Fatigue,” StrengthPowerSpeed, podcast audio, Marzec 25, 2017, http://www.strengthpowerspeed.com/articles/.
  5. Francis, Charlie, The Charlie Francis Training System (Amazon Digital Services, LLC, 1982).
  6. Kenney, W. Larry, Jack H. Wilmore, and David L. Costill, Physiology of Sport and Exercise 6th Edition, (Human Kinetics, 2006).

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.