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脊髄反射と皮膚受容器(屈曲反射・交叉性伸展反射)

2014.12.31 | Category: 運動生理学

 

皮膚受容器

脊髄反射

末梢から脊髄へ強い感覚入力が入ると、その信号を使って脳からの指令無しに効果器(筋肉)を収縮あるいは弛緩させることで適切な行動が誘発されます。

 

これを「脊髄反射」といいます。

 

脊髄反射は脳を介さないので感覚入力から運動発現まで短時間で済み、姿勢の自動制御などに有効になります。

 

しかし、反射に脳がまったく関与しないということはなく、ある強度の刺激入力に対して筋をどれほど収縮させるかといったゲイン(利得)の調節には脳が関与します。

”筋肉の運動を起こす”α運動ニューロンを発火させる神経系の仕組み(椎体路・椎体外路系・反射)

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睡眠と脳(睡眠不足は交感神経活動の亢進とともに血糖調整機能の低下、食欲抑制作用レプチンの分泌量が低下)

2014.12.30 | Category: 睡眠,

 

睡眠と脳(睡眠不足は交感神経活動の亢進とともに血糖調整機能の低下、食欲抑制作用レプチンの分泌量が低下)

睡眠

動物は活動と休息を繰り返しています。

 

昼行性の動物は日中、夜行性の動物は夜間に主として活動しています。

 

動物の中で人は特に「睡眠」は大きな2つの「睡眠と覚醒の持続性」「眠りの深度を有している」という特徴を有しています

 

筋肉をつけるためにはどれだけ睡眠をとる必要があるか?

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温度環境とトレーニング(熱中症は酵素系、低体温症は刺激伝導系に障害が起こる)

2014.12.29 | Category: 運動生理学

 

温度環境とトレーニング(熱中症は酵素系、低体温症は刺激伝導系に障害が起こる)

温度環境

運動と環境を考える上で重要なのが、気圧とともに温度環境になります

 

温度環境には低温域と高温域の間に恒温適応域があり、低温適応限界を下回ると凍死に、高温適応限界を上回ると熱中症にいたります。

 

恒温適応域は人体の能動的適応範囲であり、暑くなれば血管拡張や発汗、寒くなればふるえや非ふるえ熱産生による代謝量の増加により化学的、物理的及び生理的体温調節が行われます。

体温調節機能

体温は熱産生量と熱放散量のバランスによって決まります。

 

熱産生量はエネルギー代謝量によって、熱放散量は蒸発、伝導、対流、貯熱によりコントロールされます。

正常体温

人体を筋肉や肝臓からの一つの発熱体と考えると、中核(Core)の深部から表層(Shell)の皮膚に熱が絶えず伝導しているので、測定部位により体温は異なります。

 

皮膚温は外部環境因子と内部環境因子(皮膚血流、深部から表層への熱流、発汗など)の両者の影響を受けます。

 

体温は臨床的には腋窩温や口腔温が、実験的には鼓膜温、食道温、直腸温が測定されます。

 

深部体温として、口腔温を用いられますが、呼吸や飲食の影響を受けやすく、午前中の測定で平均36.7℃くらいで直腸温より0.4℃低くなります。

 

食道温は直腸温より0.3℃ほど低く、人体中央部の体温としてよく用いられます。

 

鼓膜温は総頸動脈の血流温度を反映することから、体温調節中枢が存在する視床下部温にほぼ比例します。

 

直腸温は約37.0℃で測定が容易なことから、深部体温の代表としてよく用いられます。

 

高所トレーニングによるパフォーマンス向上(運動時の組織の低酸素環境と類似している)

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高所トレーニングによるパフォーマンス向上(運動時の組織の低酸素環境と類似している)

2014.12.28 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

高所トレーニングによるパフォーマンス向上(運動時の組織の低酸素環境と類似している)

高所適応として高所トレーニングの効果

高所トレーニングはさまざまなトレーニング方法の中でも実施しやすいことや低酸素がもたらす環境が運動時の組織の低酸素環境と類似していることから、低酸素環境下での運動による相乗効果を得ようとする考え方は理にかなっています

 

長期間の高所でのトレーニングは一定の高所順化をもたらすと考えられています。

 

それは身体の組織が低い酸素分圧に徐々に慣れてくることを意味しています。

 

しかし、何年も高所に順化したランナーでさえ、高所でVO2maxを測定すれば低地で測定したVO2maxと同等レベルの数値を出せることは無いといわれ、したがって、高所順化は「高所でのパフォーマンスを改善し、運動に伴う生理的ストレスを和らげることはあるが、低地と同等のパフォーマンスを出せることはない」といわれています。

 

一方、高所環境下でのトレーニング時の生理的応答は低地のトレーニングでも起こる生理的応答と類似していることから、その両方の効果を合わせればトレーニング効果が高まると考えられます。

 

温度環境とトレーニング(熱中症は酵素系、低体温症は刺激伝導系に障害が起こる)

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ストレッチングの効果(柔軟性、障害予防、パフォーマンス向上、疲労の回復、リラックス)

2014.12.27 | Category: ストレッチ,運動生理学

 

Male athlete stretching hamstrings, foot on hurdle, low angle view

柔軟性を改善させる効果

ストレッチングの効果として、「柔軟性を改善」「障害予防」「パフォーマンス向上」「疲労を回復させる」「リラックスをさせる」が挙げられます

 

ストレッチングの本来の効果である柔軟性の改善効果のうち、ストレッチング直後の即時効果としてスタティックストレッチングやPNFを用いたストレッチングの有効性が示されています。

 

特に、スタティックストレッチングについては汎用性から多くの研究が行われ、柔軟性の向上に有効な伸張時間として15~30秒が推奨されています。

 

また、スタティックストレッチングによる柔軟性向上の持続時間は5~30分とされています。

 

長期的なストレッチングの実施により柔軟性を改善させる効果も明らかになっています。

 

ストレッチング(柔軟性を改善させるためには伸張反射を起こさせず、自原性抑制あるいは相反性抑制を生じさせるかが重要)

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ストレッチングの種類(筋の腱の弾性減少には自原性抑制と相反性抑制が大きく関与)

2014.12.26 | Category: ストレッチ,運動生理学

 

ストレッチングの種類(筋の腱の弾性減少には自原性抑制と相反性抑制が大きく関与)

バリスティックストレッチング

バリスティックストレッチング(Ballistic Stretching)は反動や弾みをつけて関節を可動させることで筋を伸張させる方法になります

 

この方法では、最大可動域を超えて筋が勢いよく伸張されることもあり、「伸張反射」が生じやすいことが確認されています。

 

したがって、伸張させたい筋を収縮させる可能性があることから、柔軟性を改善させる効果を引き出すことが難しくなります。

 

また、伸張反射が生じている状況において大きな外力により無理に筋を伸張させると筋に損傷を引き起こす危険性もあり、昨今では、柔軟性のために有効なストレッチングの方法とは考えられていません。

 

ストレッチング(柔軟性を改善させるためには伸張反射を起こさせず、自原性抑制あるいは相反性抑制を生じさせるかが重要)

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ストレッチング(柔軟性を改善させるためには伸張反射を起こさせず、自原性抑制あるいは相反性抑制を生じさせるかが重要)

2014.12.25 | Category: ストレッチ,運動生理学

 

ストレッチング(柔軟性を改善させるためには伸張反射を起こさせず、自原性抑制あるいは相反性抑制を生じさせるかが重要)

ストレッチングに関わる生理学的メカニズム

ストレッチング(Stretching)は「伸ばすこと」と訳され、運動やスポーツの領域においては「筋や腱を伸ばす運動」を指します

 

ストレッチングの主な目的は「関節可動域を拡げる(柔軟性を改善させる)」ことであり、ストレッチングによる柔軟性の改善にはさまざまな生理学的メカニズムが関与しています。

筋や腱などの結合組織における力学的な特性の変化

結合組織により構造化されている筋や腱などの組織は粘弾特性を有しており、ストレッチングにより伸張させることで弾性(Stiffness)が減少し(伸張に対する抵抗が少なくなり)、伸展性が増大し柔軟性が改善します。

筋の機能に対する神経生理学的な変化

ストレッチングにより筋や腱などが伸ばされるとそれらに存在する筋紡錘(Muscle Spindle)やゴルジ腱器官(Golgi Tendon Organ)といわれる受容器が反応します。

 

これらの受容器で検知された変化によりそれぞれ伸張反射(Stretch Reflex)、自原性抑制(Autogenetic Inhibition)が生じます。

 

ストレッチングの種類(筋の腱の弾性減少には自原性抑制と相反性抑制が大きく関与)

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クールダウンの目的別の方法と効果(CK活性値低下、浮腫軽減、遅発性筋痛抑制など)

2014.12.24 | Category: ストレッチ,運動生理学

 

クールダウン

クールダウン(別名クーリングダウン:Cooling down)は運動時に伴う疲労が蓄積した安静時かあるいは運動前の状態に速やかに回復させるための手段になります。

※欧米諸国ではウォームダウン(Warm down)、あるいはリカバリー(Recovery)と称されます。

クールダウンの方法におけるそれぞれの効果

アクティブリカバリー(Active Recovery)

中強度のランニングや自転車などの運動を行う積極的な回復手段の総称になります。

 

能動的に筋を活動させることにより筋ポンプ作用で血流を改善させる効果が期待されています。

 

疲労に至った運動の強度や次の運動までの回復に利用できる時間の長さを考慮し、ランニングや自転車であれば、30~50%VO2max(主観的運動強度であれば、11「楽である」~13「ややきつい」、心拍数では100~130拍)程度の強度で5~15分継続することが妥当であるとされています。

 

アクティブリカバリーの効果としては乳酸の除去能により評価され、その優れた効果が認められています。

 

さらに、間欠的な運動におけるパフォーマンスの維持、運動後のCK活性値や心身のストレス低減、翌日以降の持久系運動のパフォーマンスの回復も有効性が認められます。

 

※一方、高強度の間欠的な運動(運動と運動の間隔が短い)にはパフォーマンス低下が報告され、運動後のグリコーゲン回復についても遅延が報告されています。

 

グリコーゲンの回復をさせつつ疲労を軽減させるためにはアクティブリカバリーと炭水化物の摂取を組み合わせる必要がります。

 

ストレッチングの効果(柔軟性、障害予防、パフォーマンス向上、疲労の回復、リラックス)

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ミトコンドリアと持久性トレーニング(骨格筋が効率よくO2代謝を行いながらATPを再合成する)

2014.12.23 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

ミトコンドリア輪切り

 

ミトコンドリアは細胞内のエネルギー向上であり、血液から細胞内へ運ばれたO2を利用する最終的な場所になります

 

ミトコンドリアの能力は、mVO2の算出式の動静脈酸素濃度較差(CaO2-CvO2)やPO2(酸素分圧)を左右します。

 

高地トレーニングの目的(造血、乳酸代謝、換気応答、緩衝能力などの改善)

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60%VO2maxの運動は十分な体温上昇が見込める強度で、筋肉のATPをウォーミングアップで使い過ぎない強度である

2014.12.22 | Category: 運動生理学

 

ウォーミングアップ

10秒未満で終わる運動前のウォーミングアップ

競技やトレーニングの内容により、ウォーミングアップとして行う強度や時間は異なります

 

ウォーミングアップが不十分で体温が上昇していない場合にはその効果を期待することはできず、反対にウォーミングアップによる過度な体温上昇は早期の疲労をまねくこととされています。

 

ジャンプなどの高いパワー発揮が求められる瞬発的運動前には60%VO2max程度のウォーミングアップが適しているとされています。

 

瞬発的パワー発揮には、代謝効率をよくするために体温を上げておく必要があります。

 

しかし、ウォーミングアップで高エネルギーリン酸を多く消費すると、瞬発的なパワー発揮のためのエネルギー源が減少することになります。

 

60%VO2max前後の運動は十分な体温上昇が見込める強度であり、かつ筋肉のエネルギー源(特に高エネルギーリン酸)をウォーミングアップで使い過ぎない強度になります。

 

また、運動開始直後は時間経過とともに体温は上昇しますが、15分程度経過すると一定になります。

 

したがって、ジャンプなどの運動前は20分以上の連続した運動は必要がないことになります。

青少年アスリートにおける可動性ウォームアップの様式(最小限の時間で最大の利益を提供するドリルやその他のトレーニング刺激を選択することが重要になる)

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ランニング時には遅筋(ヒラメ筋)への血流量は速筋タイプの筋(腓腹筋)への血流量より3~4倍多くなる

2014.12.21 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

筋肉血流

 

運動時にはO2や栄養を必要とする活動筋や、体温調節が必要な皮膚へ血流が優先的に配分されます

 

運動とともに、激しく拍動する心臓へも多くの血流が供給されます。

 

このとき、腎臓や消化器官への血流は維持されるものの、脳への血流は維持されています。

 

しかし近年、運動中に脳血流も増加するという方向もあります。

 

ウォーミングアップの目的(障害予防とパフォーマンス向上)

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ウォーミングアップの目的(障害予防とパフォーマンス向上)

2014.12.20 | Category: ストレッチ,運動生理学

 

ウォーミングアップの目的(障害予防とパフォーマンス向上)

 

ウォーミングアップの目的は障害予防パフォーマンス向上になります

 

 ウォーミングアップが引き起こす生理的効果

代謝効率の上昇

体温の上昇は筋でのグリコーゲンや高エネルギーリン酸(ATP、PCr)の利用を促進させます。

 

グリコーゲンや高エネルギーリン酸は運動時における利用度の高いエネルギー源になり、利用の促進により、素早い筋の張力発揮が可能となりパフォーマンスの向上につながります。

筋の粘性抵抗軽減や弾性の上昇

筋温上昇は筋や腱の粘性(粘り気)を低下させます。

 

筋や腱の粘性が低下することで、より少ないエネルギーで筋収縮ができるようになり、さらに、筋温上昇は筋の弾性(弾みやすさ)を上昇させます。

神経伝達速度の上昇

体温上昇は神経伝達速度を速めます。

 

神経伝達速度が速くなることで、脳からの命令はウォーミングアップ前と比較して速く筋まで到達し、主運動中のより複雑な動きに、より速く、より正確に対応できるようになります。

活動筋に対する酸素供給の増加

酸素供給量

ウォーミングアップは血流の再配分を引き起こし、消化器官などの非活動的な組織への血流量を減少させ、呼吸・循環器系の組織や骨格筋への血流を増やします。

 

また、ウォーミングアップによって上昇した体温は酸素解離曲線を右傾化させ、ヘモグロビンやミオグロビンから筋への酸素解離を増加させます。

 

※ウォーミングアップによって筋肉が酸性に傾くことでも、筋への酸素供給が容易になり筋への酸素供給がされやすくなることで、酸素を使った代謝がしやすくなり、主運動中における酸素借(酸素不足)の減少につながります。

運動前の酸素摂取量の増加

ウォーミングアップによって運動前の酸素摂取量は増加し、主運動開始直後から酸素を使った乳酸や脂質の利用によるエネルギー産生が素早く行われるようになります。

 

これにより、安静時の酸素摂取量増加は主運動開始直後から活動筋においてより多くの酸素消費を可能とし、糖の分解の過程で生じる乳酸の分解を高め、酸素借の割合を減少させます。

 

高地トレーニングの目的(造血、乳酸代謝、換気応答、緩衝能力などの改善)

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持久力系トレーニング方法の比較(インターバルtr・レペティションtr・エンデュランスtr)

2014.12.19 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

持久力系トレーニング方法の比較(インターバルtr・レペティションtr・エンデュランスtr)

British athlete and 5000m World Champion Mo Farah trains in Iten January 24, 2012. REUTERS/Jacob Kuehn

 

トレーニングの方法にはさまざまなものがあり、人の身体はその運動負荷に耐えられるよう形態を含むさまざまな能力(体力)を高めることで適応していきます

 

しかし、単一のトレーニングにおいて高めることのできる体力要素には限界があり、したがって、どのような体力要素を高めるかというトレーニング目的によって、トレーニングの内容をしっかりと検討する必要があります。

 

名称インターバルトレーニングレペティショントレーニングエンデュランストレーニング
内容比較的高強度の運動と、これに比べて強度の低い運動とを交互に反復するような方式のトレーニングであり、不完全休養(運動を止めずに休息をとる)をとりつつ、運動を継続する。ほぼ、全力の強度の運動と完全休養とを繰り返す方式のトレーニング。しかし、完全休息の時間を取り過ぎると、トレーニング効果が薄くなると言われ、注意が必要。一定のペースで休息なしに身体活動を続行する方式のトレーニング。
トレーニング負荷運動時(直後)心拍数:180拍/分
心拍水準:最高心拍数の約90%
走距離:50~2,000m
反復回数:10~20回
休息心拍数:120拍/分
休息時間:45~120秒以内
全力疾走あるいはレーススピードの約95%の速度
走距離:50~2,000m
反復回数:2~5回
休息時間:20~30分以内
心拍数:140~160拍/分
心拍水準:最高心拍数の60~85%
運動時間:30分以上
(種目によっては120分まで)
トレーニング目的最大酸素摂取量の改善
レースペース付近での運動効率を高める
負荷設定によっては乳酸性作業閾値を高めることが可能
最大酸素摂取量の改善
レースペースでの持続能力を高める
負荷設定によっては非乳酸性機構、酸性機構を高める
有酸素性エネルギーの供給を長時間保持する
運動の強度を上げると、高い酸素摂取水準の持続能力を高めることが可能

 

高強度の瞬発的運動パフォーマンス能力が優れている選手は酸素負債能が高い

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高強度の瞬発的運動パフォーマンス能力が優れている選手は酸素負債能が高い

2014.12.18 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

高強度の瞬発的運動パフォーマンス能力が優れている選手は酸素負債能が高い

 

激しい運動の終了直後は少なくとも数分間あるいは1時間にもわたって呼吸が荒々しくなります

 

この時、安静時以上の酸素(O2)を体内に取り込んでいきます。

 

  • ①運動中に産生された乳酸を分解してエネルギーに変える。
  • ②アデノシンとアデノシン二リン酸(ADP)をアデノシン三リン酸(ATP)に再合成する。
  • ③クレアチンとリン酸をクレアチンリン酸(PC)に再合成する。
  • ④ヘモグロビンとO2、ミオグロビンとO2の飽和度を安静値レベルまで回復させる。
  • ⑤肺胞のO2濃度を安静時レベルまで回復させる。

 

上記の運動終了後に増えた酸素摂取を酸素負債(oxygen debt:O2 debt)、その量を酸素負債量、さらにその最大値を最大酸素負債量(maximal oxygen debt:O2 debtmax)といいます。

 

高所トレーニング順応までの低圧/低酸素環境での生理応答

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高地トレーニングの目的(造血、乳酸代謝、換気応答、緩衝能力などの改善)

2014.12.17 | Category: 有酸素運動,運動生理学

 

高地トレーニングの目的(造血、乳酸代謝、換気応答、緩衝能力などの改善)

 

低酸素環境に対する人体の順応を利用して、身体能力を改善しようとする試みの代表例がスポーツ選手の間で盛んな「高所トレーニング」になります

 

この基本は「造血」を利用することにあり、一般的には2,000m台の高地に長期間滞在してトレーニングを行うことになります。

 

ただし、最近では、造血を目的とせずに、乳酸代謝、換気応答、緩衝能力などの改善をねらいとした高所トレーニングも行われるようになっており、また、それに伴って、トレーニングの高度や期間、方法などにも多様化が見られるようになっています。

 

高所トレーニング順応までの低圧/低酸素環境での生理応答

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