Centrální guvernér - Central governor

Norský horský běžec Jon Tvedt zapojení do namáhavého běhu: navrhuje se, aby to centrální guvernér zajistil vytrvalostní námaha neohrožuje tělo homeostáza

The centrální guvernér je navrhovaný proces v mozku, který reguluje cvičení s ohledem na nervově vypočítanou bezpečnou námahu těla. Fyzická aktivita je zejména kontrolována tak, aby její intenzita nemohla ohrozit tělo homeostáza způsobením anoxický poškození srdeční sval. Centrální guvernér omezuje cvičení snížením nervového náboru svalových vláken. Tento snížený nábor vyvolává pocit únava. Existence centrálního guvernéra byla navržena k vysvětlení únavy po dlouhodobém namáhavém cvičení v běhu na dlouhé vzdálenosti a jiných vytrvalostních sportech, ale její myšlenky by se mohly vztahovat i na jiné příčiny únavy vyvolané námahou.

Existenci ústředního guvernéra navrhl Tim Noakes v roce 1997, ale podobný nápad navrhl v roce 1924 Archibald Hill.

Na rozdíl od této myšlenky je myšlenka, že únava je způsobena periferním „omezením“ nebo „katastrofou“. Z tohoto pohledu dochází k regulaci únavou v důsledku selhání homeostázy přímo ve svalech.

Dějiny

Archibald Hill

1922 Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu vítěz Archibald Hill navrhl v roce 1924, že srdce bylo chráněno před anoxií při namáhavém cvičení existencí guvernéra.

srdce je schopno do určité míry regulovat svůj výdej v souladu se stupněm nasycení arteriální krve ... navrhujeme, aby v těle (buď v samotném srdečním svalu nebo v nervovém systému) existovala - nějaký mechanismus, který způsobí zpomalení oběhu, jakmile dojde k vážnému stupni nenasycení, a - naopak. Tento mechanismus by měl do určité míry tendenci působit jako „guvernér“, který by udržoval přiměřeně vysoký stupeň nasycení krve: dýchání plynné směsi bohaté na kyslík by vedlo k vyššímu stupni nasycení krve, a tak by umožnilo výstup se zvýšil, dokud jej „guvernér“ znovu nezastavil. Uvědomujeme si nebezpečí hypotézy částečně naznačené teleologickým uvažováním: v tomto případě však nevidíme žádné jiné vysvětlení našich experimentálních výsledků str. 163[1]

Tato hypotéza nebyla zohledněna a další výzkum únavy ze cvičení byl modelován z hlediska mechanického selhání cvičebních svalů („únava periferních svalů“). Toto selhání bylo způsobeno buď nedostatečným přísunem kyslíku do cvičících svalů, hromaděním kyseliny mléčné nebo celkovým vyčerpáním energie ve vyčerpaných svalech.[2]

Tim Noakes

Tim Noakes, profesor cvičení a sportovních věd na University of Cape Town, v roce 1997[3] obnovila Hillův argument na základě moderního výzkumu.

Podle jeho přístupu se výkon svalů během cvičení průběžně upravuje s ohledem na výpočty prováděné mozkem s ohledem na bezpečnou úroveň námahy. Tyto neurální výpočty zohledňují dřívější zkušenosti s namáhavým cvičením, délku plánování cvičení a současný metabolický stav těla. Tyto mozkové modely[4] zajistěte ochranu homeostázy těla a udržujte rezervu pro nouzovou rezervu.[5][6][7][8] Tato neurální kontrola upravuje počet aktivovaných motorických jednotek kosterního svalstva, což je subjektivní zkušenost únava. Tento proces, i když se vyskytuje v mozku, je mimo vědomou kontrolu.

rostoucí vnímání nepohodlí způsobené vyčerpávajícím cvičením postupně snižuje vědomou touhu překonat tento ovládací mechanismus, což by v případě, že by mělo být omezeno, vedlo k náboru dalších motorických jednotek. Přítomnost vědomého přejezdu by tedy byla nežádoucí, protože by zvyšovala nebo udržovala intenzitu cvičení, a tím ohrožovala homoeostázu ... protože výkon cvičení je centrálně regulován CNS, pak by únava již neměla být považována za fyzickou událost, ale spíše za pocit nebo emoce, oddělené od zjevného fyzického projevu - například snížení výdeje síly aktivními svaly. Spíše nyní navrhujeme, že fyzickým projevem jakéhokoli rostoucího vnímání únavy může být jednoduše změna v podvědomě regulovaném tempu, kterým se cvičení provádí. Proto nový návrh naznačuje, že konvenční chápání únavy je chybné, protože nerozlišuje mezi samotným vjemem a fyzickým vyjádřením tohoto vjemu, což, jak navrhujeme, je změna v podvědomě regulované stimulační strategii v důsledku změny náboru motorových jednotek / stížnost ze strany CNS.[9]

Jiná použití

Noakes vytvořil myšlenku centrálního guvernéra v kontextu prodlouženého vytrvalostního běhu. Poznamenal však, že zapojené ústřední procesy mohou být základem existence jiných druhů únavy:

Tato nová interpretace je první, která umožňuje rozumnější popis řady jevů, které vzdorují racionálnímu vysvětlení podle tradičních „únavových“ modelů únavy. Patří mezi ně, mimo jiné, syndrom chronické únavy, při kterém u postižených jedinců dochází k evidentní únavě v klidu, a role psychologických a motivačních faktorů, centrálně (mozek) působících farmaceutických látek, hypnóza, křik nebo náhlé neočekávané výstřely nebo jiné formy rozptýlení, včetně hudby nebo úmyslného podvodu při výkonu lidského cvičení.[10]

Na podporu toho mají placebo (která musí být zprostředkována centrálním procesem) silný účinek nejen na únavu při dlouhodobém cvičení,[11][12] ale také při krátkodobém vytrvalostním cvičení, jako je rychlost sprintu,[13] maximální hmotnost, kterou lze zvednout s prodloužením nohy,[14] a tolerance ischemická bolest a síla, když turniketová ruka 12krát zmáčkne pružinový posilovač.[15]

Kritiky

Existence centrálního guvernéra fyziologie byla zpochybňována, protože „fyziologické katastrofy“ se mohou a mohou vyskytovat u sportovců (důležité příklady maratony byla Dorando Pietri, Jim Peters a Gabriela Andersen-Schiess ). To naznačuje, že lidé mohou přemoci „centrálního guvernéra“.[16] Kromě toho může řada dalších periferních faktorů kromě těch, jako je tvorba kyseliny mléčné, narušit sílu svalů a může působit jako ochrana před „katastrofou“.[17] Další námitka spočívá v tom, že modely zahrnující vědomou kontrolu také poskytují alternativní vysvětlení [18] (viz odpověď Noakes).[19]

Únava ze cvičení byla také přičítána přímým účinkům cvičení na mozek, jako jsou zvýšené mozkové hladiny serotonin, snížená úroveň glutamát sekundárně k příjmu amoniaku v mozku, hypertermii mozku a glykogen vyčerpání mozkových buněk.[20][21]

Viz také

Poznámky

  1. ^ Hill, A. V., Long, C. N. H. a Lupton, H. (1924). Svalové cvičení, kyselina mléčná a přísun a využití kyslíku Část VII - VIII Archivováno 2009-03-16 na Wayback Machine. Části VII – VIII. Proc. R. Soc. Lond. 97, 155–176.
  2. ^ Edwards RHT. (1983) Biochemické základy únavy při cvičení: teorie katastrof ve svalové únavě. In: Biochemie cvičení. Knuttgen HG, Vogel JA, Poortmans J, eds. Champaign, IL: Human Kinetics, 1-28. ISBN  978-0-608-07112-1
  3. ^ Noakes, T. D. (1997). „Přednáška Památníku J.B.Wolffe z roku 1996. Náročné přesvědčení: Ex Africa semper aliquid novi“. Medicína a věda ve sportu a cvičení. 29 (5): 571–590. doi:10.1097/00005768-199705000-00001. PMID  9140893.
  4. ^ St Clair Gibson, A .; Baden, D. A .; Lambert, M. I .; Lambert, E. V .; Harley, Y. X .; Hampson, D .; Russell, V. A .; Noakes, T. D. (2003). „Vědomé vnímání pocitu únavy“. Sportovní medicína. 33 (3): 167–176. doi:10.2165/00007256-200333030-00001. PMID  12656638. S2CID  34014572.
  5. ^ Noakes, T. D .; St Clair Gibson, A .; Lambert, E. V. (2005). „Od katastrofy ke složitosti: Nový model integrativní centrální nervové regulace námahy a únavy během cvičení u lidí: Shrnutí a závěry“. British Journal of Sports Medicine. 39 (2): 120–124. doi:10.1136 / bjsm.2003.010330. PMC  1725112. PMID  15665213.
  6. ^ Noakes, T. D .; Peltonen, J. E .; Rusko, H. K. (2001). „Důkaz, že centrální guvernér reguluje výkon cvičení během akutní hypoxie a hyperoxie“. The Journal of Experimental Biology. 204 (Pt 18): 3225–3234. PMID  11581338.
  7. ^ Noakes, T. D. (2000). „Fyziologické modely pro pochopení únavy z cvičení a přizpůsobení, které předpovídají nebo zvyšují sportovní výkon“. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 10 (3): 123–145. doi:10.1034 / j.1600-0838.2000.010003123.x. PMID  10843507.
  8. ^ St Clair Gibson, A .; Lambert, M. L .; Noakes, T. D. (2001). "Neurální řízení silového výstupu během maximálního a submaximálního cvičení". Sportovní medicína. 31 (9): 637–650. doi:10.2165/00007256-200131090-00001. PMID  11508520. S2CID  1111940.
  9. ^ St Clair Gibson, A .; Lambert, M. L .; Noakes, T. D. (2001). "Neurální řízení silového výkonu během maximálního a submaximálního cvičení". Sportovní medicína. 31 (9): 637–650. doi:10.2165/00007256-200131090-00001. PMID  11508520. S2CID  1111940. pp 121-122.
  10. ^ St Clair Gibson, A .; Lambert, M. L .; Noakes, T. D. (2001). "Neurální řízení silového výstupu během maximálního a submaximálního cvičení". Sportovní medicína. 31 (9): 637–650. doi:10.2165/00007256-200131090-00001. PMID  11508520. S2CID  1111940. strana 121
  11. ^ Clark, V.R .; Hopkins, W.G .; Hawley, J. A.; Burke, L.M. (2000). „Placebo efekt krmení uhlohydrátů během 40kilometrové cyklistické časovky“. Med. Sci. Sportovní cvičení. 32 (9): 1642–1647. doi:10.1097/00005768-200009000-00019. PMID  10994918.
  12. ^ Foad, A.J .; Beedie, C.J .; Coleman, D.A. (2008). „Farmakologické a psychologické účinky požití kofeinu na 40 km výkonu na kole“. Med. Sci. Sportovní cvičení. 40 (1): 158–165. doi:10,1249 / mss.0b013e3181593e02. PMID  18091009.
  13. ^ Beedie, C.J .; Coleman, D.A .; Foad, A.J. (2007). „Pozitivní a negativní účinky placeba vyplývající z klamného podání ergogenní pomůcky“. Int. J. Sport Nutr. Cvičení Metab. 17 (3): 259–269. doi:10.1123 / ijsnem.17.3.259. PMID  17693687.
  14. ^ Pollo, A; Carlino, E; Benedetti, F (2008). „Vliv ergogenního placeba shora dolů na svalovou práci a únavu“. Eur J Neurosci. 28 (2): 379–88. doi:10.1111 / j.1460-9568.2008.06344.x. PMID  18702709.
  15. ^ Benedetti, F .; Pollo, A .; Colloca, L. (2007). „Reakce placeba zprostředkované opioidy zvyšují vytrvalost bolesti a fyzický výkon - je to doping ve sportovních soutěžích?“. J. Neurosci. 27 (44): 11934–11939. doi:10.1523 / jneurosci.3330-07.2007. PMC  6673345. PMID  17978033.
  16. ^ Esteve-Lanao, J .; Lucia, A .; Dekoning, J. J .; Foster, C. (2008). Earnest, Conrad P (ed.). „Jak lidé kontrolují fyziologické napětí během náročného vytrvalostního cvičení?“. PLOS ONE. 3 (8): e2943. Bibcode:2008PLoSO ... 3.2943E. doi:10,1371 / journal.pone 0002943. PMC  2491903. PMID  18698405.
  17. ^ Weir, J. P .; Beck, T. W .; Cramer, J. T .; Housh, T. J. (2006). „Máte v hlavě únavu? Kritická revize modelu centrálního guvernéra * Komentář“. British Journal of Sports Medicine. 40 (7): 573–586, diskuse 586. doi:10.1136 / bjsm.2005.023028. PMC  2564297. PMID  16799110.
  18. ^ Marcora, S. M. (2008). „Opravdu potřebujeme centrálního guvernéra, který by vysvětlil mozkovou regulaci výkonu?“ Evropský žurnál aplikované fyziologie. 104 (5): 929–931, autor 931 933–931. doi:10.1007 / s00421-008-0818-3. PMID  18618133. S2CID  2376209.
  19. ^ Noakes, T. D .; Tucker, R. (2008). „Opravdu potřebujeme centrálního guvernéra, který by vysvětlil mozkovou regulaci výkonu? Odpověď na dopis Dr. Marcory.“ Evropský žurnál aplikované fyziologie. 104 (5): 933–935. doi:10.1007 / s00421-008-0842-3. S2CID  42676452.
  20. ^ Dalsgaard, M. K. (2005). "Podporuje mozkovou činnost při cvičení člověka". Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 26 (6): 731–750. doi:10.1038 / sj.jcbfm.9600256. PMID  16395281. S2CID  24976326.
  21. ^ Dalsgaard, M. K .; Secher, N.H. (2007). „Mozek v práci: mozkový metabolický projev centrální únavy?“. Journal of Neuroscience Research. 85 (15): 3334–3339. doi:10.1002 / jnr.21274. PMID  17394258.