La fisiología del ejercicio es la fisiología del ejercicio físico . Es una de las profesiones de la salud aliadas que implica el estudio de las respuestas agudas y adaptaciones crónicas al ejercicio. Los fisiólogos del ejercicio son los profesionales del ejercicio más calificados en Australia y utilizan la educación, la intervención en el estilo de vida y formas específicas de ejercicio para rehabilitar y tratar lesiones y afecciones agudas y crónicas.
La comprensión de los efectos del ejercicio consiste en el estudio de los cambios específicos en musculares , cardiovasculares y neuro humoral sistemas que conducen a cambios en la capacidad funcional y la fuerza debido a un entrenamiento de resistencia o entrenamiento de la fuerza . [2] El efecto del entrenamiento en el cuerpo se ha definido como la reacción a las respuestas adaptativas del cuerpo que surgen del ejercicio [3] o como "una elevación del metabolismo producida por el ejercicio". [4]
Los fisiólogos del ejercicio estudian el efecto del ejercicio en la patología y los mecanismos por los cuales el ejercicio puede reducir o revertir la progresión de la enfermedad.
Historia
El fisiólogo británico Archibald Hill introdujo los conceptos de consumo máximo de oxígeno y deuda de oxígeno en 1922. [5] [6] Hill y el médico alemán Otto Meyerhof compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 por su trabajo independiente relacionado con el metabolismo energético muscular. [7] Sobre la base de este trabajo, los científicos comenzaron a medir el consumo de oxígeno durante el ejercicio. Henry Taylor en la Universidad de Minnesota , los científicos escandinavos Per-Olof Åstrand y Bengt Saltin hicieron contribuciones notables en los años 50 y 60, el Laboratorio de Fatiga de Harvard, las universidades alemanas y el Centro de Investigación Muscular de Copenhague, entre otros. [8] [9]
En algunos países es un proveedor de atención primaria de salud. Los fisiólogos del ejercicio acreditados (AEP, por sus siglas en inglés) son profesionales capacitados en la universidad que prescriben intervenciones basadas en el ejercicio para tratar diversas afecciones mediante recetas de respuesta a dosis específicas específicas para cada individuo.
Gasto de energía
Los seres humanos tienen una gran capacidad para gastar energía durante muchas horas durante un esfuerzo sostenido. Por ejemplo, una persona en bicicleta a una velocidad de 26,4 km / h (16,4 mph) a través de 8,204 km (5,098 mi) durante 50 días consecutivos gastó un total de 1,145 MJ (273,850 kcal; 273,850 calorías de la persona que hace dieta) con una producción de potencia promedio de 182,5 W. [10]
El músculo esquelético quema 90 mg (0,5 mmol ) de glucosa por minuto durante la actividad continua (como cuando se extiende repetidamente la rodilla humana), [11] generando ≈24 W de energía mecánica, y dado que la conversión de energía muscular es solo de 22 a 26% de eficiencia , [12] ≈76 W de energía térmica. El músculo esquelético en reposo tiene una tasa metabólica basal (consumo de energía en reposo) de 0,63 W / kg [13], lo que supone una diferencia de 160 veces entre el consumo de energía de los músculos inactivos y activos. Para un esfuerzo muscular de corta duración, el gasto de energía puede ser mucho mayor: un hombre adulto, cuando salta desde una posición en cuclillas, puede generar mecánicamente 314 W / kg. Un movimiento tan rápido puede generar el doble de esta cantidad en animales no humanos como los bonobos , [14] y en algunas lagartijas pequeñas. [15]
Este gasto de energía es muy grande en comparación con la tasa metabólica basal en reposo del cuerpo humano adulto. Esta tasa varía un poco con el tamaño, el sexo y la edad, pero suele estar entre 45 W y 85 W. [16] [17] El gasto energético total ( ETE ) debido al gasto de energía muscular es mucho mayor y depende del nivel promedio de trabajo físico y ejercicio realizado durante un día. [18] Por tanto, el ejercicio, sobre todo si se mantiene durante períodos muy prolongados, domina el metabolismo energético del cuerpo. El gasto energético de la actividad física se correlaciona fuertemente con el sexo, la edad, el peso, la frecuencia cardíaca y el VO 2 máx. De un individuo durante la actividad física. [19]
Cambios metabólicos
Fuentes de energía rápida
La energía necesaria para realizar ráfagas de actividad de alta intensidad y corta duración se deriva del metabolismo anaeróbico dentro del citosol de las células musculares, a diferencia de la respiración aeróbica que utiliza oxígeno, es sostenible y se produce en las mitocondrias . Las fuentes de energía rápida consisten en el sistema de fosfocreatina (PCr), glucólisis rápida y adenilato quinasa . Todos estos sistemas vuelven a sintetizar el trifosfato de adenosina (ATP), que es la fuente de energía universal en todas las células. La fuente más rápida, pero la que se agota más fácilmente de las fuentes anteriores, es el sistema PCr que utiliza la enzima creatina quinasa . Esta enzima cataliza una reacción que combina fosfocreatina y difosfato de adenosina (ADP) en ATP y creatina . Este recurso es de corta duración porque se requiere oxígeno para la resíntesis de fosfocreatina a través de la creatina quinasa mitocondrial. Por lo tanto, en condiciones anaeróbicas, este sustrato es finito y solo dura aproximadamente entre 10 y 30 segundos de trabajo de alta intensidad. Sin embargo, la glucólisis rápida puede funcionar durante aproximadamente 2 minutos antes de la fatiga y utiliza predominantemente glucógeno intracelular como sustrato. El glucógeno se descompone rápidamente a través de la glucógeno fosforilasa en unidades de glucosa individuales durante el ejercicio intenso. Luego, la glucosa se oxida a piruvato y, en condiciones anaeróbicas, se reduce a ácido láctico. Esta reacción oxida el NADH a NAD, liberando así un ión de hidrógeno que promueve la acidosis. Por esta razón, la glucólisis rápida no se puede mantener durante largos períodos de tiempo.
Glucosa plasmática
Se dice que la glucosa en plasma se mantiene cuando hay una tasa igual de aparición de glucosa (entrada en la sangre) y eliminación de glucosa (eliminación de la sangre). En el individuo sano, las tasas de aparición y eliminación son esencialmente iguales durante el ejercicio de intensidad y duración moderadas; sin embargo, el ejercicio prolongado o el ejercicio suficientemente intenso pueden resultar en un desequilibrio que se inclina hacia una tasa de eliminación más alta que la apariencia, momento en el cual los niveles de glucosa caen produciendo la aparición de fatiga. La tasa de aparición de glucosa está determinada por la cantidad de glucosa que se absorbe en el intestino, así como por la producción de glucosa en el hígado (hepática). Aunque la absorción de glucosa del intestino no suele ser una fuente de aparición de glucosa durante el ejercicio, el hígado es capaz de catabolizar el glucógeno almacenado ( glucogenólisis ), así como de sintetizar nueva glucosa a partir de moléculas específicas de carbono reducido (glicerol, piruvato y lactato) en un proceso. llamada gluconeogénesis . La capacidad del hígado para liberar glucosa a la sangre a partir de la glucogenólisis es única, ya que el músculo esquelético, el otro reservorio principal de glucógeno, es incapaz de hacerlo. A diferencia del músculo esquelético, las células del hígado contienen la enzima glucógeno fosfatasa , que elimina un grupo fosfato de la glucosa-6-P para liberar glucosa libre. Para que la glucosa salga de la membrana celular, la eliminación de este grupo fosfato es esencial. Aunque la gluconeogénesis es un componente importante de la producción de glucosa hepática, por sí sola no puede sostener el ejercicio. Por esta razón, cuando las reservas de glucógeno se agotan durante el ejercicio, los niveles de glucosa caen y aparece la fatiga. La eliminación de glucosa, el otro lado de la ecuación, está controlada por la absorción de glucosa en los músculos esqueléticos en funcionamiento. Durante el ejercicio, a pesar de la disminución de las concentraciones de insulina , el músculo aumenta la translocación de GLUT4 y la captación de glucosa. El mecanismo para una mayor translocación de GLUT4 es un área de investigación en curso.
control de la glucosa : como se mencionó anteriormente, la secreción de insulina se reduce durante el ejercicio y no juega un papel importante en el mantenimiento de la concentración normal de glucosa en sangre durante el ejercicio, pero sus hormonas contrarreguladoras aparecen en concentraciones crecientes. Los principales entre ellos son el glucagón , la epinefrina y la hormona del crecimiento . Todas estas hormonas estimulan la producción de glucosa en el hígado (hepática), entre otras funciones. Por ejemplo, tanto la epinefrina como la hormona del crecimiento también estimulan la lipasa de adipocitos, que aumenta la liberación de ácidos grasos no esterificados (NEFA). Al oxidar los ácidos grasos, esto ahorra la utilización de glucosa y ayuda a mantener el nivel de azúcar en sangre durante el ejercicio.
Ejercicio para la diabetes : El ejercicio es una herramienta particularmente potente para el control de la glucosa en quienes tienen diabetes mellitus . En una situación de glucosa en sangre elevada ( hiperglucemia ), el ejercicio moderado puede inducir una mayor eliminación de glucosa que la apariencia, disminuyendo así las concentraciones plasmáticas totales de glucosa. Como se indicó anteriormente, el mecanismo para la eliminación de esta glucosa es independiente de la insulina, lo que la hace particularmente adecuada para personas con diabetes. Además, parece haber un aumento de la sensibilidad a la insulina durante aproximadamente 12 a 24 horas después del ejercicio. Esto es particularmente útil para aquellos que tienen diabetes tipo II y producen suficiente insulina pero demuestran resistencia periférica a la señalización de la insulina. Sin embargo, durante los episodios hiperglucémicos extremos, las personas con diabetes deben evitar el ejercicio debido a las posibles complicaciones asociadas con la cetoacidosis . El ejercicio podría exacerbar la cetoacidosis al aumentar la síntesis de cetonas en respuesta al aumento de los NEFA circulantes.
La diabetes tipo II también está estrechamente relacionada con la obesidad, y puede haber una conexión entre la diabetes tipo II y cómo se almacena la grasa en las células pancreáticas, musculares y hepáticas. Probablemente debido a esta conexión, la pérdida de peso tanto por el ejercicio como por la dieta tiende a aumentar la sensibilidad a la insulina en la mayoría de las personas. [20] En algunas personas, este efecto puede ser particularmente potente y puede resultar en un control normal de la glucosa. Aunque nadie se cura técnicamente de la diabetes, las personas pueden llevar una vida normal sin temor a las complicaciones diabéticas; sin embargo, la recuperación de peso seguramente resultaría en signos y síntomas de diabetes.
Oxígeno
La actividad física vigorosa (como el ejercicio o el trabajo duro) aumenta la demanda de oxígeno del cuerpo. La respuesta fisiológica de primera línea a esta demanda es un aumento de la frecuencia cardíaca , la frecuencia respiratoria y la profundidad de la respiración .
El consumo de oxígeno (VO 2 ) durante el ejercicio se describe mejor mediante la ecuación de Fick : VO 2 = Q x (a-vO 2 diff), que establece que la cantidad de oxígeno consumido es igual al gasto cardíaco (Q) multiplicado por la diferencia entre concentraciones de oxígeno arterial y venoso. Dicho de manera más simple, el consumo de oxígeno está dictado por la cantidad de sangre distribuida por el corazón, así como por la capacidad del músculo activo para absorber el oxígeno dentro de esa sangre; sin embargo, esto es una simplificación excesiva. Aunque se cree que el gasto cardíaco es el factor limitante de esta relación en individuos sanos, no es el único determinante del VO2 máx. Es decir, también se deben considerar factores como la capacidad del pulmón para oxigenar la sangre. Varias patologías y anomalías causan afecciones como limitación de la difusión, desajuste ventilación / perfusión y derivaciones pulmonares que pueden limitar la oxigenación de la sangre y, por lo tanto, la distribución de oxígeno. Además, la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre también es un determinante importante de la ecuación. La capacidad de transporte de oxígeno es a menudo el objetivo de las ayudas de ejercicio ( ayudas ergogénicas ) utilizadas en deportes de resistencia para aumentar el porcentaje de volumen de glóbulos rojos ( hematocrito ), como mediante el dopaje sanguíneo o el uso de eritropoyetina (EPO). Además, la captación periférica de oxígeno depende de un desvío del flujo sanguíneo desde las vísceras relativamente inactivas hacia los músculos esqueléticos activos, y dentro del músculo esquelético, la proporción de fibras capilares a musculares influye en la extracción de oxígeno.
Deshidración
La deshidratación se refiere tanto a la hipohidratación (deshidratación inducida antes del ejercicio) como a la deshidratación inducida por el ejercicio (deshidratación que se desarrolla durante el ejercicio). Este último reduce el rendimiento de resistencia aeróbica y da como resultado un aumento de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca, el esfuerzo percibido y posiblemente una mayor dependencia de los carbohidratos como fuente de combustible. Aunque los efectos negativos de la deshidratación inducida por el ejercicio sobre el rendimiento físico se demostraron claramente en la década de 1940, los atletas continuaron creyendo durante años que la ingesta de líquidos no era beneficiosa. Más recientemente, se han demostrado efectos negativos sobre el rendimiento con una deshidratación moderada (<2%), y estos efectos se agravan cuando el ejercicio se realiza en un ambiente caluroso. Los efectos de la hipohidratación pueden variar, dependiendo de si se induce a través de diuréticos o la exposición a la sauna, que reducen sustancialmente el volumen plasmático, o del ejercicio previo, que tiene un impacto mucho menor en el volumen plasmático. La hipohidratación reduce la resistencia aeróbica, pero sus efectos sobre la fuerza y la resistencia muscular no son consistentes y requieren más estudios. [21] El ejercicio intenso y prolongado produce calor residual metabólico, que se elimina mediante la termorregulación basada en el sudor . Un corredor de maratón masculino pierde cada hora alrededor de 0,83 L en clima frío y 1,2 L en clima cálido (las pérdidas en las mujeres son entre un 68 y un 73% más bajas). [22] Las personas que hacen mucho ejercicio pueden perder dos veces y media más líquido en el sudor que en la orina. [23] Esto puede tener profundos efectos fisiológicos. Pedalear durante 2 horas en el calor (35 ° C) con una ingesta mínima de líquidos hace que la masa corporal disminuya entre un 3 y un 5%, el volumen de sangre también entre un 3 y un 6%, la temperatura corporal aumente constantemente y, en comparación con la ingesta adecuada de líquidos, mayor frecuencia cardíaca, volúmenes sistémicos y gasto cardíaco más bajos, flujo sanguíneo cutáneo reducido y mayor resistencia vascular sistémica. Estos efectos se eliminan en gran medida reemplazando del 50 al 80% del líquido perdido en el sudor. [22] [24]
Otro
- Las concentraciones plasmáticas de catecolaminas aumentan 10 veces en el ejercicio de cuerpo entero. [25]
- El amoníaco es producido por los músculos esqueléticos ejercitados a partir del ADP (el precursor del ATP) mediante la desaminación de nucleótidos de purina y el catabolismo de aminoácidos de las miofibrillas . [26]
- La interleucina-6 (IL-6) aumenta en la circulación sanguínea debido a su liberación de los músculos esqueléticos en funcionamiento. [27] Esta liberación se reduce si se toma glucosa, lo que sugiere que está relacionada con el estrés por agotamiento de energía. [28]
- La absorción de sodio se ve afectada por la liberación de interleucina-6, ya que esto puede causar la secreción de arginina vasopresina que, a su vez, puede conducir a niveles de sodio peligrosamente bajos asociados con el ejercicio ( hiponatremia ). Esta pérdida de sodio en el plasma sanguíneo puede provocar inflamación del cerebro. Esto se puede prevenir tomando conciencia del riesgo de beber cantidades excesivas de líquidos durante el ejercicio prolongado. [29] [30]
Cerebro
En reposo, el cerebro humano recibe el 15% del gasto cardíaco total y utiliza el 20% del consumo de energía del cuerpo. [31] El cerebro normalmente depende de su alto gasto energético del metabolismo aeróbico . Como resultado, el cerebro es muy sensible a la falla de su suministro de oxígeno y la pérdida del conocimiento ocurre dentro de seis a siete segundos, [32] con su EEG desinflado en 23 segundos. [33] Por lo tanto, la función del cerebro se vería interrumpida si el ejercicio afectara su suministro de oxígeno y glucosa.
Es importante proteger el cerebro incluso de una alteración menor, ya que el ejercicio depende del control motor . Debido a que los humanos son bípedos, se necesita un control motor para mantener el equilibrio. Por esta razón, el consumo de energía cerebral se incrementa durante el ejercicio físico intenso debido a las demandas en la cognición motora necesarias para controlar el cuerpo. [34]
Los fisiólogos del ejercicio tratan una variedad de afecciones neurológicas que incluyen (pero no se limitan a): Parkinson, Alzheimer, lesión cerebral traumática, lesión de la médula espinal, parálisis cerebral y afecciones de salud mental.
Oxigeno cerebral
La autorregulación cerebral generalmente asegura que el cerebro tenga prioridad sobre el gasto cardíaco, aunque esto se ve levemente afectado por el ejercicio exhaustivo. [35] Durante el ejercicio submáximo, el gasto cardíaco aumenta y el flujo sanguíneo cerebral aumenta más allá de las necesidades de oxígeno del cerebro. [36] Sin embargo, este no es el caso del esfuerzo máximo continuo: "El ejercicio máximo, a pesar del aumento de la oxigenación capilar [en el cerebro], se asocia con un contenido de O 2 mitocondrial reducido durante el ejercicio de todo el cuerpo" [37] La autorregulación del suministro de sangre del cerebro se ve afectado, especialmente en ambientes cálidos [38]
Glucosa
En los adultos, el ejercicio agota la glucosa plasmática disponible para el cerebro: el ejercicio breve e intenso (35 minutos en bicicleta en ergómetro) puede reducir la absorción de glucosa cerebral en un 32%. [39]
En reposo, la energía para el cerebro adulto normalmente la proporciona la glucosa, pero el cerebro tiene una capacidad compensatoria para reemplazar parte de esto con lactato . La investigación sugiere que esto puede elevarse, cuando una persona descansa en un escáner cerebral , a aproximadamente el 17%, [40] con un porcentaje más alto del 25% que ocurre durante la hipoglucemia . [41] Durante el ejercicio intenso, se ha estimado que el lactato proporciona un tercio de las necesidades energéticas del cerebro. [39] [42] Sin embargo, existe evidencia de que el cerebro podría, a pesar de estas fuentes alternativas de energía, sufrir una crisis energética ya que la IL-6 (un signo de estrés metabólico) se libera durante el ejercicio desde el cerebro. [26] [34]
Hipertermia
Los seres humanos utilizan la termorregulación del sudor para eliminar el calor corporal, especialmente para eliminar el calor producido durante el ejercicio. Se informa que la deshidratación moderada como consecuencia del ejercicio y el calor afecta la cognición. [43] [44] Estas deficiencias pueden comenzar después de una pérdida de masa corporal superior al 1%. [45] El deterioro cognitivo, particularmente debido al calor y al ejercicio, probablemente se deba a la pérdida de la integridad de la barrera hematoencefálica. [46] La hipertermia también puede reducir el flujo sanguíneo cerebral, [47] [48] y elevar la temperatura del cerebro. [34]
Fatiga
Intensa actividad
Los investigadores alguna vez atribuyeron la fatiga a la acumulación de ácido láctico en los músculos. [49] Sin embargo, esto ya no se cree. [50] [51] Más bien, el lactato puede detener la fatiga muscular al hacer que los músculos respondan plenamente a las señales nerviosas. [52] El suministro de oxígeno y energía disponible y las alteraciones de la homeostasis de los iones musculares son el factor principal que determina el rendimiento del ejercicio, al menos durante un ejercicio breve muy intenso.
Cada contracción muscular implica un potencial de acción que activa los sensores de tensión, y así libera Ca 2+ iones de la fibra muscular ‘s retículo sarcoplásmico . Los potenciales de acción que causan esto también requieren cambios iónicos: entradas de Na durante la fase de despolarización y salidas de K para la fase de repolarización . Los iones Cl - también se difunden en el sarcoplasma para ayudar en la fase de repolarización. Durante la contracción muscular intensa, las bombas de iones que mantienen la homeostasis de estos iones se inactivan y esto (con otras alteraciones relacionadas con los iones) provoca alteraciones iónicas. Esto provoca la despolarización de la membrana celular, inexcitabilidad y, por tanto, debilidad muscular. [53] La fuga de Ca 2+ de los canales del receptor de rianodina tipo 1 también se ha identificado con fatiga. [54]
Fallo de resistencia
Después de un ejercicio intenso y prolongado, puede producirse un colapso de la homeostasis corporal . Algunos ejemplos famosos incluyen:
- Dorando Pietri en el maratón masculino de los Juegos Olímpicos de Verano de 1908 corrió en sentido contrario y se derrumbó varias veces.
- Jim Peters en el maratón de los Juegos de la Commonwealth de 1954 se tambaleó y colapsó varias veces, y aunque tenía una ventaja de cinco kilómetros (tres millas), no pudo terminar. Aunque anteriormente se creía que esto se debía a una deshidratación grave, investigaciones más recientes sugieren que se trataba de los efectos combinados sobre el cerebro de la hipertermia, la hipernatremia hipertónica asociada con la deshidratación y posiblemente la hipoglucemia. [55]
- Gabriela Andersen-Schiess en el maratón femenino en los Juegos Olímpicos de Verano de Los Ángeles 1984 en los últimos 400 metros de la carrera, deteniéndose ocasionalmente y mostrando signos de agotamiento por calor . Aunque cayó al otro lado de la línea de meta, fue dada de alta de la atención médica solo dos horas después.
Gobernador central
Tim Noakes , en base a una idea anterior por el 1922 Premio Nobel de Medicina y Fisiología ganador Archibald colina [56] ha propuesto la existencia de un gobernador centro . En esto, el cerebro ajusta continuamente la producción de potencia de los músculos durante el ejercicio con respecto a un nivel seguro de esfuerzo. Estos cálculos neuronales tienen en cuenta la duración previa de ejercicio extenuante, la duración planificada de esfuerzo adicional y el estado metabólico actual del cuerpo. Esto ajusta el número de unidades motoras del músculo esquelético activadas y se experimenta subjetivamente como fatiga y agotamiento. La idea de un gobernador central rechaza la idea anterior de que la fatiga solo es causada por fallas mecánicas de los músculos en ejercicio (" fatiga periférica "). En cambio, el cerebro modela [57] los límites metabólicos del cuerpo para asegurar que la homeostasis de todo el cuerpo esté protegida, en particular que el corazón esté protegido de la hipoxia, y que siempre se mantenga una reserva de emergencia. [58] [59] [60] [61] La idea del gobernador central ha sido cuestionada ya que pueden ocurrir y ocurren 'catástrofes fisiológicas', lo que sugiere que si existiera, los atletas (como Dorando Pietri , Jim Peters y Gabriela Andersen- Schiess ) puede anularlo. [62]
Otros factores
También se ha sugerido que la fatiga por ejercicio se ve afectada por:
- hipertermia cerebral [63]
- depleción de glucógeno en las células cerebrales [42] [64]
- especies reactivas de oxígeno que deterioran la función del músculo esquelético [65]
- nivel reducido de glutamato secundario a la absorción de amoníaco en el cerebro [26]
- Fatiga en el diafragma y los músculos respiratorios abdominales que limitan la respiración [66]
- Suministro de oxígeno deficiente a los músculos [67]
- Efectos del amoniaco en el cerebro [26]
- Vías de la serotonina en el cerebro [68]
Biomarcadores cardiacos
El ejercicio prolongado, como los maratones, puede aumentar los biomarcadores cardíacos como la troponina , el péptido natriurético de tipo B (BNP) y la albúmina modificada por isquemia (también conocida como MI) . Esto puede ser malinterpretado por el personal médico como signos de infarto de miocardio o disfunción cardíaca . En estas condiciones clínicas, dichos biomarcadores cardíacos se producen por una lesión irreversible de los músculos. Por el contrario, los procesos que los crean después de un esfuerzo intenso en deportes de resistencia son reversibles, y sus niveles vuelven a la normalidad en 24 horas (sin embargo, aún se necesitan más investigaciones). [69] [70] [71]
Adaptaciones humanas
Los seres humanos están específicamente adaptados para participar en una actividad muscular intensa y prolongada (como la carrera bípeda eficiente de larga distancia ). [72] Esta capacidad de carrera de resistencia puede haber evolucionado para permitir el agotamiento de los animales de caza mediante una persecución lenta pero constante durante muchas horas. [73]
Para el éxito de esto es fundamental la capacidad del cuerpo humano, a diferencia de la de los animales que cazan, para eliminar eficazmente el desperdicio de calor muscular. En la mayoría de los animales, esto se almacena permitiendo un aumento temporal de la temperatura corporal. Esto les permite escapar de los animales que rápidamente los persiguen durante un corto período de tiempo (la forma en que casi todos los depredadores atrapan a sus presas). Los humanos, a diferencia de otros animales que capturan presas, eliminan el calor con una termorregulación especializada basada en la evaporación del sudor . Un gramo de sudor puede eliminar 2.598 J de energía térmica. [74] Otro mecanismo es el aumento del flujo sanguíneo de la piel durante el ejercicio que permite una mayor pérdida de calor por convección que es ayudada por nuestra postura erguida. Este enfriamiento basado en la piel ha dado como resultado que los humanos adquieran un mayor número de glándulas sudoríparas , combinado con una falta de piel corporal que de otra manera detendría la circulación de aire y la evaporación eficiente. [75] Debido a que los humanos pueden eliminar el calor del ejercicio, pueden evitar la fatiga del agotamiento por calor que afecta a los animales perseguidos de manera persistente y, por lo tanto, eventualmente los atrapan. [76]
Experimentos de cría selectiva con roedores.
Los roedores se han criado específicamente para el comportamiento o el rendimiento del ejercicio en varios estudios diferentes. [77] Por ejemplo, se han criado ratas de laboratorio para un rendimiento alto o bajo en una cinta de correr motorizada con estimulación eléctrica como motivación . [78] La línea de ratas de alto rendimiento también exhibe un mayor comportamiento voluntario de marcha de las ruedas en comparación con la línea de baja capacidad. [79] En un enfoque de evolución experimental , se han criado cuatro líneas replicadas de ratones de laboratorio para altos niveles de ejercicio voluntario sobre ruedas, mientras que cuatro líneas de control adicionales se mantienen mediante la reproducción sin tener en cuenta la cantidad de rueda en marcha. [80] Estas líneas seleccionadas de ratones también muestran una mayor capacidad de resistencia en pruebas de capacidad de resistencia forzada en una cinta de correr motorizada. [81] Sin embargo, en ninguno de los experimentos de selección se han determinado las causas precisas de la fatiga durante el ejercicio forzado o voluntario.
Dolor muscular inducido por el ejercicio
El ejercicio físico puede causar dolor como un efecto inmediato que puede resultar de la estimulación de las terminaciones nerviosas libres por un pH bajo, así como un dolor muscular de aparición tardía . El dolor tardío es fundamentalmente el resultado de roturas dentro del músculo, aunque aparentemente no implica la rotura de fibras musculares enteras . [82]
El dolor muscular puede variar desde un dolor leve hasta una lesión debilitante, según la intensidad del ejercicio, el nivel de entrenamiento y otros factores. [83]
Existe alguna evidencia preliminar que sugiere que el entrenamiento continuo de intensidad moderada tiene la capacidad de aumentar el umbral del dolor de una persona. [84]
Educación en fisiología del ejercicio
Existen programas de acreditación con organismos profesionales en la mayoría de los países desarrollados, lo que garantiza la calidad y coherencia de la educación. En Canadá, se puede obtener el título de certificación profesional: Fisiólogo del ejercicio certificado para quienes trabajan con clientes (tanto clínicos como no clínicos) en la industria de la salud y el fitness. En Australia, se puede obtener el título de certificación profesional - Fisiólogo del ejercicio acreditado (AEP) a través del organismo profesional de Ciencias del ejercicio y el deporte de Australia (ESSA). En Australia, es común que un AEP también tenga la calificación de un científico de ejercicio acreditado (AES). El principal organismo rector es el Colegio Estadounidense de Medicina Deportiva .
El área de estudio de un fisiólogo del ejercicio puede incluir , entre otros, bioquímica , bioenergética , función cardiopulmonar , hematología , biomecánica , fisiología del músculo esquelético , función neuroendocrina y función del sistema nervioso central y periférico . Además, los fisiólogos del ejercicio van desde científicos básicos hasta investigadores clínicos, médicos y entrenadores deportivos.
Los colegios y universidades ofrecen fisiología del ejercicio como un programa de estudio en varios niveles diferentes, que incluyen títulos y certificados de pregrado, posgrado y programas de doctorado. La base de la fisiología del ejercicio como especialidad es preparar a los estudiantes para una carrera en el campo de las ciencias de la salud. Un programa que se enfoca en el estudio científico de los procesos fisiológicos involucrados en la actividad física o motora, incluidas las interacciones sensoriomotoras, los mecanismos de respuesta y los efectos de lesiones, enfermedades y discapacidades. Incluye instrucción en anatomía muscular y esquelética; base molecular y celular de la contracción muscular; utilización de combustible; neurofisiología de la mecánica motora; respuestas fisiológicas sistémicas (respiración, flujo sanguíneo, secreciones endocrinas y otras); fatiga y agotamiento; entrenamiento de músculos y cuerpo; fisiología de ejercicios y actividades específicos; fisiología de la lesión; y los efectos de las discapacidades y las enfermedades. Las carreras disponibles con un título en Fisiología del ejercicio pueden incluir: trabajo no clínico basado en el cliente; especialistas en fuerza y acondicionamiento; tratamiento cardiopulmonar; e investigación de base clínica. [85]
Para medir las múltiples áreas de estudio, a los estudiantes se les enseñan procesos que deben seguir a nivel del cliente. Las enseñanzas prácticas y lectivas se imparten en el aula y en un entorno de laboratorio. Éstas incluyen:
- Evaluación de la salud y los riesgos : para trabajar de manera segura con un cliente en el trabajo, primero debe poder conocer los beneficios y riesgos asociados con la actividad física. Ejemplos de esto incluyen conocer las lesiones específicas que el cuerpo puede experimentar durante el ejercicio, cómo evaluar adecuadamente a un cliente antes de que comience su entrenamiento y qué factores buscar que puedan inhibir su desempeño.
- Prueba de ejercicio : coordinación de pruebas de ejercicio para medir la composición corporal, la condición cardiorrespiratoria, la fuerza / resistencia muscular y la flexibilidad. Las pruebas funcionales también se utilizan para comprender mejor una parte más específica del cuerpo. Una vez que se recopila la información sobre un cliente, los fisiólogos del ejercicio también deben poder interpretar los datos de la prueba y decidir qué resultados relacionados con la salud se han descubierto.
- Prescripción de ejercicio : creación de programas de entrenamiento que satisfagan mejor los objetivos de salud y estado físico de una persona. Debe poder tener en cuenta diferentes tipos de ejercicios, las razones / el objetivo del entrenamiento de un cliente y las evaluaciones preseleccionadas. También se requiere saber cómo prescribir ejercicios para consideraciones y poblaciones especiales. Estos pueden incluir diferencias de edad, embarazo, enfermedades de las articulaciones, obesidad, enfermedad pulmonar, etc. [86]
Plan de estudios
El plan de estudios de fisiología del ejercicio incluye biología , química y ciencias aplicadas . El propósito de las clases seleccionadas para esta especialización es tener una comprensión competente de la anatomía humana, la fisiología humana y la fisiología del ejercicio. Incluye instrucción en anatomía muscular y esquelética; base molecular y celular de la contracción muscular; utilización de combustible; neurofisiología de la mecánica motora; respuestas fisiológicas sistémicas (respiración, flujo sanguíneo, secreciones endocrinas y otras); fatiga y agotamiento; entrenamiento de músculos y cuerpo; fisiología de ejercicios y actividades específicos; fisiología de la lesión; y los efectos de las discapacidades y las enfermedades. No solo se necesita un horario de clases completo para completar un título en Fisiología del ejercicio, sino que se requiere una cantidad mínima de experiencia práctica y se recomiendan pasantías. [87]
Ver también
- Bioenergética
- Consumo excesivo de oxígeno después del ejercicio (EPOC)
- Modelo de Hill
- Terapia física
- Ciencia deportiva
- Medicina deportiva
Referencias
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