Центральный губернатор
 | Эта статья нуждается в более надежных медицинских ссылках для проверки или слишком сильно полагается на первоисточники . ( январь 2019 г. ) |  |
Центральный — это предполагаемый процесс в мозге , регулятор который регулирует упражнения в соответствии с рассчитанной нейронами безопасной нагрузкой организма. организма, В частности, физическая активность контролируется так, чтобы ее интенсивность не могла угрожать гомеостазу вызывая аноксическое повреждение сердечной мышцы . Центральный регулятор ограничивает физические нагрузки, уменьшая рекрутирование мышечных волокон. Это снижение рекрутирования вызывает ощущение усталости . Было высказано предположение, что существование центрального регулятора объясняет усталость после длительных напряженных упражнений при беге на длинные дистанции и других видах спорта, требующих выносливости, но его идеи могут быть применимы и к другим причинам усталости, вызванной физической нагрузкой.
Существование центрального губернатора было предложено Тимом Ноуксом в 1997 году, но аналогичная идея была предложена в 1924 году Арчибальдом Хиллом .
Противоположностью этой идее является идея о том, что усталость возникает из-за периферического «ограничения» или «катастрофы». С этой точки зрения регуляция утомлением происходит вследствие нарушения гомеостаза непосредственно в мышцах.
История
[ редактировать ]Арчибальд Хилл
[ редактировать ]1922 года Нобелевской премии по физиологии и медицине Лауреат Арчибальд Хилл в 1924 году предположил, что сердце защищается от гипоксии при напряженных физических нагрузках благодаря существованию губернатора.
сердце способно регулировать свой выброс в той или иной степени в соответствии со степенью насыщения артериальной крови... мы предполагаем, что в организме (либо в самой сердечной мышце, либо в нервной системе) существует некий механизм, который вызывает замедление кровообращения, как только возникает серьезная степень ненасыщения, и наоборот . Этот механизм в некоторой степени будет действовать как «регулятор», поддерживая достаточно высокую степень насыщения крови: вдыхание газовой смеси, богатой кислородом, приведет к большей степени насыщения крови и, таким образом, позволит объем производства будет увеличиваться до тех пор, пока «губернатор» снова не остановит его. Мы осознаем опасность гипотезы, частично выдвинутой телеологическими рассуждениями: в этом случае, однако, мы не видим другого объяснения наших экспериментальных результатов, стр. 163. [ 1 ]
Эта гипотеза была проигнорирована, и дальнейшие исследования усталости при физической нагрузке моделировались с точки зрения того, что она возникает из-за механического повреждения тренирующихся мышц («усталость периферических мышц»). Эта неудача была вызвана либо недостаточным снабжением кислородом тренирующихся мышц, накоплением молочной кислоты, либо полным истощением энергии в истощенных мышцах. [ 2 ]
Тим Ноукс
[ редактировать ]Тим Ноукс , профессор физических упражнений и спортивных наук в Кейптаунском университете , 1997 год. [ 3 ] обновил аргумент Хилла на основе современных исследований.
В его подходе выходная мощность мышц во время упражнений постоянно корректируется с учетом расчетов мозга относительно безопасного уровня нагрузки. Эти нейронные расчеты учитывают предыдущий опыт напряженных упражнений, планирование продолжительности упражнений и текущее метаболическое состояние организма. Эти модели мозга [ 4 ] обеспечить защиту гомеостаза организма и поддержание аварийного резерва. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Этот нейронный контроль регулирует количество активированных двигательных единиц скелетных мышц, и этот контроль субъективно воспринимается как усталость . Этот процесс, хотя и происходит в мозгу, находится вне сознательного контроля.
Растущее ощущение дискомфорта, вызванного изнурительными упражнениями, постепенно снижает сознательное желание обойти этот механизм контроля, который, если бы он был уменьшен, привел бы к задействованию большего количества двигательных единиц. Таким образом, наличие сознательного подавления было бы нежелательным, поскольку оно увеличивало бы или поддерживало интенсивность упражнений, тем самым ставя под угрозу гомеостаз... ощущение или эмоция, отделенная от явного физического проявления — например, снижение силы, создаваемой активными мышцами. Скорее, теперь мы предполагаем, что физическое проявление любого возрастающего ощущения усталости может быть просто изменением подсознательно регулируемого темпа выполнения упражнения. Таким образом, новое предположение состоит в том, что традиционное понимание утомления ошибочно, поскольку оно не делает различия между самим ощущением и физическим выражением этого ощущения, которое, как мы предполагаем, представляет собой изменение в подсознательно регулируемой стратегии стимуляции в результате изменения рекрутирования двигательных единиц. деактивация ЦНС. [ 9 ]
Другое использование
[ редактировать ]Ноукс создал идею центрального губернатора в контексте длительного бега на выносливость. Однако он отметил, что задействованные центральные процессы могут также лежать в основе существования других видов усталости:
Эта новая интерпретация является первой, которая позволяет более разумно описать ряд явлений, которые не поддаются рациональному объяснению в соответствии с традиционными «ограниченными» моделями усталости. К ним относятся, среди многих других, синдром хронической усталости, при котором пострадавшие люди испытывают очевидную усталость в состоянии покоя, а также роль психологических и мотивационных факторов, фармацевтических агентов центрального (мозгового) действия, гипноза, криков или внезапных неожиданных выстрелов или других форм. отвлечение внимания, включая музыку или преднамеренный обман в отношении выполнения человеком упражнений. [ 10 ]
В подтверждение этого, плацебо (которое должно быть опосредовано центральным процессом) оказывает мощное воздействие не только на утомляемость при длительных физических нагрузках, но и на усталость. [ 11 ] [ 12 ] но также и при кратковременных упражнениях на выносливость, таких как скорость спринта, [ 13 ] максимальный вес, который можно поднять с разгибанием ног, [ 14 ] и переносимость ишемической боли и силы, когда рука в жгуте сжимает пружинный тренажер 12 раз. [ 15 ]
Критика
[ редактировать ]Существование центрального управляющего физиологией подвергается сомнению, поскольку «физиологические катастрофы» могут происходить и случаются у спортсменов (важными примерами марафонов являются Дорандо Пьетри , Джим Питерс и Габриэла Андерсен-Шисс ). Это говорит о том, что люди могут игнорировать «центрального губернатора». [ 16 ] Более того, различные периферийные факторы в дополнение к таким, как накопление молочной кислоты, могут ослабить мышечную силу и защитить от «катастрофы». [ 17 ] Другое возражение состоит в том, что модели, включающие сознательный контроль, также дают альтернативное объяснение. [ 18 ] (см. ответ Ноукса). [ 19 ]
Усталость от физических упражнений также объясняется прямым воздействием физических упражнений на мозг, таким как повышение уровня серотонина в мозгу , снижение уровня глутамата вследствие поглощения аммиака в мозге, гипертермия мозга и истощение гликогена в клетках мозга. [ 20 ] [ 21 ]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Хилл, А.В., Лонг, CNH и Луптон, Х. (1924). Мышечные упражнения, молочная кислота, поставка и использование кислорода. Части VII-VIII. Архивировано 16 марта 2009 г. в Wayback Machine . Части VII–VIII. Учеб. Р. Сок. Лонд. 97, 155–176.
- ^ Эдвардс RHT. (1983)Биохимические основы утомления при выполнении физических упражнений: теория катастрофы при мышечной усталости. В кн.: Биохимия физических упражнений. Кнуттген Х.Г., Фогель Дж.А., Портманс Дж., ред. Шампейн, Иллинойс: Кинетика человека, 1–28. ISBN 978-0-608-07112-1
- ^ Ноукс, Т.Д. (1997). «Лекция памяти Дж. Б. Вольфа, 1996 г. Вызывающие убеждения: Ex Africa semper aliquid novi» . Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 29 (5): 571–590. дои : 10.1097/00005768-199705000-00001 . ПМИД 9140893 .
- ^ Сент-Клер Гибсон, А.; Баден, округ Колумбия; Ламберт, Мичиган; Ламберт, Э.В.; Харли, YX; Хэмпсон, Д.; Рассел, Вирджиния; Ноукс, Т.Д. (2003). «Сознательное восприятие ощущения усталости». Спортивная медицина . 33 (3): 167–176. дои : 10.2165/00007256-200333030-00001 . ПМИД 12656638 . S2CID 34014572 .
- ^ Ноукс, Т.Д.; Сент-Клер Гибсон, А.; Ламберт, Э.В. (2005). «От катастрофы к сложности: новая модель интегративной центральной нейронной регуляции усилий и утомления во время физических упражнений у людей: Резюме и выводы» . Британский журнал спортивной медицины . 39 (2): 120–124. дои : 10.1136/bjsm.2003.010330 . ПМК 1725112 . ПМИД 15665213 .
- ^ Ноукс, Т.Д.; Пелтонен, Дж. Э.; Руско, Гонконг (2001). «Доказательства того, что центральный регулятор регулирует выполнение упражнений во время острой гипоксии и гипероксии». Журнал экспериментальной биологии . 204 (Часть 18): 3225–3234. дои : 10.1242/jeb.204.18.3225 . ПМИД 11581338 .
- ^ Ноукс, Т.Д. (2000). «Физиологические модели для понимания усталости от физических упражнений и адаптаций, которые прогнозируют или улучшают спортивные результаты». Скандинавский журнал медицины и науки в спорте . 10 (3): 123–145. дои : 10.1034/j.1600-0838.2000.010003123.x . ПМИД 10843507 . S2CID 23103331 .
- ^ Сент-Клер Гибсон, А.; Ламберт, ML; Ноукс, Т.Д. (2001). «Нейральный контроль выходной силы во время максимальных и субмаксимальных упражнений». Спортивная медицина . 31 (9): 637–650. дои : 10.2165/00007256-200131090-00001 . ПМИД 11508520 . S2CID 1111940 .
- ^ Сент-Клер Гибсон, А.; Ламберт, ML; Ноукс, Т.Д. (2001). «Нейральный контроль выходной силы во время максимальных и субмаксимальных упражнений». Спортивная медицина . 31 (9): 637–650. дои : 10.2165/00007256-200131090-00001 . ПМИД 11508520 . S2CID 1111940 . стр. 121-122.
- ^ Сент-Клер Гибсон, А.; Ламберт, ML; Ноукс, Т.Д. (2001). «Нейральный контроль выходной силы во время максимальных и субмаксимальных упражнений». Спортивная медицина . 31 (9): 637–650. дои : 10.2165/00007256-200131090-00001 . ПМИД 11508520 . S2CID 1111940 . стр. 121
- ^ Кларк, VR; Хопкинс, В.Г.; Хоули, Дж.А.; Берк, LM (2000). «Эффект плацебо от углеводного питания во время 40-километровой гонки на велосипеде». Мед. наук. Спортивное упражнение . 32 (9): 1642–1647. дои : 10.1097/00005768-200009000-00019 . ПМИД 10994918 .
- ^ Фоад, Эй Джей; Биди, CJ; Коулман, Д.А. (2008). «Фармакологические и психологические эффекты приема кофеина при беге на велосипеде на 40 км» . Мед. наук. Спортивное упражнение . 40 (1): 158–165. дои : 10.1249/mss.0b013e3181593e02 . ПМИД 18091009 .
- ^ Биди, CJ; Коулман, Д.А.; Фоад, Эй Джей (2007). «Положительные и отрицательные эффекты плацебо, возникающие в результате обманного введения эргогенной помощи». Международный журнал спортивного питания и метаболизма при физических нагрузках . 17 (3): 259–269. дои : 10.1123/ijsnem.17.3.259 . ПМИД 17693687 .
- ^ Полло, А; Карлино, Э; Бенедетти, Ф (2008). «Влияние эргогенного плацебо сверху вниз на мышечную работу и усталость» . Eur J Neurosci . 28 (2): 379–88. дои : 10.1111/j.1460-9568.2008.06344.x . ПМИД 18702709 . S2CID 205513488 .
- ^ Бенедетти, Ф.; Полло, А.; Коллока, Л. (2007). «Опосредованная опиоидами реакция плацебо повышает выносливость к боли и физическую работоспособность – это допинг на спортивных соревнованиях?» . Дж. Нейроски . 27 (44): 11934–11939. doi : 10.1523/jneurosci.3330-07.2007 . ПМК 6673345 . ПМИД 17978033 .
- ^ Эстев-Ланао, Дж.; Люсия, А.; Деконинг, Джей Джей; Фостер, К. (2008). Эрнест, Конрад П. (ред.). «Как люди контролируют физиологическое напряжение во время напряженных упражнений на выносливость?» . ПЛОС ОДИН . 3 (8): e2943. Бибкод : 2008PLoSO...3.2943E . дои : 10.1371/journal.pone.0002943 . ПМК 2491903 . ПМИД 18698405 .
- ^ Вейр, JP; Бек, ТВ; Крамер, Дж. Т.; Хауш, Ти Джей (2006). «Усталость у вас в голове? Критический обзор модели центрального губернатора *Комментарий» . Британский журнал спортивной медицины . 40 (7): 573–586, обсуждение 586. doi : 10.1136/bjsm.2005.023028 . ПМК 2564297 . ПМИД 16799110 .
- ^ Маркора, С.М. (2008). «Действительно ли нам нужен центральный управляющий, чтобы объяснить регуляцию мозга при выполнении упражнений?». Европейский журнал прикладной физиологии . 104 (5): 929–931, автор 931 933–931. дои : 10.1007/s00421-008-0818-3 . ПМИД 18618133 . S2CID 2376209 .
- ^ Ноукс, Т.Д.; Такер, Р. (2008). «Действительно ли нам нужен центральный управляющий, который объяснил бы регуляцию мозга при выполнении упражнений? Ответ на письмо доктора Маркоры». Европейский журнал прикладной физиологии . 104 (5): 933–935. дои : 10.1007/s00421-008-0842-3 . S2CID 42676452 .
- ^ Далсгаард, МК (2005). «Подпитка мозговой деятельности у тренирующегося человека». Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 26 (6): 731–750. дои : 10.1038/sj.jcbfm.9600256 . ПМИД 16395281 . S2CID 24976326 .
- ^ Далсгаард, МК; Сечер, Нью-Хэмпшир (2007). «Мозг в действии: церебральное метаболическое проявление центральной усталости?» . Журнал нейробиологических исследований . 85 (15): 3334–3339. дои : 10.1002/jnr.21274 . ПМИД 17394258 . S2CID 23623274 .