目前,關于運動性疲勞發生機制的研究已涵蓋了運動生理學、運動生物化學、運動保健學、運動訓練學等多個學科,進入亞細胞和分子水平,使人們對其發生、發展有了更進一步的認識。本文從哲學的角度辯證地分析運動性疲勞的發生、發展過程以及研究所面臨的主要問題,為完善運動性疲勞的發生機制提供新的依據。
1 刺激、反應與適應
什么是運動性疲勞? 在 1982 年第五屆國際運動生化學學術會議上,將運動性疲勞定義為: 機體生理過程不能維持其機能在特定水平上或(和) 不能維持預定的運動強度。從定義上看,運動性疲勞具有兩重明確的含義: 其一,它是機體在運動過程中的一種生理性變化; 其二,其主要表現為機體在運動過程中的機能下降。從生理學角度來看,運動訓練作為對機體的一種刺激,必然會引起機體一系列的反應,而機體在沒有適應這些刺激的情況下,必然要引起不適應的表現,這種表現就是所謂的運動性疲勞。從運動生化方面來說,運動性疲勞的發生是隨著機體對運動刺激的持續,機體能量體系輸出的最大功率下降、肌肉力量下降或內臟器官功能下降而導致機體不能維持開始時的運動強度。從訓練學角度分析,運動員從事訓練的目的是通過針對性的訓練而定向性地改變機體的結構與功能,使其在不斷適應訓練的前提下實現競技能力的不斷提高。任何方式的訓練都必須對運動員機體施加一定性質或程度的運動負荷刺激。訓練負荷刺激要根據訓練要求達到機能性適應,而且負荷刺激的程度往往要達到或突破現有與應變能力的臨界點,也就是說,負荷要達到使機體產生疲勞和超量恢復的程度。訓練負荷 - 疲勞 - 超量恢復(能力獲得) 三者的交替構成了一種典型的生物機能方式。這一方式通過有目的的訓練調控得以實現。
在這一機能方式內,疲勞是訓練所必然產生的現象,同時也是能力提高的基本前提。訓練必須導致疲勞,否則即屬無效訓練。訓練疲勞必須控制在機體能產生生理性適應的范疇內,如疲勞調控不當。
超出機體適應能力時,又將可能產生病理性的過度訓練綜合癥,這不僅對提高能力無益,反而造成運動員身心健康的損害[1].從因果關系上分析,大運動量訓練與疲勞的產生并不矛盾,只要能夠有針對性地采取恢復措施,促進身體機能恢復,提高機體對訓練的適應性,就有可能避免疲勞積累,預防過度疲勞的發生。因此,從“身體適應”角度和負荷刺激對身體正負兩方面的因素考慮,應成為制定和執行訓練計劃的根本出發點。
2 量變、質變與突變
事物的發生、發展總是從量變到質變,又從質變到量變的無限交替過程中實現的。運動性疲勞的發生、發展也符合這一規律。對運動主體來說,所謂的質主要是指機體運動能力,而量則主要指運動過程中與運動能力有關的能量物質消耗、代謝產物的堆積、體內水、電解質、PH 的變化,激素水平的高低,神經傳導速度的快慢等,其表現形式是運動主體力量、速度、耐力、靈敏、柔韌等素質的變化。
大量的基礎研究和運動實踐證實,運動性疲勞的發生、發展是一個漸進的過程。伴隨機體的運動,機體的量就一直發生著變化,直到工作能力的下降的那一點我們可以認為機體已經發生了一定的質變。而這一點我們又可以把它看作是疲勞過程的始發點,繼續運動下去,還會繼續發生量變,直到精疲力竭時我們可以認為機體再次發生了質變。
從定義上看,運動性疲勞是指運動本身引起機體工作能力暫時性降低,經過適當休息后又可以恢復的狀態[2].它強調指出疲勞導致的工作能力或身體機能的下降是暫時的,經過休息就可以恢復,而機體恢復過程也是一個由量變到質變的過程。
唯物辯證法認為,量變是質變的前提和準備,質變是量變的必然結果。由于量變只有在一定范圍和限度之內,事物才能保持其原有的質,所以,當我們需要保持事物性質的穩定時,就必須把量變控制在一定的限度之內,堅持適度原則?!岸取笔鞘挛镔|和量的統一,是事物保持自己質的數量界限、范圍或幅度。即一定質的事物所能容納的量的活動范圍的最高界限和最低界限。事物的量在度的范圍內變化,事物不會發生質變,量變超出度的范圍,事物就會發生質變。對運動主體來說,不但質有內部固有的規定性,而且量也有規定性。一般運動訓練所引起的運動性疲勞,我們可以把它看成是運動訓練的必然,其量變在一定的范圍和限度之內,是機體的一種可逆性反應,可以很快恢復。而過度的大運動量訓練所引起的疲勞如果超過人的恢復能力,或者在疲勞尚未完全恢復前又開始新的訓練,其量變已經超過量變的范圍和限度,必然會引起疲勞積累,導致過度疲勞成為病態。
大量的研究證實,引起運動性疲勞的原因是多方面的。從哲學角度說,如果把運動性疲勞的發生看作是質變的話,那么引起質變的量變也應該是多方面的,既有能源物質的消耗,也有代謝產物的堆積,還有離子代謝的紊亂、神經傳導速度的減慢、內分泌機能的下降、氧自由基水平的升高、肌肉興奮性的降低、腦內神經遞質的變化等。不管這些量變是同時發生,還是先后出現,當這些量變因素變化達到某個臨界值共同作用于機體時,可促使機體發生“突變”,導致運動能力突然下降。這種突變的實質是機體發生了明顯的質變。愛德瓦斯(Ed-wards) 在前人研究的基礎上于 1980 年從肌肉疲勞時能量消耗,肌力下降和興奮性喪失三維空間關系,提出了肌肉疲勞的突變理論[3].該理論認為,疲勞的運動能力的衰竭,形如一條鏈的斷裂現象,并認為這是運動性疲勞的生化基礎。但不同的運動項目,不同的訓練方式,發生突變的臨界值是有區別的。同樣,通過訓練提高機體運動能力也是一個由量變到質變的過程,只有量變積聚到一定程度才能引起質變。所以,運動訓練過程中任何急功近利的思想和行為,不僅違背量變和質變的辯證關系,而且在實踐上也是極其有害的。
3 消耗、恢復與超量恢復
體能的消耗與恢復是現代運動訓練中的一個重大課題。從哲學的角度看,消耗與恢復是運動訓練矛盾的兩個主要方面,既對立又統一。按照對立統一規律,在既統一又斗爭的過程中,矛盾雙方此長彼消,一旦雙方的根本地位發生變化時,舊的平衡被打破,新的平衡就會誕生,事物便向前發展一步?,F代運動生理學研究證實,機體的消耗主要是指運動過程中體內能源物質 CP、糖原、氧、水等物質的消耗。主要發生在訓練或比賽時,而機體的恢復應當包括兩個基本過程,即訓練、比賽中的恢復和訓練、比賽后的恢復。在訓練和比賽時體內主要是消耗和體內機能被打破的過程,而在恢復期中則是體內被消耗物質恢復和機能重新建立平衡的適應提高過程,這也是獲得訓練效果的階段。運動階段物質的消耗過程占優勢,恢復過程雖也在進行,但當時是消耗大于恢復,所以體內能量物質減少,各器官系統的工作能力下降。運動后消耗過程減弱,恢復過程占明顯優勢。這時能源物質及各器官、系統的機能能力逐漸恢復到原來水平,甚至超過原有水平,達到超量恢復。
人有趨向自身平衡的本性,人在長期進化的過程中為維持機體的平衡形成了自我調節的機能,常常通過這種自調機能及時調節矛盾的力量對比,以達到新的平衡。機體運動必然要伴有消耗,但為了維持機體的平衡,一方面可通過調動自調機能盡快恢復; 另一方面大腦皮層的神經細胞由興奮狀態轉為抑制,減少功率的輸出,降低消耗,以防止過度的消耗致使機體發生衰竭。但功率輸出的降低,又會帶來運動能力的降低,導致疲勞的發生。
事物發展的動力源于事物內部的矛盾運動。
任何事物都有其兩重性,平衡對機體有積極的意義,也有其消極的一面。過度追求平衡,只能是一種低水平的平衡,會影響事物的發展。在這種情況下,只有打破原有的平衡狀態,激活事物內部矛盾斗爭,在新的層面求取新的平衡,才能促使事物的發展。運動訓練也是一樣,低強度、短時間的訓練雖然使機體的消耗較少,體內處于較為平衡狀態,不至于產生疲勞,但它達不到訓練的目的。人體具有“超量恢復”功能,即訓練時的能量消耗要在訓練后加以恢復,并且恢復到超過原來消耗的水平;在一定的范圍內機體的消耗越多,超量恢復越明顯。在超量恢復的基礎上再消耗,再超量恢復,如此反復,就能使機體的運動能力出現“波浪式”前進和“螺旋式”上升。由此看來,運動訓練引起適度疲勞是必然的,也是必要的?!皼]有疲勞就沒有訓練,疲勞是檢查訓練效果的一個標志”是很有道理的。但是疲勞的產生,又限制了機體的運動能力,在疲勞沒有完全消除的基礎上訓練,又會引發疲勞的積累,導致過度疲勞。因此運動訓練首先要解決的問題一是如何在運動時延緩疲勞的產生; 二是在運動后如何盡快達到超量恢復。
事物的發展是內部矛盾和外部矛盾共同推動的結果,即內因和外因共同起作用的結果。內因是變化的根據,外因是變化的條件,外因通過內因而起作用。當一個事物發展運動的形態失去平衡,而事物內部的自我調節機能難以恢復原有的平衡形態時,其外部的力量及時予以干預調節,則是十分必要的,否則事物就會加速向質變的方向發展,體能的恢復也符合這一規律。要想盡快消除疲勞,達到超量恢復,首先應發揮機體的自我調節作用,如建立良好的動力定型,使機體的活動盡可能達到“自動化”和“能量節省化”,減輕機體的生理負擔;變換活動部位,調整運動強度,使大腦皮層不同的區域得到輪換的休息; 增加機體能源物質的儲備,提高心肺功能和血紅蛋白水平,調動神經 - 內分泌- 免疫網絡功能,增強機體的代謝能力等。此外,必要的干預措施也是不可缺少的,如運動后的整理活動、營養性手段、藥物手段、睡眠、物理手段、心理學手段等。
4 現象與本質
任何事物都具有現象和本質兩個不同的方面。
現象是事物的外部聯系和表面特征,是事物的外在表現。本質是事物的內部聯系,是由事物內部特殊矛盾造成的、并決定事物根本性質的內在根據。運動性疲勞的發生、發展也不例外。在運動性疲勞時,伴隨運動員運動能力的下降,普遍有四肢乏力、肌肉酸痛、極想停止運動,部分人伴有口渴、心慌、氣急、胸悶和虛脫感等癥狀[4,5]; 同時還會出現血壓、脈搏、呼吸、體重、表情、臉色、出汗量的變化,這些都是運動性疲勞的外在表現。而它的本質卻是由于機體對運動負荷、運動時間不適應所引起的反應。所以,對運動性疲勞發生機制的研究不但要研究這些生理、病理現象,更重要的是要研究運動主體在運動過程中的生理、病理狀態,把握現象與本質的矛盾關系。如果僅僅停留于現象,滿足于對零散的表面現象的認識,不但不能得到正確的結論,造成人力、物力、財力的浪費,反而會給生命健康造成危害。這里應當注意的是運動性疲勞有時所出現的外在表現或某些指標的失常,并不是本質上的問題,而是人體自我調節,是對疲勞造成問題的補救措施。如人體運動時所出現的血壓升高、心率加速、呼吸加快、出汗量增加、運動性蛋白尿等都是機體對運動刺激的一些正常生理反應,運動后即可自行恢復,并不需要特殊處理。如果不問情由,用一些措施把它控制下來,不但對機體無益,還有可能對機體造成損害。
5 結構與功能
所謂結構,是指事物內部各個要素的組合方式,而功能則是指系統所具有的對環境作用的性質和能力。對運動人體來說,結構與功能既相互聯系,又相互制約,并在一定條件下可以相互轉化。從哲學的角度分析運動人體結構與功能的關系,可進一步明確運動性疲勞的發生、發展過程。
首先,結構是功能的物質基礎,功能是結構的屬性表現,結構決定功能。人體的運動能力是以人體的結構作為基礎的,結構不同其運動能力也不一樣。例如,人體運動能力的強弱常常與人體心臟的大小、肌肉的發達程度、肌纖維的類型、肌細胞線粒體的多少等有關。人體的結構和功能是統一的,有什么樣的結構才能表現出什么樣的功能; 要表現出什么樣的功能必須具備什么樣的結構,結構的變化必然導致功能的變化。大量的研究表明,運動主體在機體運動能力下降發生運動性疲勞時,機體的結構在系統、器官、組織、細胞水平已經發生了相應的變化。例如,骨骼肌是人體運動的動力器官,在承受大運動量訓練后,常常會出現超微結構上的“損傷性”變化,在電子顯微鏡下表現為細胞骨架破壞、肌肉收縮蛋白扭曲、肌絲排列混亂、Z 線消失等表現[6]; 機體在力竭性運動后,其心肌和骨胳肌細胞中的線粒體數量下降,線粒體膨脹,線粒體膜的流動性減弱、通透性增大,線粒體嵴斷裂,空泡出現等,從而使機體細胞合成 ATP 的效率下降引發疲勞[7].
其次,功能影響結構。運動訓練在機體發揮功能的同時,也會對機體的結構產生影響。如科學系統的體育訓練可使骨密度增厚,骨徑變粗,骨小梁的排列依張力和壓力的變化更加清晰而有規律; 關節軟骨增厚,周圍肌踺、韌帶增粗; 使肌肉的體積增大,肌纖維中的線粒體數目增多,體積增大,肌纖維周圍的毛細血管增多,肌纖維中的肌糖原、肌球蛋白、肌動蛋白、肌紅蛋白含量增加; 使心臟的重量和體積增加,心肌纖維增粗,心肌纖維中的線粒體數量增加,心肌纖維周圍的毛細血管增多; 使動脈管壁的中膜增厚,彈力纖維和平滑肌增厚等良好的變化。功能的發揮既可以促進結構的進化,也可以導致結構的退化,甚至破壞。例如,運動負荷過大或運動時間過長,出現過度疲勞,則可能影響器官的結構。有研究發現過度疲勞大鼠的肝細胞可出現粗面內質網減少,肝糖原減少,脂滴增多,線粒體腫脹呈空泡狀,肝細胞發生濁腫、脂變、破裂、壞死。
過于激烈的運動會導致肺泡腔擴大、肺泡壁破裂,呼吸膜增厚、破裂; 常時間大運動訓練,可導致腎小球毛細血管出現擴張和充血,內皮細胞呈蜂窩狀,基膜厚度變薄,足細胞的突起增多,腎小管上皮細胞線粒體凝集、腫脹和空泡化,內質網擴張,溶酶體增多[8].這是因為機體在發揮功能的過程中,也就與周圍環境進行著物質、能量和信息的交換,使系統從環境中吸取“負熵流”,這種負熵流增加到一定程度而超出系統自身的“熵增加”時,就會使有序性克服無序性,從而促使機體原有的結構向更加有序的方向發展。反過來,當系統內部的“熵增加”超出負熵流時,機體的結構就會失穩和解體,就會出現崩潰狀態。
此外,結構與功能還相互作用,并在一定條件下相互轉化。結構變化到一定程度,會導致新功能的產生,而功能發揮到一定的程度,也會導致新結構的出現?!坝眠M廢退”是客觀世界的普遍現象,站在實踐唯物主義的立場看,運動主體運動能力的變化正是在結構與功能的轉化中形成的??茖W的運動訓練可以促進機體結構向著有利于發揮運動能力的方面轉化,而結構的變化又進一步促使了功能的發展,形成良性循環。而過度的訓練,可造成機體結構的破壞,而結構的破壞又必然影響到功能的發揮,造成惡性循環。
6 共性與個性
世界上的一切事物都包含著矛盾,但不同事物的矛盾又千差萬別,各有自己的特點。辯證唯物主義認為,矛盾的共性只是概括了同類事物的共同本質,而沒有包括每個事物的全部內容和特點,運動性疲勞的發生、發展也遵循這一規律。關于運動性疲勞的發生機制,通過近百余年的努力,研究者們已經形成了一整套反映其共性的疲勞理論。這些理論為人們認識疲勞的發生、發展、恢復過程提供了原則性與方向性的指導,但在實際工作中切忌把這些理論教條化而忽視訓練疲勞的特殊性規律(即項目與個體疲勞特征) .作為生物個體,每個運動員機體的結構與功能、身體素質、運動能力都是不同的,而且不同的運動項目、訓練手段、訓練環境等因素決定了施加于運動員的應激刺激也是有差異的。因此運動員在訓練和比賽的過程中發生疲勞的機制、表現也是有區別的,嚴格地說既是同一運動員在不同的時間、環境進行相同項目的訓練或比賽發生疲勞的機制、表現、程度也是不一樣的。
例如,血乳酸是用于監測運動性疲勞的一個常用指標,當血乳酸水平達到某個臨界值時,常常表示機體已經發生了疲勞。但對有些運動員來說,雖然血乳酸超出了臨界值的數倍,但機體的運動能力并沒有下降,也無疲勞的表現,因此,用血乳酸進行監測時,必須考慮到這一情況。此外,任何一個具體事物都是個性和共性的統一,世界上的萬事萬物無論怎樣特殊,它總是和同類事物中的其他事物有共同之處,不包含普遍性的特殊性是沒有的。例如,各種項目訓練產生的疲勞雖然各有特點,但它們都包含有疲勞的共同特性,既運動能力的暫時下降。因此,在體育實踐中既要認識到疲勞發生的共同規律,又要考慮到不同個體、不同項目疲勞發生的特殊性,只有這樣才能正確全面的認識疲勞的發生發展過程。
7 軀體疲勞與心理疲勞
大量的研究表明,運動訓練所引起的運動性疲勞是一種綜合性疲勞,包括軀體疲勞和心理疲勞。
而心理疲勞又有“真性”和“假性”之分[9].軀體疲勞主要表現為運動能力下降; 心理疲勞中的“真性心理疲勞”是伴隨過度訓練引起的軀體疲勞而出現的,是訓練負荷長期超過機體所能承受的范圍,違反了人體的生理規律,造成了軀體疲勞而伴隨產生的心理上“累”的感覺。它是一種真實的心理上的疲勞感和無力感,可反作用于軀體,加重身體的疲勞感。在此我們可以把它歸結為軀體疲勞中的一種心理反應,以區別假性心理疲勞。而心理疲勞中的“假性心理疲勞”主要是由于軀體疲勞以外的其它因素造成的,如訓練計劃、方式、環境和競賽壓力以及社會支持、保障體系、競技體制等,其主要表現是煩躁、抵觸、逃避、焦慮、抑郁等。本文所討論的心理疲勞主要是指假性心理疲勞,它的主要表現不是運動能力下降,而是運動的主動性和意愿下降。但無論哪種疲勞,其最終結果都會導致機體的工作效率下降、動作的準確率下降和錯誤率增加。
軀體疲勞與假性心理疲勞發生后運動員均有一些主觀感覺,但兩者的發生機制是有區別的。首先,產生疲勞的緊張刺激源不同,軀體疲勞的緊張刺激主要是來源于大強度或長時間的運動,直接導致肌肉疲勞和神經系統疲勞; 而假性心理疲勞的緊張刺激主要來源于心理或精神因素,如運動員對運動訓練失去興趣、缺乏信心、情緒低落等,使神經系統處于過度的緊張。其次,從對運動訓練的態度上看,軀體疲勞是為運動所倦,不能再練,常常表現為“力不從心”; 而假性心理疲勞則是倦于運動,不想再練,表現為“心不從力”.第三,軀體疲勞和假性心理疲勞的自我感覺表現不同。軀體疲勞產生后,運動員常常表現為感覺遲鈍、腰酸背痛、動作失調、姿勢拙劣、食欲減退、排汗量增加、機體的協調性、節奏性紊亂等; 而心理疲勞產生之后,運動員常常表現為主觀上厭倦訓練或比賽,注意力不集中,記憶障礙,反應速度降低,判斷失誤增多,尤其突出的是情緒上的倦怠、厭煩、焦躁、無聊等。人是身與心、靈與肉的統一體。運動訓練引起軀體疲勞和心理疲勞也是辯證統一的,它們既有區別,又相互聯系,相互影響。軀體疲勞不僅降低直接參與運動的各個器官的工作效率,而且可以影響到大腦心理活動的能力; 而心理疲勞不僅使各種心理反應變得遲鈍起來,而且也會減弱生理活動的能力。因為良好的生理狀態是良好心理狀態的基礎,而良好的心理狀態又是充分發揮功能潛力的條件。輕度的軀體疲勞,可以由意志努力來克服,而極度的軀體疲勞,不但會降低運動器官的工作效率,而且還會使神經系統受到損傷,從而破壞了正常的心理活動。而心理疲勞也會減弱生理活動,如厭煩、憂慮等都會影響身體的機能,使器官的活動效率降低。
假性心理疲勞與運動員對訓練的態度、動機以及運動員的情緒、壓力有很大關系。訓練熱情高、良好動機和具有積極情緒的運動員可以忽視訓練或比賽負荷對人體的影響而持續工作; 而訓練或比賽熱情低、有消極情緒的運動員對外界負荷極為敏感,往往夸大或高估不利的效應。所以,有時運動員可能在訓練或比賽中感到極度疲勞,“精疲力盡”,但是運動能力卻沒有明顯下降。相反,有時運動員的運動能力盡管已經下降,但主觀疲勞體驗較輕。如當一場重大比賽結束之后,勝利的一方往往由于取得了勝利而興奮、喜悅,比賽中的疲勞可以忘得一干二凈。而失敗的一方由于失敗而悲傷、消沉,比賽之后就愈感勞累。
如上所述,運動性疲勞是一種綜合性疲勞。但長期以來,研究者們多從生理、病理方面對運動性軀體疲勞進行了較為系統的研究,而對運動引起的心理疲勞現象卻缺乏足夠的重視,以致所采取的一些延緩或消除疲勞的措施難以奏效。我們認為,運動訓練或比賽過程中疲勞的發生、發展是軀體疲勞與心理疲勞交織在一起所引起的。因此運動后在要想徹底消除疲勞,使機體完全恢復,必須采取包括心理恢復手段在內的綜合措施。
8 啟示
運動性疲勞可以說是體育科學的核心問題之一,而機制的研究是其關鍵。體育科學工作者只有打破傳統的定向思維,樹立辯證的思維方法,從宏觀與微觀、結構與功能、軀體與心理、局部與整體、現象與本質、機體與環境等多層次、多因素、多變量、多規律交互作用的全方位角度去考慮疲勞問題,才能跳出常規的圈子,使自身的研究成果說服力更強,科學性更高,從而推動體育科學更健康、全面的發展。
參考文獻:
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