تغییرات فیزیولوژیکی حین تمرین

مقدمه

ورزش باعث افزایش چشمگیر نیازهای انرژی بدن نسبت به حالت استراحت می‌شود. در حالت استراحت، فعالیت پاراسمپاتیک سیستم خودکار برون‌ریز غالب است، اما در حین ورزش سیستم سمپاتیک فعال شده و با یک پاسخ یکپارچه، متابولیسم افزایش‌یافته بدن را پشتیبانی می‌کند. به بیان دیگر، حین فعالیت بدنی چندین سیستم بدن (عصبی، قلبی-عروقی، تنفسی، عضلانی و متابولیک) به طور هماهنگ عمل می‌کنند تا اکسیژن و مواد مغذی کافی را برای عضلات فراهم کنند. آشنایی مربیان با این سازوکارها نقش اساسی در طراحی تمرینات مناسب، پیشگیری از آسیب و بهبود عملکرد ورزشکار دارد.

سیستم عضلانی

عضلات اسکلتی مهم‌ترین تولیدکنندگان نیرو و حرکت بدن هستند. فیبرهای عضلانی عمده‌ترین واحد عملکردی تبدیل انرژی به کار مکانیکی‌اند و نسبت به تمرینات ورزشی سازگار می‌شوند​. این فیبرها به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند: فیبرهای آهسته-اکسیداتیو نوع I که خسته نمی‌شوند و عمدتاً از انرژی هوازی استفاده می‌کنند، و فیبرهای سریع-گلیکولیتیک نوع II که توان بالاتری دارند ولی زودتر خسته می‌شوند​. تمرینات مداوم استقامتی با افزایش تعداد و کارایی میتوکندری‌ها و مویرگ‌های خونی در فیبرهای نوع I همراه است، در حالی که تمرینات مقاومتی باعث افزایش سایز و توان انقباضی فیبرهای نوع II می‌شود​. به عبارت دیگر، عضلات به صورت وظیفه‌محور و متناسب با نوع تمرین، ویژگی‌های بیوشیمیایی و ساختاری خود را تغییر می‌دهند.

سیستم اسکلتی

سیستم اسکلتی شامل استخوان‌ها، غضروف‌ها و بافت‌های پیوندی (لیگامان) است که چارچوب بدن را شکل می‌دهد، از اندام‌های حیاتی محافظت می‌کند و امکان حرکت را فراهم می‌آورد. استخوان‌ها محل اتصال عضلات بوده و نیروهای تولیدشده توسط عضلات را به اعضای بدن منتقل می‌کنند. فشار مکانیکی ورزش سبب تقویت استخوان‌ها می‌شود (قانون ولف). اعمال بار بر استخوان موجب افزایش توده و استحکام آن می‌گردد. به این ترتیب، تمرین منظم نه تنها قابلیت حرکتی را حفظ می‌کند بلکه سلامت استخوان و مفاصل را نیز بهبود می‌بخشد. برای پیشگیری از از دست رفتن تراکم استخوان در برنامه‌های تمرینی برای بزرگسالان و سالمندان، حداقل دو جلسه در هفته تمرینات مقاومتی با بارگذاری progressive overload)) و سه جلسه در هفته فعالیت‌های تحمل وزن توصیه می‌شود. استخوان‌ها با دریافت فشار و نیرو، به تجمع کلسیم و فعالیت بیشتر استئوبلاست‌ها تحریک می‌شوند. این فرآیند منجر به افزایش تراکم استخوانی (BMD) و کاهش خطر پوکی استخوان می‌شود.

انواع تمرینات مؤثر بر سلامت استخوان

• تمرینات تحمل وزن: مانند دویدن روی زمین سخت یا پریدن، بیشترین فشار را به استخوان وارد می‌کنند و محرک قوی برای افزایش تراکم هستند.
• تمرینات مقاومتی: تمرین با وزنه یا باندهای رزیتنس باعث افزایش بارگذاری موضعی روی استخوان‌ها می‌شود و استحکام مفصلی را بهبود می‌بخشد.
• تمرینات غیرتحمل وزن: نظیر شنا و دوچرخه‌سواری، تأثیر کمتری بر تراکم استخوان دارند و برای حفظ آن کافی نیستند.

سیستم عصبی

سیستم عصبی مرکزی (مغز و نخاع) کنترل و هماهنگی حرکات ارادی و پاسخ‌های حسی را برعهده دارد. علاوه بر این، سیستم عصبی خودکار با دو شاخه سمپاتیک و پاراسمپاتیک به تنظیم عملکرد قلب، تنفس و سایر فرآیندهای درونی کمک می‌کند. در ورزش، فعالیت عصبی سمپاتیک افزایش یافته و ضربان قلب، فشار خون و تنفس را افزایش می‌دهد تا نیازهای متابولیک برآورده شود​. به‌عبارت دیگر، ورزش واکنش یکپارچه‌ای را در سیستم عصبی ایجاد می‌کند: کاسته شدن فعالیت پاراسمپاتیک و تقویت سمپاتیک منجر به افزایش انتقال عصبی به عضلات و ارگان‌های حیاتی می‌شود. همین انطباق‌های عصبی اولیه، مقدمه‌ساز تغییرات بلندمدت ظرفیت حرکتی و استقامتی بدن است. سیستم عصبی مرکزی با ارسال سیگنال به واحدهای حرکتی، مسئول تنظیم شدت و سرعت انقباض‌های عضلانی است. افزایش نرخ فراخوانی واحدهای حرکتی هنگام تمرینات قدرتی، راهی کلیدی برای افزایش نیرو بدون افزایش اندازه عضله است.

سیستم قلبی-عروقی

سیستم قلبی-عروقی شامل قلب و رگ‌های خونی است که خون را به سراسر بدن پمپاژ می‌کند. با شروع ورزش، قلب ناگزیر است سریع‌تر تپیده و در هر ضربان مقدار بیشتری خون را به عضلات فعال برساند. به این ترتیب برون ده قلبی (میانگین خون پمپاژ شده در واحد زمان) چندین برابر حالت استراحت می‌شود و خون بیشتری به عضلات در حال کار اختصاص می‌یابد. فعال شدن سیستم عصبی سمپاتیک حین ورزش به افزایش ضربان قلب و اتساع رگ‌های خونی در عضلات منجر می‌شود​. با تمرین منظم هوازی، قدرت و حجم ضربه‌ای قلب افزایش یافته و در نتیجه ضربان قلب در حال استراحت کاهش می‌یابد؛ مثلاً ورزشکاران استقامتی عموماً ضربان قلب استراحتی کمتر از 60 ضربه در دقیقه دارند. بدین ترتیب، عملکرد قلب با ورزش بهینه شده و ظرفیت قلبی-عروقی بدن افزایش می‌یابد. برای حفظ سلامت قلب و کاهش خطر بیماری‌های قلبی، ترکیب هفتگی حداقل ۱۵۰ دقیقه فعالیت هوازی متوسط یا ۷۵ دقیقه فعالیت هوازی شدید به همراه دو جلسه تمرین مقاومتی توصیه می‌شود. اگرچه تمرینات قدرتی فشار خون لحظه‌ای را بالا می‌برد، شواهد نشان می‌دهد در بلندمدت با کاهش فشار خون سیستولیک و دیاستولیک در حالت استراحت همراه است.

سیستم تنفسی

سیستم تنفسی شامل مجاری هوایی، ریه‌ها، ماهیچه‌های تنفسی و عروق خونی مرتبط است. وظیفه اصلی آن، تبادل گازها، جذب اکسیژن و دفع دی‌اکسیدکربن، بین هوای تنفس‌شده و خون می‌باشد​. هنگام ورزش، نیاز اکسیژن به شدت افزایش و تولید دی‌اکسیدکربن بالا می‌رود. برای پاسخ به این نیاز، عمق و سرعت تنفس (دریافت اکسیژن و خروج دی‌اکسیدکربن) به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. مطالعات نشان داده‌اند که فعالیت هوازی منظم باعث بهبود ظرفیت تنفسی و قدرت عضلات تنفسی می‌شود​، به‌طوری که افراد فعال دارای عملکرد ریوی بهتر و کاهش کندتر ظرفیت تنفسی با افزایش سن هستند. به طور کلی، حین ورزش سیستم تنفسی با افزایش تبادل گاز، اکسیژن لازم برای سوخت‌وساز عضلات را تأمین کرده و دی‌اکسیدکربن حاصل از متابولیسم را از بدن خارج می‌کند​.

سیستم متابولیک

فعالیت عضلات طی ورزش نیازمند تولید مستمر ATP است. از آنجا که ذخایر فوری ATP در عضله بسیار اندک است، چندین مسیر متابولیک برای بازسازی انرژی فعال می‌شوند​. در ورزش‌های انفجاری و بسیار کوتاه‌مدت، مسیر فسفوکراتین (ATP-PCr) و گلیکولیز بی‌هوازی فعال هستند. در فعالیت‌های طولانی‌تر، متابولیسم هوازی (فسفوریلاسیون اکسیداتیو) که از گلوکز و چربی تغذیه می‌کند، نقش اصلی را بر عهده دارد​. سهم هر مسیر سوخت به شدت و مدت تمرین بستگی دارد: هرچه شدت بالاتر و زمان کوتاه‌تر باشد، مسیرهای بی‌هوازی بیشتر به کار گرفته می‌شوند و در فعالیت‌های استقامتی طولانی‌تر مسیر هوازی غالب می‌شود. تنظیم مداوم این فرآیندها توسط آنزیم‌ها و هورمون‌ها صورت می‌گیرد تا پاسخ متابولیک دقیقاً متناسب با نیاز عضلات باشد​.

جدول ۱. عملکرد سیستم‌های اصلی بدن در ورزش

سیستم	نقش اصلی	واکنش در ورزش
عضلانی	تولید نیرو و حرکت بدن	استخدام بیشتر واحدهای حرکتی، افزایش متابولیسم و تولید خستگی
اسکلتی	ساختار و حمایت بدن؛ محافظت از اعضای داخلی	تحمل بارهای مکانیکی، تقویت استخوان‌ها و مفاصل تحت بار ورزش
عصبی	کنترل و هماهنگی حرکات؛ پاسخ‌های خودکار	افزایش فعالیت سمپاتیک؛ افزایش هدایت عصبی به عضلات؛ تنظیم ضربان قلب و تنفس​
قلبی-عروقی	پمپاژ خون و انتقال اکسیژن و مواد مغذی	افزایش ضربان و حجم ضربه‌ای قلب؛ گشاد شدن عروق به سوی عضلات فعال
تنفسی	تبادل گازها بین هوا و خون	افزایش عمق و نرخ تنفس؛ افزایش تبادل اکسیژن و دی‌اکسیدکربن
متابولیک	تولید انرژی (ATP) برای فعالیت‌های عضلانی	فعال شدن مسیرهای فسفوکراتین، گلیکولیز و اکسیداتیو بر حسب شدت ورزش​

سیستم متابولیک و تأثیر تمرینات ورزشی بر آن

مسیرهای تأمین انرژی

• ATP–PCr: سیستم فسفاژن برای انفجارهای کوتاه‌مدت تا ۱۰ ثانیه.
• مسیر گلیکولیتیک (بی‌هوازی): برای فعالیت‌های شدید ۳۰ ثانیه تا ۲ دقیقه.
• مسیر هوازی: برای فعالیت‌های طولانی‌مدت با شدت متوسط تا پایین.

 تأثیرات تمرینی

• تمرینات استقامتی:  افزایش کارایی اکسیداسیون چربی و ذخایر گلیکوژن عضلانی.
• HIIT : ترکیب چالش‌های هوازی و بی‌هوازی که منجر به بهبود سریع ظرفیت اکسیداسیون چربی و افزایش تحمل متابولیکی می‌شود.

کاربرد عملی

برای ورزشکاران رشته‌های سرعتی، تکرارهای کوتاه انفجاری با استراحت‌های کم (مثلاً سیکل‌های ۳۰ ثانیه تمرین/۱۵ ثانیه استراحت) توصیه می‌شود؛ در حالی‌که برای ورزشکاران استقامتی، تمرینات پیوسته ۳۰–۶۰ دقیقه با شدت 60–75% VO₂max مناسب است.

 کاربردهای عملی در طراحی برنامه تمرینی

• انتخاب نوع تمرین: بر اساس اهداف (افزایش قدرت، استقامت یا سرعت).
• تغذیه: مصرف پروتئین 1.6–2.2 گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن و کربوهیدرات کافی قبل و بعد تمرین.
• ریکاوری: خواب 7–9 ساعت شبانه و تکنیک‌هایی مانند ماساژ، کمپرس و استراحت فعال.
• استفاده از فناوری: پایش بیومکانیکی با گجت‌ها و سیستم‌های بازخورد بلادرنگ برای اصلاح حرکت و پیشگیری از آسیب.

تعامل بین سیستم‌ها

ورزش نیازمند واکنش هماهنگ چندین سیستم است. افزایش تنفس و ضربان قلب در کنار تغییرات عروق خونی و فعال شدن مسیرهای متابولیک، همه به شکلی یکپارچه عمل می‌کنند. برای مثال، فعال شدن سیستم عصبی سمپاتیک، ضربان قلب و عمق تنفس را بالا می‌برد و خون غنی از اکسیژن را به عضلات فعال هدایت می‌کند​. همزمان، مسیرهای متابولیک، گلوکز و چربی را به سرعت می‌سوزانند تا ATP لازم تأمین شود. در شرایط تمرین طولانی، هورمون‌ها مانند اپی‌نفرین نیز سطح گلوکز خون را تنظیم می‌کنند. به عبارت دیگر، «کانون مدیریت مرکزی» ورزش  شامل مغز، سیستم عصبی و اندام‌های فیزیولوژیک همه با هم کار می‌کنند تا انرژی کافی و پایداری داخلی بدن حفظ شود.

تغییرات فیزیولوژیکی حین تمرین

تمرینات مداوم منجر به تغییرات بلندمدت در عملکرد بدن می‌شود. در سیستم عضلانی، ورزش‌های استقامتی ظرفیت هوازی عضلات را با افزایش تعداد میتوکندری‌ها و مویرگ‌های خونی بالا می‌برند، در حالی که ورزش‌های مقاومتی باعث افزایش سایز و قدرت عضلات می‌شوند​. سیستم قلبی-عروقی با تمرین منظم تقویت می‌شود، قلب بزرگ‌تر و قوی‌تر شده، و در نتیجه ضربان قلب استراحتی کاهش می‌یابد. ظرفیت هوازی (VO2max) فرد نیز افزایش یافته و توانایی فعالیت طولانی‌تر بالا می‌رود. در سیستم تنفسی، ورزش استقامتی از کاهش سریع عملکرد ریوی در پیری جلوگیری می‌کند و ظرفیت تبادل گاز را حفظ می‌کند. به طور کلی، تمرینات ورزشی متعدد «آستانه‌های بدن» را جابجا کرده و بدن را وادار به سازگاری‌های مفید می‌سازند. تمرینات هوازی منظم منجر به افزایش حجم ضربه‌ای قلب (Stroke Volume)، کاهش ضربان قلب در حال استراحت و افزایش VO₂max می‌شود که مهم‌ترین شاخص ظرفیت هوازی است. همچنین رشد مویرگ‌های جدید (کاپیلاریزاسیون) در عضلات رخ می‌دهد که اکسیژن‌رسانی را بهبود می‌بخشد.

اهمیت شناخت بدن برای مربیان

• طراحی تمرین مؤثر:  با درک اصول فیزیولوژیک، مربی می‌تواند شدت، حجم و مدت هر تمرین را متناسب با توانایی و اهداف ورزشکار تنظیم کند و از تمرین ناکافی یا بیش از حد جلوگیری نماید.
• پیشگیری از آسیب و تمرین‌زدگی:  آگاهی از چگونگی خستگی عضلات و بازسازی انرژی به مربی کمک می‌کند تا فواصل کافی برای استراحت و بازیابی را در برنامه بگنجاند.
• برنامه‌ریزی تغذیه و ریکاوری:  دانستن مسیرهای متابولیک فعال در ورزش، مشاوره تغذیه‌ای مناسبی ارائه می‌دهد تا مثلاً منابع کربوهیدرات یا پروتئین مورد نیاز تأمین شود.
• ارزیابی پیشرفت: کنترل پارامترهایی مانند ضربان قلب و توان هوازی با دانش فیزیولوژیک معنی‌دار می‌شود؛ مربی می‌تواند بازخورد دقیق‌تری از پاسخ بدن به تمرین و سازگاری‌های حاصله بگیرد.

در طراحی برنامه تمرینی، ابتدا باید نوع فعالیت ورزشی و نیازهای فیبر عضلانی ورزشکار شناسایی شود. برای ورزش‌های استقامتی مانند دو ماراتن، تمرکز بر افزایش نسبت فیبر نوع I با جلسات طولانی‌مدت و شدت پایین است. برای ورزش‌های انفجاری مانند دوی سرعت یا وزنه‌برداری، باید از تمرینات قدرتی با بارگذاری بالا و تکرار کم بهره برد.

نتیجه‌گیری

درک علمی چگونگی عملکرد بدن در ورزش برای مربیان امری حیاتی است. شناخت سیستم‌های عضلانی، استخوانی، عصبی، قلبی-عروقی، تنفسی و متابولیک و چگونگی تعامل آن‌ها، امکان طراحی تمرینات هدفمند و ایمن را فراهم می‌کند. تمرینات ورزشی به‌طور همزمان بر تمامی این سیستم‌ها تأثیر می‌گذارند و باعث سازگاری‌های مفید در بدن می‌شوند. پژوهش‌های جدید در فیزیولوژی ورزش راهکارهای نوینی برای ارتقای عملکرد و کاهش آسیب ارائه می‌دهند. بنابراین، آشنایی عمیق مربیان با فیزیولوژی ورزش کلید بهره‌گیری بهینه از این دانش در ارتقای سلامت و عملکرد ورزشکاران است.

منابع

• Hostrup M, Deshmukh AS. Fiber Type–Specific Adaptations to Exercise Training in Human Skeletal Muscle: Lessons From Proteome Analyses and Future Directions. Scand J Med Sci Sports. 2025;35(2):e14736.
• Patel PN, Horenstein MS, Zwibel HZ. Exercise Physiology. In: StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; 2025 Jan.
• Hackett DA. Lung Function and Respiratory Muscle Adaptations of Endurance- and Strength-Trained Males. Sports (Basel). 2020;8(12):160.
• Hargreaves M, Spriet LL. Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nat Metab. 2020;2:817–828.
• Lomas DA, Mangum TS, et al. (2020). Lung Function and Respiratory Muscle Adaptations of Endurance- and Strength-Trained Males. Sports (Basel);8(12):160.