Fisiología del ejercicio

Los ciclistas pueden ser entrenados y evaluados por fisiólogos del ejercicio para optimizar el rendimiento. [1]

La fisiología del ejercicio es la fisiología del ejercicio físico . Es una de las profesiones relacionadas con la salud y se ocupa del estudio de las respuestas agudas y las adaptaciones crónicas al ejercicio. Los fisiólogos del ejercicio son los profesionales del ejercicio más cualificados 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.

Comprender el efecto del ejercicio implica estudiar los cambios específicos en los sistemas muscular , cardiovascular y neurohumoral que conducen a cambios en la capacidad funcional y la fuerza debido al entrenamiento de resistencia o al entrenamiento de 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 sobre 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. Entre otros, hicieron contribuciones notables Henry Taylor en la Universidad de Minnesota , los científicos escandinavos Per-Olof Åstrand y Bengt Saltin en los años 50 y 60, el Laboratorio de Fatiga de Harvard, universidades alemanas y el Centro de Investigación Muscular de Copenhague. [8] [9]

En algunos países, es un proveedor de atención primaria de salud. Los fisiólogos del ejercicio acreditados (AEP) son profesionales con formación universitaria que prescriben intervenciones basadas en ejercicios para tratar diversas afecciones utilizando prescripciones de respuesta a dosis específicas para cada individuo.

Gasto energético

Los seres humanos tienen una gran capacidad para gastar energía durante muchas horas durante un esfuerzo sostenido. Por ejemplo, una persona que pedalea a una velocidad de 26,4 km/h (16,4 mph) a lo largo de 8204 km (5098 mi) durante 50 días consecutivos gasta un total de 1145 MJ (273 850 kcal; 273 850 calorías de una persona a dieta) con una potencia de salida promedio de 173,8 W. [10]

El músculo esquelético quema 90 mg (0,5 mmol ) de glucosa cada minuto durante una 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 del 22 al 26 % eficiente, [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 humano adulto al saltar de una sentadilla 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 algunos lagartos pequeños [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 género y la edad, pero normalmente está entre 45 W y 85 W. [16] [17] El gasto total de energía ( GET ) debido a la energía muscular gastada es mucho mayor y depende del nivel promedio de trabajo físico y ejercicio realizado durante el día. [18] Por lo tanto, el ejercicio, en particular si se mantiene durante períodos muy largos, domina el metabolismo energético del cuerpo. El gasto de energía de la actividad física se correlaciona fuertemente con el género, la edad, el peso, la frecuencia cardíaca y el VO 2 máx de un individuo, durante la actividad física. [19]

Cambios metabólicos

Laboratorio de ergoespirometría para la medición de cambios metabólicos durante una prueba de ejercicio gradual en una cinta de correr.

Fuentes de energía rápidas

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 ocurre en las mitocondrias . Las fuentes de energía rápidas consisten en el sistema de fosfocreatina (PCr), la glucólisis rápida y la adenilato quinasa . Todos estos sistemas resintetizan 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 individuales de glucosa 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 ion hidrógeno, lo que promueve la acidosis. Por esta razón, la glucólisis rápida no puede mantenerse durante largos períodos de tiempo.

Glucemia plasmática

Se dice que la glucosa plasmática 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 puede dar lugar a un desequilibrio que tienda hacia una mayor tasa de eliminación que de aparición, momento en el que los niveles de glucosa caen produciendo la aparición de fatiga. La tasa de aparición de glucosa está dictada por la cantidad de glucosa que se absorbe en el intestino, así como por la producción de glucosa del hígado (hepático). Aunque la absorción de glucosa en el 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 de carbono reducido específicas (glicerol, piruvato y lactato) en un proceso llamado gluconeogénesis . La capacidad del hígado para liberar glucosa en la sangre a partir de la glucogenólisis es única, ya que el músculo esquelético, el otro gran reservorio 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 hepática de glucosa, 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 por los músculos esqueléticos activos. Durante el ejercicio, a pesar de la disminución de las concentraciones de insulina , el músculo aumenta la translocación de GLUT4 y la absorción de glucosa. El mecanismo para el aumento de la 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. Entre ellas, las principales son el glucagón , la epinefrina y la hormona del crecimiento . Todas estas hormonas estimulan la producción de glucosa en el hígado (hepático), entre otras funciones. Por ejemplo, tanto la epinefrina como la hormona del crecimiento también estimulan la lipasa de los 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 aquellos que tienen diabetes mellitus . En una situación de glucosa en sangre elevada ( hiperglucemia ), el ejercicio moderado puede inducir una mayor eliminación de glucosa de la que aparece, disminuyendo así las concentraciones plasmáticas totales de glucosa. Como se dijo anteriormente, el mecanismo para esta eliminación de glucosa es independiente de la insulina, lo que lo hace particularmente adecuado para personas con diabetes. Además, parece haber un aumento en 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 están produciendo suficiente insulina pero demuestran resistencia periférica a la señalización de insulina. Sin embargo, durante episodios de hiperglucemia extrema, 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 NEFA circulantes.

La diabetes tipo II también está estrechamente relacionada con la obesidad, y puede haber una conexión entre la diabetes tipo II y la forma en que se almacena la grasa en las células pancreáticas, musculares y hepáticas. Probablemente debido a esta conexión, la pérdida de peso tanto por ejercicio como por 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 dar como resultado un control normal de la glucosa. Aunque técnicamente nadie está curado de la diabetes, las personas pueden llevar una vida normal sin el temor de sufrir complicaciones diabéticas; sin embargo, la recuperación del peso seguramente daría como resultado signos y síntomas de diabetes.

Oxígeno

La actividad física intensa (como el ejercicio o el trabajo duro) aumenta la demanda de oxígeno del cuerpo. La primera respuesta fisiológica a esta demanda es un aumento de la frecuencia cardíaca , la frecuencia respiratoria y la profundidad de la respiración .

El consumo de oxígeno (VO2 ) durante el ejercicio se describe mejor mediante la ecuación de Fick : VO2 = Q x (a-vO2 diff ), que establece que la cantidad de oxígeno consumido es igual al gasto cardíaco (Q) multiplicado por la diferencia entre las concentraciones de oxígeno arterial y venoso. En términos más simples, el consumo de oxígeno está determinado por la cantidad de sangre distribuida por el corazón, así como por la capacidad del músculo que trabaja para absorber el oxígeno dentro de esa sangre; sin embargo, esto es una simplificación excesiva. Aunque se piensa 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 deben considerarse 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 cortocircuitos 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 del ejercicio ( ayudas ergogénicas ), ayudas 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 redireccionamiento del flujo sanguíneo desde las vísceras relativamente inactivas a los músculos esqueléticos activos y, dentro del músculo esquelético, la relación entre capilares y fibras 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). Esta última 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 en el rendimiento deportivo se demostraron claramente en la década de 1940, los atletas siguieron creyendo durante años después que la ingesta de líquidos no era beneficiosa. Más recientemente, se han demostrado efectos negativos en el rendimiento con una deshidratación moderada (<2%), y estos efectos se exacerban 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 exposición a la sauna, que reducen sustancialmente el volumen plasmático, o 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 metabólico residual, 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 aproximadamente entre un 68 y un 73 % menores). [22] Las personas que realizan ejercicio intenso pueden perder dos veces y media más líquido en el sudor que en la orina. [23] Esto puede tener profundos efectos fisiológicos. Andar en bicicleta 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 sanguíneo también entre un 3 y un 6 %, la temperatura corporal aumenta constantemente y, en comparación con una ingesta adecuada de líquidos, frecuencias cardíacas más altas, volúmenes sistólicos y gastos cardíacos más bajos, flujo sanguíneo cutáneo reducido y mayor resistencia vascular sistémica. Estos efectos se eliminan en gran medida al reemplazar entre el 50 y el 80 % del líquido perdido en el sudor. [22] [24]

Otro

  • Las concentraciones plasmáticas de catecolaminas aumentan diez veces durante el ejercicio de cuerpo entero. [25]
  • El amoníaco es producido por los músculos esqueléticos ejercitados a partir de ADP (el precursor del ATP) por desaminación de nucleótidos de purina y catabolismo de aminoácidos de las miofibrillas . [26]
  • La interleucina-6 (IL-6) aumenta en la circulación sanguínea debido a su liberación por parte de los músculos esqueléticos activos. [27] Esta liberación se reduce si se ingiere 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 provocar la secreción de vasopresina arginina , que, a su vez, puede conducir a niveles peligrosamente bajos de sodio asociados con el ejercicio ( hiponatremia ). Esta pérdida de sodio en el plasma sanguíneo puede provocar hinchazón del cerebro. Esto se puede prevenir si se es consciente 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 energético del cuerpo. [31] Normalmente, el cerebro depende del metabolismo aeróbico para su alto gasto energético . Como resultado, el cerebro es muy sensible a la falta de su suministro de oxígeno, con pérdida de conciencia que se produce en seis o siete segundos, [32] y su EEG se queda plano en 23 segundos. [33] Por lo tanto, la función del cerebro se vería alterada si el ejercicio afectara su suministro de oxígeno y glucosa.

Proteger el cerebro de alteraciones incluso menores es importante, ya que el ejercicio depende del control motor . Como los humanos somos bípedos, el control motor es necesario para mantener el equilibrio. Por este motivo, el consumo de energía cerebral aumenta 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 (entre otras): Parkinson, Alzheimer, lesión cerebral traumática, lesión de la médula espinal, parálisis cerebral y afecciones de salud mental.

Oxígeno cerebral

La autorregulación cerebral suele garantizar que el cerebro tenga prioridad sobre el gasto cardíaco, aunque esto se ve ligeramente 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 está asociado, a pesar del aumento de la oxigenación capilar [en el cerebro], con un contenido reducido de O 2 mitocondrial durante el ejercicio de todo el cuerpo" [37] La ​​autorregulación del suministro de sangre al cerebro se ve afectada particularmente en ambientes cálidos [38]

Glucosa

En los adultos, el ejercicio agota la glucosa plasmática disponible para el cerebro: el ejercicio intenso y breve (ciclismo en ergómetro durante 35 minutos) puede reducir la captación de glucosa en el cerebro en un 32 %. [39]

En reposo, la energía para el cerebro adulto normalmente es proporcionada por la glucosa, pero el cerebro tiene una capacidad compensatoria para reemplazar parte de ésta con lactato . Las investigaciones sugieren que este porcentaje puede aumentar, cuando una persona descansa en un escáner cerebral , hasta 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, hay evidencia de que el cerebro podría, a pesar de estas fuentes alternativas de energía, seguir sufriendo una crisis energética ya que 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, en particular para eliminar el calor producido durante el ejercicio. Se ha informado de que la deshidratación moderada como consecuencia del ejercicio y el calor afecta la cognición. [43] [44] Estas alteraciones pueden comenzar después de una pérdida de masa corporal superior al 1 %. [45] Es probable que el deterioro cognitivo, en particular debido al calor y al ejercicio, se deba a la pérdida de integridad de la barrera hematoencefálica. [46] La hipertermia también puede reducir el flujo sanguíneo cerebral, [47] [48] y aumentar la temperatura cerebral. [34]

Fatiga

Actividad intensa

Los investigadores alguna vez atribuían la fatiga a una 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 mantener los músculos respondiendo completamente a las señales nerviosas. [52] El suministro de oxígeno y energía disponible y las alteraciones de la homeostasis de iones musculares son los principales factores que determinan el rendimiento del ejercicio, al menos durante el ejercicio breve y muy intenso.

Cada contracción muscular implica un potencial de acción que activa sensores de voltaje y, por lo tanto, libera iones Ca 2+ del retículo sarcoplásmico de la fibra muscular . Los potenciales de acción que causan esto también requieren cambios de iones: entradas de Na durante la fase de despolarización y eflujos de K para la fase de repolarización . Los iones Cl − también se difunden en el sarcoplasma para ayudar a la fase de repolarización. Durante una 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) causa alteraciones iónicas. Esto causa despolarización de la membrana celular, inexcitabilidad y, por lo tanto, debilidad muscular. [53] La fuga de Ca 2+ de los canales del receptor de rianodina tipo 1 también se ha identificado con la fatiga. [54]

Dorando Pietri a punto de desplomarse en la meta del maratón de los Juegos Olímpicos de Londres de 1908

Fallo de resistencia

Después de un ejercicio intenso y prolongado, puede producirse un colapso de la homeostasis corporal . Algunos ejemplos famosos son:

Gobernador central

Tim Noakes , basándose en una idea anterior del ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 Archibald Hill [56] ha propuesto la existencia de un regulador central . En este, el cerebro ajusta continuamente la potencia de salida de los músculos durante el ejercicio con respecto a un nivel seguro de esfuerzo. Estos cálculos neuronales tienen en cuenta la duración anterior del ejercicio extenuante, la duración planificada del esfuerzo posterior 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 regulador central rechaza la idea anterior de que la fatiga solo es causada por un fallo mecánico de los músculos que se ejercitan (" fatiga periférica "). En cambio, el cerebro modela [57] los límites metabólicos del cuerpo para garantizar que se proteja la homeostasis de todo el cuerpo, 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 ) pueden anularlo. [62]

Otros factores

También se ha sugerido que la fatiga del ejercicio se ve afectada por:

Biomarcadores cardíacos

El ejercicio prolongado, como las maratones, puede aumentar los biomarcadores cardíacos, como la troponina , el péptido natriurético 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 extenuante en los deportes de resistencia son reversibles y sus niveles vuelven a la normalidad en 24 horas (sin embargo, aún se necesitan más investigaciones). [70] [71] [72]

Adaptaciones humanas

Los seres humanos están específicamente adaptados para realizar una actividad muscular intensa y prolongada (como correr largas distancias en posición bípeda de manera eficiente ). [73] Esta capacidad para correr a larga distancia puede haber evolucionado para permitirles perseguir animales de caza con una persecución lenta pero constante durante muchas horas. [74]

Un factor central para el éxito de este método es la capacidad del cuerpo humano de eliminar eficazmente el calor residual de los músculos. En la mayoría de los animales, este calor residual se almacena permitiendo un aumento temporal de la temperatura corporal, lo que les permite escapar de los animales que corren rápidamente tras ellos durante un breve período (la forma en que casi todos los depredadores atrapan a sus presas). Los humanos, a diferencia de otros animales que atrapan presas, eliminan el calor con una termorregulación especializada basada en la evaporación del sudor . Un gramo de sudor puede eliminar 2598 J de energía térmica. [75] Otro mecanismo es el aumento del flujo sanguíneo de la piel durante el ejercicio, que permite una mayor pérdida de calor por convección, que se ve favorecida por nuestra postura erguida. Este enfriamiento basado en la piel ha dado lugar a que los humanos adquieran un mayor número de glándulas sudoríparas , combinado con una falta de pelo corporal que, de otro modo, detendría la circulación del aire y la evaporación eficiente. [76] Debido a que los humanos pueden eliminar el calor del ejercicio, pueden evitar la fatiga por agotamiento por calor que afecta a los animales perseguidos de forma persistente, y así acabar atrapándolos. [77]

Experimentos de cría selectiva con roedores

Los roedores han sido criados específicamente para el comportamiento o el rendimiento del ejercicio en varios estudios diferentes. [78] Por ejemplo, las ratas de laboratorio han sido criadas para un rendimiento alto o bajo en una cinta de correr motorizada con estimulación eléctrica como motivación . [79] La línea de ratas de alto rendimiento también exhibe un mayor comportamiento voluntario de carrera sobre ruedas en comparación con la línea de baja capacidad. [80] 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 cría sin tener en cuenta la cantidad de carrera sobre ruedas. [81] 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. [82] 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 producir dolor tanto como efecto inmediato, que puede resultar de la estimulación de las terminaciones nerviosas libres por el pH bajo, como como dolor muscular de aparición tardía . El dolor tardío es fundamentalmente el resultado de rupturas dentro del músculo, aunque aparentemente no implica la ruptura de fibras musculares enteras . [83]

El dolor muscular puede variar desde un dolor leve hasta una lesión debilitante dependiendo de la intensidad del ejercicio, el nivel de entrenamiento y otros factores. [84]

Hay algunas pruebas preliminares que sugieren que el entrenamiento continuo de intensidad moderada tiene la capacidad de aumentar el umbral de dolor de una persona. [85]

Educación en fisiología del ejercicio

En la mayoría de los países desarrollados existen programas de acreditación con organismos profesionales que garantizan la calidad y la coherencia de la educación. En Canadá, se puede obtener el título de certificación profesional de 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 de Fisiólogo del Ejercicio Acreditado (AEP) a través del organismo profesional Exercise and Sports Science Australia (ESSA). En Australia, es común que un AEP también tenga la calificación de Científico del Ejercicio Acreditado (AES). El principal organismo rector es el Colegio Americano de Medicina del Deporte .

El área de estudio de un fisiólogo del ejercicio puede incluir, entre otras , la bioquímica , la bioenergética , la función cardiopulmonar , la hematología , la biomecánica , la fisiología del músculo esquelético , la función neuroendocrina y la función del sistema nervioso central y periférico . Además, los fisiólogos del ejercicio abarcan desde científicos básicos hasta investigadores clínicos, pasando por médicos y entrenadores deportivos.

Las universidades y colegios ofrecen fisiología del ejercicio como un programa de estudio en varios niveles diferentes, incluyendo licenciatura, posgrado y certificados, 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 centra en el estudio científico de los procesos fisiológicos involucrados en la actividad física o motora, incluyendo interacciones sensoriomotoras, 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 muscular y corporal; fisiología de ejercicios y actividades específicos; fisiología de lesiones; y los efectos de discapacidades y 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 basada en la clínica. [86]

Para evaluar las múltiples áreas de estudio, se enseña a los estudiantes los procesos que deben seguir en el ámbito del cliente. Se imparten clases prácticas y teóricas en el aula y en un entorno de laboratorio. Estas incluyen:

  • Evaluación de riesgos y salud : para trabajar de forma segura con un cliente en el trabajo, primero debe conocer los beneficios y riesgos asociados con la actividad física. Algunos ejemplos de esto incluyen conocer las lesiones específicas que el cuerpo puede sufrir durante el ejercicio, cómo evaluar adecuadamente a un cliente antes de que comience su entrenamiento y qué factores buscar que puedan inhibir su desempeño.
  • Pruebas de ejercicio : coordinación de pruebas de ejercicio para medir la composición corporal, la aptitud cardiorrespiratoria, la fuerza/resistencia muscular y la flexibilidad. Las pruebas funcionales también se utilizan para comprender 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 las pruebas y decidir qué resultados relacionados con la salud se han descubierto.
  • Prescripción de ejercicios : Elaboración de programas de entrenamiento que se adapten mejor a los objetivos de salud y estado físico de una persona. Debe ser capaz de tener en cuenta diferentes tipos de ejercicios, las razones/objetivos del entrenamiento de un cliente y evaluaciones preseleccionadas. También es necesario saber cómo prescribir ejercicios para consideraciones y poblaciones especiales. Estas pueden incluir diferencias de edad, embarazo, enfermedades articulares, obesidad, enfermedad pulmonar, etc. [87]

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 especialidad es tener un conocimiento competente de la anatomía humana, la fisiología humana y la fisiología del ejercicio. Incluye instrucción en anatomía muscular y esquelética; bases moleculares y celulares 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 muscular y corporal; fisiología de ejercicios y actividades específicos; fisiología de lesiones; y los efectos de discapacidades y enfermedades. No solo se necesita un programa de clases completo para completar un título en Fisiología del Ejercicio, sino que también se requiere una cantidad mínima de experiencia práctica y se recomiendan pasantías. [88]

Véase también

Referencias

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