تحديد مساهمة لأنظمة الطاقة أثناء ممارسة الرياضة

مرحباً، أنا الدكتور إيمرسون فرانك. ستقوم مجموعتنا بتوضيح كيفية تحديد أنظمة الطاقة في الرياضات التي يصعب إعادة إنتاجها في البيئات الخاضعة للرقابة مثل مختبرات فسيولوجيا التمرين. تتميز كل رياضة بخصائص محددة تفرض عليها متطلبات أيضية مختلفة.

يعد المساهمة النسبية لأنظمة الطاقة، وتحديداً الأنظمة الهوائية واللاهوائية اللبنية واللاهوائية غير اللبنية، أحد أهم جوانب الطلب الأيضي. يمكن محاكاة بعض الرياضات بسهولة نسبياً وبالتالي دراستها في بيئة مختبرية كونها رياضات دورية ويمكن التنبؤ بها. ومن ناحية أخرى، هناك رياضات لا يمكن التنبؤ بها وتعتمد على تفاعل معقد بين الزملاء في الفريق و/أو الخصوم.

ينطبق هذا الأمر على غالبية الرياضات الجماعية وعدد من الرياضات الفردية. سنوضح هنا كيفية تقييم المساهمة النسبية لأنظمة الطاقة أثناء التمرين. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة مناسبة لأي نوع من التمارين، إلا أننا سنركز على تطويعها لتناسب الأجزاء غير المتوقعة نظراً لخصائصها المتميزة.

سيُستخدم الجودو كمثال على كيفية تكييف هذا الإجراء. وبناءً على حركات الرياضي، يمكن للباحثين الذين يركزون على رياضات أخرى تكييف الإجراء بسهولة. واستناداً إلى ما هو موضح هنا، سيتم تقييم المتغيرات الفسيولوجية التالية.

استهلاك الأكسجين أثناء الراحة، واستهلاك الأكسجين أثناء التمرين، واستهلاك الأكسجين بعد التمرين، وتركيز لاكتات البلازما أثناء الراحة، وذروة لاكتات البلازما بعد التمرين. أولاً، يجب جمع عينة دم في حالة الراحة وقياس استهلاك الأكسجين أثناء الراحة لمدة خمس دقائق على الأقل. ويُستخدم امتصاص الأكسجين خلال آخر 30 ثانية من هذه الفترة لحساب القيمة المرجعية ومساهمة التمثيل الغذائي التأكسدي. وبالنسبة لجمع عينة الدم، يتم أخذ حجم صغير من الدم الشعيري من شحمة الأذن أو من طرف الإصبع، وبعد الجمع وبمساعدة ماصة دقيقة، يتم وضع حجم معروف من الدم في نفس الحجم من محلول sodium fluoride بتركيز 1%. التمرين.

يجب قياس استهلاك الأكسجين باستخدام محلل غازات محمول، يكون قادراً على قياس استهلاك الأكسجين على أساس كل نفس على حدة. ضع القناع وتأكد من إحكامه بشكل صحيح لضمان عدم تسرب الهواء المزفور.

يجب دائمًا معايرة المعدات وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة قبل البدء في جمع البيانات. عادةً ما يتم وضع المعدات على ظهر الرياضي، ومع ذلك، في الرياضات المعقدة، يجب تكييف موضع المعدات باستخدام الجودو.

على سبيل المثال، إذا كانت التقنية تتطلب تلامساً ظهرياً، يتم وضع الجهاز عند الصدر. أما إذا كانت التقنية تتطلب تلامساً أمامياً، فيتم وضع الجهاز عند الظهر. ويجب اتباع الإجراء نفسه في حال ملامسة الظهر للأرض.

إذا كانت التقنية تتطلب تلامساً جانبياً، يتم وضع المعدات في الجانب المقابل. ومع إجراء بعض التعديلات على قواعد المنافسة، يمكن تصميم تمرين يتعرض فيه الرياضي لمتطلبات مشابهة جداً لتلك الموجودة في الرياضة. على سبيل المثال، نقوم هنا بمحاكاة قتال في رياضة الجودو لتجنب إلحاق أي ضرر بالمعدات.

لا يقوم الخصم بتنفيذ أي رمية فعالة. كما يجب ألا يقوم الرياضي الذي يتم تقييمه بتنفيذ أي رمية تتطلب تلامساً ظهرياً. وبمجرد الانتهاء من جمع البيانات، سنكون مستعدين لبدء إجراءات حساب مساهمة الطاقة.

لنرى كيفية القيام بذلك. أولاً، يجب قياس مستوى اللاكتات في البلازما، حيث يتم تدوير الدم لفصل البلازما عن كريات الدم الحمراء. بعد ذلك، يمكن قياس لاكتات البلازما طيفياً، أو ضوئياً، أو فلورياً، أو كهرومغناطيسياً.

نستخدم في مختبرنا عادةً الطريقة الكهروكيميائية من خلال محلل لاكتات مؤتمت. تظهر النتيجة فوراً على شاشة صغيرة، ومن ثم يجب تصحيحها باستخدام عامل التخفيف. يمثل هذا منحنى نموذجياً لاستهلاك الأكسجين في حالة الراحة أو الخط القاعدي أثناء التمرين وبعد التمرين.

عند فحص منحنى ما بعد التمرين بدقة، يمكن ملاحظة مكونين مختلفين. المكون السريع والمكون البطيء؛ ولحساب مساهمة التمثيل الغذائي الهوائي في إجمالي الطاقة المستهلكة أثناء التمرين، يجب تحديد القيمة المرجعية أو قيمة الراحة لاستهلاك الأكسجين. ويمكن القيام بذلك عن طريق حساب متوسط آخر 30 ثانية من المنحنى.

ثم اضرب القيمة التي تم الحصول عليها في إجمالي وقت التمرين. على سبيل المثال، إذا كانت مدة التمرين خمس دقائق، اضرب استهلاك الأكسجين أثناء الراحة في خمسة. حدد إجمالي استهلاك الأكسجين أثناء التمرين من خلال حساب المساحة تحت منحنى استهلاك الأكسجين أثناء التمرين.

استخدم طريقة شبه المنحرف لحساب المساحة تحت المنحنى. وأخيرًا، اطرح استهلاك الأكسجين الأساسي من استهلاك الأكسجين أثناء التمرين. ولحساب مساهمة التمثيل الغذائي اللاهوائي، يجب ضبط حركية منحنى ما بعد التمرين وفقًا لنموذج أسي أحادي أو ثنائي.

باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها من كل عملية تنفس، يتم الضبط وفقاً لمنحنى أسي أحادي ومنحنى أسي ثنائي. ويمكن القيام بذلك بمساعدة برنامج رياضي. وإذا كانت التمارين التي تدرسها ذات نمط منحنى غير معروف، فيجب اختبار كلا النموذجين الأسيين، الأحادي والثنائي، للتحقق من أيهما الأكثر ملاءمة لبياناتك.

للقيام بذلك، استخدم البرنامج لإنشاء التعديلات أحادية الأس والأسية الثنائية. في النموذج الأفضل، يكون المنحنى الحقيقي أقرب إلى المنحنى الملايم. باستخدام بيانات المنحنى الحقيقي والمنحنى الملايم، احسب متبقي النموذج لكل نفس.

ويتم ذلك بطرح القيمة المُطابقة من القيمة الحقيقية ثم تربيع النتيجة. وبعد حساب قيمة المتبقي لكل نقطة من المنحنى لكل من التعديلات أحادية والأسية، يتم اختبار ما إذا كانت المتبقيات تختلف بين النموذجين باستخدام اختبار F. والنموذج الأفضل هو الذي أنتج أقل قيمة متبقية.

إذا لم يكن هناك فرق جوهري بين النماذج، فاستخدم النموذج الأكثر بساطة وهو النموذج الأسي الأحادي. وأخيرًا، استخدم حدود المعادلة التي يوفرها المنحنى الأفضل ملاءمة لحساب مساهمة التمثيل الغذائي الكهربائي. وعلى سبيل المثال، هذه هي معادلة التعديل الأسي الأحادي.

استُخدمت هذه المصطلحات لحساب المساهمة المرونية اللاهوائية باستخدام المعادلة التالية. يجب قسمة السعة A1 على 60، بحيث يتم تحويل وحدة المليلتر في الدقيقة إلى مليلتر في الثانية. ولحساب مساهمة الاستقلاب اللبني واللاهوائي، نفترض أن كل مليمول واحد من اللاكتات فوق قيم الراحة يقابل 3 مليلتر من الأكسجين المستهلك لكل كيلوغرام من كتلة الجسم.

وبالتالي، يتم ضرب فرق ذروة لاكتات البلازما (delta peak plasma lactate)، وهو عبارة عن ذروة لاكتات البلازما ناقص لاكتات البلازما في حالة الراحة، في ثلاثة وفي كتلة جسم الرياضي. ثم يتم تحويل النتيجة من المليلتر إلى اللترات، ومن ثم إلى الطاقة، بافتراض أن كل لتر من الأكسجين يعادل 20.92 kilojoules. وأخيرًا، يتم جمع النتيجة التي حصل عليها كل نظام، وبذلك تحصل على إجمالي الطاقة المستهلكة أثناء التمرين، ومن ثم يمكن حساب المساهمة النسبية لكل نظام في الإجمالي.

يمكن استخدام الطريقة التي عرضناها هنا لكل من التمارين المستمرة والمتقطعة. وتكمن الميزة الأكبر لهذه الطريقة في إمكانية تكييفها مع التمارين والرياضات التي يصعب محاكاتها أو التحكم بها في إعدادات المختبر. كما أن هذه هي الطريقة الوحيدة المتاحة القادرة على تقدير مساهمة أنظمة الطاقة الثلاثة المختلفة.

وبالتالي، تسمح هذه الطريقة بدراسة الاستجابات الفسيولوجية بتشابه كبير مع مواقف الحياة الواقعية، مما يوفر صلاحية بيئية مرغوبة لهذه الدراسة. على سبيل المثال، أكدت دراستي من Benefit L أن المصدر الرئيسي للطاقة خلال أحد أكثر الاختبارات اللاهوائية استخداماً، وهو اختبار جناح anaerobic، هو التمثيل الغذائي اللاهوائي. وبشكل أدق 50% Glycolytic، و 30% atic، و 20% aerobic.

كما قامت الدراسات الحديثة التي أجرتها مجموعتنا بتوصيف مساهمات الطاقة في تسلق الصخور الداخلي، والتجديف، والجودو كما هو موضح في هذا المثال. وبالفعل، فإن معرفة المساهمة الطاقية أمر بالغ الأهمية لتطوير الاستراتيجيات الجينية، أو التدريب، أو المراقبة، أو حتى للتحقق من صحة الاختبار.