فیزیولوژی حرکت

● مقدمه:
ورزش و المپیک‌ها هرروز با تکنیک‌های علمی جدید مجهز می‌شوند. رقابت‌ها هر روز فشرده‌تر می‌شود. در این میان ورزشکاران کشورهای جهان سوم، و آن‌ها که از کشورهایی می‌آیند ـ چون جمهوری اسلامی ـ که سینه‌زنی و نوحه‌خوانی را بر تکنیک‌های علمی جدید در ورزش ترجیح می‌دهند. سرشان بی‌کلاه است و با دشواری می‌توانند با ورزشکاران کشورهای پیشرفته رقابت کنند. در راه علمی کردن ورزش ایران، دو مقاله در این شماره ویژه تلاش آورده‌ایم:
یکی از آن‌ها از دکتر فرهاد عربی، استاد دانشگاه پاریس، و مشاور ارگونومی در کارخانه اتومبیل‌سازی پژو، با عنوان بیومکانیک و فیزلوژی ورزش در خدمت ورزش. وی به مسئولین ورزش ایران توصیه می‌کند که به علوم و تکنیک‌های جدید در ورزش جهان توجه ویژه داشته باشند، و نیز مربیان ایران شکل تمرین‌ها و آمادگی جسمانی شاگردانشان را با اصول علمی هماهنگ کنند. چون ورزش ایران تا زمانی که با اوهام و خرافات آمیخته است و زیربنای علمی و اجتماعی نداشته باشد، هیچگاه نمی‌تواند خود را در سطح جهان مطرح کند.
مقاله دوم از دکتر ایرج احرابی‌فرد، یکی از استادان ممتاز ورزش در دانشگاه آیوا آمریکاست که در سال ۲۰۰۲ به دلیل تحقیقات ارزنده‌اش که در راه ورزش پایه در آمریکا انجام داد، برنده جایزه پایه ریز ورزش والیبال آمریکا شد Founder Award و در سال ۲۰۰۳ به تالار مشاهیر والیبال آمریکا پیوست. این بالاترین افتخاریست که در ورزش آمریکا به‌یک نفر تعلق می‌گیرد.
پیش از انقلاب اسلامی، دکتر احرابی فرد، دست به‌کار شگفت‌آوری در ایران زد. وی با انتخاب نزدیک به یک هزار شناگر جوان و گزینش بهترین‌های آنان، موفق شد، ۶۰ بار رکوردهای قدیمی شنای ایران را زیرورو کند. وی بعدها رئیس انستیتوی ورزش ایران، مدتی معاون فنی سازمان ورزش ایران بود ـ در زمان ریاست تیمسار جهانبانی که خودیک خلبان وقهرمان پرش بااسب بودکه تحقیقاتش رادرآمریکا به‌پایان رسانده بود. وی دردانشگاه آیوا،علاوه برداشتن سمت استادممتازورزش،۸ بارباتیم زنان والیبال این دانشگاه قهرمان دانشگاه‌های آمریکاشدوهرسال مربی سال لیگ والیبال بانوان آمریکا.سال ۱۹۹۹مربی سال والیبال آمریکا، پژوهشگرسال ورزش والیبال آمریکا، و سرانجام درسال ۲۰۰۳به‌مناسبت خدماتش به ورزش آمریکابه تالارمشاهیرپیوست.
مقاله‌ای که برای نخستین‌باربرای ویژه‌نامه تلاش به فارسی نوشته شده، رهنمود ویژه‌ایست برای مربیان ورزش دانش‌آموزان وجوانان درآمریکا.این برنامه به درخواست دولت آمریکانوشته شده، برای آماده سازی جوانان آن کشورونیزکم کردن وزن جوانانی که با مشکل چاقی روبرو هستند، نه از راه رژیم غذایی، بلکه ازراه ورزش وبرنامه‌های تمرینی ویژه. این برنامه ویژه می‌تواندمورداستفاده مربیان ورزشدرایران ودیگرکشورهایی قرارگیردکه هنوزباشیوه‌هایعلمی ورزشمجهز نشده‌اند.
● بیومکانیک و فیزیولوژی حرکت در خدمت ورزش:
گسترش علم نوین و علوم تجربی پس از انقلاب صنعتی بخصوص در نیمه دوم قرن بیستم دریچة دیگری را به‌روی بشر گشوده است و بسیاری از ناشناخته‌ها و اوهام‌پرستی را از میان برده است. اختراعات و اکتشافات در زمینه الکترونیک ـ تکنولوژی کامپیوتر ـ پزشکی و غیره زمینه مطالعات و تحقیقات فراوانی را در جوامع مختلف فراهم کرده است.
در عصر جدید بعلت عدم تحرک در کار و نشستن مداوم در برابر اکران‌ها به ‌ورزش جنبه اجتماعی ـ اقتصادی مهمی را داده است.
لنگرگاه احتیاج انسان به ‌فعالیت فیزیکی امری است طبیعی و عمیق که در دهه‌های اخیر رشد سریع داشته و تحقیقات و مطالعات فراوانی در این زمینه‌ها انجام گردیده است.
دنیای ورزش نیز به پیروی از پیشرفت علم بی‌حرکت نبوده و علم و صنعت را در اختیار خود قرار داده است. بهبود و تکنیک‌های ورزشی و رکوردها نشانگر بسط زیربنای علمی و دانش محققین می‌باشد. صرفنظر از عوامل وراثتی که سهم تعیین کننده‌ای در عملکرد‌های ورزشی دارند عوامل دیگری نیز در این پیشرفت مؤثر می‌باشندکه می‌توان برنامه ورزشی باتمرینات که مبتنی برعلومی چون بیومکانیک ـ آناتومی ـ فیزیولوژی حرکت وتغذیه باشد بطوراخص نام برد.
● فیزیولوژی حرکت:
گرچه بصورت یک عبارت کلی مطرح می‌شود ولی به جنبه‌های دیگری نیز وابسته است که عبارتند از پزشکی ورزش ـ بیومکانیک ـ پزشکی بالینی ـ رشد و تکامل ـ روان شناسی و...
برای درک بهتر از فیزیولوژی حرکت جا دارد که از دو مسئله مهم یعنی انرژی و ماهیچه صحبت شود سپس با علم بیومکانیک در هم آمیخت تا بتوان یک نتیجه کلی از آن بعمل آورد.
▪ انرژی:
انرژی به‌عنوان ظرفیت انجام کاری تعریف می‌شود که با نیروی معینی و در مسافت معین این کار تعریف می شود. در نتیجه انرژی و کار دو واژه جدا نشدنی می‌باشند که باید مورد توجه قرار گیرند. واژه‌هایی مانند نیرو، توان و قدرت بیشتر مترادف با انرژی بکار برده می‌شوند که امروزه تعریف قانع کننده درستی که معنی انرژی را برسانند ندارند.
منبع انرژی می‌تواند شمیائی، مکانیکی، حرارتی، نورانی، الکتریکی و هسته‌ای باشد و هریک از این انرژی‌ها می‌توانند به ‌دیگری تغییر شکل داده شوند. و آنچه که مورد نظر ماست درست تبدیل انرژی شمیایی به انرژی مکانیکی در حرکت بدن انسان می‌باشد. لازم به‌تذکراست که انرژی شمیایی بدن ازسوخت و تبدیل موادغذائی در بدن ایجاد می‌گردد.
غذا که منبع غیرمستقیم انرژی می‌باشد در بدن تحت تأثیر یک دسته واکنش‌های شیمیایی قرار می‌گیرد که بطور ساده آنرا مسیرهای سوخت و ساز نامگذاری می‌کنند.
انجام این واکنش‌ها منجر به تولید ترکیبی به ‌نام آدنوزین تری فسفات (ATP) می‌شود که منبع مستقیم انرژی بدن محسوب می‌شود. آدنوزین تری ‌فسفات در تمام سلول‌های عضلانی ذخیره شده و با تغییر شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیوندهای شیمیایی موجود با شکسته شدن به سایر مولکول‌ها بین ۷۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ کالری انرژی آزاد می‌شود که این منبع یک انرژی فوری و آنی است تولید ATP متضمن دو نوع واکنش شیمیائی است: هوازی (با اکسیژن) بی‌هوازی (بدون اکسیژن). مستقیم هوازی انرژی لازم جهت تولید ATP را از تجزیه کربوهیدرات‌ها و چربی و بعضاً از پروتئین‌ها به Co۲ و آب آزاد می‌کند و این واکنش در سیستم کربس وارد می شوند که خود بحثی بسیار پیچیده می‌باشد.
در فعالیت‌های خیلی شدید و کوتاه مانند دو ۱۰۰ متر بدن انسان از واکنش بی‌هوازی استفاده می‌کند در حالیکه در دوهای ۱۵۰۰ متر بدن از واکنش هوازی استفاده می‌نماید.
تجمع اسید لاکتیک در خون و عضلات که سلب خستگی عضلانی می‌شود چیزی جز تخلیه انرژی ذخیره شده نیست و دستگاه‌های انرژی‌زای بدن قادرند جای خود را دوباره پرکنند این انرژی قابل اندازه‌گیری بوده و با دانایی از میزان انرژی مصرفی می‌توان واحد کار و توان را محاسبه نمود.
مثال :
ـ انقباض عضلانی
آزاد شدن انرژی سبب انقباض ماهیچه می‌گردد. برای تفهیم مسئله مثال زیر را مطرح می‌کنیم. زمانی که شخصی پا به توپ می‌زند در حقیقت بدن انرژی شیمیایی حاصل از مواد غذایی را به انرژی الکتریکی یعنی انقباض عضلانی تبدیل می‌کند، (الکترو بیوگرام (EMG) در حقیقت همان فعالیت الکتریکی ماهیچه می‌باشد). سپس انرژی الکتریکی که انقباش ماهیچه زا باعث شده تبدیل به انرژی مکانیکی می‌شود که همان حرکت استخوان‌ها می‌باشد.
ماهیچه‌ها عامل اصلی حرکت و نیرو می‌باشند و در بدن بصورت ماهیچه‌های مخطط و صاف وجود دارند. عضلات ماهیچه‌ای مخطط بصورت ارادی عمل می‌کنند در حالیکه عضلات صاف غیراداری هستند.
عضلات مخطط از هزاران تار (فیبر) قابل انقباض که همانا سلول ماهیچه‌ای هستند تشکیل شده‌اند که به‌طور موازی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و توسط غلافی همبند احاطه شده‌اند. اندومیوزیوم (ENDOMYSUIM) بخشی از بافت همبند می‌باشد که تار عضلانی را احاطه کرده‌اند و غشایی که از طرف داخل به غشاء تار عضلانی چسبیده است، سارکولما (SARCOLEMA) نامیده می‌شود عضلات توسط بافت همبند تاندون به اسکلت استخوانی متصل می‌باشند و این عضلات دارای عروق خونی فراوانند در نزد ورزشکاران تعداد عروق خونی بیشتر از افراد غیر ورزشکار می‌باشد. باید افزود که اعصاب حرکتی ـ حسی ـ نیز عضلات را می پوشانند.
هریک از تارهای عضلانی شامل صدها رشته پروتئینی نخ مانند به نام تارچه بوده که واحد انقباضی در آنها جا دارد. خطوط روشن و تیره تارچه‌ها به‌ترتیب به‌عنوان نوارهای I و A نامیده می شود که شامل پروتئین‌های آکیتن و میوزین می‌باشند.
انقباض عضلانی زمانی صورت می‌گیرد که الیاف پروتئین اکیتن بر روی میوزین کشیده شوند و در نتیجه باعث تنش و کوتاه شده عضله می‌گردند. هر عصب حرکتی و تار ماهیچه‌ای تحت کنترل آن به‌نام واحد حرکتی موسوم است که از قانون همه یا هیچ تبعیت می‌کند. تارهای عضلانی در درون یک واحد حرکتی ممکن است از نوع تارهای سریع (FT) و یا تارهای کند (ST) باشند.
تارهای سریع دارای ظرفیت بی‌هوازی زیاد و ظرفیت هوازی کم هستند در حالیکه تارهای کند از طرفیت هوازی بالایی برخوردارند. هنگام تمرینات ورزشی تجهیز نوع تارهای عضلانی مهم است، قهرمانان ورزش‌های استقامتی از تارهای ST و قهرمان‌های سرعت از تارهای FT برخوردارند.
بیومکانیک و حرکت مطالبی که در رابطه با انرژی و حرکات عضلانی بیان شد مسلماً شناخت علم بیومکانیک را آسانتر می‌سازند. علمی که در دهه اخیر مرکز ثقل علم ورزش ـ فیزیوتراپی و پزشکی ورزش در آمده و تحقیقات متعدد و پیچیده‌ای در رابطه با مکانیک بدن و سیستم حرکتی بدن و همچنین مدرنیزه کردن این حرکات انجام گردیه است.
محصول تحقیقات J.E. MAREY محقق فرانسوی در رابطه با سینماتوگرافی حرکات انسان را در موزه معروف شخص AUXERRE در BOURGOGNE فرانسه به نمایش می‌گذارد. بیومکانیک کاربرد مبادی مکانیک برانسان و بر روی حیوانات چه در حرکت و چه در استراحت را بررسی می‌کند به معنای دیگر بیومکانیک ارتباط مکانیک را با مطالعات اناتومی و فیزیولوژی مورد آزمایش قرار می‌دهد و توسط فیزیک و شیمی متعددترین آثار حیاتی را مشخص می‌کند.
مشکل و سختی بیومکانیک در این است که بدن انسان به‌صورت جسم جامد عمل نمی‌کند. اعصاب ـ عروق خونی ـ سلول‌های عضلانی ـ پوست و... بدن انسان را به یک جسم نرم و دور از جسم جامد متمایز می‌کند و بنابراین امکان استفاده از تئوری‌های مکانیک را مشکل کرده و شخصاً باید به‌صورتی بدن انسان را مدلیزه کرده که بتوان از قوانین فیزیک و مکانیک استفاده نمود.
فنومن‌های پیچیده بیولوژی ما را مجبور می‌سازد که اندام‌ها در مطالعة بیومکانیک ساده شوند تا بتوان سگمان‌های استخوانی را به صورت یک جسم جامد و بازوی اهرم معرفی کرد. این نمی‌تواند بدون علم آناتومی و بدون شناخت زنجیر مفصلی در حرکت‌های پیچیده انجام شود مثال هرفولوژی اندام تحتانی به‌صورت ژئومتری یک زنجیر عضلانی معرفی شده است.
اندام تحتانی به سه قطعه تقسیم شده ۱ ـ ران ۲ ـ ساق پا ۳ ـ پا و انگشتان که از دیگر قسمت‌های بدن کاملاً جدا شده‌اند که می‌توان به شکل آناتوبیک A یا بوسیله یک جسم جامد B و یا بوسیله یک زنجیر مفصلی C نشان داد در هر شکل مرکز ثقل هر قطعة استخوانی مشخص گردیده است.
در بیومکانیک ۲ بحث با اهمیت مطرح است یکی سینماتیک و دیگری سینتیک (CINETIQUE / CINEMATIQUE)
سینماتیک در یک زنجیر مفصلی هرگاه موقعیت بدن در فضا تغییر می‌کند حرکتی انجام شده است در حقیقت سینماتیک حرکت را معرفی می‌کند یعنی جابجایی ـ سرعت ـ شتاب. از این طریق می‌توان حرکت را آنالیز نمود و مقاومت را اندازه‌گیری کرد می‌توان حرکت ورزشی یک قهرمان را با حرکت و ژست ورزشکار دیگری مقایسه نمود. حتی می‌توان ارگانیزاسیون حرکت مفیدرا کاملاًبا دانش ازآنالیزحرکت برنامه ریزی کرد .
آنالیز سینماتیک در هنگام زدن سرویس یک قهرمان تنیس لحظه‌ای که راکت از مبدأ خاصی شروع به حرکت به جلو می‌کند بازو و پا به‌یک صورت عمل نمی‌کند، ماهیچه‌های اندام فوقانی بیشتر از اندام تحتانی بکار گرفته می شوند باسن و تنه فوقانی نیز در فعالیت دخالت می‌کنند.
همان‌طوری‌که در شکل نشان داده می‌شود اندام فوقانی به‌صورت قطعات زنجیر مفصلی مشخص شده است. سرعت حداکثر حرکت سر ـ راکت و توپ می‌تواند با استفاده از ثبت جابجایی هریک محاسبه شوند. عددها جابجایی و موقعیت هر سگمان را در زنجیر مفصلی نشان می‌دهند سرعت دورانی راکت در لحظه ضربه ۲۰.۳rod/s می‌باشد.
به‌لطف آنالیز سینماتیک می‌توان بهترین سکانس سرویس را مشخص کرد و از ورزشکار خواست تا ژست‌های خودش را تصحیح نماید.
▪ سینتیک (CINETIQUE)
درسینتیک نیروها در حرکات بررسی می‌شوند. رابطه بین حرکت و نیرو با استفاده از ۳ شیوه مشخص می‌شود: قانون دوم نیوتن ـ رابطه بین نیرو و شتاب لحظه‌ای ـ مفهوم انرژی کاردر علم بیومکانیک سعی می‌شود که از جابجایی و نیروها بطور همزمان استفاده شود. محاسبات پیچیده حرکت بدن به این دو اصل ختم نمی‌شوند. تمام قوانین فیزیکی و شمیایی و مکانیک در بیومکانیک وارد می‌شوند و به‌همین لحاظ بسیاری از حرکات اندام فوقانی بخصوص مورد آنالیز قرار نگرفته زیرا سیستم حرکت خصوصاً از ناحیه کتف بسیار پیچیده می‌باشد.
خلاصه آنچه را که در مقاله اخیر ملاحظه می‌کنید یک نظر اجمالی و بسیار سطحی از بیومکانیک می‌باشد. مسلماً وارد شدن به هر مقوله‌ای و در هر قانونی از مکانیک بدن انسان و از فیزیولوژی حرکت مستلزم سال‌ها مطالعه آکادمیک می‌باشد. ولی آنچه که بیش از هر زمان دیگر فوریت پیدا کرده این ‌است که علوم جدید در ورزش رخنه کرده‌اند و باید مربیان با این علوم آشنایی داشته باشند. مسئولین کشور ما نیز باید به‌این علوم توجه خاص داشته باشند. ورزش کشور ما اگر زیربنای علمی و اجتماعی نداشته باشد هیچگاه نمی‌تواند خودش را در سطح دنیا مطرح نماید. مربیان ایرانی باید شکل تمرینات و توسعه آمادگی جسمانی را با اصول علمی انجام بدهند. دانشکده‌های ورزش باید از امکانات تحقیقاتی مناسبی برخوردار باشند. گواه بیشتر اینکه امروزه با تأسیس دانشکده‌های ورزش در بیشتر کشورهای صنعتی احتیاج به تکیه‌گاه‌های علمی را ایجاب می‌کند این مراکز با ارائه برنامه‌های تحقیقاتی مطالبات بیشماری را در زمینه شناخت بدن انسان ـ فیزیولوژی حرکت طب ورزشی و بیومکانیک ارائه می‌نمایند که کاربرد آن‌ها در ورزش مسلماً در رکوردها و در نهایت در سلامت ورزشکاران نقش مهم را ایفا می‌کند.

منابع
۱ – Biomecanique et Physiologie du mouvement s.
Bouisset Masson Paris
۲ – Biomecanique du mouvement humain
Williams, Lissens, Le veau Decair Vigat Canada
۳ – Physiologie du sport
H. Monod, R. F Landrois Masson Paris
۴-دانشگاه تهران “فیزیولوژی ورزش فاکس و ماتیوس “ ترجمه اصغر خالدان ،
۵- Muscle, posture et mouvement s. Bouisset, B.
Maton Hermann, Frana

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان