व्यायाम के दौरान थर्मोरेगुलेशन और द्रव संतुलन

व्यायाम से काम करने वाली मांसपेशियों द्वारा छोड़ी गई अधिकांश रासायनिक ऊर्जा यांत्रिक कार्य के बजाय गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए निरंतर गतिविधि शरीर को लगातार गर्मी से भर देती है जिसे कोर तापमान को सहनीय सीमा के भीतर रखने के लिए पर्यावरण में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। यह क्षेत्र जांच करता है कि व्यायाम करने वाला मानव गर्मी उत्पादन को गर्मी के नुकसान के साथ कैसे संतुलित करता है और परिणामी वाष्पीकरणीय पानी का नुकसान शरीर-द्रव की मात्रा के नियमन के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है।

Definition

व्यायाम के दौरान थर्मोरेगुलेशन स्वायत्त और व्यवहारिक प्रक्रियाओं का एक समूह है जो चयापचय गर्मी उत्पादन बढ़ने पर कोर शरीर के तापमान को संकीर्ण सीमाओं के भीतर रखता है, और द्रव संतुलन वाष्पीकरणीय शीतलन के कारण होने वाले पसीने के नुकसान के खिलाफ शरीर-पानी और इलेक्ट्रोलाइट सामग्री का रखरखाव है।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को चार जुड़े हुए विषयों से परिचित कराता है: व्यायाम के दौरान चयापचय गर्मी का उत्पादन और अपव्यय, थर्मोरेगुलेशन और त्वचीय परिसंचरण का तंत्रिका नियंत्रण, पसीना प्रतिक्रिया और वाष्पीकरणीय शीतलन, और शरीर के पानी का नुकसान, कमी और प्रतिस्थापन। यह इन्हें एकीकृत शरीर विज्ञान के रूप में प्रस्तुत करता है - चयापचय, हृदय प्रणाली, त्वचा और गुर्दे की समन्वित क्रिया - न कि नैदानिक या प्रशिक्षण नुस्खे के रूप में।

Sub-topics

• द्रव की हानि, निर्जलीकरण और पुनर्जलीकरण
• व्यायाम के दौरान ऊष्मा उत्पादन और उसका क्षय
• पसीना आना और वाष्पीकरणीय शीतलन
• तापमान-नियंत्रक नियंत्रण और त्वचा में रक्त प्रवाह

Core questions

• व्यायाम करने वाली मांसपेशी द्वारा उत्पन्न बड़े गर्मी भार को शरीर कैसे दूर करता है?
• कोर तापमान को कैसे महसूस और विनियमित किया जाता है, और त्वचा में रक्त प्रवाह को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
• पसीना वाष्पीकरणीय शीतलन कैसे उत्पन्न करता है, और इसे क्या सीमित करता है?
• पसीने से होने वाले द्रव और इलेक्ट्रोलाइट नुकसान शारीरिक कार्य को कैसे प्रभावित करते हैं, और शरीर के पानी को कैसे बहाल किया जाता है?

Key concepts

• चयापचय गर्मी उत्पादन और गर्मी संतुलन समीकरण
• गर्मी के नुकसान के रास्ते: विकिरण, संवहन, चालन, वाष्पीकरण
• कोर और त्वचा का तापमान
• थर्मोरेगुलेटरी सेट-पॉइंट और फीडबैक नियंत्रण
• त्वचा (त्वचीय) रक्त प्रवाह और सक्रिय वासोडिलेशन
• पसीना और वाष्पीकरणीय शीतलन
• हृदय संबंधी बहाव और रक्त की मात्रा के लिए प्रतिस्पर्धा
• निर्जलीकरण, हाइपोहाइड्रेशन और द्रव प्रतिस्थापन
• गर्मी अनुकूलन

Mechanisms

व्यायाम के दौरान, सक्रिय मांसपेशी गर्मी छोड़ती है जिसे परिसंचरण द्वारा शरीर की सतह की ओर ले जाया जाता है; हाइपोथैलेमस कोर और त्वचा के तापमान संकेतों को एकीकृत करता है और दो मुख्य प्रभावकों को चलाता है - त्वचीय वासोडिलेशन (cutaneous vasodilation), जो त्वचा के रक्त प्रवाह और सतह पर संवहन गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाता है, और पसीना, जो वाष्पीकरण द्वारा गर्मी को हटाता है। ये प्रतिक्रियाएं व्यायाम करने वाली मांसपेशी के साथ सीमित कार्डियक आउटपुट और रक्त की मात्रा साझा करती हैं, इसलिए गर्मी का तनाव और पसीने से होने वाला प्रगतिशील द्रव हानि एक हृदय संबंधी लागत लगाता है: प्लाज्मा की मात्रा कम हो जाती है, त्वचा और मांसपेशी छिड़काव के लिए प्रतिस्पर्धा करती हैं, और कार्डियक आउटपुट का बचाव करने के लिए हृदय गति ऊपर की ओर बढ़ती है। जब वाष्पीकरणीय शीतलन गर्मी उत्पादन के साथ तालमेल नहीं बिठा पाता है, तो कोर तापमान बढ़ जाता है, और संचित पानी की कमी (हाइपोहाइड्रेशन) हृदय और थर्मल तनाव को बढ़ा देती है। द्रव को बदलना और, दिनों के भीतर, गर्मी अनुकूलन नियामक क्षमता का अधिकांश हिस्सा बहाल कर देता है।

Clinical relevance

व्यायाम में गर्मी और द्रव विनियमन को समझना शारीरिक गर्मी की बीमारी और शरीर-पानी और सोडियम संतुलन के व्यायाम-संबंधी गड़बड़ी की पहचान को रेखांकित करता है, और यह बताता है कि हाइड्रेशन और गर्मी सहनशीलता के पीछे का शरीर विज्ञान कैसे वर्णित है। यह प्रविष्टि एकीकृत शरीर विज्ञान के लिए एक संदर्भ अभिविन्यास है; यह तंत्र का वर्णन करती है और व्यक्तिगत हाइड्रेशन, शीतलन या उपचार सिफारिशों का स्रोत नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां संक्षेपित एकीकृत शरीर विज्ञान गर्मी और व्यायाम के लिए हृदय संबंधी समायोजन (रोवेल, 1974), त्वचा के रक्त प्रवाह नियंत्रण (चारकौडियन, 2003), निर्जलीकरण और प्रदर्शन (चेवरॉन्ट और केनेफिक, 2014), और हाइपरथर्मिया-प्रेरित थकान (नायबो एट अल।, 2014) की क्लासिक और समकालीन समीक्षाओं पर आधारित है। पेशेवर निकायों ने व्यायाम और द्रव प्रतिस्थापन पर स्थिति विवरण जारी किए हैं (सॉका एट अल।, 2007); ऐसे दस्तावेज आम सहमति प्रथा का वर्णन करते हैं और यहां निर्देशों के बजाय संदर्भों के रूप में उद्धृत किए गए हैं।

History

व्यायाम थर्मोरेगुलेशन का व्यवस्थित अध्ययन मध्य-बीसवीं शताब्दी के पर्यावरणीय और हृदय संबंधी शरीर विज्ञान से विकसित हुआ, जिसमें रोवेल का 1974 का संश्लेषण यह स्थापित करता है कि परिसंचरण मांसपेशी छिड़काव और गर्मी अपव्यय की प्रतिस्पर्धी मांगों को कैसे समेटता है। बाद के दशकों ने त्वचीय संवहनी नियंत्रण, पसीना-ग्रंथि कार्य, और द्रव हानि के परिणामों की तस्वीर को परिष्कृत किया, और उन्हें आधुनिक विवरण में एकीकृत किया कि मनुष्य गर्मी में व्यायाम को कैसे सहन करते हैं और अनुकूलित करते हैं।

Key figures

• Loring B. Rowell
• Nina Charkoudian
• Michael N. Sawka
• Samuel N. Cheuvront
• Lars Nybo

Seminal works

• rowell-1974
• charkoudian-2003
• cheuvront-2014

Frequently asked questions

व्यायाम इतनी अधिक गर्मी क्यों उत्पन्न करता है?

मांसपेशियों का संकुचन केवल मामूली रूप से कुशल होता है, इसलिए चयापचय द्वारा छोड़ी गई अधिकांश ऊर्जा यांत्रिक कार्य के बजाय गर्मी के रूप में प्रकट होती है; कठिन व्यायाम के दौरान यह गर्मी का भार आराम की दर से कई गुना अधिक हो सकता है और कोर तापमान को स्थिर रखने के लिए इसे दूर किया जाना चाहिए।

तापमान विनियमन और द्रव संतुलन कैसे जुड़े हुए हैं?

व्यायाम करने वाले शरीर द्वारा गर्मी को दूर करने का मुख्य तरीका पसीना वाष्पीकृत करना है, और पसीना शरीर के पानी का उपयोग करता है; इसलिए निरंतर गर्मी का नुकसान द्रव और इलेक्ट्रोलाइट हानि उत्पन्न करता है, जो थर्मोरेगुलेशन को शरीर-द्रव की मात्रा के विनियमन से सीधे जोड़ता है।