Kiểm soát tự chủ và phản xạ khi tập thể dục

Hệ thống thần kinh tự chủ điều phối phản ứng tim mạch khi tập thể dục. Một tín hiệu truyền thẳng từ các trung tâm não bộ cao hơn, được gọi là mệnh lệnh trung ương (central command), và các phản xạ phản hồi phát sinh từ cơ bắp đang hoạt động cùng với các cảm biến áp lực động mạch, cùng nhau thiết lập nhịp tim, sức co bóp và trương lực mạch máu. Các cơ chế này làm tăng cung lượng tim, phân phối lại lưu lượng máu và duy trì huyết áp động mạch khi hoạt động tăng lên.

Definition

Kiểm soát tự chủ khi tập luyện là sự điều hòa nhịp tim, sức co bóp cơ tim và trương lực mạch máu bởi dòng ra phó giao cảm và giao cảm, được phối hợp bởi mệnh lệnh trung ương và bởi các phản xạ phát sinh từ cơ xương (phản xạ tăng áp lực khi tập luyện) và từ các thụ thể áp lực động mạch (arterial baroreceptors).

Scope

Chủ đề này bao gồm kiểm soát phó giao cảm và giao cảm của tim và mạch máu trong quá trình tập luyện, tín hiệu truyền thẳng của mệnh lệnh trung ương, phản xạ tăng áp lực khi tập luyện (exercise pressor reflex) phát sinh từ các sợi thần kinh hướng tâm của cơ bắp, và sự điều chỉnh lại phản xạ áp lực động mạch (arterial baroreflex). Đây là sinh lý học tham khảo và không cung cấp hướng dẫn xét nghiệm hoặc điều trị lâm sàng.

Core questions

• Sự giảm hoạt động phó giao cảm và kích hoạt giao cảm làm thay đổi tim và mạch máu như thế nào trong quá trình tập luyện?
• Mệnh lệnh trung ương là gì và nó khởi đầu phản ứng tim mạch như thế nào?
• Phản xạ tăng áp lực khi tập luyện từ cơ bắp đang hoạt động điều chỉnh tuần hoàn như thế nào?
• Phản xạ áp lực động mạch được điều chỉnh lại như thế nào và tại sao trong quá trình tập luyện?

Key concepts

• Giảm hoạt động phó giao cảm
• Kích hoạt giao cảm
• Mệnh lệnh trung ương
• Phản xạ tăng áp lực khi tập luyện (phản xạ cơ học và phản xạ chuyển hóa của cơ)
• Điều chỉnh lại phản xạ áp lực động mạch
• Phân giải giao cảm chức năng

Mechanisms

Khi bắt đầu tập luyện, sự giảm trương lực phó giao cảm tim làm tăng nhanh nhịp tim, sau đó hoạt động giao cảm tăng lên tiếp tục làm tăng nhịp tim và sức co bóp, đồng thời co mạch ở các vùng mạch máu không hoạt động (Rowell, 1974). Một tín hiệu truyền thẳng từ các trung tâm vận động và các trung tâm cao hơn, mệnh lệnh trung ương, thiết lập mô hình ban đầu của dòng ra tự chủ song song với sự điều khiển vận động đến cơ bắp (Fadel & Raven, 2013). Phản hồi từ cơ bắp co rút thông qua các sợi thần kinh hướng tâm nhạy cảm với cơ học và chuyển hóa, phản xạ tăng áp lực khi tập luyện, củng cố sự kích hoạt giao cảm và hỗ trợ huyết áp động mạch (Mitchell, Kaufman, & Iwamoto, 1983; Smith, Mitchell, & Garry, 2006). Phản xạ áp lực động mạch được điều chỉnh lại để điều hòa xung quanh mức huyết áp cao hơn khi tập luyện, do đó nó tiếp tục đệm áp lực trong khi cho phép sự tăng huyết áp do tập luyện (Raven, Fadel, & Ogoh, 2012).

Clinical relevance

Các cơ chế thần kinh này giải thích cách nhịp tim và huyết áp phản ứng với gắng sức và cung cấp nền tảng sinh lý để hiểu các phản ứng tăng áp lực khi tập luyện bất thường. Mục này là sinh lý học tham khảo mô tả và không nhằm mục đích hướng dẫn chẩn đoán, đánh giá rủi ro hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Bằng chứng là sinh lý học, từ các nghiên cứu trên động vật và người và các đánh giá tổng hợp, chứ không phải từ các hướng dẫn lâm sàng. Mitchell và các đồng nghiệp đã mô tả đặc điểm của phản xạ tăng áp lực khi tập luyện, và các đánh giá của Fadel và Raven và của Smith và các đồng nghiệp tổng hợp kiểm soát thần kinh của tuần hoàn trong sức khỏe và bệnh tật.

History

Công trình nghiên cứu thế kỷ XX đã phân biệt một mệnh lệnh trung ương, truyền thẳng với phản hồi phản xạ ngoại vi trong việc điều khiển phản ứng tim mạch khi tập luyện. Đánh giá năm 1983 của Mitchell, Kaufman, và Iwamoto đã củng cố khái niệm phản xạ tăng áp lực khi tập luyện, và các công trình sau này đã xác định rằng phản xạ áp lực động mạch được điều chỉnh lại chứ không phải bị tắt trong quá trình tập luyện.

Debates

Mệnh lệnh trung ương và phản xạ tăng áp lực khi tập luyện được kết hợp như thế nào?

Những đóng góp tương đối của mệnh lệnh trung ương truyền thẳng và các phản xạ cơ bắp phản hồi đối với phản ứng tự chủ, và cách phản xạ áp lực động mạch tích hợp chúng, vẫn là những câu hỏi đang được nghiên cứu, với hầu hết bằng chứng ủng hộ sự kiểm soát bổ sung, dự phòng hơn là một yếu tố điều khiển duy nhất chiếm ưu thế.

Key figures

• Jere Mitchell
• Marc Kaufman
• Peter Raven
• Paul Fadel
• Loring Rowell

Seminal works

• mitchell-1983
• raven-2012
• fadel-raven-2013

Frequently asked questions

Mệnh lệnh trung ương trong tập luyện là gì?

Mệnh lệnh trung ương là một tín hiệu truyền thẳng từ các trung tâm vận động và các trung tâm não bộ cao hơn, kích hoạt dòng ra tự chủ song song với sự điều khiển đến cơ bắp, khởi đầu sự tăng nhịp tim và các điều chỉnh tim mạch khi tập luyện.

Phản xạ tăng áp lực khi tập luyện là gì?

Đây là một phản xạ phát sinh từ các đầu dây thần kinh nhạy cảm với cơ học và chuyển hóa trong cơ bắp co rút, củng cố hoạt động giao cảm và giúp tăng và duy trì huyết áp động mạch trong quá trình tập luyện.