各位同学，新的一学期开始了。作为体育科学和运动科学中，最基本的一门核心课程——运动生理学又开始了新的征程，运动科学论坛将邀请国内知名的运动生理学教师带领大家一块来学习。本课程适用于体育教育训练学、民族传统、运动人体科学、运动康复、运动训练学及相关专业的本科生。课程根据人民体育出版社“十一五”国家级规划教材章节进行，讲解同时适用于本科、硕士入学及博士入学考试参考之用。
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本章介绍了生命活动的基本特征，人体生理机能的维持与调节，人体生理机能调节的控制等生理学基本内容；同时也对运动生理学的概念、研究对象和任务进行了论述，介绍了运动生理学的历史与研究现状。第一节 运动生理学概述 本部分内容需要了解两个概念：生理学（physiology）和人体生理学(human physiology)。
图1 简化的人体器官系统示意图 （剪头表示物质的走向） 需要熟悉以下两个问题，也是本书的第一个相对重要的知识点：1、运动生理学（exercise physiology）的概念 人体生理学的一个分支，是研究人体的运动能力和对运动的反应与适应过程的科学，主要研究在运动过程中，人体各细胞、器官、系统的机能变化和它们的协同工作的能力和机理，进而观察其对人体运动能力影响；同时，还要观察运动对人体的形态和机能产生适应性变化的影响。
2、运动生理学的任务 揭示体育运动对人体机能影响的规律及机理，阐明运动训练、体育教学和运动健身过程中的生理学原理，指导不同年龄、性别和训练程度的人群进行科学的运动锻炼，以达到提高竞技运动水平、增强体质、延缓衰老、提高工作效率和生活质量的目的。实验研究法是运动生理学研究的基本方法。通过实验观察和分析人体在运动过程中机能活动的变化过程及其因果关系。（一）运动生理学研究的基本方法 1. 动物实验法 动物实验一般分为慢性实验和急性实验两类。应当指出，相当多的生理学和运动生理学的知识是从动物实验中获得的。动物实验是研究生理学和运动生理学不可缺少的手段。但是应用动物实验所得到结论时，应充分考虑人和动物之间的差异，不可简单地生搬硬套。
图3 大鼠在小动物跑台上进行跑步训练
2. 人体实验法 在运动生理学研究中，人体实验是常用的研究方法。运动生理学中的人体实验法分为实验室测试法和运动现场测试法。
有一个误区，也是需要强调的是：动物实验和人体实验不是区分一个研究生毕业或课题的水平高低的一个选项，并没有人体实验高人一等的说法。实验方法的选择是依据你研究中需要解决的科学问题而定，研究者根据需要来选择研究方法。（研究方法及论文写作可参考吉力立教授的讲座内容：体育科学英文论文撰写讲座PPT）
（二）运动生理学的研究水平 运动生理学研究根据研究任务和实验对象不同可分为：整体水平、器官和系统水平、细胞和分子水平。整体、器官和系统水平的研究属于宏观研究，细胞、分子水平的研究属于微观研究。（三）宏观研究和微观研究的关系 在运动生理学研究中，一方面宏观研究对微观研究具有指导作用，另一方面微观研究的结果可为宏观研究提供理论依据，二者相辅助相成，不能偏废。生物体的生命现象主要表现为以下五个方面的基本特征：新陈代谢、兴奋性、应激性、适应性和生殖。这是本章需要着重掌握的知识点。一、新陈代谢 新陈代谢(metabolism)是生物体自我更新的最基本的生命活动过程。新陈代谢包括同化和异化两个过程。生物体不断地从体外环境中摄取有用的物质，使其合成、转化为机体自身物质的过程称为同化过程(assimilation)，也称合成代谢（synthesis）；生物体不断地将体内的自身物质进行分解，并把所分解的产物排出体外，同时释放出能量供应机体生命活动需要的过程称为异化过程(dissimilation),也称为分解代谢（catabolism）。在新陈代谢过程中，物质代谢(material metabolism)和能量代谢(energy metabolism)是同时进行的，是同一过程的两个方面。新陈代谢是生命活动的最基本特征，新陈代谢一旦停止，生物体的生命活动也就结束。（关于基础代谢，还有更有趣的知识等着您：燃烧你的卡路里，也是有上限的……）二、兴奋性 在生物体内可兴奋组织具有感受刺激、产生兴奋的特性称为兴奋性（excitability）。在生理学中将这些可兴奋组织接受刺激后所产生的生物电反应过程及表现称之为兴奋（excitation）。知识点：需要留意兴奋性和兴奋概念的辨析。可兴奋组织：神经、肌肉和腺体等组织受刺激后，能迅速地产生可传布的动作电位。可兴奋组织感受刺激产生兴奋能力的高低反映了该组织兴奋性的高低。
可兴奋组织有两种基本的生理活动过程：兴奋活动和抑制（inhibition）活动。兴奋和抑制是对立统一的生理活动过程。三、应激性 机体或一切活体组织对周围环境变化具有发生反应的能力或特性称为应激性（irritability）。兴奋性和应激性的区别：具有兴奋性的组织必然具有应激性，而非可兴奋组织只有应激性没有兴奋性。四、适应性 生物体所具有的这种适应环境的能力称之为适应性（adaptability）。1、长期居住在高原地区的居民，其血液中的红细胞数量远远超过平原地区的居民。因为血中红细胞数量的增多大大提高了血液运输氧的能力，创造了适应客观环境而生存的条件。2、运动员经过长期的力量训练可使肌肉的力量和体积增加；长期经过耐力训练可使肌肉耐力、心肺功能得到改善等，这些都是人体对环境变化产生适应的结果。五、生殖 生物的生命是有限的，必须通过生殖（reproduction）过程进行自我复制和繁殖，使生命过程得到延续。但是，近几年由于生物技术的发展，可以通过克隆技术使生命得到复制，传统的生殖理论和观念受到挑战。扩展内容：
由王庭槐主编、人民卫生出版社2018年8月出版的国家卫健委“十三五”规划教材《生理学》（第9版）中，除了传统（经典）的生命活动的基本特征外，新添加了“衰老”作为一个生命体征：生命周期中有一个随着时间的进展而表现出功能活动的不断减退、衰弱，直至死亡的过程，这个过程泛称为衰老(senescence)，在文献中也常以“老化”( ageing)出现。一、内环境及其稳态 细胞外液被称为机体的内环境(internal environment)。细胞生存要求内环境各项理化因素相对稳定。然而，内环境理化性质不是绝对静止不变的，而是各种物质在不断交换、转变中达到相对平衡状态，这种动态平衡状态称为稳态(homeostasis)。二、生理机能的调节 （一）神经调节 神经调节（neuroregulation）是指在神经活动的直接参与下所实现的生理机能调节过程，是人体最重要的调节方式。神经活动的基本过程是反射（reflex）。反射活动的结构基础是反射弧（reflex arc）。反射弧包括感受器、传入神经纤维、反射中枢、传出神经纤维和效应器五个环节。（二）体液调节 通过体液的运输来实现的，因而称为体液调节（humoral regulation）。被调节的细胞或组织称为靶细胞(target cell)或靶组织(target organ)。（三）自身调节 自身调节（autoregulation）是指组织、细胞在不依赖于外来的神经或体液调节情况下，自身对刺激发生的适应性反应过程。举例：骨骼肌或心肌收缩前的长度对其收缩力量有调节作用。在一定范围内肌肉的初长度增加时，收缩力量会相应增加，而肌肉的初长度缩短时收缩力量就减小。（你听说过鞭打效应吗？更好理解这些内容，请阅读：人体运动的终极奥义，与皮鞭之间有什么神秘联系？）（四）生物节律 各种生理功能活动会按一定的时间顺序发生周期性变化，这种生理机能活动的周期性变化，称为生物的时间结构，或称为生物节律（biorhythm）。生物节律可按其发生的频率高低分为近似昼夜节律、亚日节律和超日节律三大类。（运动训练中周期问题问题很重要，更多能容请参考：周期训练：历史与理论基础）一、非自动控制系统（了解） 在控制系统中，控制部分不受受控部分的影响，即受控部分不能通过反馈活动改变控制部分的活动，这种控制系统称为非自动控制系统（non-automatic control system）。二、反馈控制系统（掌握） 在控制系统中，控制部分不断受受控部分的影响，即受控部分不断有反馈信息返回输入给控制部分，并改变它的活动。在人体生理功能调节的自动控制系统中，如果受控部分的反馈信息能减弱控制部分活动，这样的反馈称为负反馈（negative feedback）。负反馈是可逆的，是维持人体生理机能活动经常处于稳态的重要调节机制。举例：人体正常体温、血压、心率和某些激素水平。如果反馈信息能促进或加强控制部分活动，这种反馈称为正反馈（positive feedback）。正反馈往往是不可逆的，是不断增强的调控过程，直到整个生理过程结束为止。举例：排尿反射、分娩过程、血液凝固。注意：需要牢牢记住以上七个例子，并且能够做出区分。三、前馈控制系统（了解） 在调控系统中，有时干扰信息在作用于受控部分引起输出效应发生变化的同时，还可以直接通过感受装置直接作用于控制部分，称为前馈。举例：动物见到食物就引致唾液分泌，这种分泌比食物进入口中后引致唾液分泌来得快，而且富有预见性，更具有适应性意义。一、运动生理学的发展历史（了解）（一）运动生理学萌芽 在这一时期，希尔出版了他的三部运动生理学名著：《肌肉活动》(Muscular Activity ，1926) 、《人类的肌肉运动》(Muscular Movement in Man ，1927) 、《有生命的机械》(Living Machinery，1927) 。哈佛疲劳实验室(Harvard Fatigue Laboratory)于1927年建立，1947年关闭。在这20年的时间里，哈佛疲劳实验主要在以下两个方面为运动生理学的发展作出了突出贡献：第一，该实验室是培养国际运动生理学杰出人才的摇篮，培养了一批年轻的运动生理学精英。第二，该实验室的研究广泛、深入，其研究内容构成了现代运动生理学的框架和基础，有些研究领域仍然是当今的热点问题。
图9 哈佛疲劳实验室讨论会
哈佛疲劳实验室重要研究领域包括：研究了运动员最大摄氧量、氧债和长时间运动中的碳水化合物和脂肪代谢；探讨了高原、干燥、湿热以及寒冷对运动能力的影响；观察了运动员运动时血液的酸碱平衡、血氧饱和度、氧分压、二氧化碳和一氧化碳等指标的变化及其生理学作用；制定了各种营养素的评价方法、并阐明了及各种营养素的生理作用；发明了著名的用于间接测量最大摄氧量的哈佛台阶试验等。（三）北欧及其他地区运动生理学的发展对运动生理学的影响
图10 Per-Olof Åstrand在进行Monark功率自行车测试继哈佛疲劳试验室之后，北欧引领了运动生理学的发展。与此同时，在北美、苏联、亚洲等地也有一些学者为运动生理学的发展作出了贡献。1957年，北京体育学院为我国首次培养出第一批运动生理学研究生。他们在我国运动生理学发展过程中作出了重要贡献。二、运动生理学研究现状（了解） 学科之间相互交叉与覆盖，是现代运动生理学研究的显著特征。目前，运动生理学无论在研究水平，还是能力方面，都已经处于体育科学的金字塔尖之上，必将在未来继续引领体育科学研究向前发展。三、运动生理学研究的重点课题 注意：本部内容为了解知识，但是对于考研或考博同学，可以根据提纲查阅更多课外文献资料，对论述题的解答有帮助。
我国运动生理学工作者应立足本职，面向世界，面向体育运动实践这个主战场，把握机遇，迎接挑战，努力创新，不断开拓，进一步提高研究水平，相信我国的运动生理学研究在不远的将来一定能跻身于世界的前列，为促进体育事业的发展做出更大的贡献。拓展知识：运动生理学的相关学术组织 广大运动生理学学者主用通过以下三个组织展开科研学术活动：1、中国生理学会运动生理学专业委员会（CSEP） 成立于2002年10月，在武夷山会议上成立。目前，该学会主任委员为北京体育大学运动人体科学学院周越教授。该组织定期会召开一些运动生理学科研或者教学方面的学术会议。如2011年的“运动与骨骼肌”专题研讨会、2013年的“运动与健康”学术研讨会及2015年的“运动与心血管保护”专题研讨会。2、华人运动生理与体适能学者学会（SCSEPF） 成立于2002年。目前学会主席为香港浸会大学的傅浩坚教授。该组织主要由两岸三地的老教授杨锡让、林正常、傅浩坚教授促成。目前共举办了18届年会，地点涉及到大陆、香港、台湾和澳门等地。3、中国体育科学学会运动生理生化分会 成立于2010年，主任委员目前为田野教授。目前，生理生化分会是中国体育科学学会下属的第一大分会。分会于2010年10月在成都举办了第一届全国学术大会，第二届在2012年日照召开，第三届在2014年贵阳召开，第四届在2016年的无锡召开，第五届在2018年北京召开。国际上，有专门的美国运动生理学会（ASEP），他们会定期召开自己的年会；生化方面有专门的国际生物化学会议定期召开 。本章重点知识点： 生命活动的基本特征（新陈代谢、兴奋性、应激性、适应性）；内环境；稳态；神经调节；正反馈和负反馈；外延的运动生理学新进展。
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教学和学习用书： 
王瑞元，周越. 运动生理学习题集. 人民体育出版社. 根据全国运动生理学教师和学生的使用的反馈，这个版本应该是最容易上手的。同时，本教材是建国50年来，体育学所有书中被引量高居第二位的图书。目前，这本教材目标是供体育教学专业和运动人体科学专业同时使用的版本。预计在2021年书本将会更新，一分为三：分别有三本书对应运动训练学；运动人体科学专业和运动康复专业；康复治疗学专业。同时，本教材配备有习题集，需要考研的同学需要认真翻一翻。
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