Temperature and neuromuscular function

ABSTRACT

This review focuses on the effects of different environmental temperatures on the neuromuscular system. During short duration exercise, performance improves from 2% to 5% with a 1 1C increase in muscle temperature. However, if central temperature increases (i.e.,  hyperthermia), this positive relation ceases and performance becomes impaired. Performance impairments in both cold and hot environment
are related to a modification in neural drive due to protective adaptations, central and peripheral failures. This review highlights, to some extent, the different effects of hot and cold environments on the supraspinal, spinal and peripheral components of the neural drive involved in the up- and downregulation of neuromuscular function and shows that temperature also affects the neural drive transmission to the muscle and the excitation-contraction coupling.

INTRODUCTION

In the years following (and even preceding) the Second World War, there has been a large amount of research on the effect of thermal conditions on exercise capacity in humans (e.g., Dill et al., 1938; Eichna et al., 1945; Adolph et al., 1947; Bazett, 1949; Hardy, 1949). During the following 50 years, most of researches examining the consequences of exercising in a cold environment – or cold water – focused on health and safety issues (e.g., Shephard, 1985; Lin, 1988; Doubt, 1991); whereas the research in hot environments focused on  cardiovascular adaptations (e.g., Williams et al., 1962; Leithead & Lind, 1964; Strydom et al., 1966; Wyndham et al., 1968; Rowell, 1974; Brengelmann, 1983; Sawka et al., 1983). However, the 1990s saw a slight shift in research focus from a health and cardiovascular model to a neural model. Indeed, the cardiovascular adaptations were unable to explain some observations, such as the decrement in muscle activation observed with passive hyperthermia in the 2000s (Morrison et al., 2004; Thomas et al., 2006; Racinais et al., 2008). One of the first studies to investigate the effect of environmental conditions on the central nervous system (CNS) concluded that there was an alteration in cortical excitability of hyperthermic (central temperature increased up to 44–45 1C) anesthetized cats (Bulochnik & Ziablov, 1977). In humans, cerebral adaptations to environmental temperature have been studied from both a circulatory (e.g., Nybo & Nielsen, 2001b; Nybo et al., 2002; Rasmussen et al., 2004) and neural (e.g., Nielsen et al., 2001; Nybo & Nielsen, 2001c; Todd et al., 2005) perspectives during this last decade.

چکیده

این بررسی بر تاثیرات دما محیط های مختلف بر سیستم عصبی عضلانی تمرکز دارد. در طول تمرین کوتاه، عملکرد با افزایش 1 1C در دمای ماهیچه از 2 تا 5 درصد بهبود می یابد. با این حال، اگر درجه حرارت مرکزی افزایش یابد (به عنوان مثال، هیپرترمی)، این رابطه مثبت متوقف می شود و عملکرد ضعیف می شود. اختلالات عملکرد در هر دو محیط سرما و گرما مربوط به تغییر در درایو عصبی به دلیل سازگاری حفاظتی، خرابی های مرکزی و محیطی است. این بررسی برخی از اثرات متفاوتی از محیط های گرم و سرد بر اجزای سوپراسپینال، نخاع و محیطی درایو عصبی را درگیر در تنظیم و بالا بردن عملکرد عصبی عضلانی نشان می دهد و همچنین نشان می دهد که درجه حرارت نیز بر روی انتقال درایو عصبی به عضله و انقباض زاویه اتصال.

مقدمه

در سالهای پس از جنگ جهانی دوم (و حتی قبل از آن)، تحقیقات زیادی در مورد تاثیر شرایط حرارتی بر ظرفیت ورزش در انسان انجام شده است (به عنوان مثال، دیل و همکاران، 1938؛ Eichna et al.، 1945؛ آدولف و همکاران، 1947؛ باست، 1949؛ هاردی، 1949). در طول 50 سال بعد، بیشتر تحقیقات در مورد عواقب انجام تمرین در یک محیط سرد یا آب سرد – بر مسائل بهداشت و ایمنی تمرکز کرده اند (به عنوان مثال، Shephard، 1985؛ لین، 1988؛ شک، 1991)؛ در حالی که تحقیق در محیط های گرم بر روی سازگاری های قلبی عروقی متمرکز بود (به عنوان مثال، ویلیامز و همکاران، 1962، Leithead و Lind، 1964، Strydom و همکاران، 1966؛ Wyndham و همکاران، 1968؛ روول، 1974؛ Brengelmann، 1983؛ Sawka et al.، 1983). با این حال، دهه 1990، تغییرات جزئی در تمرکز تحقیقات از یک مدل سلامت و قلب و عروق به یک مدل عصبی دید. در واقع، سازگاری قلب و عروق قادر به توضیح برخی از مشاهدات، مانند کاهش فعال سازی عضلات مشاهده شده با هیپرترمی منفعل در 2000s (موریسون و همکاران، 2004؛ توماس و همکاران، 2006؛ Racinais و همکاران، 2008). یکی از اولین مطالعات انجام شده برای بررسی تاثیر شرایط محیطی بر سیستم عصبی مرکزی (CNS) نتیجه گیری کرد که تغییرات در تحریک پذیری قشر هیپرترمی (درجه حرارت مرکزی تا 1-4 سانتیمتر افزایش یافته) گربه های بیهوش شده (Bulochnik & Ziablov، 1977 ) در انسان انطباق مغز با دمای محیط از هر دو مورد از یک گردش خون بررسی شده است (به عنوان مثال، Nybo & Nielsen، 2001b؛ Nybo و همکاران، 2002؛ Rasmussen et al.، 2004) و عصب (به عنوان مثال Nielsen et al.، 2001؛ Nybo & Nielsen، 2001c؛ Todd et al.، 2005) دیدگاه ها در طول این دهه گذشته.

Year: 2010

Publisher : ASPETAR

By :  S. Racinais, J. Oksa

File Information: English Language/ 18 Page / size: 225 KB

Download

سال : 1389

ناشر : ASPETAR

کاری از : S. Racinais, J. Oksa

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 18 صفحه / حجم : KB 225

لینک دانلود