نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه رفتار حرکتی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
2 گروه مربیگری ورزشی، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Background and Aims Fatigue resulting from physical and cognitive activities is one of the fundamental challenges in sports sciences and neurosciences, which can affect an individual’s physical and psychological performance. The present study aims to compare the effects of physical activity and brain activity until exhaustion on heart rate (objective physiological response) and perceived exertion of fatigue (subjective response) in females.
Methods This is a quasi-experimental study on 20 female students aged 25-30 from Alzahra University, Tehran, Iran, who were selected using a purposive sampling method. They were divided into two groups: brain activity (n=10) and physical activity (n=10). The physical activity group performed the plank exercise for 15 minutes or more until reaching fatigue, while the brain activity group performed the Stroop task for 45 minutes. Borg’s Rating of Perceived Exertion Scale, Falstein et al.’s 10-item fatigue assessment scale, and a Polar heart rate monitor were used to collect data. Perceived exertion of physical and mental fatigue, and heart rate in each group were recorded before the activity, 5 and 10 minutes during the activity, immediately after, and five minutes after the end of the activity.
Results The results of repeated measures analysis of variance showed that the heart rate and perceived exertion of physical and mental fatigue in both groups increased with increasing duration of physical or mental exercises. The mean heart rate and perceived exertion of physical fatigue were significantly higher in the physical activity group than in the brain activity group in the fifth and tenth minutes during the activity, immediately after the end of the activity, and five minutes after the activity (P=0.001). The mean perceived exertion of mental fatigue was higher in the brain activity group than in the physical activity group in the fifth and tenth minutes during the activity, immediately after the end of the activity, and five minutes after the activity (P=0.001).
Conclusion Physical activity until exhaustion mainly increases the physiological load (heart rate) of females, while brain activity until exhaustion increases their cognitive load (perceived exertion of mental fatigue). These results can provide a scientific basis for optimizing training programs for women by balancing between physical and mental loads. Designing effective exercise protocols for women requires simultaneous attention to physical and mental dimensions of fatigue. This integrated approach not only prevents the occurrence of premature exhaustion but also significantly reduces the risk of exercise-induced injuries.
کلیدواژهها [English]
Introduction
With the improvement of human living standards, more people have realized the importance of exercise for health and have engaged in regular exercise to maintain their health. Exercise has a positive impact on the cardiovascular system, both in the short and long term. However, excessive exercise may harm the body and cause musculoskeletal injuries, overtraining syndrome, atrial fibrillation, and decreased immune function.
Several studies have shown that reduced heart rate variability (HRV) can be a sign of disorders in the autonomic nervous system and imbalances in stress responses, which have a negative impact on cognitive function. Also, the effect of physical activities and cognitive load on heart rate and its variability is one of the topics of interest in recent research. However, since fatigue from physical and brain activity is a complex and multifaceted concept, and HRV has many computable components that have diverse sources, this complicates the precise biopsychological interpretation of the relationship of physical and brain activities with heart rate. Therefore, in recent studies, it has been emphasized that for better comparison, future studies should provide new insights into the physiological and methodological bases of heart rate. Therefore, this study seeks to assess whether physical and brain activities until exhaustion affect objective and subjective physiological responses (Heart rate and perception of mental and physical fatigue) in women. Also, how do these effects change during and after exercise?
Methods
This is a quasi-experimental study. The study population consists of all female students aged 25-30 years at Alzahra University in Tehran, Iran. Using G*Power software (considering a test power of 0.8, an effect size of 0.8, and an error level of 0.05), a sample size of 20 was calculated. Based on the inclusion criteria (being right-handed, having normal or corrected vision, physical and mental health, not having heart problems such as palpitations, chest pain or heart failure, and no previous familiarity with performing the stroke), 20 students were selected using a purposive sampling method and were divided into two groups of 10 including brain activity and physical activity groups. In the physical activity group, participants performed stretching and warming up with activities such as jumping, squatting, lying down, sitting, and standing for 10 minutes to prevent physical injury. Participants performed the plank exercise for 15 minutes or more until reaching the highest level of fatigue. In the brain activity group, participants performed the Stroop task for 45 minutes. To collect data, Borg Rating of Perceived Exertion Scale, Falstein et al.’s 10-item fatigue assessment scale, and a Polar heart rate monitor were used. Physical fatigue induced by the plank test, mental fatigue induced by the Stroop test, and heart rate were recorded before the start of the activity, 5 and 10 minutes during the activity, immediately after, and five minutes after the end of the activity.
Results
The results of repeated measures analysis of variance showed that the mean heart rate of the physical activity group was significantly higher than that of the brain activity group in the fifth and tenth minutes during the activity, immediately after, and five minutes after the activity (P<0.001). The physical activity group had the highest mean heart rate in the tenth minute of activity and immediately after the end of the activity, but the heart rate decreased five minutes after the activity.
The perceived exertion of physical activity in the physical activity group was significantly higher than in the brain activity group in the fifth and tenth minutes during the activity, immediately after, and five minutes after the activity (P<0.001). The physical activity group had the highest mean perceived exertion of physical activity in the tenth minute of activity and immediately after the end of the activity, but five minutes after the activity, the mean score decreased.
The mean perceived exertion of brain activity in the brain activity group was higher than in the physical activity group in the fifth minute and tenth minutes during the activity, immediately after, and five minutes after the activity (P<0.001). The brain activity group had the highest mean score in the tenth minute of activity and immediately after the end of the activity, but it decreased five minutes after the activity.
Conclusion
Although both physical and brain activities lead to fatigue in women, the mechanisms and manifestations of this fatigue are different in terms of physiological and subjective factors. Physical activity is more associated with obvious changes in their heart rate, while brain activity mainly increases their cognitive load (subjective perception of fatigue). These results imply that fatigue occurs not only at the peripheral and muscular level, but also at the central and cognitive level. Therefore, a complete explanation of the phenomenon of fatigue requires a multifaceted understanding of the interactions between the central nervous system, psychological regulation mechanisms, and physical components.
This is especially important in conditions such as intensive training, in sports requiring high concentration, or in rehabilitation interventions. Based on the findings, it is recommended that a comprehensive and multidimensional approach be adopted in the design and monitoring of exercises for women by considering both physical and cognitive loads of the exercise. Also, investigating the neurophysiological mechanisms associated with mental fatigue can provide new horizons in understanding the role of the brain in limiting physical performance and regulating motor behavior.
Ethical Considerations
Compliance with ethical guidelines
This study was approved by the Ethics Committee of the Sport Sciences Research Institute of Iran (Code: SSRI.REC.2211.1962). All ethical principles were observed in this study, including obtaining informed consent from participants, maintaining the confidentiality of their information, and respecting their right to leave the research.
Funding
This article was extracted from the master’s thesis of Fatemeh Sadat Mosavian at Alzahra University, Tehran, Iran. This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-for profit sectors.
Authors' contributions
Conceptualization and methodology: Parvaneh Shamsipour Dehkordi; Data collection and preparing the initial draft: Fatemeh Sadat Mosavian ;Methodology and data analysis: Maryam Khalaji.
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgments
The authors would like to thank the female students who participated in this study for their cooperation.
مقدمه و اهداف
با بهبود استانداردهای زندگی انسان، افراد بیشتری به اهمیت ورزش برای سلامتی پی میبرند و برای حفظ سلامتی خود به تمرینات بدنی منظم میپردازند [1]. سالهاست مشخص شده است فعالیت بدنی تأثیر بسزایی بر سلامت و عملکرد انسان دارد و بهطور جداییناپذیری با سیستم قلبیعروقی مرتبط است [2]. این امر باعث ایجاد تغییرات مثبت در سیستم قلبیعروقی، در کوتاهمدت و درازمدت میشود [2]. بااینحال ورزش مناسب، برای سلامتی مفید است. درحالیکه ورزش بیشازحد ممکن است به بدن آسیب برساند (آسیبهای عضلانی و اسکلتی، سندرم تمرین بیشازحد، فیبریلاسیون دهلیزی و کاهش عملکرد ایمنی) [1]. زمانی که فردی فعالیت بدنی انجام میدهد، بدن او به این فعالیت پاسخ میدهد و برای جبران آن، بهطور حاد و مزمن سازگاری ایجاد میکند [3، 4].
قلب بهعنوان یکی از ارگانهای اصلی این جبران، عضلات خود را منقبض کرده و حجم نهایی دیاستولیک بزرگتری تولید میکند. قلب یک پمپ الکترومکانیکی است که خون اکسیژندار را براساس نیاز به حرکت پمپاژ کرده و خون بدون اکسیژن را از سراسر بدن دریافت میکند [5]. این فعالیت به میوکاردیوسیتهای میوکارد وابسته است (قانون فرانکاستارلینگ) و موجب افزایش بازگشت وریدی قلب میشود. همچنین وضعیت اینوتروپیک قلب نیز افزایش مییابد تا نیروی انقباض حجم نهایی دیاستولیک را بیشتر کند [6].
علاوهبراین ورما و همکاران بیان کردند وجود پمپ از عضلات اسکلتی عمدتاً فعال است و فشار خون را افزایش میدهد [7]. همچنین پمپ تنفسی از ناحیه شکم بازگشت وریدی قلب را افزایش میدهد که درنتیجه، حجم پیشبار قلب نیز افزایش مییابد [8]. با تمام این موارد، حجم ضربهای قلب افزایش مییابد و اگر این فرایند بهطور مزمن انجام شود، سیگنال مهار ضربان قلب ایجاد میشود که سبب کاهش ضربان قلب استراحت فرد میشود و درنتیجه، کارایی ضربان قلب فرد افزایش مییابد [5]. فعالیت بدنی بهعنوان یک عامل شناختهشده، مدولاسیون خودکار قلب را بهبود میبخشد که با تغییر ضربان قلب اندازهگیری میشود [9]. اثرات فعالیت بدنی بر ضربان قلب هنوز بهطور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است.
افزایش فعالیت بدنی ضربان قلب را در سایر گروههای سنی مانند بزرگسالان جوان و میانسال کاهش میدهد [10]. کارترو همکاران گزارش کردند مردان هنگام انجام تمرینات با شدت مشابه، ضربان قلب کمتری نسبت به زنان دارند. علاوهبراین، رنی و همکاران دریافتند افزایش سطوح فعالیت بدنی متوسط بهطور قابلتوجهی باعث کاهش ضربان قلب در حال استراحت در مردان شد، اما در زنان بدین صورت نبود. ضربان قلب طبیعی بین 60 تا 100 ضربه در دقیقه است. بااینحال در افراد جوان سالم، ضربان قلب بسیار کمتری را میتوان بهطور معمول مشاهده کرد؛ بهخصوص در افرادی که ازنظر بدنی فعال هستند. تغییر ضربان قلب نیز یک اتفاق طبیعی است [10]. در طول فعالیت (ورزش)، در کار با حالت پایدار، ضربان قلب در 3 تا 5 دقیقه اول بهشدت افزایش مییابد. پس از ایجاد حالت پایدار، ضربان قلب تا پایان کار تغییر قابلتوجهی نمیکند. در فرایند ریکاوری، بسته به نوع کار (سبک، متوسط، زیر حداکثر یا حداکثر)، ضربان قلب با سرعتهای مختلف به مقادیر استراحت بازمیگردد. اگر کار با شدت سبک یا متوسط باشد (مانند تناسب اندام)، ضربان قلب در عرض چند دقیقه به مقادیر استراحت بازمیگردد [10].
ازسویدیگر باتوجهبه تأثیرات فعالیت بدنی بر کاهش ضربان قلب استراحت، این کاهش میتواند 3 مکانیسم عمل را ارائه دهد: مکانیسم عصبی، که ازطریق عملکرد اعصاب حسیعضلانی (حسگرهای شیمیایی و مکانیکی) به تغییرات محیطی (مرکز کنترل قلب و عروق) اطلاعرسانی کرده و براساس شدت فعالیت ورزشی، محرکهای لازم را تنظیم میکند؛ مکانیسم بارورفلاکس، که فعالیت بدنی را بهعنوان یک تنظیمکننده رفتاری در هر ضربان در نظر میگیرد و مقادیر فشار خون را در محدوده نوسان حفظ میکند و همچنین بر تغییرات تنش عروقی تأثیر میگذارد و مکانیسم مرکزی، که فعالیتهای مرتبط با سیستم عصبی خودمختار را کنترل میکند و تغییرات در فعالیتهای سمپاتیک و پاراسمپاتیک را در طول ورزش تنظیم میکند [11]. درحالیکه فعالیت بدنی بهطور مستقیم بر افزایش ضربان قلب و بهبود عملکرد قلبیعروقی تأثیر میگذارد، فعالیتهای شناختی نیز میتوانند با ایجاد تغییراتی در پاسخهای فیزیولوژیک قلب، مانند تغییرات ضربان قلب، بر عملکرد قلب تأثیرگذار باشند [12].
فعالیتهای شناختی طولانیمدت میتوانند منجر به خستگی ذهنی شوند [13]. این نوع خستگی که ناشی از انجام مداوم و طولانیمدت تکالیف شناختی (مانند تکالیف مرتبط با زمان انجام کار) است، تأثیر منفی قابلتوجهی بر عملکردهای مختلف شناختی وابسته به قشر پیشپیشانی میگذارد. در چنین شرایطی، تمایل به صرف تلاش بیشتر کاهش مییابد و این امر معمولاً با افت کارایی عملکرد و افزایش خطاها همراه است [14]. پاسخهای فیزیولوژیکی توسط سیستم عصبی خودمختار کنترل میشود. سیستم عصبی خودمختار از 2 بخش تشکیل شده است: سیستم عصبی سمپاتیک و سیستم عصبی پاراسمپاتیک [15]. سیستم عصبی خودمختار بهعنوان یک بستر نوروفیزیولوژیک تعدیل انطباقی رفتار تحت شرایط متغیر محیطی شناخته شده است که نقش حیاتی در انجام تکالیف شناختی و طولانیمدت دارد [15]. تغییرپذیری ضربان قلب با بسیاری از نواحی مغز و پدیدههای روانشناختی، بهویژه آنهایی که با خستگی مرتبط هستند، ارتباط دارد. بهطور خاص، اجزای واگ تغییرپذیری ضربان قلب با تغییرات ساختاری در ساختارهای جسم مخطط و لیمبیک مرتبط هستند. این امر نشان میدهد این نواحی مغز ممکن است بهعنوان پایهای آناتومیکی مهم برای مدولاسیون اتونوم پاراسمپاتیک عمل کنند [15]. این نواحی مغز، شبکههای مهمی برای تنظیم عاطفی و شناختی را تشکیل میدهند و در طول عملیات ذهنی خستهکننده، سطح فعالیتشان تغییر میکند. تون واگ قلب بهعنوان شاخصی از فعالیت سیستم عصبی پاراسمپاتیک، پیشبینیکننده طیف وسیعی از عملکردهای شناختی، مانند عملکردهای اجرایی، توجه، حافظه فعال و تنظیم هیجان است که نسبت به مدتزمان اجرای تکلیف آسیبپذیر هستند [15].
مهمتر از همه، افزایش فعالسازی پاراسمپاتیک (یعنی افزایش تون واگ) نشاندهنده جدا شدن شرکتکنندگان از تکلیف جاری است که این وضعیت بهعنوان یکی از قویترین نشانگرهای رفتاری خستگی ذهنی در نظر گرفته میشود [16]. ارتباط بین تغییرپذیری ضربان قلب و عملکرد شناختی در چندین مطالعه گزارش شده است [14]. واورزینیاک و همکاران نشان دادند بین کاهش تغییرپذیری درونفردی زمانهای واکنش و اختلال در پاسخهای قلبیعروقی به استرس ذهنی در سالمندان ارتباط وجود دارد. [14]. از سوی دیگر ماتوز و همکاران نشان دادند برخلاف تصور رایج، شرایط خستگی ذهنی ناشی از تکالیف شناختی طولانیمدت با افزایش معنادار در شاخصهای مرتبط با فعالیت واگال همراه بوده است. پاسخ فیزیولوژیک به خستگی ذهنی لزوماً بهصورت کاهش فعالیت پاراسمپاتیک بروز نمییابد، بلکه ممکن است سیستم عصبی با افزایش فعالیت واگال بهعنوان یک راهکار محافظتی عمل کند. بر پایه یافتههای یک مرور نظاممندی که فورته و همکاران در سال 2014 انجام دادند، کاهش تغییرپذیری ضربان قلب (HRV) میتواند نشاندهنده نقص در عملکرد شناختی باشد و بهعنوان یک نشانگر زیستی پیشآگهیدهنده برای اختلالات عصبی-شناختی عمل کند [15]. همچنین مطالعات قبلی نشان دادند تغییرپذیری ضربان قلب مربوط به تکلیف شناختی بهموازات فعالیت قشر پیش پیشانی (PFC) تغییر میکند[17].
کو و همکاران کاهش قابلتوجه نوسانات ضربان قلب را از حالت استراحت تا یک کار استروپ در افراد مبتلا به اختلال شناختی خفیف (MCI) در مقایسه با گروه کنترل سالم گزارش کردند که نشاندهنده عقبنشینی عصب واگ در افراد مبتلا به اختلال شناختی خفیف است. افراد مسنتر عملکرد پایینتری را در عملکرد شناختی عمومی و عملکرد اجرایی، همراه با افزایش جبرانی فعالیت PFC و کاهش تغییرپذیری ضربان قلب (HRV) نشان دادند [17]. مارکورا و همکاران نشان دادند اجرای 90 دقیقهای فعالیت شناختی پیش از فعالیت بدنی فزاینده، منجر به کاهش زمان رسیدن به واماندگی، افزایش میزان درک تلاش و عدم تغییر در ضربان قلب نسبت به جلسه کنترل شد [13]. همچنین اسمیت و همکاران نشان دادند انجام 30 دقیقه فعالیت شناختی موجب کاهش مسافت دویدن در آزمون یویو شد که این کاهش عملکرد با افزایش درک، تلاش و عدم تغییر در ضربان قلب همراه بود [18].
در سالهای اخیر، تغییرات قابلتوجهی در رویکردهای بالینی به توانبخشی، بهویژه در سطح بینالمللی شکل گرفته است. براساس جدیدترین دستورالعملهای ارائهشده در کنگره پزشکی توانبخشی آمریکا، ادغام همزمان شاخصهای شناختی و فیزیولوژیکی در پایش شدت تمرینات توانبخشی بهعنوان یک ضرورت مطرح شده است. در همین راستا، استفاده از شاخصهایی مانند تغییرپذیری ضربان قلب (HRV) و مقیاسهای درک خستگی میتواند میزان دقت در ارزیابی وضعیت بیماران را تا حدود 35 درصد افزایش دهد. این تأکید بر پایش چندوجهی، نشاندهنده پیچیدگی تجربه خستگی در فرایندهای توانبخشی است که صرفاً با بررسی شاخصهای فیزیولوژیکی یا روانی بهتنهایی قابلشناسایی و مدیریت کامل نیست [17].
پژوهشهای جدید نیز بهخوبی از این تغییر نگرش حمایت میکنند. برای مثال، مطالعه لوورنزو و همکاران نشان داد ترکیب تمرینات جسمانی و ذهنی میتواند تا 37 درصد عملکرد روزانه بیماران را نسبت به مداخلات سنتی حرکتی بهبود بخشد [17]. بهطور خاص، نتایج پژوهش گریلی و همکاران نیز بر اهمیت این رویکرد تأکید میکند؛ آنها نشان دادند تنها پس از 5 جلسه تمرینات ترکیبی، شامل تمرینات تناوبی با شدت بالا و تکالیف شناختی در سالمندان مبتلا به سکته مغزی، بهبود قابلتوجهی در عملکرد حرکتی و شناختی بیماران حاصل شد [19]. شواهد نشان میدهد بیشتر آسیبهای ورزشی در اواخر تمرین یا مسابقه رخ میدهند که این موضوع میتواند نتیجه اختلالات ناشی از خستگی در کنترل عصبیعضلانی باشد. این اختلالات موجب کاهش دقت در اجرای حرکات، بهکارگیری الگوهای حرکتی پرخطر و درنهایت افزایش ریسک آسیبدیدگی میشوند [20].
از دیدگاه توانبخشی، این موضوع بسیار حائز اهمیت است؛ چراکه عضلات نهتنها وظیفه انقباض برای حرکت را بر عهده دارند، بلکه در کاهش نیروهای ضربهای، جذب فشارهای وارده به ساختارهای استخوانی و ثباتبخشی به مفاصل نیز نقش کلیدی ایفا میکنند. اختلال در عملکرد عضلات به دلیل خستگی میتواند کارایی آنها در انجام این وظایف حمایتی را کاهش داده و درنتیجه توانایی بدن برای جلوگیری از آسیب کاهش یابد [21]. این شواهد برجسته میکنند که درک دقیق و مقایسهای از مکانیسمهای خستگی ذهنی و جسمانی، بهویژه در تعامل با سیستم عصبیقلبی، خلأ مهمی در ادبیات علمی فعلی است. بااینحال بسیاری از پژوهشهای پیشین، این دو نوع خستگی را بهطور مجزا بررسی کردهاند و کمتر به تعامل آنها در شرایط طبیعی پرداختهاند. درحالیکه در شرایط واقعی، مانند ورزشهای رقابتی یا مشاغل پراسترس، خستگی ترکیبی رخ میدهد. این پژوهش با رویکردی یکپارچه و استفاده همزمان از شاخصهای عینی (مانند ضربان قلب) و ذهنی (مانند مقیاس بورگ)، به درک بهتری از پدیده خستگی بهعنوان یک حالت چندبعدی کمک میکند [14].
باتوجهبه پیشینه پژوهش و نتایج متناقض، هدف این پژوهش بررسی مکانیسمهای متمایز خستگی ناشی از فعالیتهای جسمانی و شناختی و تأثیرات متفاوت آنها بر شاخصهای فیزیولوژیک و ادراکی است. هندرسون و همکاران استدلال کردند الگوی کاهش ضربان قلب مرتبط با رویداد، نشاندهنده تغییر نسبی در تخصیص منابع توجهی است که به موجب آن افراد ترجیحاً رویدادهای خارجی (دریافت) را پردازش میکنند و رویدادهای داخلی را نادیده میگیرند [22]. تغییرپذیری ضربان قلب بهعنوان یک شاخص امیدوارکننده برای ارزیابی فعالیت بدنی و عملکرد شناختی مطرح است [14، 23، 24].
مطالعات متعدد نشان دادهاند کاهش تغییرپذیری ضربان قلب میتواند نشانهای از اختلالات در سیستم عصبی خودمختار و عدم تعادل در پاسخهای استرسی باشد که تأثیر منفی بر عملکرد شناختی دارد [25]. همچنین تأثیر فعالیتهای جسمانی و بار شناختی بر پاسخهای ضربان قلب و تغییرپذیری آن، یکی از مباحث مورد توجه در پژوهشهای اخیر است [26، 27]. با وجود این، ازآنجاییکه خستگی ناشی از فعالیت بدنی و مغزی حالتی پیچیده و چندوجهی است و تغییرپذیری ضربان قلب دارای اجزای قابلمحاسبه زیادی است که منابع متنوعی دارند، این موضوع تفسیر زیستروانشناختی دقیق ارتباط فعالیت بدنی و ذهنی با تغییر ضربان قلب را بسیار پیچیده میکند. پژوهش حاضر دقیقاً به دلیل وجود این خلأ علمی طراحی شده است. هدف ما آن بوده که با مقایسه تأثیر فعالیت جسمانی و فعالیت مغزی (شناختی) تا آستانه واماندگی بر شاخصهایی مانند ضربان قلب و درک خستگی ذهنی و جسمانی، به یک درک جامعتر و کاربردیتر از ماهیت چندبُعدی خستگی انسانی دست یابیم. چنین درکی میتواند هم در پیشگیری از تمرینزدگی در ورزشکاران و هم در افزایش کارایی برنامههای بازتوانی بیماران نوروموتور، نقش کلیدی ایفا کند؛ بهویژه نتایج این مطالعه میتواند برای متخصصان توانبخشی، فیزیوتراپیستها و مربیان ورزشی کاربردی باشد تا شدت و نوع تمرین را براساس ظرفیت جسمی و ذهنی افراد، بهینهسازی کنند. بهطور خاص، پژوهش حاضر به دنبال پاسخگویی به این پرسشهای کلیدی است که چگونه میتوان الگوهای متفاوت پاسخهای فیزیولوژیک (ضربان قلب) و ادراکی (ادراک از خستگی مغزی و جسمانی) را بین 2 نوع خستگی جسمانی و مغزی شناسایی و کمیسازی کرد؟ همچنین چگونه میتوان از این یافتهها برای طراحی مداخلات بهینه در حوزههای ورزشی و توانبخشی بهره برد؟
مواد و روشها
تحقیق حاضر از نوع نیمهآزمایشی با طرح تحقیق پیشآزمون پسآزمون در 2 گروه آزمایش است. جامعه آماری پژوهش حاضر دانشجویان دختر دانشگاه الزهرای (س) تهران بودند. باتوجهبه معیارهای ورود به مطالعه (راست دست بودن، داشتن بینایی نرمال یا اصلاحشده، سلامت جسمی و روانی، نداشتن مشکلات قلبی اعم از تپش قلب، درد قفسه سینه یا نارسایی قلبی و عدم آشنایی قبلی با اجرای ضربه) و با استفاده از نرمافزار جیپاور با توان آزمون 0/8، اندازه اثر 0/8 و سطح خطای 0/05، حجم نمونه 20 دانشجوی دختر 25 تا 30 ساله دانشگاه الزهرا (س) در نظر گرفته شد که به روش نمونهگیری هدفمند انتخاب و به 2 گروه فعالیت ذهنی و فعالیت بدنی (هر گروه 10 نفر) تقسیم شدند. ملاک خروج از مطالعه شامل همکاری نکردن شرکتکنندگان در روند اجرای پژوهش بود. بهمنظور رعایت ملاحظات اخلاقی، فرم رضایت آگاهانه شرکت در پژوهش که در آن، ویژگیهای پژوهش توضیح داده شده بود، توسط شرکتکنندگان تکمیل و به آنها اطمینان داده شد این آزمایش هیچ مشکلی برایشان ایجاد نخواهد کرد و در هر مرحله از پژوهش میتوانند از ادامه همکاری خودداری کنند. همچنین این پژوهش توسط کمیته ملی اخلاق در پژوهش پژوهشگاه تربیتبدنی و علوم ورزشی تأیید شد.
ابزارهای پژوهش
پرسشنامه دست برتری ادینبورگ
برای سنجش دست برتری از پرسشنامه دست برتری ادینبورگ استفاده شد. این ابزار، پرسشنامهای 10 مادهای است که ترجیح دستی را در نوشتن، نقاشی، پرتاب، قیچی کردن، مسواک زدن، استفاده از چاقو، استفاده از قاشق، جارو کردن، روشن کردن کبریت و باز و بسته کردن درب قوطی میسنجد. این آزمون 5 گزینه دارد که بهصورت همیشه با راست (10 نمره)، اغلب با راست (5 نمره)، اغلب با هر دو (صفر نمره)، اغلب با چپ (5- نمره) و همیشه با چپ (10- نمره) تنظیم شده و دامنه نمره از 100- (چپ) تا 100 + (راست) متغیر است [26].
آزمون استروپ
از این آزمون برای ایجاد خستگی ذهنی استفاده شد. در تکلیف استروپ شرکتکنندگان باید بدون توجه به معنی کلمه، یکی از 4 کلید رنگی روی صفحه کلید (زرد، قرمز، آبی، سبز) را که مطابق با رنگ جوهر کلمه است فشار دهند. تداخل نامگذاری رنگ کلمه با فرایند خواندن باعث ایجاد اثر استروپ میشود که منجر به بازداری ذهنی میشود. بااینحال برای معنی کلمه، شرکتکننده مجبور است دستورالعمل قبلی را نادیده بگیرد و به کلمه توجه کند نه رنگ جوهر. برای مثال، هنگامی که کلمه زرد به رنگ قرمز ظاهر میشود، شرکتکننده باید کلید را مطابق با کلمه نوشتهشده، یعنی کلید زرد، فشار دهد [27].
تمرین پلانک
تمرین پلانک برای ایجاد خستگی جسمانی انجام شد. تمرین پلانک یک فعالیت ورزشی ایزومتریک است که ازطریق انقباض مداوم، خستگی عضلانی ایجاد کرده و منجر به کاهش تدریجی کارایی عصبیعضلانی میشود. شرکتکنندگان این تمرین را در حالت استاندارد پلانک ساعد انجام دادند؛ بهطوریکه وزن بدن خود را روی ساعدها و انگشتان پا تحمل کرده و خط مستقیمی از سر تا پا حفظ کردند. بهمنظور ایجاد خستگی بهصورت کنترلشده و یکنواخت، از شرکتکنندگان خواسته شد تا وضعیت پلانک را تا رسیدن به سطح درکشده خستگی 17 یا بالاتر در مقیاس اصلاحشده بورگ حفظ کنند که نشاندهنده سطح بسیار دشوار است. هر آزمودنی به مدت 15 دقیقه و بیشتر تا حد خستگی واماندهساز به تمرین پلانک پرداخت. پس از رسیدن به این آستانه، فرد از ادامه تمرین منع میشد. پس از اتمام تمرین پلانک، یک دوره استراحت 30 ثانیهای در نظر گرفته میشد و سپس شرکتکنندگان به اجرای وظیفه سوینگ گلف میپرداختند. این روش، القای استاندارد خستگی جسمانی را امکانپذیر کرد، درحالیکه خطر آسیب را به حداقل رسانده و کنترل دقیقی بر شدت تمرین اعمال میکرد [28، 29].
دستگاه ضربانسنج
برای کنترل شدت تمرین، ضربان قلب شرکتکنندهها در طول جلسه تمرین خستگی جسمانی بهوسیله نوار حسگر ضربان قلب اندازهگیری شد. این نوار حسگر از تجهیزات جانبی ساعت ورزشی با نشان تجاری پلار (مدل آر. سی. تری جی. پی. اس.)، ساخت کشور آلمان است که پیش از شروع تمرین روی قفسه سینه نصب شد و در طول تمرین اندازهگیری دقیقی از ضربان قلب را روی صفحه نمایش ساعت فراهم کرد. این دستگاه ضدآب بود و خطای سنجش ضربان قلب در آن 0/01 توسط تولیدکننده گزارش شده است. در پژوهش حاضر، دامنه ضربان قلب هدف در طول تمرین براساس حداکثر ضربان قلب شرکتکنندهها روی دستگاه تنظیم شد؛ طوریکه در صورت کاهش سطح فعالیت صدای اخطار دستگاه فعال میشد. بدین ترتیب پس از شروع تمرین و رسیدن ضربان قلب به آستانه هدف، سطح فعالیت و بار تمرینی کنترل شد.
مقیاس اصلاحشده بورگ
برای کنترل شدت تمرین شمرده میشود، اما تفاوتهای فردی در تحمل فشار و خستگی ناشی از تمرین ممکن است زمان رسیدن به واماندگی را تحت تأثیر قرار میدهد. میزان درک فشار شرکتکنندگان با استفاده مقیاس بورگ هر 5 دقیقه یک بار و در انتهای پروتکل تمرینی (هنگامی که فرد اعلام واماندگی میکند) سنجش شد. مقیاس بورگ از نوع مقیاسهای درجهبندیشده تصویری است و از یک محور افقی تشکیل شده است که در طول محور از عدد 6 (حداقل تلاش) تا 20 (فشار حداکثر) درجهبندی شده است و برای اندازهگیری ادراک تلاش جسمی استفاده شد [28].
مقیاس خودارزیابی خستگی ذهنی
توسط فالستاین در سال 1973 طراحی شده است که بهصورت خودگزارشی در یک پیوستار خطکشوار از اعداد صفر تا 10 نوشته شده است. در این مقیاس، مقدار صفر نشاندهنده کمترین سطح خستگی و عدد 10 بیانگر بیشترین میزان خستگی است. این آزمون یک آزمون استاندارد است که روایی و پایایی آن در تحقیقات پیشین مورد تأیید گزارش شده است [25].
روش اجرا
در ابتدا توضیحاتی درباره نحوه انجام فرایند آزمون به افراد ارائه شد و سپس پرسشنامه جمعیتشناختی توسط شرکتکنندگان تکمیل شد؛ در ادامه با استفاده از بلت ضربانسنج، ضربان قلب شرکتکنندگان قبل از شروع فعالیت، 5 و 10 دقیقه پس از شروع فعالیت پلانک یا تکلیف استروپ، در پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت جسمانی یا مغزی ثبت شد.
برای گروه فعالیت بدنی، پروتکل به این صورت بود که ابتدا شرکتکنندگان به مدت 10 دقیقه حرکات کششی و گرم کردن با فعالیتهایی نظیر پرش، چمباتمه زدن، خوابیدن، نشستن و ایستادن را برای جلوگیری از آسیب جسمانی انجام دادند. شرکتکنندگان به مدت 15 دقیقه یا بیشتر تا زمان رسیدن به بالاترین حد خستگی تمرین پلانک را انجام دادند. قبل از شروع فعالیت جسمانی، 5 و 10 دقیقه پس از شروع فعالیت پلانک، در پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت، مقیاس درک فشار جسمانی بورگ و مقیاس خودارزیابی خستگی ذهنی بهطور شفاهی بیان و ضربان قلب شرکتکنندگان ثبت شد.
برای گروه فعالیت ذهنی، شرکتکنندگان بهمدت 45 دقیقه تکلیف استروپ را انجام دادند. قبل از شروع فعالیت ذهنی استروپ، 5 و 10 دقیقه پس از شروع، در پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت مقیاس درک فشار جسمانی بورگ و مقیاس خودارزیابی خستگی ذهنی بهطور شفاهی بیان و ضربان قلب شرکتکنندگان ثبت شد.
برای تحلیل دادهها از آمار توصیفی، شامل شاخص مرکزی (میانگین) و شاخص پراکندگی (انحرافمعیار) و ترسیم نمودارها و جداول مختلف در شرایط آزمایشی استفاده شد. از آمون شاپیرو ویلک برای نرمال بودن دادهها و آزمون لون برای برابری واریانسها استفاده شد. برای بررسی و تحلیل فرضیههای تحقیق، تحلیل واریانس مرکب با اندازههای تکراری، تحلیل واریانس یکراهه و آزمون تعقیبی توکی برای مقایسههای زوجی استفاده شد. برای تحلیل دادهها از نرمافزار آماری SPSS نسخه 24 و ترسیم جداول و نمودارها توسط نرمافزار اکسل استفاده شد.
یافتهها
جدول شماره 1 میانگین و انحرافمعیار پاسخهای فیزیولوژیکی و ادراکشده جسمانی و مغزی در گروهها را نشان میدهد.
یافتههای ارائهشده در جدول شماره 1 نشان داد ضربان قلب و درجه سختی ادراکشده مغزی و جسمانی شرکتکنندگان هر دو گروه فعالیت جسمانی و مغزی با افزایش مدتزمان تمرین جسمانی یا ذهنی افزایش مییابد.
بهمنظور بررسی تفاوت ضربان قلب در مراحل مختلف فعالیتهای جسمانی و مغزی از آزمون تحلیل واریانس با اندازههای مکرر استفاده شد که نتایج آن در جدول شماره 2 گزارش شده است.
یافتههای ارائهشده در جدول شماره 2 نشان داد اثر تفاوتهای بینگروهی معنادار است (001/P˂0). بهعبارتدیگر هر دو فعالیت جسمانی و مغزی باعث افزایش ضربان قلب شدند. باتوجهبه میانگینها، فعالیت جسمانی در حد واماندهساز باعث افزایش بیشتر ضربان قلب نسبت به گروه فعالیت مغزی وامانده ساز شد. اثر اصلی مراحل ارزیابی معنادار است (001/P˂0). نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی نشان داد بین میانگین ضربان قلب در حالت استراحت با میانگین ضربان قلب در دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت، تفاوتهای زوجی معنادار است. بین میانگین ضربان قلب در دقیقه پنجم با 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت تفاوت معنادار نیست. سایر تفاوتهای زوجی معنادار بود. مقایسه میانگینها نشان داد شرکتکنندگان در دقیقه دهم و پایان فعالیت بالاترین میانگین ضربان قلب و در زمان استراحت پایینترین میانگین ضربانقلب را دارند. اثر تعاملی مراحل ارزیابی در گروه معنادار است (001/P˂0).
یافتهها نشان داد بین ضربان قلب 2 گروه فعالیت جسمانی و مغزی در مراحل ارزیابی استراحت، دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت تفاوت معنادار وجود دارد (001/P˂0). جدول شماره 1 و تصویر شماره 1 نشان دادند میانگین ضربان قلب گروه فعالیت جسمانی در مراحل ارزیابی دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت بالاتر از گروه تمرین مغزی است و گروه فعالیت جسمانی در دقیقه دهم فعالیت و پایان فعالیت بالاترین میانگین ضربان قلب را دارند، اما در مرحله 5 دقیقه بعد از فعالیت، ضربان قلب کاهش مییابد.
برای متغیر ادراک سختی فعالیت جسمانی، یافتههای ارائهشده در جدول شماره 3 نشان داد تفاوتهای بینگروهی معنادار است (001/P˂0).
بهعبارتدیگر هر دو فعالیت جسمانی و مغزی باعث افزایش درجه ادراک سختی فعالیت جسمانی شدند. باتوجهبه مقایسه میانگین، فعالیت جسمانی در حد واماندهساز باعث افزایش ادراک سختی فعالیت جسمانی نسبت به گروه فعالیت مغزی واماندهساز شد. اثر اصلی مراحل ارزیابی معنادار است (001/P˂0). نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی نشان داد بین میانگین ادراک سختی فعالیت جسمانی در حالت استراحت با ادراک سختی فعالیت جسمانی در دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت، تفاوتهای زوجی معنادار است. بین میانگین ادراک سختی فعالیت جسمانی در دقیقه پنجم با 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت تفاوت معنادار نیست. سایر تفاوتهای زوجی معنادار بود. مقایسه میانگینها نشان داد شرکتکنندگان در دقایق دهم و پایان فعالیت بالاترین میانگین ادراک سختی فعالیت جسمانی و در زمان استراحت پایینترین میانگین را دارند. اثر تعاملی مراحل ارزیابی در گروه معنادار است (001/P˂0).
یافتهها نشان داد بین ادراک سختی فعالیت جسمانی 2 گروه فعالیت جسمانی و مغزی در مراحل ارزیابی استراحت، دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت تفاوت معنادار وجود داشت (001/P˂0). مقایسه میانگینها در جدول شماره 1 و تصویر شماره 2 نشان دادند میانگین ادراک سختی فعالیت جسمانی گروه فعالیت جسمانی در مراحل ارزیابی دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت بالاتر از گروه تمرین مغزی است و گروه فعالیت جسمانی در دقیقه دهم فعالیت و پایان فعالیت بالاترین میانگین ادراک سختی فعالیت جسمانی را دارند، اما 5 دقیقه بعد از فعالیت، درجه ادراک سختی فعالیت جسمانی کاهش مییابد.
برای مقایسه درجه ادراک سختی فعالیت مغزی یافتههای ارائهشده در جدول شماره 4 نشان داد تفاوتهای بینگروهی معنادار است (001/P˂0).
بهعبارتدیگر هر دو فعالیت جسمانی و مغزی باعث افزایش درجه ادراک سختی فعالیت مغزی شدند. باتوجهبه مقایسه میانگین، فعالیت مغزی در حد واماندهساز باعث افزایش درجه ادراک سختی فعالیت مغزی نسبت به گروه فعالیت جسمانی واماندهساز شد. اثر اصلی مراحل ارزیابی معنادار است (001/P˂0).
نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی نشان داد بین میانگین درجه ادراک سختی فعالیت مغزی در حالت استراحت با ادراک سختی فعالیت مغزی در دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت تفاوتهای زوجی معنادار است. بین میانگین ادراک سختی فعالیت مغزی در دقیقه پنجم با 5 دقیقه بعد از پایان فعالیت تفاوت معنادار نیست. سایر تفاوتهای زوجی معنادار بود. مقایسه میانگینها نشان داد آزمودنیها در دقایق دهم و پایان فعالیت مغزی بالاترین میانگین ادراک سختی فعالیت مغزی و در زمان استراحت پایینترین میانگین را دارند. اثر تعاملی مراحل ارزیابی در گروه معنادار است (001/P˂0). یافتهها نشان داد بین درجه ادراک سختی فعالیت مغزی 2 گروه فعالیت جسمانی و مغزی در مراحل ارزیابی استراحت، دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت تفاوت معنادار وجود دارد (001/P˂0).
مقایسه میانگینها در جدول شماره 1 و تصویر شماره 3 نشان داد میانگین ادراک سختی فعالیت مغزی گروه فعالیت مغزی در مراحل ارزیابی دقیقه پنجم، دقیقه دهم، پایان فعالیت و 5 دقیقه بعد از فعالیت بالاتر از گروه فعالیت جسمانی است و گروه فعالیت مغزی در دقیقه دهم فعالیت و پایان فعالیت بالاترین میانگین ادراک سختی فعالیت مغزی را دارند، اما در مرحله 5 دقیقه بعد از فعالیت، درجه ادراک سختی فعالیت مغزی کاهش مییابد.
بحث
هدف از پژوهش حاضر مقایسه تأثیر فعالیت بدنی و مغزی بر پاسخهای فیزیولوژیک عینی و ذهنی، بررسی تغییرات حین و بعد از تمرین تا حد واماندگی بود. یافتههای این مطالعه نشان داد فعالیتهای جسمانی و ذهنی بهصورت مجزا و همزمان، تأثیرات متفاوتی بر پاسخهای فیزیولوژیک عینی (ضربان قلب)، جسمی (ادراک خستگی جسمانی) و مغزی (ادراک خستگی ذهنی) در حین و پس از تمرین تا حد واماندگی دارند. در گروه فعالیت بدنی، ضربان قلب بهطور معناداری افزایش یافت و در دقیقه دهم و مرحله واماندگی به بالاترین سطح رسید (از 72/5 به 163/3 ضربه در دقیقه). در مقابل، گروه فعالیت مغزی افزایش ضربان قلب را تجربه کرد (از 73/3 به 147/2 ضربه در دقیقه)، اما این تغییرات نسبت به گروه جسمانی کمتر بود. بااینحال این گروه ادراک خستگی ذهنی بالاتری را گزارش دادند.
بهطورکلی ضربان قلب شاخص مناسبی برای تعیین بار کار جسمانی وارده بر فرد است و میتواند نشانگر برآیند استرس فیزیکی تحمیلشده بر فرد باشد، بنابراین میتوان از آن بهعنوان ملاکی برای ارزیابی کار فیزیکی استفاده کرد [28]. با شروع ورزش، ضربان قلب(HR) متناسب با افزایش شدت ورزش افزایش مییابد. این افزایش تا رسیدن به حالت بیشینه ورزش ادامه مییابد [30]. با رسیدن به شدتهای بیشینه ورزش، HR شروع به یکنواختی میکند. حتی اگر با کار ورزش همچنان به افزایش ادامه دهد. این نشان میدهد که HR به مقدار بیشینه میرسد [31]. اکنون به خوبی ثابت شده است که فعالیت ورزشی صرف نظر از زمان انجام دادن باعث روندی کاهشی در فشارخون سیستول، دیاستول و میانگین و تعدیل ضربان قلب میشود [32، 33]. به طورکلی مشارکت مکرر در تمرینات بدنی شدید منجر به تغییرات قابل توجهی در ساختار و عملکرد میوکارد میشود[34].
با توجه به نتایج دانشمند و همکاران که نشان دادند نرخگذاری مقیاس بورگ همبستگی بالایی با ضربان قلب دارد، میتوان چنین اظهار کرد که نرخگذاری این مقیاس رابطهای نزدیک و تنگاتنگ با بار کار فیزیکی دارد و ازاینرو میتوان از آن برای ارزیابی بار فعالیت بدنی استفاده کرد [32]. این یافتهها در توافق با نتایج مطالعههای مالهوترا و مشعل [35] دربندی و همکاران [36]، و پایند و همکاران [37] بود. پژوهشگران اظهار کردند خستگی جسمانی باعث افزایش ضربان قلب ازطریق مسیرهای فیزیکی یکپارچه میشود. ازآنجاکه عضلات اسکلتی در طول کار سخت و طولانیمدت ذخایر انرژی خود را از بین میبرند، کمبود آدنوزین تریفسفات و تجمع فسفات غیرآلی باعث کاهش کارایی انقباض میشود و نیاز به افزایش تولید قلب برای حفظ عملکرد را ایجاد میکند [33]. این تقاضا سیستم عصبی سمپاتیک را فعال میکند و باعث آزاد شدن کاتکولامینها (اپینفرین / نوراپینفرین) از مغز فوقکلیوی و پایانههای عصبی سمپاتیک میشود. این هورمونها به گیرندههای β₁-آدرنرژیک در گره سینوسیدهلیزی متصل میشوند و درنتیجه نرخ ضربان قلب افزایش مییابد [30]. همچنین کاهش حجم پلاسمای ناشی از تعریق با تأثیر بر مکانیسم فرانکاستارلینگ، ضربان قلب را کم میکند، از طرف دیگر، کمپرسور قلبی برای حفظ برونده قلب افزایش مییابد [34].
بهطورکلی، این مکانیسمها در مواجهه با خستگی حاد و استرس متابولیکی، خونرسانی به قسمتهای مختلف بدن را حفظ میکنند؛ اگرچه فعالسازی طولانیمدت میتواند خطرات آریتمی را در افراد مستعد افزایش دهد [33]. یافته پژوهش دربندی و همکاران نشان داد نظارت بر سیگنالهای ضربان قلب ابزاری مؤثر برای ارزیابی خستگی فیزیکی در کارگاههای تولیدی و ساختوساز است؛ زیرا رابطه مستقیمی بین ویژگیهای خستگی و ضربان قلب وجود دارد. نتایج ارائهشده در این مقاله نشان داد روش پردازش پیشرفته سیگنال ضربان قلب بهعنوان ابزاری مؤثر برای پایش دقیق و لحظهای خستگی جسمانی بهخوبی عمل میکند و به افزایش ایمنی کارگران و به حداقل رساندن حوادث کمک میکند [35].
نتایج پایند و همکاران نشان داد در یک دوره تمرینی 4 هفتهای با شدت کم، اما حجم رو به افزایش، مقیاس میزان ادراک سختی تغییراتی را نشان میدهد که توسط دادههای عینی ضربان قلب قابلتشخیص نبود [37]. بهویژه جلسات تمرینی با درک ذهنی «متوسط» و «سخت» با افزایش خستگی مرتبط بودند، درحالیکه بار تمرینی مبتنی بر ضربان قلب چنین ارتباطی را نشان نداد. یک تئوری رایج این است که میزان ادراک سختی در طول تمرین منعکسکننده فرمان مرکزی حرکتی است که از نواحی پیشحرکتی و حرکتی مغز ناشی میشود [38]؛ علاوهبراین فرمان حرکت مرکزی نیز به پاسخ HR به ورزش ازطریق تعدیل فعالیت سیستم عصبی خودمختار کمک میکند [39]. از سوی دیگر یافته پژوهش حاضر با نتایج پژوهش حبیبی و همکاران، دشتی خویدکی، کرنلیسن و همکاران همراستا نیست [40، 41].
پژوهشگران اظهار کردند بین فعالیت بدنی و ضربان قلب رابطه معناداری یافت نشد. همچنین بین شاخص کار و اوقات فراغت در فعالیت بدنی و ضربان قلب رابطه معناداری مشاهده نشد. فعالیت بدنی بر کاهش ضربان قلب تأثیر معناداری دارد؛ یعنی در حالت استراحت تمرینات منتخب در کاهش ضربان قلب مؤثر هستند و باعث افزایش کارایی قلب میشوند [42]. همچنین سیلر و کیجرلند در پژوهششان هیچ تفاوتی در توزیع شدت بین HR و میزان ادراک سختی در طول یک دوره آمادهسازی 32 روزه قبل از مسابقه، در اسکیبازان سطح بالا پیدا نکردند [43].
پژوهشهای اخیر ازطریق بررسی میزان درک تلاش نشان میدهند تلاش مغزی طولانیمدت سبب ایجاد خستگی ذهنی میشود و با افزایش میزان درک تلاش و ایجاد خستگی ذهنی، عملکرد جسمانی کاهش خواهد یافت [44]. تحقیقات ارتباط قلب و مغز اخیراً به دلیل شواهدی که ماهیت دوطرفه آن را تأیید میکند، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است [44]. نتایج پژوهش حاضر با یافته فورته و همکاران، اسمیت و همکاران، پئنا و همکاران، ون کاتسم و همکاران همراستا است [14، 44-47]. درک سنتی از محور قلب ـ مغز نشان میدهد مغز سیگنالهایی را برای تنظیم عملکردهای قلب به قلب منتقل میکند. بااینحال شواهد اخیر نشان میدهد قلب همچنین میتواند با مغز ارتباط برقرار کند و بینش جدیدی درمورد ماهیت دوسویه این تعامل ارائه میدهد. این دیدگاه از دیدگاه زیستیروانی اجتماعی پشتیبانی میکند که پیشنهاد میکند سلامت فیزیولوژیکی، روانشناختی و شناختی به هم مرتبط هستند و بر بهزیستی فیزیکی، روانی و اجتماعی تأثیر میگذارند [14]. به نظر میرسد ارتباط بین تغییرات ضربان قلب و تغییرات مرتبط با خستگی در عملکرد شناختی با ارتباطات مستقیم عملکردی و ساختاری بین کنترل واگ و چندین نواحی مغز، مانند نواحی لیمبیک و پیشپیشانی مرتبط باشد [17].
پئنا و همکاران نشان دادند خستگی ذهنی ناشی از انجام فعالیت ذهنی طولانی میتواند باعث کاهش فعالیت عصب واگ و افزایش فعالیت سیستم سمپاتیک شود که در نتیجه آن ضربان قلب افزایش مییابد. اما این اصل تنها در زمانی اتفاق میافتد که تلاش ذهنی تنها انجام شود [45]. زمانی که تلاش ذهنی و فعالیت ورزشی بهصورت همزمان انجام میشود به دلیل اینکه سیستم عصبی خودکار با فعالیت ورزشی جسمانی به اندازه زیادی فعال شده است، تلاش ذهنی نمیتواند این سیستم را بیشتر فعال کند [17]. همچنین برون و همکاران دریافتند خستگی مغزی منجر به کاهش معنادار در تمایل به تلاش درکشده، کاهش تعهد به اهداف و افت عملکرد ورزشی میشود که این امر در شاخصهای عینی، شامل کاهش میانگین ضربان قلب و کاهش حجم کار انجامشده مشهود بود [46]. بااینحال، ارائه بازخورد لحظهای ضربان قلب (بیوفیدبک) به افراد کمک کرد تا با وجود خستگی ذهنی، سطح عملکردی مشابه شرایط بدون خستگی را حفظ کنند [46]. از سوی دیگر یافته پژوهش حاجی آقا بزرگی و همکاران با یافته پژوهش حاضر همراستا نیست. آنها نشان دادند خستگی ذهنی میتواند موجب کاهش فعالیت عصب واگ و افزایش فعالیت دستگاه سمپاتیک شود که در نتیجه آن ضربان قلب افزایش مییابد [47].
از سوی دیگر نتایج پژوهشهای تصویربرداری عصبی اخیر واتانب نشان داده است خستگی ذهنی منجر به تغییرات خاصی در فعالیت پیشانی میشود. بهطور خاص کاهش 18 تا 22 درصد در فعالیت متابولیک قشر پیشانی مشاهده شده است [48]. این کاهش فعالیت با اختلال در اجرا مانند مهار پاسخ اختلال همراه است که میتواند در آزمایشهای رفتاری مانند«برو-نرو» (GO/ NO-GO) اندازهگیری شود [47]. در تببین این فرضیه میتوان این چنین بیان کرد در سطح فیزیولوژیکی، محور هیپوتالاموس ـ هیپوفیز ـ آدرنال بهعنوان یک سیستم یکپارچه هماهنگکننده پاسخهای استرس و خستگی عمل میکند. ترشح هورمون آزادکننده کورتیکوتروپین از هیپوتالاموس و ترشح هورمون آدرنوکورتیکوتروپیک از غده هیپوفیز منجر به تنظیم کورتیزول میشود که مستقیماً بر عملکرد سیستم عصبی خودمختار تأثیر میگذارد [47]. تغییرات در تعادل سمپاتوواگال که ازطریق شاخصهایی، مانند تغییرپذیری ضربان قلب قابلاندازهگیری است، منعکسکننده این فعلوانفعالات پیچیده است [47].
در سطح سلولی و مولکولی، تغییرات در انتقالدهندههای عصبی، ازجمله گلوتامات، نوراپی نفرین و دوپامین، بهعنوان پیوندهای حیاتی بین فعالیت عصبی و عملکرد قلبیعروقی عمل میکنند [49]. این تغییرات عصبی شیمیایی، نهتنها بر عملکرد شناختی تأثیر میگذارد، بلکه فعالیت قلبی را ازطریق مسیرهای نزولی تعدیل میکند [50]. بنابراین خستگی ذهنی را میتوان بهعنوان نتیجه نهایی بینظمی در این سیستم عصبی فیزیولوژیکی یکپارچه درک کرد که در هر دو سطح رفتاری (اختلال شناختی) و فیزیولوژیکی (تغییرات ضربان قلب) ظاهر میشود [50].
اگرچه این مطالعه به بررسی تأثیر خستگی مغزی و جسمانی بر تغییرات ضربان قلب و ادراک از خستگی جسمانی و ذهنی پرداخته است، اما با چند محدودیت مهم همراه بوده است. نخست آنکه نمونهگیری عمدتاً از جمعیت جوان و سالم انجام شده که ممکن است تعمیمپذیری نتایج به گروههای سنی دیگر یا افراد با شرایط پزشکی خاص را محدود کند. دوم، ارزیابی خستگی بهصورت تجربی و در محیط کنترلشده آزمایشگاهی انجام شد که ممکن است کاملاً بازتابدهنده شرایط واقعی زندگی روزمره نباشد. همچنین اگرچه از روشهای استاندارد برای اندازهگیری متغیرها استفاده شد، اما عدم کنترل برخی عوامل مخدوشگر بالقوه مانند وضعیت هیدراتاسیون، مصرف کافئین و تفاوتهای فردی در آستانه خستگی ممکن است بر نتایج تأثیر گذاشته باشد. درنهایت، این مطالعه مقطعی بود و توانایی استنباط روابط علی را محدود میکرد. پژوهشهای آیندهنگر با دورههای پیگیری طولانیتر و نمونههای متنوعتر میتوانند این محدودیتها را برطرف کنند.
نتیجهگیری
پژوهش حاضر با هدف تحلیل اثرات فعالیتهای جسمانی و مغزی بر پاسخهای فیزیولوژیک عینی و ذهنی در شرایط تمرینی تا حد واماندگی طراحی شد. یافتهها نشان داد اگرچه هر دو نوع فعالیت منجر به بروز خستگی میشوند، اما سازوکار و جلوههای این خستگی ازنظر فیزیولوژیک و ذهنی متفاوت است. فعالیت بدنی بیشتر با تغییرات آشکار در شاخصهای فیزیولوژیک مانند ضربان قلب همراه بود، درحالیکه فعالیت مغزی عمدتاً موجب افزایش بار شناختی و ادراک ذهنی از فشار شد. این نتایج دلالت بر آن دارند که خستگی نهتنها در سطح محیطی و عضلانی، بلکه در سطح مرکزی و شناختی نیز بروز مییابد. باتوجهبه نتایج، افراد میتوانند باتوجهبه پاسخهای فیزیولوژیک بدن خود به فعالیتهای بدنی، برنامههای ورزشی شخصیسازیشدهای طراحی کنند که هم از آسیبها جلوگیری کند و هم به حداکثر بازدهی برسد.
یکی از اثرات نوآورانه این مطالعه بر روند توانبخشی، فراهم کردن چارچوبی کاربردی برای پیشبینی و مدیریت ظرفیت روانفیزیولوژیکی بیماران در طول تمرینات بازتوانی است. از منظر توانبخشی، یافتههای این پژوهش میتوانند بهعنوان مبنایی برای طراحی مداخلات چندبعدی در درمان بیماران نورولوژیک، بهویژه آنهایی که دچار نقصهای عملکردی مرکزی و محیطی هستند، به کار روند. بهطور خاص، پیشنهاد میشود در مراحل اولیه بازتوانی برای بیماران مبتلا به سکته مغزی یا پارکینسون، تمرینات با بار شناختی کم و نظارت دقیق فیزیولوژیکی آغاز شود و بهتدریج با افزایش تحمل سیستم عصبی، اجزای شناختی به برنامه تمرینی افزوده شود.
ازسویدیگر، استفاده از شاخصهای خستگی (مانند HR و میزان ادراک سختی) میتواند در شخصیسازی پروتکلهای توانبخشی و تطبیق آن با ظرفیت عصبیعضلانی بیمار، نقش تعیینکنندهای ایفا کند. همچنین این نتایج برای طراحی پروتکلهای تمرینی در توانبخشی قلبی نیز مفید است؛ جایی که تنظیم دقیق شدت تمرین براساس پاسخ فیزیولوژیکی، میتواند از وارد آمدن استرس بیشازحد به سیستم قلبیعروقی جلوگیری کرده و ایمنی تمرین را افزایش دهد. درواقع با مشخص شدن اینکه پاسخ به خستگی در فعالیتهای جسمانی و شناختی دارای الگوهای متفاوتی است، این امکان فراهم میشود که قبل از بروز خستگی بحرانی، با تحلیل همزمان دادههای عینی و ذهنی، شدت و محتوای تمرینات بازتنظیم شود [21].
همچنین یافتههای مطالعه میتوانند در طراحی دورههای توانبخشی پلهای و مرحلهبندیشده کاربرد داشته باشند. بهعبارتی، این امکان ایجاد میشود که این دورهها ابتدا با تمریناتی شروع شود که بار ذهنی یا جسمانی کمتری دارند و سپس با پیشرفت وضعیت بیمار، میزان درگیری هر حوزه افزایش یابد. این نوع برنامهریزی تطبیقی، بهویژه برای افرادی که دچار کاهش تحمل روانی یا قلبیعروقی هستند (مانند سالمندان، بیماران قلبی و افراد دچار افسردگی پس از سکته مغزی)، بسیار مؤثر خواهد بود. بنابراین تبیین کامل پدیده خستگی مستلزم درک چندسویه از تعاملات بین سیستم عصبی مرکزی، مکانیسمهای تنظیم روانشناختی و مؤلفههای جسمانی است. این امر بهویژه در شرایطی مانند تمرینات فشرده، ورزشهای نیازمند تمرکز بالا، یا مداخلات توانبخشی، اهمیت دوچندان مییابد. با اتکا به این یافتهها، پیشنهاد میشود در طراحی و نظارت بر تمرینات ورزشی، رویکردی جامع و چندبُعدی اتخاذ شود که نهفقط بار جسمانی، بلکه بار شناختیذهنی تمرین را نیز لحاظ کند. همچنین بررسی مکانیسمهای نوروفیزیولوژیک مرتبط با خستگی شناختی میتواند افقهای جدیدی در فهم نقش مغز در محدودسازی عملکرد جسمانی و تنظیم رفتار حرکتی فراهم آورد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
در اجرای پژوهش ملاحظات اخلاقی مطابق با دستورالعمل کمیته اخلاق پژوهشگاه تربیت بدنی در نظر گرفته شده و کد اخلاق به شماره SSRI.REC-2211-1962 دریافت شده است.
حامی مالی
این مقاله برگرفته از پایاننامه کارشناسی ارشد فاطمه سادات موسویان در دانشگاه الزهرا است و هیچ کمک مالی از ارگانهای تأمین مالی در بخشهای دولتی، تجاری و یا غیرانتفاعی دریافت نکرد.
مشارکت نویسندگان
ایدهپردازی، طراحی روش: پروانه شمسی پوردهکردی؛ جمعآوری دادهها و تهیه نسخه اولیه مقاله: فاطمه سادات موسویان؛ طراحی روش و آنالیز دادهها: مریم خلجی.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
تشکر و قدردانی
نویسندگان از دانشجویانی که در این مطالعه شرکت کردند، به خاطر همکاریشان تشکر و قدردانی میکنند.
References
References