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運動生理週訊運動生理週訊電子報
Online ISSN : 1814-7712
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主題:運動與身體發展
發言 : scwang 時間 : 01/05/25(03:06:54) From : 140.123.252.117
運動生理週訊(第93期)

運動與身體發展(May.25.2001)

王順正

身體發展的生理學意義

  人體身體的發展是生長和發展兩種現象的綜合,生長是指體積(身高與體重)的增加,發展則是機能(功能)的提高,生長與發展實際上是互為因果,無法劃出明顯的界線。根據臺灣省教育廳於民國74年發表之國民中學體育常識教學資料指出,所謂身體發展的定義是:有機體或其器官的增大、加重,同時構造更加精密,機能更加進步。

  就人類身體發展的變化來看,由於個別差異極大,以年齡來區分身體發展的狀況是極不適當的方法(吳文忠,1977;Astrand與Rodahl,1986)。因此,研究身體發展的情形時,一般是以嬰兒激增期、學童安定期、青春激增期與成熟漸緩期來區分身體發展的分界。有關身體各臟器的發展過程,則以Scammon的組織臟器發展曲線為代表(吳文忠,1977;臺灣省政府教育廳,1985;林風南,1990)。Scammon將人體的發展過程分為:一般型(general)、神經型(neural)、生殖型(genital)、淋巴型(lymphoid)等四種類型。圖一即將出生到20歲(成熟)之間,將上述各類型發育的最大增加量定為100時,各年齡階段的增加量之百分比。一般型代表身高、體重、胸圍、呼吸器官、循環器官、肌肉與血液等的測量值,在出生後急速發展,然後停滯一段時間,到了青春期時再顯著增加;神經型代表大腦、脊髓、視覺器官與頭部等的測量值,在出生後急速發展,到4至5歲已發展達80%;生殖型代表經巢、卵巢、子宮及體外生殖器等的測量值,青春期以前發育相當差,然後急速發展;淋巴型則為胸腺、淋巴節與間質性淋巴組織等的測量值,在青春期急速發展,其機能也達到最高點,然後逐漸下降。


圖一、Scammon的組織臟器發展曲線圖。


  根據Scammon的組織臟器發展曲線圖,我們可以發現人體各部份的發育過程極不均勻。從身高的成長過程來看,主要有二個主要發展期,一個是出生到三歲,另一個則在青春期左右(14歲前後)。男女生身高發展的主要差異,在於青春期的時間女生比男生早約二年。體重的發展情形與身高極為類似,屬於Scammon臟器發展分類的一般型。

  神經系統的發展比其他器官來得早,尤其是腦的重量方面,出生時已是成人的25%,兩歲半時約為成人的75%,五歲時即達90%(臺灣省政府教育廳,1985),十歲時幾乎與成人一致(中華民國體育協進會編譯組,1991)。由此可見,五歲前兒童在感覺與神經機能的發育即相當顯著。兒童在五歲以後,用來評量神經系統機能指標的敏捷、平衡與急速反覆運動能力測驗結果,即與成人的測量結果相差不多。由神經與肌肉之作用所引起的運動,首先起於不隨意運動的反射;在新生兒期常會發現這種反射性運動,但是隨著腦與脊髓的發達,這種反射會消失,而受意志控制的運動會增加(郭志輝,1987)。在感覺器官的發展方面,視、聽、味、嗅、觸等感覺或深部、平衡等感覺均很早就發展完成。對於聲音或光的反應時間來說,神經系統的發達比肌肉系統來得早,尤其是10至12歲之間的成長最為顯著。事實上,兒童期的身體運動,對於需要力量性的運動雖未成熟,但是已具備完成運動的基本能力。

  骨骼的發展方面。全身有206塊(以上)骨骼,而這些骨骼的長度,直接決定身高的高低,也間接影響身體活動的正常化。骨骼在生長時,生長點的作用是骨骼成長的起點,隨著年齡的增加,生長點則會逐漸消失,到了20歲左右,即無法由X光片中看到骨骼的生長點位置。

  肌肉的發展方面。肌肉的重量在剛出生時約佔體重的23%,8歲時約佔27%,15歲時約佔33%,到16歲時約佔44%與成年人差不多(中華民國體育協進會編輯組,1991)。肌力的發展亦隨年齡的增加而增加,在20至30歲時達最高值,在60歲時約為20至30歲時的80%(臺灣省政府教育廳,1985)。瞬發力的發展則在6歲以後隨年齡增加而增加,在青春期時顯著增加,然後一直呈停滯狀態。16歲左右女子的瞬發力只有相同年齡男子的65%(臺灣省政府教育廳,1985)。不過肌肉的發展,受到使用情形的影響極大,如果長時間不用肌肉,肌肉的重量、肌力、以及肌肉瞬發力都會明顯下降。

  呼吸機能的發展方面。嬰兒剛出生時,肺內面積小,呼吸次數多,呼吸也不規則。同時呼吸時所必須的胸廓、橫隔膜、呼吸肌也未發達,隨著年齡的增加,呼吸的次數會減少,到16歲左右的正常呼吸次數為每分鐘16至18次(Astrand與Rodahl,1986)。

  循環機能的發展方面。由於心臟的機能與全身的發育有極密切的關係,所以在幼兒時,心臟機能即已相當完整,並且隨著身體的發育,心臟的大小與強度會增加,尤其是在身心發育最顯著的青春期,心臟的發育最為顯著。有關心跳率的發展方面,嬰兒的心跳率約為每分鐘120至140次,10歲的學童約為每分鐘80至90次,正常成人的心跳率則約為每分鐘70次(臺灣省政府教育廳,1985)。在運動時的最大氧攝取量方面,亦隨著年齡的增加而上升,但是如果考慮體重的因素時,則沒有最大單位體重氧攝取量的成長效果((18歲以前,圖二)。


圖二、最大氧攝取量與年齡(18歲以前)的關係(林正常,1986)。


  代謝機能的發展方面。代謝機能是維持生面的重要身體機能,包括基礎代謝、體溫調節、水分與電解質的代謝等。基礎代謝為維持組織與器官最低活動必須的能量消耗,單位體重或單位體表面積的基礎代謝,在1至2歲左右達到最大值,以後則逐漸下降。體溫調節機轉的發展,則至青春期方臻成熟。排汗量方面,幼兒期比成人多,在同一條件下幼兒排汗量約為成人的兩倍。

  內分泌機能的發展方面。人體有各種不同的內分泌腺,分泌特有的荷爾蒙。各分泌腺發展的速度並不相同,受到代謝、生長與成熟的影響極大。腦下垂體分泌的荷爾蒙(如生長激素、性腺刺激荷爾蒙),對發育有很大的影響;腦下垂體的重量隨年齡增加,10歲左右急速增重,20至25歲時生長至最大。甲狀腺分泌的荷爾蒙與代謝作用有密切關係;甲狀腺於胎兒期即開始發展,胎兒其第5個月開始分泌,出生以後隨年齡呈線性增加,15至20歲時達最大值。副腎在胎兒期已發展至相當重量,出生後反而減輕,至2歲後在慢慢增加;副腎有皮質、髓質,其分泌量若減少,會使肌肉能量和作業能力隨之降低。男女性腺不同,男生為睪丸、女生為卵巢,各分泌性荷爾蒙;男女性腺之發展速度不同,女子性腺10至14歲發展才趨成熟,而男子性腺分泌之荷爾蒙至15歲以後方達成人之平均值。


身體運動能力與年齡的關係

  人類身體機能的發展,在20歲以前幾乎完全是正面的、積極的成長與發展。事實上,在30歲以後,隨著年齡的增加,大部份的身體運動能力受到極大的負面影響,尤其是有關肌肉、呼吸與循環系統的影響更大。

  有關神經系統方面。腦的重量在15至20歲時最重,以後緩慢地減輕。隨著年齡的增加,神經系統機能降低,尤其以記憶力、學習能力較為顯著。對於反應時間方面,在超過20歲以後,亦會隨著年齡的增加而增加(圖三)。年紀大的人反應時間較為遲鈍,即是反應時間延長的最好證據。此外,其他感覺器官反應的退化,也是年齡所造成的共通現象。


圖三、反應時間(視覺反應)與年齡的關係(吳文忠,1984)。


  骨骼方面。骨骼的退化是由於骨質流失,而出現骨萎縮和骨質疏鬆所致,嚴重時更會形成骨質疏鬆症,尤其是婦女約從30歲開始,骨中礦物質即逐漸流失,而男性大約從50歲才開始有此現象。骨質流失會導致骨骼密度和骨骼應變能力的下降,容易造成骨折的發生。

  肌肉方面。一般人在25至30歲之間,肌力達到最大值(Astrand與Rodahl,1986)。隨著年齡的增加肌力會逐漸下降,林麗娟(1993)指出30歲以後肌力每十年下降約5%。圖四即顯示肌肉的最大等長肌力隨著年齡變化的情形。在肌力退化過程中,以快縮肌退化的比例最高(林麗娟,1993),因此,老年人在肌肉瞬發力上的退化比肌力與肌耐力的退化來得快。


圖四、肌肉最大等長肌力與年齡的關係(Astrand與Rodahl,1986)。


  呼吸系統方面。肺臟的功能在30至60歲之間開始退化(林麗娟,1993)。呼吸肌萎縮、肋軟骨鈣化、費的結締組織增加、肺的彈性降低等,都是造成肺臟功能降低的原因。隨著年齡的增加,人體在最大運動時的換氣量(圖五)與呼吸次數都會明顯的下降,由此可見,呼吸系統的功能會隨著年齡的增加而遞減。


圖五、最大運動時的換氣量與年齡的關係(Astrand與Rodahl,1986)。


  循環系統方面。醫學上認為,人的老化是由血管開始,血管老化會逐漸硬固,直接影響血液的運輸(張國立,1986)。隨著年齡的增加,身體對氧氣的攝取能力確實會明顯的降低(圖六),這是由於心肌萎縮、結締組織增生以及脂肪附著於器官,使得心肌收縮力量減弱,導致最大心跳率、每跳輸出量與動靜脈含氧差都顯著降低,造成氣體交換率的下降,甚至可能形成心血管疾病。


圖六、最大氧攝取量與年齡的關係(左圖以單位時間為單位,
右圖以單位時間與單位體重為單位;Astrand與Rodahl,1986)。


  內分泌系統方面。男性荷爾蒙的分泌量隨年齡而線性下降;女性荷爾蒙亦隨年齡下降,在停經以後則更明顯。甲狀腺素方面,到老年時上看不出有所差異,故其機能不會隨年齡而減退。老年人的腎上腺素分泌會減少,但是皮質素的單位體重分泌量仍與年輕人差不多(吳文忠,1984)。腦下垂體的大小與機能,則不會受年齡的影響。總之,除了性荷爾蒙以外,內分泌系統之機能並不會因年齡的增長而減退。

  Astrand與Rodahl(1986)提出有關身體生理現象與年齡變化(老化)的關係時指出,人體在20歲以後,隨著年齡的增加,身高不會改變、體重上升、心臟重量增加、心臟的容積增加、總血量先增加再下降、總血紅素先增加再下降、肺活量下降、肺呼吸能力下降;在非最大(submaximal)運動時(100Walts的腳踏車運動時),心跳率增加、氧攝取量增加、收縮血壓與舒張血壓明顯上升;在最大(maximal)運動時,最大氧攝取量下降、最大心跳率降低、最大肺換氣量下降、最大呼吸次數降低、最大肺擴散能力下降、最大的血中乳酸值下降、最大肌力亦降低、最大心輸出量與最大每跳心輸出量也可能降低。

  人體是一個活體,有生長與發展的現象,也有老化與功能減退的現象。隨著年齡的增加,身體生理現象有退化發生。如何面對身體功能減退的現象,進而發展出適當增進身體功能的方法,一直是現代醫學與科學研究的重點。事實上,簡單易行的身體適當活動,是避免老化的最簡單且有效的方法。


運動對身體的生理反應有正面積極的效果

  人類身體的發展與退化現象,雖然是自然的生老病死循環,但是,在現今科技的發展下,已有愈來愈多的專家學者在探究「如何使人活得更久更好?」。在一些科學研究與報告中皆發現,身體活動是最直接最有效的方法。

  人體在運動時,身體會產生呼吸加快、心跳增加、新陳代謝變得旺盛,這種現象即是人體本身對於活動與環境的適應。如果人體能夠規律的反覆進行運動,身體內生理機轉會慢慢地變化,使得身體活動效率提高,不僅促進了身體的發展,更能夠減少老化的速率,達到「體格獲得完美發展,提高適應能力」體育學生理意義。

  體育活動能夠促進神經肌肉活動更具協調性、自主神經系統調節更經濟化且更迅速,促進神經在活動中抒解。相反的,也有研究指出,運動確實能夠提高身體的機能,但是,即使人具備了較高的工作水準,對於神經系統的退化並沒有幫助(林麗娟,1993)。

  體育活動也可以促進骨骼的發展。訓練者的骨骼直徑、周圍、以及重量皆會增加,骨質、骨髓、關節軟骨和韌帶的機能都會提昇。同時,體育活動也能夠造成肌肉的適應性肥大、肌纖維變厚與增強、肌力增加、肌耐力提昇、肌肉內各種代謝物質含量增加、肌肉單位面積的微血管數目增加等。

  體育活動能促進胸部擴張增加、安靜呼吸次數減少、換氣效率提高、最大換氣量增加、最大運動的呼吸次數增加、胸部的擴張能力增進等。還可以促進心臟適應性肥大、心臟效率增高、安靜心跳率下降、每跳心輸出量增加、安靜收縮血壓降低、心肺功能(最大攝氧量)提昇、動靜脈含氧差提高,相同負荷時的血中乳酸量下降。體育活動還能使安靜時血漿腎上腺素濃度提高、胰島素濃度下降、腎臟腺皮質素(ACTH)和可體松濃度增加,同時,腎臟腺皮質亦會因身體的活動而肥大。

  除此之外,有關血中代謝物質、身體組成(體脂肪或體重會減少)、免疫功能與生活品質(壓力減輕、精神好、心情愉快、以及睡眠狀況更佳等)等,都會有正面的效果。由此可見,經常性的適當身體活動,是促進身體發展與降低老化的有效方法,在工商業生活環境下的現代人,更應隨時注意身體活動的需求,以獲得健康的身體發展。


  人類身體的發展,在二十歲以前不斷的發育與成熟,在二十歲以後則逐漸的老化。透過身體的規律活動,將有助於神經系統、肌肉骨骼系統、呼吸系統、循環系統與內分泌系統等生理機能的增進,並且能夠提高生活的品質與免疫功能。研究運動生理學的國際知名學者Astrand指出,人體在各種不同環境下活動,足以提供身體不同機能進行調節和整合的特殊情境,使得人體的構造和機能會因短暫或長期的活動,出現立即(acute)與長期(chronic)的生理變化。事實上,這種運動對於身體發展的正面效果,即是體育運動所能提供的主要教育價值之一。


參考資料

中華民國體育協進會編譯組譯(1991):運動指導法,幼獅文化,台北市。
方進隆(1993):健康體能的理論與實際,漢文,台北市。
臺灣省政府教育廳(1984):臺灣省國民中學體育常識教學資料,臺灣省政府教育廳。
吳文忠(1977):體育概論,正光,台北市。
林正常編著(1986):運動與訓練--運動教練手冊,健行文化,台北市。
林風男(1990):幼兒體能與遊戲,五南圖書,台北市。
林麗娟(1993):運動與老化,中華體育,27,120-125。
卓俊辰編譯(1992):體適能--健身運動處方的理論與實際,國立臺灣師範大學體育學會,台北市。
郭志輝(1987):幼兒運動能力的發展,國民體育季刊,16(4),52-55。
張國立(1986):老人的休閒活動,中華日報,台北市。
Astrand,R. & Rodahl, K. (1986) Textbook of Work Physiology - physiological bases of exercise. McGraw-Hill Internaional Editions.
Astrand,P. (1992) "Why exercise?" Medicine and Science in Sports and Exercise,24(2),153-162.

回應 : 1 scwang時間 : 2001/5/26 下午 04:08:01 From : 140.123.252.87

建議閱讀:運動生理週訊第42期身體活動的反效果及其防範之道(January.28.2000)


回應 : 2 時間 : 2001/5/28 上午 11:14:21 From : 202.106.21.199

版主:
很遺憾無法看到93期周訊中的圖形.


回應 : 3 scwang時間 : 2001/5/29 下午 03:29:45 From : 140.123.226.99

圖形已貼上


回應 : 4 想跳高跑遠的男孩時間 : 2004/9/20 下午 06:23:30 From : 61.58.25.174

最近~一直對跳遠短跑、及打籃球(彈力方面)有著一大堆的問題...首先我想請問各位..影響爆發力的肌肉~是有特定的部位嗎?
例如短跑...我有位同學告訴我~短跑小腿的肌肉扮演著很重要的腳色!如果真的是這樣~那該怎麼訓練才好呢?然而~短跑究竟如何訓練才好呢?就我個人而言...我每天將幾乎九公斤的鉛塊綁在單腳~然後坐在床邊抬起即伸直整隻腳...再來做出小腿彎曲~伸直的反覆動作...就這樣練了一陣子~我一直有個問題!這樣的訓練~是否能夠增進我短跑的速度?(我最近只得到雙腳一移動就會痛的成果)如果我訓練錯誤~那到底要如何訓練才對呢?

而跳遠方面...影響跳遠長度的因素!大概是哪些呢?該如何訓練呢?我這幾天也親身跳過...發現自己~跳遠的長度似乎和幾年前(兩年前)比起來只進步的一點點,但是~我的身高~肌肉方面卻比以前好上了很多!那到底要怎樣~我才能發揮出自己最大的能力呢?以及究竟如何訓練才好呢?

彈力方面...從以前打籃球到現在高二了...一直以來都想讓自己跳高一點!因為打籃球彈力真的很重要....但是我發現!為什麼我助跑跳的高度~卻比原地起跳來的差!!!正常來說不是應該要比較好的嗎?但是為什麼我就是這樣呢???到底該怎樣訓練~及跳的方式該怎麼改進...才可以幫助我自己這一方面的缺失呢?

短跑、跳遠及籃球(彈力)這三項運動...似乎都是與爆發力有著很打的關係...那到底該訓練腿部的哪個部位?以及怎麼訓練?這些問題我想了好久....但是身邊卻沒有人可以請教!希望各位可以幫我解決這些問題!~感激不盡....




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