تنظیمات حرارتی در طول رشد

در واقع تنظیمات حرارتی بدن به دو قسمت مرکزی و پیرامونی تقسیم شده است, این تقسیم بیشتر برای میزان عملکرد و اهداف آناتومیکی است برودلی در این رابطه می گوید بخش مرکزی بدن شامل عضلات و تمامی ارگان های داخلی است و بخش پیرامونی شامل پوست و چربی زیرپوستی می باشد

هر فعالیت فیزیکی با فرآورده متابولیکی به نام گرما همراه است، وقتی که گرمای بدن به میزان زیادی افزایش پیدا کند احتمالاً اعمال فیزیکی و روانی دچار نقصان می‌شود. بنابراین این تجمع گرما، ضایعه گرمازدگی را موجب می‌شود. همچنین قرار گرفتن در معرض آب‌وهوای سرد ممکن است با از دست دادن گرمای زیادی از بدن همراه شود که احتمال دارد در عملکرد و سلامتی اختلال ایجاد کند.

در واقع تنظیمات حرارتی بدن به دو قسمت مرکزی و پیرامونی تقسیم شده است، این تقسیم بیشتر برای میزان عملکرد و اهداف آناتومیکی است. برودلی در این رابطه می‌گوید: بخش مرکزی بدن شامل عضلات و تمامی ارگان‌های داخلی است و بخش پیرامونی شامل پوست و چربی زیرپوستی می‌باشد. موضوع اصلی در تنظیمات حرارتی پیشگیری از بالا رفتن یا پائین افتادن بیش از حد دمای مرکزی بدن است. این موضوع به‌وسیله چندین عامل فیزیکی، فیزیولوژیکی و مکانیزم‌های رفتاری حاصل می‌شود. اگرچه پایه اصلی تنظیمات حرارتی فیزیولوژیکی در میان همه انسان‌ها یکسان است لیکن تفاوت شیوه زندگی در این مورد بستگی به پاسخ افراد به فعالیت‌های فیزیکی در آب‌وهوای سرد و گرم دارد. این متن در ابتدا اصول فیزیکی و فیزیولوژیکی عمده در تنظیم‌کننده‌های گرما را معرفی و سپس در مورد تأثیرات رشد و بلوغ در پاسخ به فشارهای ناشی از سرما و گرما بحث می‌کند. (Bar-or ۱۹۸۹ and falk ۱۹۹۶)

● راه‌های فیزیکی انتقال گرما

گرما به‌عنوان فرآیندی از متابولیسم، به‌طور مداوم توسط بدن تولید می‌شود. در طول فعالیت فیزیکی، گرمای متابولیکی به نسبت شدت و مدت کار افزایش پیدا می‌کند، به جز موارد خاص که گرمای اضافی باعث بالا رفتن درجه حرارت بدن خواهد شد. یک افزایش شدید در درجه حرارت مرکزی بدن (بالاتر از ۳۹ درجه) احتمالاً عملکرد بدنی و سلامتی را دچار اختلال می‌کند. همچنین وقتی که کاهش گرما در بدن بیشتر از گرمای تولید شده است، درجه حرارت بدن پائین خواهد آمد. ضمناً کاهش شدید در درجه حرارت مرکی بدن (پائین‌تر از ۳۶ درجه) در عملکرد، آسایش و سلامتی ورزشکار اختلال ایجاد خواهد کرد.

کودکان هزینه متابولیسم بالائی به میزان هر کیلوگرم از وزن بدنشان در طول فعالیت‌هائی که شامل راه رفتن با دویدن می‌باشد، در مقایسه با نوجوانان و جوانان دارند. تفاوت آشکار در گرمای متابولیکی تولید شده در هر گرم از توده وزن بدن در کودکان در طول فعالیت‌های این‌چنینی، بیشتر است. در صورتی‌که این حالت ممکن است در هوای سرد مفید باشد، در مقابل آن در کودکانی که در گرما تمرین می‌کنند، یک وضعیت نامطلوب است.

چهار روش که گرما از طریق آن بین بدن و محیط انتقال داده می‌شود عبارت است از: تابش و تبخیر. مقداری از طریق انتقال، همرفتی و رسانش که به اختلاف حرارت بین پوست و محیط بستگی دارد. وقتی درجه حرارت پوست بالاتر از دمای محیط اطراف باشد، گرما از پوست به محیط جریان می‌یابد. میزان سرد شدن حاصل از تبخیر بستگی دارد به میزان مایع قابل دسترس برای تبخیر (میزان عمده عرق در انسان)، میزان رطوبت در محیط (رطوبت بالا در محیط تبخیر را آهسته می‌کند) و سرعت باد (میزان جابه‌جائی هوائی که در مجاورت با پوست قرار دارد).

اگرچه میزان گرمای تولید شده در طول تمرین متناسب با توده بدن است، میزان گرمای زیادی در میان هر یک از چهار شیوه به ناحیه سطحی پوست وابسته است. نسبت سطح بدن به توده بدن (توده/سطح) در هر شخص بر روی نسبت حرارت دفع شده به حرارت تولید شده در افزایش و کاهش دمای بدن تأثیر می‌گذارد، این نظریه مخصوصاً در شناخت اثرات رشد بر روی تنظیم دما مؤثر است. در مثال نشان داده شده در شکل، کودک ۸ ساله با وجود اندازه بدنی کوچکش به‌طور قابل ملاحظه‌ای از لحاظ نسبت سطح به توده بدن بزرگتر است (۳۸۰ cm^۲/kg) که در نوجوانان (۲۸۰ cm^۲/kg) می‌باشد، در نتیجه صرف‌نظر از فرآیندهای فیزیولوژیکی، میزان گرمائی که از طریق رسانش، همرفتی و تابش در میان کودکان و محیط منتقل می‌شود سریع‌تر از نوجوانان است. همچنین گرچه میزان تعریق هر واحد از ناحیه سطح در کودکان و نوجوانان مشابه است، میزان تبخیر در هر کیلوگرم وزن بدن کودکان سریع‌تر خواهد بود. بنابراین، بر طبق موضوع ثبت شده در این فصل میزان عرق کردن در کودکان پائین‌تر از بزرگسالان است. در نتیجه عمل تبخیر در کودکان معمولاً کمتر از بزرگسالان باعث خنک شدن می‌شود.

شکل۱

(Bar-or ۱۹۸۳).

● مفهوم فیزیولوژیکی تنظیم حرارتی

دو مکانیزم قابل دسترس برای انسان‌ها در جلوگیری از افزایش تدریجی گرمای بدن عبارت است از:

۱) افزایش جریان خون در پوست که انتقال گرما از مرکز بدن به پوست را افزایش می‌دهد.

۲) عرق کردن (تعریق) که دفع گرما از سطح پوست مرطوب راحت‌تر انجام می‌شود.

همچنین در معرض سرما قرار گرفتن دو مکانیزم دیگر برای جلوگیری از سرد شدن بیش از حد بدن است که عبارتند از:

۱) کاهش جریان خون در پوست که انتقال گرما از مرکز بدن به پیرامون را کاهش می‌دهد.

۲) افزایش در میزان سوخت‌وساز که گرمای اضافی تولید می‌کند.

در محیط‌های سرد افزایش تدریجی در متابولیسم تولید گرما می‌تواند بدون عمل لرزیدن حاصل شود اما برای تولید گرما در میزانی سریع‌تر لرزیدن حادث می‌شود. لرزیدن شدید می‌تواند افزایش در میزان سوخت و ساز را پنج برابر یا بیشتر بالا ببرد. همه این اعمال فیزیولوژیکی در مغز مخصوصاً در هیپوتالاموس تنظیم می‌شود که به نشانه‌هائی مثل حرارت مرکز بدن و پوست پاسخ می‌دهد.

● پاسخ به گرما و رابطه آن با رشد و بلوغ

طرحی از پاسخ به تغییرات گرما در طول دوران کودکی و بلوغ وجود دارد که پاسخ‌های آنها به بخشی از تغییرات مشترک در رشد و بلوغ مربوط می‌شود.

● الگوی عرق کردن

میزان عرق کردن در کودکان پائین‌تر از این میزان در افراد بالغ و بزرگسال است، بیشترین تفاوت آشکار زمانی است که میزان تعریق در حجمی از واحد زمان محاسبه شود. اما این موضوع برای قسمت‌های متفاوتی از نواحی سطحی بدن صحیح است. این الگو در شکل ۲ جمع‌بندی شده و داده‌های موجود روی محور عرضی نشان می‌دهند که میزان عرق کردن تدریجاً از کودکی و سراسر دوران بلوغ تا بزرگسالی در حال افزایش است. مشاهدات جغرافیائی در پسرها نشان داده‌اند که افزایش در میزان عرق کردن، هنگامی‌که کودک زود به بلوغ می‌رسد، حاصل می‌شود. یک تمایل مشابه در میان دختران نیز اتفاق می‌افتد اما، عموماً، تفاوت میزان عرق کردن در جنس مؤنث کمتر از جنس مذکر است (kawahata ۱۹۶۰).

▪ سؤال:

آیا میزان عرق کردن کمتر در بچه‌ها به خاطر تعداد کمتر غدد عرق که با گرما فعال می‌شوند می‌باشد یا به خاطر تولید کمتر عرق توسط هر غده؟

شکل ۲

شکل۳

میزان عرق کردن در حالت بلوغ در مردان، میزان عرق کردن در کودکی، نوجوانی و جوانی هنگام تمرین در شرایط گرم و خشک (۴۲ درجه سانتی‌گراد دما ۲۰% رطوبت) با ۵۰% حداکثر اکسیژن مصرفی در یک اتاق در پسران به‌صورت زیر طبقه‌بندی شده است. قبل از بلوغ (n.pp=۱۶-۱۰.۹±۱.۰)، اواسط بلوغ (MP=۱۵-۱۳.۶±۱.۷) و بعد از بلوغ (LP=۵-۱۶.۲±۰.۴) مردان جوان (n=۱۶) میانگین سنی ۲۰ تا ۳۳ سال را داشتند، معیارها برحسب دقیقه/ میلی‌لیتر معرفی شده بودند و برای یک غده. خطوط عمودی اشاره به ISEM دارند. دوره‌های بلوغ با توجه به خصوصیات عمومی پایه‌گذاری شده بودند، زیرا سن به‌طور آماری در تجزیه و تحلیل کنترل نشده بود. این گرایش‌ها اثرات سن و بلوغ جنسی در پسران را نشان می‌دهد (Falk et. al: and Bar-or ۱۹۹۰).

● پاسخ‌های قلبی - عروقی

تحقیقات اندکی روی تغییرات واکنش‌های قلبی - عروقی به گرمای بالارونده که با رشد و بلوغ مرتبط هستند انجام گرفته است. این تحقیقات با این صورت بوده که برون‌ده قلبی در کودکان با یک سطح اکسیژن مصرفی داده شده، کمی پائین‌تر از بزرگسال‌ها در طی تمرین در یک محیط خنثی‌ای گرمائی می‌باشد (Turkley and wilmore ۱۹۹۷). نمونه‌های مشابهی برای در معرض گرمای مستقیم بودن، یافت نشده است (Drink water et. Al ۱۹۷۷). در زمینه جریان خون پیرامونی، مشاهدات در زنان و مردان داده‌های مشابهی را گزارش می‌کند و آن این است که افزایش در جریان خون پوست کودکان از افراد بالغ و بزرگسال بیشتر است، این افزایش در جریان خون پوستی نتیجه یک مکانیزم جبرانی مهم برای ظرفیت کم‌تبخیر در کودکان است. (felk et.Al ۱۹۹۲b).

● عادت و خوی (سازگاری)

به واسطه انتقال از یک آب‌وهوای سرد یا معتدل به یک آب‌وهوای تر، کاهشی در عملکرد جسمانی (و بعضی اوقات روحی) اتفاق می‌افتد. این پدیده مخصوصاً در ورزشکاران، سربازان یا افراد دیگری که باید فعالیت‌های فیزیکی بعد از تغییر ناگهانی شرایط آب‌وهوائی را انجام دهند، بیشتر به چشم می‌خورد و این دلیلی برای یک کاهش موقت در اجراء است، البته تمرین‌های متعدد (چندین جلسه تمرین) در محیط جدید کم کم عملکرد فیزیولوژیکی و اجراء فیزیک را بهبود می‌بخشد. سازگاری به تغییرات تدریجی فیزیولوژیکی و روانی اشاره دارد تا در هنگامی که افراد در معرض گرمای شدید قرار می‌گیرند به مانند شرایط طبیعی فعالیت‌ها را اجراء کنند.

دوره سازگاری در زمانی که در معرض یک محیط مصنوعی مانند یک اتاق کنترل شده آب‌وهوائی باشد، مورد بررسی واقع شده، برای راحتی کار در اینجا سازگاری برای هر دو مورد (سرما و گرما) به کار برده شده است. در ابتدا هنگامی که افراد با یک آب‌وهوای جدید مواجه می‌شوند، شخصی که سازگاری ندارد یک فعالیت فیزیکی مشخص را در یک محیط با خشکی زیاد به صورتی اجراء می‌کند که ضربان قلب، دمای مغز (مرکزی) و دمای پوست به‌طور قابل ملاحظه‌ای بالاتر از میزان به‌دست آمده آنها در فعالیت مشابه که در محیط سردتر انجام شود، می‌باشد. در طول دوره سازگاری، این عملکردها تدریجاً به سطوح طبیعی متناسب با یک محیط سرد رگشته و اجراء فیزیکی بهبود می‌یابد. راه غلبه بر چنین تغییراتی افزایش تدریجی در میزان عرق کردن است، که سرد شدن بدن را آسان‌تر می‌کند. در افراد با سازگاری بالا اغلب میزان عرق کردن دو برابر افراد با سازگاری پائین است. بعضی از محققین بر این عقیده‌اند که ایجاد سازگاری در سطح بالا باید یک فعالیت فیزیکی بالاتر نسبت به شرایط عادی در آب‌وهوای گرم را شامل شود. برای رسیدن به یک سازگاری کامل، بزرگسالان احتیاج به ۷ تا ۱۰ تکرار سطح بالا دارند که هرکدام از آنها ۴۵ تا ۹۰ دقیقه زمان می‌برد. اگرچه آنها حتی پس از ۴ تا ۵ تکرار پیشینه تا حدودی می‌توانند سازگاری یابند.

ترجمه: بهرام بازی برون

منابع

- مطلب موجود در اینترنت (دکتر ابراهیم رزم‌پا) عضو هیئت علمی دانشگاه تهران:

۱) Bar - or (۱۹۸۰) climat and the exercising child: Areviw

۲) International jornal of sport Medicine. ۱:۵۳-۶۵

۳) Bar- or o (۱۹۸۳) pediatric sport Medicine for the proctitio - ner

From physiological principles to clinical Applications

۵) Springer - Verlag, New York.

۶) Bar-or o (۱۹۸۹) Temperature regulation during exercise in children and adolescents. Perspective ion Xercise sciens and sport Medicine ۲:۳۳۵-۲۶۷.

۷) Bar - Or o, Inbar o (۱۹۷۷) Relation ship between perceptual and physiological chonges during heat accilimatzation in ۸ to ۱۰ year-old boys. In leavallee H, shepherd RJ (eds), Frontiers of Aetivity and child Health Quebec: pelican, pp ۲۰۵-۲۱۴.

۸) Drink Water BL, Kupprat IC, Denton JE, Crist JL, Horrrath SM (۱۹۷۷) Response of prepubertal girls and college women to workin the heat journal of Appplied physiology: Respiratory, Enviobnmental and Exercise physiology ۴۳: ۱۰۴۶-۱۰۵۳

۹) Falk B (۱۹۹۶) Physiological and health aspects of exercise in hot and cold climates. In o Bar - or (ed), The child and Adolescent Athlete. Oxford: Blackwell scientific, pp ۳۲۶-۳۴۶

۱۰) Falk B,Bar - Or O, calvert R, Mac Dougall JD (۱۹۹۲a) Sweat gland responses to exercise in the heat among permid-and late-pubertal boy. Medicine in sports and Exercise ۲۴:۳۱۳-۳۱۹.

۱۱) Falk B,Bar-Or O,MacDougllJD (۱۹۹۲b) Thermoregulatory responses of per - - mid-and late pubertal boys to exercise in dry heat. Medicine and Science in Sports and Exercise ۲۴:۶۸۸-۶۹۴

۱۲) Kawahata A (۱۹۶۰) Sex differences i n sweating. in HYoshimura, KOgata, SLtoh(e ds) Essential Problems in Clinatic Physiology.Kyto: Nankodo, pp ۱۶۹-۱۸۴.

۱۳) Inbar O ۱۹۷۸) Acclimatization to dry and hot environment in young adults ۸ - ۱۰ years ofl. New YOrk Columbia University, Doctoral Dissertation.

۱۴) Sloan REG, Keatinge WR(۱۹۷۳) Cooling rates of young people swimming in cold water. Journal of Applied Physiology. ۳۵:۳۷۱-۳۷۵.

۱۵) Turiey KR, Wilmore JH (۱۹۹۷) Cardiovascular respones to treadmill and cycle ergometer exercise in children and adults Jounal of Applied physilogy ۸۳, ۹۴۵-۹۵۷.

---