運動生理学の板書

吸うのが仕事、吐くのは放すだけ

• 吸息:横隔膜と外肋間筋が収縮して胸腔が広がり、胸腔内圧が大気圧より下がるので空気が流れ込む（能動的）
• 安静時の呼息:筋がゆるみ、肺と胸郭の弾性で戻るだけ（受動的）。内肋間筋・腹筋群が働くのは努力呼気のとき
• 「吸うほうが受動的で、吐くほうが能動的」は吸息と呼息を入れ替えた説明

分時換気量は、掛け算ひとつ

• 一回換気量

  約500mL

• 呼吸数

  約12〜16回／分

• 分時換気量

  約6〜8L／分

• 分時換気量＝一回換気量×呼吸数
• 安静時の目安:約500mL×約12〜16回/分＝約6〜8L/分
• 増やす道はこの2つしかない。だから「どちらが先に増えるか」が問題になる

先に深く、あとから速く

• 一回換気量を増やす

  1回を深くする。死腔の割合が下がり、効率がよい

  • 約500mLから増える
  • 低〜中強度

• 呼吸数を増やす

  1回の深さは頭打ち。増える分を回数で稼ぐほど死腔の割合が上がり、効率は落ちる

  • 約12〜16回／分から増える
  • 高強度

• 安静時の目安は、一回換気量が約500mL、呼吸数が約12〜16回／分。運動中はまず一回換気量が増え、高強度では呼吸数の増加が中心になる
• 低〜中強度では主に一回換気量の増加、高強度になると呼吸数の増加が中心になる
• 「強度にかかわらず呼吸数だけ／一回換気量だけで増える」はどちらも誤り
• 一回換気量が肺活量の限界を超えて増え続けることはなく、呼吸数が安静時の水準にとどまることもない
• ガス交換は外呼吸（肺胞）も内呼吸（組織）も同じ原理＝分圧差にしたがった拡散。違うのは場所と向きだけ
• 界面活性物質（サーファクタント）は肺胞がつぶれるのを防ぐもので、酸素と結合する物質ではない
• 高強度運動時の一回換気量は肺活量いっぱいまでは増えず、ある水準で頭打ちになる。浅く速くなる（rapid shallow breathing）のは呼吸不全の所見の呼び方で、健常者の運動時の換気の説明には使わない

洞房結節から始まり、房室結節で一拍おく

引き伸ばされるほど、強く縮む

• 心拍出量＝心拍数×一回拍出量。安静時の目安は約70拍/分×約70mL＝約5L/分
• 一回拍出量を決めるのは前負荷（戻ってくる血液の量＝静脈還流量）。心拍数や動脈圧が心筋を引き伸ばすのではない

心拍数は直線、一回拍出量は早く頭打ち

• 心拍数が強度に対してほぼ直線的に増えるので、強度の指標として使える
• 一回拍出量は比較的低い強度で頭打ちになる。そこから先は心拍数の増加が心拍出量を伸ばす
• 脳への血流は保たれるが、骨格筋のように大きく増えるわけではない
• 皮膚への血流は、体温が上がれば放熱のために増える。一定に保たれるのではない
• 運動中の拡張期血圧の上昇や血圧の低下は、運動負荷試験の中止の目安として挙げられているとされる。指導者は診断をせず、中止して医療につなぐ

小さいものから動員し、2つのセンサーが見張る

• 運動単位＝1本の運動神経とそれが支配する筋線維のまとまり。動員の単位はこのまとまりで、筋線維1本ずつではない
• サイズの原理:発揮する力が小さいうちは小さい運動単位から動員され、力が大きくなるにつれて大きい運動単位が加わる
• 「大きいものから動員される」「力の大きさにかかわらず全部が同時に動員される」「順序はランダム」はいずれも誤り
• 筋紡錘は筋の長さとその変化する速さを感知する。腱紡錘（ゴルジ腱器官）は筋の張力を感知する
• 2つは逆向きの反射を起こす。同じ向きではない

骨格筋を動かすのはアセチルコリン

• 神経筋接合部には隙間（シナプス間隙）があり、電流がそのまま流れ込むわけではない
• 伝達の向きは神経から筋への一方向。筋から神経へ折り返すのではない
• アドレナリンは血流に乗って全身に働くホルモンで、骨格筋を収縮させる伝達物質ではない
• 運動開始直後の心拍数上昇は副交感神経の抑制（ブレーキが外れる）が先。交感神経が効いてくるのはその後
• 自律神経は運動中も働いている。回復期だけに関与するのではない

縮むのは筋節。フィラメントは滑るだけ

• 放出されるのはカルシウムイオン。ナトリウムイオンではない
• カルシウムイオンが結合する相手はトロポニン。ミオシン頭部に直接結合するのではない
• アクチンフィラメントとミオシンフィラメント自体の長さは変わらない。重なりが増えて筋節が短くなる

カルシウムから筋節の短縮まで、ひと続きで覚える

赤いほうが疲れにくい

• 遅筋線維（タイプⅠ）

  ミトコンドリアとミオグロビンに富み、酸化能力が高い

  • 疲れにくい／力は小さめ
  • 長く続ける運動

• 速筋線維（タイプⅡ）

  解糖系の能力が高く、収縮が速い

  • 大きな力／疲れやすい
  • 短時間の全力

• ミオグロビンが多い＝赤い＝遅筋。魚の赤身と白身と同じ理屈
• 「遅筋線維が解糖系に優れ短時間に大きな力を出す」「速筋線維がミオグロビンに富み持久的」はいずれも入れ替え
• 筋線維タイプの割合は筋ごとに違う。すべての骨格筋で共通の配分ではない

速いものは短く、遅いものは長い

• ATP-CP系（非乳酸性）:供給速度が最も速い。貯蔵が少なく持続は短い
• 解糖系（乳酸性）:糖質を酸素を使わずに分解する。酸素を必要とするのではない
• 有酸素系:供給速度は遅いが長く持続できる。すぐに枯渇するのではない
• 「いずれか1つだけが働き、他は完全に停止している」は誤り

太さが力。最初に変わるのは神経

• 最大筋力と最も強く関係するのは生理学的横断面積。運動神経の全長やミトコンドリアの数ではない
• 羽状筋は線維が斜めに並ぶので、同じ体積でも生理学的横断面積を稼げる
• 毛細血管密度とミトコンドリアの増加は持久的トレーニングの適応で、開始初期の筋力向上の主因ではない
• 腱の弾性や関節可動域の変化も、初期の筋力向上を説明するものではない

下げる側はインスリンだけ

• 運動中はグルカゴン・アドレナリンの分泌が増え、インスリンの分泌は低下する。コルチゾールや成長ホルモンも増える
• 「インスリンの分泌が増え、グルカゴンやアドレナリンが低下する」は向きが逆
• 骨格筋の糖の取り込みは、インスリンの経路と、筋収縮そのものによる経路の2つがある
• 運動後もしばらくインスリンが効きやすい状態が続く。終了と同時に運動前の水準へ戻るのではない

ほどほどが一番。やりすぎは無害ではない

• 成長ホルモンは強度の高い運動で分泌が高まり、脂肪分解やたんぱく質の合成を促す
• 睡眠中にも多く分泌される。骨端線が閉じた成人でも分泌は続く
• 「強度にかかわらず一日を通じて一定」「運動で分泌が抑制される」「成人では止まる」はいずれも誤り
• Jカーブ:中強度の運動習慣は上気道感染症のリスクを下げるが、激しい運動の後には一過性に感染しやすい時期が生じるとされる（オープンウィンドウ仮説）
• 文献では「中等度」と書かれることも多い。中等度＝中強度で、身体活動・運動ガイド2023の語では「中強度」。呼び名が違うだけで、指している強度は同じ
• 高強度・長時間の運動直後には、ナチュラルキラー細胞の活性や唾液中の分泌型免疫グロブリンA（sIgA）が一過性に低下すると報告されている
• ただし近年は、運動後のリンパ球の減少は免疫抑制ではなく免疫細胞が組織へ移る再分布と解釈すべきで、激しい運動の後に感染リスクが上がる証拠は乏しいとする批判がある。唾液中のsIgAの低下も免疫抑制期を示すとは言えないとされる
• 大会のあとの感染は、運動そのものではなく多人数が集まる環境などで説明されるという指摘もある。休養を勧める理由は「免疫が落ちるから」と断定せず、体調管理とセットで伝える

暑熱・寒冷・高地。どちらに振れるかで覚える

暑いときの主役は、汗の蒸発

• 対流・放射・呼吸からも熱は逃げるが、暑熱下で主になるのは汗の蒸発による放熱
• 気温が皮膚温を上回ると対流と放射では熱を逃がせなくなり、蒸発に頼ることになる
• 暑熱順化は「早く・たくさん・薄い」汗。逆向き（開始体温が高くなる／量が減る／塩分濃度が上がる）はすべて誤り
• 具合が悪そうなときは中止して医療につなぐ。指導者が熱中症かどうかを診断するのではない（熱中症そのものは第7章）
• 暑さ指数WBGTは、気温・湿度に加えて輻射熱（日射や地面からの放射）も含めた指標

寒いときは閉める。高いところでは増やす

• 寒冷では皮膚血管が収縮して熱放散を抑える。拡張するのではない
• ふるえは不随意の筋活動による熱産生。発汗は熱産生ではなく放熱の手段
• 筋温が低下すると発揮できる力は落ちる。大きな力を出しやすくなるのではない
• 高地順応は時間差で起こる。換気量の増加は早く、赤血球の増加は遅れて現れる
• 「安静時の換気量が低下する」「赤血球が減って血液の粘度が下がる」はいずれも逆向き
• 寒冷下では寒冷利尿（末梢の血管が収縮して中心の血液量が増え、尿量が増える）も起こるため、脱水に気づきにくい

汗で逃がせる熱と、落ちはじめる線

• 汗1Lの蒸発で奪う熱

  約580kcal

• 能力が落ちはじめる脱水

  2％（体重）

• 暑熱順化が整うまで

  1〜2週間

• 汗の蒸発潜熱は約0.58kcal/g。1Lの汗が蒸発すると約580kcalの熱を奪う
• 体重の2%程度の脱水から、持久的な能力の低下が報告されている
• 暑熱順化はおおむね1〜2週間で成立するとされる
• 運動前後の体重差が、そのまま水分の損失量の目安になる

渇きを待たない。高温下では塩分も

• 喉の渇きは水分不足に遅れて出る感覚なので、待たずに少量ずつ補給する
• 高温下や長時間の運動では、塩分を含む飲料を用いる。次の食事で補えばよいとはしない
• 「渇きを強く感じてから一度にまとめて大量に」「休憩時のみ最小限に」はいずれも誤り
• 運動による体重の減少を防ぐことが目的ではなく、失った水分を戻すことが目的