فسيولوجيا التمرين

تُستمد الطاقة اللازمة لأداء فترات قصيرة من النشاط البدني المكثف من عملية الأيض اللاهوائي داخل سيتوبلازم خلايا العضلات، على عكس التنفس الهوائي الذي يستخدم الأكسجين، وهو مستدام، ويحدث في الميتوكوندريا . تشمل مصادر الطاقة السريعة نظام الفوسفوكرياتين (PCr)، والتحلل السكري السريع ، وإنزيم أدينيلات كيناز . تُعيد جميع هذه الأنظمة تصنيع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وهو مصدر الطاقة الأساسي في جميع الخلايا. يُعد نظام الفوسفوكرياتين، الذي يستخدم إنزيم كرياتين كيناز ، أسرع المصادر المذكورة أعلاه، ولكنه الأكثر استهلاكًا . يحفز هذا الإنزيم تفاعلًا يجمع بين الفوسفوكرياتين والأدينوسين ثنائي الفوسفات (ADP) لإنتاج ATP والكرياتين . هذا المصدر قصير الأمد لأن الأكسجين ضروري لإعادة تصنيع الفوسفوكرياتين عبر كرياتين كيناز الميتوكوندري. لذلك، في ظل الظروف اللاهوائية، يكون هذا الركيزة محدودًا، ولا يدوم إلا لمدة تتراوح بين 10 إلى 30 ثانية تقريبًا من العمل عالي الكثافة. أما التحلل السريع للجلوكوز، فيمكنه العمل لمدة دقيقتين تقريبًا قبل الشعور بالتعب، ويعتمد بشكل أساسي على الجليكوجين داخل الخلايا كركيزة. يتحلل الجليكوجين بسرعة بواسطة إنزيم فوسفوريلاز الجليكوجين إلى وحدات جلوكوز منفردة أثناء التمارين المكثفة. ثم يتأكسد الجلوكوز إلى بيروفات، وفي ظل الظروف اللاهوائية، يُختزل إلى حمض اللاكتيك. يؤكسد هذا التفاعل NADH إلى NAD، مُطلقًا أيون هيدروجين، مما يُحفز الحماض. لهذا السبب، لا يمكن الحفاظ على التحلل السريع للجلوكوز لفترات طويلة.

يُقال إن مستوى الجلوكوز في البلازما يُحافظ عليه عندما يتساوى معدل ظهور الجلوكوز (دخوله إلى الدم) مع معدل استهلاكه (إزالته من الدم). في الشخص السليم، يتساوى معدلا الظهور والاستهلاك تقريبًا أثناء ممارسة التمارين الرياضية متوسطة الشدة والمدة؛ إلا أن التمارين المطولة أو التمارين الشاقة جدًا قد تؤدي إلى اختلال التوازن، حيث يميل معدل الاستهلاك إلى أن يكون أعلى من معدل الظهور، وعندها تنخفض مستويات الجلوكوز مُسببةً الشعور بالتعب. يتحدد معدل ظهور الجلوكوز بكمية الجلوكوز التي يمتصها الجسم في الأمعاء، بالإضافة إلى إنتاج الجلوكوز من الكبد. على الرغم من أن امتصاص الجلوكوز من الأمعاء ليس عادةً مصدرًا لظهوره أثناء التمرين، إلا أن الكبد قادر على هدم الجليكوجين المُخزن ( تحلل الجليكوجين )، وكذلك تصنيع جلوكوز جديد من جزيئات كربون مُختزلة مُحددة (الجلسرين، والبيروفات، واللاكتات) في عملية تُسمى استحداث الجلوكوز . تُعدّ قدرة الكبد على إطلاق الجلوكوز في الدم من خلال تحلل الجليكوجين فريدة من نوعها، إذ أن العضلات الهيكلية، وهي المخزن الرئيسي الآخر للجليكوجين، عاجزة عن ذلك. على عكس العضلات الهيكلية، تحتوي خلايا الكبد على إنزيم فوسفاتاز الجليكوجين ، الذي يُزيل مجموعة فوسفات من جلوكوز-6-فوسفات لإطلاق الجلوكوز الحر. يُعدّ إزالة مجموعة الفوسفات هذه ضروريًا لخروج الجلوكوز من غشاء الخلية. على الرغم من أن استحداث الجلوكوز يُعدّ عنصرًا هامًا في إنتاج الجلوكوز الكبدي، إلا أنه لا يكفي وحده لدعم التمرين. لهذا السبب، عندما تُستنفد مخازن الجليكوجين أثناء التمرين، تنخفض مستويات الجلوكوز ويبدأ الشعور بالتعب. أما التخلص من الجلوكوز، وهو الجانب الآخر من المعادلة، فيتم التحكم فيه عن طريق امتصاص الجلوكوز بواسطة العضلات الهيكلية العاملة. أثناء التمرين، وعلى الرغم من انخفاض تركيزات الأنسولين ، تزيد العضلات من انتقال GLUT4 وامتصاص الجلوكوز. آلية زيادة انتقال GLUT4 هي مجال بحث مستمر.

التحكم في مستوى الجلوكوز : كما ذُكر سابقًا، ينخفض ​​إفراز الأنسولين أثناء التمرين، ولا يلعب دورًا رئيسيًا في الحفاظ على مستوى الجلوكوز الطبيعي في الدم خلال هذه الفترة، ولكن تزداد تركيزات الهرمونات المضادة له. ومن أهم هذه الهرمونات: الجلوكاجون ، والإبينفرين ، وهرمون النمو . تحفز جميع هذه الهرمونات إنتاج الجلوكوز في الكبد، بالإضافة إلى وظائف أخرى. فعلى سبيل المثال، يحفز كل من الإبينفرين وهرمون النمو إنزيم الليباز في الخلايا الدهنية، مما يزيد من إطلاق الأحماض الدهنية غير المؤسترة. ومن خلال أكسدة الأحماض الدهنية، يُقلل ذلك من استهلاك الجلوكوز ويساعد على الحفاظ على مستوى السكر في الدم أثناء التمرين.

ممارسة الرياضة لمرضى السكري : تُعدّ الرياضة أداة فعّالة للغاية للتحكم في مستوى الجلوكوز لدى مرضى السكري . في حالة ارتفاع مستوى الجلوكوز في الدم ( فرط سكر الدم )، يمكن للتمارين الرياضية المعتدلة أن تُحفّز التخلص من الجلوكوز بشكل أكبر من المستوى الظاهري، مما يُقلّل من تركيز الجلوكوز الكلي في البلازما. وكما ذُكر سابقًا، فإن آلية التخلص من الجلوكوز هذه مستقلة عن الأنسولين، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لمرضى السكري. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن هناك زيادة في حساسية الجسم للأنسولين لمدة تتراوح بين 12 و24 ساعة تقريبًا بعد ممارسة الرياضة. وهذا مفيد بشكل خاص لمرضى السكري من النوع الثاني الذين يُنتجون كمية كافية من الأنسولين ولكنهم يُظهرون مقاومة طرفية لإشارات الأنسولين. مع ذلك، خلال نوبات فرط سكر الدم الشديدة، يجب على مرضى السكري تجنّب ممارسة الرياضة نظرًا للمضاعفات المحتملة المرتبطة بالحماض الكيتوني . قد تُفاقم الرياضة الحماض الكيتوني عن طريق زيادة تخليق الكيتونات استجابةً لزيادة الأحماض الدهنية غير المؤسترة في الدم.

يرتبط داء السكري من النوع الثاني ارتباطًا وثيقًا بالسمنة، وقد يكون هناك صلة بينه وبين كيفية تخزين الدهون في خلايا البنكرياس والعضلات والكبد. ولعلّ هذا الارتباط هو ما يجعل فقدان الوزن، سواءً عن طريق ممارسة الرياضة أو اتباع نظام غذائي صحي، يزيد من حساسية الأنسولين لدى معظم الناس. ^{[ 20 ]} وفي بعض الحالات، قد يكون هذا التأثير قويًا جدًا، ما يؤدي إلى ضبط مستوى السكر في الدم بشكل طبيعي. ورغم أنه لا يوجد علاج شافٍ تمامًا لداء السكري، إلا أن الأفراد يمكنهم عيش حياة طبيعية دون الخوف من مضاعفاته؛ ومع ذلك، فإن استعادة الوزن ستؤدي حتمًا إلى ظهور علامات وأعراض داء السكري.

يزيد النشاط البدني المكثف (مثل التمارين الرياضية أو العمل الشاق) من حاجة الجسم للأكسجين. وتتمثل الاستجابة الفسيولوجية الأولية لهذه الحاجة في زيادة معدل ضربات القلب ومعدل التنفس وعمق التنفس .

يُمكن وصف استهلاك الأكسجين (VO₂ _{) أثناء التمرين بشكل أفضل باستخدام} معادلة فيك : VO₂ ₌ Q × (a - vO₂ _diff )، والتي تنص على أن كمية الأكسجين المستهلكة تساوي الناتج القلبي (Q) مضروبًا في الفرق بين تركيز الأكسجين في الدم الشرياني والوريدي. بعبارة أبسط، يتحدد استهلاك الأكسجين بكمية الدم التي يضخها القلب، بالإضافة إلى قدرة العضلات العاملة على امتصاص الأكسجين من هذا الدم؛ إلا أن هذا تبسيط مفرط. فعلى الرغم من أن الناتج القلبي يُعتبر العامل المحدد لهذه العلاقة لدى الأفراد الأصحاء، إلا أنه ليس العامل الوحيد المحدد لـ VO₂ max. أي أنه يجب أيضًا مراعاة عوامل أخرى، مثل قدرة الرئتين على أكسجة الدم. تُسبب العديد من الأمراض والتشوهات حالات مثل محدودية الانتشار، وعدم تطابق التهوية/التروية، والتحويلات الرئوية، والتي قد تحد من أكسجة الدم، وبالتالي توزيع الأكسجين. إضافةً إلى ذلك، تُعد قدرة الدم على حمل الأكسجين عاملًا مهمًا في هذه المعادلة. غالبًا ما تكون قدرة الجسم على حمل الأكسجين هدفًا للمنشطات الرياضية ( المعززة للأداء )، وهي منشطات تُستخدم في رياضات التحمل لزيادة نسبة حجم خلايا الدم الحمراء ( الهيماتوكريت )، كما هو الحال في تعاطي المنشطات الدموية أو استخدام الإريثروبويتين (EPO). علاوة على ذلك، يعتمد امتصاص الأكسجين المحيطي على إعادة توجيه تدفق الدم من الأحشاء غير النشطة نسبيًا إلى العضلات الهيكلية العاملة، وداخل العضلة الهيكلية، تؤثر نسبة الشعيرات الدموية إلى ألياف العضلات على استخلاص الأكسجين.

يشير الجفاف إلى كل من نقص السوائل (الجفاف الذي يحدث قبل التمرين) والجفاف الناتج عن التمرين (الجفاف الذي يحدث أثناء التمرين). يقلل النوع الأخير من أداء التحمل الهوائي ويؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب والشعور بالإجهاد، وربما زيادة الاعتماد على الكربوهيدرات كمصدر للطاقة. على الرغم من أن الآثار السلبية للجفاف الناتج عن التمرين على الأداء الرياضي قد تم إثباتها بوضوح في أربعينيات القرن الماضي، إلا أن الرياضيين استمروا لسنوات بعد ذلك في الاعتقاد بأن تناول السوائل غير مفيد. في الآونة الأخيرة، تم إثبات وجود آثار سلبية على الأداء مع جفاف طفيف (أقل من 2%)، وتتفاقم هذه الآثار عند ممارسة الرياضة في بيئة حارة. قد تختلف آثار نقص السوائل، اعتمادًا على ما إذا كان ناتجًا عن مدرات البول أو التعرض للساونا، مما يقلل بشكل كبير من حجم البلازما، أو عن ممارسة الرياضة قبل التمرين، وهو ما له تأثير أقل بكثير على حجم البلازما. يقلل نقص السوائل من التحمل الهوائي، لكن آثاره على قوة العضلات وتحملها غير متسقة وتتطلب المزيد من الدراسة. ^{[ 21 ]} ينتج عن التمارين الرياضية المكثفة والمطولة حرارة ناتجة عن عمليات الأيض، ويتم التخلص منها عن طريق تنظيم درجة حرارة الجسم عن طريق التعرق . يفقد عداء الماراثون الذكر حوالي 0.83 لتر من السوائل كل ساعة في الطقس البارد، و1.2 لتر في الطقس الدافئ (بينما تقل هذه النسبة لدى الإناث بنسبة تتراوح بين 68 و73%). ^{[ 22 ]} قد يفقد الأشخاص الذين يمارسون تمارين رياضية شاقة ما يعادل ضعفين ونصف ضعف كمية السوائل التي يفقدونها في البول عن طريق التعرق. ^{[ 23 ]} قد يكون لهذا الأمر آثار فسيولوجية بالغة. فممارسة رياضة ركوب الدراجات لمدة ساعتين في الحر (35 درجة مئوية) مع الحد الأدنى من تناول السوائل تؤدي إلى انخفاض كتلة الجسم بنسبة تتراوح بين 3 و5%، وانخفاض حجم الدم بنسبة تتراوح بين 3 و6%، وارتفاع درجة حرارة الجسم باستمرار، وبالمقارنة مع تناول كمية كافية من السوائل، يؤدي ذلك إلى زيادة معدل ضربات القلب، وانخفاض حجم الضربة القلبية والنتاج القلبي، وانخفاض تدفق الدم في الجلد، وزيادة المقاومة الوعائية الجهازية. ويمكن التخلص من هذه الآثار إلى حد كبير عن طريق تعويض ما بين 50 و80% من السوائل المفقودة عن طريق التعرق. ^{[ 22 ] [ 24 ]} 

• تزداد تركيزات الكاتيكولامينات في البلازما بمقدار 10 أضعاف عند ممارسة التمارين الرياضية التي تشمل الجسم بأكمله. ^{[ 25 ]}
• يتم إنتاج الأمونيا بواسطة العضلات الهيكلية التي تمارس التمارين من ADP (سلف ATP) عن طريق إزالة الأمين من نيوكليوتيدات البيورين وهدم الأحماض الأمينية في اللييفات العضلية . ^{[ 26 ]}
• يزداد مستوى الإنترلوكين-6 (IL-6) في الدورة الدموية نتيجة إفرازه من العضلات الهيكلية العاملة. ^{[ 27 ]} ويقل هذا الإفراز عند تناول الجلوكوز، مما يشير إلى ارتباطه بنقص الطاقة. ^{[ 28 ]}
• يتأثر امتصاص الصوديوم بإفراز إنترلوكين-6، إذ قد يحفز هذا الإفراز إفراز فازوبريسين الأرجينين ، الذي بدوره قد يؤدي إلى انخفاض خطير في مستويات الصوديوم ( نقص صوديوم الدم ) أثناء ممارسة الرياضة. ويمكن أن يؤدي هذا النقص في الصوديوم في بلازما الدم إلى تورم الدماغ. ويمكن الوقاية من ذلك بإدراك مخاطر شرب كميات كبيرة من السوائل أثناء ممارسة التمارين الرياضية لفترات طويلة. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

يضمن التنظيم الذاتي للدماغ عادةً أولويةً للدماغ على نتاج القلب، مع أن هذا التنظيم يتأثر قليلاً بالتمارين المجهدة. ^{[ 35 ]} أثناء التمارين دون القصوى، يزداد نتاج القلب وتدفق الدم إلى الدماغ بما يتجاوز احتياجاته من الأكسجين. ^{[ 36 ]} مع ذلك، لا ينطبق هذا على الجهد الأقصى المستمر: "على الرغم من زيادة أكسجة الشعيرات الدموية [في الدماغ]، فإن التمارين القصوى ترتبط بانخفاض محتوى الأكسجين في الميتوكوندريا _أثناء تمارين الجسم الكامل" ^{[ 37 ].} ويتأثر التنظيم الذاتي لإمداد الدماغ بالدم بشكل خاص في البيئات الدافئة. ^{[ 38 ]}

في البالغين، يؤدي التمرين إلى استنزاف الجلوكوز في البلازما المتاح للدماغ: يمكن للتمارين الرياضية القصيرة المكثفة (35 دقيقة من ركوب الدراجات الثابتة) أن تقلل من امتصاص الدماغ للجلوكوز بنسبة 32٪. ^{[ 39 ]}

في حالة الراحة، يُستمدّ الدماغ البالغ طاقته عادةً من الجلوكوز، لكن لديه قدرة تعويضية على استبدال جزء منه باللاكتات . تشير الأبحاث إلى إمكانية رفع هذه النسبة، عند خضوع الشخص للتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ ، إلى حوالي 17%، ^{[ 40 ]} مع نسبة أعلى تصل إلى 25% أثناء نقص سكر الدم . ^{[ 41 ]} أثناء التمارين الرياضية المكثفة، يُقدّر أن اللاكتات يُوفّر ثلث احتياجات الدماغ من الطاقة. ^{[ 39 ] [ 42 ]} مع ذلك، هناك أدلة على أن الدماغ قد يُعاني، رغم وجود هذه المصادر البديلة للطاقة، من أزمة طاقة، نظرًا لإفراز إنترلوكين-6 (مؤشر على الإجهاد الأيضي) من الدماغ أثناء التمرين. ^{[ 26 ] [ 34 ]}

يستخدم البشر تنظيم حرارة الجسم عن طريق التعرق للتخلص من حرارة الجسم، وخاصةً الحرارة المتولدة أثناء ممارسة الرياضة. وقد أشارت التقارير إلى أن الجفاف المعتدل الناتج عن ممارسة الرياضة والتعرض للحرارة يُضعف الإدراك. ^{[ 43 ] [ 44 ]} ويمكن أن تبدأ هذه الإعاقات بعد فقدان أكثر من 1% من كتلة الجسم. ^{[ 45 ]} ومن المرجح أن يكون ضعف الإدراك، وخاصةً الناتج عن الحرارة وممارسة الرياضة، بسبب فقدان سلامة الحاجز الدموي الدماغي. ^{[ 46 ]} كما يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة الجسم إلى انخفاض تدفق الدم إلى الدماغ، ^{[ 47 ] [ 48 ]} ورفع درجة حرارة الدماغ. ^{[ 34 ]}

عزا الباحثون سابقًا الإرهاق إلى تراكم حمض اللاكتيك في العضلات. ^{[ 49 ]} إلا أن هذا الاعتقاد لم يعد سائدًا. ^{[ 50 ] [ 51 ]} بل يُعتقد أن اللاكتات قد يمنع إرهاق العضلات من خلال الحفاظ على استجابة العضلات الكاملة للإشارات العصبية. ^{[ 52 ]} ويُعد توفر الأكسجين والطاقة، واضطرابات توازن أيونات العضلات، من العوامل الرئيسية التي تحدد أداء التمارين الرياضية، على الأقل خلال التمارين القصيرة شديدة الكثافة.

تتضمن كل انقباضة عضلية جهد فعل يُفعّل مستشعرات الجهد، مما يؤدي إلى إطلاق أيونات الكالسيوم (Ca2 ⁺⁾ من الشبكة الساركوبلازمية للألياف العضلية . تتطلب جهود الفعل التي تُسبب ذلك تغيرات أيونية: تدفق أيونات الصوديوم (Na) إلى الداخل خلال مرحلة إزالة الاستقطاب ، وتدفق أيونات البوتاسيوم (K) إلى الخارج خلال مرحلة إعادة الاستقطاب . كما تنتشر أيونات ^{الكلوريد} (Cl- ) إلى الساركوبلازم للمساعدة في مرحلة إعادة الاستقطاب. أثناء الانقباض العضلي الشديد، تتعطل مضخات الأيونات التي تحافظ على توازن هذه الأيونات، وهذا (إلى جانب اضطرابات أيونية أخرى) يُسبب اضطرابات أيونية. يُؤدي ذلك إلى إزالة استقطاب غشاء الخلية، وفقدان الاستثارة، وبالتالي ضعف العضلات. ^{[ 53 ]} كما تم ربط تسرب أيونات الكالسيوم (Ca2 ^{+ ) من قنوات} مستقبلات الريانودين من النوع الأول بالإرهاق. ^{[ 54 ]}

بعد ممارسة التمارين الرياضية المكثفة لفترات طويلة، قد يحدث خلل في توازن الجسم . ومن الأمثلة الشهيرة على ذلك:

• ركض دوراندو بيتري في سباق الماراثون للرجال في دورة الألعاب الأولمبية الصيفية عام 1908 في الاتجاه الخاطئ وانهار عدة مرات.
• ترنّح جيم بيترز وسقط عدة مرات خلال ماراثون دورة ألعاب الكومنولث عام 1954 ، ورغم تقدمه بخمسة كيلومترات (ثلاثة أميال)، لم يتمكن من إكمال السباق. وبينما كان يُعتقد سابقًا أن السبب هو الجفاف الشديد، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن السبب هو التأثيرات المُجتمعة لارتفاع درجة حرارة الجسم، وفرط صوديوم الدم الناتج عن الجفاف، وربما انخفاض سكر الدم، على الدماغ. ^{[ 55 ]}
• غابرييلا أندرسن-شيس في سباق الماراثون للسيدات في دورة الألعاب الأولمبية الصيفية في لوس أنجلوس عام 1984، توقفت بين الحين والآخر في آخر 400 متر من السباق، وظهرت عليها علامات الإرهاق الحراري . ورغم سقوطها عند خط النهاية، إلا أنها غادرت المستشفى بعد ساعتين فقط.

اقترح تيم نوكس ، استنادًا إلى فكرة سابقة للأرشيبالد هيل، الحائز على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1922 ^{[ 56 ]} ، وجود منظم مركزي . في هذا النظام، يُعدّل الدماغ باستمرار قوة العضلات أثناء التمرين بما يتناسب مع مستوى الجهد الآمن. وتأخذ هذه الحسابات العصبية في الاعتبار مدة التمرين الشاق السابقة، والمدة المخطط لها لمزيد من الجهد، والحالة الأيضية الحالية للجسم. ويؤدي ذلك إلى تعديل عدد الوحدات الحركية للعضلات الهيكلية المُنشّطة، ويُشعر به الجسم ذاتيًا على شكل إرهاق وتعب. يرفض مفهوم المنظم المركزي الفكرة السابقة القائلة بأن التعب ناتج فقط عن خلل ميكانيكي في العضلات العاملة (" التعب المحيطي "). بدلًا من ذلك، يُحاكي الدماغ ^{[ 57 ]} الحدود الأيضية للجسم لضمان الحفاظ على استتباب الجسم ككل، ولا سيما حماية القلب من نقص الأكسجين، والحفاظ دائمًا على احتياطي طوارئ. ^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]} لقد تم التشكيك في فكرة الحاكم المركزي نظرًا لإمكانية حدوث "كوارث فسيولوجية" ووقوعها بالفعل، مما يشير إلى أنه في حال وجوده، يمكن للرياضيين (مثل دوراندو بيتري ، وجيم بيترز، وغابرييلا أندرسن-شييس ) تجاوزه. ^{[ 62 ]}

وقد أشير أيضاً إلى أن الإرهاق الناتج عن ممارسة الرياضة يتأثر بما يلي:

• ارتفاع درجة حرارة الدماغ ^{[ 63 ]}
• استنزاف الجليكوجين في خلايا الدماغ ^{[ 42 ] [ 64 ]}
• استنزاف الجليكوجين في العضلات والكبد (انظر " الوصول إلى نقطة الانهيار ") ^{[ 65 ]}
• أنواع الأكسجين التفاعلية التي تعيق وظيفة العضلات الهيكلية ^{[ 66 ]}
• انخفاض مستوى الغلوتامات نتيجة امتصاص الأمونيا في الدماغ ^{[ 26 ]}
• إجهاد في الحجاب الحاجز وعضلات التنفس البطنية يحد من التنفس ^{[ 67 ]}
• ضعف إمداد العضلات بالأكسجين ^{[ 68 ]}
• تأثيرات الأمونيا على الدماغ ^{[ 26 ]}
• مسارات السيروتونين في الدماغ ^{[ 69 ]}

يشمل منهج علم وظائف الأعضاء الرياضية علم الأحياء والكيمياء والعلوم التطبيقية . والهدف من المقررات الدراسية المختارة لهذا التخصص هو اكتساب فهم متعمق لتشريح جسم الإنسان ووظائف أعضائه، بالإضافة إلى علم وظائف الأعضاء الرياضية. ويتضمن ذلك دراسة تشريح العضلات والهيكل العظمي، والأسس الجزيئية والخلوية لانقباض العضلات، واستخدام الطاقة، وعلم وظائف الأعصاب الحركية، والاستجابات الفسيولوجية الجهازية (التنفس، وتدفق الدم، وإفرازات الغدد الصماء، وغيرها)، والإرهاق والتعب، وتدريب العضلات والجسم، وفسيولوجيا التمارين والأنشطة المحددة، وفسيولوجيا الإصابات، وتأثيرات الإعاقات والأمراض. ولا يقتصر الحصول على درجة البكالوريوس في علم وظائف الأعضاء الرياضية على حضور جميع المحاضرات، بل يتطلب أيضًا حدًا أدنى من الخبرة العملية، ويُنصح بالالتحاق ببرامج التدريب الداخلي. ^{[ 88 ]}