व्यायाम शरीरक्रिया विज्ञान III: व्यायाम में मानव शरीरक्रिया पर पर्यावरणीय प्रभाव, खेल में महिलाएँ, उनकी प्रशिक्षणीयता, शरीरक्रियात्मक लिंग-भेद और महिला खिलाड़ियों की विशेष समस्याएँ, वृद्धावस्था और स्वस्थ वृद्धावस्था, चिकित्सीय साधनों और पुनर्वास के प्रति शरीरक्रियात्मक प्रतिक्रियाएँ, श्रमवर्धक साधन और मालिश

व्यायाम ऊष्मा उत्पादन को कई गुना बढ़ाता है, और शरीर विकिरण, चालन, संवहन और, व्यायाम में सबसे अधिक, पसीने के वाष्पन से ऊष्मा खोता है। गर्म, आर्द्र परिस्थितियों में वाष्पन सीमित रहता है, आंतरिक तापमान बढ़ता है, पसीने का ह्रास खिलाड़ी को निर्जलित करता है और रक्त पेशी और त्वचा के बीच बँटता है, अतः सहनशक्ति प्रदर्शन गिरता है। ताप-रोग ताप-ऐंठन और ताप-मूर्च्छा से लेकर ताप-थकावट (थकान, चक्कर, भारी पसीना, लगभग 40 °C तक आंतरिक तापमान) और ताप-आघात तक होते हैं, एक चिकित्सकीय आपातकाल जिसमें आंतरिक तापमान लगभग 40 °C से अधिक होता है और मानसिक कार्य बिगड़ता है, और जिसका उपचार तत्काल पूरे शरीर को ठंडा करना, आदर्शतः ठंडे पानी में डुबोना, और आपातकालीन देखभाल है। लगभग 10–14 दिनों तक गर्मी में प्रशिक्षण से ताप-अनुकूलन प्लाज़्मा आयतन बढ़ाता है, पसीना पहले और अधिक मात्रा में तथा अधिक पतला आने लगता है, और किसी दिए कार्यभार पर हृदय गति और आंतरिक तापमान घटते हैं। वेट-बल्ब ग्लोब तापमान (WBGT) सूचकांक, जो तापमान, आर्द्रता और विकिरण ऊष्मा को जोड़ता है, प्रतियोगिताओं को संशोधित या रद्द करने के निर्णयों का मार्गदर्शन करता है।

ठंडी परिस्थितियों में शरीर त्वचा की रक्त वाहिकाओं को संकुचित करके ऊष्मा बचाता है और कँपकँपी से ऊष्मा उत्पन्न करता है; जोखिम हैं हाइपोथर्मिया (35 °C से कम आंतरिक तापमान) और हिमदंश, जिन्हें शीत पवन और गीले वस्त्र बढ़ाते हैं। परतदार वस्त्र और सूखा रहना मुख्य बचाव हैं। ऊँचाई पर वायुमंडलीय दाब घटता है, और उसके साथ ऑक्सीजन का आंशिक दाब (वायुमंडलीय दाब का लगभग 21 प्रतिशत) भी, अतः रक्त तक कम ऑक्सीजन पहुँचती है (हाइपॉक्सिया)। तात्कालिक प्रतिक्रियाएँ हैं किसी दिए कार्यभार पर तेज़ श्वास और अधिक हृदय गति; VO2max घटता है और सहनशक्ति स्पर्धाएँ प्रभावित होती हैं, जबकि स्प्रिंट और कूद पतली वायु से लाभ पा सकते हैं, जैसे 1968 के मेक्सिको सिटी ओलंपिक (लगभग 2,240 मीटर) में, जहाँ बॉब बीमन ने 8.90 मीटर लंबी कूद लगाई। सप्ताहों में अनुकूलन एरिथ्रोपोइटिन (EPO) स्राव और लाल कोशिका द्रव्यमान बढ़ाता है। "ऊँचाई पर रहो, नीचे प्रशिक्षण करो" मॉडल रक्त अनुकूलन हेतु ऊँचाई पर निवास और तीव्रता बनाए रखने हेतु कम ऊँचाई पर प्रशिक्षण का प्रयोग करता है। तीव्र पर्वतीय रोग (सिरदर्द, मतली, अनिद्रा) सामान्य ऊँचाई-रोग है; इसके गंभीर रूप, फुफ्फुसीय और प्रमस्तिष्कीय शोथ, में नीचे उतरना आवश्यक है।

वायु प्रदूषण इसलिए महत्त्वपूर्ण है क्योंकि व्यायाम साँस में ली जाने वाली वायु के आयतन को कई गुना कर देता है और श्वसन को मुँह की ओर खिसका देता है, नाक के छनन को दरकिनार करते हुए। सूक्ष्म कणिकीय पदार्थ (PM2.5), ओज़ोन, सल्फ़र डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड श्वास मार्ग में जलन करते हैं, दमा वाले खिलाड़ियों में व्यायाम-प्रेरित श्वसनी-संकुचन भड़का सकते हैं और, कार्बन मोनोऑक्साइड के मामले में, हीमोग्लोबिन से बँधकर ऑक्सीजन परिवहन घटाते हैं। व्यावहारिक उपाय हैं वायु गुणवत्ता सूचकांक देखना, भारी यातायात के निकट और प्रदूषण के चरम घंटों में व्यायाम से बचना, खराब दिनों में सत्र भीतर ले जाना और तीव्रता घटाना।

यौवनारंभ के बाद पुरुष औसतन अधिक लंबे और भारी होते हैं, अधिक पेशी द्रव्यमान, कम शरीर वसा प्रतिशत, बड़े हृदय और फेफड़ों, अधिक हीमोग्लोबिन सांद्रता और अधिक निरपेक्ष VO2max के साथ। महिलाओं की निरपेक्ष शक्ति ऊपरी शरीर में औसतन पुरुषों की लगभग आधी से दो-तिहाई और निचले शरीर में लगभग दो-तिहाई से तीन-चौथाई होती है, पर दुबले पेशी द्रव्यमान के सापेक्ष शक्ति समान होती है, क्योंकि पेशी की गुणवत्ता मूलतः एक-सी है। महिलाओं की श्रोणि अधिक चौड़ी और Q-कोण बड़ा होता है, जो क्वाड्रिसेप्स के खिंचाव और पटेला कंडरा के बीच का कोण है। ये अंतर उत्कृष्ट दौड़ और तैराकी में लगभग 10 प्रतिशत के प्रदर्शन अंतर को बड़े पैमाने पर समझाते हैं। प्रशिक्षणीयता, अर्थात् प्रशिक्षण के प्रति सापेक्ष प्रतिक्रिया, दोनों लिंगों में समान है: महिलाएँ पुरुषों के समान अनुपात में शक्ति, सहनशक्ति और VO2max प्राप्त करती हैं, यद्यपि कम टेस्टोस्टेरोन के कारण अतिवृद्धि निरपेक्ष रूप से कम होती है।

महिला खिलाड़ियों की विशेष समस्याओं में महिला खिलाड़ी त्रय शामिल है, अर्थात् कम ऊर्जा उपलब्धता (विकृत खान-पान सहित या रहित), मासिक धर्म की गड़बड़ी (रजोरोध तक) और कम अस्थि खनिज घनत्व का परस्पर संबंध, जो प्रतिबल अस्थिभंग का जोखिम बढ़ाता है; 2014 में IOC ने इस अवधारणा को खेल में सापेक्ष ऊर्जा अभाव (RED-S) के रूप में व्यापक बनाया, जो मानता है कि कम ऊर्जा उपलब्धता अनेक शरीर तंत्रों को प्रभावित करती है और पुरुषों में भी होती है। मासिक धर्म में रक्त ह्रास के कारण लौह-अल्पता रक्ताल्पता अधिक सामान्य है। कूदने और दिशा बदलने वाले खेलों में महिलाओं में अग्र क्रूसिएट स्नायु की चोटें कई गुना अधिक होती हैं, जो शरीर-रचना, हार्मोनों और अवतरण की यांत्रिकी से जुड़ी हैं, और तंत्रिका-पेशीय प्रशिक्षण कार्यक्रम जोखिम घटाते हैं। मासिक चक्र के दौरान व्यायाम सामान्यतः सुरक्षित है और प्रदर्शन पर प्रभाव व्यक्तियों में भिन्न होते हैं; जटिलता-रहित गर्भावस्था में चिकित्सकीय मार्गदर्शन में मध्यम व्यायाम की अनुशंसा की जाती है। सुविधाओं का अभाव, सुरक्षा की चिंताएँ और पारिवारिक अभिवृत्तियाँ जैसी सामाजिक-सांस्कृतिक बाधाएँ उतनी ही वास्तविक हैं जितनी शरीरक्रियात्मक।

आयु के साथ अधिकतम हृदय गति घटती है (परंपरागत अनुमान 220 − आयु का आधार), VO2max घटता है, निष्क्रिय लोगों में लगभग 25–30 वर्ष के बाद प्रति दशक लगभग 10 प्रतिशत और सक्रिय बने रहने वालों में उसका लगभग आधा, पेशी द्रव्यमान और शक्ति घटते हैं (सार्कोपीनिया), जिसमें टाइप II तंतु पहले खोते हैं, अस्थि खनिज घनत्व घटता है (अस्थि-अल्पता और अस्थिसुषिरता, विशेषकर रजोनिवृत्ति के बाद महिलाओं में), संधियाँ अकड़ती हैं और लचीलापन घटता है, संतुलन और प्रतिक्रिया समय बिगड़ते हैं, शरीर वसा बढ़ती है और आधारी उपापचय दर घटती है। जो पहले आयु का परिणाम माना जाता था उसका बड़ा भाग वास्तव में निष्क्रियता का प्रभाव है।

स्वस्थ वृद्धावस्था जीवनशैली प्रबंधन पर निर्भर करती है। नियमित वायवीय गतिविधि VO2max की गिरावट को धीमा करती है; किसी भी आयु में प्रतिरोध प्रशिक्षण शक्ति और पेशी द्रव्यमान बढ़ाता है और अस्थि की रक्षा करता है; ताइ ची और योग जैसा संतुलन प्रशिक्षण गिरने की घटनाएँ घटाता है; लचीलापन व्यायाम गति-सीमा बनाए रखता है। विश्व स्वास्थ्य संगठन के 2020 के दिशानिर्देश वयस्कों, वृद्ध वयस्कों सहित, को सप्ताह में कम से कम 150–300 मिनट मध्यम या 75–150 मिनट तीव्र वायवीय गतिविधि करने, दो या अधिक दिन पेशी-सशक्तीकरण गतिविधि सहित, और वृद्ध वयस्कों को गिरने से बचाव हेतु सप्ताह में तीन या अधिक दिन संतुलन और शक्ति गतिविधियाँ जोड़ने की सलाह देते हैं। पर्याप्त प्रोटीन, कैल्शियम और विटामिन D सहित पोषण, तंबाकू से बचाव, मद्य में संयम, नींद, सामाजिक जुड़ाव और मानसिक गतिविधि चित्र को पूरा करते हैं।

चिकित्सीय साधन वे भौतिक कारक हैं जिनका प्रयोग दर्द से राहत, सूजन नियंत्रण और उपचार को बढ़ावा देने हेतु होता है। शीत चिकित्सा (बर्फ़ की पट्टी, बर्फ़ से मालिश, ठंडे पानी में डुबकी) वाहिका-संकुचन करती है, तंत्रिका संचरण धीमा करती है और दर्द तथा उपापचयी माँग घटाती है, और कोमल ऊतक चोट की तीव्र अवस्था में प्रयुक्त होती है। ताप चिकित्सा (गर्म पट्टी, गर्म पानी, अवरक्त) वाहिका-विस्फारण करती है, ऊतक विस्तार्यता बढ़ाती है और पेशी को शिथिल करती है, और बाद की अवस्थाओं तथा अकड़न में प्रयुक्त होती है, ताज़ा चोट पर कभी नहीं। कंट्रास्ट स्नान दोनों को बारी-बारी से देते हैं। जल चिकित्सा घटे भार वाले व्यायाम हेतु पानी की उत्प्लावकता और प्रतिरोध का प्रयोग करती है। विद्युत चिकित्सा में दर्द से राहत हेतु TENS (पारत्वचीय विद्युत तंत्रिका उद्दीपन), गहरी ऊष्मा उत्पन्न करने वाला चिकित्सीय अल्ट्रासाउंड, और पेशियों को सक्रिय करने हेतु तंत्रिका-पेशीय विद्युत उद्दीपन शामिल हैं। कोमल ऊतक चोट का तीव्र प्रबंधन RICE (विश्राम, बर्फ़, संपीडन, उत्थापन) से PRICE और POLICE की ओर बढ़ा है, जो विश्राम के स्थान पर "इष्टतम भार" रखता है, और PEACE and LOVE (2019) की ओर, जो शिक्षा, भार, आशावाद, रक्त-संचार और व्यायाम जोड़ता है।

पुनर्वास चोट के बाद चरणों में कार्य पुनर्स्थापित करता है: दर्द और शोथ का नियंत्रण; गति-सीमा की पुनर्स्थापना; शक्ति और सहनशक्ति की पुनर्स्थापना, सममितीय से समतानी और कार्यात्मक व्यायाम की ओर बढ़ते हुए; स्वग्रहण, संतुलन और समन्वय की पुनर्स्थापना; खेल-विशिष्ट प्रशिक्षण; और मानदंड पूरे होने पर क्रमिक रूप से खेल में वापसी। शरीरक्रियात्मक आधार यह है कि ऊतक अतिव्यापी चरणों में भरते हैं, शोथ, प्रसार और पुनर्गठन, और नियंत्रित, क्रमिक भार पुनर्गठन का मार्गदर्शन करता है, जबकि लंबा स्थिरीकरण क्षीणता, अकड़न और अस्थि ह्रास उत्पन्न करता है।

मालिश कोमल ऊतकों का व्यवस्थित हस्तचालन है। इसकी शास्त्रीय विधियाँ हैं एफ़्ल्यूराज (लंबे, सरकते आघात, प्रायः हृदय की ओर, आरंभ और अंत में प्रयुक्त), पेट्रिसाज (पेशी को गूँथना, मरोड़ना और उठाना), घर्षण (कंडरा या स्नायु पर छोटी, गहरी वृत्ताकार या तंतु-पार गतियाँ), टैपोटमेंट (हैकिंग, कपिंग, थपथपाना और कूटना जैसे आघाती प्रहार) और कंपन या झटकना। इसकी शरीरक्रियात्मक प्रतिक्रियाओं में स्थानीय रक्त प्रवाह और त्वचा तापमान की वृद्धि, पेशी तनाव में कमी और शिथिलता का भाव, दर्द से राहत और मनोदशा में सुधार शामिल हैं; यह दावा कि मालिश लैक्टेट निष्कासन को बहुत तेज़ करती है, भली-भाँति समर्थित नहीं है, और पुनर्प्राप्ति हेतु इसके लाभ आंशिक रूप से मनोवैज्ञानिक प्रतीत होते हैं। तीव्र चोटों, संक्रमणों, खुले घावों, अस्थिभंगों और संदिग्ध रक्त-थक्कों पर इससे बचा जाता है।

श्रमवर्धक साधन कोई भी पदार्थ, उपकरण या अभ्यास है जो प्रदर्शन को केवल प्रशिक्षण से प्राप्त स्तर से आगे बढ़ाए। इनका वर्गीकरण होता है पोषणात्मक (कार्बोहाइड्रेट लोडिंग, कैफ़ीन, क्रिएटिन, सोडियम बाइकार्बोनेट, बीटा-एलानिन, चुकंदर रस से नाइट्रेट), औषधीय (उपचयी स्टेरॉयड, उत्तेजक, पेप्टाइड हार्मोन), शरीरक्रियात्मक (रक्त डोपिंग, ऊँचाई प्रशिक्षण, वार्म-अप), यांत्रिक या जैवयांत्रिक (हल्के जूते, वायुगतिकीय वस्त्र और उपकरण) और मनोवैज्ञानिक (सम्मोहन, कल्पना चित्रण, संगीत) के रूप में। वैध पोषणात्मक साधनों में क्रिएटिन पेशी फ़ॉस्फ़ोक्रिएटिन बढ़ाता है और बार-बार के उच्च-तीव्रता प्रयासों में सहायता करता है, कैफ़ीन सहनशक्ति और सतर्कता सुधारता है, और बाइकार्बोनेट तथा बीटा-एलानिन लगभग एक से कई मिनट के प्रयासों में अम्ल का उभय-प्रतिरोधन करते हैं; तीनों अनुमत हैं। कैफ़ीन को 2004 में प्रतिबंधित सूची से हटाया गया और यह WADA के निगरानी कार्यक्रम में है। पूरकों में प्रतिबंधित पदार्थों के संदूषण का वास्तविक जोखिम होता है, और कठोर उत्तरदायित्व के अंतर्गत खिलाड़ी अपने नमूने में पाई जाने वाली हर चीज़ के लिए उत्तरदायी है।

विश्व डोपिंग-रोधी संहिता, जो पहली बार 2003 में अपनाई गई और 2004 से प्रभावी है, खेलों और देशों में डोपिंग-रोधी नियमों में सामंजस्य लाती है, और WADA हर वर्ष प्रतिबंधित सूची प्रकाशित करती है। सदा प्रतिबंधित पदार्थों और विधियों में उपचयी स्टेरॉयड जैसे उपचयी कारक (S1), एरिथ्रोपोइटिन (EPO) और मानव वृद्धि हार्मोन जैसे पेप्टाइड हार्मोन और वृद्धि कारक (S2), बीटा-2 एगोनिस्ट (S3, निर्धारित सीमाओं के भीतर साँस से लिए गए सालब्यूटामोल और कुछ अन्य के विशिष्ट अपवादों सहित), हार्मोन और उपापचयी नियामक (S4, जिसमें 2016 से मेल्डोनियम शामिल है) और मूत्रवर्धक तथा आवरणकारी कारक (S5) हैं, साथ ही रक्त और रक्त घटकों का हेरफेर (M1, रक्त डोपिंग सहित), रासायनिक और भौतिक हेरफेर (M2) और जीन तथा कोशिका डोपिंग (M3)। उत्तेजक, स्वापक, कैनाबिनॉइड और ग्लूकोकॉर्टिकॉइड प्रतियोगिता में प्रतिबंधित हैं (S6–S9), और बीटा-ब्लॉकर तीरंदाज़ी और निशानेबाज़ी जैसे विशेष खेलों में प्रतिबंधित हैं। जिस खिलाड़ी को किसी प्रतिबंधित औषधि की आवश्यकता हो वह चिकित्सीय उपयोग छूट हेतु आवेदन कर सकता है। भारत में राष्ट्रीय डोपिंग-रोधी अधिनियम 2022 ने राष्ट्रीय डोपिंग-रोधी संस्था और राष्ट्रीय डोप परीक्षण प्रयोगशाला को सांविधिक दर्जा दिया और खेलों में डोपिंग-रोधी हेतु एक राष्ट्रीय बोर्ड बनाया। नियम तोड़ने के अलावा डोपिंग गंभीर स्वास्थ्य जोखिम रखती है: उपचयी स्टेरॉयड यकृत, हृदय और हार्मोनों को प्रभावित करते हैं, EPO और रक्त डोपिंग रक्त को गाढ़ा करके थक्के और आघात का जोखिम बढ़ाते हैं, और उत्तेजक हृदय पर दबाव डालते हैं।