วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการวิ่ง และการวิ่งให้ดีขึ้น

วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการวิ่ง และการวิ่งให้ดีขึ้น

เบญจมินทร์ เชาวน์วิทยางกูร

บ่อยครั้งที่ฉันคิดถึงการวิ่งว่าคือกีฬาที่แท้จริงที่สุด เพราะเป็นกีฬาที่คุณออกแรงมากเท่าไร คุณก็ได้เท่านั้น เป็นการใช้ความพยายามจากตัวคุณเอง ไม่ใช่จากเพื่อนร่วมทีมหรืออุปกรณ์ ในหมู่นักวิ่งที่มีความสามารถตามธรรมชาติเท่ากันและปราศจากโชคช่วย คนที่ฝึกฝนมาอย่างดีที่สุดมักจะเป็นผู้ชนะ ข้อความที่มาถึงนักวิ่งที่ต้องการพัฒนาก็คือ ฝึกให้หนักและมีสุขภาพดี คุณจะได้รับรางวัล นั่นคือกฎของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการออกกำลังกายเป็นตัวกำหนด

เนื่องจากการวิ่งเป็นความพยายามทางกายภาพอย่างแท้จริง (ซึ่งต่างจากการใช้เทคนิค) จึงเป็นการฉลาดที่จะเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในร่างกายระหว่างการฝึกซ้อม อะไรที่เกิดขึ้นอย่างแท้จริงในการเปลี่ยนแปลงคนๆ หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นชายหรือหญิง ที่ไม่สามารถแม้แต่จะจ๊อกระยะ 100 หลา โดยปราศจากความรู้สึกอ่อนเปลี้ย หน้ามืด จนต้องหยุดพัก ไปเป็นเหมือนเครื่องจักรที่มีความสามารถวิ่งได้ครบระยะ 26.2 ไมล์หรือมากกว่าได้? ฉันได้เห็นการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น ซึ่งมันไม่ใช่ปาฏิหาริย์ที่เกิดได้ในเวลาอันสั้น ในบทนี้ เราจะมาดูที่การปรับตัวทางกายภาพพื้นฐานของร่างกายต่อการวิ่ง

การวิ่งพัฒนาความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตได้อย่างไร (How Running Improves Cardiovascular Fitness)

การมีระบบการหมุนเวียนเลือดที่สมบูรณ์แข็งแรง ทำงานได้ตามหน้าที่เป็นอย่างดี ช่วยให้นักวิ่งสามารถสูบฉีดปริมาณเลือดมากพอได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไปสู่กล้ามเนื้อที่ใช้ในการวิ่ง แล้วกลับมาสู่หัวใจเพื่อรับออกซิเจนอีกครั้ง จากการศึกษาในประชากรหมู่มาก ได้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตกับอัตราการตายที่ต่ำลง จากโรคหัวใจ ความดันโลหิตสูง และสาเหตุอื่นๆ

ความฟิตด้านการหมุนเวียนโลหิตเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการประสบความสำเร็จในการวิ่ง นักวิ่งย่อมมีประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนในกระแสโลหิตไปสู่กล้ามเนื้อที่ใช้งานในการวิ่ง มากกว่าคนที่ได้แต่นั่งทำงาน หรือนักกีฬาประเภทที่ไม่เกี่ยวกับความทนทาน (nonendurance athletes) กระบวนการนี้ได้สรุปได้ดังนี้

เมื่อหายใจ อากาศจะเข้าสู่ปอดผ่านทาง 2 ท่อใหญ่ ที่เรียกว่า bronchi ซึ่งแยกย่อยไปสู่ท่อเล็กอีกหลายท่อ ไปสุดที่ถุงลมเล็กๆ อีกจำนวนหลายร้อยล้านถุงที่เรียกว่า alveoli ที่ถุงลมนี้เป็นที่ที่ออกซิเจนมีการถ่ายโอนไปสู่กระแสเลือด ผ่านทางผนังบางๆ ที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็นของเซลถุงลมกับเส้นเลือดที่เล็กที่สุด (เส้นเลือดฝอย) แล้วคาร์บอนไดออกไซด์ถูกส่งคืนจากเลือดสู่ปอดผ่านทางผนังบางๆ เดียวกันในทิศทางกลับกัน ขณะพัก ออกซิเจนจะถูกส่งผ่านถุงลมไปสู่กระแสเลือด ประมาณ 250 มิลลิลิตรต่อนาที ขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกส่งกลับประมาณ 200 มิลลิลิตรต่อนาที ระหว่างการออกแรงหนักๆ โดยนักวิ่งที่ผ่านการฝึกหรือนักกีฬาประเภททนทานอื่นๆ อัตราการแลกเปลี่ยนอาจเพิ่มขึ้นไปถึง 25 เท่า

ออกซิเจนที่ถูกถ่ายโอนไปสู่กระแสเลือดส่วนใหญ่ จะจับไปกับฮีโมโกลบิน ที่เป็นสารประกอบโปรตีนที่เต็มไปด้วยธาตุเหล็ก ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเซลเม็ดเลือดแดงที่มีจำนวนถึง 25 ล้านๆ เซลในร่างกาย เมื่อเลือดเดินทางไปถึงเส้นเลือดฝอยที่ติดต่อกับแต่ละไฟเบอร์เล็กๆ ในกล้ามเนื้อที่กำลังทำงาน ออกซิเจนจะถูกส่งจากฮีโมโกลบินในเซลเม็ดเลือดแดงไปสู่วัตถุที่เรียกว่า myoglobin แต่ละ myoglobin จะนำออกซิเจนจากส่วนนอกของไฟเบอร์กล้ามเนื้อ ไปสู่ส่วนเล็กๆ อีกเป็นล้านๆ ที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ซึ่งมีโครงสร้างเป็นรูปครึ่งวงกลมที่อยู่ภายในเซลกล้ามเนื้อที่เรียกว่า mitochondria

Mitochondria ซึ่งถูกเรียกว่าโรงงานพลังงานของเซล มีหน้าที่ผลิตพลังงานให้กับกล้ามเนื้อ ด้วยการดึงเอาพลังงานจากอาหาร และแปลงเป็นพลังงานที่ร่างกายสามารถนำไปใช้ได้ ที่เรียกว่า adenosine triphosphate (ATP) เอ็นไซม์ภายใน mitochondria ช่วยเร่งและเพิ่มกระบวนการเหล่านี้ เรายังไม่เข้าใจวิธีที่ mitochondria ผลิตพลังงานได้ทั้งหมด แม้จะรู้ว่ามันไม่สามารถทงานได้โดยปราศจากออกซิเจน

อาจจะลึกในวิชาชีววิทยามากสักหน่อย แต่ไม่ต้องกังวล ฉันเองก็ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์และเป็นครั้งแรกที่ฉันพยายามรับรู้เกี่ยวกับเนื้อหาเหล่านี้ ซึ่งพบว่ามันสลับซับซ้อนและมีเนื้อหามาก ขณะที่มันก็เป็นความจริงที่กระบวนการมหัศจรรย์เหล่านี้เกิดขึ้นภายในร่างกายของคุณที่เปลี่ยนเป็นนักวิ่งที่เร็วขึ้น ฟิตมากขึ้น ไม่ว่าคุณจะเข้าใจมันอย่างเต็มที่หรือไม่ก็ตาม ซึ่งมันคุ้มค่าที่จะเรียนรู้ รู้ไปทำไมนะหรือ ก็ด้วยเหตุผลธรรมดาที่ว่า มันทำให้คุณเข้าใจลึกซึ้งมากขึ้น ว่าจริงๆ แล้วร่างกายของคุณที่กำลังฟิตขึ้นได้อย่างไรระหว่างการฝึกซ้อมและการแข่งขัน

การปรับตัว (adaptations) ของระบบหมุนเวียนเลือดต่อการวิ่งมีหลายอย่าง เช่น:

·         ความสามารถของหัวใจที่มากขึ้น แข็งแรงขึ้น ในการสูบฉีดเลือดในปริมาณจำนวนมากขึ้นในแต่ละครั้งที่หัวใจเต้น
    

·         สัดส่วนที่มากขึ้นของเลือด ที่ถูกส่งไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงานระหว่างการออกกำลังกาย
    

·         การเพิ่มขึ้นของจำนวนเส้นเลือดฝอย ที่นำส่งเลือดที่เต็มไปด้วยออกซิเจนไปสู่แต่ละไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ
    

·         ปริมาณเลือดในภาพรวมที่มากขึ้น
    

·         การเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลเม็ดเลือดแดง
    

·         Myoglobin ที่มากขึ้น ซึ่งช่วยนำออกซิเจนไปสู่ไฟเบอร์กล้ามเนื้อ
    

·         จำนวน mitochondria ที่เพิ่มขึ้นในเซลกล้ามเนื้อ และการเพิ่มขนาดของ mitochondria
    

·         การเพิ่มกิจกรรมของเอ็นไซม์ภายใน mitochondria ที่ผลิตพลังแบบใช้ออกซิเจน 

การปรับตัวทั้งหมดเหล่านี้ หมายถึงว่า คุณวิ่งมากเท่าไร ร่างกายคุณจะได้รับความช่วยเหลือที่มากขึ้นในการส่งพลังงานให้กับกล้ามเนื้อของคุณในขณะวิ่ง เมื่อเวลาผ่านไป มีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้างที่ทำให้ตัวคุณเปลี่ยนจากคนขี้เกียจที่วันๆ เอาแต่นั่งดูทีวี มาเป็นคนที่สามารถวิ่งได้อย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ เป็นเวลา 30 นาที 1 ชั่วโมง 2 ชั่วโมง หรือมากกว่านั้นโดยไม่ต้องหยุด

R – E – S – T (พัก) ไม่ใช่เป็นเพียง 4 ตัวอักษร

นักวิ่งฝึกซ้อมเพื่อให้เร็วขึ้น แข็งแรงขึ้น ก็เพื่อเป็นนักวิ่งที่เก่งขึ้น มันหมายความว่าคุณจะต้องซ้อมระยะทางมากขึ้นและหนักขึ้นใช่หรือไม่? ไม่ใช่ตรงๆ อย่างนั้น คุณ David Costill นักวิทยาศาสาตร์การออกกำลังกายและทีมงาน ได้แสดงผลการศึกษาชุดแรกๆ จากห้อง lab ที่ได้ทำในช่วงทศวรรษ 1960 ว่า นักกีฬาที่ผ่านการฝึกฝนมาอย่างดี จริงๆ แล้ว ผลงานภายหลังจากการฝึกฝนอย่างหนักมาสักช่วงเวลาหนึ่ง กลับมีผลงานที่แย่กว่า ผลงานภายหลังการได้พักผ่อนสักช่วงเวลาหนึ่งก่อน ในการศึกษาของคุณ Costill นี้ พบว่า พลังขีดสุดของกล้ามเนื้อของนักว่ายน้ำ จะตกต่ำที่สุด เมื่อผ่านการฝึกฝนอย่างหนักที่สุด พลังของกล้ามเนื้อจะเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดในช่วงระหว่างการค่อยๆ ลดปริมาณการฝึกซ้อมลง (taper) 7 วัน หรือการลดการฝึกซ้อมลงเพื่อเข้าสู่กาารแข่งขัน

มันเป็นไปได้อย่างไร? ก่อนอื่น เรารู้ว่านักวิ่งที่ดีที่สุดของโลกฝึกหนักอย่างไม่น่าเชื่อ แค่ความพยายามเพียงเพื่อเตรียมตัวแข่งระยะ 10K ที่ความเร็วปานกลาง ก็สามารถเป็นสิ่งที่ท้าทาย (ยาก) สำหรับคนธรรมดาส่วนใหญ่ แล้วการไม่ฝึกซ้อมจะมีผลดีได้อย่างไรกัน?

ต่อไปนี้คือคำอธิบายว่านักวิ่งจะแข็งแรงขึ้นและเร็วขึ้นได้อย่างไร: การวิ่งเป็นการกระตุ้นร่างกายในหลายส่วนพร้อมๆ กัน มันมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหลายๆ ด้านซึ่งอธิบายไว้ในบทนี้ ร่างกายเรารับรู้การกระตุ้นนี้คล้ายกับความเครียดอย่างหนึ่ง ซึ่งมันพยายามไปสู่จุดที่ดีที่สุดเท่าที่จะสามารถทำได้ตลอดเวลาที่มีการกระตุ้น ในระหว่างนี้จริงๆ แล้ว ร่างกายจะถูกทำลายและสูญเสีย ดังนั้นความสามารถทางกายภาพในการออกแรงจะลดลง ของเหลวและพลังงานที่สะสมไว้จะร่อยหรอลงไปและเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อจะถูกทำลายเสียหาย เมื่อเสร็จสิ้นจากการฝึกซ้อมอย่างหนักหรือการแข่งขัน คุณอาจจะรู้สึกราวกับว่าคุณไม่สามารถก้าวขาได้ต่อไป-และบางครั้งมันอาจเป็นเช่นนั้นจริงๆ ตามตัวอักษร

เมื่อหยุดออกกำลังกายเท่านั้น ร่างกายคุณจึงจะสามารถทำการซ่อมแซมส่วนที่เสียหายและเตรียมพร้อมเพื่อรับการกระตุ้นครั้งถัดไปได้ มีการคาดหวังว่าการกระตุ้นที่ความเข้มข้นพอๆ กันกับที่ผ่านมาเป็นอย่างน้อย ร่างกายจะปรับตัวเองให้แข็งแกร่งขึ้นได้ เช่น ด้วยการเพิ่มการสะสมของเหลวและพลังงานไกลโคเจน ด้วยการเพิ่มขนาดและจำนวนของไฟเบอร์กล้ามเนื้อ ด้วยการเพิ่มปริมาณเลือด ด้วยการสร้างและขยายขนาดของ mitochondria ในเซลกล้ามเนื้อ และด้วยการเพิ่มเส้นเลือดฝอยเพื่อนำส่งเลือดไปสู่กล้ามเนื้อที่ทำงาน ประเด็นคือ ร่างกายต้องการช่วงพักฟื้นเพื่อทำงานเหล่านี้ให้แล้วเสร็จ ถ้ามีการกระตุ้นครั้งต่อมาก่อนภาระกิจเหล่านี้สำเร็จ (หรืออย่างน้อยที่สุด ให้กระบวนการมีความคืบหน้าไปบ้าง) กระบวนการฟื้นตัวและการเสริมสร้าง จะไม่สามารถส่งผลต่อการเพิ่มความฟิตอย่างที่นักวิ่งปรารถนาได้ บางทีคุณอาจเคยประสบด้วยตัวเองมาแล้ว เช่น คุณไปที่ลู่วิ่งเพื่อฝึกวิ่ง 400 เมตร หลายเที่ยวที่ความเร็วแข่งขัน วันต่อมาคุณวิ่งกับเพื่อนซึ่งเมื่อวานเขาไม่ได้ฝึกความเร็วในลู่ พอเขาเร่งความเร็ว คุณกลับรู้สึกอ่อนล้า ไม่ใช่เพราะคุณไม่ฟิต แต่เป็นธรรมดาเพราะคุณกำลังอยู่ในช่วงที่ต้องการการพักฟื้นจากการฝึกซ้อมเมื่อวาน

กลเม็ดในการฝึกวิ่งให้ดีและมีการพัฒนาขึ้นก็คือ การกำหนดว่าควรจะฝึกหนักแค่ไหนเพื่อสามารถกระตุ้นร่างกายของคุณ (กระตุ้นเพื่อให้เพิ่มความฟิต) โดยไม่ข้ามเส้นไปสู่เขตแดนของการบาดเจ็บ นักวิ่งทุกคนมีความแตกต่างในการหาจุดที่พอดี นักวิ่งชั้นนำของโลกและโค้ชของเขากำลังเดินไปอยู่ตรงเส้นบางๆ ที่อยู่ระหว่างความฟิตสู่จุดสูงสุดและการฝึกซ้อมที่หนักเกินไป การหาสูตรที่ถูกต้องเป็นศิลปอย่างมากเช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ แต่มีกฎข้อหนึ่งที่ทุกคนต้องยอมรับและต้องปฏิบัติตามก็คือ คุณต้องพัก-ประจำวัน ประจำสัปดาห์ เดือนต่อเดือน และจากปีต่อปี นักวิ่งระยะไกลที่ประสบความสำเร็จที่สุดของโลก มักดูเหมือนคนที่มีชีวิตประจำวันที่ขี้เกียจมากๆ ยกเว้นการวิ่ง เมื่อเขาไม่ต้องซ้อม เขาไม่ค่อยได้ทำอะไรอีก นอกจาก นอน กิน ไปนวดและทำกายภาพบำบัด และพยายามผ่อนคลาย ในความเป็นจริง การที่ไม่ค่อยได้ทำอะไรแบบนั้นไม่ใช่ความขี้เกียจเลย แต่เป็นการให้ร่างกายของเขารับการกระตุ้นจากการฝึกซ้อม และปรับตัวไปสู่การฝึกซ้อมครั้งถัดไป หรือสุดท้ายคือการแข่งขัน

แม้ว่าพวกเราส่วนใหญ่มีความเครียดทางด้านร่างกายและจิตใจอื่นมากมายในชีวิตนอกจากการวิ่ง เราก็สามารถได้รับประโยชน์ทั้งหมดจากโปรแกรมการฝึกซ้อมที่เน้นกำหนดการพักผ่อนอย่างเหมาะสม เราสามารถทำเช่นนี้โดยการทำตามคำแนะนำและตารางการฝึกซ้อมที่แสดงไว้ในบทอื่น ซึ่งมีการกำหนดวันพักจากการวิ่ง และสลับการฝึกยาวหรือหนักกับการฝึกวิ่งสบายๆ ในระยะทางสั้นๆ เราสามารถฟังร่างกายของเราเองและลดระยะทางหรือความเร็วในการฝึกลงเมื่อเรารู้สึกเหนื่อยอย่างผิดปกติ โดยปราศจากความรู้สึกเหมือนเรากำลังพ่ายแพ้ต่อความอ่อนล้า เราสามารถเพิ่มการฝึกซ้อมทดแทนด้วยออกกำลังกายแบบอื่นๆ (cross-training) และการพักแบบมีกิจกรรม (active rest) ด้วยการทำสิ่งเหล่านี้จะช่วยให้ร่างกายได้พักฟื้นเพื่อให้ได้ความฟิตซึ่งเป็นข้อได้เปรียบ

บทถัดไปจะมีคำอธิบายและแนวทางในการกำหนดโปรแกรมการฝึกซ้อมและแข่งขัน ซึ่งรวมถึงเวลาในการหยุดพักและพักฟื้น คุณจะได้เรียนรู้วิธีการกำหนดวันพักไว้ในตารางการฝึกซ้อมและแข่งขันของคุณแบบ วันต่อวัน สัปดาห์ต่อสัปดาห์ เดือนต่อเดือน และปีต่อปี กลยุทธ์นี้จะนำไปสู่การพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสม่ำเสมอ โดยมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ ป่วย หรืออาการหมดไฟ ให้น้อยที่สุด

ปุจฉาและวิสัชนา

คำถาม ความฟิต จริงแล้วคืออะไร

คำตอบ สำนักเวชศาสตร์การกีฬาแห่งวิทยาลัยอเมริกัน (ACSM) ซึ่งเป็นองค์กรระดับประเทศที่ใหญ่ที่สุดในด้านวิชาชีพทางการกีฬาและความฟิตของสหรัฐอเมริกา ได้ให้คำนิยามคำว่า “ความฟิต” โดยใช้องค์ประกอบพื้นฐาน 5 ประการ ดังนี้

·         ความทนทานด้านการหมุนเวียนโลหิตและการหายใจ (cardiovascular-respiratory endurance)
    

·         ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ (muscular strength)
    

·         ความทนทานของกล้ามเนื้อ (muscular endurance)
    

·         ส่วนสัดของร่างกาย (body composition)
    

·         ความยืดหยุ่น (flexibility) 

จากองค์ประกอบเหล่านี้ อย่างแรก ความทนทานด้านการหมุนเวียนโลหิตและการหายใจ ถูกพิจารณาว่าเป็นส่วนสำคัญที่สุดของสุขภาพโดยรวม ที่รู้จักกันในนาม ความฟิตด้านแอโรบิค มันเกี่ยวข้องกับความสามารถของระบบหมุนเวียนโลหิต ได้แก่ หัวใจ ปอด และระบบหมุนเวียน ที่ช่วยนำส่งเลือดที่เต็มไปด้วยออกซิเจนไปสู่ส่วนต่างๆ ของร่างกาย การวิ่งถูกพิจารณาว่าเป็นหนึ่งของการออกกำลังกายที่ดีที่สุดเพื่อพัฒนาและรักษาความฟิตทางด้านการหมุนเวียนโลหิต ด้วยการให้ หัวใจ ปอด และระบบหมุนเวียน ทำงานหนักขึ้นกว่าตอนพัก การวิ่งมีผลให้มีการปรับตัวหลายอย่าง เช่น มีปริมาณเลือดที่มากขึ้นและอื่นๆ (ซึ่งได้อธิบายแล้วในบทนี้) ซึ่งช่วยให้อวัยวะและระบบต่างๆ ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นทั้งขณะพักและเมื่อทำงานอย่างเต็มที่ คนที่มีระบบมุนเวียนเลือดที่แข็งแรง (คือคนที่สามารถรับความเครียดต่อหัวใจและปอดในระดับที่สูงว่าการพักได้ในระยะเวลานานๆ)) ปกติจะถูกเรียกว่ามีความ “ฟิต” แม้ว่าเขาหรือเธออาจจะขาดส่วนประกอบของความฟิตด้านอื่นๆ ก็ตาม

การปรับตัวด้านการหมุนเวียนเลือด ซึ่งพัฒนาการนำส่งออกซิเจนไปสู่กล้ามเนื้อ ปกติจะถูกพิจารณาว่าดีต่อสุขภาพโดยรวมด้วย จากการศึกษาในประชากรจำนวนมากพบว่า คนที่ฟิตในด้านการหมุนเวียนเลือดมีแนวโน้มที่จะมีอายุยืนยาวมากขึ้น รวมทั้งมีโอกาสเป็นโรคหัวใจ ความดัน มะเร็ง และความเจ็บป่วยอื่นที่คุกคามชีวิต ได้น้อยกว่าด้วย

การวิ่งยังช่วยพัฒนาความแข็งและความทนทานของกล้ามเนื้อ ซึ่งจะอธิบายต่อไปในบทนี้ มันสามารถเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของร่างกายด้วยการเพิ่มจำนวนเนื้อเยื่อปราศจากมัน (กล้ามเนื้อ) และลดการสะสมไขมัน ในบทอื่นจะนำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับส่วนประกอบของร่างกายและการสะสมพลังงานในร่างกายของคุณสำหรับการวิ่ง
3 ระบบ ในการนำส่งพลังงานของร่างกาย

ร่างกายมีระบบพื้นฐาน 3 ระบบ ซึ่งถูกใช้ในการเข้าถึงพลังงานที่ได้มากจากอาหารและส่งไปยังกล้ามเนื้อที่กำลังทำงานระหว่างการออกกำลังกาย

ระบบ Adenosine Triphosphate-Creatine Phosphate (ATP-CP)

ทุกๆ เซลในร่างกายใช้สารประกอบที่เต็มไปด้วยพลังงาน ที่เรียกว่า adenosine triphosphate (ATP) เพื่อให้พลังแก่กิจกรรมทางชีวภาพภายในเซล มี ATP เพียงจำนวนเล็กน้อยที่ถูกสะสมไว้ภายในแต่ละเซล ดังนั้น ATP ต้องถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างสม่ำเสมอตามที่ได้ถูกใช้ไป ATP มักถูกเปรียบเป็น “ระบบแลกเปลี่ยนด้านพลังงาน” ของร่างกาย ที่จัดเตรียมพลังงานสำหรับพร้อมใช้ทันที การออกแรงระเบิด เช่น การกระโดดขึ้นสู่อากาศ หรือการวิ่งด้วยความเร็วเต็มที่ระยะ 60 เมตร แม้ ATP มีพร้อมใช้ทันที แต่มีปริมาณที่จำกัดสำหรับกิจกรรมไม่นานกว่า 2-3 วินาทีเท่านั้น (ซึ่งเป็นจุดที่ร่างกายต้องการพลังงานจากแหล่งอื่นมาเสริม)

ATP ไม่สามารถถูกให้จากแหล่งภายนอกเหมือนออกซิเจนในกระแสเลือด แต่ละเซลจะต้องสังเคราะห์ขึ้นเองอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในเบื้องต้นถูกสังเคราะห์มาจากพลังงานทางเคมีที่เป็นสารประกอบที่เต็มไปด้วยพลังงานอีกชนิดหนึ่ง ที่เรียกว่า creatine phosphate (CP) CP ในเซลต่างๆ ถูกสะสมเอาไว้ประมาณ 3-5 เท่าของ ATP ดังนั้น ระบบส่งพลังงาน ATP-CP สามารถนำส่งพลังงานให้แก่กิจกรรมที่ใช้พลังงานสูงได้นานถึงประมาณ 30 วินาทีเท่านั้น ในการวิ่ง ระบบนี้ถูกใช้เพื่อให้พลังงานในการแข่งขันวิ่งสปริ้นท์ระยะทาง 100 – 200 เมตร โดยระหว่างการแข่งขันนี้ นักวิ่งที่ร่วมแข่งส่วนใหญ่ไม่ต้องหายใจเลย เพราะ ATP-CP เพียงอย่างเดียวโดยปราศจากออกซิเจน สามารถให้พลังงานได้เพียงพอ

แม้ว่าการเก็บสะสม ATP-CP มีจำกัด แต่มันถูกสร้างขึ้นใหม่ได้อย่างรวดเร็ว สำหรับนักวิ่งแล้ว มันหมายความว่าด้วยการมีช่วงพักสักเล็กน้อย มันก็เป็นไปได้ที่จะวิ่งสปริ้นท์เต็มที่ในระยะทางสั้นๆ ตราบเท่าที่มีการพักเป็นช่วงๆ ซึ่งช่วยให้นักวิ่งสามารถฝึกซ้อมวิ่งแบบอินเตอร์วาลได้ อย่างเช่น การวิ่งสปริ้นท์ 200 เมตร หลายๆ เที่ยว ระบบ ATP-CP ยังถูกใช้ในกีฬาอื่นๆ อีกหลากหลาย เช่น ฟุตบอล ฮอกกี้ อเมริกันฟุตบอล เทนนิส ยกน้ำหนัก เป็นต้น ซึ่งต้องการแรงระเบิดอย่างรวดเร็วสลับกับช่วงเวลาได้พักหรือมีกิจกรรมเพียงระดับเบาๆ

ระบบกรดแลคติก (หรือระบบพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน) (Lactic-Acid (or Anaerobic Energy) System)

สำหรับการออกกำลังกายอย่างหนักต่อเนื่องเกินกว่า 30 วินาที ร่างกายต้องการพลังงานในระบบอื่นอีก แหล่งพลังงานระดับเซลที่สามารถเข้าถึงได้ง่ายที่สุดของร่างกายก็คือ กลูโคส ซึ่งถูกสะสมไว้ในเซลทั่วทั้งร่างกาย โดยในกล้ามเนื้อและตับมีมากที่สุด (กลูโคสถูกสะสมไว้ในรูปแบบที่เรียกว่า ไกลโคเจน) เมื่อเซลๆ หนึ่งต้องการพลังานที่นอกเหนือจากที่ ATP สามารถให้ได้นั้น กลูโคสโมเลกุลหนึ่งจะเข้าสู่เซลและผ่านชุดของปฏิกิริยาเคมีที่รู้จักกันในชื่อว่า ไกลโคไลซิส (glycolysis) สสารที่เรียกว่า pyruvate จะถูกสร้างขึ้น และเมื่อระดับของ pyruvate สะสมมากขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าการถูกใช้ไปในการให้พลังานแก่การทำกิจกรรม จึงเกิดผลพลอยได้ที่เรียกว่า กรดแลคติก หรือ แลคเทต กรดแลคติกช่วยให้เกิดพลังงานซึ่งข้ามความต้องการออกซิเจนไป ระบบกรดแลคติกนี้ (ถูกเรียกว่า ระบบพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน ด้วย) ช่วยให้ร่างกายสามารถทำกิจกรรมในระดับหนักๆ ได้นานประมาณ 30 วินาที ถึง 3 นาที อย่างไรก็ต