運動生理週訊(第178期)
運動生理學的發展與展望(October 25, 2004)
林正常
運動生理學是研究與解釋人體運動當中有關變化、反應與長期運動訓練後所產生適應現象的學科。雖然少數醫學院所屬科系會開運動生理學課程，運動生理學這個科目，主要還是開在體育與運動科學相關的系所。
運動生理學的背景知識，包括生物科學、運動生物力學、化學、電腦科學、環境生理學、運動生化學、急救、健康教育、人體解剖學、人體生理學、人體機動學、運動生理實驗、運動生化學實驗、數學、運動學習與發展、營養學、體適能評量、物理、心理學、統計與研究設計等。由於運動生理學的知識如此的廣泛，一位運動生理學的碩士班與博士班的研究生所會遭遇的折磨是不難想見的。
這幾天(2004.01.30)「運動生理學網站」，有一位網友提出一個問題：「分子生物學應該成為運動生理學的必修課程嗎？」分子生物學應該是非常先進的科學，一位主修分子生物學的研究生或是學者，應該有非常多的基礎課程。因為運動生理學的文獻，偶而會有牽涉到分子生物學的內容，因此，上述這一個問題的提出就相當的自然的。我佩服服務於台灣體院的張振崗博士，他回答的是「問題在於科系走向，如果重點在於培育運動員或體育教師教練(如一般的體育系)這一們課應沒有必要列為必修，因為看這些研究報告的機會不多，如果重點在培育運動科學人才，我認為在大學就應該修」。張博士是營養學出身的，他曾修過分子生物學，據他說，此學科令他視野開闊很多。
網站的問題與張振崗教授的回答，點出了一個運動生理學的特質上的問題，就是運動生理學到底要根基到多深多廣，是應該因學習者的需要來訂的。一位將來要當體育教師、運動教練與運動指導員的人，所要求的運動生理學，與想在國際著名期刊發表學術性論文，或需要指導博士班研究生的人，所需要的運動生理學的知識是應該不同的。
在台灣，主修運動生理學的研究生與教授，應是各所有體育與運動科學學術領域中人數最多的。對於這一領域的過去與未來之發展，實有認識的必要。
運動生理學的發展
從國外的例子看，運動生理學源於人體解剖學與人體生理學。人類從16世紀開始了人體型態與機能相關的研究。1543年Andreas Vesalius出版第一本人體解剖學教科書：「人體結構（Structure of Human Body）」。這本教科書開始了人體解剖學的研究。
Ｒubner(1894)首先使用熱量計精確測量能量的消耗。十九世紀末至二十世紀初，Lavoisier, de la Place, Crawford, von Meyer及Benedict等學者建立了運動生理學研究的基礎。當時歐洲的一些醫師與生物學家開始在戶外紀錄運動和高地的生理反應。1892年，義大利學者Mosso, A.更提出肌肉收縮有關的論文，同時他設計肌肉收縮描述計，研究肌肉疲勞現象。法國生理學家Lagrange, F.於1904年出版「身體運動的生理學（Physiology of Bodily Exercise ）」，又於1912年出版「肌肉與疲勞」。Lagrange的身體運動的生理學是第一本運動生理學教科書。1906年德國學者Zuntz發表登山與高地的論文。
在20世紀初，丹麥學者Krogh研究運動與環境，並與學生Asmussen從事肌肉生理與生物力學特徵之研究，從描述性的研究導入了標準的實驗室設計。
Ｎielsen研究運動過程中的體溫控制。1941年斯德哥爾摩的Chreitensen成為體育學院的第一位生理學教授。值得一提的是Chreitensen，他將Astrand引入運動生理學的研究領域。Astrand培養出學者Saltin，在最大攝氧量的研究方面，確定最大攝氧量的價值與測驗標準。Astrand的教科書「Textbook of Work Physiology」在1960~1980年發揮了相當的影響力。
英國方面，倫敦大學的生理學家Bainbridge於1919年著「肌肉運動的生理學」，探討運動中的能量轉換、氧與營養供給機轉。倫敦大學的另外一位生理學家Hill於1926年出版「肌肉活動」、「人類的肌肉活動」與「活機器」等書，並從事激烈運動時的生理學研究，首先提出最大攝氧量與氧債的概念。
美國方面，在20世紀初，美國Carnegie基金會從事肌肉運動的能量學研究。來自加拿大的一位醫師McKenzie研究呼吸循環的變化與運動傷害。在1923年出版「教育與醫學中的運動」。在1920~1940年代，Ｄill創設「哈佛疲勞研究室」從事運動與環境生理、疲勞的研究。包括：耐力運動者與高地運動的生理學特徵之研究，運動過程的最大心跳率與最大攝氧量測量等。值得一提的是Chreitensen、Asmussen、與Ｎielsen皆是二十世紀30年代在美國哈佛疲勞研究室從事研究的歐洲學者。
台灣運動生理學的發展
一、1969以前的台灣體育學術環境
1946年台灣師範大學創校時，設四年制體育專修科，招收五年制中學畢業生，兩年後體育專修科改為體育學系，是為台灣最早成立的體育學系。其後，台灣省立體育專科學校（1961）、私立中國文化學院（1963）、台北市立體育專科學校（1968）與私立輔仁大學（1969）相繼成立體育學系，五個單位再往後二十年間，是台灣體育的重要學術單位。
不過，在台灣師範大學於1970年成立體育研究所以前，雖有初級的體育學術運作，此學術的規模與運作，談不上研究。在1946年至1970年間之體育學術主要以文獻回顧之探討為主，鮮有原創性之研究。
1969年6月「國民體育季刊」在台復刊，為此期間唯一體育專屬的學術刊物。此刊物第一期之第一篇為大陸來台學者王復旦先生的「生物科學進步體育將邁向新里程」一文，算是筆者所能找到最早的一篇體育學術文章，此文章之內容包括宇宙間生命之謎揭曉，核酸製造成功，遺傳「基因」可以製造，體育邁向新里程等節。將此文章稱之為台灣第一篇運動生理學相關文獻應不為過。
1969年台灣開始舉辦具規模的全國大專院校體育學術研討會，在17篇論文當中，四篇是運動生理學相關的著作。這四篇分別是「太極拳的生理能及在推展全民體育中的價值(唐觀山)」，「臺灣省立體育專科學校男學生與日本體育大學男學生或日本體育協會所屬一流運動男選手或一般男子在體力上之比較研究(萬清和、吳玉棟)」，「身高體重與基本體力相關性之研究(程日利)與香煙對運動員身體的影響(姬重慶)」。其中，「太極拳的生理能及在推展全民體育中的價值(唐觀山)」與「香煙對運動員身體的影響(姬重慶)」為論述性之文章，其他兩篇則為原創性的論文，都屬體能的研究。
1970年3月出版之國民體育季刊第四期，筆名「金童」之競技運動的科學基礎「生理學觀」（原作者為美國Ernst Jokl博士）與方瑞民教授之美國醫學協會「身體鍛鍊指引」兩篇生理學相關的文章，都屬翻譯之作。王復旦先生復於1970年6月出版的國民體育季刊第五期，發表「研究體育生理之新領域」一文。
1970年7月，曾任美國運動醫學會會長Ryan博士，應台灣師範大學體育研究所所長吳文忠邀請，在同校作學術演講，講題為「運動營養與運動傷害」，次日並在台中教師會館參加當時的台灣體育專科學校主辦的全國大專院校1970年度體育學術研討會，演講題目是「運動醫學對運動員醫學上的輔導」。這是台灣期刊上記載首位訪台的運動生理學相關領域學者，不過，筆者無法肯定是否Ryan博士為首位來台訪問的運動生理學相關領域的學者。
二、1970年以後台灣的運動生理學發展
1970年可以稱為台灣體育界進入學術研究的一個轉型年分。此年台灣師範大學成立體育研究所碩士班，開設運動生理學研究（含實驗）與體育研究法課程，開始引進實驗研究的概念，此年開始邀請國外學者訪台，或在體育研究所任教。
一些草創台灣運動生理學研究的人，除前述王復旦教授主要以論述性文章發表者之外，在體育研究所相關課程內，強調原創性之研究或執教的學者，包括齊沛林教授、吳京一教授、日本籍古藤高良教授與宮下充正教授。
齊沛林教授出生於大陸東北，早年是中國鐵餅好手，留學美國華盛頓州立大學，獲有碩士學位。在台灣師範大學任教時，以其運動生理學背景與數理統計及實驗設計的專長，傳授嚴謹的實驗研究知識與態度。齊沛林教授並在大學部的「運動生理學」課程，引入美國Karpovich教授之「Physiology of Muscular Activity」一書。此書因其引介，台灣書商並發行此書的台灣原文版。此書收羅數百篇原創性論文經精心編撰，對台灣第一代學生輩之運動生理學學者影響深遠。
台灣師範大學體育研究所教運動生理學的吳京一教授，是該校生物系的生理學教授，獲東京大學博士學位，專長神經電氣生理，早期以其生物學的背景，教導動物解剖的概念。並於課堂上實施貓、狗的呼吸與循環神經生理的實驗。筆者即在其協助下，在生物研究所實驗室於1975年，完成實驗變項涵蓋血糖、乳酸與丙酮酸的碩士學位論文。
臺灣運動科學界第一代氣體分析器：勞研式氣體分析器
由於台灣師範大學體育研究所吳文忠所長於抗戰前，曾留學日本，在體育研究所草創時期，也邀請日本東京教育大學體育學部運動生理學與田徑專長的古藤高良教授來台擔任客座教授，古藤高良教授並引進運動生理學實驗儀器一批，包括需要手工操作的勞研式氣體分析器、前方懸掛鐵片以設定阻力的腳踏車測力器，採氣設備（面罩、蛇管、道格拉斯帶與乾式氣量計等），使台灣運動生理學領域領先各其他領域，如運動力學與心理學，進入運動科學研究的紀元。
幾乎同時來台的日本學者東京大學先修運動生理學，後轉生物力學的宮下充正教授，也在體育研究所介紹實驗方法。筆者印象比較深刻的是宮下教授利用一般單眼照相機，配合小燈泡，以攝影法來分析垂直跳的動力，同時教導以攝影法測量運動速度與動力的方法，方法簡單易行，對昔日儀器不普遍的年代算是相當實際，也相當管用。宮下教授同時帶來日本竹井公司的數字型肌力（握力與臂肌力）測量器。筆者於1979年在東京教育大學研究半年時，就曾於其東京大學研究室觀摩修蘭德氣體分析技術，此分析技術在台灣未引進歐美的半自動Morgan氣體分析器之前，曾填補了數年能量代謝分析的角色。
值得一題的，是台灣學術研究文獻中的第一篇運動生理學實驗論文。如前所述，王復旦先生曾經最早在期刊上，由於服務單位缺乏實驗儀器，發表數篇運動生理學相關的論述性文章，都不是實驗研究之原創性論文。
在1970年的大專院校體育學術研討會時，留日學生鍾國照發表一篇名為「服用人蔘對於運動能力及Stress的影響」，是在台灣體育期刊中，發表的第一篇研究論文，此論文應是在日本東京教育大學完成的。
台灣本土學術研究文獻中的第一篇具有特殊意義的運動生理學實驗論文，是1971年，由服務於台灣師範大學的黃賢堅，在國民體育季刊第二卷第五期所發表的「不同運動代謝率的氣體分析」。此論文的受試樣本共計三人，分析的除身高、體重與體表面積外，生理學變項，包括基礎代謝，運動中與運動後的氧攝取量、二氧化碳排出量、運動的能量代謝率等。黃賢堅是台灣體育研究所的第一屆碩士班的學生，又在師範大學服務，因此比其他學術單位的體育同好，優先使用實驗設備並發表第一篇有關氣體與能量代謝有關的論文。
台灣首屆研究生在吳京一教授指導下從事運動生理之動物實驗
1970年以來，除一些體能與運動能力的研究外，留日返國在台北體育專科學校教授運動生理學的沈茂雄，於1972年「溫度的作用對於靜脈所產生的影響」，黃賢堅同年發表「高地對運動員與非運動員在紅血球的影響」，沈茂雄「運動前作熱身運動對於激烈運動後疲勞恢復之比較研究」是比較實驗性質的運動生理學的研究。1973年，黃賢堅與阮如均分別在大專院校1973年體育學術研討會發表「高地對非等性運動員在尿膽原、尿白蛋白、尿醣的差異影響」，及「以心電圖比較一定強度運動前後運動員與非運動員之脈搏變化」。
1974年的大專院校體育學術研討會中的「從血糖、血壓及自覺症狀之變化看夏季長期訓練之效果與疲勞之究(林春生)」，「各項運動競技對尿膽原、尿醣和尿白蛋白的影響 (黃賢堅)」及「運動對於血液的影響 (許樹淵)」是屬於實驗性的運動生理學研究。
綜觀1970後五年內的實證性文章作者中，比較活躍的為一些日本留學生與1973年第一屆體育研究所的畢業生之研究居多。
為提昇運動生理學術研究水準，1977年暑假曾經辦理全台灣大學體育教師的「運動生理學研究會」，下圖為會後全體學員與授課教授合影之紀念照。
歷經十多年的學術發展，1990年台灣師大體育研究所奉准成立博士班，首屆博士班於五年後陸續畢業，使體育學術研究的發展更上一層樓。
1977年暑假於舉辦大專院校運動生理學研究會學員合照（前排右為本文作者）
作者操作修蘭德氣體分析器
三、運動生理學教科書之出版
在台灣，運動生理學教科書在帶動運動生理學的學術水平上，扮演重要的角色。與其他學科領域比起來，運動生理學教科書確實一枝獨秀。五十年來，運動心理學與運動生物力學的教科書大致上不超過五本。如表一所示，運動生理學教科書卻有二十六本之多。教科書的普及，減輕學生就讀時的困難，並增加學習興趣。在雜誌方面，一直都還沒有一份運動生理學雜誌，目前台灣運動生理暨體能學會正積極的籌備中，運動生理學專屬的雜誌可望在半年內推出。
表一 1964年以來臺灣發行的運動生理學的教材一覽表
| 書名 | 作者 | 出版社 | 年份 |
| 運動生理學 | 江良規譯 | 臺灣商務 | 1964 |
| 運動生理 | 齊沛林譯 | 維新書局 | 1968 |
| 運動生理學 | 宗石喬 | 自由青年社（臺北） | 1969 |
| 肌肉運動生理學 | 謝文福譯 | | 1976 |
| 運動生理學入門 | 陳相榮譯 | 大文出版社（臺中） | 1977 |
| 運動生理學 | 林正常譯 | 師大書苑 | 1978 |
| 運動生理學概論 | 蘇雄飛 | 臺北體專 | 1978 |
| 運動生理學 | 吳萬福譯 | 水牛出版社 | 1979 |
| 運動生理學 | 彭英毅譯 | 合記 | 1982 |
| 運動生理學 | 陳立中 | 華岡 | 1984 |
| 運動生理學 | 陳相榮譯 | 精華出版社（臺中） | 1988 |
| 運動生理學教材 | 體總編譯 | 全國體總 | 1988 |
| 運動生理學實驗指引 | 林正常著 | 師大書苑（初版） | 1989 |
| 運動生理學-教練指南 | 體院譯 | 體育學院 | 1989 |
| 運動生理學 | 黃彬彬編 | 國立編譯館 | 1990 |
| 運動生理學 | 楊錫讓等 | 人民體育（華岡） | 1991 |
| 運動生理學實驗 | 吳慧君著 | 文化大學 | 1994 |
| 實用運動生理問答 | 趙家琪等 | 浩園文化 | 1995 |
| 運動生理學實驗指引 | 林正常著 | 師大書苑（修訂版） | 1995 |
| 運動生理學 | 林正常著 | 師大書苑（初版） | 1997 |
| 運動生理學 | 林正常著 | 師大書苑（增訂版） | 1997 |
| 運動生理學的原理與應用 | 楊錫讓等 | 文化大學（大陸版） | 1997 |
| 基礎運動生物化學 | 謝伸裕著 | 力大圖書 | 1997 |
| 運動能力的生理學評定 | 吳慧君著 | 師大書苑 | 1999 |
| 運動生理學 | 王光濤著 | 合記圖書 | 2001 |
| 運動生理學讀本 | 林曼蕙譯 | 合記圖書 | 2001 |
| 應用運動生理學 | 陳坤檸著 | 五南圖書 | 2002 |
| 運動生理學 | 林貴福等譯 | 藝軒圖書 | 2002 |
| 運動生理學-理論與鷹用 | 鄧樹勳王健 | 冠學文化 | 2004 |
二十一世紀運動生理學研究的新挑戰
歷經過去三十年來的努力不懈，運動生理學研究在台灣運動科學的研究領域中，可算是產量最豐、研究最深入的學門了，邁向二十一世紀，運動生理學研究，除了繼續充實研究設備及環境、強化研究專業人才、建立及整合跨學門研究機制外，更應順應國際間運動生理學之發展趨勢，朝向以下幾方面努力。
一、臨床運動生理學的重視與學會的成立
在1970—1980年代，運動生理學是一門研究運動如何影響人體結構及功能的科學，只是體育等相關科系的必修課程。但是進入90年代，隨著運動生理學的發展，運動作為一種促進健康及預防疾病的重要方法，已被學者專家所接受，而開始步入醫學殿堂，成為臨床醫學、保健醫學和預防醫學體系的主要課程之一。與此同時，與上述三種醫學有關的運動生理學研究，如臨床疾病的運動處方與殘障人士、慢性疾病、老年人、先天缺陷兒童及功能障礙的運動復健醫學等，也都成為當代運動生理學研究的一個重要組成部份及新的發展趨勢，它與理論運動生理學（pure exercise physiology）和應用運動生理學（applied exercise physiology）一同成了當代運動生理學研究的主要架構。二十世紀末，興起的臨床運動生理學，即反應了當代人類對醫療保健需求的改變，也為運動生理學擴大了發展領域，在服務人類健康事業上提供了寶貴的資源。
在國外，已有一些國家（包括美國、加拿大、英國、日本、澳大利亞等）開始成立運動生理學會，推動運動生理學術研究。有些國家（如美國）的運動生理學會目的在推動證照，有些國家（如日本）則僅在集合專長同好，以學科學術發展為主要標的。有關運動生理學會的獨立設置效應，預期在世界各地將逐漸發酵，相繼出現。
臺灣運動生理同好組團參加第二屆(澳門)世界華人運動生理暨體適能學者學會
台灣運動生理暨體能學會於2003年8月9日在台灣師大校本部體育館成立
二、學科交叉互補與生命狀態下的運動生理學研究
運動生理學所涉及的科學知識非常廣泛，無論就其研究對象、研究內容或是研究方法而言，都與現有的各科學領域有密切的關係，這其中包括了有物理學、生物學、化學、醫學及數學理論與方法外，還有為運動生理學研究提供廣闊思路的理論，如（一）突變理論：突變理論用準確的數學模型描述生命現象的規律，回答為什麼有些現象是永遠不變、有些是逐漸在變，有的突變等這些問題；（二）蝴蝶效應：研究非線性系統的規律性，處理的是複雜系統中可能出現的奇異現象。隨著學科的分化與進展，可以預期運動生理學將面臨更嚴厲的考驗，為了今後的發展，勢必更加引進可資利用的其他非體育學術領域，從事交叉與互補的工作。
同時，由於電子技術、電腦科技的發展與傳統生理學研究方法的結合，使得在生命狀態下的檢測與分析已成為當今運動生理學研究所發展出的新模式。就以NMR技術的應用為例，自Hoult於1974年首先採用NMR磷譜技術分析離體肌肉代謝底物（ATP、ADP、PC、PH）變化以來，人們已相繼建立了細胞、離體器官灌流系統和用在靠近皮膚局部區域內組織信號的表面線圈技術。1980年，Ackerman等首先採用表面線圈技術測定大鼠活體腦和肌肉的31PMRS，開創了NMR在活體動物研究中的應用，之後，許多運動生理學家也採用了這一技術對肢體肌肉的運動進行活體實驗，促進了運動生理學在運動代謝及運動性疲勞等重大問題上有了更新的進展。
三、追趕國際生理學研究列車與本土運動生理學研究的紮根
運動生理學及相關領域的研究，可謂人才擠擠，最近研究的成果與研究的領域又高度的分化，分化的結果研究勢必越發深入，事實上研究品質，已較前提高不少。不過，由於語文的限制，研究成果多半束之高閣，形成知識的浪費。今後宜排除困難，努力克服語文的障礙，積極往國際發表，將國人研究的成果，展現國際，並在與國際交流當中，吸收經驗，吸取新知，而後，回過頭來，提升本國的研究水準。這方面的突破，有待全體生理學同仁的共同努力與開創，方可趕上國際研究的列車。在積極拓展國際研究與國際運動生理學研究交流的同時，生理學研究的同仁，也千萬不要忽略本土化的研究之推進。本土化的研究，就是利用本土的受試對象，在自己的環境裡，以本身的器材設備，解決自己周遭之問題。
本土化並不是故步自封，更不是閉門造車，而是要引起國際科技技術與觀念，獲得自己的數據與常模，我們希望不要一味地忽略本土的研究，甚至不要避開本土的研究。生理學研究人員對本土的研究有信心，研究才能在本土開花結果。實用性的研究並不意味研究的題材與對象必須低俗，而是研究要考慮實用性。畢竟體育科學或運動科學是應用科學，如果大家一窩風的從事純理論性的研究，我們身邊的人，終究要問，生理學的研究要幹什麼，能為我們解決什麼問題，它有何用呢？當然，研究人員開始從事實用性的研究之前，必須有相當的修煉，需先習得嚴謹的方法與態度，才不至於在從事實用性的研究之時，草率進行應付了事。實用性的研究，也必須有嚴謹的方法，不容許因為實地研究上的困難，而將研究打折扣。
(原文刊登於成大體育)
