Negli anni recenti, uno dei principali obiettivi della ricerca medica è diventato lo studio di ciò che si verifica esattamente nel corpo umano durante e dopo l'esercizio fisico.
Tale interesse si spiega con l'indagine su nuove cure per le malattie cardiache. Infatti, pur senza rinnegare i grandi progressi compiuti dalla chirurgia, cui si deve la salvezza di tante vite, si ritiene ora che soluzioni alternative, inclusi gli esercizi fisici, possano ovviare a molti difetti del sistema circolatorio, evitando così l'intervento chirurgico.

A questo proposito varrà la pena di ricordare che nel 1974, nel corso di un convegno dell'AMERICAN HEART ASSOCIATION, vennero presentati i risultati dell'intervento alle coronarie (by pass). L'operazione, non facile, consiste nel trapiantare una sezione di una vena di una gamba nel muscolo non più attivo del cuore; garantisce, se fortunata, la guarigione della malattia alle coronarie ed ha inoltre miracolosi effetti sullo schiacciante dolore dell'angina pectoris; ma non assicura affatto il futuro del paziente ne' esclude il verificarsi di ulteriori attacchi cardiaci. In quella occasione il convegno ascoltò le relazioni di tre studi effettuati su centinaia di pazienti della Facoltà di Medicina dell'Università dell'Oregon, degli ospedali geriatrici e di altri gruppi di ospedali; i risultati di questi studi non evidenziarono una variazione significativa nel tasso di mortalità o nella frequenza di attacchi cardiaci tre anni dopo l'operazione.
Sempre nell'Oregon, gli studi effettuati da David Briston attestarono infatti che i cardiopatici sottoposti ad intervento chirurgico erano vissuti tanto quanto coloro che invece non erano stati operati. Questi ultimi, in alternativa, erano stati sottoposti ai più moderni trattamenti per l'angina, consistenti nella combinazione di terapie farmaceutiche con terapie fisiche secondo i criteri sotto elencati:

Gli esercizi fisici svolgono un ruolo importantissimo nella correzione dei problemi cardiovascolari, o nella prevenzione degli stessi. La ginnastica aerobica rappresenta una delle migliori metodologie di allenamento per raggiungere una perfetta forma fisica da un punto di vista prettamente aerobico. Quando le lezioni vengono preparate correttamente, gli allievi ottengono benefici immediati durante gli esercizi. Rendersi conto di questi benefici si rivelerà molto utile quando si dovranno organizzare delle lezioni di aerobica più accurate e specifiche.

Molti allievi saranno portati a paragonare i progressi fisici ottenuti nelle lezioni di aerobica a cui prendono parte con quelli di altre attività sempre a carattere aerobico. Ma per poter capire con chiarezza come l'organismo si adatta agli esercizi che si effettuano durante l'allenamento, bisogna prima di tutto conoscere le modalità di funzionamento dell'organismo stesso quando si trova in condizione di riposo. Una certa dimestichezza con i concetti e con la terminologia degli apparati corporei aiuta a comprendere meglio le nozioni approfondite di fitness ed a comunicare nel modo migliore con gli allievi.

Cosa si intende per aerobico? Tutte le attività aerobiche hanno in comune i seguenti elementi:

Esempi di attività aerobica possono essere il nuoto, la camminata tranquilla, la corsa, saltelli con la corda, esercizi di ginnastica aerobica. Se le attività aerobiche vengono eseguite ininterrottamente per venti minuti ed oltre, sollecitano un adattamento (o, per meglio dire, una reazione) all'allenamento a livello dei sistemi cardiorespiratorio, muscolare, energetico e nervoso. Capire il modo in cui questi sistemi si modificano servirà per:

Prima di affrontare lo studio più approfondito della fisiologia dell'esercizio fisico, sarà opportuno chiarire sommariamente il significato dei termini aerobico e capacità aerobica e capire anche le reazioni all'allenamento.
Con il primo termine, reso popolare da Kenneth H. Cooper dell'USAF ed il cui significato è vivere o agire in presenza di ossigeno, si indica la peculiarità di alcuni esercizi (corsa, nuoto, bicicletta, ginnastica aerobica) tesi a stimolare I'attività del cuore e dei polmoni; scopo primario di un programma di esercizi aerobici è quello di accrescere la quantità massima di ossigeno che, dopo essere stata inspirata dai polmoni, può essere ceduta da questi ultimi al sangue, il quale a sua volta la trasporterà ai tessuti muscolari ed agli altri tessuti.
Tale quantità di ossigeno, o "immissione massima ' di ossigeno di una persona, costituisce la potenza aerobica della singola persona; il suo volume è strettamente correlato con una catena di eventi fisiologici:

Come qualunque catena, la catena di immissione di ossigeno è tanto più robusta quanto più forte è l'anello debole. Se c'è una deficienza in qualche funzione, quale ad esempio la quantità di emoglobina, o l'abilità di pompaggio del cuore, o la distribuzione del sangue attraverso le arterie, la capacità aerobica di una persona sarà ridotta.

L'allenamento ottenuto attraverso gli esercizi migliora molte di queste funzioni, quali l'azione del cuore e la capillarizzazione dei muscoli, e produce un aumento dei mitocondri e degli enzimi intracellulari. Non è inusuale, seguendo specifici programmi di allenamento, ottenere miglioramenti nella capacità aerobica che si aggirano intorno al 15-20a%.

Prima che una persona inizi un programma di esercizi, sarà quindi opportuno conoscere la propria immissione massima di ossigeno, allo scopo di fissare i limiti del lavoro fisico che essa potrà compiere. In un secondo momento il potere aerobico mostrerà alcuni miglioramenti funzionali dovuti agli esercizi stessi.
E' importante precisare che la misurazione del potere aerobico di una persona non è una diagnosi delle sue condizioni patologiche e non ha il valore di un esame medico giacché quest'ultimo può ottenersi solo in laboratorio, ma consiste in una misurazione indiretta, ottenuta tramite vari test, la quale combinata con altri test sulla composizione corporea, sulla resistenza muscolare e sulla forza di un organismo, può fornire un quadro sufficientemente completo e veritiero dello status di benessere fisico della persona in questione.

Per determinare la misurazione indiretta del potere aerobico di una persona, fermo restando il fatto che, come già detto, la misurazione diretta della immissione massima di ossigeno è praticabile solo in laboratorio, si fa ricorso ad un certo numero di test relativi alla funzione respiratoria, quali:

Soffermiamoci ora su di un altro aspetto. Quando I'intensità dell'esercizio aumenta (per esempio correndo più velocemente), aumenta anche la domanda, da parte del corpo, di aria ed ossigeno. Il volume polmonare al minuto (PMV) è il volume di aria in litri che attraversa i polmoni in un minuto.
C'è una relazione molto stretta tra PVM e la quantità di ossigeno usata dal corpo. Il livello massimo di ventilazione sale con l'allenamento, sicché, mentre un uomo di mezza età non allenato è in grado di ventilare solamente dai 40 agli 80 litri di aria per minuto, un campione di corsa può ventilare, con il respiro, oltre 200 litri di aria per minuto, sia pure per brevi periodi di tempo.
Quanto detto non significa tuttavia che, durante la corsa o in presenza di uno sforzo fisico comunque elevato, si debba respirare in un modo specifico; poiché la respirazione è un meccanismo corporeo controllato automaticamente, è bene interferire il meno possibile su di essa, lasciando il corpo totalmente libero di attuare il tipo di respirazione che gli risulterà più congeniale.

Qualcuno potrebbe chiedersi a questo punto se gli esercizi respiratori aiutino a migliorare le prestazioni sportive; la risposta è che, se da un lato essi favoriscono indubbiamente un benefico rilassamento, dall'altro non è altrettanto indubbia -non essendo stata provata- la loro efficacia nel migliorare l'abilità individuale ad affrontare sforzi fisici. Comunque è consigliabile evitare di trattenere il respiro per un lungo periodo di tempo, specialmente dopo aver effettuato esercizi faticosi.

Durante I'esecuzione di un esercizio fisico si verificano nell'organismo alcuni cambiamenti fisiologici, anche di notevole entità, che rappresentano la reazione all'allenamento.
E' noto a tutti, ad esempio, che nello svolgimento di un esercizio di livello medio il battito cardiaco può raggiungere i 150 bpm (battiti per minuto) contro i 68-72 bpm a riposo e che il sangue pompato attraverso il cuore (gittata cardiaca) può arrivare fino a 15 litri al minuto, valore pari a tre volte il livello che si riscontra in condizioni di riposo.
Un individuo allenato, un atleta estremamente esercitato quale può essere, ad esempio, un nuotatore, ha spesso un battito cardiaco molto lento, il quale, nel suo caso indica una eccezionale efficienza cardiaca. Ma nelle persone sedentarie un battito cardiaco molto basso non attesta necessariamente uno stato di benessere dell'organismo; al contrario, potrebbe significare qualche anormalità.
Così, ad esempio, la Carotid Sinus Syndrome, pressione sull'arteria carotide nel collo provocata dall'arteriosclerosi, rallenta i battiti cardiaci per una azione di riflesso.

L'allenamento dovrebbe comportare una diminuzione del numero dei battiti cardiaci, ma quest'ultima non è direttamente in relazione con il grado di benessere fisico. In ogni caso, il tasso di riposo del cuore non può essere determinato con una sola misurazione; per ottenere un veritiero valore di base, le misurazioni dovranno essere effettuate in un periodo di tempo che comprenda un numero apprezzabile di giorni.

Durante ogni sforzo, inclusi gli esercizi fisici, la velocità del battito cardiaco aumenta; in tali circostanze bisognerà avere cura di non spingersi oltre la soglia della sopportazione individuale: superarla può essere pericoloso.
Con l'invecchiamento, la velocità massima del battito cardiaco decresce. Si raggiunge l'effetto dell'allenamento, ossia la diminuzione del numero dei battiti cardiaci a riposo, sovraccaricando gradualmente il corpo con esercizi fisici per migliorare le condizioni generali dell'organismo ed accrescere la quantità di istamina (è una sostanza che deriva da un amminoacido, l'istidina. Si trova in quasi tutti i tessuti dell'organismo in forma inattiva e diviene attiva solamente in alcune circostanze).

Quando una persona comincerà ad effettuare esercizi fisici, il suo battito cardiaco crescerà all'inizio rapidamente, poi, lentamente, per altri tre o cinque minuti. Trascorso questo lasso di tempo, il battito cardiaco (come pure altri aspetti fisiologici, quali la respirazione e il consumo di ossigeno) raggiunge un livello stabile, costante per tutta la durata dell'esercizio, che costituisce lo steady-state della velocità cardiaca. Lo steady state (che potremmo tradurre con "stato di regime"), oltre a valere come verifica e come misura d'intensità di lavoro durante l'esercizio stesso, segnala anche un imminente esaurimento nel caso in cui i suoi valori dovessero aumentare a causa del protrarsi dell'esercizio.

AI termine dell'esercizio trascorsi i primi 15 secondi nel corso dei quali la velocità del battito cardiaco, pressoché identica a quella che si determina durante lo sforzo, può essere usata come indicatore dell'intensità di quest'ultimo, il battito cardiaco inizia a recuperare i suoi valori normali; la velocità del recupero, pur essendo direttamente proporzionale alla efficienza del sistema circolatorio, risente anche di altri fattori, quali I'intensità dello sforzo, la temperatura e così via.

Un veloce recupero costituisce uno degli obiettivi dell'allenamento.
A questo scopo è opportuno precisare che non tutti gli esercizi fisici sono compatibili con una situazione cardiovascolare difettosa; una persona che cerchi un miglioramento cardiovascolare dovrebbe evitare accuratamente, o quantomeno praticare con molta cautela, gli esercizi isometrica o statici e di sollevamento pesi, che accelerano il battito cardiaco e determinano un aumento della pressione sanguigna, con una possibile riduzione dell'apporto di ossigeno al cuore; dovrebbe invece preferire gli esercizi ritmici, isotonici o dinamici (camminare, correre, nuotare, andare in bicicletta, esercizi di calistenia e ginnastica aerobica) i quali, poiché tendono ad accrescere il battito cardiaco senza aumentare la pressione sanguigna, risultano più efficaci degli isometrici nel miglioramento della efficienza cardiovascolare.

Si può, quindi, concludere che il processo di adattamento del nostro organismo all'allenamento può essere studiato a tre livelli generali:

Per descrivere ogni reazione organica che si verifica durante l’esercizio aerobico ad ognuno di questi livelli occorrerebbe troppo spazio.

Il compito dell'insegnante consiste nello scindere queste nozioni dalla fisiologia dell'esercizio, concentrando la propria attenzione prevalentemente su quelle nozioni realmente indispensabili per l'organizzazione del programma di lezione. Non raccogliere abbastanza informazioni può comportare l'impossibilità di offrire il miglior programma disponibile ovvero l'incapacità di regolare il livello dell'esercizio a seconda delle necessità individuali.

Inoltre, se si cercherà di apprendere tutto quello che riguarda gli esercizi, non rimarrà tempo sufficiente per condurre le lezioni. E' necessario, quindi, avere dimestichezza con la funzionalità dei principali sistemi del corpo sia a riposo che durante le lezioni di aerobica.