Лікувальна дія фізичних вправ виявляється в складних психічних, фізіологічних і біохімічних процесах, які протікають в організмі при заняттях лікувальною фізичною культурою. Організм людини повинен постійно пристосовуватися до змінних умов внутрішнього і зовнішнього середовища. Це пристосування досягається зміною функцій кліток різних органів і систем, взаємозв'язаних один з одним. Процеси, що відбуваються в якому-небудь органі або системі, викликають зміну діяльності інших органів або систем. Зв'язок всіх функцій і процесів здійснюється регулюючими системами: нервовою і гуморальною. Цей механізм має назву – нейро-рефлекторно-гуморальний [43].
Нервова регуляція діяльності організму здійснюється за допомогою рефлексів. Дії зовнішнього світу сприймаються екстерорецепціями (зоровим, слуховим, тактильним, смаковим та ін.), виникаючі збудження у вигляді імпульсів досягають великих півкуль мозку і сприймаються у формі різних відчуттів. Центральна нервова система, у свою чергу, формує у відповідь реакцію. М'язові рухи здійснюються під впливом імпульсів, що надходять до м'язів з центральної нервової системи. Разом з тим всяке м'язове скорочення призводить до появи потоку імпульсів, що йдуть від м'язів до нервових центрів, які приносять інформацію про інтенсивність скоротливого процесу. Таким чином, є тісна взаємодія між регуляторами і регульованими процесами. Така ж рефлекторна взаємодія є між внутрішніми органами і центральною нервовою системою. Імпульси від рецепторів внутрішніх органів (інтерорецептори) також надходять в нервові центри, сигналізуючи про інтенсивність функцій і стан органу. Нервові центри, регулюючі роботу цього органу, у свою чергу, надсилають до нього підсилюючі або послабляючі імпульси, змінюючи його діяльність. Таким чином здійснюється саморегуляція внутрішніх органів і обміну речовин (без участі нашої свідомості). Але окрім саморегуляції окремих органів і систем існує складніша міжсистемна регуляція фізіологічних функцій. Наприклад, тісний зв'язок є між м'язовою діяльністю і функціями всіх органів і систем. Цей взаємозв'язок пояснює теорія моторно-вісцелярних рефлексів, розроблена М.Р. Могендовічем (1947). Пропріорецептівні імпульси з рецепторів м'язів, зв'язок, сухожиль надходять до центральної нервової системи (кори великих півкуль, підкіркових центрів, ретикулярної формації стовбура мозку) і за допомогою рефлексів через центри вегетативної нервової системи регулюють діяльність внутрішніх органів і обмін речовин. В умовах нормальної життєдіяльності організму пропріорецепція переважає над іншими видами аферентних подразників, істотно впливаючи на інші фізіологічні процеси.
Тісно пов'язаний з нервовим і інший механізм регуляції - гуморальний. Він полягає в тому, що хімічні сполуки, якi утворюються в організмі (гормони, метаболіти), а також іони водню, калія, кальцію та ін., потрапляючи у кров, розносяться по всьому організму, змінюючи функції органів і систем. Ці хімічні речовини впливають також на хеморецептори і нервові клітини, змінюючи їх стан. З іншого боку, утворення гормонів певною мірою підпорядковане впливу нервової системи. Таким чином, обидва механізми регуляції взаємопов'язані і доповнюють один одного.
У моторно-вісцелярних рефлексах нервовий механізм також тісно переплітається з гуморальним. При виконанні м'язової роботи в кров виділяються гормони (адреналін та ін.), які надають стимулюючої дії на роботу серця, а метаболіти, що утворюються в м'язах, розширюють артеріоли, що постачають кров до цих м'язів. Хімічно активні речовини роблять вплив і на нервову систему.
При захворюваннях відбувається порушення рефлекторної регуляції. Виникають патологічні домінанти і патологічні рефлекси, що перекручують нормальні процеси в організмі, а також формуються компенсаторні зміни регуляції і роботи ряду органів та систем. В світлі викладених даних про фізіологічні механізми регуляції функцій в організмі стає зрозумілою лікувальна дія фізичних вправ. Сучасне уявлення про нього розроблене проф. В.К. Добровольським (1947, 1952). Воно виявляється у вигляді чотирьох основних механізмів: тонізуючого впливу, трофічної дії, формування компенсацій і нормалізації функцій [43].
Механізми тонізуючого впливу фізичних вправ. Тонізуючий вплив фізичних вправ полягає в зміні інтенсивності біологічних процесів в організмі (загального тонусу) під впливом дозованого м'язового навантаження. При захворюваннях змінюється загальний тонус. На початку частого спостерігається посилення збудливих процесів в центральній нервовій системі, активізуються захисні і з'являються патологічні реакції, підвищується температура тіла, посилюється діяльність багатьох внутрішніх органів. У цей гострий період захворювання хворому показаний режим спокою; фізичні вправи, як правило, не застосовуються. У міру стихання гострих явищ, а також при хронічних захворюваннях відбувається зниження рівня протікання основних життєвих процесів, що пояснюється переважанням процесів гальмування в центральній нервовій системі. Зниження загального тонусу є проблемою самого захворювання (поява застійних явищ гальмування або збудження - «патологічна» домінанта) і зниження рухової активності хворого під час хвороби (зменшення числа імпульсів, що надходять від рецепторів опорно-рухового апарату). З цiеї ж причини спостерiгается зменшення активізуючої функції залоз внутрішньої секреції (надниркових, щитовидної залози та ін.). Порушення регулюючих впливів центральною нервової і ендокринної систем позначається на рівні протікання вегетативних функцій: погіршується функція кровообігу, дихання і інших систем, знижується обмін речовин, опірність і реактивність організму. Погіршення всіх функцій в організмі знижує працездатність і бажання проводити рухи, а при виконанні якої-небудь м'язової роботи викликає швидке стомлення. У цей період для прискорення одужання буває необхідно стимулювати інтенсивність протікання процесів в організмі. Найбільш біологічно адекватним засобом є фізичні вправи [5]. Тонізуюча дія фізичних вправ обумовлена тим, що рухова зона кори великих півкуль головного мозку, посилаючи імпульси руховому апарату, одночасно впливає на центри вегетативної нервової системи, порушуючи їх. Це надходження імпульсів руху або навіть тільки одне уявлення про рухи є пусковим подразником, що викликає посилення вегетативних функцій. Але основні зрушення у функціональному стані центральної нервової системи і в роботі внутрішніх органів відбуваються в процесі безпосереднього виконання фізичних вправ, коли посилюється імпульсація пропріорецепторів та інших рецепторів, що беруть участь в русі (зоровому, слуховому). Під впливом м'язової діяльності активізується також функція залоз внутрішньої секреції, перш за все надниркових. Збудження центральної нервової системи і посилення діяльності залоз внутрішньої секреції стимулюють вегетативні функції: поліпшується діяльність серцево-судинною, дихальної та інших систем, підвищується обмін речовин та різні захисні реакції, у тому числі і імунобіологічні. Таким чином, підвищення збудливого тонусу центральної нервової системи, активності залоз внутрішньої секреції і рівня вегетативних функцій відбувається по механізму моторно-вісцелярних рефлексів. Це найважливіший, але не єдиний механізм дії фізичних вправ.
Використовуючи фізичні вправи з лікувальною метою, необхідно враховувати і їх вплив на психіку хворих. Підвищення настрою при виконанні фізичних вправ, свідомість відновлення рухової активності, відвернення думок від хвороби також надають тонізуючої дії на організм хворого. Стимулююча дія фізичних вправ знаходиться в прямій залежності від об'єму маси м'язів, що беруть участь в русі, та від інтенсивності вироблюваної роботи. Так, значнішої дії надають вправи, що включають в рух великi групи м'язів і виконуються в швидкому темпі. Позитивні емоції, викликані цікавими вправами або іграми, бадьорі команди, добре обладнаний, світлий кабінет лікувальної фізичної культури підсилюють позитивну дію вправ. Проте підвищення загального життєвого тонусу не завжди бажано. Наприклад, при лікуванні хворих інфарктом міокарду спочатку показаний повний спокій. У цей період необхідно максимально понизити навантаження на серцево-судинну систему, використовуючи вправи тільки для дрібних м'язових груп.
У лікувальній фізичній культурі застосовуються також вправи, які знижують збудження і підсилюють гальмування в центральній нервовій системі. Це статичні дихальні вправи, вправи в розслабленні м'язів, вправи, що виконуються в повільному темпі. Вправи, що знижують збудження в центральній нервовій системі, особливо показані при тих захворюваннях, при яких переважають збудливі процеси або понижені гальмівні процеси.
Чергування вправ, що підсилюють процеси збудження в центральній нервовій системі (вправи для великих м'язових груп, з вираженим м'язовим зусиллям, в швидкому темпі), з вправами, що підсилюють процеси гальмування (дихальні вправи, вправи в розслабленні м'язів, вправи, що виконуються в повільному темпі), сприяє відновленню нормальної; рухливості нервових процесів [34].
Механізми трофічної дії фізичних вправ. Трофічна дія фізичних вправ виявляється в тому, що під впливом м'язової діяльності поліпшуються обмінні процеси і процеси регенерації в організмі.
При захворюваннях порушуеться обмін речовин і нормальна структура тканин і органів. Лікування направлене на відновлення порушених структур за допомогою поліпшення і нормалізації обміну, речовин. Могутнім стимулятором обміну речовин є фізичні вправи. Під час м'язової діяльності збільшуються енергетичні витрати, витрачається аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), яка є джерелом не тільки енергії руху, але і пластичних процесів. Після закінчення рухів відбувається посилення відновних процесів, енергетичні запаси збільшуються (фаза надвідновлення). АТФ в цей період витрачається на пластичні процеси (побудова і оновлення білків тканин).