跑步從大腦開始。一旦你決定跑步，你的大腦皮層——它的灰皺外層——就發出一陣電化信號。象打電話一樣，每一個閃燈的信號隻有一個目的地。設想其中一個信號是發向一塊小腿肌肉的。它從你的大腦發出，經過你的脊椎和腿，在一霎那間改變一連串細胞中的鈉和鉀的平衡，從而從一條神經跳到另一條神經。當這個信號到達接合處（醫學上稱為突觸）時，它跨越過去，在它跨越時引起一陣同樣的化學變化。因為神經搏動是以快得幾乎無法衡量的速度進行的，所以它幾乎立即就到達一塊所謂終板，即神經與肌肉纖維最後會合的地方。當肌肉纖維收縮和放鬆時，再次發生化學變化。
肌肉纖維很小，你必須眯著眼睛才能看見它。在它凍幹之後——象戴維·科斯蒂爾實驗室之類的運動生理學實驗室有時就把它凍幹——你要是不小心地喘一口氣就會把它象一粒塵埃那樣吹走。但是就在這一點點無限小的纖維之內，就發生著人體中的某些十分複雜的生物化學變化過程。非常簡單化他說，它們包括葡萄糖和氧氣的反應以形成二氧化碳、水和機械能。當氧氣供應不足的時候——從某種程度上說，在整個跑步過程中都是如此——這種反應的一部分是厭氧的（沒有氧氣）。因此，象乳酸之類的不完全的氧化物就聚集起來，造成了缺氧現象、為了完成這些化合物的分解，你的身體必須“償還”必要的氧氣。而肺、心髒、血管和血液的功能就是為了使你的六百多塊肌肉從空氣中得到氧氣以使這種情況得以發生。
當然，肌肉並不是單個纖維，而是象平放的一股股麵條那樣捆在一起的巨束纖維。由於象線一樣的稱做肌動原朊和肌漿球蛋白的蛋白質分子的作用，這些股纖維就收縮了。肌動朊和肌漿球蛋白碰到一起時所發生的情況就象齧合在一起的兩把梳子一樣。它們齧合得越緊密，一塊肌肉也就收縮得越緊。
任何一個跑步者都知道，跑步會產生大量的熱。耶魯大學醫學院的伊桑·納德爾博士在一次科學家會議上說，甚至在休息的時候，新陳代謝的細胞熔爐所產生的熱足以在五分鍾之內使體溫升高整整一度。當我們跑步的時候，這些熔爐轟轟地燃起無限小的新陳代謝的火焰，產生遠遠超過人體所需要的熱。如果我們不讓自己燒掉的話，我們就必須設法擺脫這種熱。正因如此，我們有一種調節機製。
人體的恒溫器遠比大多數恒溫器複雜。雖然它既監督皮膚溫度又監督體內溫度，但是它把更大的注意力放在後者。一旦它感覺到溫度升高時，就向大腦深處的丘腦下部發出信號。根據丘腦下部發出的命令，皮膚上的血管就擴大了，以便散熱。此外，在必要時汗腺就分泌液體和電解質的混合物，以便蒸發和冷卻。
另一方麵，如果丘腦下部感到溫度下降，它就命令少往皮膚輸血，並且暫時關掉汗腺。如果冷卻現象繼續下去，它就使骨胳上的肌肉顫抖從而產生更多的熱。然而，即使在冬天，跑步中的問題通常不是過冷而是過熱。
上述扼要的說明就是我們在一次跑步中所發生的情況。那麼，一次又一次的跑步會發生什麼情況呢？顯然，隻要我們進行鍛煉，就會發生深刻而基本的適應性變化。不然的話，怎麼能說明下述情況呢：當我們第一次練習跑步時，我們跑不到一個街區就喘不過氣來，而一年以後，我們在波士頓馬拉鬆賽跑中跑過半程後還能呼吸自如和感到清新呢？為了了解所發生的情況，讓我們研究一下跑步過程的每一個生理階段吧。請注意，當我們這樣研究時，所說的“鍛煉”並不僅僅是一種結果，而是多種相互關連的結果的綜合。
大腦
我們已經知道，跑步是從大腦開始的。除了不隨意肌的情況以外，人體不會做出大腦不願意讓它做的事情。因此，當我們鍛煉時，我們所做的事情之一就是使我們的大腦堅強起來。當我們無論天氣好壞總是一天接一天地跑步時，我們就學會了自我約束。埃米爾·查托皮克曾經寫道：“下雨了嗎？沒關係。我累了嗎？也沒關係不管怎樣我都練習，直到意誌力量不再是一個問題為止。”對一個外行來說，他的行為可能看來是強追性的和毫無道理的。但是，任何認真的跑步者都知道，堅持一項鍛煉計劃是確保增進健康狀況——並且，正如上麵所說的，得到完全實現目標後帶來的生理上的益處一的最好的辦法之一。
神經
甚至神經——那些象藤一樣地繞在我們身體每一個角落的頭發一般的卷須——
也從鍛煉中得到益處。它們在傳送電化脈衝方麵變得更加有效並且使更多的肌肉纖維活躍起來，從而增加了力量。此外，由於反射作用代替了自主的行動，動作就變得更加有效。浪費性的肌肉收縮將變少，不需要的肌肉可以更充分地放鬆，動作將簡化。體育生理學的一位權威、盧西恩·布魯哈博士寫道：“最後的結果是，在做一個動作時，能的消耗將會減少，減少的程度可能達到鍛煉前所需要的總能量的四分之一。”這種幅度的減少是很大的節約。
肌肉
鍛煉將使肌肉的力量增強。然而，直到不久以前，誰也不確切知道原因何在。
現在，由於先進的分析技術的發展，關於力量的秘密已開始揭開——隨之而來的是有關速度的秘密也開始揭開。例如，現在知道，當我們一次又一次跑步時，我們肌肉的細胞內部發生了變化。線粒體、（細胞中生產能量的、用顯微鏡才能看見的小工廠）增加了，從而為生產一種叫做三磷酸腺苷的富有能量的化合物提供了更多的場地。線粒體酶也增加了並且合成的速度也加快了（其中之一、琥珀酸脫氫酶在受過鍛煉的跑步者身上比久坐不動的人的身上多兩倍半）。