vse-zabolevaniya.ru
ГлавнаяФизиологияФизиология процессов адаптации -> Основы физиологии спорта

Основы физиологии спорта


Отдельным видом адаптации, развивающейся при изменении уровня функциональной активности, является адаптация при спортивной тренировке. Адаптационный процесс развивается при многократном повторении физических упражнений. Физические упражнения - это определенным образом скомпонованные мышечные движения, основной целью которых является повышение функциональных возможностей тех органов и систем, которые обеспечивают оптимальное выполнение соответствующей мышечной работы или сохранения и восстановления здоровья.

Интенсивность мышечных движений

Реакция и характер изменений, возникающих в организме в ответ на физические упражнения, зависят от интенсивности мышечных движений. С учетом интенсивности нагрузки их можно разделить следующим образом: а) слишком большие б) тренировочные (близкие к пограничным) в) поддерживающие (недостаточные для нарастания адаптационных изменений, но достаточные для того, чтобы предотвратить обратный развития тренированности) г) восстановительные ( недостаточны для поддержания достигнутого уровня, но такие, которые ускоряют процессы восстановления после тренировочной нагрузки) д) малые (не влияют существенно на физиологический эффект). Но одна и та же интенсивность упражнений может вызвать различный эффект в зависимости от функционального состояния организма. А это состояние может изменяться в течение суток в зависимости от биоритмов, активности процессов обмена, систем регуляции, от предварительной нагрузки и эмоционального состояния.

Периодизация процессов, происходящих в организме при выполнении физических нагрузок

Во время физического труда наблюдаются следующие стадии: предстартового состояния, врабатывания, устойчивой работоспособности, утомления, восстановления. Продолжительность их зависит от систем регуляции, енерготворчих процессов в мышцах и во всем организме. Энергетические потребности расслабленной мышцы незначительные, поэтому сравнительно небольшое количество АТФ для восстановления структуры и функционирования ионных насосов. При сокращении мышцы расхода АТФ резко увеличиваются и работоспособность мышцы (интенсивность и продолжительность сокращений) снижается. Для ресинтеза АТФ сначала используется креатинфосфатного путь ресинтеза. За его счет образуется довольно много АТФ (около 3,6 моль / мин), но запаса креатинфосфата в мышце достаточно лишь на 1-2 с работы.
Гликолитических путь не такой энергоемких (1,2 ммоль / мин). При нем образуются недоокисленные продукты, что препятствует работе мышцы. Самый путем ресинтеза является аэробная окисления. Но этот путь наиболее инерционный - активность ферментов в мышце повышается через 2-4 мин после начала сокращения мышцы. Для него нужен кислород, доставка которого к мышц зависит от систем дыхания и кровообращения. А эти системы впрацьовуються постепенно.
Врабатывания - процесс постепенного выхода на нужный уровень функций мышечного аппарата и вегетативных функций, обеспечивающих мышечную деятельность. Время, необходимое для перехода на новый функциональный уровень, тем длиннее, чем сложнее система. В обеспечении мышечной работы участвуют многие органов и систем, имеющих различные структуры и регуляцию, потому врабатывания их после начала мышечной деятельности происходит не одновременно - гетерохронно.
Собственно мышцы иннервируются соматической нервной системой, выходят на должный функциональный уровень довольно быстро (через 4-5 с). Это время требуется для возбуждения ЦНС, привлечение необходимого количества мышц й двигательных единиц. Значительно инертнее системы дыхания и кровообращения. Внешнее дыхание за счет участия скелетных мышц регулируется быстрее. Уже при первых сокращениях скелетных мышц дыхательные движения учащаются, а через 20-30 с углубляются. Но точное соответствие минутного объема дыхания потребности в газообмене устанавливается через несколько минут после начала мышечной работы.
Сердечно-сосудистая система приспосабливается к уровню кровоснабжения мышц, которые функционируют, через 3-5 мин после начала работы. МОК растет постепенно за счет увеличения частоты и силы сокращений сердца. Устанавливается новое соотношение состояния сосудов - расширяются сосуды мышц, которые работают, и происходит перераспределение кровотока.
Время врабатывания органов и систем после начала работы зависит от тяжести труда, состояния организма, его тренированности. Что интенсивнее мышечная работа, то короткое время врабатывания системы транспорта кислорода. Так, при интенсивной нагрузке (на уровне максимального поглощения кислорода) нужный уровень вегетативного обеспечения устанавливается уже к концу 1-й минуты, а при выполнении вдвое легкой работы врабатывания заканчивается лишь через 3-5 мин.
Период врабатывания заканчивается тогда, когда системы организма выходят на новый устойчивый уровень функциональной активности, который обеспечивает заданную интенсивность мышечной работы. Этот этап
характеризуется поддержанием на стационарном уровне систем транспорта газов. Время работы в устойчивом состоянии зависит от величины нагрузки и состояния организма. Что интенсивнее работа, то короче этот устойчивое состояние. Это зависит от возможных путей ресинтеза АТФ в мышцах. При интенсивной нагрузке усиливается гликолиз. При этом образуются недоокисленные продукты обмена, что ограничивает работоспособность. Что тренованиша человек в данной нагрузки, тем дольше его организм может поддерживать устойчивое состояние.
За счет перераспределения крови мышцы интенсивно сокращаются, могут получать в 20 раз больше крови, а интенсивность поглощения кислорода может увеличиться в 50-60 раз. Интенсивность поглощения кислорода мышцами, которые работают, зависит от следующих факторов: а) снижение уровня РО2 в мышцах и увеличение градиента напряжения О2 между ними и кровью, которая притекает б) повышение температуры тела в) уменьшение уровня рН г) увеличение концентрации в эритроцитах 2,3-ДФГ. Все эти факторы ускоряют диссоциацию оксигемоглобина. Вследствие роста в крови напряжения РСО, и недоокисленных продуктов обмена, активности симпатической нервной системы поддерживаются на высоком уровне интенсивность дыхания и функция сердца.
Устойчивое рабочее состояние раньше или позже заканчивается усталостью. Усталостью называют снижение функции вследствие длительной или напряженной работы. Ухудшаются состояние опорно-двигательной системы, вегетативных функций, их координация. При спортивной тренировке утомление является компонентом, без которого не разовьется адаптационная перестройка. Усталость - закономерный результат предыдущей работы, она предотвращает чрезмерное истощение. Считают, что для восстановления требуется определенное количество энергетических веществ. А когда с помощью допинга затормозить начало усталости, то последующее восстановление будет очень тяжело, иногда даже невозможно, и человек может погибнуть.
Усталость развивается тем быстрее, чем интенсивнее работа и меньше тренированный человек. Основным признаком усталости является снижение работоспособности. При этом нарушается координация функций в собственное опорно-двигательной системе и между ней и вегетативными реакциями, снижается их экономичность.
Ведущая роль в отказе от мышечной работы при развитии утомления принадлежит механизмам регуляции и прежде нервной системе. Усталость - это реакция всего организма на физическую работу, она развивается вследствие комплекса изменений. Очень интенсивная работа приводит к быстрому истощению запасов АТФ и КФ в мышцах, и человек не может выдерживать нагрузку на указанном уровне. Кроме «мышечного» компонента отказа от выполнения работы существует и нейрогенный механизм: высокая частота афферентной и эфферентной импульсации в моторных центрах зцижуе их возбудимость. При этом
снижается проводимость в нейромышечных синапсах (не успевает ресинтезуватись медиатор). При субмаксимальном нагрузки на первый план выдвигается изменение рН саркоплазмы за счет продуктов гликолиза. Если рН в мышечных волокнах снижается до 6,3-6,5, то активность ферментов гликолиза резко снижается. Падает АТФ-азная активность миозина и уменьшается возможность выхода Са2 + из саркоплазматической сети. Все это приводит к снижению работоспособности.
При менее интенсивном, но длительной работе доминируют процессы, развивающиеся в ЦНС. Они связаны с ухудшением кровоснабжения и развитием метаболических изменений в ЦНС и всем организме. Например, после преодоления марафонской дистанции у спортсменов резко уменьшаются запасы гликогена в мышцах и печени, что сопровождается снижением уровня глюкозы в крови. А это - основной из продуктов окисления в нервных клетках. Вследствие этого снижается возбудимость нервных клеток с одновременным ростом в них тормозных медиаторов (в частности, ГАМК). Указанные изменения в нервных центрах приводят к нарушениям регуляции функции скелетных мышц, вегетативных функций. В мышцах начинают функционировать большие подвижные единицы (а они для ресинтеза АТФ используют главным образом углеводы), подключаются другие мышцы. Это приводит к изменению характера движений. Одновременно развивается дискоординация функций сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, что еще больше затрудняет выполнение работы. Процессы, развивающиеся при этом в ЦНС, вызывают чувство усталости. Утомление - субъективный показатель усталости организма.
Процесс утомления изучали преимущественно на скелетных мышцах - изолированных или в условиях целого организма. По ергограмою (запись сокращений мышцы при его длительной работе) можно выделить три основных периода: врабатывания, устойчивой работоспособности и усталости. Во время периода врабатывания работоспособность повышается, при устойчивой работоспособности она длительное время поддерживается на определенном уровне, а во время периода усталости работоспособность снижается и наконец совсем теряется.
Время работы зависит от величины нагрузки (оно больше, тем раньше наступает усталость), интенсивности труда (чаще сокращается мышца, тем быстрее наступает усталость) и наличия или отсутствия перерывов в работе (перерывы отдаляют развитие усталости; имеют значение время наступления перерыва - в начале, середине или в конце работы, а также продолжительность перерыва).
Почему развивается усталость? Относительно этого существует несколько теорий. Одна из них (теория истощения) объясняет усталость уменьшением в органе питательных веществ, которые необходимы для его функционирования. К ним относятся АТФ, креатинфосфат, гликоген, липиды и др.. Согласно другой точке зрения (теория засорения), усталость наступает вследствие накопления в органе метаболитов (молочная кислота, СОТ, продукты азотистого обмена и др.).. Еще одна теория (теория удушения) объясняет усталость снижением напряжения кислорода в органе - гипоксией, что тормозит ресинтез АТФ и креатиифосфату. Очевидно, в развитии утомления участвуют одновременно все эти явления, но при разных условиях труда может преобладать одна из них.
Мышечные волокна устают не одновременно: сначала прекращают сокращаться быстрые (белые) волокна, затем медленные (красные) и наконец волокна тонические. Изолированные мышцы устают довольно медленно. Они способны сокращаться в определенных условиях при длительном раздражении течение длительного времени. Однако при раздражении мышцы через нерв (косвенное раздражение) усталость наступает быстрее, раньше оно развивается в нервно-мышечном синапсе. Причинами этого является нарушение синтеза, выделения и влияние медиаторов на рецепторы плазматической мембраны.
В условиях целого организма усталость развивается раньше в центральных синапсах. В нервных клетках при длительной их работе развивается процесс торможения, который прекращает деятельность раньше, чем разовьется глубокое истощение этих клеток. Интересно, что у низших организмов можно достичь при длительной работе глубокого истощения, поскольку у них процесс торможения не предотвращает развития крайних форм усталости. Таким образом, торможение в центральной нервной системе имеет защитный характер.
При длительной работе опорно-двигательного аппарата (например, марафонский бег на 42 км 195 м) метаболизм может вырасти на 2000%. По дахунок АТФ и креатиифосфату энергия освобождается только в течение первых 8-10 с, за счет гликогена, депонированного в мышцах (анаэробный гликолиз) - в течение 90-100 с. Затем требуется окисления депонированных-в организме гликогена и липидов (в форме свободных жирных кислот и ацетоуксусной кислоты), и чем дольше человек работает физически, то большая часть энергии высвобождается за счет окисления липидов (до 85%). После тяжелого труда запасы гликогена восстанавливаются лишь через 2-5 суток. Запасы кислорода в организме (около 2 л в легких, 1,5 л - в форме оксигемоглобина, 0,4 л - миоглобина) быстро исчерпываются, их возобновление происходит после окончания работы (кислородный «долг»).
Основные закономерности процессов утомления и восстановления. (По Г. В. Фольборта, 1981) следующие:
1. Уровень работоспособности зависит от соотношения процессов истощения и восстановления. Во истощением понимают комплекс биохимических изменений, сопровождающихся уменьшением энергетического потенциала (уменьшение уровней АТФ, креатиифосфату, гликогена, липидов, напряжения О2 и т.д.). Истощение развивается в процессе усталости. При восстановлении, наоборот, энергетический потенциал увеличивается. Эти процессы развиваются одновременно, но преобладает один из них: если доминирует истощения, работоспособность снижается если восстановление, работоспособность увеличивается.
2. Между истощением и восстановлением существует тесная взаимосвязь. Восстановление стимулируется теми изменениями, которые происходят в процессе истощения. Таким образом, не может быть восстановление "без предварительного развития утомления. Усталость - предпосылка повышения работоспособности. Во время работы и после нее соотношение между процессами истощения и восстановления меняется: во время работы преобладают процессы истощения, но выражены уже и процессы восстановления. После работы доминируют процессы восстановления.
3. На интенсивность восстановительных процессов влияет на скорость развития истощения. Чем быстрее развивается истощение (при интенсивной работе), тем быстрее происходит восстановление после завершения работы.
4. Восстановительные процессы развиваются не прямолинейно, а волнообразно. Общая тенденция к повышению работоспособности сохраняется. В процессе восстановления различают две фазы - достижение первоначальной работоспособности и устойчивой, постоянной работоспособности.
5. Изменяя продолжительность труда и отдыха после нее, можно добиться двух состояний - хронического истощения (переутомления) и постепенного повышения работоспособности (тренировки). Если человек начинает повторно работать до достижения им состояния устойчивой работоспособности, то процессы истощения углубляются и развивается хроническое истощение. После этого состояния восстановление происходит медленно, в течение нескольких недель или даже месяцев. Если же он приступает к работе тогда, когда уже развился состояние устойчивого восстановления, то работоспособность повышается, развивается тренировки.
Установлено, что в процессе тренировки мышцы гипертрофируются, т.е. их масса увеличивается на 30-60%. Вообще это следствие увеличения диаметра мышечных волокон, но растет и количество миофибрилл, АТФ и креатинфосфата, повышается активность ферментов, увеличиваются запасы в мышцах гликогена и триглицеридов. Таким образом, активизируется аэробный и анаэробный метаболизм.
Изменения касаются и быстрых и медленных волокон, поэтому тренировки спортсменов, способных выдерживать быстрые и кратковременные или медленные и длительные нагрузки, существенно отличается. В процессе тренировки совершенствуются нервная и гуморальная регуляция систем кровообращения, дыхания, выделения, терморегуляция, повышаются их резервные возможностях.
6. На развитие утомления влияет торможения в нервных центрах: торможение прекращает работу, препятствуя развитию хронического истощения и стимулируя развитие восстановительных процессов.
Для развития восстановительных процессов при физическом труде имеет значение активный отдых (И. М. Сеченов), который заключается в том, что во время перерыва работают другие группы мышц, а не те, которые работали до сих пор. Например, если человек работал правой рукой, то во время отдыха работает левая рука. Установлено, что после активного отдыха работоспособность возрастает в большей степени, чем после пассивного. Объясняется это влияние активного отдыха взаимоотношениями, которые наблюдаются в центрах регуляции этих мышц.

Усталость, восстановления и возраст

При старении снижается как физическая, так и умственная работоспособность. Это объясняется уменьшением интенсивности восстановительных процессов, и решающая роль в этом принадлежит нервным центрам. Нарушаются синтез медиаторов и способность рецепторов клеточных мембран реагировать на эти медиаторы. В центрах развиваются тормозные процессы, которые охраняют нервные клетки от глубокого утомления. Системы кровообращения и дыхания у пожилых людей не могут обеспечить клетки, которые работают, достаточным количеством кислорода и питательных веществ. Нервные центры не способны генерировать высокие частоты импульсов. Переключаться с одного ритма работы на другой пожилым людям трудно, ведь в ннх уже сформировался стереотип и переход на другой дается нелегко.
Учитывая эти особенности, пожилым людям целесообразно распределить время между работой и отдыхом так, чтобы отдых был продолжительным, чтобы работа выполнялась не так интенсивно.
Но физические нагрузки нужны и в пожилом возрасте, потому длительная гиподинамия сопровождается детренуванням опорно-двигательного аппарата, системы кровообращения и дыхания, способствует развитию преждевременного старения.
Восстановление. Уже во время работы в организме происходят процессы, направленные на восстановление энергетических ресурсов и обновления структур, то есть развивается длительная стадия адаптации. Но активное восстановление наблюдается после окончания работы. При правильном чередовании тренировки и отдыха может не только восстановиться прежний уровень всех ресурсов организма, но можно и превысить его. В этот период проявляется специфика физического упражнения: характер адаптационных изменений зависит от вида нагрузки, уровня тренированности, природных особенностей. Это влияет и на гетерохронность развития восстановление в различных органах и системах. Так, после максимальной нагрузки восстановления развивается быстро и может закончиться через несколько часов, а после преодоления марафонской дистанции даже у тренированного спортсмена этот процесс затягивается на несколько суток (основной обмен нормализуется через 3 суток). Регуляция процессов восстановления зависит от влияния местных метаболитов, гормонов, вегетативной нервной системы.
Процесс восстановления требует соответствующих питания, режима жнття. Восстановление ускоряется при изменении вида деятельности, так называемом активном отдыхе. Одним из йрго видов является работа в период отдыха тех мышц, которые не принимали участия в выполнении основной работы. Другим видом активного отдыха является изменение режима физического труда. Так, если физические упражнения сопровождались нака4
пнченням большого количества недоокисленнх продуктов обмена, то после окончания их выполнения полезно взяться за работу небольшой интенсивности. Новое нагрузки будет способствовать улучшению кровообращения, усилению дыхания и выведению продуктов обмена из мышц, которые работают, усилению процессов окисления. Молочная кислота активно окислятиметься, а одним из органов, где она поглощается, есть сердце.
Предстартовое состояние.  Как правило, еще перед началом выполнения физических упражнений происходят заметные изменения функций ряда органов и систем. Бонн направлены на подготовку организма к последующей деятельности и способствуют ускорению врабатывания. У спортсмена заранее повышается частота сокращений сердца, усиливается дыхание, активизируется транспорт газов. Можно обнаружить изменения и в показателях крови (гипергликемия; может повыситься концентрация лактата). Все эти изменения - следствие возбуждения снмпатико-надпочечниковой системы, активность которой обусловлена условнорефлекторными механизмами. Проявляется рефлекс на время, место и т.д.. Предстартовое состояние наиболее выражен перед спортивными соревнованиями. Он может проявиться через несколько часов и даже суток до старта.

Сопутсвующие статьи:

Ангионевротический отек после физической нагрузки
Клиника бронхиальной астмы вследствии физического напряжения