Степени переутомления. Фазы утомления и их роль в спортивной деятельности

Под выносливостью понимают способность человека противостоять наступающему утомлению при выполнении двигательной деятельности .

Утомление – особый вид функционального состояния человека, временно возникающий под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящий к снижению её эффективности . Оно проявляется в уменьшении силы и выносливости, ухудшении координации движений, возрастании затрат энергии при выполнении одной и той же работы, замедлении реакций и скорости переработки информации. Специалисты выделяют следующие виды утомления :

Локальное (например, усталостные явления в биомеханическом звене: кисти, стопе и т. д.);

Региональное (например, усталостные явления в биомеханической цепи: ногах, руках и т. д.);

Глобальное (усталостные явления во всей биомеханической системе тела человека при выполнении высокоинтенсивной работы, в которой принимают участие свыше 2/3 объёма мышечной массы спортсмена – весь организм устаёт). При выполнении спортивных упражнений глобальное физическое утомление оказывает существенное влияние на пространственно-временные, силовые и ритмовые характеристики выполнения специфических для каждого вида спорта технических действий.

В циклических видах спорта некоторое нарушение оптимальной структуры выполнения соревновательных упражнений (уменьшение длины шага в беге или уменьшение длины гребка в плавании) может быть компенсировано увеличением частоты движений, что в итоге помогает не снижать скорость прохождения соревновательной дистанции.

В спортивных единоборствах изменение индивидуального штампа выполнения технического действия, наблюдаемое в случае физического утомления борца, приведёт к нарушению привычной структуры выполнения приёма (межмышечной координации) и в итоге существенно понизит возможность его проведения в условиях реального поединка.

В баскетболе под влиянием утомления целевая точность попадания в кольцо снижается на 10 %. Показательно, что утомление отражается на изменениях технической результативности в большей степени, чем в двигательных действиях, характеризующихся величинами сил, скоростей и ускорений.

Утомление – это очень сложное явление, вызываемое изменениями в различных системах. Даже выделяя его ведущие механизмы, нельзя забывать, что они являются далеко не единственными. Ограничение возможности поддерживать сокращение мышц на заданном уровне силы или интенсивности связано с состоянием определённых систем и структур:

Центрального механизма утомления (центральная нервная система, вегетативная нервная система, гормональная система);

Периферических механизмов утомления (изменения в нервно-мышечном синапсе, изменения в мышцах: истощение энергетических ресурсов, накопление в мышцах продуктов метаболизма, недостаточное поступление к мышце кислорода).

Выносливость – способность человека выполнять работу длительное время без снижения работоспособности .

Основным фактором, лимитирующим продолжение работы, является утомление. Более позднее наступление утомления – следствие повышения уровня развития выносливости. Степень выносливости у спортсменов определяется по физиологическим показателям: кислородтранспортной системы, биохимическим показателям и т. д. Только работа до утомления («до немогу») и преодоление наступающего утомления способствует повышению выносливости организма.

Выносливость имеет специфические особенности в том или ином виде спорта. Например, легкоатлеты-стайеры обладают значительно большей выносливостью в беге на длинные дистанции, чем тяжелоатлеты (или борцы); в то же время легкоатлеты в подъёме тяжестей менее выносливы, чем тяжелоатлеты. Мышечная деятельность у легкоатлетов-стайеров происходит в аэробном режиме, а у тяжелоатлетов в основном в анаэробных условиях. Исследования показывают, что работа на выносливость в аэробном режиме отрицательно сказывается на развитие собственно силовых способностей и наоборот, тренировка на развитие максимальной силы, отрицательно сказывается на развитие выносливости у бегунов-стайеров.

Выносливость возрастает под влиянием регулярных тренировок в большей мере, чем сила и особенно быстрота. Выносливость можно рассматривать как способность преодолевать утомление. Утомление при мышечной работе проходит через две фазы:

1) Фаза компенсированного (скрытого) утомления – в ней, несмотря на возрастающие затруднения, спортсмен сохраняет интенсивность выполнения двигательного задания. Например, скорость передвижения в циклических видах спорта остаётся на прежнем уровне (за счёт использования компенсаторных механизмов). Величина тренировочной нагрузки в этой фазе определена в теории спорта как значительная нагрузка.

2) Фаза некомпенсированного (явного) утомления – в ней спортсмен, несмотря на все старания не может сохранить необходимую интенсивность задания. Такие тренировочные нагрузки называются большими нагрузками.

Утомление проявляется в специфических субъективных ощущениях и объективных физиологических и биохимических сдвигах. Например, уменьшение систолического выброса крови, увеличение концентрации молочной кислоты в крови и в мышцах и т. п.

Проявляется утомление очень заметно в биомеханических (двигательных) показателях. Так, в фазе компенсированного утомления скорость передвижения (или другой показатель интенсивности задания) не снижается, но происходят изменения в технике движений.

Снижение одних показателей компенсируется ростом других. Наиболее часто в циклических видах спорта уменьшается длина шагов, что компенсируется возросшей их частотой. Под влиянием утомления снижаются скоростно-силовые показатели утомлённых мышц. Такое снижение может до известной степени компенсироваться сознательным или бессознательным изменением техники движений.

Повышение устойчивости спортивной техники по отношению к утомлению – одна из важных задач во многих видах спорта. Это достигается длительной специальной тренировкой, в том числе и в состоянии утомления.

Утомление в процессе мышечной деятельности, не переходящее определённых пределов, физиологическое, а не патологическое явление, несомненно, полезное для организма. Работа до утомления представляет собой важный и необходимый фактор роста тренированности, в особенности тогда, когда оно связано с развитием выносливости.

Полнотекстовый поиск:

Главная > Шпаргалка >Культура и искусство

Понятие утомления. Виды утомления. Защитная ф-иия утомления. Проявле утомления в различных видах деятельности. Механизмы утомления.

Утомление - это функциональное состояние, временно возникающее под влиянием продолжительной и интенсивной работы, и приводящее к снижению ее эффективности. Утомление проявляется в том, что уменьшается сила и выносливость мышц, ухудшается координация движений, увеличиваются затраты энергии при выполнении работы одинакового характера. Утомление связано с ощущением усталости и в то же время оно служит естественным сигналом возможного истощения организма и предохранительным биологическим механизмом, защищающим его от перенапряжения. Утомление, возникающее в процессе выполнения упражнения, это еще и стимулятор, мобилизующий как резервы организма, его органов и систем, так и восстановительные процессы.

Классификация видов утомления:

1.Умственное (сенсорное). Наблюдается при игре в шахматы, у спортсменок-стрелков при напряженной функции анализаторов.

2.Эмоциональное. Эмоции – неразлучные спутники спортивной деятельности.

3.Физическое. Отмечается в результате напряженной мышечной деятельности.

Классификация проявлений утомления.

Состояние, которое развивается даже после незначительной по объему и интенсивности мышечной работы. Оно проявляется в виде усталости. Работоспособность при этой форме утомления, как правило, не снижается

Состояние, которое развивается при предельной однократной физической нагрузке. Отмечается слабость, резко снижается работоспособность и мышечная сила, появляются атипические реакции сердечнососудистой системы на функциональные пробы. Перенапряжение.

Остро развивающееся состояние после выполнения однократной предельной тренировочной или соревновательной нагрузки на фоне сниженного функционального состоянии организма. Общая слабость, вялость, головокружение, иногда обморочное состояние, нарушение координации движений, сердцебиение, изменение АД. Нарушение ритма сердца, увеличение печени (болевой печеночный синдром), атипическая реакция сердечнососудистой системы на нагрузку. Эта форма длится от нескольких дней до нескольких недель.

Перетренированность.

Состояние, которое развивается у спортсменов при неправильно построенном режиме тренировок и отдыха (физическая перегрузка, однообразие средств и методов тренировки нарушение принципа постепенности увеличения нагрузок, недостаточный отдых, частые выступления на соревнованиях). Выраженные нервно- психические сдвиги, ухудшение спортивных результатов, нарушение сердечно-сосудистой и нервной системы снижение сопротивляемости организма к инфекциям.

Переутомление.

Патологическое состояние организма. Оно чаще всего проявляется в виде невроза, наблюдается, как правило, у спортсменов с неустойчивой нервной системой эмоционально впечатлительных, при чрезмерных физических нагрузках.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (АТФ, КФ, гликоген), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются редкие сдвиги внутренней среды организма. При этом нарушается регуляция процессов, связанная с энергетическим обеспечением мышечного сокращения, появляются выраженные изменения в деятельности систем легочного дыхании и кровообращения.

Накопление в мышцах продуктов метаболизма . С накоплением молочной кислот мышечных клетках повышается концентрация водородных ионов и снижается

При значительном снижении рН происходит снижение скорости связывания ионов кальция с тропонином, следовательно снижается сократительная функция мышц. Помимо рассмотренных механизмов, играющих роль в развитии мышечного утомления, необходимо учитывать что скорость развития утомления зависит от композиции мышц. Быстрые двигательные мышечные волокна по сравнению с медленными подвержены утомлению в большей степени.

БИЛЕТ №8.

3. Использование ЧСС для оценки интенсивности и направленности тренировки спортсмена (с учетом возраста, квалификации и состояния спортсмена).

Существует несколько физиологических методов определения интенсивности нагрузки при выполнении глобальных циклических упражнений в процессе тренировки выносливости. Прямой метод заключается в измерении скорости потребления О 2 - абсо­лютной (л/мин) или относительной (%МПК,), или в единицах метаболического эквивалента (МЕТ). Все остальные методы кос­венные. Они основаны на определенной связи между интенсив­ностью аэробной нагрузки и физиологическими показателями во время ее выполнения. В качестве таких показателей наиболее употребимы ЧСС и анаэробный порог, Ввиду большей изученности- и простоты чаще используется ЧСС.

Определение интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС. В основе определения интенсивности тренировочной нагрузки по ЧСС лежит прямая связь между ними: чем больше аэробная циклическая нагрузка, тем выше ЧСС. Для определе­ния интенсивности физиологической нагрузки у людей разного возраста, пола и уровня физической подготовленности (тренированности) более правильно использовать не абсолютные, а относи­тельные показатели ЧСС. Обычно используется один из двух таких показателей - относительная рабочая ЧСС или относительный ра­бочий прирост ЧСС.

Относительная рабочая ЧСС (%ЧСС макс) - это выраженное в процентах отношение ЧСС во время нагрузки, т. е. рабочей ЧСС (ЧСС Р), к максимальной для данного человека ЧСС (ЧСС макс):

%ЧСС макс =ЧСС р /ЧСС макс *100%. Приближенно ЧСС макс можно рассчитать по формуле: ЧСС макс =220-возраст (в годах).

Относительный рабочий прирост ЧСС . Для оп­ределения этого показателя необходимо знать пульсовой рабочий резерв (ЧССрз), т. е. разницу между ЧСС макс и ЧСС в условиях полного покоя у данного человека (ЧССп): ЧСС рз = ЧСС макс - - ЧСС П. (Например, у человека с ЧСС макс равной 200 уд/мин, и ЧСС п, равной 70 уд/мин, ЧСС рз составляет 130 уд/мин).

Разница между ЧСС рабочей и ЧСС п называется рабочим приростом ЧСС (ЧСС рп). Относительный рабочий прирост ЧСС (ЧСС орп) - это выраженное в процентах отношение ЧСС рп к ЧСС рз:

ЧСС орп =ЧСС рп /ЧСС рз *100%.

При определении интенсивности тренировочных нагрузок по ЧСС используются три показателя: пороговая, пиковая и средняя ЧСС. Пороговая ЧСС - это наименьшая ЧСС (интенсив­ность) , ниже которой не возникает тренирующего эффекта (ЧСС макс =75%, ЧСС орп =60) . Пиковая ЧСС - это наибольшая ЧСС (интенсивность), которая может быть достигнута, но не должна быть превышена в про­цессе тренировки (ЧСС макс =95%, ЧСС орп =90). Средняя ЧСС - это ЧСС, которая соот­ветствует средней интенсивности нагрузки данного тренировочного занятия. (ЧСС макс =85-95%, ЧСС орп =80-90)

Чем ниже уровень функциональной подготовленности (вы­носливости) человека, тем ниже должна быть интенсивность (абсолютная и относительная) тренировочной нагрузки: трениро­вочные занятия должны проходить при более низких относитель­ных уровнях скорости потребления О 2 (%МПК) и ЧСС (%ЧСС макс ИЛИ ЧСС орп)

Определение интенсивности тренировочной нагрузки по анаэроб­ному порогу (АП). В последние годы все большее распространение получает мнение о том, что интенсивность, соответствующая АП, должна использоваться как основная при тренировке выносливости (аэробной работоспособности).

При определении интенсивности нагрузки по ЧСС в основном удается получить представление о нагрузке на сердечно-сосудистую систему (и прежде всего, на сердце), тогда как АП в зна­чительной мере связан с метаболизмом в рабочих мышцах. По­этому не всегда между этими показателями обнаруживается отчетливая количественная связь. Однако в среднем АП 4 (4 ммоль/л) достигается при ЧСС, составляющей 70-95% от ЧСС макс и при относительной скорости потребления О 2 около 70% от МПК. Следовательно, при тренировочной нагрузке на уровне АП ЧСС р должна чуть превышать 85% от ЧСС макс, или 80% от ЧСС орп.

Примечание. Максимальные величины указаны применительно к рекордным резуль­татам и выведены, как правило, расчетным путем на основе косвенных данных.

В процессе восстановления все эти показатели приходят к изначальным результатам.

Понятие спортивной формы. Фазы ее развития .

Спортивной формой называют состояние оптимальной (наилучшей) готовностью спортсмена к достижениям, которое приобретает при определенных условия каждом макроцикле тренировки. Спортивная форма выражает гармоническое единство всех сторон (компонентов) оптимальной готовности спортсмена к достижению: физической, психической, спортивно-технической и тактической. Причем спортивную форму характеризуют не просто наличие этих компоненте именно гармоническое соотношение их, обеспечивающее определенный уровень спортивных достижений в данном большом цикле тренировки.

Спортивная форма- что состояние оптимальной (наилучшей) готовности спортсмена к достижению спортивного результата, которое приобретается при определенных условиях в каждом годичном цикле (макроцикле) тренировки.

Спортивная форма характеризуется комплексом физиологических, медицинских и психических признаков. В целом она представляет собой гармоничное единство всех сторон подготовки спортсмена: физической, технической, тактической, психологической. Основным показателем спортивной формы, являются результаты в конкретных соревнованиях (восхождениях).

Различают три фазы развития спортивной формы: приобретение, coxpaneioie (стабилизация) и временную утрату. Спортсмен старается набрать пик формы к главному старту в сезоне.

Фаза приобретения спортивной формы - характеризуется повышением общего уровни функциональных возможностей организма, развитием физических и волевых качеств, формированием необходимых технических навыков.

Фаза сохранения - характеризуется стабилизацией спортивной формы на требуемом уровне, обеспечивающей оптимальную готовность к спортивным достижениям. В этой фазе достигается пик формы, но время ее сохранения ограничено.

Фаза временной утраты спортивной формы - характеризуется переключением организма на процессы восстановления после тяжелых нагрузок.

Возникает вопрос, почему спортивную форму нельзя сохранить на максимальном уровне постоянно? Существует несколько причин препятствующих этому. Во-первых, что возможно только при непрерывном выполнении спортсменом максимальных нагрузок, что естественно не возможно, так как привело бы его к истощению.

Во-вторых, организму необходимо давать возможность не только восстанавливаться, но и формировать какие-то новые качества.

В-третьих, наличие календаря соревнований, а в альпинизме сезонность восхождений, не требуют от спортсмена быть в пике формы на протяжении всего года и соответственно утрата формы неизбежна.

И в-четвертых, по мере спортивного совершенствовании, у спортсмена понятие "спортивная форма" существенно видоизменяется. Так, например, в одном сезоне

спортсмен совершает восхождение в сильном классе, в следующем - в высотном классе, и соответственно к каждому из них он должен набрать качественно новую "спортивную форму. Поэтому попытка сохранить один раз приобретенную форму, в спорте равносильна стоянию на месте.

Понятие о двигательно-координационных способностях (ИКС). Характеристика

их частных разновидностей (способность поддерживать равновесие, точно

выполнять движения, регулировать тоническую напряженность). Методические

ДИНАМИКА УТОМЛЕНИЯ. ПЕРЕУТОМЛЕНИЕ

Утомление - временное снижение работо­способности, вызванное предшествующей деятельностью. Оно проявляется в уменьше­нии мышечной силы и выносливости, воз­растании количества ошибочных и лишних действий, изменении частоты сердечных со­кращений и дыхания, увеличении артериаль­ного давления, времени переработки посту­пающей информации, времени зрительно-моторных реакций. При утомлении ослабля­ются процессы внимания, его устойчивость и переключаемость, ослабляются выдержка, настойчивость, снижаются возможности па­мяти, мышления. Выраженность изменений состояния организма зависит от глубины утомления. Изменения могут отсутствовать при незначительном утомлении и приобре­тать крайне выраженный характер при глубо­ких стадиях утомления организма.

Субъективно утомление проявляется в виде ощущения усталости, вызывающего же­лание прекратить работу или снизить величи­ну нагрузки.

Различают 3 стадии утомления. В первой стадии производительность труда практичес­ки не снижена, чувство усталости выражено незначительно.

Первая, начальная стадия отличается тем, что постоянное возрастание за счет увеличения волевого напряжения уровня возбуждения всех централь­ных (корковых, подкорковых, спинальных) структур моторного аппарата обеспечивает рекрутирование дополнительных нейромоторных единиц и таким образом осуществляет компенсацию снижения величины сокра­тительного эффекта наиболее легко утомляемых (из состава задействован­ного в выполняемую деятельность нейромоторного пула) волокон в рабо­тающих мышцах.

Во второй стадии производительность труда снижена существенно, чувство усталости выражено ярко.

Вторая стадия утомления характеризуется активным торможением мышечной деятельности со стороны программно-контрольного механизма (акцептор результатов действия по П.К. Анохину) при наличии высокого уровня активации всех центральных структур моторной системы и наличии определенных резервов в мышечной системе, создающих возможность еще некоторое время продолжать выполнение мышечной работы.

В третьей стадии производительность труда может быть снижена до нулевых показателей, а чувство усталости сильно выражено, сохраняется после отдыха и иногда еще до возобновления работы.

Конкретный момент прекращения деятельности определяется про­граммно-контрольным механизмом в соответствии с характером мотивации и некоторыми другими условиями выполнения этой деятельности.

Эту стадию иногда характеризуют как стадию хронического, патологического утомления, или переутомления. Переутомле­ние проявляется в снижении производитель­ности труда, творческой активности и умст­венной работоспособности, росте заболевае­мости. Происходит и изменение периодики продукции биологически активных веществ.

Различают 4 степени переутомления: начи­нающееся, легкое, выраженное и тяжелое. Меры борьбы с ними должны соответство­вать выраженности психофизиологических проявлений. Так, начинающееся переутомле­ние хорошо компенсируется при четкой рег­ламентации времени труда и отдыха. Легкая степень переутомления эффективно снимает­ся в период очередного отпуска при рациональном его использовании. Выраженное переутомление требует срочного лечения в са­натории, а тяжелая степень переутомления требует лечения в условиях клиники. В зави­симости от характера труда различают физи­ческое и умственное утомление.

Функциональные системы трудовой дея­тельности человека отражают интеграцию центральных и периферических структур и механизмов, определяющих эффективное до­стижение полезных результатов труда. Утом­ление сопряжено с определенными измене­ниями, возникающими как в эфферентном, так и в центральном звеньях этих функцио­нальных систем. В историческом плане пер­выми были разработаны теории утомления периферического звена. Теория Шиффа свя­зывала развитие утомления с недостаточнос­тью энергетических запасов - гликогена, жирных кислот (теория истощения). Теория Ферворна связывала развитие утомления с недостатком кислорода (теория удушения). Пфлюгер объяснял утомление появлением в мышцах молочной кислоты или токсинов утомления (теория засорения). Современные исследования дают основание считать, что все вышеизложенные причины утомления могут иметь место при напряженной физи­ческой работе. В результате в мышцах может наблюдаться процесс разобщения электроме­ханического сопряжения.

При работе малой и средней интенсивности утомление развивается в центральном звене - в синапсах спинальных центров ра­ботающих мышц, а также в клетках коры большого мозга, формирующих произволь­ные (рабочие) движения. Эти положения нашли отражение во множестве вариантов центрально-нервной теории утомления. Со­гласно одному из них, к нейронам коры большого мозга поступает огромный поток сигналов от работающих мышц, зрительного, слухового и других анализаторов. Одновре­менно на эти же нейроны действуют метаболиты из работающих мышц, снижая их ла­бильность. Сочетанное действие этих факто­ров приводит к угнетению активности нейро­нов коркового отдела двигательного анализа­тора. Развитие торможения в центральных механизмах управления приводит к сущест­венным сдвигам в состоянии регуляторных систем на периферии, в эффекторах.

Механизмы утомления при физической работе во многом сходны с таковыми при ра­боте умственной. В обоих случаях лимитиру­ющим звеном является утомление в центральных механизмах, которые могут быть общими для физического и умственного труда. Поэтому физическое и умственное утомле­ние существенно влияют друг на друга. При физическом утомлении умственная деятель­ность малопродуктивна, равно как при умст­венном утомлении снижается физическая ра­ботоспособность, поскольку в обоих случаях имеет место существенное эмоциональное напряжение, сопровождаемое сходными ве­гетативными сдвигами.

Таким образом, различия между умствен­ным и физическим утомлением имеют отно­сительный характер. Поэтому и в методах профилактики утомления при различных видах труда много общего.

МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ

Известно, что 1 моль АТФ дает 48 кДж энергии и что для ресинтеза 1 М АТФ нужно 3 моля кислорода. В условиях срочной мышечной работы человека (бег на короткую дистанцию, прыжок, подъем штанги) запасов 02 в организме не хватает для немедленного ресинтеза АТФ. Такая работа обеспечивается за счет мобилизации энергии анаэробного распада креатинфосфата и гликогена. В итоге в организме накап­ливается много недоокисленных продуктов (молочной кислоты и др.). Создается кислородная задолженность. Такой долг погашается после работы за счет автоматической мобилизации дыхания и кро­вообращения (одышка и усиленное сердцебиение после работы). Если же работа, несмотря на наличие кислородного долга, продол­жается, то наступает тяжелое состояние (утомление), которое иногда прекращается при достаточной мобилизации дыхания и кровообра­щения (второе дыхание спортсменов).

В естественных условиях утомление развивается прежде всего как отказ от работы аппаратов ЦНС. При этом электрическое раздражение мышц выявляет их дееспособность. Но и изолированные мышцы, а также децентрализованные мышцы в организме при их прямой стимуляции или стимуляции соответствующего нерва рабо­тают не бесконечно. Они тоже утомляются. С разной скоростью утомляются так называемые быстрые и медленные мышцы, имеющие разный тип энергетического обеспечения. Волокна быстрых фазных мышц, например портняжной мышцы лягушки или длинного раз­гибателя пальцев крысы, богаты гликогеном, но имеют мало митохондрий и практически не содержат миоглобина (аналог гемоглобина крови, депонирующий кислород). Они работают на энергетической основе анаэробного цикла реакций, а значит, быстро, но недолго., Эти мышцы быстро утомляются. Волокна медленных мышц с оди­ночной иннервацией, генерирующих ПД, например камбаловидной мышцы крысы, наоборот, бедны гликогеном, но богаты митохондриями и миоглобином, придающим им красный цвет. Эти мышцы при работе используют главным образом энергию аэробных реакций. Они особенно хорошо кровоснабжаются и могут работать долго без утомления.

кл слова: Мирзоев О М, восстановление, научные, утомление, книга10, методика, тренировка, нагрузки, спорт, фармакология, бег, роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления, центрально-нервной теории утомления, центрально-корковой теории, Утомление корковых нервных клеток, о правильной трактовке процесса утомления, В физиологии утомление представляется как, Под характером работы подразумевается, локализацией утомления, три основные группы систем, запредельном торможении, скрытое (преодолеваемое) утомление, компенсируемая форма утомления, некомпенсированное (полное) утомление, В работающих мышцах при утомлении, запасы АТФ и КФ, скорости расщепления АТФ, активность ферментов, катаболизм белковых соединений, Максимальная физическая нагрузка большой длительности, показатели активности симпато-адреналовой системы (САС), при кратковременной интенсивной нагрузке, адреналина, норадреналина, При длительной напряженной тренировочной нагрузке, при нагрузке скоростной направленности

1.1. Физиологические и биохимические основы утомления при выполнении различных физических нагрузок

Проблема утомления считается актуальной общебиологической проблемой, представляет большой теоретический интерес и имеет важное практическое значение для деятельности человека в труде и спорте (Сеченов И.М.; Павлов И.П.; Ухтомский А.А.; Фольборт Г.В., Хилл А.В., 1951; Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986, и др.)

Первую попытку решения проблемы утомления предпринял Г. Галилей (1564-1642 гг.), который столкнулся с этим явлением, анализируя механику работы мышц при подъёме тела по лестнице и при ходьбе.

По его мнению, в разбираемом случае мышцы утомляются в связи с тем, что им приходиться перемещать не только их собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, и оно неутомимо.

По мере развития физиологической науки отдельные исследователи, особенно в XVIII и в первой половине XIX века, пытались затрагивать проблему утомления, но такие работы были единичными.

Физиологические исследования процессов утомления развернулись в основном с середины XIX века, в ходе которых сразу же обрисовались две основные теории: гуморально-локалистическая (периферическая) и центрально-нервная (Розенблат В.В., 1975).

Исходной позицией гуморально-локалистической теории , сторонниками которой были преимущественно зарубежные ученые, является представление об утомлении как мышечной слабости и усталости, т. е.

О процессах, происходящих под влиянием работы прежде всего в самой мышце. К тому же в исследованиях А. А. Ухтомского не только была дана глубокая критика гуморально-локалистических теорий утомления, но и показана огромная роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления.

Появление центрально-нервной теории утомления связано с работами великих отечественных физиологов И. М.Сеченова и И.П. Павлова, их учеников и последователей. Суть её состоит в проявлении запредельного
торможения в нервных клетках на различных уровнях ЦНС при выполнении напряженной мышечной работы.

Разработка этой теории явилась важным шагом в раскрытии механизмов, предохраняющих нервную систему, а через неё весь организм от истощения, результатом которого может стать переутомление и перетренированность.
Однако центрально-нервная теория не позволяет объяснить многочисленные факты, характерные для развития утомления при напряженной мышечной деятельности.

В частности, в ряде исследований показано, что даже в состоянии глубокого утомления работа может быть продолжена, если изменить её интенсивность и особенно характер её обеспечения при сохранении состава работающих мышц (Зимкин Н.В., 1972; Волков Н.И., 1974; Данько Ю.И., 1974; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986; Hollmann W., Hettinger T., 1980).

Это, по мнению Ю. И.Данько (1972), свидетельствует о том, что в нервных центрах не наступало ни торможения, ни истощения, т.е. неотъемлемых механизмов утомления согласно центрально-нервной теории. Н.И. Волков (1974) отмечает, что центрально-нервная теория мышечного утомления является модернизированным вариантом прежних локалистических концепций с той лишь разницей, что в ней центр наиболее значительных изменений, приводящих к развитию утомления, был перенесён из периферических исполнительных органов в ЦНС.

Значительный вклад в изучение проблемы утомления внёс В. В. Розенблат (1975). Согласно разработанной им центрально-корковой теории начальным звеном утомления при мышечной работе человека являются изменения "кортикальных центров".

По его мнению, уровень работоспособности мышц, связанный с настройкой их возбудимости, тонуса и упруго-вязких свойств, с состоянием кровоснабжения и трофических процессов в них, определяется уровнем работоспособности нервных центров, управляющих мышцами.

Утомление корковых нервных клеток приводит, с одной стороны, к нарушению контролируемой ими сложнейшей координации процессов, а с другой - меняет характер установочных влияний коры мозга и связанных с ней нижележащих образований на исполнительные органы.

Вопрос о правильной трактовке процесса утомления долгое время оставался дискуссионным. Ныне оно рассматривается как состояние организма, возникающее вследствие выполнения физической работы и проявляющееся во временном снижении работоспособности, в ухудшении двигательных и вегетативных функций, их дискоординации и появлении чувства усталости (Лектман Л.Б., 1952; Кулак И.А., 1968; Розенблат В.В., 1975; ФарфельВ.С., 1979; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986, и др.).

В физиологии утомление представляется как биологически целесообразная реакция, направленная против истощения функционального потенциала организма (Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Фарфель B.C., 1978; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986).

В настоящее время специалисты при изучении проблемы утомления учитывают такие понятия этого процесса, как локализация и механизм (Розенблат В.В., 1975; Коц Я.М., 1986). Такой подход берет своё начало с 60-х годов XX столетия, когда ученые сошлись во мнении о том, что локализация и механизмы утомления определены функциональным состоянием различных органов и систем организма, их координационными взаимоотношениями и обусловлены характером выполняемой работы и другими факторами.

Под характером работы подразумевается:

• режим деятельности мышц- изометрический, изотонический, ауксотонический;
• объём задействованной мышечной массы - локальная, региональная, глобальная мышечная работа;
• интенсивность и продолжительность мышечной работы - аэробный, анаэробный и смешанный режимы;
• уровень мотивации, факторы внешней среды и т.д.

При этом можно рассматривать три основные группы систем , обеспечивающих выполнение любого упражнения (Коц Я.М., 1986):

• регулирующие системы - центрально-нервная, вегетативная, нервная и гормонально-гуморальная;
• система вегетативного обеспечения мышечной деятельности - дыхания, крови и кровообращения;
• исполнительная система - двигательный аппарат.

К их числу можно отнести:

• вегетативные системы -дыхательную и сердечно-сосудистую, которые в конечном счете обуславливают снижение кислородно-транспортных возможностей организма;
• железы внутренней секреции - их роль особенно важна при выполнении упражнений, которые приводят к нарушению регуляции энергетического обеспечения мышечной работы.

Как показали исследования последних десятилетий, структуру той или иной мышцы составляют различные по функциональным особенностям и организации деятельности двигательные единицы (ДЕ), которые, как и мышечные волокна, имеют свои функциональные отличия. P. E. Burke (1975) предложил разделить ДЕ исходя из сочетания двух свойств - скорости сокращения и устойчивости к утомлению. Им было выдвинуто четыре типа ДЕ (табл. 1).

Есть мнение (Гидиков А.А., 1975; Козаров Д., Шапков Ю.Т., 1983), что у человека наиболее надёжно различаются лишь ДЕ, относящиеся к двум крайним типам - медленные, устойчивые к утомлению (S) и быстрые, быстро утомляемые (FF).

В развитии утомления различают скрытое (преодолеваемое) утомление , при котором сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевым усилием.

Экономичность двигательной деятельности в этом случае падает, работа выполняется с большими энергетическими затратами. Это компенсируемая форма утомления .

При дальнейшем выполнении работы развивается некомпенсированное (полное) утомление . Главным признаком этого состояния является снижение работоспособности. При некомпенсированном утомлении угнетаются функции надпочечников , снижается активность дыхательных ферментов, происходит вторичное усиление процессов анаэробного гликолиза (Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986).

В спортивной практике приобретают особое значение диагностика и изучение показателей , которые сопровождают и сигнализируют об утомлении.

Отличают несколько наиболее общих направлений:

• увеличение числа ошибок "как результат расстройства координации движений";
• неспособность к созданию и усвоению новых полезных навыков, расстройство старых ранее приобретённых навыков;
• увеличение энергетических, прежде всего углеводных, трат на единицу произведённой работы и т.д. (Лектман Л.Б., 1952;Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Талышев Ф.М., 1972).

В. Н. Волков (1973) составил классификацию клинических проявлений утомления (табл. 3).

Физиологическая и биохимическая характеристики стадий утомления даны в ряде работ (Гиппенрейтер B.C., 1962; Горкин М.Я., 1972; Граевская Н.Д., Иоффе Л.А., 1973; Яковлев Н.Н., 1974; Розенблат В.В., 1975; Зимкин Н.В., 1975; Волков В.М., 1977; Сорокин А.П., 1977; Фарфель B.C., 1979; Дудин Н.П., 1982; Дубровский В.И., 1985; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986, 1988; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Коц Я.М., 1986; Павлова Э.С., 1987; Зотов В.П., 1990; Дубровский В.И., 1991, и др.).

В частности, при выполнении физической нагрузки в первой стадии утомления по сравнению с выполнением таковой в "устойчивом" состоянии происходят более глубокие сдвиги в показателях сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Во второй стадии утомления наблюдается дальнейшее снижение биоэлектрической активности коры большого мозга и более напряженная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Третья стадия утомления характеризуется снижением биоэлектрической активности коры большого мозга (до 22% по сравнению с предыдущими двумя стадиями утомления) и ухудшением функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (АТФ, КФ, гликоген), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутренней среды организма. При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышечного сокращения, появляются выраженные изменения в деятельности систем легочного дыхания и кровообращения (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986).

Как известно запасы АТФ в мышцах незначительны, их едва хватает на 1 с напряженной мышечной работы. Запасов КФ, используемого для ресинтеза АТФ при работе максимальной интенсивности, хватает всего на 6-8 с (Мищенко B.C., 1990).

Снижение скорости ресинтеза АТФ может явиться причиной наступающего утомления.
В скелетной мышце человека после максимальной кратковременной работы до отказа концентрация КФ падает почти до нуля, а концентрация АТФ - примерно до 60-70% значения в состоянии покоя.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках и

• нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, в результате чего нарушается деятельность ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам;
• замедляется скорость переработки сигналов, поступающих от проприо- и хеморецепторов;
• в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием гамма-аминомасляной кислоты (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

При снижении скорости расщепления АТФ в миофибриллах автоматически уменьшается и мощность выполняемой работы. В состоянии утомления уменьшается активность ферментов аэробного окисления и нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ. Для поддержания необходимого уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся за-кислением внутренних сред и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых соединений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

Снижение рН в процессе физической нагрузки максимальной и субмаксимальной интенсивности приводит к уменьшению активности многих ферментов, в частности фосфофруктокиназы, АТФ-азы. У спортсменов величина рН может составлять 6,9 и ниже (после нагрузки высокой интенсивности в течение 40-60 с) (Osnes J.-B., Hermansen L, 1997).

Если в прошлые десятилетия в научно-методической литературе рассматривались преимущественно локалистические, центрально-нервные или другие гипотезы возникновения утомления, то в последние годы у специалистов сложилось мнение о многообразии факторов и причин, ставших первопричиной наступления снижения работоспособности.

Тренировочная и соревновательная деятельность спортсмена включает в себя выполнение упражнений различной мощности и продолжительности, циклических и ациклических, и т.д. При этом, естественно, возможно проявление различных механизмов и локализации утомления, показанные в табл. 4 (Коц Я.М., 1986; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

Научные исследования показали, что важное значение в определении функционального состояния спортсменов играют показатели активности симпато-адреналовой системы (САС) . Являясь интегральным нейро-гормональным индикатором, характеризующим стрессовую и эмоциональную реакцию спортсменов в ответ на тренировочные и соревновательные нагрузки, эта система играет важнейшую гомеостатическую и адаптационно-трофическую роль в организме.

Её можно использовать для оценки текущего состояния, эмоционального напряжения, в предстартовом периоде и на соревнованиях, развития утомления и адаптационных процессов в организме (Кассиль К.Н., 1976; Кассиль Г.Н., 1978; МищуковМ.С., ГалимовСД., 1980).

В исследовании В. В. Мехрикадзе (1985) было показано, что при кратковременной интенсивной нагрузке (тренировке, направленной на увеличение скорости бега) по сравнению с предтренировочным фоном наблюдалась достоверная активация гормонального и медиаторного звеньев САС. Было отмечено повышенное выделение адреналина (в 3 раза), норадреналина (в 1,5 раза), однако резервные возможности системы, оцениваемые по экскреции ДОФА, существенно не изменялись.

При длительной напряженной тренировочной нагрузке (30-60 с), направленной на совершенствование скоростной выносливости, наблюдалось достоверное увеличение активности звеньев САС. Так, экскреция адреналина и норадреналина по сравнению с фоном возрастала почти в 3 раза и дофамина более чем в 2 раза. Такая реакция САС на длительную нагрузку является положительной.

Таким образом, у спринтеров при нагрузке скоростной направленности САС преимущественно реагирует адреналовой реакцией. Это хорошо согласуется с известными представлениями о том, что адреналин -"гормон тревоги" ответствен за быструю мобилизацию энергетических ресурсов, быстрый переход организма из состояния покоя в состояние повышенной активности (Кассиль Г.Н., 1978).

Несмотря на большое внимание к проблеме утомления, имеющей важное прикладное значение, в том числе и для достижения высоких спортивных результатов, эта проблема, по мнению многих специалистов, далека от своего окончательного решения.

В заключение следует подчеркнуть, что напряженная и длительная физическая нагрузка обязательно сопровождается той или иной степенью утомления, которое, в свою очередь, вызывает процессы восстановления, стимулирует адаптационные перестройки в организме. Соотношение утомления и восстановления и есть, по существу, физиологическая основа процесса спортивной тренировки.

Соответствующим изменением внешних условий человек может воздействовать и на собственное состояние здоровьяʼʼ физическое развитие, физическую подготовленность, на умственную и физическую работоспособность. Физическая тренировка оказывает разностороннее влияние на психические функции, обеспечивая их активность и устойчивость. Имеются результаты многочисленных исследований по изучению у тренированных и нетренированных лиц устойчивости внимания, восприятия, памяти, способности к устному счету различной сложности, других сторон мышления. Устойчивость изучаемых параметров оценивалась по уровню их сохранения под влиянием различной степени утомления, а также по способности сохранять работоспособность в точное время. Установлено, что устойчивость параметров умственной деятельности находилась в прямой зависимости от уровня разносторонней физической подготовленности. Умственная работоспособность в меньшей степени ухудшается под воздействием неблагоприятных факторов, в случае если в этих условиях соответствующим образом применять физические упражнения. Оптимальная физическая тренированность обеспечивает сохранение ряда показателœей высшей нервной деятельности, в частности, устойчивости функций второй сигнальной системы. Утомление - это состояние, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ возникает вследствие работы при недостаточности восстановительных процессов и проявляется в снижении работоспособности, нарушении координации регуляторных механизмов и в ощущении усталости. Утомление играет важную биологическую рольʼʼ служит предупредительным сигналом возможного перенапряжения рабочего органа или организма в целом. Различают две фазы развития утомления: компенсированную и некомпенсированную. В компенсированной фазе не происходит видимого снижения работоспособности. Работа осуществляется за счёт подключения к напряженной деятельности других систем организма, которые до наступления утомления не принимали активного участия в данной работе. Невозможность поддержания нужной интенсивности работы даже при подключении резервных систем организма означает начало некомпенсированной фазы утомления. При работе значительной интенсивности, не соответствующей уровню непосредственной готовности организма к выполнению данной нагрузки, возникает острое утомление. Острое и хроническое утомление, а также переутомление могут привести к заболеванию нервной системы, обострению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической и язвенной болезням, снижению сил организма. К примеру, под влиянием длительного (хронического) экзаменационного эмоционального стресса у большинства обследованных студентов наблюдались значительные изменения интенсивности кровенаполнения сосудов и реактивности биопотенциалов головного мозга, электрокардиографических и биохимических показателœей, не приходящих в норму в течение 2-3 суток после экзаменов.Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, студенты вузов 2 раза в год переживают длительный эмоциональный стресс, что является фактором риска.

Умственное переутомление граничит с заболеванием и имеет более длительный период восстановления. Оно является следствием того, что мозг человека, обладая большими компенсаторными возможностями, способен долгое время работать с перегрузкой, не давая знать о своем утомлении, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ мы ощущаем только тогда, когда наступила фаза переутомления. Средствами восстановления организма после утомления и переутомления являются: оптимальная, физическая активность, переключение на другие виды работы и сочетание работы с активным отдыхом, рациональное питание, установление строгого гигиенического образа жизни. Ускоряют процесс восстановления достаточный по времени и полноценный сон, водные процедуры, парная баня, массаж и самомассаж, фармакологические средства и физиотерапевтические процедуры/ психорегулирующая тренировка. Правильно составленный распорядок дня, распределœение работы таким образом, чтобы наибольшая нагрузка соответствовала наибольшим возможностям организма, - одна из важнейших задач сохранения здоровья и трудоспособности. Недостаточная двигательная активность создает особые неестественные условия для жизнедеятельности человека, отрицательно воздействует на структуру и функции всœех тканей организма человека. В этих условиях задерживается развитие молодого поколения и ускоряется старение пожилых людей. Для данного состояния характерны повышенная крайняя неустойчивость настроения, ослабление самообладания, нетерпеливость, нарушение сна, утрата способности к длительному труду или физическому напряжению. Все эти симптомы могут проявляться в различной степени. Наиболее действенной альтернативой гипокинœезии и гиподинамии в современных условиях могут выступать физические упражнения. Прогресс науки и техники вызвал крайне важно сть получения человеком значительного объёма профессиональных знаний и большого количества разнообразной информации. Неизмеримо возрос темп жизни. Все это обусловило предъявление современному человеку высоких требований к его физическому состоянию и значительно увеличило нагрузку на психическую, умственную и эмоциональную сферы. В связи с активизацией учебного труда при возрастающих нагрузках требуется оздоровление условий и режима учебы, быта и отдыха студентов с использованием средств физической культуры. Средствами физической культуры являются физические упражнения, оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода) и гигиенические факто­ры (санитарно-гигиеническая обстановка, режим отдыха, сна, питания).Использование оздоровительных сил природы (закаливание) укрепляет и активизирует защитные силы организма, стимулирует обмен веществ, деятельность сердца и кровеносных сосудов, благотворно влияет на состояние нервной системы. Роль физических упражнений не ограничивается только благоприятным воздействием на здоровье. Наблюдение за людьми, которые регулярно занимаются физическими упражнениями, показало, что систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма при длительной напряженной умственной или физической работе. Человек, ведущий подвижный образ жизни и систематически занимающийся физическими упражнениями, может выполнять значительно большую работу, чем человек, ведущий малоподвижный образ жизни. Это связано с резервными возможностями организма. Активизацию физиологических функций организма при мышечной деятельности следует рассматривать как мобилизацию резервов. При этом тренированный организм имеет большие по объёму резервы и может более полно их использовать, чем нетренированный. Каждый орган, система органов и организм в целом под влиянием направленной физической тренировки заметно повышают показатели работоспособности, физического резерва.