Физиология человека. Общая. Спорт. Возрастн._Солодков, Сологуб_2. Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное
 Скачать 5.66 Mb.
|
|
2.4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА АДАПТАЦИИ Проведенные в последние годы исследования механизмов и закономерностей адаптации людей к различным условиям деятельности привели нас к убеждению в том, что долговременная адаптация обязательно сопровождается следующими физиологическими процессами: а) перестройкой регуляторных механизмов, б) мобилизацией и использованием резервных возможностей организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека (Солодков А.С.,1981, 1988). По сути дела, эти три физиологические реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких приспособительных перестроек относится клюбой деятельности человека. В достижении устойчивой и совершенной адаптации большую роль играют перестройка регуляторных приспособительных механизмов и мобилизация физиологических резервов, а также последовательность 198 их включения на разных функциональных уровнях. Очевидно, вначале включаются обычные физиологические реакции и лишь затем — реакции напряжения механизмов адаптации, требующие значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит в конечном итоге к формированию специальной функциональной системы адаптаци и, обеспечивающей конкретную деятельность человека (Солодков А.С., 1998). Такая функциональная система у спортсменов представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов, необходимое для решения задач приспособления организма к физическим нагрузкам. Морфофункциональной основой такой системы является образование в организме системного структурного следа (Меерсон Ф. 3., 1981) в ответ на мышечную работу, что проявляется созданием новых межцентральных взаимосвязей, повышением активности дыхательных ферментов, гипертрофией сердца, скелетных мыши и надпочечников, увеличением количества митохондрий, усилением функций вегетативных систем. В целом, функциональная система, ответственная за адаптацию к физическим нагрузкам, включает в себя три звена: афферентное, центральное регуляторное и эффек-торное. Афферентное звено функциональной системы адаптации состоит из рецепторов, атакже чувствительных нейронов и совокупностей афферентных нервных клеток в центральной нервной системе. Все эти элементы нервной системы воспринимают раздражения из внешней среды и от самого организма и участвуют в осуществлении так называемого афферентного синтеза, необходимого для адаптации. Афферентный синтез возникает, по П. К. Анохину, при взаимодействии мотивации, памяти, обстановочной и пусковой информации. В спорте, в одних случаях (например, у бегунов, лыж- ников, гимнастов), афферентный синтез для принятия решения о начале своих движений относительно прост и это облегчает формирование адаптивной системы, вдругихже (единоборства, спортивные игры), весьма сложен и это затрудняет образование такой системы. Центральное регуляторное звено функциональной системы представлено нейрогенными и гуморальными процессами управления адаптивными реакциями. В ответ на афферентные сигналы нейрогенная часть звена включает двигательную реакцию и мобилизует вегетативные системы на основе рефлекторного принципа регуляции функций. Афферентная импульсация от рецепторов к коре головного мозга вызывает возникновение положительных (возбудительных) и отрицательных (тормозных) процессов, которые 199 и формируют функциональную адаптивную систему. В адаптированном организме нейрогенная часть звена быстро и четко реагирует на афферентную импульсацию соответствующей мышечной активностью и мобилизацией вегетативных функций. В неадаптированном организме такого совершенства нет, мышечное движение будет выполнено приблизительно, а вегетативное обеспечение окажется недостаточным. При поступлении сигнала о физической нагрузке одновременно с описанными выше изменениями происходит нейрогенная активация гуморальной части центрального регуляторного звена, ответственного за управление адаптационным процессом. Функциональное значение гуморальных реакций (повышенное высвобождение гормонов, ферментов и медиаторов) определяется тем, что они путем воздействия на метаболизм органов и тканей обеспечивают более полноценную мобилизацию функциональной адаптивной системы и ее способность к длительной работе на повышенном уровне. Эффекторное звено функциональной системы адаптации включаетв себя скелетные мышцы, органы дыхания, кровообращения, кровь и другие вегетативные системы. Интенсивность и длительность физических нагрузок на уровне скелетных мышц определяется тремя основными факторами: числом и типом активируемых моторных единиц; уровнем и характером биохимических процессов в мышечных клетках; особенностями кровоснабжения мышц, от чего зависит приток кислорода, питательных веществ и удаление метаболитов. Увеличение силы, скорости и точности движений в процессе долговременной адаптации достигается двумя ос- новными процессами: формированием в центральной нервной системе функциональной системы управления движениями и морфо- функциональными изменениями в мышцах (гипертрофия мышц, увеличение мощности систем аэробного и анаэробного энергообразования, возрастание количества миоглобина и митохондрий, уменьшение образования и накопления аммиака, перераспределение кровотока и др.). Таким образом, формирование функциональной адаптивной системы с вовлечением в этот процесс различных морфофункциональных структур организма составляет принципиальную основу долговременной адаптации к физическим нагрузкам и реализуется повышением эффективности деятельности различных органов и систем и организма в целом. Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и повышая тренированность, т. е. управлять адаптационным процессом. 200 2.5. ПОНЯТИЕ О ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ РЕЗЕРВАХ ОРГАНИЗМА, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ Учение о физиологических резервах представляет одну из важнейших основ физиологии спорта, так как позволяет правильно оценивать и решать задачи по сохранению здоровья и повышению тренированности спортсменов. Представление о резервных возможностях организма связаны с физиологическим учением К. Бернара, П. Бэра, У. Кеннона о сохранении гомеостаза при действии на организм различных неблагоприятных факторов за счет усиления функций жизненно важных органов и систем с использованием их резервов. Принципиальные положения учения о физиологических резервах в нашей стране были разработаны в 30-х годах прошлого столетия академиком Л. А. Орбели, который неоднократно подчеркивал положение о значительных возможностях организма человека приспосабливаться к необычным условиям внешней среды за счет его резервных возможностей. В дальнейшем идеи Л. А. Орбели нашли плодотворное теоретическое и прикладное развитие прежде всего в физиологии военного труда (Бресткин М. П., 1968; Сапов И. А. и СолодковА.С, 1970;Загрядский В. П., 1976;СолодковА.С, 1978, и др.). В физиологии спорта эта проблема начала изучаться в Москве В. В. Кузнецовым (1970) и в Ленинграде А. С. Мозжухиным (1979). В настоящее время под физиологическими резервам и организма понимается выработанная в процессе эволюции адаптационная и компенсаторная способность органа, системы и организма в целом усиливать во много раз интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного покоя (Бресткин М. П., 1968). Физиологические резервы, по мнению автора, обеспечиваются определенными анатомо-физиологическими и функциональными особенностями строения и деятельности организма, а именно наличием парных органов, обеспечивающих замещение нарушенных функций (анализаторы, железы внутренней секреции, почки и др.); значительным усилением деятельности сердца, увеличением общей интенсивности кровотока, легочной вентиляции и усилением деятельности других органов и систем; высокой резистентностью клеток и тканей организма к различным внешним воздействиям и внутренним изменениям условий их функционирования. В качестве примера проявления физиологических резервов можно указать на то, что во время тяжелой физической нагрузки минутный объем крови у хорошо тренированного человека может достигать 40л, т. е. увеличиваться в 8 раз, легочная вентиляция при 201 этом возрастает в 10 раз, обусловливая увеличение потребления кислорода и выделение углекислого газа в 15 раз и более. В этих условиях работа сердца человека, как показывают расчеты, возрастает в 10 раз. Все резервные возможности организма А. С. Мозжухин (1979) предлагает разделить на две группы: социальные резервы (психологические и спортивно-технические) и биологические резервы (структурные, биохимические и физиологические). Морфофункциональной основой физиологических резервов являются органы, системы организма и механизмы их регуляции, обеспечивающие переработку информации, поддержание гомеостазаи координацию двигательных и вегетативных актов. Физиологические резервы, по мнению автора, включаются не все сразу, а поочередно. Первая очередь резервов реализуется при работе до 30% от абсолютных возможностей организма и включает переход от состояния покоя к повседневной деятельности. Механизм этого процесса — условные и безусловные рефлексы. Вторая очередь включения осуществляется при напряженной деятельности, нередко в экстремальных условиях при работе от 30% до 65% от максимальных возможностей (тренировки, соревнования). При этом включение резервов происходит благодаря нейрогумораль-ным влияниям, а также волевым усилиям и эмоциям. Резервы третьей очереди включаются обычно в борьбе за жизнь, часто после потери сознания, в агонии. Включение резервов этой очереди обеспечивается, по-видимому, безусловнорефлекторным путем и обратной гуморальной связью. Во время соревнований или работы в экстремальных условиях диапазон физиологических резервов снижается, поэтому основная задача состоит в его повышении. Оно может достигаться закаливанием организма, общей и специально направленной физической тренировкой, использованием фармакологических средств и адаптогенов. При этом тренировки восстанавливают и закрепляют физиологические резервы организма, ведут к их расширению. Еще в 1890 г. И. П. Павлов указывал, что израсходованные ресурсы организма восстанавливаются не только до исходного уровня, но и с некоторым избытком (феномен избыточной компенсации). Биологический смысл этого феномена огромен. Повторные нагрузки, приводящие к суперкомпенсации, обеспечивают повышение рабочих возможностей организма. В этом и состоит главный эффект систематических тренировок. Под влиянием тренирующих воздействий спортсмен в процессе восстановления становится сильнее, быстрее и выносливее, т. е. в конечном итоге расширяются его физиологичес-киерезервы. 202 3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ Физические нагрузки вызывают перестройки различных функций организма, особенности и степень которых зависят от мощности и характера двигательной деятельности. 3.1. ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНОВ И СИСТЕМ ОРГАНИЗМА В состоянии покоя деятельность различных функций отрегулирована соответственно невысокому уровню кислородного запроса и энерго- обеспечения. При переходекрабочему уровню необходимаперестройка функций различных органов и систем на более высокий уровень активности и новое межсистемное согласование на рабочем уровне. В центральной нервной системе происходит повышение лабильности и возбудимости многих проекционных и ассоциативных нейронов. Во время работы «нейроны движения» организуют через пирамидный путь моторную активность, а «нейроны положения» через экстрапирамидную систему — формирование рабочей позы. В различных отделах ЦНС создается функциональная система нервных центров, обеспечивающая выполнение задуманной цели действия на основе анализа внешней информации, действу- ющихв данный момент мотиваций и хранящихся в мозгу памятных следов двигательных навыков и тактических комбинаций. Возникающий комплекс нервных центров становится рабочей доминантой. которая имеет повышенную возбудимость, подкрепляется различными афферентными раздражениями и избирательно затормаживает реакции на посторонние раздражители. В пределах доминирующих нервных центров создается цепь условных и безусловных рефлексов или двигательный динамический стереотип, облегчающий последовательное выполнение одинаковых движений (в циклических упражнениях) или программы различных двигательных актов (в ациклических упражнениях). Еще перед началом работы в коре больших полушарий происходит предварительное программирование и формирование преднаст-ройки на предстоящее движение, которые отражаются в различных формах изменений электрической активности. Происходит избирательное увеличение межцентральных взаимосвязей корковых потенциалов, изменяется форма кривой, огибающей амплитуду колебаний ЭЭГ, появляются «меченые ритмы» ЭЭГ — потенциалы в темпе предстоящего движения, возникают условные отрицательные колебания или так называемые «волны ожидания», а также пре-моторные и моторные потенциалы. 203 В спинном мозгу за 60 мс перед началом двигательного акта повышается возбудимость мотонейронов, что отражается в нарастании амплитуды вызываемых в этот момент спинальных рефлексов (Н-рефлексов). В мобилизации функций организма и их резервов значительна рол ь симпатической нервной системы, выделения гормонов гипофиза и надпочечников, нейропептидов. В двигательном аппарате при работе повышаются возбудимость и лабильность работающих мышц, повышается чувствительность их проприорецепторов, растет температура и снижается вязкость мышечных волокон. В мышцах дополнительно открываются капилляры, которые в состоянии покоя находились в спавшемся состоянии, и улучшается кровоснабжение. Однако при больших статических напряжениях (более 30% максимального усилия) кровоток в мышцах резко затрудняется или вовсе прекращается из-за сдавливания кровеносных сосудов. Нервные импульсы, приходящие в мышцу с небольшой частотой, вызывают слабые одиночные сокращения мышечных волокон, а при повышении частоты — их более мощные тетанические сокращения. Различные двигательные единицы (ДЕ) в целой скелетной мышце при длительных физических нагрузках вовлекаются в работу попеременно, восстанавливаясь в периоды отдыха, а при больших кратковременных напряжениях —- включаются синхронно. В зависимости отмощности работы активируются разные ДЕ: при небольшой интенсивности работы активны лишь высоковозбудимые и менее мощные медленные ДЕ, а с повышением мощности работы — промежуточные и, наконец, маловозбудимые, но наиболее мощные быстрые ДЕ. Дыхание значительно увеличивается при мышечной работе — растет глубина дыхания (до 2-3 л) и частота дыхания (до 40-60 вдохов в 1мин). Минутныйобъемдыханияприэтомможетувеличиваться до 150-200 л мин 1 Однако большое потребление кислородадыха-тельными мышцами (до 1 л мин 1 ) делает нецелесообразным предельное напряжение внешнего дыхания. Сердеч но —сосудистая система, участвуя в доставке кислорода работающим тканям, претерпевает заметные рабочие изменения. Увеличивается систолический объем крови (при больших нагрузках у спортсменов до 150- 200 мл), нарастает ЧСС (до 180 уд мин 1 и более), растет минутный объем крови (у тренированных спортсменов до 35 л • мин 1 и более). Происходит перераспределение крови в пользу работающих органов — главным образом, скелетных мышц, а также сердечной мышцы, легких, активных зон мозга — и снижение кровоснабжения внутренних органов и кожи. Перераспределение крови тем более выражено, чем больше 204 мощность работы. Количество циркулирующей крови при работе увеличивается за счет ее выхода из кровяных депо. Увеличивается скорость кровотока, а время кругооборота крови снижается вдвое. В системе крови наблюдается увеличение количества форменных элементов. Наблюдается миогенный эритроцитоз (до 5.5-6 10 12 л 1 ) и миогенный тромбоцитоз (увеличение в 2 раза). В зависимости от тяжести работы проявляются различные стадии миогенноголейкоцитоза. Не большие тренировочные нагрузки вызывают появление 1-ой стадии — лимфоцитарной с преобладанием в лейкоцитарной формуле лимфоцитов и ростом общего количества лейкоцитов до 10-12 10 9 л 1 . Более значительные нагрузки, особенно в соревнованиях, вызывают появление 2-ой стадии или 1-ой нейтрофильной с ростом количества нейтрофилов (особенно юныхи палочкоядерных) и увеличением количества лейкоцитов до 16-18 10 9 • л 1 . Истощающая нагрузка приводит к 3-ей стадии или 2-ой нейтрофильной с резким ростом количества лейкоцитов в крови до 20-50 10 9 л 1 , преобладанием незрелых форм нейтрофилов и исчезновением других форм лейкоцитов (эозино-филов, базофилов). При работе увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Соответственно, становится больше артерио-венознаяразность по кислороду и коэффициент использования кислорода. Рост кислородного долга при передвижениях спортсменов на средних и длинных дистанциях сопровождается увеличением в крови концентрации молочной кислоты и снижениемрН крови. В связи с потерей воды и увеличением количества форменных элементов повышение вязкости крови достигает 70 %. При циклических упражнениях различной длительности с увеличением дистанции снижаются единичные энерготраты и растут суммарные энерготраты на всю работу, а анаэробный путь энергопродукции (за счет АТФ, КрФ и гликолиза) сменяется постепенно аэробным путем (за счет окисления углеводов, а затем и жиров). 3.2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СДВИГИ ПРИ НАГРУЗКАХ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ Функциональные изменения в организме спортсмена зависят от характера физической нагрузки. Если работа совершается с относительно постоянной мощностью (что характерно для циклических упражнений, выполняемых на средних, длинных и сверхдлинных дистанциях), то степень функциональных сдвигов зависит от уровня ее мощности. Чем больше мощность работы, тем больше потребление 205 |