Механизмы срочной адаптации спортсменов к воздействиям физических нагрузок

Кандидат биологических наук, доцент Ю.П. Денисенко, Камский государственный институт физической культуры, Набережные Челны

Введение. Проблемы устойчивости к физическим перегрузкам в экстремальных условиях спортивной деятельности относятся к числу наиболее актуальных проблем современной спортивной физиологии и медицины. Отсутствие достаточных знаний в этой области служит серьезным препятствием на пути решения целого ряда других не менее важных проблем, прежде всего проблем профилактики спортивного травматизма и заболеваемости, интенсификации тренировочного процесса и повышения его эффективности, а также разработки новейших спортивно-оздоровительных технологий.

Современная наука располагает множеством фактов, свидетельствующих о чрезвычайно высокой вариативности индивидуальной устойчивости человека к различным факторам окружающей среды [13-15]. Вместе с тем физиологические механизмы этого явления, как и физиологические механизмы, лежащие в основе экстренного повышения физической работоспособности, или "феномена второго дыхания", долгое время оставались малоизученными и наиболее сложными для интерпретации с позиции целостного организма.

Реальная возможность их расшифровки появилась после того, как в процессе многолетних исследований Ю.В. Высочиным [3] было выявлено существование релаксационного механизма срочной адаптации, который затем был назван релаксационным механизмом срочной мобилизации защиты (РМСЗ) организма от экстремальных воздействий.

Суть этого механизма заключается в том, что на фоне гипоксии, возникающей при интенсивных физических нагрузках, происходят активизация тормозных систем ЦНС и снижение ее возбудимости, резкое уменьшение количества следовых потенциалов последействия в биоэлектрической активности расслабляющихся мышц, то есть нормализация процесса расслабления и существенное (иногда до 70-80%) повышение его скорости [7, 10].

Экспериментально доказано, что активизация РМСЗ обеспечивает возникновение эффекта экстренного повышения работоспособности. Установлено также, что по функциональной активности, или мощности РМСЗ, все испытуемые подразделяются по крайней мере на три типа (с высокой, средней и низкой активностью) и что именно величина активности РМСЗ, оцениваемая по степени прироста скорости произвольного расслабления мышц (СПР), предопределяет индивидуальный уровень устойчивости организма при срочной адаптации к физическим нагрузкам и другим факторам среды [5].

Дальнейшие исследования в этом направлении, а также анализ экспериментальных данных с позиций теории функциональных систем П.К. Анохина [1] привели к заключению, что РМСЗ, оказывающий прямое влияние на сложнейшие внутрисистемные и межсистемные взаимоотношения процессов, которые предопределяют в конечном итоге общий коэффициент полезного действия систем (ОКПД) организма, уровень физической работоспособности и устойчивости к экстремальным воздействиям, следует отнести к категории функциональных систем под названием неспецифической "тормозно -релаксационной функциональной системы срочной адаптации и защиты" (ТРФСЗ) организма от экстремальных воздействий [4].

У спортсменов с низкой активностью ТРФСЗ организм пытается ликвидировать нарушения гомеостаза и гипоксию за счет дальнейшего повышения возбудимости ЦНС и наращивания интенсивности функционирования кислородтранспортных систем. Однако, как показали наши исследования [7, 9], этот путь - крайне нерентабелен и неэффективен в силу целого ряда причин, объединяющихся в своего рода замкнутый порочный круг, одним из важных звеньев которого является повышенный уровень возбуждения ЦНС.

Совершенно иначе причинно-следственные взаимоотношения физиологических процессов во время напряженной мышечной деятельности развиваются у спортсменов с высокой активностью ТРФСЗ. При этом важнейшим рабочим механизмом, осуществляющим практическую реализацию защитной функции ТРФЗС, служат активизация тормозных систем ЦНС и повышение скорости произвольного расслабления мышц [З].

Следует отметить также, что у 80-90% спортсменов с низкой активностью ТРФСЗ регистрируются различного рода перенапряжения, травмы и заболевания опорно-двигательного аппарата, дистрофия миокарда, нарушения ритма и гипертрофия сердца [2, 4, 6, 8, 9].

Методы исследования. Для изучения механизмов регуляции и координации произвольных движений, контроля за сократительными и релаксационными характеристиками скелетных мышц, функциональным состоянием ЦНС и нервно-мышечной (НМС) систем нами использовался метод компьютерной полимиографии, разработанный Ю.В. Высочиным [З], который с 1970 г. применяется при подготовке спортсменов сборных команд СССР, России и Ленинграда-Санкт-Петербурга.

Метод основан на синхронной графической регистрации биоэлектрической активности (электромиограммы), поперечной твердости (тонусограммы) и силы (динамограммы) различных групп исследуемых мышц при их произвольном напряжении и расслаблении в изометрическом режиме. Изометрический режим работы мышц при тестировании предпочтителен, с одной стороны, из-за своей сравнительно небольшой энергоемкости, легкой моделируемости [11], а с другой - как один из наиболее часто встречающихся в спортивной и трудовой деятельности. По мнению А. Хаббарда [16], изометрическое напряжение мышц - переменная точка любого физического движения.

На фоне физических нагрузок проводились кардиологические и биохимические обследования. Кроме того, нами определялись специальные коэффициенты, характеризующие состояние соответствующих систем, расчет которых будет приведен ниже

Результаты исследований и их обсуждение. В серии лабораторных экспериментов 16 испытуемым давались многократные локальные физические нагрузки на мышцы - разгибатели голени (РГ). Они выполняли по 45 циклов максимального напряжения и расслабления мышц в изометрическом режиме (напряжени е-расслабление - 2 с, интервал отдыха - 3 с). С помощью метода полимиографии производилась непрерывная графическая регистрация функционального состояния работающих мышц во время всего эксперимента. В этой серии экспериментов ставились три частные задачи. Во-первых, определить, происходит ли активизация ТРФСЗ при работе мышц в изометрическом режиме. Во-вторых, попытаться установить, когда, в какие моменты и в какой последовательности происходит включение различных компонентов ТРФСЗ и какое влияние оказывает его активизация на динамику утомления и физической работоспособности. В-третьих, попытаться более точно классифицировать характерные типологические особенности реакций на тестирующие физические нагрузки у лиц с различной мощностью ТРФСЗ.

Предполагалось, что если в процессе выполнения интенсивной физической нагрузки организм использует специальные физиологические механизмы защиты, в частности ТРФСЗ, то с момента включения этих механизмов темпы ухудшения сократительных свойств мышц (ССМ), то есть темпы

нарастания утомления, должны снизиться. Соответственно испытуемые с большей мощностью ТРФСЗ должны демонстрировать более высокий уровень работоспособности и меньшую утомляемость. Вначале были проанализированы среднегрупповые данные результатов тестирования.

Установлено, что в целом по всей группе испытуемых наблюдалось быстрое снижение ССМ (на 17,3 %; р < 0,001) и СПР мышц (на 19,0%; р<0,001) до середины нагрузки (21-25-й циклы напряжения-расслабления . Затем темпы прироста утомления существенно уменьшались и к концу нагрузки по сравнению с серединой ССМ и СПР снижались всего на 6,8 и 3,4% (р > 0,05), а общие характеристики к концу работы соответственно понизились на 22,9 и 21,7% (р<0,001).

Особого внимания заслуживает анализ динамики скорости двигательной реакции. Вначале (до 11-15-го циклов нагрузки) наблюдалось быстрое уменьшение латентного времени напряжения по электромиограмме (ЛВНэ) на 11,1% и увеличение латентного времени расслабления по динамограмме (ЛВРд) на 5,5%, указывающее на существенное повышение уровня возбуждения в ЦНС (сдвиг баланса нервных процессов (БНП) сторону возбуждения на 15,8%; р < 0,01). Затем направленность реакций изменилась. После 11-15-го циклов нагрузки ЛВНэ стало прогрессивно увеличиваться, а ЛВРд - уменьшаться, то есть отмечался нарастающий сдвиг БНП в сторону торможения, который к концу нагрузки достигал исходного уровня. Примечательно, что через 25-30 с после начала повышения активности тормозных систем отмечалось существенное снижение темпов прироста утомления мышц.

Этот факт можно рассматривать как включение ТРФСЗ, но ее мощность настолько мала, что не обеспечила существенной защиты от утомления.

Однако на основе анализа среднегрупповых данных результатов этого эксперимента можно было сделать и совершенно иной вывод. Например, о том, что в начальной стадии организм компенсирует утомление за счет нарастающего возбуждения в ЦНС, а снижение возбудимости и повышение активности тормозных процессов являются признаками ярко выраженного некомпенсированного утомления. Также следует отметить, что подобная точка зрения довольно распространена в современной литературе, как, впрочем, и прямо противоположная этим взглядам позиция.

Возвращаясь к обсуждению результатов приведенной выше серии экспериментов, можно отметить, что, судя по сдвигу баланса нервных процессов в сторону возбуждения в первой половине нагрузки, организм вначале пытается бороться с утомлением самым простым путем, то есть за счет повышения возбудимости ЦНС и интенсификации работы всех систем обеспечения мышечной деятельности. Однако, судя по прогрессивному снижению ССМ и СПР, свидетельствующему о быстро нарастающем утомлении, этот путь недостаточно эффективен. Тогда организм срочно меняет тактику. Для борьбы с утомлением, а вернее, для ликвидации дисбаланса важнейших гомеостатических констант, вызванного интенсивной физической нагрузкой, происходит быстрое повышение активности тормозных систем в ЦНС и понижение ее возбудимости.

С учетом большой индивидуальной вариативности ТРФСЗ, объективно оцениваемой по величине прироста СПР мышц в ответ на физическую нагрузку, все испытуемые были разделены на три группы: 1-я -с малой, 2-я - со средней и З-я - с большой мощностью ТРФСЗ.

Для 1-й группы спортсменов было характерно быстрое уменьшение ЛВНэ (на 19-20%; р<0,001), увеличение ЛВРд (на 4-6%; р < 0,001) и соответственно сдвиг БНП (по соотношению ЛВН/ЛВР) в сторону преобладания возбуждения на 23,8% (р < 0,001), который оставался на исходном уровне до конца работы. При этом ССМ и СПР прогрессивно ухудшались, снижаясь к концу нагрузки соответственно на 40-42% (р < 0,001) и 38-40% (р<0,001) и свидетельствуя о сильно выраженном утомлении испытуемых. Очевидно, малая мощность ТРФСЗ не позволила им избежать сильного утомления, а попытка организма решить эту задачу за счет активизации возбуждения в ЦНС не увенчалась успехом.

В 3-й группе спортсменов тоже вначале регистрировалось повышение возбудимости ЦНС, но кратковременное и менее выраженное (сдвиг БНП в сторону возбуждения на 7,5%; р < 0,001). Максимум возбуждения достигался уже к 5-6-му циклам нагрузки, то есть через 25-30 с от начала работы, после чего начиналось быстрое снижение возбудимости и повышение активности тормозных систем ЦНС, достигающее максимальных значений к 18-31-му циклам нагрузки (увеличение ЛВНэ по сравнению с максимумом возбуждения на 51,0%; р < 0,001; уменьшение ЛВРд на 33,7%; р <0,001; сдвиг БНП в сторону торможения на 124,6%; р<0,001). Затем за 60-70 с до окончания работы уровень возбуждения вновь начал плавно повышаться, а торможения снижаться. Однако даже в самом конце нагрузки активность тормозных систем по БНП оставалась на 59,1% (р<0,001) выше исходного (предрабочего) уровня.

Динамике нервных процессов в ЦНС соответствовала и динамика ССМ и СПР мышц: вначале, как и в 1-й группе спортсменов, она снижалась, но в меньшей степени и гораздо медленнее. Максимальное снижение СПР(22,3%, р<0,001) регистрировалось к 15-17-му циклам нагрузки. Затем с 17-го по 38-й цикл нагрузки СПР быстро повышалась (на 39,1%, р<0,001) и даже на 8,0% (р<0,001) превышала исходный уровень, что указывает на высокую активность ТРФСЗ. После достижения максимума СПР вновь начинала снижаться, почти приближаясь к исходному уровню. Максимальное снижение ССМ (всего на 7,7 %; р<0,001) наблюдалось к 17-18-му циклам нагрузки. Вслед за началом повышения СПР (с некоторым запаздыванием на 5-10 с) начиналось быстрое восстановление ССМ мышц, которые к 34-35-му циклам нагрузки на 15,0% (р<0,001) превышали исходный уровень, а затем тоже начинали снижаться, однако оставаясь к концу нагрузки на 11,2% (р<0,001) выше исходного уровня. Несомненно, что именно высокая активность ТРФСЗ позволила этим испытуемым уже в ходе выполнения нагрузки не только полностью восстановить, но даже превысить исходный уровень работоспособности и закончить работу вообще без признаков утомления.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: скачати реферат, культура реферат.





1  2  3 | Следующая страница реферата