Адаптация к физической нагрузке
Физическая нагрузка – это самый естественный и древний фактор, воздействующий на человека. Мышечная активность во все времена была важным звеном приспособления человека к окружающему миру. В течение жизни под влиянием различных требований внешней среды уровень двигательной активности изменяется в сторону его повышения (тяжёлая физическая работа, занятия спортом и т.д.). Различают «срочную» и «долговременную» адаптацию к повышенной двигательной активности.
Срочная адаптация возникает непосредственно после начала действия раздражителя. Отличительной чертой срочной адаптации является то, что деятельность организма протекает на пределе его возможностей при почти полной мобилизации физиологических резервов, но далеко не всегда обеспечивает необходимый адаптационный эффект. Так, бег неадаптированного человека происходит при близких к предельным величинах ударного объема крови и легочной вентиляции, при максимальной мобилизации гликогена в печени. Быстрое накопление молочной кислоты в крови лимитирует интенсивность физической нагрузки — двигательная реакция не может быть ни достаточно быстрой, ни достаточно длительной.
На уровне нервной и нейрогуморальной регуляции реализуется интенсивное, избыточное по своему пространственному распространению возбуждение корковых, подкорковых и нижележащих двигательных центров, которому соответствует значительная, но недостаточно координированная двигательная деятельность.
|
|
|
Со стороны двигательного аппарата срочная адаптация проявляется включением в реакцию дополнительной части двигательных единиц, а также генерализованным вовлечением лишних мышечных групп.
На уровне вегетативных систем наблюдается максимальная мобилизация функциональных резервов органов дыхания и кровообращения, но реализующихся при это неэкономным путем. Так, увеличение минутного объема крови достигается ростом частоты сердечных сокращений при ограниченном возрастании ударного объема крови. Увеличение легочной вентиляции осуществляется за счет возрастания частоты дыхания, но не глубины дыхания.
Таким образом, функциональная адаптивная система, ответственная за двигательную реакцию при срочной адаптации, характеризуется предельным напряжением отдельных ее звеньев и, вместе с тем, определенным несовершенством самой двигательной реакции, а также резким снижением физиологических резервов, явлениями чрезмерной стресс-реакции организма и возможным повреждением органов и систем.
Долговременная адаптация возникает постепенно, в результате многократного действия на организм физических нагрузок. Устойчивая долговременная адаптация к физическим нагрузкам есть тренированность. Она характеризуется высоким функциональным потенциалом и способностью реализовать его на высоком уровне экономичности. Возможность достижения высокого уровня тренированности зависит от наследственных особенностей биохимических и физиологических процессов, функциональной активности ЦНС, нейрогуморальной регуляции.
|
|
|
Тренированный организм имеет следующие преимущества:
1) он может выполнять мышечную работу такой продолжительности или интенсивности, которая не под силу нетренированному организму;
2) он отличается более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных нагрузках, а при максимальных нагрузках достигает такого высокого уровня функционирования систем, который недостижим для нетренированного организма;
3) он обладает повышенной резистентностью к различным повреждающим воздействиям и неблагоприятным факторам.
Долговременная адаптация характеризуется возникновением в ЦНС новых временных связей, а также перестройкой аппарата гуморальной регуляции функциональной системы. В ответ на ту же самую нагрузку не возникает резких изменений в организме и мышечная работа сопровождается меньшим увеличением легочной вентиляции, минутного объема крови, ферментов, гормонов, лактата, отсутствием выраженных повреждений. Формируются устойчивые двигательные динамические стереотипы, происходит умеренная гипертрофия в скелетных мышцах, сердце, дыхательных мышцах и других рабочих органах, увеличение массы митохондрий. Существенно увеличивается аэробная и анаэробная мощность организма. Нормализуется гомеостаз организма, уменьшается стресс-реакция. В результате становится возможным длительное и стабильное выполнение физических нагрузок.
|
|
|
Нервные и гуморальные механизмы регуляции. В ЦНС происходит повышение лабильности и возбудимости многих проекционных и ассоциативных нейронов. Укорачивается время двигательной реакции на звуковые и световые раздражители, повышается частота усвоения ритма раздражений.
В различных отделах ЦНС создается функциональная система нервных центров, обеспечивающая выполнение задуманной цели действия на основе анализа внешней информации, действующих данный момент мотиваций и хранящихся в памяти следов двигательных навыков. Возникающий комплекс нервных центров становится рабочей доминантой, которая имеет повышенную возбудимость 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).
|
|
|
За счет корковых и рефлекторных влияний активизируется деятельность гипоталамо-гипофизарной системы. При этом в реакцию вовлекается эндокринная система и достигается оптимальная (соответственно уровню двигательной активности) регуляция гемодинамики, дыхания, кроветворения, выделительной функции почек, кишечника, дезинтоксикационной функции печени. Во время бега и других видов двигательной активности в кровь выделяются эндорфины, которые уменьшают уровень тревожности, подавляют чувство страха, боли и голода.
По мере повторения моторных нагрузок двигательная функциональная система приобретает все большую надежность деятельности. Это выражается в совершенствовании координации, автоматизации и экономичности движений. В основе этого лежат расширение межцентральных связей различных моторных уровней коры больших полушарий, стриопаллидарной системы, среднего, продолговатого мозга, а также формирование динамического стереотипа с высокой помехоустойчивостью.
Нейро-мышечный аппарат. В двигательном аппарате при систематической мышечной деятельности наблюдаются следующие изменения:
- повышаются возбудимость и лабильность работающих мышц, повышается чувствительность их проприорецепторов;
- развивается рабочая гипертрофия мышечных волокон, увеличение емкости капиллярной сети в мышцах, содержания миоглобина, гликогена, АТФ, КФ, дыхательных ферментов;
- в волокнах повышается количество митохондрий; последние способствуют возрастанию способности мышц утилизировать пируват, при этом ограничивается накопление молочной кислоты и обеспечивается возможность мобилизации жирных кислот, повышается способность к интенсивной и длительной мышечной работе;
- параллельно наступают изменения в центральном звене двигательных единиц — в α-мотонейронах, которые гипертрофируются при одновременном увеличении содержания в них дыхательных ферментов.
В зависимости от характера двигательной активности скелетные мышцы человека могут работать в динамическом, статическом и смешанном режимах. При статических усилиях сосуды мышц сдавливаются находящимися в состоянии напряжения волокнами, кровообращение в мышце почти прекращается. То небольшое количество О2, которое находится в составе миоглобина, не может поддерживать аэробный режим энергообеспечения, в связи с чем преобладает анаэробный режим с использованием креатинфосфокиназной реакции и гликолитического фосфорилирования.
При статическом режиме деятельности мышц в них происходит более глубокая перестройка сосудистой системы и нервных окончаний: капилляры изменяют ход — идут не параллельно мышечным волокнам, а оплетают их, аксоны нейронов двигательных единиц делятся на большее количество терминалей, подходящих к мышечным волокнам.
Надежность функционирования опорно-двигательного аппарата возрастает за счет увеличения поперечника трубчатых костей и утолщения их компактного вещества.
Обмен веществ. Возникает активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, что приводит к избирательному развитию определенных структур, определяющих двигательную деятельность (гипертрофия скелетных мышц, сердца и др.).
В процессе адаптации организма обмен перестраивается в направлении более экономного расходования энергии в состоянии покоя и повышенной мощности метаболизма в условиях физического напряжения.
Адаптивные сдвиги энергетического обмена заключаются в переключении с углеводного типа на жировой. Ведущую роль в этом играют гормоны: глюкокортикоиды ускоряют распад белка, активируя превращение аминокислот в глюкозу, а катехоламины вызывают мобилизацию резерва гликогена в печени и активацию липолиза жировой ткани, увеличивают приток кислорода, глюкозы, аминокислот и жирных кислот к работающим тканям. При тренировке на выносливость повышается активность многих мышечных ферментов, участвующих в окислении жиров, а также наблюдается увеличение количества свободных жирных кислот в крови, и в результате экономятся запасы мышечного гликогена и отсрочивается возникновение утомления.
Дыхательная система. Функциональный этап в тренировке дыхательной системы проявляется во время разовой ежедневно повторяющейся двигательной активности, затем фиксируется в ЦНС в виде динамического стереотипа с проявлением феномена экономизации дыхания в условиях покоя. Частота дыхания по мере выполнения физических упражнений урежается с 16—20 у не занимающихся физической культурой людей до 11—14 в минуту, становятся более выраженными различия в продолжительности вдоха и выдоха.
Увеличивается скорость и амплитуда сокращения дыхательных мышц, возрастает жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ), эффективная альвеолярная вентиляция легких, а также утилизация О2 из альвеолярного воздуха. В результате координированной деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем оптимизируются процессы доставки О2 в ткани.
В системе крови наблюдается увеличение количества форменных элементов. Дыхательная функция крови увеличивается за счет относительного эритроцитоза, а также за счет усиления эритропоэтической функции красного костного мозга. Кислородная емкость крови может незначительно (на 1—2 %) превышать стандартную величину. При работе увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Соответственно, становится больше артерио-венозная разность по кислороду и коэффициент использования кислорода.
Сердечно-сосудистая система. Систематические занятия физическими упражнениями, особенно спортом, со временем приводят к экономизации деятельности сердца как в покое, так и при нагрузке. Сердце тренированного человека обладает большими резервами, чем сердце человека, не занимающегося систематическими физическими упражнениями, и отличается редким ритмом (брадикардия менее 60 в минуту) в покое, небольшой гипертрофией и увеличением количества капилляров миокарда, при этом возрастают скорость и амплитуда сокращения, а также скорость и величина диастолического расслабления. На 100 г массы миокарда сердце потребляет в 2 раза меньше энергии, чем у нетренированного.
В основе роста резервов миокарда лежат следующие механизмы:
- повышение мощности кальциевого насоса в саркоплазматической сети;
- увеличение количества митохондрий и активности ферментов, ответственных за транспорт субстратов окисления;
- прирост растяжимости сердечной мышцы и объема сердца.
Соответственно увеличивается систолический объем крови (при больших нагрузках у спортсменов до 150-200 мл), растет минутный объем крови (у тренированных спортсменов при нагрузках до 35 л мин и более).
Следует отметить, что адаптивные возможности организма при физических нагрузках зависят от индивидуальных особенностей, в соответствии с которыми выделяют спринтеров, стаейров и промежуточные конституциональные типы.
Первый тип ("спринтер") способен проявлять мощные физиологические реакции с высокой степенью надежности в ответ на значительные, но кратковременные колебания факторов внешней среды. Однако высокий уровень надежности может поддерживаться относительно короткий срок. Феногенетические свойства "спринтеров" мало приспособлены к выдерживанию длительных нагрузок невысокой интенсивности.
Второй тип ("стайер") феногенетически менее приспособлен к перенесению мощных и кратковременных нагрузок. Однако после относительно непродолжительного периода адаптации способен выдерживать равномерные нагрузки в течение длительного времени в неадекватных условиях. Каждый из этих типов характеризуется выраженными антропометрическими и морфофункциональными различиями.
Между этими крайними конституциональными типами существует определенное количество промежуточных, обозначающихся как "миксты". Знания об адаптационных возможностях "спринтеров", "стайеров" и промежуточных конституциональных типов во многом предопределяют рациональное построение тренировочного процесса, направленного на формирование эффективной долговременной адаптации.
Существуют особенности адаптации при развитии аэробной и анаэробной выносливости. Так, при тренировках, направленных на повышение анаэробной выносливости, наблюдается увеличение запасов АТФ, КФ и гликогена в мышцах, активности гликолитических ферментов, а также увеличивается величина кислородного долга, который может образоваться при выполнении предельной анаэробной работы.
Рис.3. Перестройки в деятельности организма, повышающие анаэробную выносливость
Определенные черты фенотипа, сформировавшиеся в результате долговременной адаптации организма к умеренным физическим нагрузкам, становятся фактором профилактики конкретных болезней или патологических синдромов. Повышение расхода жиров приводит к снижению избыточного веса. Оздоровительное влияние двигательной активности на сердечно-сосудистую систему проявляется в снижении темпа склерозирования сосудов. Известно, что чем выше концентрация холестерина в плазме крови, тем больше опасность развития атеросклероза. Гиперхолестеринемия 6—7 ммоль/л приводит к быстрому развитию атеросклероза. Десятиминутная двигательная активность в виде физических упражнений способствует снижению уровня холестерина в крови. Увеличенное потребление О2 организмом приводит к извлечению из жировых депо липидов и их расщеплению в процессе обмена веществ. Приобщение человека к организованной двигательной активности на ранних этапах онтогенеза физиологически обосновано, поскольку установлено, что в настоящее время у многих детей уже возрасте 10—11 лет обнаруживается гиперхолестеринемия.
Увеличение емкости и пропускной способности коронарных сосудов, развитие системы экстракардиальных анастомозов способствуют уменьшению вероятности закупорки коронарных артерий и возникновения инфаркта миокарда. Увеличение потенциальных резервов и мощности сердечной мышцы может в течение даже длительного времени воздействия неблагоприятных факторов на организм не приводить к возникновению сердечно-сосудистых расстройств у тренированных людей.
Научно обоснованная двигательная деятельность в виде занятий физической культурой способствует правильному формированию осанки, адекватному развитию мышечного «корсета» в период интенсивного роста, особенно в пубертатный период, характеризующийся ростовым скачком.
Однако при перенапряжении адаптационных механизмов и включении компенсаторных реакций вследствие интенсивных тренировочных нагрузок и недостаточного отдыха между ними может развиваться дезадаптация организма. Процесс дезадаптации по сравнению с процессом приспособления развивается, как правило, медленнее, причем сроки его наступления, продолжительность и степень выраженности функциональных изменений при этом отличаются большой вариативностью и зависят от индивидуальных особенностей организма. Стадия дезадаптации характеризуется тем, что отсутствуют признаки активации нервной и эндокринной систем и имеет место некоторое снижение общей функциональной устойчивости организма. При дезадаптации наблюдаются эмоциональная и вегетативная неустойчивость, раздражительность, вспыльчивость, головные боли, нарушение сна, снижается умственная и физическая работоспособность. Известно, что большие физические нагрузки могут вызывать нарушение иммунного статуса, сопровождающееся ослаблением синтеза интерферонов и уменьшением функциональной активности Т-лимфоцитов. Стадия дезадаптации по своим патофизиологическим основам в значительной мере соответствует состоянию перетренированности спортсменов.
Конечный исход дезадаптационных расстройств может протекать с восстановлением всех функций организма и работоспособности. В других случаях дезадаптация будет иметь скрытые дефекты, которые выявляются только с течением времени под влиянием очень высоких нагрузок или воздействия дополнительных вредных факторов. И, наконец, дезадаптация может закончиться стойкими неблагоприятными изменениями функций организма, снижением или утратой спортивной работоспособности.
Прекращение тренировки или использование низких нагрузок, не способных обеспечить поддержание достигнутого уровня приспособительных изменений, приводит к деадаптации - процессу, обратному адаптации. При этом, чем адаптированнее мышечная ткань к физическим нагрузкам, тем интенсивнее протекает процесс деадаптации. Процесс деадаптации протекает разновременно по отношению к адаптационным перестройкам различных функциональных систем. Наблюдается более высокая устойчивость адаптационных изменений в коре головного мозга по сравнению со следами более простых адаптационных реакций. После полного прекращения физических нагрузок аэробные возможности организма и связанная с ними выносливость к длительной работе угасают относительно быстро, в то время как специальные двигательные навыки сохраняются длительное время и могут быть успешно продемонстрированы детренированным человеком. Активность оксидативных ферментов может снизиться уже через 1- 2 недели после прекращения тренировки, однако эти ферменты обладают способностью к быстрому восстановлению активности при возобновлении тренировки.
Следует иметь в виду, что спортсменам, систематически тренировавшимся многие годы и оставляющим большой спорт, требуются специальные, научно обоснованные оздоровительные мероприятия для возвращения организма к обычной жизнедеятельности. Возникшие в процессе длительных и интенсивных физических нагрузок структурные изменения в миокарде и скелетных мышцах, измененный уровень обмена веществ, гормональные и ферментативные перестройки, своеобразно закрепленные механизмы регуляции к исходным значениям, как правило, не возвращаются. Цена адаптации в значительной мере зависит от вида физических нагрузок, к которым происходит приспособление. Так, например, у тяжелоатлетов, адаптированных к статическим силовым нагрузкам, наблюдается снижение выносливости к динамической работе; утомление при таких нагрузках у них развивается быстрее, чем у нетренированных здоровых людей.
Наиболее рациональный путь к предупреждению адаптационных нарушений состоит в правильно построенном режиме тренировок, отдыха и питания, повышении устойчивости к стрессорным воздействиям и гармоничном физическом и психическом развитии личности спортсмена.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1042; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!