Мышечная деятельность изменяет многие функциональные системы организма человека. Эти изменения обычно возникают еще до начала физической работы и определяют предстартовое состояние. Предстартовое состояние характерно для любой физической деятельности (работы). Наиболее ярко оно выражено в спорте высших достижений.
1. Предстартовое состояние
Готовность спортсмена к старту, физическим нагрузкам (тренировкам) - это готовность в кратчайшее время перейти от покоя к работе, достичь оптимальной работоспособности, перейти от одного вида или уровня интенсивности работы к другим, обеспечивая требуемое качество физической нагрузки. Готовность - одна из характеристик работоспособности, так как во многих случаях важно не только выполнить работу (упражнения) определенной интенсивности и (или) длительности, но также вовремя или, возможно, раньше ее начать. Переход на требуемый уровень - врабатывание (врабатываемость) - ускоряется за счет предварительной разминки, массажа с гиперемирующими мазями, а на производстве - вводной (предварительной) гимнастики. Готовность ускоряет врабатывание и обеспечивает оптимальный уровень предстартового состояния.
2. Разминка
Для регуляции температурного гомеостаза перед выполнением физических упражнений (тренировка или, особенно, соревнования) наиболее важной является разминка, т. е. предстартовая (предварительная) подготовка тканей ОДА и кардиореспираторной системы.
Известно, что в покое мышцы получают 15%, а при мышечной работе (деятельности) до 88% минутного объема крови и объемная скорость при этом увеличивается в 20-25 раз (О. Wade, I.M. Bishop, 1962).
По данным P. Hedman (1977), температура мышц в покое равна 33-34°С, а после разминки повышается до 38,5°С и становится оптимальной для протекания окислительных процессов в тканях (S. Israel, 1977). Максимальная скорость течения метаболических (обменных) процессов и ферментативного катализа наблюдается при температуре 37-38°С. При снижении температуры она резко замедляется (Ж. Крю, 1979). По теории Ван Гоффа, снижение температуры тканей на 10°С вызывает уменьшение интенсивности обменных процессов на 50%.
Разминка включает специальные упражнения (бег, прыжки, общеразвивающие упражнения, упражнения на растягивание и т. п.) и состоит из двух частей: общей и специальной.
Общая часть разминки может быть почти одинаковой во всех видах спорта, а специальная ее часть должна быть тесно связана с видом спорта. Так, футболист выполняет упражнения с мячом на месте, в движении, выполняет удары, пасы, ускорения с мячом и т. д., хоккеист - броски шайбы с различных позиций, с места, в движении, в движении с обводкой и т. п.
Оптимальная продолжительность разминки и длительность интервала между ее окончанием и началом работы определяется многими факторами: характером предстоящей работы (вид спорта), функциональным состоянием (тренированностью) спортсмена, внешними факторами (температура воздуха, влажность и пр.), возраст, пол и масштаб соревнований (первенство области, чемпионат Европы, Мира или Олимпийские игры). Продолжительность разминки строго индивидуальна.
Разминка способствует повышению скорости ферментативных реакций и интенсивности обмена веществ, ускорению крово- и лимфообращения и терморегуляции. При этом повышается способность соединительных тканей (особенно мышц, связок, сухожилий) к растяжению. Возбудимость и лабильность скелетных мышц также повышается. Особо велико значение разминки для деятельности функциональных систем, обеспечивающих аэробную производительность организма. Повышение температуры способствует более интенсивной диссоциации оксигемоглобина в тканях.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) во время разминки может возрастать до 160-180 уд/мин. Важным является интервал отдыха между разминкой и началом выступления спортсмена - он не должен быть более 15 мин. Более длительный интервал отдыха ведет к восстановлению всех функциональных систем, в особенности, кардиореспираторной и терморегуляционной.
Следует заметить, что на любую физическую работу (нагрузку) человек тратит энергию и разминка не является исключением, поэтому она не должна быть утомительной. Поэтому при общей части разминки спортсмену следует надеть тренировочный (лучше шерстяной) костюм, а в прохладный день с ветром еще и ветрозащитный костюм.
Разминка должна проводиться до пота, отсюда в спортивной среде бытует термин «разогревание»: потоотделение способствует установлению необходимого уровня теплорегуляции, а также лучшему обеспечению выделительных функций.
Большое значение при разминке имеет не только объем работы, но и соответствующий предстоящему упражнению (виду деятельности) ритм движений и интенсивность их осуществления. Оптимальный ритм и интенсивность движений обеспечивают как налаживание межмышечной координации, так и взаимодействие функциональных единиц, составляющих каждую мышцу. Важное значение для налаживания координации движений имеют упражнения на расслабление и растягивание мышц.
В зависимости от темпа, ритма и продолжительности разминка может влиять на психоэмоциональное состояние спортсмена. Реакция ЦНС на разминку оценивается как состояние:
1) боевой готовности;
2) предстартовой лихорадки и
3) предстартовой апатии.
В спорте, как и в любой деятельности, существует волнение - это нормальное физиологическое состояние. Оно присуще каждому спортсмену, независимо от возраста, пола и квалификации. Предстартовая апатия - это болезненное состояние: или спортсмен плохо тренирован, или перенес какое-то заболевание и находится в плохой спортивной форме. Если спортсмен в плохой спортивной форме, т. е. плохо подготовлен функционально, то никакая разминка, никакая мотивация успешно выступить в соревнованиях ему не поможет.
Можно ли чем-то заменить разминку? Нет. Ни массаж, ни баня не могут ее заменить. Во время разминки не только «прогреваются» мышцы, но и, самое главное, повышаются частота сердечных сокращений, артериальное давление и другие функциональные показатели, которые призваны затем после разминки «работать» на высоком пульсе (от 160 до 200 уд/мин). А массаж и баня - это пассивные процедуры.
После разминки и отдыха, при участии в соревнованиях, пульс не должен быть ниже 130 уд/мин, это особенно важно для спортсменов, выступающих в циклических видах спорта (бег, гребля, плавание, велогонка, лыжные гонки и др.), иначе процесс врабатываемости затягивается и нередко у слабо подготовленных спортсменов или спортсменов, перенесших заболевания, возникают боли в правом подреберье или даже в области сердца или колики в брюшной полости и т. п.
Наши исследования в 18 видах спорта показали, что спортсмен выступает в соревнованиях (циклические виды спорта; борьба, бокс и другие виды) на пульсе от 160 до 200 уд/мин и выше, легочная вентиляция возрастает до 100-160 л/мин и более.
3. Физиологическая характеристика мышечной работы
Мышечная работа (М.р.) - перемещение и поддержание положений тела и его частей благодаря работе мышц, обеспечиваемой координацией всех физиологических процессов в организме. Различные группы мышц находятся в сложном взаимодействии между собой и с различными механическими силами - тяжести, инерции и пр. Различают динамическую работу при движениях в суставах и статические усилия для поддержания неподвижного положения. Важной характеристикой динамической работы являются величины затрат энергии на ее выполнение.
Динамическая работа
Вид мышечной работы, характеризуемый периодическими сокращениями и расслаблениями скелетных мышц с целью перемещения тела или отдельных его частей, а также выполнения определенных рабочих действий. Физиологические реакции при динамической работе (возрастание ЧСС, АД, ударного и минутного объема крови, изменения регионарного и общего сосудистого сопротивления и др.) зависят от силы и частоты сокращений, размеров работающих мышц, степени тренированности человека, положения тела, в котором выполняется работа, условий окружающей среды.
Мышечную работу принято называть общей, если в ней участвует более двух третей всей скелетной мускулатуры, регионарной - от одной до двух третей и локальной - менее трети всей массы скелетной мускулатуры.
Количественные показатели мышечной работы характеризуют двигательную активность.
Двигательная активность (Д.а.) - общее количество мышечных движений, регулярно выполняемых данным человеком. Уровень Д.а. связан с особенностями труда, быта и отдыха.
Отклонения от оптимального диапазона действуют неблагоприятно. Чрезмерная мышечная работа приводит к переутомлению и перенапряжению, недостаточная Д.а. (гиподинамия) - к физической детренированности. Резко выраженные крайности сопровождаются стрессом.
Уровень двигательной активности (Д.а.) оценивают по сумме затрат энергии и иногда по сумме сокращений сердца сверх уровня покоя, в среднем - за определенное время. Часто используют подсчет какого-либо вида мышечных движений, составляющих существенную часть общей Д.а. за час, сутки или иной период (например, количество пройденных шагов, в спорте - сумма пробегаемых или проплываемых отрезков дистанции) и т. п.
Статическая работа
Вид мышечной работы, характеризуемый непрерывным сокращением скелетных мышц с целью удержания тела или отдельных частей, а также выполнения определенных трудовых действий. При статической работе, в отличие от динамической, имеют место весьма незначительные увеличения потребления кислорода и минутного объема крови. При этом существенно возрастают ЧСС, АД, ЧД и общее периферическое сопротивление сосудов. Физиологические реакции сердечно-сосудистой системы при статической работе зависят от силы и продолжительности сокращения мышц. В случае работы до сильного утомления при равных величинах относительных усилий эти реакции мало зависят от размеров работающих мышц.
4. Тренировка
В процессе систематических (3-4 раз в неделю) занятий (тренировок) физкультурой и спортом происходит постепенная адаптация к физическим нагрузкам.
Тренировка - это систематическое воздействие физических упражнений (в спорте высших достижений - 2-3 раза в день) на организм тренирующегося в течение недель, месяцев и лет (макро- и микроциклы, олимпийские циклы). Одна из важнейших задач тренировки - это повышение работоспособности.
Тренировки должны носить специальную направленность, в процессе тренировок идет многократная повторяемость, интервалы отдыха между выполняемыми упражнениями небольшие, пульс не ниже 150-160 уд/мин.
Если тренировка проходит при пульсе 120-130 уд/мин, то это оздоровительная физкультура, она не дает тренирующего эффекта.
Содержание тренировки, ее структура должны периодически изменяться в связи с принципом цикличности.
В спорте высших достижение выделяют два периода тренировок: 1) подготовительный и 2) соревновательный. Продолжительность этих периодов зависит от возраста спортсмена, его квалификации, опыта и других показателей. В подготовительном периоде главная задача - выработка выносливости, скоростно-силовых качеств и др. Используются тренажеры, различные приспособления, штанга. Как правило, при тренировках 2-3 раза в день часть занятия отводится развитию силы, скоростно-силовой подготовке, а большая часть отводится специальной тренировке (если бегун, то бегу; если пловец, то плаванию; если прыгун, то прыжкам и т. д.).
На завершающем этапе подготовительного периода тренировка носит приближенный к соревнованиям характер, т. е. интервалы между выполненными упражнениями сокращаются, возрастает интенсивность их выполнения.
В соревновательном периоде тренировка носит характер умеренный, непродолжительный, как правило, проводится утром; в некоторых видах спорта в день соревнований тренировка не проводится (лыжные гонки, велогонки и др.). Кроме того, после лыжной гонки, например, спортсмен выполняет ряд упражнений и легкий бег, особое внимание уделяют упражнениям на растягивание.
Тренировка способствует развитию физических качеств: выносливости, силы, быстроты, ловкости. Это целенаправленное воздействие на физическое развитие (ОДА) и функциональные системы.
5. Физическая работоспособность
Работоспособность - это потенциальная способность человека на протяжении заданного времени и с определенной эффективностью выполнять максимально возможное количество работы.
Работоспособность человека зависит от уровня его тренированности, степени закрепленности рабочих навыков и опыта (в спорте - техники и времени занятия спортом), его физического и психического состояния и других факторов.
Спортивная форма
Этот термин обозначает готовность спортсмена к выполнению того или иного упражнения в максимальном темпе, длительности и т. п. Он носит собирательный характер, т. е. составляющими являются физические, функциональные, технические, тактические, психологические и другие качества.
Спортивная форма может быть хорошей, если тренировки проходят на фоне полноценного здоровья спортсмена. Только здоровый спортсмен может переносить большие по объему и интенсивности нагрузки, которые являются факторами стабилизации спортивной формы, функционального состояния.
Физиологические механизмы, обусловливающие при систематической мышечной тренировке (деятельности) повышение неспецифической резистентности организма, сложны и многообразны.
В поддержании гомеостаза и его регуляции важнейшая роль принадлежит нервной системе, железам внутренней секреции, особенно гипоталамо-гипофизарной и лимбической системам мозга (A.M. Голиков, 1985).
В условиях спортивной тренировки, когда происходит долговременная адаптация организма к физическим нагрузкам, имеют место морфофункциональные сдвиги в состоянии системы микроциркуляции крови. Эти изменения, возникающие непосредственно во время мышечной деятельности, сохраняются в организме как следствие и после ее окончания. Накаливаясь в течение длительного времени, они постоянно приводят к формированию более экономного типа реагирования микрососудов. Специфика тренировки в том или ином виде спорта обусловливает дифференцированные преобразования микрососудов.
Исследования показывают, что большие (чрезмерные) физические нагрузки способствуют значительным сдвигам в морфологических структурах и в химизме тканей и органов, а также ведут к срыву адаптационно-приспособительных механизмов, что проявляется в возникновении инфекционных (ОРВИ, грипп и др.) заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата (ОДА) (схема 20.1).
Схема 20.1. Этиопатогенез повреждений и заболеваний опорно-двигательного аппарата у высококвалифицированных спортсменов
Утомление. Утомляемость. Усталость
Утомление - особый вид функционального состояния человека, временно возникающий под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящий к снижению ее эффективности. Утомление проявляется в уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации движений, в возрастании затрачиваемой энергии при выполнении одной и той же работы, в замедлении скорости переработки информации, ухудшении памяти, затруднении процесса сосредоточения и переключения внимания и пр. Критериями утомления являются изменения количественных и качественных показателей работы, а также физических функций во время работы или в ответ на предъявление специальных тестов.
Эффективным средством профилактики утомления при любых видах деятельности является повышение мотивации труда и физической подготовленности.
Усталость - субъективное ощущение утомления, отражает совокупность изменений физических, биохимических и психо-физиологических функций, возникающих во время длительной или интенсивной работы. Вызывает желание либо прекратить ее, либо снизить нагрузку.
Утомляемость - свойство организма в целом или отдельных его частей быть подверженными утомлению.
Глубина развивающегося утомления при одной и той же нагрузке зависит от степени адаптации человека к определенному виду деятельности и его тренированности, физического и психического состояния работающего, уровней мотивации и нервно-эмоционального напряжения. При физическом труде, тренировках любой тяжести (интенсивности), а также умственном труде утомляемость тем больше, чем ниже уровень общей физической работоспособности.
Нервно-эмоциональное напряжение
Особое состояние, возникающее в процессе деятельности или общения, при котором доминирует эмоциональный компонент, придающий повышенную оценку всем или каким-либо элементам деятельности. Нервно-эмоциональное напряжение характеризуется • высоким тонусом ЦНС и повышенной активностью гормонального звена регуляции.
Нервно-эмоциональное напряжение, приводящее к дезорганизации деятельности, называется нервно-эмоциональной напряженностью.
Умственное утомление
Характеризуется снижением продуктивности интеллектуального труда, ослаблением внимания (главным образом, человеку трудно сосредоточиться), замедлением мышления. Физическое утомление проявляется нарушением функции мышц: снижением силы, скорости, точности, согласованности и ритмичности движений и т. д. Снижается работоспособность.
Хроническое утомление
При хроническом утомлении (переутомлении) возникают выраженные дистрофические и деструктивные изменения части мышечных волокон. Одной из причин их возникновения является гипоксия или нарушение микроциркуляции тканей ОДА.
Хроническое утомление, потеря эластичности мышц (имеет место гипертонус, мышечный дисбаланс и т. п.), мышечные боли, эпизодические спазмы мышц являются предполагающим фактором возникновения травм ОДА.
При хроническом утомлении в тканях происходит накопление недоокисленных продуктов обмена веществ, а это, в свою очередь, приводит к изменению коллоидного состава тканей, нарушениям кровообращения, что проявляется клинически болевыми ощущениями и повышенной чувствительностью соответствующих мышц. В этой фазе колоидных реакций еще не отмечается отечественных органических изменений в мышцах и возвращение их к норме легко осуществимо. Следует применить криомассаж, сегментарный массаж, гидропроцедуры, фонофорез на фоне снижения физических нагрузок, особенно скоростных и скоростно-силовых.
Нерациональное применение физических нагрузок (тренировок) может привести к функциональным перегрузкам тканей ОДА, а в последующем, если тренировки будут проводиться в таком же режиме, они будут способствовать возникновению травм и заболеваний ОДА.
Чрезмерные физические нагрузки при тренировках в среднего-рье и зонах жаркого и влажного климата приводят к обострению хронических заболеваний или к перенапряжению кардиореспираторной системы.
При интенсивной мышечной работе расход энергии резко возрастает, в связи с чем более интенсивно протекает процесс окисления веществ в мышечной ткани, увеличивается доставка кислорода к скелетным мышцам. Если кислорода для полного окисления веществ не хватает, то оно происходит частично и в организме накапливается большое количество недоокисленных продуктов, таких, как молочная и пировиноградная кислоты, мочевина и др. Это приводит к отклонению ряда важных констант внутренней среды организма, что не позволяет ему продолжать мышечную деятельность (работу).
6. Невроз
Переутомление и перетренированность - это симптомы невроза, который характеризуется наличием соматических и вегетативных нарушений.
Невротические реакции обычно возникают при монотонных (однообразных), длительных, многообразных и многоразовых тренировках (2-3 раза в день), приводящих к постоянному эмоциональному напряжению.
Переутомление и перетренированность характеризуются ухудшением нервно-психического и физического состояния, снижением спортивной и общей работоспособности. В большинстве случаев переутомление и перетренированность наслаиваются друг на друга, давая симптомокомплекс нарушений деятельности организма.
Переутомление проявляется прежде всего в ухудшении спортивной работоспособности, прекращении роста достижений, несмотря на интенсивные тренировки. Ухудшаются общая работоспособность (по тесту PWC170, прикидок, степ-тесту), сон (по данным ак-тографии), усиливаются потливость при выполнении физической нагрузки, сердцебиение (тахикардия), повышается содержание в крови мочевины, нередко имеют место изменения на ЭКГ, снижается пневмотонометрический показатель (ПТП), отражающий функцию дыхательной мускулатуры, ЖЕЛ, ФЖЕЛ и другие показатели. Переутомление нарушает слаженность взаимодействия между корой головного мозга, нижележащими отделами нервной системы и внутренними органами.
Перетренированность развивается при систематическом предъявлении спортсмену очень сложных двигательных и тактических заданий, сочетающихся с большими физическими нагрузками и недостаточным отдыхом.
При перетренированности отмечаются повышенная возбудимость, неустойчивость настроения, нежелание тренироваться, вялость. Преобладание процессов торможения, в свою очередь, замедляет восстановительные процессы. Ухудшение спортивных достижений и снижение спортивной работоспособности - основной симптом перетренированности. Спортсмены высокой квалификации постоянно тренируются на фоне хронического утомления, поэтому часто возникают травмы и обостряются заболевания ОДА.
Неврозоподобным состояниям свойственны большой полиморфизм проявлений и тенденция к дальнейшему расширению симптоматики, абстрактное, причудливое, а подчас и нелепое содержание страхов и навязчивых состояний, немотивированная тревога.
Необходимы постоянный врачебный контроль за функциональным состоянием спортсмена, выявление первых (начальных) признаков переутомления. Особо контролируются состояние здоровья (артериальное давление, частота сердечных сокращений, аппетит, потливость при выполнении физической нагрузки, сон и др.), функциональное состояние (биохимические и инструментальный методы исследования) на фоне проводимых интенсивных, объемных тренировочных нагрузок.
Ортоклиностатическая проба, биохимические показатели (особенно лактат, мочевина в крови) являются первыми признаками переутомления, и если не внести коррективы в тренировочный процесс, то возникают более серьезные морфофункциональные изменения в тканях ОДА, сердечной мышце и других органах и системах.
7. Адаптивные процессы при тренировке
Работоспособность при постоянном объеме тренировки существенно возрастает уже в начальном периоде. В дальнейшем работоспособность повышается еще в некоторой степени, пока не достигнет стабильного устойчивого уровня (плато) - предела работоспособности. И дальнейшее повышение работоспособности возможно лишь в том случае, если нарастает объем тренировок. Стабильный уровень, который достигается путем предельного увеличения объема тренировок, отражает максимум работоспособности; продолжение тренировки не дает большего эффекта. Эта временная кривая применима в принципе ко всем формам тренировки. Физиологические сдвиги, вызванные адаптацией в период тренировки, могут изменяться в обратном направлении после ее прекращения.
Процессы адаптации, связанные с тренировкой, существенно варьируют в зависимости от ее содержания. Может происходить адаптация скелетных мышц (метаболические изменения или увеличение площади поперечного сечения), сердца или дыхательной системы (увеличение максимальной дыхательной способности) либо нервной системы (внутри- и межмышечная координация). Большая часть этих изменений очень существенна для повышения работоспособности.
Для того, чтобы оценить степень адаптации (тренированности), необходимо знать исходное состояние тренированности. Степень (состояние) адаптации к физической работе имеет индивидуальный характер. У одного и того же человека она зависит от характера и величины (объема) физической нагрузки.
Тренировка на выносливость вызывает отчетливые изменения многих физиологических показателей (табл. 20.1).
Из них наиболее резко выражено увеличение сердечного объема (дилатация сердца) и массы сердца (гипертрофия мускулатуры стенки). У спортсменов, тренирующихся на выносливость, происходит также отчетливое повышение жизненной емкости легких (ЖЕЛ). Главный фактор в работоспособности, требующей выносливости, - это адекватное поступление кислорода в мышцы, которое определяется максимальным сердечным выбросом.
Таблица 1. Сравнение физиологических параметров двух мужчин в возрасте 25 лет с массой тела 70 кг в случае интенсивной тренировки выносливости и без нее (по Х.-Ф. Ульмер, 1996)
|
Параметр |
Нетренированный |
Тренированный |
|
Частота сокращений сердца в покое лежа, мин-1 |
80 |
40 |
|
Максим, частота сокращений сердца, мин-1 |
180 |
180 |
|
Ударный объем в покое, мл |
70 |
140 |
|
Максим, ударный объем, мл |
100 |
190 |
|
Сердечный выброс в покое, л/мин |
5,6 |
5,6 |
|
Максим, сердечный выброс, л/мин |
18 |
35 |
|
Объем сердца, мл |
700 |
1400 |
|
Масса сердца, г |
300 |
500 |
|
Максим, минутный объем дыхания, л/мин |
100 |
200 |
|
Максимальное потребление кислорода, л/мин |
2,8 |
5,2 |
|
Объем крови, л |
5,6 |
5,9 |
Смирнов В. М., Дубровский В. И. Физиология физического воспитания и спорта: Учеб. для студ. сред, и высш. учебных заведений. - М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2002. - 608 с. Раздел II. ФИЗИОЛОГИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Глава 20. СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА ПРИ ЗАНЯТИЯХ СПОРТОМ. - С. 513-525.