Физиологические адаптации с возрастом

 

1) Из этих изменений представляет интерес отмирание двигательных нейронов и его последствия. Отмирание двигательных нейронов вызывает снижение мышечной массы с возрастом, а также прогрессирующую атрофию и дезинтеграцию денервированных мышечных волокон; оставшиеся двигательные единицы вовлекаются денервированными мышечными волокнами в выпускание коллатеральных отростков из внутримышечного аксона и реинервацию мышечных волокон (Doherty, Vandervoort, Taylor, Brown, 1993; Rosenheimer, Smith, 1990). Вследствие этих процессов с возрастом сокращается количество двигательных единиц и увеличивается размер (коэффициент иннервации) оставшихся двигательных единиц. Уменьшение с возрастом числа двигательных единиц соответствует снижению мышечной силы (см.рис.9.29).

Реиннервация денервированных мышечных волокон оставшимися двигательными единицами означает, что коэффициент иннервации этих единиц повышается. Вспомним из главы 5, что сила, образуемая двигательной единицей, зависит oт коэффициента иннервации, средней площади поперечного сечения мышечных волокон и специфического напряжения. Вследствие увеличения коэффициента иннервации пик силы, образуемой отдельными двигательными елинииами, увеличивается как функция возраста (Galganski et al., 1993). Это влияет на способность человека плавно дифференцировать мышечную силу двумя способами. Во-первых, у пожилых людей по сравнению с молодыми испытуемыми значительно сокращается количество двигательных единиц небольшой силы, которые играют важную роль в тонко контролируемых движениях субмаксимальной силы. Во-вторых, плавность (отсутствие колебаний) образования силы мышцей зависит от силы, образуемой последиими рекрутированными двигательными единицами (С hristakos, 1982).

Поскольку двигательные единицы рекрутируются при низкой интенсивности разряда, ведущего к образованию прерывистого тетануса, рекругирование двигательной единицы способствует колебаниям чистой силы (рис9.32). Увеличение силы двигательной едивицы с возрастом приводит к более значительным колебаниям при рекругировании каждой двигательной единины.

2) По-видимому, отмирание двигательных нейронов с возрастом — неслучайный процесс, в большей мере это относится к большим двигательным нейронам. Такой вывод сделан на основании изменений распределения и доли типов мышечных волокон и двигательных единиц (рис.9.33) (Lexell, Тауlor, 1991). Исходя из процесса денервации-реиннервации, с возрастом, очевидно, повышается плотность мышечных волокон двигательных единиц типа S (Kanda, Наshizume, 1989). Эти наблюдения позволяют предположить, что процесс старения связан с преимущественной дегенерацией двитательных слиниц тила FF и FR и реиннервацией соседних мышечных волокон двигательными единицами типа S.

 

 

 

 

Отдых – состояние покоя или такого вида деятельности, которое снимает утомление и способствует восстановлению работоспособности.

Распространенно мнение, что лучший способ восстановления работоспособности – это полный покой. И.М.Сеченов доказал ошибочность такого представления. Он сравнил, как восстанавливается работоспособность в условиях полного пассивного отдыха и при смене одного вида деятельности другим, т.е. в условиях активного отдыха. Оказалось, что утомление приходит скорее и работоспособность восстанавливается раньше при активном отдыхе.

Действительно эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме интенсивно работающие мышцы получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиление общего и регионального кровообращения. Поэтому были предложены другие теории утомления. В частности, определенную роль в утомлении принадлежит нервно- мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромедиатора. Однако главную роль в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам ЦНС. В прошлом веке И.М.Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами. Он считал, что это связанно с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным.

Активный отдых - это отдых, заполненный каким-либо видом деятельности, отличным от выполняемого труда.

В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов нейронах, ухудшением синтеза нейромедиаторов, и угнетением синаптической передачи

 

 

Интересный факт

 

1) Вес представляет взаимодействие между телом и Землей, и величина взаимодействия зависит от взаимодействующих масс и расстояния между ними, поэтому сила тяжести уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря. Это свойство проявляется при проведении на большой высоте соревнований, в которых выступающий должен преодолевать силу тяжести (например, прыжок в длину, толкание ядра, поднятие штанги). Уменьшение тяжести, особенно в условиях микрогравитации, имеет интересные следствия для управления движением (Davis, Cavanagh, 1993).

 

2) Когда объект перемещается в жидкой или газообразной среде, он вовлекает в движение ее частицы, передавая им при этом часть своей энертии. Это приводит к возникновению сопротивления среды движению объекта. По сути, эта передача зависит от степени возмущения среды объектом. Соответственно сопротивление среды возрастает при увеличении скорости объекта.

 

Взаимодействие между средой и объектом схематически изображено на рис. 2.30, где показан поток среды вокруг неподвижного объекта. Схематически линии потока жидкости представляют собой траектории (линии тока) частиц среды. Один слой жидкости непосредственно прилегает к объекту, второй прилегает к первому и тд. Тонкий слой, ближайший к объекту, называется пограничным слоем. Если поместить в среду краситель, станет видно, что слои могут двигаться с различными скоростями. Как правило, у слоя, касающегося объекта, наименьшая скорость, поскольку он замедляется трением между слоем частиц и объектом; этот эффект известен под названием торможения трения.

 

Если форма объекта асимметрична, как, например, несимметричный кривой профиль, или когда он вращается, частицы среды, проходящие большее расстояние вокруг объекта, движутся с большей скоростью, и давление среды с этой стороны объекта меньше, чем с другой. Этот эффект известен как принцип Бернулли, согласно которому давление жидкости уменьшается при увеличении ее скорости. Когда давление на верхней поверхности крыла или другого обтекаемого объекта (например, прыгуна с трамплина в полете) меньше из-за того, что скорость потока больше, чем на нижней, сила давления толкает крыло вверх, возникающая при этом подъемная сила (Fl) представляет собой силу взаимодействия крыла и среды. Эта сила действует перпендикулярно направлению потока (рис. 2.31).

Такой поток называется ламинарным (рис. 2.30, а). Если движение частиц становится хаотическим, поток называется турбулентным (рис. 2.30,б). Основными факторами, влияющими на поток среды и его характер, являются форма и текстура объекта. Если объект (например, шлем велосипедиста) имеет обтекаемую форму, это способствует сохранению ламинарности течения при больших скоростях движения. Если поток становится турбулентным, увеличивается сопротивление среды, возрастает лобовое сопротивление (Fd). Направление вектора лобового сопротивления параллельно направлению потока среды (рис. 2.31). Лобовое сопротивление иногда называется сопротивлением давления, или сопротивлением формы, чтобы отличить его от сопротивления, вызванного трением в пограничном слое (поверхностного сопротивления).

 

В принципе, лобовое сопротивление препятствует движению объекта вперед, тогда как подъемная сила создает вертикальное перемещение (вверх или вниз). Однако так бывает не всегда; в плавании подъемная сила, создаваемая руками и ногами, способствует движению вперед. Фактически для успешного продвижения в плавании необходимо перемещать руки в воде таким образом, чтобы обе составляющие — лобовое сопротивление и подъемная сила — способствовали движению пловца вперед (Schleichauf, 1979). Как видно из рис. 2.32, ориентация руки пловца (показанной в виде крыла) непрерывно изменяется так, чтобы результирующая сила сопротивления жидкости (Ff) была направлена вперед в течение всего гребка. И лобовое сопротивление (Fd), и подъемная сила (Fl) способствуют этому.

 

 

Полезно различать факторы, которые могут влиять на лобовое сопротивление среды. Два из них уже упоминались выше: характер течения жидкости или газа вокруг объекта (сопротивление давления) и степень трения между пограничным слоем среды и объектом (сопротивление трения). Поскольку сопротивление давления увеличивается при переходе потока от ламинарного к турбулентному, конструкторы часто делают объект обтекаемым, чтобы минимизировать тенденцию потока среды стать турбулентным.

В последние годы (после Олимпийских игр 1984 г. в Лос-Анджелесе) шлемы велосипедистов начали делать более заостренными назад, поскольку было показано, что такая конструкция уменьшает турбулентность воздушного потока. Более того, текстура поверхности объекта, например, ямки в мяче для гольфа, может влиять на ширину турбулентной спутной струи и тем самым снижать сопротивление давления, испытываемое объектом. Ямки на поверхности мяча для гольфа уменьшают ширину спутной струи и сопротивление давления путем смещения той точки на объекте, на которой струи становятся турбулентными. Результирующий эффект при этом состоит в том, что при одинаковой силе удара мячик с ямками может пролететь, например, 239 м, а гладкий мячик — только 46 м (Townend, 1984).

Текстура объекта влияет не только на ширину турбулентной спутной струи, но и на скорость близких к объекту слоев потока. Чем более неровная поверхность объекта, тем больше трение и, следовательно, поверхностное сопротивление. Необходимость снижения поверхностного сопротивления очевидна во многих видах спорта, например, в плавании, велосипедном спорте и гребле. Поэтому многие пловцы бреют волосы на теле и носят шапочки, а велосипедисты экспериментируют с экзотическими материалами и конструкциями в своей одежде. Поверхностное трение, однако, часто имеет значительно меньший эффект, чем сопротивление давления.

 

Принцип Бернулли, вращение бейсбольного мяча, скорость с одной стороны больше чем с другой, следовательно давление с одной стороны меньше чем с другой и соответственно мяч движется в ту сторону, где давление мньше.

 

Принципы тренировки