Лекция 2-4. Тема: Физиологическая характеристика состояний организма при спортивной деятельности (6 ч).

Цель: изучение функциональных изменений в организме, возникающими при спортивной деятельности.

Ключевые понятия и термины: предстартовое и стартовое состояния, разминка, врабатывание, “мертвая точка”, “второе дыхание”, устойчивое состояние, физическая работоспособность, утомление, востановление.

Вопросы для рассмотрения

1. Предстартовое состояние: формы проявления и их физиологические механизмы, регуляция.

2. Основной (рабочий) период.

3. Работоспособность и утомление.

4. Восстановительный период.

В спортивной деятельности можно выделить три основных периода: предстартовый, основной (рабочий) и восстановительный.

Предстартовое состояние характеризуется функциональными изменениями, предшествующими началу работы (выполнению физических упражнений). Предстартовое состояние включает предстартовое состояние и разминку. В нем различают раннее предстартовое состояние и собственно стартовое состояние. По своей природе предстартовое состояние - это условно-рефлекторные реакции, готовящие организм к предстоящей работе, ускоряющие процессы врабатывания. Данные изменения связаны с активацией лимбической и симпато-адреналовой систем, повышением в крови катехоламинов (адреналина и норадреналина), глюкозы крови. Кислородтранспортная система приходит в динамику в результате второсигнальных раздражителей, эмоциональных реакций.

В зависимости от поставленной задачи и изменений физиологических функций, эмоционального статуса предстартовое состояние проявляется в трех видах: предстартовой готовности (умеренное эмоциональное возбуждение), лихорадке (возбуждение) и апатии (угнетение).

Занятиям физической культурой и спортом должна предшествовать разминка (общая или специальная), т.е. физические упражнения вводные к тренировкам и соревнованиям, оптимизирующие функциональное состояние организма: усиливающие возбудимость сенсорных, моторных и вегетативных нервных центров, деятельность желез внутренней секреции; всех звеньев кислородтранспортной системы; обеспечивающих повышение температуры тела, снижение вязкости мышц, повышению скорости их сокращения, усиление диссоциации оксигемоглобина. В отличие от общей разминки, сопровождающейся вышеперечисленными эффектами специальная разминка по своему характеру ближе к предстоящей спортивной деятельности.

В рабочем периоде различают быстрые изменения функционального состояния организма, определяемые как состояние врабатывания и следующий за ним относительно устойчивый период, характеризующийся медленными изменениями основных физиологических функций (устойчивое состояние).

Врабатывание – это начальный период работы, связанный с настройкой нервной и эндокринной систем, достижением требуемого уровня вегетативных функций, формированием стереотипа движений. Особенностями врабатывания являются замедленность и неодновременность (гетерохронизм) «включения» систем и органов в работу, прямая зависимость между интенсивностью работы и скоростью изменения физиологических функций в условиях кислородного дефицита.

При интенсивной работе для начального периода врабатывания характерно состояние «мертвой точки» (тошнота, одышка, головокружение, ощущение пульсации сосудов головного мозга, боли в мышцах), которое сменяется при наличии волевых усилий появлением чувства облегчения, «второго дыхания».

После врабатывания при выполнении упражнений большой, умеренной и частично субмаксимальной мощности в организме спортсмена возникает устойчивое состояние, которое продолжается от момента завершения врабатывания до начала утомления.

Выделяют два вида устойчивого состояния: ложное, устойчивое состояние (при работе большой и субмаксимальной мощности), когда спортсмен достигает уровня максимального потребления кислорода, но это потребление не покрывает высокого кислородного запроса и образуется значительный кислородный долг; истинное устойчивое состояние возникает при работе умеренной мощности, когда потребление кислорода соответствует кислородному запросу и кислородный долг почти не образуется. При выполнении анаэробных упражнений максимальной мощности рабочий период нельзя выделить, упражнения выполняются в состоянии врабатывания. От особенностей рабочего периода зависит скорость и глубина наступления утомления и процессов восстановления, которые будут нами рассмотрены на последующих занятиях.

В процессе спортивной деятельности возникает утомление, функциональное состояние организма, вызванное физической или умственной нагрузкой, проявляющееся в снижении работоспособности, невозможности выполнять дальнейшую работу на требуемом уровне интенсивности, что ведет к чувству усталости и полному отказу от работы. Главными признаками утомления являются снижение работоспособности, изменением функций организма и субъективными симптомами, чувством усталости (общая слабость, вялость в мышцах, тяжесть в голове, недомогание, боли в конечностях, мышцах и т.д.). Утомление рассматривается как нормальное физиологическое состояние организма в процессе труда, препятствующее истощению организма.

Главными причинами утомления является физическая или умственная нагрузка, а также дополнительные факторы, к которым можно отнести факторы внешней среды (температуру, влажность, атмосферное давление, скорость движения воздуха, солнечную радиацию и т.п.); несоблюдение санитарно-гигиенических факторов, нарушающих процесс труда и отдыха, суточных биоритмов человека, социальные и другие факторы.

Симптомы утомления разделяются на субъективные (см. чувство усталости) и объективные – изменение функций организма, которые могут носить различный характер. В начале утомления клинико-физиологические и психфизиологические показатели носят неустойчивый характер, но находятся в пределах существующих нормативов, а затем наблюдается однонаправленное их изменение со значительным снижением функций органов и систем организма и профессиональной деятельности. Изменения происходят в первую очередь в тех органах и системах, которые осуществляют и обеспечивают спортивную деятельность (нервно-мышечный аппарат, кислородтранспортная системы дыхания, кровообращения, кровь). Вместе с тем ведущее значение в развитии явлений утомления имеет центральная нервная система, обеспечивающая интеграцию систем организма.

На основе накопленного экспериментального материала созданы ряд гипотез и теорий утомления, которые представляют исторический интерес. Каждая из них отражает одну из многочисленных сторон этого сложного процесса. Центрально-нервная теория утомления (И.М. Сеченов, 1903) рассматривает основным механизмом его возникновения ослабление основных нервных процессов в коре головного мозга, их уравновешенности со слабым преобладанием процесса возбуждения над внутренним торможением и развитием охранительного торможения. Центрально-нервную теорию дополняют локально-гуморальные теории: теория истощения энергетических ресурсов в мышцах (Шифф, 1868), теория засорения мышц продуктами обмена (Пфлюгер, 1872), теория отравления метаболитами (Вейхард, 1902) и теория задушения, вследствие нехватки кислорода (Ферворн, 1903).

Утомлению предшествует предутомление, под которым подразумевают существенное снижение функциональной активности со стороны некоторых органов и систем организма, но компенсированное за счет других функций, вследствие чего общая работоспособность существенно не меняется. Данную стадию утомления называют компенсированной, за которой следует стадия декомпенсированного утомления. При длительной физической или умственной нагрузке при нарушении режима труда и отдыха проявления усталости суммируются, переходя в хроническое утомление, состояние пограничное с патологическим состоянием, когда очередной трудовой цикл характеризуется устойчивыми симптомами усталости, для ликвидации которых требуется дополнительных отдых. При его отсутствии развивается переутомление – патологическое состояние организма, характеризующееся постоянным ощущением усталости, вялостью, нарушением сна и аппетита, болями в области сердца и другими симптомами, для ликвидации которых дополнительного отдыха недостаточно, а требуется специальное лечение. Основным проявлением переутомления является снижение спортивных достижений снижение автоматизма, координированности движений, появление грубых ошибок при выполнении специальных физических упражнений.

После прекращения упражнений происходят обратные изменения в деятельности тех функциональных систем, которые обеспечивали выполнение данного упражнения. Вся совокупность изменений (физиологических, биохимических и структурных), обеспечивающих переход организма от рабочего состояния к уровню покоя объединяется понятием восстановления. Восстановление обеспечивает возврат организма к исходному гомеостатическому уровню. Время необходимое для восстановления после нагрузки – называется периодом восстановления, во время которого происходит смещение обмена веществ от катаболических процессов к процессам анаболизма.

Восстановительный период имеет определенные закономерности: 1) неравномерность восстановления; гетерохронность восстановления – неодновременность протекания восстановительных процессов; фазность восстановления; избирательность восстановительных процессов.

Факт неравномерного восстановления проявляется в динамике показателей сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервно-мышечного аппарата, картины периферической крови, обмена веществ. Чем мощнее работа, тем больше функциональные сдвиги и выше скорость восстановительных процессов (правило Энгельгарда); чем меньше предстоящая продолжительность упражнения, тем короче период восстановления (спринт – минуты, марафон – 2-3 дня). До полового созревания при адекватных нагрузках восстановление идет быстрее, чем у взрослых, во время полового созревания затруднено, зависит от воздействия факторов окружающей среды.

В основе гетерохронности восстановленных процессов лежит разновременность восстановления после физических нагрузок фосфагенов, показателей кровообращения (пульс, артериальное давление, ударный и минутный объем крови, скорость кровотока), внешнего дыхания, глюкозы и гликогена, периферической крови (водно-солевого баланса, ферментов, гормонов, обмена веществ). В восстановительном периоде можно выделить ряд фаз, выражающихся в изменении уровня работоспособности. Различный характер деятельности человека оказывает избирательное влияние на отдельные функции организма, на разные стороны энергетического обмена. Избирательность восстановительных процессов подчиняется этим же закономерностям. Скорость восстановления зависит от уровня тренированности, чистоты техники исполнения физических упражнений.

Основные процессы восстановительного периода.

Ликвидация кислородного долга. Повышенное потребление кислорода сверх уровня покоя называют кислородным долгом. Ликвидация кислородного долга включает вначале интенсивную скорость потребления кислорода, а позднее – сниженную, связанные с двумя компонентами, с быстрым – алактатным,, сопровождающимся восстановлением фосфогенов (креатининфосфата, АТФ), кислорода крови, насыщением кислородом миоглобина мышц (от 2–3–х до 5 минут) и медленный – лактатный, обусловленный ликвидацией молочной кислоты, длится от 30 до 1,5 – 2 часа. Устранение молочной кислоты и восстановление рН. Окисление через цикл Кребса. Синтез глюкозы и гликогены из молочной кислоты (8–10 %). Потребление молочной кислоты и пировиноградной кислоты (ПВК). Подпитка для сердца, преобразование в белки коло 10 %. Удаление с потом, мочой из организма молочной кислоты и других продуктов метаболизма (мочевина, мочевая кислота, аммиак). Восполнение энергетических ресурсов, затраченных при физической нагрузке. Восстановление тонуса высшей нервной системы, процесс перехода возбуждения от симпатической нервной системы к парасимпатической нервной системе (восстановительный период). Снижение активности кислородтранспортной системы, сердечно–сосудистой системы, дыхания, состава крови. Нормализация гомеостатических показателей, рН, температуры тела, частоты дыхания, легочной вентиляции, жизненной емкости легки, частоты сердечных сокращений, нормализация водно–солевого состава баланса.

Таким образом, завершение восстановительного периода характеризуется не одним показателем или функции, а целой «гаммы» параметров, при этом белковые системы восстанавливаются наиболее медленно.

Возврат физической работоспособности к исходному уровню сопровождается расширением физиологических резервов спортсменов. В восстановительном периоде выделяют следующие фазы.

Фаза быстрого восстановления. Характерно для кратковременных нагрузок, длится 5 минут, включая восстановление фосфагенов, быструю нормализацию кислородтранспортной системы. При марафонском беге – роль фосфоагенов незначительна. Быстрая фаза связана с ликвидацией кислородного долга (1–2 часа). Длительность фазы до 2–3 суток.

В фазу медленного, отставленного восстановления устранение кислородного долга замедляется и продолжается от 0,5 до 6–12 часов. Происходит восстановление углеводов, жиров, возврат к исходному уровню водно–электролитного баланса.

В фазу сверхвосстановления (суперкомпенсации) за счет функциональных и структурных перестроек организма, осуществляющихся в восстановительном периоде, расширяются функциональные резервы организма.

Генез сверхвосстановления (суперкомпенсации) обусловлен высокой сохраняющейся активностью ферментативных систем организма после мышечной работы, ведущих к ускоренному образованию АТФ и других биохимических и функциональных показателей. Длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности работы и глубины произошедших изменений. Удержание данной фазы во многом зависит от анаболических гормонов.

Таким образом, супервосстановление является одной из важнейших физиологических основ тренировки, которое, расширяя функциональные резервы организма, обеспечивает совершенствование физических качеств. По мере роста тренированности фаза суперкомпенсации уменьшается.

Далее наступает фаза позднего восстановления.

Физиологические мероприятия по ускорению процессов восстановления включают в себя контроль за состоянием функций организма, динамикой работоспособности и утомления в период тренировки и соревнований, а также мобилизацию и использование функциональных резервов организма для ускорения восстановления. Методы и средства ускорения эффективности восстановления. Включают две группы мероприятий. К первой относится естественные методы (активный отдых), увеличивающий лабильность нервных процессов, снижение тонуса мышц и повышающий работоспособность. Ко второй группе мероприятий относится разнообразные методы: воздействия на биологически активные точки; вдыхание кислородной смеси; гипоксемическая тренировка (тренировка к гипоксии); использование биостимуляторов (витамины, травы, адаптогены); использование пищевых веществ повышенной биологической ценности; фармакологические средства (рибоксин, растительные стимуляторы, оротат калия); сбалансированное питание; восстановление минерального баланса; средства стимулирующие физиологические центры; блокаторы; гормоны; психологические методы; хорошая экипировка, одежда; эритропоэтин в условиях высокогорья и другие средства.

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Укажите гуморальные механизмы обеспечения предстртовых реакций.

2. Назовите причины возникновения “мертвой точки”.

3. Укажите отличительные особености истинного и кажущегося устойчивого состояния.

4. Назовите физиологические резервы физической работоспособности спортсмена.

5. В чем заключается роль кислорода в процессе энергообеспечения?

6. Назовите адаптационные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы, вызываемые тренировками.

7. В чем проявляется утомление?

8. Какие мероприятия обеспечивают наиболее оптимальное протекание восстановительных процессов?

9. Как изменяется физическая работоспособность во время восстановительного периода?