Лекция 5. Тема: Физиологическая классификация и характеристика физических упражнений (2 ч).

Цель: изучение физиологической классификации и характеристики физических упражнений

Ключевые понятия и термины: физические упражнения, критерии классификации физических упражнений, позы, циклические движения, зоны относительной мощности, ациклические движени, нестандартные движения.

Вопросы для рассмотрения

1. Критерии классификации физических упражнений.

2. Физиологическиая характеристика циклических физических упражнений.

3. Физиологическиая характеристика ациклических физических упражнений.

4. Физиологическиая характеристика ситуационных физических упражнений.

В связи с многообразием физических упражнений, различными их фор­мами и физиологическими механизмами в основу классификации положе­ны различные критерии. Среди них различают следующие основные кри­терии.

§ Энергетические критерии - классифицирующие упражнения по пре­обладающим источникам энергии (аэробные и анаэробные) и по уровню энерготрат (единичным - ккал в 1 с) и суммарные, на всю выполненную работу).

§ Биомеханические - выделяющие по структуре движений упражне­ния циклические, ациклические и смешанные.

§ Критерии ведущего физического качества - упражнения силовые, скоростные, скоростно-силовые, выносливостные, координационные или сложно-технические.

§ Критерии предельного времени работы - подразделяющие упражне­ния по зонам относительной мощности.

Общепринятой в настоящее время считается классификация физиче­ских упражнений, предложенная московским физиологом В. С. Фарфелем (1970). В этой системе в силу многообразия и разнохарактерности физиче­ских упражнений применены различные критерии классификации (см. схему классификации).

Схема физиологической классификации упражнений в спорте (по В. С. Фарфелю, 1970, 1975)

Позы: лежание, сидение, стояние, с опорой на руки

Движения

I. Стереотипные (стандартные) движения

1) Качественного значения (с оценкой в баллах),

2) Количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, се­кундах).

Циклические по зонам мощности: максимальной, субмаксимальной, большой, умеренной.

Ациклические: собственно-силовые, скоростно-силовые, прицельные

II. Ситуационные (нестандартные) движения: спортивные игры, единоборства, кроссы

Все спортивные упражнения разделены первоначально на позы и дви­жения.

Основные позы, которые сопровождают спортивную деятельность, - это лежание (плавание, стрельба), сидение (гребля, авто-, вело- и мото­спорт, конный спорт и др.), стояние (тяжелая атлетика, борьба, бокс, фех­тование и др.), с опорой на руки (висы, стойки, упоры). Работая в условиях неподвижной позы, человек выполняет статическую работу. При этом его мышцы работают в изометрическом режиме и их механическая работа равна нулю, так как отсутствует перемещение тела или его частей, (поскольку А = Р · Н, а Н = О, той А = 0). Однако с физио­логической точки зрения человек испытывает определенную нагрузку, тратит на нее энергию, устает, и его работа может оцениваться по длительности ее выполнения. В спорте, как правило, статическая работа связана с большим напряжением мышц.

Рассмотрим, какие же функциональные изменения возникают в организме при поддержании той или иной позы. Так, в центральной нервной системе (в первую очередь - в моторной об­ласти коры) при такой работе создается мощный очаг возбуждения - ра­бочая доминанта, которая оказывает тормозящее влияние на другие нерв­ные центры, в частности на центры дыхания и сердечной деятельности. Так как при этом, в отличие от динамической работы, активность нервных цен­тров должна поддерживаться непрерывно, без интервалов отдыха, то ста­тические напряжения весьма утомительны и не могут поддерживаться дли­тельное время. Специфические системы взаимосвязанной активности нервных центров проявляются в коре больших полушарий у спортсменов (по данным ЭЭГ) лишь при достаточных статических усилиях (например, у штангистов при подъеме штанги весом не менее 70-8й% от максимальной произвольной силы), одновременно в мышцах в реакцию вовлекаются наименее возбудимые и мощные быстрые двигательные единицы. Этим объясняется необходимость включения в тренировочные занятия макси­мальных и околомаксимальных нагрузок.

В двигательном аппарате при статической работе наблюдается не­прерывная активность мышц, что делает ее более утомительной, чем ди­намическая работа с той же нагрузкой.

В настоящее время обнаружено, что артериальное давление в мышцах при статической работе может достигать 400-500 мм рт.ст., так как это не­обходимо для преодоления периферического сопротивления кровотоку. Однако даже прекращение кровотока заметно не снижает работу мышц, так как в них имеются запасы кислорода и анаэробных источников энер­гии, а сама работа кратковременна.

Изменения вегетативных функций демонстрируют так называемый феномен статических усилий (или феномен Линдгарта-Верещагина): в момент выполнения работы уменьшаются ЖЕЛ, глубина и минутный объ­ем дыхания, падает ЧСС и потребление кислорода, а после окончания ра­боты наблюдается резкое повышение этих показателей. Этот эффект боль­ше выражен у новичков, но по мере адаптации спортсменов к статической работе он проявляется гораздо меньше.

При статической работе содержание кислорода в альвеолах легких за­висит от принятой позы: из-за ухудшения легочного кровотока и неравно­мерности вентиляции различных долей легких оно составляет в позе стоя­ния -14.9%, сидения - 14.4%, лежания - 14.1%.

При значительных усилиях наблюдается явление натуживания, которое представляет собой выдох при закрытой голосовой щели, в ре­зультате чего туловище получает хорошую механическую опору, а сила скелетных мышц увеличивается.

Напряжение скелетных мышц при позно-тонических реакциях и стати­ческих усилиях оказывает в результате повышенной проприоцептивной импульсации регулирующее влияние на вегетативные процессы - моторно-висцеральные рефлексы.

Что же касается движений, то все движения подразделены по критерию стандартности на стандартные или стереотипные (с повторяющимся порядком действий) и нестандартные или ситуационные (спортивные игры и единоборства). Стандартные движения разбиты на 2 группы по характеру оценки спортив­ного результата - на упражнения качественного значения (с оценкой в бал­лах - гимнастика, фигурное катание, прыжки в воду и др.) и количествен­ного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах). Из последних выделены упражнения с разной структурой - ациклические и циклические. Среди ациклических упражнений выделены собственно-силовые (тяжелая атлетика), скоростно-силовые (прыжки, метания) и прицельные (стрельба).

Циклические упражнения по предельному времени работы разделены по зонам относительной мощности - максимальной мощности (продолжающиеся до 10-30 с), субмаксимальной (от 30-40 с до 3-5 мин), большой (от 5-6 мин до 20-30 мин) и умеренной мощности (от 30-40 мин до нескольких часов). При этом учитывалось, что физическая нагрузка не равна физиологической нагрузке на организм человека, а основной вели­чиной, характеризующей физиологическую нагрузку, является предельное время выполнения работы. Анализ спортивных рекордов на различных дистанциях у бегунов, конькобежцев, пловцов и др. позволил построить логарифмическую зависимость между логарифмом интенсивности энерго­трат (несоответственно, скорости прохождения дистанций) и логарифмом предельного времени работы. На графике этой зависимости выделились 4 различных участка: 1) с наивысшей скоростью (около 10 м·с^-1) - зона мак­симальной мощности; 2) со скоростью близкой к максимальной (с резким падением скорости в диапазоне от 10 до 7 м·с^-1) - зона субмаксимальной мощности; 3) с более медленным падением скорости (7-6 м·с^-1) и 4) зона с новым резким падением скорости (до 5 м·с^-1 и менее) - зона умеренной мощности.

В стандартных ациклических упражнениях сочетается динамическая и статическая ра­бота анаэробного (прыжки, метания) или анаэробно-аэробного характера (например, вольные упражнения в гимнастике, произвольная программа в фигурном катании и др.), которые по длительности выполнения соответст­вуют зонам максимальной и субмаксимальной мощности. Суммарные энерготраты здесь невысоки из-за краткости выполнения, кислородный за­прос на работу и кислородный долг (~2 л)-малы. Значительных требований к вегетативным системам организма не предъявляется. Выполнение уп­ражнений требует хорошей координации, пространственной и временной точности движений, развитого чувства времени, концентрации внимания, значительной абсолютной и относительной силы.

Ведущими системами являются ЦНС, сенсорные системы, двига­тельный аппарат.

Нестандартные упражнения характеризуются ациклической или сме­шанной (циклической и ациклической) структурой движений, преоблада­нием динамической скоростно-силовой работы (в борьбе существенны и статические напряжения), высокой эмоциональностью.

В отношении ЦНС предъявляются высокие требования к "творческой" функции мозга из-за отсутствия стандартных программ двигательной дея­тельности. Особое значение имеют процессы восприятия и переработки информации в крайне ограниченные интервалы времени, что требует по­вышенного уровня пропускной способности мозга. Спортсмену необхо­дима не только оценка текущей ситуации, но и предвосхищение возмож­ных ее будущих изменений, т. е. развитая способность к экстраполяции. При выполнении ударных действии и бросков (мяча, шайбы) основная ра­бочая фаза движений занимает десятые и сотые доли секунды. Это исклю­чает внесение сенсорных коррекций в текущий двигательный акт и, следо­вательно, все движение должно быть заранее и очень точно запрограм­мировано. При этом сама программа действия и имеющиеся двигатель­ные навыки спортсмена должны постоянно варьировать в зависимости от изменений условий их выполнения (исключение могут составлять толь­ко штрафные броски и удары). Все эти условия ситуационной деятельности требуют высокой возбудимости и лабильности нервных центров, силы и подвижности нервных процессов.

Роль сенсорных систем исключительно велика, особенно дистантных - зрительной и слуховой, а также вестибулярной. Так, в ситуационной деятельности имеют значение как центральное зрение (при бросках мяча в кольцо, нанесении ударов в бок­се, фехтовании и т. п.), так и периферическое (для ориентировки на поле, ринге). Для четкого восприятия действий игроков, соперников и летящего мяча, шайбы, особенно при больших скоростях (мяча в теннисе, шайбы в хоккее - до 200 км • час^-1 и более) и малых размерах (настольный теннис) спортсмену необходимы хорошая острота и глубина зрения, идеальный мышечный баланс глаз, а в командных играх - большие размеры поля зрения. Для ориентации в пространстве и во времени имеет важное значе­ние слуховая сенсорная система. Резкие изменения направления и формы движений, повороты, падения, броски вызывают сильное раздражение отолитового и ампулярного аппаратов вестибулярной сенсорной системы. Требуется высокая вестибулярная устойчивость, чтобы не происходили при этом нарушения координации движений и негативные вегетативные реакции. В двигательной сенсорной системе занятия ситуационными ви­дами спорта вызывают повышение проприоцептивной чувствительно­сти в тех суставах, которые имеют основное значение в данном виде спор­та (например, у баскетболистов - в лучезапястном суставе, у футболистов - в голеностопном).

Занятия ситуационными упражнениями развивают в двигательном ап­парате высокую возбудимость и лабильность скелетных мышц, хорошую синхронизацию скоростных возможностей разных мышечных групп. Раз­витие силы и скоростно-силовых способностей помогает осуществлению точных и резких бросков и ударов. Требуется также хорошая гибкость (например, в борьбе) и выносливость.

Энерготраты в ситуационных упражнениях сравнительно низке, чем в циклических. В связи с большими различиями в размерах площадок, чис­ле участников, темпе движений соотношение аэробных и анаэробных процессов энергообразования заметно различается: в волейболе, напри­мер, преобладают аэробные нагрузки, в футболе - аэробно-анаэробные, в хоккее с шайбой - анаэробные. Переменная мощность физических нагру­зок позволяет во многом удовлетворять кислородный запрос уже во время работы и снижает величину кислородного долга.

Основной характеристикой вегетативных функций в ситуационных движениях является не достигнутый во время нагрузки рабочий уровень, а степень его соответствия мощности работы в данный момент. ЧСС, постоянно изменяясь, колеблется, в основном, в диапазоне от 130 до 180-190 уд • мин^-1; частота дыхания - от 40 до 60 вдохов в 1 мин. Величины ударного и минутного объема крови, глубины и минутного объема дыха­ния, МПК при работе скромнее, чем у спортсменов в циклических видах спорта. В связи с большими потерями воды, а также рабочими энерготра­тами, вес тела спортсмена, особенно после соревновательных нагрузок, снижается на 1-3 кг.

Ведущими системами являются ЦНС, сенсорные системы, двига­тельный аппарат.

 

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Какие критерии лежат в основе классификации физических упражнений?

2. Дайте характеристику функциональным сдвигам, имеющим место при поддержании пазличных поз и статических нарузок.

3. Как изменяются механизмы энергообеспечения при выполении циклических упражнений?

4. К каким функциональным системам, в первую очередь, и почему предъявляются особые требования при нестандартных движениях?

 

Лекция 6,7. Тема: Физиологические основы формирования и развития двигательных навыков (4 ч, из них 2ч - УСР).

Цель: изучение физиологических механизмов формирования и развития двигательных навыков.

Ключевые понятия и термины: двигательные умения, двигательные навыки, теория функциональных систем П.К. Анохина, афферентный синтез, принятие решения, программа действия, акцептор результата действия, оценка достигнутого результата, стадии формирования двигательного навыка.

Вопросы для рассмотрения

1. Системная организация двигательных навыков: афферентный синтез, принятие решения, программа действия (эфферентный синтез) и формирующийся параллельно акцептор результата действия, формирование результата, оценка достигнутого результата.

2. Роль наследственности, условно-рефлекторных механизмов в формировании двигательных умений и навыков.

3. Физиологические основы совершенствования двигательных навыков.

4. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста.

В основе всех рассмотренных нами физических упражнений лежат двигательные умения и навыки, которые, кроме того, составляют и основу технического мастерства спортсмена, существенно влияющие на спортивный результат. Двигательные умения - способность на моторном уровне справляться с новыми задачами поведения. Спортсмену необходимо умение мгновенно оценивать возникшую ситуацию, быстро и эффективно перерабатывать поступающую информацию, выбирать в условиях дефици­та времени адекватную реакцию и формировать наиболее результативные действия. Эти способности в наибольшей мере проявляются в спортивных играх и единоборствах, которые относят к ситуационным видам спорта. В тех же случаях, когда отрабатываются одни и те же движения, которые в неизменном порядке повторяются на тренировках и во время соревнований (особенно в стандартных или стереотипных видах спорта), умения спортсменов закрепляются в виде специальных навыков.

Двигательные навыки - это освоенные и упроченные дей­ствия, которые могут осуществляться без участия сознания (автоматически) и обеспечивают оптимальное решение двигательной задачи.

Любые навыки - бытовые, профессиональные, спортивные - не явля­ются врожденными движениями. Они приобретены в ходе индивидуально­го развития. Возникая в результате подражания, условных рефлексов или по речевой инструкции, двигательные акты осуществляются специальной функциональной системой нервных центров (Анохин П. К., 1975).

Функциональная система представляет собой не анатомическое образование, а совокупность нейронов разных нервных центров и разнообразных периферических органов, объединенных в единое целое тем полезным для организма результатом, который она создает. Дея­тельность этой системы включает следующие процессы: афферентный синтез, в который входят доминирующая мотивация, память (использование информации об уже имеющемся арсенале движений и изученных тактических комбинациях), обстановочная афферентация и пусковой стимул; принятие решения; формирование моторной программы действия и акцептора (образа) результата действия; выполнение программы и оценка достигнутого результата (внесе­ние сенсорных коррекций в программу, если результат не достигнут).

Становление двигательного акта как навыка проходит через несколько стадий (фаз) - стадию генерализации (иррадиации) возбуждения, стадию концентрации возбуждения, стадию стабилизации и автоматизации и втоматизации движений.

Первая стадия характеризуется широким распространением возбуждения по различным зонам мозга (генерализацией), продолжительным напряжением скелетных мышц, вовлеченных в сокращение, отсутствием интервалов их расслабления, плохой координацией движений, значительными энергетическими затратами, выраженностью вегетативных реакцих.

На второй стадии формирования двигательного навыка в коре головного мозга создается «мозаика» возбужденных и заторможенных комплексов нейронов, в результате чего в выполнение движения включаются только нужные для его реализации мышцы в нужный момент. Навык на этой стадии сформирован, но он не прочен.

На третьей стадии в результате многократного повторения разучиваемого движения помехоустойчивость повышается, создается рабочая доминанта, появляется стабильность и надежность навыка, развивается его автоматизация.

В ряде случаев некоторые из фаз могут отсутствовать. Это связано со многими факторами: степенью сложности и мощностью выполненной работы, квалификацией спортсмена и др.

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Раскрыть суть понятия функциональной системы.

2. Дать характеристику компонентам функциональной системы.

3. Какие стадии выделяют формировании двигательного акта как навыка?