« СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ...»

Примечание:

1-8 – номера корковых зон,

А – плеяды взаимосвязанной (синхронной и синфазной) активности различных корковых зон с коэффициентами корреляции 0,7-1,0,

В – независимые корковые зоны.

В процессах программирования используются имеющиеся у человека представления о «схеме тела», без которых невозможна правильная адресация моторных команд к скелетным мышцам в разных частях тела, и о «схеме пространства», обеспечивающие пространственную организацию движений. Нейроны, связанные с этими функциями, находятся в нижнетеменной ассоциативной области задних отделов коры больших полушарий. Организация движений во времени, оценка ситуации, построение последовательности двигательных актов, их сознательная целенаправленность осуществляются передне-лобной ассоциативной корой. Только в ней имеются специальные нейроны кратковременной памяти, которые удерживают созданную программу от момента прихода в кору внешнего пускового сигнала (или от момента самоприказа) до момента осуществления моторной команды.

Соответственно этому во время реальной работы можно видеть особую специфику мозговой активности, отражающую характерные черты двигательных программ. Так, у бегунов и конькобежцев как при воображаемом, так и при реальном выполнении бега по дорожке или на коньках устанавливается сходство (пространственная синхронизация) потенциалов передне-лобной (программирующей) области с моторными центрами ног, а у гимнастов при представлении и выполнении стойки на кистях – с моторными центрами рук. При стрельбе, бросках мяча в баскетбольное кольцо возникает сходство активности зрительных, нижнетеменных зон (ответственных за пространственную ориентацию движений) и моторных зон коры, что обеспечивает точность глазо-двигательных реакций. В процессе фехтования к этим зонам подключаются передне-лобные области, связанные с вероятностной оценкой текущей и будущей ситуации.

В создании моторных программ принимают участие многие нейроны коры, мозжечка, таламуса, подкорковых ядер и ствола мозга. Обширное вовлечение множества мозговых элементов необходимо для поиска наиболее нужных из них. Этот процесс обеспечивается широкой иррадиацией возбуждения по различным зонам мозга и сопровождается обобщенным характером периферических реакций – их генерализацией. В силу этого первая стадия начинающихся попыток выполнить задуманное движение называется стадией генерализации. Она характеризуется напряжением большого числа активированных скелетных мышц, их продолжительным сокращением, одновременным вовлечением в движения мышц-антагонистов, отсутствием интервалов в ЭМГ во время расслабления мышц. Все это нарушает координацию движений, делает их закрепощенными, приводит к значительным энерготратам и, соответственно, излишне выраженным вегетативным реакциям. На этой стадии наблюдаются особенное учащение дыхания и сердцебиения, подъем артериального давления, резкие изменения состава крови, заметное повышение температуры тела и потоотделения. Однако нет достаточной согласованности этих сдвигов между собой и их соответствия мощности и характеру работы.

Массированный поток афферентных импульсов от проприорецепторов многих мышц затрудняет отделение основных рабочих мышечных групп от посторонних. Анализ «темного» мышечного чувства еще более осложняется обильным притоком интероцептивных сигналов – в первую очередь, от рецепторов дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Требуются многократные повторения разучиваемого упражнения для постепенного совершенствования моторной программы и приближения ее к заданному эталону.

На второй стадии формирования двигательного навыка происходит концентрация возбуждения в необходимых для его осуществления корковых зонах. В посторонних же зонах коры активность подавляется одним из видов условного внутреннего торможения – дифференцировочным торможением. В коре и подкорковых структурах создается мозаика из возбужденных и заторможенных нейронных объединений, что обеспечивает коррдинированное выполнение двигательного акта. Включаются лишь необходимые мышечные группы и только в нужные моменты движения, что можно видеть на записях ЭМГ. В результате рабочие энерготраты снижаются.

Навык на этой стадии уже сформирован, но он еще очень непрочен и нарушается при любых новых раздражениях (выступление на незнакомом поле, появление сильного соперника и т.д.). Эти воздействия разрушают неокрепшую еще рабочую доминанту, едва установившиеся межцентральные взаимосвязи в мозгу и вновь приводят к иррадиации возбуждения и потере координации.

На третьей стадии в результате многократного повторения навыка в разнообразных условиях помехоустойчивость рабочей доминанты повышается. Появляется стабильность и надежность навыка. Прочность рабочей доминанты поддерживается четкой сонастройкой ее нейронов на общий ритм корковой активности. Такое явление было названо А.А. Ухтомский усилением ритма. При циклической работе ритм корковой активности соответствует темпу выполняемого движения: в ЭЭГ появляются потенциалы, соответствующие этому темпу «меченые ритмы» ЭЭГ – (Сологуб Е.Б., 1965, 1973). Внешние раздражения на этой стадии лишь подкрепляют рабочую доминанту, не разрушая ее. Большая же часть посторонних афферентных потоков не пропускается в спинной и головной мозг: специальные команды из вышележащих центров вызывают пресинаптическое торможение импульсов от периферических рецепторов, препятствуя их доступу в спинной мозг и вышележащие центры. Этим обеспечивается защита сформированных программ от случайных влияний и повышается надежность навыков.

Процесс автоматизации не означает выключения коркового контроля за выполнением движения. В коре работающего человека отмечается появление связанных с движением потенциалов, специфические формы межцентральных взаимосвязей активности. Однако в этой системе центров по мере автоматизации снижается участие лобных ассоциативных отделов коры, что, по-видимому, и отражает снижение его осознаваемости.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАВЫКОВ

В процессе тренировки происходит постоянное сличение созданной модели навыка и реальных результатов его выполнения (Бернштейн Н.А., 1966; Анохин П.К., 1975; Прибрам К., 1975, и др.). По мере роста спортивного мастерства совершенствуется сама модель требуемого действия, уточняются моторные команды, а также улучшается анализ сенсорной информации о движении.

ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ

Особое значение в отработке моторных программ имеют обратные связи. Информация, поступающая в нервные центры по ходу движения, служит для сравнения полученного результата с имеющимся эталоном. При их несовпадении в мозговых аппаратах сравнения (лобных долях, подкорковом хвостатом ядре) возникают импульсы рассогласования и в программу вносятся поправки – сенсорные коррекции. При кратковременных движениях (прыжках, бросках, метаниях, ударах) рабочие фазы настолько малы (сотые и тысячные доли секунды), что сенсорные коррекции по ходу движения вносить невозможно. В этих случаях вся программа действия должна быть готова до начала двигательного акта, а поправки могут вноситься лишь при его повторениях.

В системе обратных связей различают «внутренний контур» регуляции движений, передающий информацию от двигательного аппарата и внутренних органов (в первую очередь – от рецепторов мышц, сухожилий и суставных сумок), и «внешний контур», несущий сигналы от экстерорецепторов (главным образом, зрительных и слуховых). При первых попытках выполнения движений, благодаря множественному и неопределенному характеру мышечной афферентации, основную роль в системе обратных связей играют сигналы «внешнего контура» - зрительный и слуховой контроль. Поэтому на начальных этапах освоения двигательных навыков так важно использовать зрительные ориентиры и звуковые сигналы для облегчения процесса обучения. По мере освоения навыка «внутренний контур» регуляции движений приобретает все большее значение, обеспечивая автоматизацию навыка, а роль «внешнего контура» снижается.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Процесс обучения навыку ускоряется при разного рода дополнительной информации и об успешности выполнения упражнения – указания тренера, компьютерный анализ движения в трехмерном пространстве, просмотр кинокадров, видеофильмов, записей ЭМГ и др.

Особенно ценной для обучаемого является срочная информация, поступающая непосредственно в периоде выполнения упражнения или при повторных попытках (Фарфель В.С., 1960). С помощью дополнительной срочной информации можно сообщать спортсмену такие параметры движений, которые им не осознаются и, следовательно, не могут произвольно контролироваться. Например, можно снижать колебания общего центра масс при выполнении сложных равновесий, визуально наблюдая их на экране монитора; контролировать по звуколидеру точность поддержания темпа и степень повышения скорости движения; по изменению мелодии песни замечать ошибки в порядке сокращения мышц и т.п. Тем самым повышается возможность совершенствования спортивной техники.

Для усиления мышечных ощущений при освоении сложных упражнений используют различные тренажеры. Особенное влияние на сознательное построение моторных программ имеют тренажеры, управляющие суставными углами, так как импульсы от рецепторов суставных сумок поступают непосредственно в кору больших полушарий и хорошо осознаются..

Особое значение в процессе моторного научения имеет речевая регуляция движений (словесные указания педагога, внутренняя речь обучаемого). С помощью речи формируются в коре избирательные взаимосвязи, лежащие в основе моторных программ. В высших отделах мозга человека обнаружены специальные «командные» нейроны, которые реагируют на словесные приказы и запускают нужные действия. Самоприказы и вызываемые ими процессы самоорганизации и самомобилизации обеспечивают усиление рабочей доминанты и налаживание моторных и вегетативных компонентов навыка. Этому способствуют и проприоцептивные импульсы от собственных органов речи при произнесении вслух словесных команд (например, подсчет: «Раз, два!» - облегчает регуляцию темпа движений).

Наряду с совершенствованием навыков моторных действий у спортсменов происходит формирование навыков тактического мышления – специализированной формы умственной деятельности. Повторяя определенные тактические комбинации спортсмены автоматизируют мыслительные операции. Это позволяет многие решения принимать почти мгновенно, как бы интуитивно, а осознавать их уже после выполнения (например, в боксе, фехтовании).

НАДЕЖНОСТЬ И НАРУШЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАВЫКОВ

В экстремальных условиях мышечной работы, при развитии утомления надежность навыка поддерживается путем мобилизации функциональных резервов мозга – дополнительным вовлечением нервных центров, включением в систему управления движениями другого полушария. Особенно при этом важно усиление в этой системе роли лобных ассоциативных областей, что указывает на произвольное преодоление утомления. Такая мобилизация резервов мозга в начальной стадии утомления полезна, так как способствует адаптации нервной системы к нагрузке и сохранению навыка. При глубоком утомлении система управления движениями разрушается и навык теряется.

При действии различных сбивающих факторов, сопровождающих соревновательную деятельность спортсмена (внешних помех, эмоционального стресса, резких изменениях гомеостаза и др.), происходят нарушения двигательных навыков и потеря их автоматизации, т.е. дезавтоматизации. Эти явления больше выражены у менее подготовленных спортсменов, недостаточно упрочивших демонстрируемые навыки, у юных спортсменов, у лиц, обладающих нестабильностью нервных процессов и повышенной возбудимостью, при низком уровне общей и специальной работоспособности. Так, недостаточная адаптация к «рваному» режиму и высокому темпу двигательной деятельности в ситуационных видах спорта нарушает навыки точностных движений (бросков и передач мяча, шайбы, ударов в боксе и др.). Недостаточное освоение переключений от интенсивной лыжной гонки к стабильной позе и тонкой регуляции нажима спускового крючка, требующих смены одной доминирующей группы нервных центров на другую, снижает меткость стрельбы у биатлонистов.

Снижение функционального состояния организма спортсмена при заболеваниях, кислородном голодании, алкогольном отравлении и пр. понижает устойчивость рабочей доминанты и обнаруживается нарушением навыковых действий.

При перерывах в тренировке могут сохраняться основные черты навыка, последовательность его фаз, но теряется способность эффективного выполнения тонких его элементов. В наибольшей степени утрачиваются самые сложные элементы навыка, а также вегетативные его компоненты.

Проверочная карта Вариант 1

1. Почему у рабочего, когда он подходит к рабочему месту, наблюдается учащение пульса и углубление дыхания?
2. Приведите примеры физиологических изменений у человека в предстартовый период, как он зависит от вида работы?
3. От каких факторов, кроме вида работы зависят физиологические изменения в предстартовом периоде?
4. Почему между разминкой и началом работы должно быть не больше 15 минут?
5. Чем отличается общая и специальная разминки?
6. В какой последовательности во время врабатывания достигается рабочий уровень в организме?

Проверочная карта Вариант 2

1. От чего зависит длительность периода врабатывания?
2. Какие знаете средства регуляции предстартового состояния?
3. Что лежит в основе влияния разминки на организм?
4. Когда проводится разминка на уроке физкультуры, к чему она готовит организм?
5. Чем отличаются физиологические изменения стартового периода от предстартового?
6. Каково значение физиологических изменений в предстартовый и стартовый периоды?

Тест по теме «Двигательный навык» вариант 1

1. Образование двигательного навыка связано

а) с вегетативной нервной системой

б) с промежуточным мозгом

в) с корой больших полушарий.

г) со спинным мозгом

2. Чтобы выработать двигательный навык достаточно (необходимо)

а) увидеть движение и повторить один раз

б) многократное повторение движений.

в) подкрепление показа объяснением

г) анализ выполняемых движений

3. Наибольшая часть двигательного навыка вырабатывается

а) в первую фазу

б) в третью фазу

в) во вторую фазу.

г) в четвертую фазу

Тест по теме «Двигательный навык» вариант 2

1. В формировании двигательного навыка главными показателями организма являются

а) уровень возбудимости нервной системы.

б) функциональное состояние организма

в) типы высшей нервной деятельности

г) наличие безусловных рефлексов

2. В какой последовательности в управлении движениями следует распределить анализаторы

а) вестибулярный.

б) тактильный.

в) слуховой

г) зрительный

3. Эфферентный синтез при формировании двигательного навыка происходит

а) в первую фазу

б) во вторую фазу

в) в третью фазу.

г) в четвертую фазу

1. Предстартовое состояние

Предстартовое состояние возникает еще до начала мышечной деятельности и способствует подготовке всех функций организма к выполнению работы.

Различают предстартовое состояние, возникающее за много часов и даже суток до начала соревнований, и собственно стартовое (непосредственно перед началом работы), являющееся продолжением и усилением предстартовых реакций.

В период ожидания соревнований предстартовые реакции могут то усиливаться, то ослабевать. Обычно они нарастают к началу мышечной деятельности и достигают максимума на линии старта.

В предстартовом состоянии изменяется деятельность многих систем организма. Основой этого является изменение функционального состояния центральной нервной системы, сопровождающееся изменениями в двигательном аппарате и вегетативных органах.

Предстартовые реакции обусловлены эмоциями, возникающими в связи с предстоящей деятельностью. Они особенно ярко выражены перед спортивными соревнованиями. Поэтому в этих условиях происходят наиболее резкие изменения в функциональном состоянии организма.

По механизму возникновения предстартовые реакции являются условными рефлексами. Раздражители, сигнализирующие о предстоящей мышечной деятельности, вызывают образования двигательной доминанты. Она особенно ярко проявляется на старте, когда все функции организма направлены на выполнение работы.

Условные рефлексы, лежащие в основе предстартовых реакций, могут быть специфическими и неспецифическими. Степень проявления первых обусловлена особенностями предстоящей мышечной деятельности: чем она интенсивнее, тем сильнее выражены предстартовые изменения. Неспецифические предстартовые рефлексы не зависят от характера предстоящей работы, а обусловлены значимостью данного соревнования для спортсмена и другими, главным образом социальными, факторами. В каждом отдельном случае в предстартовом периоде могут преобладать или специфические или неспецифические реакции. Если преобладают специфические реакции, то степень предстартовых сдвигов соответствует трудности предстоящей работы. Например, на тренировочных занятиях у боксеров больше возрастают частота сердцебиений, кровяное давление и газообмен перед работой с большой грушей и меньше перед работой с малой грушей. У гимнастов газообмен также значительнее повышается перед выполнением более трудных упражнений. По данным Н.Н. Яковлева, концентрация глюкозы и молочной кислоты в крови у спортсмена на старте будет больше перед той работой, выполнение которой вызывает более значительное образование этих веществ.

При преобладании неспецифических реакций предстартовые сдвиги могут не соответствовать тем, которые возникают непосредственно при работе. Например, К.М. Смирнов, исследуя спортсменов в условиях соревнований, находил одинаковую частоту пульса у бегунов на 1500м и у метателей диска, хотя мышечная деятельность в этих случаях весьма различна. Он же отметил различную степень предстартовых реакций перед выполнением одинаковых по длительности и интенсивности физических упражнений. Эти факты объясняются тем, что в условиях соревнований специфичность предстартовых реакций уменьшается в связи с влиянием других факторов. Поэтому прямая зависимость между особенностями предстартовых реакций и мощностью предстоящей работы отмечается не всегда.

Мощность предстоящей работы является только одним из факторов, определяющим характер предстартовых реакций. Степень их проявления зависит также от обстановки, в которой происходит ожидание старта, от состояния спортсмена, от типа его высшей нервной деятельности. При благоприятном соотношении всех этих условий предстартовые реакции протекают на оптимальном уровне, способствующем повышению работоспособности организма. При неблагоприятном стечении обстоятельств может возникать чрезмерное возбуждение или, наоборот, торможение физиологических функций, ведущее к понижению работоспособности.

А.Ц.Пуни путем психологических наблюдений установил, что предстартовые реакции могут проявляться в виде трех форм: состояние боевой готовности, предстартовой лихорадки и предстартовой апатии. Физиологические исследования подтвердили наличие этих форм предстартовых реакций.

В состоянии боевой готовности происходит оптимальное повышение возбудимости мозга и увеличение подвижности нервных процессов. Изменения в центральной нервной системе обеспечивают соответствующие сдвиги в функциональном состоянии двигательного аппарата и вегетативных систем организма. Это проявляется в умеренном повышении обмена веществ и увеличении деятельности сердца и органов дыхания (учащается пульс, увеличиваются легочная вентиляция и потребление кислорода). Состояние боевой готовности – наиболее эффективная форма предстартовых реакций, обеспечивающая наилучшую работоспособность в предстоящей деятельности.

Предстартовая лихорадка характеризуется чрезмерно сильными процессами возбуждения в центральной нервной системе, вызывающими значительные изменения всех функций организма. Нарушение способности и дифференцировка может вести к ряду тактических ошибок, снижающих спортивный результат. Особенно резко это проявляется в спортивных играх, но может быть и при циклической работе. Преждевременный уход со старта и чрезмерно высокий темп в начале дистанции служат примерами нарушения дифференцировок в связи с преобладанием возбуждения в центральной нервной системе.

Вегетативные сдвиги при этой форме предстартовых реакций чрезмерно велики. Учащение пульса, повышение температуры тела, концентрация глюкозы в крови достигают очень больших величин. Эта форма предстартовых реакций малоэффективна. Организм тратит много сил в период ожидания старта, в связи с чем работоспособность его снижается.

Предстартовая апатия характеризуется преобладанием тормозных процессов в центральной нервной системе. Изменения вегетативных функций при этой форме предстартовых реакций выражены мало. Например, содержание глюкозы в крови иногда становится даже ниже исходной величины. Концентрация же молочной кислоты в крови, в связи с понижением уровня окислительных процессов, наоборот, повышается (Н.Н.Яковлев). Предстартовая апатия может быть либо при недостаточной тренированности, либо при ожидании встречи с заведомо более сильным противником. Иногда это состояние возникает при перенесении старта на более позднее время. В этих случаях происходит постепенное понижение возбуждения в центрах и соответственное изменение в функциональном состоянии всех систем организма. Предстартовая апатия обычно отрицательно влияет на результаты спортивных выступлений. Лишь в некоторых случаях при такой форме предстартовых реакций спортсмены успешно выступают на соревнованиях. Это объясняется быстрым снятием тормозного состояния в начале работы в связи с поступлением в центральную нервную систему эффективных импульсов от начавших работать мышц.

В процессе подготовки к старту характер предстартовых реакций может изменяться. Это обусловлено раздражениями, поступающими из внешней и внутренней среды, в частности зависит от обстановки, в которой ожидается старт.

Степень и форма предстартовых реакций зависят от тренированности спортсмена. Уровень предстартовых изменений частоты сердцебиений и величины газообмена у более тренированных может быть относительно даже более высоким. При этом легочная вентиляция у них возрастает относительно меньше, а поглощение кислорода больше. Последнее объясняется более эффективным использованием его тканями. Выраженные вегетативные сдвиги у тренированных сочетаются с лучшей уравновешенностью нервных процессов, что обеспечивает высокую работоспособность.

Тренировка увеличивает устойчивость нервной системы по отношению к раздражителям, действующим на организм в период ожидания старта. Кроме того, повторные выступления на соревнованиях позволяют спортсмену правильнее оценивать свои возможности и возможности противника.

Особенности предстартовых реакций в известной степени зависят от типа высшей нервной деятельности спортсмена. У неуравновешенных лиц с преобладанием возбудительных процессов предстартовые реакции часто протекают по типу стартовой лихорадки.

Как отмечалось выше, предстартовое состояние в форме боевой готовности обеспечивает более высокую работоспособность. В связи с этим большое значение имеет возможность регулировать предстартовые реакции. В процессе тренировки спортсмен должен научиться управлять эмоциями при ожидании старта. Очень важна также правильная организация отдыха в дни и часы, предшествующие спортивному соревнованию. Для сохранения работоспособности в это время рекомендуется переключаться на другую деятельность. Длительное пребывание перед стартом в обстановке соревнований может быть неблагоприятным. Если у спортсмена с сильным уравновешенным типом высшей нервной деятельности это и не вызовет нежелательных реакций, то у возбудимых лиц в этих условиях работоспособность, как правило, снижается.

Одним из важных приемов, регулирующих предстартовые реакции, является разминка. При подборе упражнений, выполняемых при разминке, необходимо учитывать индивидуальные особенности предстартовых реакций. Эффект разминки обусловлен следующими физиологическими явлениями. Если в предстартовом состоянии преобладают тормозные процессы, то разминка, т.е. мышечная деятельность может уменьшить или совсем снять это торможение. При преобладании же возбудительных процессов разминка, усилия возбуждение в двигательном анализаторе, способствует ослаблению его в других центрах. Таким образом, благоприятное воздействие разминки при всех формах предстартовых реакций связано с установлением оптимальных соотношений между возбудительными и тормозными процессами в центральной нервной системе.

Некоторое значение для регуляции предстартовых реакций имеет массаж, производимый незадолго до старта. Усиливая поток афферентных импульсов от рецепторов двигательного аппарата и кожи, массаж действует также, как и разминка (но в меньшей степени). Примерно таков же механизм воздействия и глубоких повторных дыханий, которые рекомендуется производить при ожидании старта.

2. Изменение состояния организма при разминке

Предстартовые изменения физиологических функций не могут обеспечить повышение работоспособности организма до необходимого уровня. Особенно это относится к предстартовым сдвигам, характеризующим предстартовую лихорадку и апатию. Поэтому для повышения работоспособности перед тренировочными занятиями и соревнованиями необходимо выполнять разминку – комплекс специальных упражнений.

Разминка состоит из общей и специальной частей. Первая имеет целью способствовать движению оптимальной возбудимости центральной нервной системы и двигательного аппарата, повышению обмена веществ и температуры тела, усилению деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Вторая направлена на достижение оптимальной возбудимости именно тех звеньев двигательного аппарата, которые будут участвовать в предстоящей деятельности. Движения в специальной части разминки должны быть по координационной структуре, амплитуде, ритму, темпу, величине мышечного усилия такими же, как и при выполнении предстоящей работы.

Общая часть разминки может быть почти одинаковой во всех видах спорта; специальная же часть должна быть тесно связана со специализацией спортсмена. Например, при игре в баскетбол специальная часть разминки должна отражать специфические особенности игровой деятельности. При этом для повышения эффективности разминки отдельные приемы следует выполнять в условиях, по возможности приближенных к сложной игровой обстановке. Лыжник в общей части разминки может применять и бег, и гимнастические упражнения, в специальной же части ему необходимо побегать на лыжах, подняться в гору, выполнить несколько спусков.

Правильно организованная разминка способствует повышению возбудимости и лабильности нервных клеток и увеличению подвижности нервных процессов, что создает оптимальные условия как для возникновения новых временных связей в процессе обучения, так и для осуществления уже усвоенных двигательных навыков в сложных условиях спортивной деятельности. Благодаря этому после разминки укорачивается время между стартовым сигналом и началом движений, улучшается ориентировка в обстановке, уменьшается количество неправильных реакций при ее изменениях.

В двигательном аппарате под влиянием разминки повышается активность ферментов и скорость протекания различных биохимических процессов. Возбудимость и лабильность скелетных мышц при этом повышается.

Особенно велико значение разминки для деятельности систем, обеспечивающих аэробную производительность организма. Под влиянием разминки усиливается деятельность органов дыхания и сердца, происходит перераспределение крови, возникает рабочая гиперемия, повышаются обмен веществ и температура тела. Повышение температуры способствует более интенсивной диссоциации оксигемоглобина в тканях. Кроме того, оно ведет к понижению вязкости мышц и тем самым предохраняет от травм.

Физиологические сдвиги, вызванные разминкой, не исчезают сразу после ее прекращения, а оставляют следы, которые и обеспечивают повышение работоспособности при последующей деятельности. Например, при повторении работы легочная вентиляция, несмотря на ее полное восстановление в интервале отдыха, будет больше, чем при предшествующей работе. Этот факт объясняется наличием следовых явлений в центрах, способствующих более быстрой и полной мобилизации дыхания при повторной работе. Следовые явления после работы зависят от ее длительности и интервала отдыха между предварительной работой и последующей. Например, предварительная 10-минутная работа вызывает большее увеличение легочной вентиляции, чем 5-минутная, а 10-минутный интервал отдыха при этом более эффективен, чем 15-минутный.

Предварительная работа укорачивает время до начала потоотделения при последующей работе. Это объясняется сохранением повышенной температуры тела в течение 20-30 мин после выполнения первой работы.

Таким образом, благоприятное воздействие разминки заключается не только в возникновении кратковременных положительных физиологических сдвигов, но и в сохранении относительно длительных следовых явлений, обеспечивающих повышение работоспособности.

Оптимальная длительность разминки и длительность интервала отдыха между ее окончанием и началом работы, определяются многими факторами: видом спортивной деятельности, степенью тренированности спортсменов, метеорологическими условиями и т.п. В среднем разминка продолжается 10-30 мин. Необходимо, чтобы при ней уже началось потоотделение, которое свидетельствует о готовности теплорегуляционных механизмов и повышенным требованиям во время работы.

Лабораторные исследования показали, что 3-8 минутный интервал отдыха между разминкой и началом работы является наиболее оптимальным. В практике спортивной деятельности эти интервалы обычно более продолжительны. Поэтому следует непосредственно перед стартом выполнять дополнительно несколько движений, характерных для предстоящей работы.

Разминка не должна вызывать ни излишнего возбуждения организма, ни тем более утомления. В связи с этим количество работы, выполняемое при разминке, должно быть строго индивидуализировано. Кроме того, для предупреждения утомления мышц при разминке целесообразно нагружать не только мышцы, которым предстоит основная работа, но и те которые не будут участвовать в ее выполнении. Хронаксиметрические исследования мышц после напряженной работы показали, что хронаксия не участвующих в работе, активно расслабленных при этом мышц, заметно уменьшается. Это косвенно свидетельствует о повышении лабильности, а следовательно и работоспособности одних мышц при работе других. При подборе упражнений для разминки надо иметь в виду эту закономерность.

3. Врабатывание

Повышение работоспособности организма в начале работы называется врабатыванием. Оно обусловлено усилением деятельности всех физиологических систем, обеспечивающих выполнение работы.

В физиологическом механизме врабатывания важное место занимает создание специфической для данной деятельности доминанты. Этому способствует усиление преприоцептивных и интероцептивных импульсов. Наличие доминанты обеспечивает необходимую координацию двигательных и вегетативных функций.

В повышении работоспособности в процессе мышечной деятельности большую роль играет автоматически действующая регуляция функций. При этом чем интенсивнее работают мышцы, тем резче выражены изменения во внутренней среде и тем сильнее проприоцептивная и интероцептивная афферентация, рефлекторно регулирующая деятельность организма. Усиление афферентных импульсов изменяет функциональное состояние соответствующих центров и способствует более полной мобилизации ресурсов организма.

Врабатывание следует рассматривать как приспособление организма к новому уровню деятельности, как обеспечение возможности выполнить работу необходимой интенсивности.

В практике спорта хорошо известно, что работоспособность при мышечной деятельности возрастает постепенно. Например, при прыжках и метаниях более высокие результаты чаще достигаются при повторных попытках. Эта закономерность менее ярко проявляется при длительной работе умеренной интенсивности. Однако и здесь, если это не идет вразрез с тактическим замыслом, скорость передвижения в начале работы должна быть несколько меньшей, чем на последующих километрах.

Адаптация всех систем организма к деятельности на высоком уровне, необходимом при физической работе, происходит преимущественно условно рефлекторным путем. При этом следует различать условно рефлекторные пусковые воздействия, обеспечивающие переход от состояния покоя к работе, и воздействия, регулирующие деятельность организма непосредственно при работе. О значении условно рефлекторных раздражителей для процессов врабатывания свидетельствуют многие факты. Например, предуведомление человека о предстоящей тяжелой и длительной работе удлиняет период врабатывания.

Более длительным бывает Врабатывание при выполнении работы сразу же после пробуждения, т.е. при наличии в коре больших полушарий остаточного торможения, связанного со сном (М.Я.Горкин)

В основе врабатывания лежит изменение функционального состояния мозга и межцентральных отношений. В начале напряженной работы во многих соматических и вегетативных центрах возникает торможение (Ю.И.Данько). Это происходит по механизму отрицательной индукции в связи с сильным возбуждением двигательных центров. Тормозная фаза, характерная для начала врабатывания, сменяется возбуждением, обеспечивающим повышение работоспособности. Торможение в начале работы выражено тем резче, чем труднее и непривычнее работа. По мере развития тренированности тормозная фаза укорачивается. О постепенном уравновешивании возбудительно-тормозных нервных процессов при врабатывании свидетельствует изменение условно-рефлекторной деятельности в это время. В начале работы удлиняется скрытый период и уменьшается сила многих условных рефлексов. В конце врабатывания условно рефлекторная деятельность нормализуется.

Изменение в деятельности нервных центров при врабатывании можно наблюдать путем регистрации электрических потенциалов мозга. В начале работы в связи с временным нарушением нервных процессов происходят значительные изменения показателей электроэнцефалограммы (увеличение частоты и уменьшение амплитуды альфа ритма с высокочастотными колебаниями бета ритма и др.). В конце врабатывания показатели электроэнцефалограммы мало отличаются от исходных.

Не все системы организма настраиваются на рабочий уровень одновременно. Двигательный аппарат, обладающий относительно высокой возбудимостью и лабильностью, настраивается быстрее, чем вегетативные системы. Однако и для повышения работоспособности скелетных мышц требуется определенное время. Например, скорость бега на 100м на 1-й сек. составляет в среднем 55% от максимальной, на 2-й – 76% и лишь на 5-6-й сек. достигает максимума. Такое относительно медленное повышение скорости бега зависит от биохимических особенностей старта и от поставленного врабатывания двигательного аппарата.

Включение в необходимый ритм работы отдельных внутренних органов и повышение различных показателей их функционального состояния происходят не одновременно. Сердечный ритм учащается уже на первых секундах работы. В большинстве случаев к концу 1-й мин работы он почти достигает максимального уровня. В одних случаях учащение сердцебиений происходит плавно, в других скачкообразно. Иногда при этом возникает экстрасистолы, называемые «экстрасистолами включения» (С.П. Летунов и В.В. Матов). Укорочение сердечных циклов в начале работы обычно сочетается с уравниванием их длительности.

В некоторых же случаях при врабатывании происходит усиление синусовой аритмии, что объясняется «поиском» оптимального для данных условий ритма. Укорочение и уравнивание сердечных циклов при врабатывании условленно усилением влияния на сердце симпатических нервов и торможением блуждающих. Сердечный ритм имеет тесные связи с дыхательными движениями. При этом чем выше частота дыханий, тем стабильнее длительность сердечных циклов.

Увеличение систолического объема крови при врабатывании почти не отстает от учащения сердечного ритма. Современные исследования показали, что уже первое сокращение сердца при работе обеспечивает увеличенный выброс крови. Это обусловлено увеличением сократимости миокарда, в связи с чем сердце более полно освобождается от остаточного объема крови.

Артериальное давление очень быстро возрастает уже в начале работы. При этом максимальное давление часто повышается волнообразно, что может быть объяснено несоответствием между временем расширения периферических сосудов и увеличением объема циркулирующей крови.

Врабатывание в отношении дыхательных функций происходит в течение нескольких минут. В начале работы доставка кислорода меньше потребности в нем. Поэтому при врабатывании образуется кислородный долг. Например, в одном из исследований при работе на велоэргометре для выполнения которой было необходимо 3,01л кислорода в 1 мин., фактически поглощалось в 1-ю мин. 1,4л, во 2-ю 1,96л, в 3-ю 2,06л, в 4-ю 2,03л, в 5-ю 2,17л. Таким образом, за 5 мин работы в этих условиях кислородный долг достиг 5,43л (А.Д.Лантош).

В конце врабатывания при длительной работе умеренной интенсивности поглощение кислорода становится равным требуемой величине.

При спортивной деятельности наблюдаются те же закономерности в процессах врабатывания, что и при лабораторных экспериментах. Но если при дозированной работе период врабатывания обычно заканчивается в течение 1-3 мин., то при спортивных упражнениях он может иметь разную длительность. Это зависит от характера выполняемой работы, степени тренированности спортсмена, его индивидуальных особенностей и функционального состояния в день работы. Например, по данным М.Я. Горкина, Врабатывание при гребле на 2000м заканчивается лишь на 7-9-й мин. Работы. У более тренированных лиц при прочих равных условиях оно осуществляется быстрее, чем у нетренированных. Чем быстрее заканчивается Врабатывание, тем выше производительность работы. Правильно организованная разминка способствует укорочению периода врабатывания.

Явления, сходные с врабатыванием, могут возникать при увеличении мощности работы на ее протяжении. Но в этих случаях Врабатывание заканчивается быстрее, так как оно происходит на фоне повышенной деятельности всего организма.

В период врабатывания, несмотря на усвоенную мобилизацию физиологических функций, не всегда целесообразно стремиться к предельной мощности работы, так как это может вести к преждевременному развитию утомления.

4. Устойчивое состояние

После окончания периода врабатывания при длительной работе возникает устойчивое состояние. Производительность работы при этом оказывается резко возросшей.

Различают истинное и кажущееся устойчивое состояние. Истинное устойчивое состояние возникает при работе умеренной интенсивности, кажущееся – при работе большой и субмаксимальной интенсивности, если она продолжается не менее 3-5 мин. При работе же максимальной интенсивности и субмаксимальной, длящейся менее указанного срока, устойчивое состояние не возникает – именно в связи с краткостью и высокой интенсивности работы.

Истинное устойчивое состояние характеризуется высокой согласованностью работы двигательного аппарата и вегетативных органов. Это обеспечивает кислородную потребность организма в связи с чем внутренняя среда остается при работе почти неизменной. Энергетические ресурсы организма в значительной степени восстанавливаются в процессе работы.

Для поддержания устойчивого состояния при длительной работе необходима мобилизация всех систем организма, в первую очередь органов кровообращения и дыхания. Частота сердцебиений, минутный объем крови, легочная вентиляция и потребление кислорода устанавливаются при этом на необходимом для данной работы уровне.

При длительной работе в скелетных мышцах преобладают аэробные реакции, что обеспечивает почти полный ресинтез гликогена. Молочная кислота почти не накапливается в мышцах и почти не диффундирует в кровь, что обеспечивает сохранение кислотно-щелочного равновесия.

Для поддержания устойчивого состояния большое значение имеет ресинтез макроэргических фосфорных соединений. Существенную роль при длительной работе играет переключение с гликолитического ресинтеза богатых энергией фосфатных связей на окислительный. Опыты на животных показали, что искусственное уменьшение окислительного фосфорилирования затрудняет возникновение устойчивого состояния (Н.И. Яковлев).

Механизм возникновения устойчивого состояния при длительной работе имеет индивидуальные различия. У одних людей повышенная доставка кислорода обеспечивается главным образом увеличением легочной вентиляции. У других при относительно небольшом увеличении этого показателя устойчивое состояние обусловлено высоким коэффициентом диффузии кислорода в легких и повышенной его утилизацией. В некоторых случаях устойчивое состояние достигается в основном путем повышения функций органов кровообращения, что сочетается с относительно умеренным усилением внешнего дыхания.

При кажущемся устойчивом состоянии потребление кислорода может быть близким к максимально возможной для данного человека величине или даже равным ей. Несмотря на это потребность в кислороде все же полностью не удовлетворяется, и в каждый момент работы образуется и постепенно нарастает кислородный долг. В связи с необходимостью усилить доставку кислорода к тканям резко повышаются требования к органам кровообращения. Частота сердечных сокращений и минутный объем крови при кажущемся устойчивом состоянии близки к предельным величинам. Кислородная недостаточность ведет к усилению анаэробных процессов. В результате в мышцах, а затем и в крови возрастает концентрация молочной кислоты и происходят значительные сдвиги рН в кислую среду.

Таким образом, при кажущемся устойчивом состоянии внутренние органы, работая на пределе, не могут полностью обеспечить высокую кислородную потребность. О наличии устойчивого состояния в этих случаях говорят лишь потому, что физиологические процессы, постепенно усиливаясь в периоде врабатывания, достигает почти предела и удерживаются на этом уровне в течение относительно длительного времени (6-10 мин.).

Работа при кажущемся устойчивом состоянии является очень тяжелой, требующей максимального напряжения как двигательного аппарата, так и всех систем, обеспечивающих его деятельность.

Стабилизация физиологических процессов, называемая также «устойчивым состоянием», может наступать и при повторной работе, например при многократном пробегании отрезков дистанции на тренировочном занятии. В этих условиях сначала прогрессивно возрастает при каждой последующей работе частота сердцебиений, легочная вентиляция, потребление кислорода, содержание углекислоты в альвеолярном воздухе и другие физиологические показатели, затем период врабатывания заканчивается и дальнейшее повторение работы осуществляется при стабилизации физиологических функций.

5. «Мертвая точка» и «второе дыхание»

Напряженная работа не может продолжаться длительное время. Через несколько минут или даже секунд такой работы наступающие в организме изменения заставляют прекратить мышечную деятельность. Фактором, ограничивающим продолжительность такой работы, являются изменения во внутренней среде организма, способствующие развитию торможения в нервных центрах, которое возникает в связи с усилением афферентных импульсов.

Большую роль в ограничении продолжительности интенсивной работы играют также постепенное нарушение внутриклеточного обмена и обусловленное этим изменение функционального состояния мозга, сердца и скелетных мышц.

При менее напряженной работе, характеризующейся устойчивым состоянием, также может возникать несоответствие между деятельностью двигательного аппарата и внутренних органов. Но здесь это несоответствие выражено менее резко, в связи с чем его можно преодолеть и в известной мере восстановить работоспособность. Такое временное снижение работоспособности называют «мертвой точкой», а состояние, возникающее после ее преодоления, - «вторым дыханием».

«Мертвую точку» и «второе дыхание» у спортсменов впервые обнаружил Кольб (1888). Позднее Эдвиг (1926) подробно описал эти состояния у гребцов. Он отметил, что при «мертвой точке» резко учащается дыхание, увеличиваются легочная вентиляция, поглощение кислорода и выведение углекислоты. Несмотря на увеличение легочной вентиляции при «мертвой точке» напряжение углекислоты в крови и в альвеолярном воздухе повышается. Учащение дыхания при этом сочетается с некоторым уменьшением его амплитуды и нарушением ритма. Частота сердцебиений резко увеличена, кровяное давление повышено, рН крови снижено до 7,2. Артерио-венозная разность по кислороду при «мертвой точке» резко увеличена.

При выходе из «мертвой точки» поглощение кислорода и артерио-венозная разность сразу же уменьшаются. Легочная же вентиляция и выведение углекислоты некоторое время еще повышены, что объясняется необходимостью освобождения организма от накопившейся углекислоты. Постепенно при «втором дыхании» происходит относительное восстановление кислотно-щелочного равновесия.

При «мертвой точке» начинается потоотделение, резко усиливающееся при «втором дыхании». Это свидетельствует о настройке теплорегуляционных механизмов на необходимый уровень, что играет большую роль в поддержании работоспособности. Усиление потоотделения при «втором дыхании» наблюдается столь часто, что были попытки объяснить выход из «мертвой точки» освобождением организма от избытка молочной кислоты путем выделения с потом. Однако в дальнейшем было доказано, что «второе дыхание» может опережать возникновение усиленного потоотделения.

Механизм появления «мертвой точки» не вполне выяснен. Предполагают, что она обусловлена временным нарушением соответствия в деятельности скелетных мышц и органов, обеспечивающих доставку кислорода. Возникающие при этом неблагоприятные изменения в состоянии нервных центров усиливают разлад в работе отдельных физиологических систем. Выход из «мертвой точки» обусловлен прежде всего восстановлением нормальных соотношений между возбудительными и тормозными процессами в центральной нервной системе. Нарушение нервной деятельности при «мертвой точке» подтверждается наступающими при ней некоторыми изменениями показателей электроэнцефалограммы. В преобладании тормозных процессов при «мертвой точке» свидетельствует также угнетение условных рефлексов. При выходе из «мертвой точки» условно-рефлекторная деятельность нормализуется (Ю.И. Данько)

Возникающее при «мертвой точке» несоответствие в деятельности отдельных систем организма может быть преодолено не при всякой работе. Например, это не наблюдается при работе максимальной, а иногда и субмаксимальной активности. «Второе дыхание» в этих случаях не наступает и работа продолжается при нарастающем несоответствии в деятельности отдельных физиологических систем.

При разной по длительности и интенсивности работе «мертвая точка» возникает в разные сроки. Например, при беге на 5 и 10км – через 5-6 мин после начала работы; при беге на более длинные дистанции – позднее.

Время возникновения, продолжительность и степень проявления «мертвой точки» зависят от многих факторов. Главнейшие из них – степень тренированности спортсмена и интенсивность выполняемой работы. У более тренированных «мертвая точка» наступает относительно позднее и протекает менее тяжело, иногда почти незаметно. Быстрое включение в интенсивную деятельность ускоряет возникновение «мертвой точки» и усиливает ее. При постепенном же увеличении интенсивности работы «мертвой точки» может и не быть. Проведение разминки в одних случаях предупреждает, в других облегчает явления «мертвой точки» и способствует более быстрому наступлению «второго дыхания».

Преодоление «мертвой точки» требует значительного волевого напряжения. В процессе тренировочных занятий спортсмен должен быть приучен к неприятным ощущениям возникающим при кислородной недостаточности и накопления в организме кислых продуктов обмена. Наступлению «второго дыхания» способствуют усиленные дыхательные движения. Особенно эффективны при этом повторные глубокие выдохи, освобождающие организм от накопившейся уже углекислоты и тем самым способствующие восстановление кислотно-щелочного равновесия. Преодоление «мертвой точки» может быть ускорено понижением интенсивности работы. Но это, как и медленный темп в начале работы, не может быть рекомендовано при соревнованиях. Нецелесообразно это и на тренировочных занятиях, в процессе которых должна происходить адаптация организма к деятельности в условиях значительно измененной внутренней среды.

6. Утомление

Даже оптимальная работа на уровне устойчивого состояния не может продолжаться очень долго, так как энергетические ресурсы организма ограничены: с их исчерпанием должна прекратиться и работа. В условиях целостного организма полного исчерпания энергетических ресурсов не бывает. Это объясняется тем, что под влиянием работы в организме постепенно развивается особое физиологическое состояние – утомление, которое сигнализирует о приближении к существенным биохимическим и функциональным изменениям, автоматически снижает работоспособность и предохраняет от чрезмерных сдвигов.

Утомлением называют состояние, возникшее как следствие работы и проявляющееся в изменении характера координации функций, в понижении работоспособности и в ощущении усталости. Утомление – не результат истощения, а лишь сигнал о его возможности. Даже у очень утомленного человека имеются еще значительные энергетические запасы. Этот «аварийный запас» при необходимости может быть использован благодаря волевому, эмоциональному или фармакологическому снятию утомления. В этом случае происходит «работа из последних сил». Большую роль в таком снятии утомления играет симпатическая нервная система.

Физиологическая природа утомления сложна. Многочисленные факты показывают, что основным процессом, приводящим к снижению работоспособности, является постепенное угнетение деятельности центральной нервной системы. Под влиянием длительной работы большой и умеренной интенсивности возбудимость и лабильность нервных клеток постепенно снижается. Это при резко выраженном утомлении приводит к развитию запредельного торможения. Нарушение должного соотношения между процессами возбуждения и торможения ведет к угашению двигательной доминанты, ухудшению координации движений, разладу в деятельности двигательного аппарата, дыхательной, кровеносной и других систем. Торможение обусловлено прекращением проведения импульсов через синапсы, прилегающие к нервным клеткам. Вследствие этого торможения, возникающее при утомлении, играет охранительную роль, защищая нервные клетки от истощения (И.В.Павлов)

Развитие утомления способствует недостаток кислорода, накопление продуктов обмена веществ, расходование энергетических ресурсов. Связанные с этим изменения внутриклеточного метаболизма снижают возбудимость и лабильность нервных клеток, что ведет к развитию запредельного торможения.

Начало утомления характеризуется тем, что привычный стереотип движений начинает меняться. Это обусловлено возникновением новой комбинации в деятельности нервных клеток, благодаря чему создается возможность в течение какого-то времени еще поддерживать высокую работоспособность. Например, конькобежец, бежавший при определенной длине и частоте шагов, при утомлении может некоторое время поддерживать высокую скорость путем учащения шагов и уменьшения их длины. Однако это продолжается недолго. По мере развития утомления неизбежно уменьшается частота шагов, что ведет к падению скорости (В.С.Фарфель)

Снижение работоспособности при утомлении связано также с изменениями в самом двигательном аппарате. В этом случае уменьшается возбудимость и лабильность скелетных мышц, сокращения становятся более слабыми и медленными, особенно затрудняется расслабление. Развивается «контрактура утомления». Проведение импульсов через нервно-мышечные окончания ухудшается. Величина коэффициента полезного действия мышцы уменьшается. Эти функциональные изменения и происходят в связи с нарушением нервной регуляции мышечной деятельности, а также под влиянием физико-химических и биохимических изменений, совершающихся в самих мышечных волокнах при длительной работе. Значительную роль при этом играет накопление молочной кислоты и других продуктов обмена веществ, а также постепенное расходование веществ, богатых энергией (АТФ, креатинфосфат, углеводы,). В ряде случае существенным фактором утомления является недостаток кислорода. При длительной работе недостаточное снабжение тканей кислородом может возникнуть из-за утомления дыхательных мышц.

В связи со спецификой физиологических процессов при разных видах физической работы конкретные причины утомления, возникающие в процессе выполнения упражнений, наряду с общими чертами имеют некоторые особенности.

При циклической работе максимальной интенсивности основное значение имеет способность центральной нервной системы и двигательного аппарата производить работу в высоком темпе. Главной причиной снижения работоспособности при кратковременной работе максимальной интенсивности является уменьшение подвижности нервных процессов и развитие торможения в нервных центрах. Это торможение есть результат сильного возбуждения под влиянием высокого ритма и темпа афферентных импульсов, посылаемых работающими мышцами. Большое значение имеет изменение функциональных свойств самих мышц.

Физиологические причины, обусловливающие возникновение утомления при циклической работе субмаксимальной интенсивности, происходит постепенное угнетение деятельности нервных центров из-за высокого темпа работы. Этому угнетению способствует резкий недостаток кислорода: кислородный долг достигает предельно возможных величин. В связи с недостатком кислорода и анаэробным характером внутриклеточного метаболизма значительно увеличивается расходование веществ, богатых энергией, и накапливаются продукты обмена, в частности молочная кислота. Эти изменения происходят не только в мышечных клетках, но и в нервных, способствуя угнетению их деятельности.

При циклической работе большой интенсивности, т.е. при работе на уровне кажущегося устойчивого состояния, существенную роль в развитии утомления играет длительно действующая гипоксия. Кислородный долг при этой работе хотя и не так велик, как при работе субмаксимальной интенсивности, но все же значителен и действует на ткани тела длительно, в течение многих минут. Это приводит к снижению работоспособности центральной нервной системы и двигательного аппарата. Определенную роль в угнетении нервных центров на длинных дистанциях может играть монотонное действие на нервные клетки афферентных импульсов, периодически посылаемых работающими мышцами.

При циклической работе умеренной интенсивности основной причиной развития утомления является возникновение запредельного торможения под влиянием многократного однообразного раздражения нервных центров афферентными импульсами. Угнетение деятельности нервных центров при работе умеренной интенсивности приводит к расстройству координации движений.

Угнетение центральной нервной системы, анализаторов и двигательного аппарата способствует часто наблюдаемое уменьшение содержания сахара в крови, происходящее из-за расходования запасов углеводов. Известную роль, особенно в конце работы, может играть иногда возникающий в связи с утомлением дыхательных мышц недостаток кислорода.

Обильное потоотделение во время длительных спортивных упражнений сопровождается значительной потерей хлоридов и изменением количественного соотношения ионов натрия, калия и кальция, хлора и фосфора в крови и тканях тела, что так же ведет к понижению работоспособности.

Утомление при длительной работе в условиях высокой температуры и высокой влажности окружающей среды может усиливаться в результате перегревания. Это нарушает деятельность центральной нервной системы и может привести к тепловому удару (головная боль, помутнение сознания, а также в тяжелых случаях потеря его). Фактором, способствующим развитию утомления, является и охлаждение организма.

Ациклическая работа также приводит к утомлению. Основную роль в развитии утомления при физических упражнениях этого типа играет изменение функционального состояния нервных центров.

Во время спортивных игр, когда приходится решать сложные двигательные задачи, предъявляются высокие требования к подвижности нервных процессов. Наличие многообразных меняющихся раздражителей, подчас противоположных по сигнальному значению, создает условие для «ошибки» нервных процессов (И.П. Павлов) и для возникновения запредельного торможения. В ряде случаев при ациклической работе, характеризующейся высокой интенсивностью (баскетбол, хоккей и др.) понижение работоспособности может быть обусловлено и изменениями вегетативных функций. Большую роль при этом играет накопление кислородного долга.

При силовых и скоростно-силовых упражнениях в тяжелой и легкой атлетике необходима высокая мобилизационная способность нервных центров – способность развить максимальную деятельность за короткое время. Многократное повторение этих упражнений также ведет к утомлению центральной нервной системы.

Основная причина утомления при статических усилиях состоит в относительно быстром развитии запредельного торможения в нервных центрах под влиянием мощного потока афферентных импульсов от напряжения мышц.

Степень функциональных сдвигов в организме при утомлении и быстрота восстановления в период отдыха зависят от тренированности человека. Та работа, которая у нетренированных вызывает значительное утомление, сопровождающееся нарушением физиологических функций, у тренированного может сопровождаться умеренными функциональными сдвигами и приятным чувством небольшой усталости. Борьба с утомлением должна вестись не путем искусственного внимания этого состояния возбуждающими средствами, а путем правильно организованной тренировки.

Следовательно, утомление является нормальным физиологическим состоянием. Оно служит сигналом не только приближения к предельной зоне физиологических изменений, но и того, что работа произвела необходимое воздействие на организм.

Тест по теме «Утомление»

1. Возникающее во время мышечной работы

а) приносит организму вред

б) защищает центральную нервную систему от истощения.

в) повышает функциональные способности организма

г) повышает его работоспособность

2. Утомление начинается в организме

а) одновременно во всех системах

б) в центральной нервной системе.

в) только в вегетативных системах вперед

г) двигательной системе

3. Утомление при различных видах работы возникает

а) одинаково

б) наблюдается специфичность для каждого вида работы

в) зависит от возраста

г) от тренированности

4. Выберите причины, которые вызовут утомление при ситуационных видах спорта

а) изменение подвижности нервных процессов

б) предельное напряжение сердечно-сосудистой системы

в) нарушение деятельности зрительного анализатора.

г) однообразие раздражения афферентными импульсами

5. Причины, вызывающие утомление

а) снижение возбудимости нервных центров.

б) снижение деятельности выделительной системы

в) изменение химизма мышечной ткани

г) снижение работоспособности органов пищеварения

7. Восстановительные процессы

Физиологические процессы, обеспечивающие восстановление измененных при работе функций организма, называются восстановительными. Время же, в течение которого происходит восстановление называется восстановительным периодом.

Восстановительные процессы происходят не только после окончания той или иной деятельности, но и непосредственно при ее выполнении. Однако во время работы процессы диссимиляции все же преобладают над процессами ассимиляции. Нарушение балансе этих процессов выражено тем резче, чем больше интенсивность работы и чем меньше подготовлен к ней организм. Только при длительной работе, характеризующейся устойчивым состоянием, устанавливается динамическое равновесие между расщеплением богатых энергией веществ и их ресинтезом. Однако и при этой работе в конце концов процессы диссимиляции начинают преобладать, что ведет к понижению работоспособности.

В восстановительном периоде, наоборот, преобладают процессы ассимиляции. Пополнение энергетических запасов происходит при этом с превышением исходного уровня (суперкомпенсация), что имеет большое значение для повышения работоспособности.

В восстановительном периоде устраняются изменения во внутренней среде организма, часто возникающие при мышечной деятельности, возвращаются к исходному уровню возбудимость, лабильность и другие показатели функционального состояния тканей, повышается работоспособность.

Восстановительные процессы протекают волнообразно, в несколько фаз. Принято различать раннюю и позднюю фазы восстановления. Ранняя фаза восстановления после легкой работы заканчивается через несколько минут, после тяжелой – в течение нескольких часов. Поздние же фазы восстановления заканчиваются через несколько суток после произведенной работы.

Сразу же после окончания деятельности работоспособность организма в связи с утомлением понижена. Этот период восстановления называется фазой пониженной работоспособности. В дальнейшем работоспособность восстанавливается и, продолжая возрастать, становятся выше исходной. Этот период называется фазой повышенной работоспособности. Через некоторое время после этого работоспособность постепенно вновь снижается до исходного уровня.

Длительность фаз пониженной и повышенной работоспособности зависит от степени тренированности и от особенностей выполненной работы. Например, было установлено, что после жима штанги фаза пониженной работоспособности длится в среднем около 7-12 мин, затем работоспособность повышается и на некоторое время становится выше исходной. У менее тренированных мышц фаза пониженной работоспособности длительнее, чем у более тренированных.

Динамика восстановительных процессов определяет готовность к повторной деятельности. Наиболее точным показателем восстановления работоспособности служит максимальный объем повторной работы, которая может быть выполнена человеком. Однако в условиях спортивной практики этот прием не всегда применим. Поэтому о восстановлении работоспособности в данных условиях принято судить по динамике восстановления различных физиологических показателей. Одни исследователи считают наиболее целесообразным изучать восстановление двигательных функций, другие – восстановление сердечно-сосудистой системы и энергетики организма. Результаты при этом получаются разные, так как восстановление отдельных функций зависит от особенностей работы и не каждая из них может быть критерием восстановления общей работоспособности. Например, после выполнения статистических усилий восстановление силы кисти происходит быстрее, чем восстановление выносливости, от которой зависит объем выполненной работы. Если этого не происходит, то работоспособность снижается до исходного уровня и дальнейшие прогрессивные изменения в организме могут приостановиться.

Длительность интервалов отдыха между отдельными упражнениями на тренировочных занятиях, длительность тренировочных циклов и повторные выступления на соревнованиях должны планироваться с учетом того, что эффективность последующей работы будет больше тогда, когда утомление от предыдущей деятельности уже почти ликвидировано, а положительное последствие этой работы еще не сохранено. О наступлении этого более выгодного для последующей работы момента судят по динамике восстановления некоторых физиологических функций. Например, после скоростного бега на 60-80м кислородный долг ликвидируется в течение 5-8мин. Возбудимость же центральной нервной системы в течение этого времени еще сохраняется на высоком уровне. В связи с ликвидацией кислородного долга и сохранением повышенной возбудимости этот интервал, равный 5-8 мин, и будет оптимальным для повторения скоростной работы. С увеличением длительности работы при прочих равных условиях соответственно удлиняются и необходимые интервалы отдыха.

На тренировочных занятиях в связи с различным объемом выполняемой работы, тренированностью спортсменов и другими факторами оптимальная продолжительность интервалов отдыха между отдельными упражнениями колеблется от 1 до 20 мин.

Оптимальные интервалы отдыха между тренировочными занятиями могут быть различными, но длительность их не должна превышать 48 час. Для достижения максимальных спортивных результатов необходимо тренироваться с меньшими интервалами отдыха (5-6 раз в неделю). Но неполное восстановление не является препятствием для повторной работы.

В спортивной практике используются различные приемы и средства, ускоряющие восстановительные процессы. В качестве одного из таких средств применяется активный отдых, т.е. переключение на другой вид деятельности.

Значение активного отдыха для восстановления работоспособности впервые было установлено И.М. Сеченовым. Он показал, что более быстрое восстановление работоспособности утомленной конечности происходит не при полном ее покое, а при работе другой конечности. В опытах И.М. Сеченова производилась работа правой рукой на эргографе в течение 25 мин. Затем ей предоставлялся полный 10-минутный отдых, в результате которого работоспособность ее несколько восстановилась, о все же оставалась ниже исходной. Последующая работа, выполненная левой рукой, превышала работу правой. И.М. Сеченов писал по этому поводу, что он был очень удивлен, что его левая рука работала значительно сильнее правой, хотя он и не был левшой. Работа левой руки повысила работоспособность отдыхающей в это время правой, которая в этих условиях смогла выполнить работу, несколько большую.

Факты, обнаруженные И.М.Сеченовым, объясняются особенностями восстановительных процессов, протекающих в центрах, и межцентральными отношениями, возникающими при активном отдыхе. После утомительной работы правой руки центры, иннервирующие ее мускулатуру, приторможены. При последующей работе левой руки возбуждение в центрах ее мышц усиливает торможение в центрах правой конечности (по механизму отрицательной индукции). Это способствует восстановлению работоспособности правой руки.

Однако такие благоприятные межцентральные отношения возникают при активном отдыхе не всегда. В некоторых случаях возбуждение центров работающих мышц иррадиируют в «отдыхающие центры», что задерживает протекающие там восстановительные процессы. Особенности межцентральных отношений при активном отдыхе зависят от степени подготовленности человека к выполняемой работе. После динамической работы максимальной интенсивности восстановление работоспособности лучше всего коррелирует с восстановлением легочной вентиляции потребления кислорода и хуже – с восстановлением сердечного ритма. При работе субмаксимальной интенсивности для восстановления работоспособности большое значение имеет ликвидация кислородного долга. Кислород же необходим для ресинтеза энергетических запасов, использованных при работе. Наличие кислородного долга служит показателем неполного восстановления этих запасов. Ликвидация кислородного долга происходит в течение различного времени. Это зависит от величины долга и интенсивности процессов восстановления. Но каким бы большим ни был кислородный долг, ликвидация его обычно продолжается не более 1,5-2 час. Однако, несмотря на погашение кислородного долга, потребление кислорода длительное время может быть выше исходной величины. Это обусловлено увеличением интенсивности окислительных процессов в восстановительном периоде. Расход энергии при этом повышен. Усиление окислительных процессов в послерабочем периоде ведет к относительно более резкому снижению оксигенации крови при задержке дыхания.

Частота сердцебиений и минутный объем крови резко снижается уже в первую минуту после окончания работы. Но дальнейшее урежение сердечного ритма происходит относительно медленно, затягиваясь иногда на многие часы. Кровяное давление, как правило, быстро возвращается к исходному уровню. Иногда оно становится даже ниже дорабочих величин, что зависит от сохраняющего после работы расширения сосудистого русла.

Большое значение для восстановления работоспособности имеет нормализация внутренней среды организма. Восстановление рН крови и ее щелочных резервов зависит от длительности и интенсивности работы. Например, после бега на 200 и 10000м эти показатели восстанавливаются быстрее, чем после бега на 400 и 5000м.

Восстановление форменных элементов крови происходит очень медленно. Например, лейкоцитов и сдвиги в лейкоцитарной формуле после напряженной работы ликвидируется в течение 2-3 суток. Такова же и длительность миогенного тромбоцитоза. При напряженной работе, характеризующейся эмоциональным возбуждением, количество эозинофилов в крови резко уменьшается. Восстановление этих клеток происходит в течение 1-2 суток.

Длительность восстановления отдельных физиологических показателей и работоспособности организма в целом зависит от степени тренированности и возраста человека, от его эмоционального состояния и многих других факторов.

Особенности восстановительных процессов должны приниматься во внимание при организации занятий физическими упражнениями. В частности, они необходимы для рационального планирования тренировочных нагрузок и выступлений на соревнованиях.

Повторные нагрузки целесообразно выполнять в фазе повышенной работоспособности. Тогда тренированность организма развивается наиболее интенсивно. При слишком коротких интервалах отдыха повторные нагрузки выполняются при еще сниженной работоспособности. Работа в таких условиях очень трудна и может вести к переутомлению. Однако повторная деятельность к короткими интервалами отдыха в ряде случаев необходима. При этом, например, наиболее интенсивно нарастает запасы креатинфосфатов, что играет важную роль в развитии быстроты и скоростной выносливости.

Слишком длинные интервалы отдыха между повторными нагрузками снижают эффективность тренировки. Повторная деятельность в этих случаях выполняется при уже снизившейся работоспособности, что не стимулирует ее дальнейшего развития. Повышение работоспособности, вызванное мышечной деятельностью должно подкрепляться последующей работой. Например, при непривычной работе правой рукой работа левой в целях активного отдыха не дает положительного эффекта. По мере же развития тренированности преимущество активного отдыха перед пассивным становится более ярким. Это объясняется тем, что при непривычной работе активный отдых вызывает иррадирование процессов возбуждения с рабочих центров на «отдыхающие». Когда же работа становится привычной, в центрах начинают преобладать индукционные отношения. Работа левой руки в этих условиях вызывает торможение в центрах правой с последующим (после прекращения работы левой руки) усилением в них возбуждения.

Упражнения, применяемые с целью активного отдыха, могут быть разными. При их подборе следует учитывать особенности выполняемой работы и степень подготовленности к ней человека. Чаще для активного отдыха утомленных предшествующей работой мышц, производят работу другими мышцами. В некоторых случаях процессы восстановления можно ускорить продолжением той же работы, снизив ее интенсивность. Например, в интервалах между скоростным бегом рекомендуется медленный бег или ходьба. Некоторые авторы считают, что при активном отдыхе эффективны упражнения, требующие расслабления утомленных мышц.

Активный отдых дает наибольший эффект при работе средней тяжести. После легкой и кратковременной работы он не нужен, а после длительной и истощающей нецелесообразен. Длительность активного отдыха, структура выполняемых при этом движений и время его проведения также зависят от особенностей основной работы. Правильно организованный активный отдых не только укорачивает восстановительный период, но и облегчает врабатывание при последующей деятельности.

Кроме активного отдыха для более быстрого восстановления работоспособности, применяют вдыхание газовых смесей, богатых кислородом, водные процедуры, массаж и другие раздражители умеренной силы.

Вдыхание воздуха, содержащего 65-75% кислорода ускоряет ликвидацию кислородного долга. (Это играет важную роль в интервалах отдыха между повторными нагрузками, например в интервалах между забегами или в перерывах при спортивных играх. В некоторых случаях рекомендуется пребывание в специальной палатке, воздух которой обогащен кислородом.

Водные процедуры оказывают благоприятное воздействие на центральную нервную систему. Это объясняется тем, что афферентные импульсы от рецепторов кожи вызывают новые очаги возбуждения в определенных отделах мозга и этим способствует установлению оптимальных межцентральных отношений.

Механизм воздействия массажа такой же, как и при водных процедурах. Афферентные импульсы от кожи и мышц изменяют функциональное состояние нервной системы. Особенно эффективным для усиления интенсивности восстановительных процессов оказывается вибрационный массаж.

Восстановительные процессы протекают у человека интенсивнее при наличии положительных эмоций. Однако чрезмерное возбуждение после работы отрицательно влияет на восстановление.

Прием кофеина, чая, кофе, шоколада, орехов, колы, фенатина и других возбуждающих средств укорачивает время восстановления. Повышая возбудимость некоторых отделов мозга, эти вещества способствуют повышению обмена веществ и обеспечивают более быструю ликвидацию утомления. Однако наиболее сильнодействующие в этом направлении вещества (допинги или стимуляторы) не должны применяться при занятиях спортом: они оказывают отрицательное воздействие на организм.

Для восстановления работоспособности организма имеет значение витамин В1, нормализующий нервную деятельность и способствующий установлению баланса процессов возбуждения и торможения.

В некоторых случаях после участия в соревнованиях, вызывающих чрезмерное эмоциональное возбуждение, для усиления восстановительных процессов рекомендуется прием не возбуждающих средств, а, наоборот, способствующих развитию торможения в центральной нервной системе.

Тест контроля по физиологическим состояниям вариант 1

1. Какое состояние организма возникает во многих жизненных ситуациях

а) стартовое.

б) врабатывание

в) предстартовое

г) утомление

2. Механизм предстартового состояния заключается

а) в образовании установочного рефлекса.

б) в обновлении условных связей

в) в образовании защитных рефлексов

г) в образовании временных связей

3. На формирование стартового состояния оказывают влияние раздражители

а) первой сигнальной системы

б) второй сигнальной системы

в) обе системы вместе.

Г) безусловные раздражители

4. Механизм разминки заключается

а) в образовании условных рефлексов

б) в обновлении следовых связей в Ц.Н.С..

в) по принципу отрицательной индукции

г) концентрации

5. Периода врабатывания практически нет при работе

а) максимальной.

б) умеренной

в) субмаксимальной

г) большой

6. Длительность врабатывания зависит

а) степени тренированности.

б) характера разминки.

в) характера мышечной работы

г) типа высшей нервной деятельности

7. Состояние устойчивой работоспособности закономерно должно быть

а) после разминки

б) после периода врабатывания.

в) после периода «мертвая точка»

г) после периода «второе дыхание»

8. Истинное устойчивое состояние возникает

а) при соответствии кислородного запроса и максимального потребления кислорода.

б) при кислородном запросе больше, чем потребление кислорода

в) при кислородном запросе, меньше чем потребление кислорода

г) при истощении

9. У кого истинное устойчивое состояние более эффективно, экономично

а) у детей 7-11 лет.

б) у подростков 13-14 лет

в) у взрослых

г) у тренированных

10. Причиной «мертвой точки» является

а) нарушение работы вегетативных систем

б) торможение дыхательного центра

в) биохимические процессы в крови

г) рассогласование двигательной и вегетативной систем.

11. Средством, исключающим «мертвую точку» является

а) разминка.

б) предстартовое и стартовое состояние

в) врабатывание.

г) устойчивая работоспособность

12.Для возникновения второго дыхания необходимо

а) уменьшить нагрузку

б) уменьшить работу внутренних органов

в) установить одинаковый ритм нагрузки и внутренних органов.

г) провести разминку

13. Причины вызывающие утомление

а) снижение возбудимости нервных центров.

б) снижение деятельности выделительной системы

в) изменение химизма мышечной ткани.

г) снижение работы органов пищеварения

14. Утомление при различных видах работы возникает

а) одинаково

б) наблюдается специфичность для каждого вида работы.

в) зависит от разминки

г) от индивидуальных особенностей

15. Восстановительный период имеет особенности

а) гетерохронность.

б) фазность

в) волнообразность.

г) непрерывность

Тест контроля по физиологическим состояниям вариант 2

1. Предстартовое состояние формируется во время

а) подготовки к соревнованиям.

б) перед тренировкой

в) во время тренировки

г) перед экзаменами

2. Условным раздражителем в формировании предстартового состояния является

а) обстановка.

б) установка.

в) мышечная работа

г) сигналы II системы.

3. Стартовое состояние зависит

а) от типа высшей нервной деятельности.

б) степени тренированности.

в) от пола

г) от возраста

д) от лабильности возбуждения и торможения

4. Различают несколько видов разминки

а) специфическая

б) общая.

в) специальная.

г) возрастная

5.Длительный период врабатывания при работе

а) субмаксимальной

б) большой.

в) умеренной.

г) максимальной

6.Механизм врабатывания заключается

а) образование установочных рефлексов

б) по принципу отрицательной индукции.