Раздел 1. Анатомия и физиология двигательного аппарата

Тема 1.1. Строение двигательного аппарата. Двигательная единица. Типы ДЕ. Сократительная деятельность скелетных мышц обеспечивает поддержание позы человека, перемещение частей тела относительно друг друга, передвижение человека в пространстве. У человека двигательный аппарат состоит из: 1) двигательных нервных клеток, или мотонейронов, длинные отростки (аксоны) которых идут к мышцам; 2) поперечно-полосатых скелетных мышц; 3) костей скелета с их суставами и связками.

Морфофункциональным элементом нервно-мышечного аппарата является двигательная единица, которая включает в себя мотонейрон и иннервируемые им мышечные волокна.

В моторную единицу входят однотипные волокна – медленные и быстрые. Медленные мышечные волокна иннервируются высоковозбудимыми нейронами (с низкими порогами возбуждения). Быстрые мышечные волокна иннервируются высокопороговыми нейронами. Низкопороговые двигательные единицы включаются в работу первыми, вслед за ними включаются быстрые волокна, поддерживая высокий темп сокращения в уже начавшей сокращаться мышце. Медленные волокна адаптируются к малоинтенсивной работе, с адекватным для нее потреблением кислорода. Они отличаются высокой активностью окислительных и низкой активностью гликолитических ферментов и АТФ-азы. В быстрых волокнах, напротив, понижена активность окислительных ферментов, а активность гликолитических ферментов и АТФ-азы миозина очень высока. Они хорошо адаптируются к работе скоростного и скоростно-силового характера, но быстро утомляются.

Скелетные мышцы человека состоят из ДЕ всех трех типов, но в разном соотношении. Их соотношение у разных людей в одной и той же мышце определяется генотипом.

Тема 1.2. Анатомо-физиологические особенности мотонейрона. Мотонейрон состоит из клеточного тела и отростков этого тела. Внутри тела находится нейроплазма. От тела клетки отходят дендриты и один аксон, идущий к мышце. Характерной особенностью нервной клетки является наличие гранулярного ретикулума с большим количеством рибосом и нейрофибрилл.

Размер мотонейрона определяет важное его свойство – порог возбуждения. Чем меньше размер мотонейрона, тем легче он возбуждается. Различие в возбудимости (порогах) обусловлено тем, что действие возбуждающих синапсов на малый мотонейрон более эффективно, чем на большой мотонейрон. Малые мотонейроны являются низкопороговыми, а большие – высокопороговыми мотонейронами.

Тема 1.3. Строение и функции скелетных мышц. Скелетная мышца, непосредственный исполнитель двигательного акта, представляет собой орган, построенный из мышечной ткани. Структурным элементом мышцы является мышечная клетка – мышечного волокна (диаметр 10-100 мк, длина 10–12 см). Таких волокон в мышце насчитывается много тысяч. Между ними находится связывающая их соединительная ткань.

Мышца снабжена двигательными, чувствительными и симпатическими нервными волокнами. Большое количество кровеносных капилляров расположены вдоль мышечных волокон и образуют вокруг них петлистую сеть. Во время работы число открытых капилляров значительно возрастает.

Мышечное волокно имеет тонкую эластическую оболочку – сарколемму, многочисленные ядра, митохондрии и другие органоиды, а также сложную систему тончайших канальцев и полостей – саркоплазматическую сеть. Сократительным образованием в мышечном волокне являются миофибриллы, они очень тонки и отделены одна от другой тончайшим слоем саркоплазмы.

Тема 1.4. Концевая пластинка. Механизм нервно-мышечной передачи. В концевой пластинке окончание афферентного волокна, лишенное миелиновой оболочки, очень тонкое и погружено в углубление мышечного волокна. Пресинаптическая и постсинаптическая мембраны концевой пластинки шире и толще, чем в синапсе ЦНС. Каждая мембрана состоит из трех слоев. Наружный слой постсинаптической мембраны, обращенный в постсинаптическую щель, имеет складчатое строение, что увеличивает его поверхность. В аксоплазме пресинаптической части содержится много митохондрий и синаптических пузырьков, содержащих ацетилхолин.

Проведение возбуждения через нервно-мышечные синапс имеет особенности: 1) скорость проведения в нервно-мышечном синапсе в тысячи раз меньше, чем в нервном волокне; 2) нервно-мышечный синапс может передавать возбуждение только в одном направлении – от нервного волокна к мышечному; 3) передача возбуждения через нервно-мышечный синапс происходит посредством химических процессов.

При передаче возбуждения с нерва на мышечное волокно выделяют три процесса: 1) электрический – достижение нервным импульсом концевой веточки аксона, деполяризацию и повышение проницаемости ее мембраны, выделение ацетилхолина в синаптическую щель; 2) химический – диффузия ацетилхолина к постсинаптической мембране и образование на ней комплекса с холинорецептором; 3) электрический – увеличение ионной проницаемости постсинаптической мембраны и возникновение локального электрического потенциала, развитие потенциала действия мышечного волокна.

Тема 1.5. Механизм и химизм мышечных сокращений. Сократимость обеспечивается наличием саркоплазматического ретикулума. В мембране ретикулума находятся две транспортные системы, которые обеспечивают освобождение Са2+ от ретикулума при возбуждении и их возврат из миоплазмы обратно в ретикулум при расслаблении мышцы.

Механизм взаимодействия между этими белками во время элементарного акта мышечного сокращения объясняет теория скользящих нитей (Хаксли и Хансон). Мышца укорачивается в результате сокращения множества саркомеров, соединенных последовательно в миофибриллах. Скольжение актиновых нитей осуществляется в момент тесного контакта поперечных мостиков миозиновой нити с актиновой.

Ведущую роль в мышечном сокращении принадлежит АТФ, активируемой мышечным белком миозином. Миозин является для АТФ ферментом, вступающим в действие при взаимном сближении сократительных элементов мышцы. Запасы АТФ в человеческом организме сравнительно невелики. Поэтому расходование ее при мышечной работе должно сопровождаться постоянным ресинтезом. Ресинтез АТФ в мышце осуществляется анаэробным и аэробным путями. В связи с этим в мышце работают три энергетические системы: фосфагенная (АТФ-КрФ) система, гликолитическая и окислительная.

Тема 1.6. Одиночное и тетаническое сокращение мышечных волокон. Механический ответ мышечного волокна на однократное раздражение называется одиночным сокращением, в котором различают фазу развития напряжения, или укорочения, и фазу расслабления, или удлинения.

При высокой частоте импульсации мотонейронов каждый последующий импульс приходится на фазу предшествующего напряжения волокна. В этом случае механические эффекты каждого предыдущего сокращения суммируются с последующим. Причем величина механического ответа последующего импульса меньше, чем предыдущего. Такой режим сокращения называется гладким тетанусом. При гладком тетанусе развиваемое напряжение в 2–4 раза больше, чем при одиночных сокращениях. В случае, когда промежутки между последовательными импульсами мотонейрона меньше времени полного цикла одиночного сокращения, но больше длительности фазы напряжения, сила сокращения ДЕ колеблется и приобретает режим зубчатого тетануса.

Раздел 2. Психофизиологические основы обучения произвольным движениям

Тема 2.1. Многоуровневая система управления движениями. Руководящая роль в управлении произвольными движениями принадлежит корковому уровню. Передняя центральная извилина лобной доли является первичной двигательной зоной с определенной проекцией участков тела.

В глубине коры центральной извилины начинается пирамидный, или кортико-спинальный путь. Периферические отростки двигательных нейронов выходят из коры, проходят белое вещество полушарий и через внутреннюю капсулу входят в ствол мозга; в конце ствола мозга они частично перекрещиваются и затем спускаются в спинной мозг. Эти отростки заканчиваются в сером веществе спинного мозга.

Черное вещество вместе с красными ядрами (средний мозг) и ретикулярной формацией ствола мозга принимают участие в регуляции мышечного тонуса, в выполнении требующих большой точности и плавности мелких движений пальцев рук. Двигательные функции мозжечка состоят в регуляции мышечного тонуса, позы и равновесия, координации выполняемого целенаправленного движения, программировании целенаправленных движений.

Тема 2.2. Безусловные тонические рефлексы в произвольных движениях. Установочные рефлексы – рефлексы положения, которые координируют деятельность рефлекторных механизмов, обеспечивая такое перераспределение в напряжении мышц туловища и конечностей, которое предохраняет тело от падения и восстанавливает равновесие в случае его нарушения.

Рефлексы позы возникают при изменении положения головы в пространстве и по отношению к туловищу. В этих случаях в связи с перемещением центра тяжести тела возникает угроза на рушения его равновесия. Рефлексы позы осуществляются с рецепторов вестибулярного аппарата, с проприорецепторов мышц и сухожилии шеи, а также с рецепторов кожи в области шеи: лабиринтные и шейно-сухожильные рефлексы позы.

Выпрямительные рефлексы возникают при нарушениях нормальной позы тела. У человека выпрямительные рефлексы играют главным образом защитную роль, помогая повернуться к земле ногами при падении с высоты. Осуществляются за счет работы ствола мозга, мозжечка, экстрапирамидальной системы и коры больших полушарий.

Рефлексы вращения характеризуются медленным отклонением головы в сторону, противоположную движению, а затем быстрым возвращением в нормальное по отношению к туловищу положение. Глаза совершают подобные же движения – быстрый поворот в сторону вращения и медленный – в сторону, противоположную вращению.

Вертикальные перемещения туловища сопровождаются лифтными рефлексами. При резком опускании вниз появляется рефлекс готовности к прыжку, приземление сопровождается сгибанием ног. «Дозревание» лифтного рефлекса у детей должно происходить под контролем преподавателя.

Рефлекс на растяжение. Если к сухожилию скелетной мышцы приложить растягивающее усилие, то наблюдается активное противодействие мышцы растяжению. Это противодействие происходит благодаря рефлекторному увеличению напряжения мышечных волокон.

Сгибательный рефлекс возникает, во-первых, в ответ на болевое раздражение кожи, выполняя при этом защитную роль (удаление от раздражения). Во-вторых, он возникает при раздражении определенной группы проприорецепторов, принимая участие в осуществлении ходьбы, бега и других фазных движений.

Рефлекс отталкивания возникает при раздражении кожи стопы опорой и приводит к сближению конечности с раздражителем. Этот рефлекс лежит в основе сложных локомоций – ходьбы, бега, прыжков в длину или высоту.

Ритмические рефлексы выражены при выполнении сложных циклических локомоций: ходьба, плавание и др. Выполнение физических упражнений сопряжено с постоянной коррекцией врожденных двигательных рефлексов.

Ритмический рефлекс проявляется в двух формах: рефлекс отдачи и шагательный рефлекс. Ритмические движения одной конечности осуществляются при одностороннем изменении функционального состояния спинальных нервных центров.

Раздел 3. Психофизиологические основы управления произвольными движениями

Тема 3.1. Принцип сенсорных коррекций в управлении движениями. Физиологическая сущность координации. Принцип сенсорных коррекций в управлении движениями – срочная корректировка движений на основе постоянного обмена информацией между мышцами и пусковыми аппаратами нервной системы.

Физиологическая сущность координации заключается в согласовании деятельности отдельных органов и систем в целостном физиологическом акте. При известной условности можно выделить три вида координации: нервную, мышечную и двигательную.

Механизмы координации:

1) И. П. Павлов – кинестезические клетки двигательного анализатора обладают способностью ассоциироваться со всеми клетками коры, воспроизводя сигналы от внешних и внутренних рецепторов.

2) Принцип «конечного общего пути» Ч. Шеррингтона: количество чувствительных волокон, приносящих сигналы возбуждения в спинной мозг, во много раз меньше двигательных. На множество пусковых раздражителей может быть выполнено сравнительно небольшое число движений. Выбор их отвечает в наибольшей мере текущей двигательной ситуации.

3) Учение А. А. Ухтомского о доминанте – доминирующие нервные центры в ЦНС играют координирующую роль в целенаправленной двигательной деятельности. Устойчивость доминанты позволяет организму избирательно реагировать на внешние раздражители, которые в данный момент определяют целесообразные двигательные действия.

Тема 3.2. Роль вестибулярного, слухового и зрительного анализаторов в управлении движениями. Вестибулярный контроль мышечного тонуса – часть системы управления тонусом, включающей кору полушарий большого мозга, мозжечок, красное ядро и, наконец, сами вестибулярные ядра.

Слуховой анализатор принимает участие в анализе таких характеристик движения как частота, продолжительности его фаз. Это важно в тех видах спорта, успех в которых зависит от совместных, одновременных действий спортсменов (например, в гребле).

При определении пространственных параметров движения проприоцептивные ощущения корректируются зрительной оценкой расстояния или взаимного расположения частей тела. Эффективность выполнения многих физических упражнений зависит от способности зрительного анализатора различать предмет (стрельба, городки). Мышечная деятельность, связанная с напряженной работой зрительного анализатора (спортивные игры), сопровождается увеличением поля зрения.

Тема 3.3. Стадии формирования двигательного навыка. Двигательный навык – выработанные, заученные движения, полностью или в значительной степени автоматизированные. Навык – многокомпонентная система, включающая афферентный, эфферентный, вегетативный и центральный компоненты. В зависимости от вида деятельности значение их изменяется.

Стадии формирования двигательных навыков (В. Д. Мазниченко).

Первая стадия связана с формированием у тренирующегося понятия и зрительного представления об упражнении в целом. Главные каналы получения информации – зрительный и слуховой. Вторая стадия – начальный этап выполнения разучиваемого упражнения. Она характеризуется широкой иррадиацией возбуждения по нервным центрам при недостаточности внутреннего торможения. Это выражается в избыточной фиксированности двигательного аппарата, т. к. в движение включаются и ненужные мышечные группы. Контроль за действиями осуществляется за счет дистантных анализаторов (зрение и слух), а мышечные ощущения, возникающие при выполнении упражнения, дифференцируются еще слабо. Третья стадия характеризуется концентрацией возбуждения в тех нервных центрах, которые необходимы при управлении данным двигательным актом. Развивается внутреннее торможение – это позволяет точнее дифференцировать сигналы о совершаемом действии, особенно с проприорецепторов. На этом этапе экстероцептивный контроль действует наравне с проприорецептивным контролем. Начинает формироваться динамический стереотип, хотя ошибки в выполнении еще возможны. Четвертая стадия – автоматизация действия. Контроль за движениями осуществляется в основном за счет проприоцептивных сигналов, зрительная обратная связь отходит на второй план. Это резко сокращает время выполнения упражнения в целом. Пятая стадия – формирование умений высшего порядка. Спортсмен научается изменять детали спортивного упражнения для того, чтобы добиться максимального результата при изменившихся условиях деятельности.

Тема 3.4. Учение П. К. Анохина о функциональных системах организма. Процесс переработки афферентной информации представляет начальную фазу любой целостной интегральной деятельности. При этом одни афферентные возбуждения (обстановочная афферентация, мотивация, память) определяют качество, направление реакции; другие – обеспечивают само начало движения (пусковые раздражители). Афферентный синтез играет решающую роль в формировании адекватных двигательных реакций на изменение внешней ситуации. Модель, образ основных параметров результатов действия, формируется еще до совершения самого действия, на основе предшествующего опыта, в результате афферентного синтеза. Обратная информация сличается с этими параметрами предвидения.

Комплекс опережающих возбуждений (обратная афферентация) от совершаемого движения – физиологическое содержание акцептора результата действия. При соответствии сигналов обратной афферентации сложившемуся образу движения оно выполняется без дополнительных коррекций. При несовпадении результатов действия с акцептором возникает поиск новых, соответствующих программе движений.

Раздел 4. Психофизиологические основы проявления и развития физических качеств

Тема 4.1. Психофизиологическая характеристика физических качеств. На современном этапе развития теории физического воспитания различают пять основных физических качеств: быстрота, сила, выносливость, ловкость и гибкость. Формирование двигательных качеств в онтогенезе происходит неравномерно и гетерохронно и зависит от развития ряда систем организма. Например, совершенствование выносливости определяется в значительной мере слаженной деятельностью кровеносной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а развитие силы мышц тесно связано с ростом костной и мышечной тканей, с формированием способности управлять работой мышц. Каждому возрасту свойствен определенный уровень развития двигательных качеств. Наивысшие достижения в силе, быстроте и выносливости достигаются в разные сроки.

Систематическая тренировка ускоряет развитие двигательных качеств, но прирост их в различные возрастные периоды неодинаков.

Тема 4.2. Психофизиологические основы проявления и развития физических качеств: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости. Сила – это способность человека совершать действия с определенными мышечными напряжениями. Сила тесно связана с выносливостью и быстротой.

В основе проявления силы лежит деятельность нервно-мышечного аппарата, при этом выполняются следующие обязательные условия: 1) активация исполнительной системы (периферический нервно-мышечный аппарат); 2) осуществление режима мышечной деятельности (нервных центров, управляющих мышечной деятельностью; сократительного аппарата мышечных волокон; системы электромеханической связи мышечных волокон).

Максимальная произвольная сила зависит от факторов, влияющих на ее величину: 1) мышечных; 2) координационных.

К мышечным относятся: а) механические условия действия мышечной тяги (плечо рычага действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам); б) длина мышц; в) поперечник (толщина) активируемых мышц; г) соотношение быстрых и медленных мышечных волокон.

К координационным факторам относятся: а) центрально-нервные координационные механизмы управления мышечным аппаратом; б) механизмы внутримышечной координации; в) механизмы межмышечной координации.

Управлять мышцами, когда требуется проявить их силу, сложная задача для ЦНС. Доказано, что максимальная произвольная сила всегда ниже, чем максимальная сила мышц, которая зависит от числа мышечных волокон и их толщины. В настоящее время в связи с акселерацией отмечается тенденция более раннего развития силы отдельных групп мышц.

Быстрота – это способность человека совершать двигательные действия в минимальный для данных условий отрезок времени.

С точки зрения психологии быстрота – это способность управлять временными признаками движения, отражение в сознании человека продолжительности, темпа и ритма движения. Быстрота составляет важную основу, необходимую для успеха в большинстве подвижных игр.

Проявление высоких скоростных качеств зависит от степени развития подвижности нервных процессов, воли и координационных центрально-нервных факторов.

Обычно выделяют три разновидности проявления быстроты: 1) латентное время двигательной реакции; 2) скорость отдельного движения; 3) частота движений. Эти формы проявления быстроты не зависят друг от друга. Каждая из них имеет свои особенности, которые существуют во временных параметрах.

Выносливость – это способность человека к длительному выполнению деятельности без снижения ее эффективности.

Выносливость специфична: она проявляется у каждого человека при выполнении определенного вида деятельности, поэтому различают общую и специальную выносливость. В зависимости от типа и характера выполняемой работы различают: 1) статическую и динамическую; 2) локальную и глобальную; 3) силовую; 4) анаэробную и аэробную выносливость.

Ловкость – это способность человека быстро овладевать новыми движениями и быстро перестраивать двигательную деятельность в соответствии с требованиями меняющейся обстановки. В данном случае объектом познания выступают движения и действия, совершаемые с предельной точностью пространственных, временных и силовых параметров.

Гибкость (подвижность суставов) – это свойство упругой растягиваемости телесных структур (мышечные и соединительные), определяющее пределы амплитуды движений звеньев тела.

Гибкость определяют эластические свойства связок, суставов, мышц, строение суставов, силовые характеристики мышц и, главное, центрально-нервная регуляция. Следует отметить достаточно прочную взаимосвязь гибкости с другими физическими качествами.

Недостаточно развитая подвижность суставов ведет за собой: 1) невозможность приобрести определенные двигательные навыки; 2) замедление в темпе усвоения и совершенствования двигательных способностей; 3) возникновение повреждений; 4) задержки в развитии силы, быстроты, выносливости и ловкости; 5) ограниченность амплитуды движений; 6) снижение качества управления движениями.

У человека можно выделить две основные формы проявления гибкости:

1) при пассивных движениях; 2) при активных движениях.

Показатели активной гибкости характеризуются не только способностью мышц-антагонистов растягиваться, но и силой мышц, выполняющих движение.

Раздел 5. Адаптация систем организма к физическим нагрузкам

Тема 5.1. Физиологическое содержание адаптации. Адаптация срочная и долговременная. Теоретические предпосылки адаптации раскрыты в учении об общем адаптационном синдроме Селье – это комплекс неспецифических реакций организма на действие раздражителя, которые протекают в несколько стадий: тревоги, резистентности (сопротивления), истощения.

Для стадии тревоги характерна усиленная продукция гормонов системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Под влиянием адренокортикотропного гормона быстро повышается образование кортизола в коре, а катехоламинов в мозговом веществе надпочечников и выход этих гормонов в кровь. Кортизол поддерживает повышенный уровень сахара и аминокислот в крови, что в условиях стресса чрезвычайно важно для деятельности мозга, сердца и тех органов, на которые выпадает большая нагрузка. Адаптивное значение стадии тревоги может рассматриваться с точки зрения опережающего отражения агрессивного влияния факторов внешней среды.

Физиологические механизмы долговременной адаптации аналогичны механизмам стадии резистентности. Данная стадия – собственно адаптация.

При тяжелой (стрессовой) физической нагрузке происходит резкое уменьшение резервов АТФ, вследствие чего отношение продуктов ее распада к оставшемуся количеству возрастает. Увеличение продуктов энергообмена АТФ активирует накопление энергии в макроэргах. При этом активируется биосинтез нуклеиновых кислот и белка, что является основой долговременной адаптации. В процессе долговременной адаптации растет масса и увеличивается мощность внутриклеточных систем транспорта кислорода, питательных и биологически активных веществ, завершается формирование доминирующих функциональных систем, наблюдаются специфические морфологические изменения во всех органах, ответственных за адаптацию.

Управляющие механизмы в ходе данной фазы скоординированы. Их проявления сведены к минимуму. Однако эта фаза требует напряженного управления, что и обусловливает невозможность ее бесконечного протекания.

Если сила повреждающего агента продолжает неуклонно нарастать, то наступает срыв адаптации. Функциональные резервы адаптации исчерпываются (стадия истощения). Эта стадия не является обязательной.

Тема 5.2. Структурные предпосылки адаптации костно-мышечного аппарата. Сила, действующая в продольном по отношению к костям направлении, приводит к увеличению поперечных размеров костей и утолщению их коркового слоя. Отмечены и гистологические изменения: в структуре и расположении костных блоков, в увеличении числа остеонов и др. Это способствует увеличению механической прочности костей.

Увеличиваются масса и объем скелетных мышц, особенно тех, которые испытывают силовые и статические напряжения – за счет увеличения числа миофибрилл, объема саркоплазмы и других структурных изменений.

Тема 5.3. Адаптация кровеносной системы к физическим нагрузкам. В системе крови в процессе развития тренированности к высокой физической активности мы можем наблюдать: 1. При нормальных относительных показателях содержания гемоглобина и эритроцитов увеличивается объем циркулирующей крови. 2. За счет увеличения объема крови увеличивается общее содержание гемоглобина и эритроцитов при сохранении физиологических параметров гематокрита и вязкости крови. 3. Активируется дыхательная функция крови. 4. Повышается интенсивность процессов разрушения и продукции эритроцитов. 5. Активируются свертывающая и антисвертывающая системы крови.

Тема 5.4. Адаптация сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам. Высокие адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы, реализующиеся при физических нагрузках, следует рассматривать как эволюционно приобретенные формы приспособительной реакции: 1. Сердце увеличивается в размерах за счет гипертрофии кардиомиоцитов левого и правого желудочков, увеличивается количество митохондрий. 2. В миокарде повышается концентрация миоглобина (это приводит к улучшению переноса О2), полости сердца увеличиваются. 3. Плотность капилляров на единицу площади в сердце увеличивается. 4. Сократимость миокарда повышается благодаря положительному инотропному действию симпатических нервов. 5. Сердечный выброс повышается за счет учащения сердцебиений и увеличения ударного объема. 6. Возрастает возбудимость миокарда, изменяется биоэлектрическая активность сердца. 7. Тренированное, умеренно гипертрофированное сердце в условиях относительного физиологического покоя имеет пониженный обмен, умеренную брадикардию, сниженный минутный объем. Оно работает на 15–20 % экономнее, чем нетренированное. 8. При систематической мышечной работе в сердечной мышце снижается скорость гликолитических процессов: энергетические продукты расходуются более экономно. 9. Кровяное давление у человека при мышечной деятельности значительно увеличивается. При этом АД в работающих конечностях увеличивается в меньшей степени, чем в неработающих.

Тема 5.5. Адаптация дыхательной системы к физическим нагрузкам. Длительная тренировка с физическими нагрузками динамического характера приводит к повышению мощности и выносливости организма. Адаптивные изменения системы дыхания в условиях тренированности к высоким физическим нагрузкам: 1. Снижение частоты дыхательных актов. 2. Снижение минутного объема дыхания. 3. Увеличение дыхательных объемов и емкостей легких. 4. Увеличение максимальной вентиляции легких. 5. Повышение экономичности внешнего дыхания. 6. Увеличение мощности дыхательных мышц. 7. Увеличение подвижности грудной клетки и эластической тяги легких. 8. Увеличение диффузионной способности легких. 9. Увеличение кислородтранспортной функции сердечно-сосудистой системы. 10. Увеличение диффузионной способности тканей, особенно мышц. 11. Повышение кумуляции О2 в мышечных клетках за счет повышения концентрации миоглобина в них. 12. Повышение уровня максимального потребления О2. 13. Активация метаболических процессов.

Тема 5.6. Адаптивная роль системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Роль щитовидной, поджелудочной желез в адаптации к физическим нагрузкам. В выработке адаптивных реакций ведущую роль играет кортиколиберин (гипоталамус). Под его влиянием освобождается адренокортикотропный гормон гипофиза (АКТГ), который вызывает мобилизацию надпочечников. Гормоны надпочечников способствуют формированию комплекса адаптивных реакций, направленных на повышение устойчивости клеток и тканей организма к действию физических нагрузок.

Степень адекватности сдвигов гормональной функции коры надпочечников связана с возрастом. У детей эти сдвиги носят менее адекватный и более выраженный характер. Стрессовые раздражители, соревновательные ситуации вызывают у детей и подростков более значительны, чем у взрослых, сдвиги.

Внутрисекреторная функция половых желез стимулируется адекватными для детей и подростков физическими нагрузками. Большие нагрузки истощающего характера приводят к угнетению продукции половых гормонов, задерживают половое созревание. Интенсивные физические нагрузки в пубертатном периоде могут привести к усилению андрогенной инкреторной функции как у мальчиков, так и у девочек. Последствия этого – маскулинизация девочек-подростков.

Кратковременная мышечная работа сопровождается мобилизацией инкреторной функции поджелудочной железы. Содержание инсулина в крови при этом увеличивается. Длительные истощающие нагрузки вызывают уменьшение продукции инсулина. Вследствие этого организм переключается на новые источники получения энергии: мобилизуются процессы окисления жиров. Поджелудочная железа находится под сложным контролем со стороны системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Перенапряжение функции мозгового слоя надпочечников ослабляет функцию ее инкреторного аппарата.

Адаптация к физическим нагрузкам в значительной мере зависит от гормональной активности щитовидной железы. Повышение продукции Т4 и Т3 приводит к усилению энергетических затрат на выполнение мышечной работы. Резко возрастает при этом возможность переутомления и перетренировки. В то же время повышенная активность щитовидной железы у спортсменов в состоянии покоя способствует ускорению пластических процессов.

Раздел 6. Тренированность как специфическая форма адаптации к физическим нагрузкам

Тема 6.1. Физиологические механизмы тренированности. Под тренировкой в физиологии понимается процесс, который происходит в организме под влиянием систематической мышечной деятельности и обеспечивает повышение его работоспособности. Состояние организма, изменяющееся под влиянием тренировки, называется тренированностью.

Основное отличие тренированного организма от нетренированного в работоспособности: тренированный способен выполнять большой объём работы, чем нетренированный.

Развитие тренированности зависит от механизмов срочной и долговременной адаптации. В основе срочной адаптации – повышение силы нервных процессов, концентрация мышечных усилий. Максимальная мобилизация физиологических функций в этом случае осуществляется за счет избыточного выделения катехоламинов и кортикостероидов и др. гормонов. Эта реакция вызывает синтез новых белковых структур, т. е. останавливает структурный след для долговременной адаптации.

Структурные предпосылки адаптации должны каждый раз создаваться заново. Адаптивные изменения специфичны и определяются характером тренирующих воздействий. Так, при нагрузке силовой и скоростно-силовой направленности увеличивается физиологический поперечник мышечных волокон, появляются новые ферменты, накапливаются энергетические субстраты (гликоген, фосфагены). При работе взрывного характера в первую очередь гипертрофируются быстрые мышечные волокна. В них повышается активность АТФ-фазы и мощность системы транспорта Са2+ к сократительным элементам. При этом перестраивается метаболизм и медленных волокнах: в них активируются анаэробные механизмы ресинтеза АТФ.

Тема 6.2. Тренируемость. Генетические предпосылки тренируемости. Способность к прогрессивному изменению функциональных свойств систем и органов в процессе тренировки – тренируемость имеет врожденные, генетические предпосылки. К ним следует отнести соотношение быстрых и медленных волокон в скелетных мышцах, уровень МПК, сердечный ритм и АД в условиях покоя, устойчивость к гипоксии и др. Генетические задатки предопределяют темпы адаптации к физическим нагрузкам на выносливость (например, медленное нарастание с высоким конечным эффектом) к скоростным и скоростно-силовым нагрузкам (например, быстрое нарастание скоростно-силовых качеств и достижение высоких конечных значений). При плохой тренируемости несмотря на длительные и напряженные тренировки, уровень тренированности остается низким.

Раздел 7. Утомление и восстановление при мышечной работе.

Тема 7.1. Физиологическое содержание утомления. Процесс утомления – совокупность изменений, происходящих в различных органах, системах и организме в целом, в период выполнения физической работы и приводящих в конце концов к невозможности ее продолжения.

Биологическая роль утомления – защита организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровождающейся нарушением гомеостаза. В то же время повторное утомление, не доводимое до чрезмерного, является средством повышения функциональных возможностей организма.

По локализации утомления выделяют: 1) регулирующие системы – центральная нервная система, вегетативная нервная система и гормонально-гуморальная система; 2) система вегетативного обеспечения мышечной деятельности – системы дыхания, крови и кровообращения; 3) исполнительная система – двигательный (периферический нервно-мышечный) аппарат.

В результате мощного потока проприоцептивных и хеморецептивных импульсов в ЦНС развивается запредельное торможение. Чрезмерная частота нервных импульсов к исполнительным приборам истощает и генерирующие их нервные клетки – падает лабильность нервных центров, снижается и скорость выполнения упражнений.

Изменения в гуморальной системе регуляции могут стать ведущими факторами утомления при напряженной мышечной работе, связанной с эмоциональным стрессом. При длительной истощающей работе наряду с предельными затратами энергии продолжение работы может лимитировать и утомление системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники. Изменения в деятельности этих систем могут вести к нарушениям в регуляции вегетативных функций, прежде всего дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

Мышечное утомление является результатом изменений, возникающих либо в самом сократительном аппарате мышечных волокон, либо в нервно-мышечных синапсах, либо в системе электромеханической связи мышечных волокон. При любой из этих локализаций мышечное утомление проявляется в снижении сократительной способности мышц.

Тема 7.2. Перетренировка. Психологическое напряжение и перенапряжение в тренировочном процессе. Прогрессирующее развитие переутомления при спортивных напряжениях – перетренировка сопровождается комплексом расстройств, затрагивающих преимущественно центральный аппарат регуляции двигательных и вегетативных функций. Ранними признаками перетренировки являются расстройство сна, боязнь физических напряжений, страх перед выполнением сложных упражнений. Если же тренировки продолжаются, то появляются объективными расстройствами физиологических функций. Вначале ухудшаются нейрогуморальные регуляторные влияния на внутренние органы и двигательный аппарат, затем происходят диффузные и очаговые изменения в сердечной мышце. Изменяется сердечный ритм, при физических нагрузках появляются боли в области сердца.

Ухудшается координация движений, повышается кровяное давление, нередко уменьшается вентиляция и жизненная емкость легких. Уменьшение гормонов анаболического действия вследствие истощения гормональной активности приводит к замедлению роста тканей.

Чрезмерная физическая нагрузка без достаточного для восстановления периода отдыха приводит к перенапряжению – преждевременному износу важнейших жизнеобеспечивающих систем организма и к развитию патологических состояний. Перенапряжение возникает как результат несоответствия между запросами к организму, возникающими при мышечной работе, и его функциональными возможностями для их удовлетворения.

Выполнение чрезмерной мышечной работы в условиях волевого преодоления субъективных ощущений утомления является фактором, ускоряющим развитие перенапряжения.

Оно может возникнуть как в отдельных органах (перенапряжение сердца, костей и т. д.), так и одновременно в нескольких. В начальных стадиях перенапряжение отдельных органов может не вызывать никаких жалоб. О нем можно узнать в этот период лишь при использовании объективных методов врачебного контроля. Если не принять своевременно мер, обратимые на начальных стадиях изменения переходят в болезнь того или иного органа.

Тема 7.3. Физиология восстановленных процессов. Вся совокупность изменений после прекращения упражнения объединяется понятием восстановление. На протяжении восстановительного периода удаляются продукты рабочего метаболизма и восполняются энергетические, запасы, пластические вещества и ферменты, израсходованные за время мышечной деятельности. По существу, происходит восстановление нарушенного работой гомеостаза. В этот период происходят также изменения, которые обеспечивают повышение функциональных возможностей организма, т. е. положительный тренировочный эффект.

Общие закономерности восстановления функций после работы: 1) скорость и длительность восстановления большинства функциональных показателей находятся в прямой зависимости от мощности работы: чем выше мощность работы, тем большие изменения происходят за время работы и (соответственно) тем выше скорость восстановления; 2) восстановление различных функций протекает с разной скоростью, судить о завершении процесса восстановления в целом следует лишь по возвращению к исходному уровню наиболее медленно восстанавливающегося показателя; 3) работоспособность и многие определяющие ее функции организма на протяжении периода восстановления после интенсивной работы не только достигают предрабочего уровня, но могут и превышать его, проходя через фазу «перевосстановления» (суперкомпенсация).