Рациональное физическое воспитание и спортивное совершенствование возможны лишь при учете возрастных особенностей развития человека. В течение жизни организм претерпевает ряд закономерных морфологических, функциональных и биохимических изменений, которые носят неравномерный и неодновременный характер. Периоды ускоренного роста и развития чередуются с этапами замедления и относительной стабилизации. В процессе развития организма одни функции формируются раньше, другие – позднее, однако это не свидетельствует о неполноценности растущего организма. Здоровый организм человека на каждом этапе своего развития является гармонически целым и совершенным.

1.1. Периодизация и гетерохронность развития

Под развитием понимают три основных процесса:

1) рост – увеличение числа клеток (в костях, легких и других органах) или увеличение размеров клеток (в мышцах и нервной ткани), т. е. количественный процесс;

2) дифференцирование органов и тканей;

3) формообразование, т. е. качественные изменения.

Эти процессы тесно взаимосвязаны. Например, ускоренный рост тела замедляет процессы формообразования, дифференцирования тканей, развитие вторичных половых признаков, а усиленные процессы полового развития замедляют рост тела, нарастание мышечной массы.

Весь жизненный цикл (после рождения человека) делится на отдельные возрастные периоды, т. е. отрезки времени онтогенеза, каждый из которых характеризуется своими специфическими особенностями организма – функциональными, биохимическими, морфологическими и психологическими.

Возрастная периодизация основана на комплексе признаков: размеры тела и отдельных органов, их масса, окостенение скелета (костный возраст), прорезывание зубов (зубной возраст), развитие желез внутренней секреции, степень полового созревания (баллы полового развития), развитие мышечной силы и пр.

С учетом количественных и качественных изменений в организме различают следующие возрастные периоды: 1-10 дней – новорожденный; 10 дней – 1 год – грудной возраст; 1–3 года – раннее детство; 4–7 лет – первое детство; 8-12 лет (мальчики) и 8-11 лет (девочки) – второе детство; 13–16 лет (мальчики) и 12–15 лет (девочки) – подростки; 17–21 год (юноши) и 16–20 лет (девушки) – юношеский; 22–35 лет – первый зрелый; 35–60 лет (мужчины) и 35–55 лет (женщины) – второй зрелый; 60–74 года – пожилой; 75–90 лет – старческий; 90 лет и более – долгожители,

В школьном обучении выделяют дошкольный возраст (до 6–7 лет), младший школьный (до 9-10 лет), средний (до 13–14 лет) и старший школьный возраст (до 16–17 лет, а в связи с продлением до 12-летнего срока обучения в школе – до 18–19 лет).

Особо отмечают период полового созревания (так называемый переходный, или пубертатный, период (греч . пубертис «оперение»), выделяя препубертатный период (11–13 лет),

1-ю фазу пубертата – мальчики 13–15 лет и девочки 11–13 лет,

2-ю фазу пубертата – мальчики 15–17 лет и девочки 13–15 лет. В этот период происходит существенная гормональная перестройка в организме, развитие вторичных половых признаков, заметное ухудшение условно-рефлекторной деятельности, двигательных навыков, увеличиваются вегетативные изменения при нагрузках, возрастает утомление, затрудняется речь, отмечается неуравновешенность эмоциональных реакций и поведения. Заметным является пубертатный скачок роста – значительный годовой прирост длины тела – у девочек около 13 лет, у мальчиков – около 14 лет (рис. 46).

Рис. 46. Пубертатный скачок роста длины тела у девочек (I) и мальчиков (II)

Основными закономерностями возрастного развития являются периодизация и гетерохронность (греч. гетерос. – «другой», хронос – «время»), т. е. неравномерность и разновременность роста и развития.

В ходе онтогенеза наблюдаются определенные периоды формирования отдельных функций и органов, ускорение и замедление их роста. Периоды ускорения развития различных функций не совпадают. Наиболее интенсивный рост длины тела происходит на протяжении первого года жизни и в период полового созревания: в среднем у девочек в 12–13 лет, у мальчиков в 14–15 лет. Речь формируется до 2–3 лет, а речевая регуляция движений с 4–5 лет. В возрасте 6–7 лет начинается смена молочных зубов на постоянные. Основные позы тела осваиваются до одного года, а основной фонд движений закладывается до трех лет. В возрасте 6-12 лет достигается максимальное развитие иммунной ткани в организме. До 8 лет увеличивается длина шага, а с 8–9 лет нарастает темп ходьбы и бега. После 14 лет заметно нарастают масса тела и сердца.

Периодизация в развитии мозга проявляется в более раннем созревании первичных (проекционных) полей коры больших полушарий (до рождения и первые годы после рождения), затем – вторичных полей (зон опознания и осмысления информации) и в наиболее позднем созревании ассоциативных третичных полей (зон афферентного синтеза, прогнозирования и формирования программ поведения). Анатомически (по толщине и занимаемой территории) третичные поля к 7–8 годам созревают лишь на 80 % от размеров взрослого мозга, а функциональное их развитие продолжается вплоть до 18–20 лет и более.

В связи с основными закономерностями возрастной периодизации строится программа обучения детей в школе, нормирование физических и умственных нагрузок, определение размеров мебели, обуви, одежды и пр. Закономерности роста и развития человека учитываются в законодательстве – возможность получить работу, вступить в брак, нести ответственность за проступки, получать пенсию и пр.

1.2. Сенситивные периоды

Переход от одного возрастного периода к другому является переломным этапом развития: организм меняет одно качественное состояние на другое. Скачкообразные моменты развития целого организма, отдельных его органов и тканей называются критическими. Они жестко контролируются генетически. С ними частично совпадают так называемые сенситивные периоды (периоды особой чувствительности), которые возникают на их базе и менее всего контролируются генетически, т. е. являются особенно восприимчивыми к влияниям внешней среды, в том числе педагогическим и тренерским.

Критические периоды переключают организм на новый уровень онтогенеза, создают морфофункциональную основу существования организма в новых условиях жизнедеятельности (например, активация определенных генов обеспечивает возникновение переходного периода у подростков), а сенситивные периоды приспосабливают функционирование организма к этим условиям (оптимизируются перестроечные процессы в различных органах и системах организма, налаживается согласование деятельности различных функциональных систем, обеспечивается адаптация к физическим и умственным нагрузкам на новом уровне существования организма и т. п.). С этим связана высокая чувствительность организма к внешним влияниям в сенситивные периоды развития.

Благоприятные воздействия на организм в сенситивные периоды оптимальным образом содействуют развертыванию наследственных возможностей, превращению врожденных задатков в определенные способности, а неблагоприятные – задерживают их развитие, вызывают перенапряжение функциональных систем, в первую очередь нервной системы, нарушение психического и физического развития.

Тренировочные воздействия в сенситивные периоды наиболее эффективны. Возникает более выраженное развитие физических качеств – силы, быстроты, выносливости и др., наилуч шим образом происходят реакции адаптации к физическим нагрузкам, в наибольшей степени развиваются функциональные резервы организма.

Сенситивные периоды для развития различных физических качеств проявляются гетерохронно. Так, например, сенситивный период развития абсолютной мышечной силы наблю дается в 14–17 лет (максимального значения качество силы достигает к возрасту 18–20 лет). Сенситивный период развития различных проявлений качества быстроты (рис. 47) приходится на 11–14 лет (максимальный уровень достигается к 15-летнему возрасту). Примерно этот же период является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей (рис. 48). Для общей выносливости сенситивный период проявляется гораздо позже – в 15–20 лет (максимальное значение – в 20–25 лет). Развитие гибкости особенно бурно происходит с 3–4 до 15 лет, а ловкости – с 7-10 до 13–15 лет. Именно на протяжении сенситивных периодов применяемые средства и методы в физическом воспитании достигают наилучшего тренирующего эффекта. В последующие периоды те же средства и объемы тренировочных нагрузок подобного прироста физических качеств не обеспечивают.

Рис. 47. Возрастная динамика показателей в теппинг-тесте (максимально частое движение кистью):

1 – лица мужского пола. 2 – лица женского пола (по: В.К. Бальсевич. 2000)

Рис. 48. Возрастная динамика показателя высоты вертикального прыжка с места:

1 – лица мужского пола. 2 – лица женского пола (по: В.К. Бальсевич, 2000)

Для человека наиболее важен сенситивный период формирования речи (и соответствующих областей мозга) – до 2-3-х лет жизни. Дети, по воле случая воспитанные среди животных (в стае волков, среди обезьян и др.) и пропустившие этот период, не могут, вернувшись в человеческое общество, адаптироваться к жизни в новых условиях, овладеть речью, необходимыми навыками и даже погибают вследствие этого, не достигнув взрослого состояния.

1.3. Влияние наследственности и окружающей среды на развитие организма

Возрастные показатели роста и развития организма его фенотип являются сплавом врожденных и приобретенных признаков. С одной стороны, они определяются наследственными факторами – генотипом, что необходимо учитывать при спортивном отборе, прогнозировании спортивной одаренности. С другой стороны, развитие организма определяется влияниями внешней среды. Для человека важнейшие влипни я – это воздействия социальной среды: воспитание, образование, спортивная тренировка, профессиональное обучение и пр., что определяет приобретенные черты роста и развития.

Определение степени наследственных влияний производится генеалогическим методом (путем изучения родословных), цитогенетическим методом (анализом наследственного материала клеток), популяционным методом (исследование врожденных изменений организма в изолированных группах населения – на отдельных островах, в труднодоступных лесах, горах и пр.), а также близнецовым методом.

Так, с помощью генеалогического метода было прослежено сохранение на портретах в течение нескольких веков типичного строения лица у владетелей родовых замков – «Габсбургский нос и губа». Изучение этим методом врожденных патологий вскрыло генетическую природу почти 4 тыс. заболеваний. Одним из таких примеров является гемофилия – несвертываемость крови, в результате чего человек может погибнуть от малейшей царапины из-за кровотечения. Патологический ген передается через организм женщин, но болеют гемофилией мужчины. В частности, известно, что сын последнего Российского императора Николая II царевич Алексей получил это заболевание в наследство от английской королевы Виктории – своей прабабушки, как и многие ее потомки мужского пола в различных странах Европы.

В спортивных семьях, по О. Астранду, довольно часто (в 50 % случаев) наблюдаются двигательно одаренные дети (а если оба родителя спортсмены, то в 70 % случаев). Однако, как свидетельствуют десятки тысяч наблюдений, спортивная одаренность не определяется одним геном, а является результатом действия комплекса генов.

Корреляция двигательных возможностей детей и родителей, изученная в английских колледжах для избранных семейств по архивным данным, показала, что в 12-летнем возрасте выявить значимую корреляцию между предками и потомками удается не всегда. Для показателей длины тела (г = 0,5), результатов прыжков в длину с места (г = 0,71) и бега на короткую дистанцию -50 ярдов (г = 0,48) корреляция достоверна, но она отсутствует для результатов метания теннисного мяча и гимнастических упражнений. Можно было сделать вывод, что наследуются Лишь определенные двигательные возможности.

Специальные исследования внутрисемейного сходства показали, что для наследования спортивно-важных задатков имеют значение количество детей в семье, преобладание среди них мальчиков или девочек и даже порядок рождения ребенка в семье. Выяснено, что искать будущих спортсменов следует преимущественно в семьях с двумя-тремя детьми, отдавая предпочтение не старшим, а младшим детям, а также учитывая, что у мужчин-спортсменов двигательные способности передаются несомненно по мужской линии, а у женщин-спортсменок, в отличие от этого, – преимущественно по женской линии.

При использовании близнецового метода сравниваются наследственные признаки однояйцевых (монозиготных) близнецов, имеющих практически одинаковую наследственность, и разнояйцевых близнецов (гетерозиготных или дизиготных), в фенотипе которых гораздо больше проявляются влияния внешней среды. Известно, что однояйцевые близнецы имеют один и тот же пол, одинаковые отпечатки пальцев, одну и ту же группу крови, их ткани при пересадках не отторгаются, у них не только имеется большое сходство внешности, но и характеров.

Для количественной оценки наследственности часто используют коэффициент Хольцингера (Н), который определяет генетическую долю в общем развитии организма. При Н > 0,7 (70 % и более) доля генетических влияний очень высока (табл. 17).

В результате использования близнецового метода выявлено, что под выраженным генетическим контролем находятся размеры и состав тела, такие функциональные показатели, как время двигательной реакции, чувство ритма, максимальная частота движений, скорость спринтерского бега, абсолютная мышечная сила, гибкость, максимальное потребление кислорода, анаэробные возможности человека и др. Эти показатели меньше всего подвержены изменениям в процессе тренировки, соответственно их учет необходим в процессе спортивного отбора и спортивной ориентации.

Особенно значительны наследственные влияния на умственную работоспособность и на различные показатели электрической активности коры больших полушарий. Отмечают существенный генетический вклад в показатели размеров сердца, формы ЭКГ, величину диастолического давления крови, некоторых параметров крови и другие физиологические величины.

Из физических качеств наиболее зависимыми от врожденных задатков являются качества быстроты и гибкости. Среднее положение занимает качество силы.

Наименее зависимыми от наследственности и соответственно наиболее тренируемыми физическими качествами являются координационные возможности (ловкость) и общая выносливость.

В большой степени поддается изменениям в результате внешних воздействий масса тела. Снижение веса происходит при его сгонке спортсменами, в случаях болезни, голода, диеты и пр. Направленное увеличение веса у спортсменов достигается при специальном усиленном питании, в случаях ожирения, при переедании и т. п.

Таблица 17

Показатели влияния наследственности (Н) на некоторые морфофункциональиые признаки организма человека

(по данным разных авторов)

Для спортсменов и тренеров особенно важно, что генетический контроль больше выражен в молодом возрасте (когда особенно велик контингент занимающихся физическими упражнениями) и нарастает по мере увеличения мощности физической нагрузки (что характерно для соревновательной деятельности в спорте).

1.4. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст

Важной особенностью возрастного развития в настоящее время стала акселерация (лат. акселератио – «ускорение»). Различают акселерацию эпохальную и индивидуальную. Под эпохальной акселерацией понимают ускорение роста, физического развития, полового созревания и психического развития организма человека, которое наблюдается с конца XIX – начала XX в. по сравнению с предыдущими годами. Употребляют также термин «секулярный тренд» (вековая тенденция). Такое явление наблюдается в разных странах, в различных городах и сельской местности (рис. 49).

За последние 30–40 лет у новорожденных детей средняя длина тела увеличилась на 0,5–1 см и масса тела – на 100–150 г. В возрасте 1 года дети стали в среднем длиннее на 5 см и тяжелее на 1,5–2 кг, чем 50–75 лет назад.

Весьма объемное исследование, охватившее детей в возрасте 5–7 лет, было выполнено в различных странах (Северной Америке, Англии, Швеции, Польше) за длительный период времени – с 1800 до 1950 г. Оказалось, что дети этого возраста За каждое десятилетие в среднем увеличивались на 1,5 см в длину и на 0,5 кг массы тела.

Рис. 49. Эпохальная акселерация.

Рост юношей 19 лет – швейцарцев и японцев в 1910 и 1962 гг. (по: Т. Ishiko, 1973)

Подростки и юноши 14–17 лет Москвы, Ленинграда и Киева в 1960-1970-х годах по сравнению с 1923–1925 годами оказались выше на 10–13 см, тяжелее на 9-11 кг, окружность их груди больше на 4,7 см.

Ускорилось половое созревание, раньше формируются вторичные половые признаки, на 1,5–2 года раньше появляются первые менструации у девочек, отмечаются случаи раннего деторождения (с 8–9 лет).

В настоящее время максимального роста девушки и юноши достигают в 16–19 лет, а 50 лет назад они достигали его к 20–26 годам. У 19-летних юношей в Швейцарии средние значения роста в 1888–1890 годах были 164 см, в 1962 г. – 173 см; в Японии эти показатели в 1910 г. составили 162 см, в 1962 г. – 167 см.

Соответственно раньше формируются и физические качества у подростков, особенно у юных спортсменов. Так, мальчики 14–14,5 лет, специально не занимающиеся спортом, прыгали в длину с места в 1927 г. на 178 см, в 1967 г. – на 191 см; результаты бега на 60 м в этом возрасте составили в 1938 г. 9,19 с, в 1962 г. -8,86 с.

Американские школьники 14-17-летнего возраста в 1963–1964 годах превосходили по силе сверстников, учившихся в той же школе в 1899 г., на 4–5 кг.

По вопросу о причинах эпохальной акселерации нет единого мнения. Считают, что это явление может быть обусловлено усиленным ультрафиолетовым облучением (гелиогенная теория), влиянием на эндокринные железы магнитных волн, возросшей космической радиацией, увеличением потребления белков (алиментарная теория), повышенным поступлением в организм витаминов и минеральных солей (нутригенная теория), ростом количества получаемой информации, особенно в условиях городской жизни. Предполагают, что природные факторы могут вызывать периодические изменения в генетике человека, обусловливая эпохальные вспышки акселерации.

В результате акселерации изменяются стандарты мебели, одежды, обуви, пересматриваются сроки начала обучения в школе и начала спортивной специализации, режимы труда и отдыха детей. Обучение в школе начинается в настоящее время с 6–7 лет, а не с 8 лет, как в начальные десятилетия XX века. Значительно раньше во многих случаях начинаются занятия физической культурой и спортом: плаванием с первых дней жизни; фигурным катанием, гимнастикой – с 3–4 лет; теннисом – с 5–6 лет; баскетболом – с 6–7 лет.

Однако увлекаться этим нельзя, так как на общем фоне эпохальной акселерации существуют огромные индивидуальные различия в темпах созревания организма. В связи с этим, наряду с понятием эпохальной акселерации как общебиологического явления, существует и понятие об индивидуальной или внутригрупповой акселерации, т. е. явлении ускорения развития отдельных детей и подростков в определенных возрастных группах.

Реальный уровень развития организма человека не всегда соответствует его хронологическому или паспортному возрасту, т. е. количеству прожитых лет. Возникло понятие – биологический возраст, отражающее реальное состояние развития органов и систем организма в онтогенезе.

Биологический возраст определяют по общим размерам тела, темпам прорезывания молочных зубов и их замены на постоянные (зубной возраст), по степени зрелости костной системы (костный возраст) и по показателям развития вторичных половых признаков, выраженность которых оценивается в баллах.

При определении баллов полового развития для мальчиков отмечают степень оволосения лобка (Pubis), оволосения подмышечных впадин (Axillaris), оволосения лица (Facies), увеличение щитовидного хряща гортани – кадыка (Larinx) и изменение тембра голоса (Vox). Для девочек отмечают степень оволосения лобка, развитие волос в подмышечной впадине (Axillaris), развитие молочной железы (Mamma) и становление менструальной функции (Menses). Косвенным показателем биологического возраста является так называемый филиппинский тест. Он становится положительным в среднем около 5–6 лет, когда пальцами правой руки, положенной на голову при вертикальном ее поддержании, дети перекрывают левую ушную раковину.

По степени соотношения биологического и паспортного возраста различают акселератов (или акселерантов) – детей и подростков с ускоренным развитием, когда биологический возраст опережает паспортный; медиантов – соответствующих паспортному возрасту, и ретардантов – отстающих в развитии от паспортного возраста. В среднем около 13–20 % от общего количества детей, относящихся к данному возрасту, представляют собой акселератов. Столько же примерно детей относится к ретардантам. Основную же массу составляют медианты.

Для акселератов характерны более высокий рост, большая мышечная сила и объем сердца, более высокие значения жизненной емкости легких, более длительная задержка дыхания, более раннее половое созревание и ускоренное психическое развитие. У детей и подростков, опережающих по росту и развитию своих сверстников, отмечаются ускоренные темпы формирования физических качеств. Они имеют преимущество при занятиях баскетболом, волейболом, теннисом, греблей, плаванием.

Различия биологического и паспортного возраста могут достигать у акселератов 3–5 лет. Например, юные баскетболисты и пловцы 13 лет по показателям роста и развития могут соответствовать 18-летним спортсменам. Однако чрезмерное ускорение созревания не всегда положительно отражается на состоянии ряда функций организма. У акселерированных детей рост и развитие сердца отстает от роста тела, что может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. Избыточное выделение гормона роста (соматотропина передней доли гипофиза), обеспечивающее сверхвысокий рост, сопровождается недостаточностью половых гормонов, что требует особого внимания к предъявлению нагрузок гигантам.

Для ретардантов характерно отставание в половом созревании и уменьшение доли жирового компонента тела. Замедленный рост длины и массы тела у детей-ретардантов создают им преимущество в развитии относительной силы и прыгучести. Благодаря меньшему весу и большей гибкости девочки-ретардантки предпочтительны в спортивной гимнастике, акробатике, фигурном катании.

В настоящее время считают, что очень часто рост и развитие у акселератов заканчиваются раньше, а у ретардантов продолжаются значительно дольше. В результате конечная длина тела во взрослом состоянии у ретардантов может оказаться больше, чем у акселератов.

Более медленное созревание мозга также приводит к лучшему его развитию и более высоким умственным способностям. Показано, что у спортсменов сердце растет медленнее и достигает большего объема и большей мощности сердечной мышцы, чем у нетренированных сверстников.

Имеются отдельные сообщения, что в последние десятилетия (с 1980-х годов) явления эпохальной акселерации несколько менее выражены.

Детский организм – сложная саморегулирующаяся система, развитие которое определяется как заложенный в него генетической программой, так и воздействием факторов внешней среды. Сформированное в детские годы оптимальное функциональное состояние организма служит основой хорошего здоровья людей зрелого и пожилого возраста.

Одной из важнейших задач возрастной физиологии является нормирование физических нагрузок для детей с учетом различного их возраста. Достаточное и правильно организованное физическое воспитание становится действенным средством сохранения и укрепления здоровья, улучшения физического и функционального развития детей и подростков.

2.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и сенсорных систем

Организм детей первых лет жизни значительно отличается от организма людей более старшего возраста. Уже в первые дни адаптации к жизни вне материнского организма ребенок должен осваивать самые необходимые навыки питания, приспосабливаться к различным температурным условиям среды, реагировать на окружающие лица и т. п. Все реакции приспособления к условиям новой среды требуют быстрого развития мозга, особенно его высших отделов – коры больших полушарий.

Различные зоны коры созревают не одновременно. Раньше всего (в первые же годы жизни) созревают проекционные зоны коры (первичные поля) – зрительные, моторные, слуховые и др., затем вторичные поля (периферия анализаторов) и позднее всего, вплоть до взрослого состояния – третичные, ассоциативные поля коры (зоны высшего анализа и синтеза). Так, моторная зона коры (первичное поле) в основном сформирована уже к 4 годам, а ассоциативные поля лобной и нижнетеменной области коры по занимаемой территории, толщине и степени дифференцирования клеток к возрасту 7–8 лет созревают лишь на 80 %, особенно отставая в развитии у мальчиков по сравнению с девочками.

Быстрее всего формируются функциональные системы, включающие вертикальные связи между корой и периферическими органами и обеспечивающие жизненно необходимые навыки – сосания, защитных реакций (чихания, моргания и пр.), элементарных движений. Очень рано у детей грудного возраста в районе лобной области формируется центр опознания знакомых лиц. Однако медленнее происходит развитие отростков корковых нейронов и миелинизация нервных волокон в коре, процессы налаживания горизонтальных межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий. В результате этого для первых лет жизни характерна недостаточность межсистемных взаимосвязей в организме (например, между зрительной и моторной системой, что лежит в основе несовершенства зрительно-двигательных реакций).

Детям первых лет жизни требуется значительная длительность сна, с небольшими перерывами для бодрствования. Общая длительность сна в возрасте 1 года составляет 16 часов, 4–5 лет -12 часов, 7-10 лет – 10 часов, а у взрослых – 7–8 часов. Особенно велика у детей первых лет жизни длительность фазы «быстрого» сна (с активацией обменных процессов, электрической активности мозга, вегетативных и моторных функций и быстрыми движениями глаз) по сравнению с фазой «медленного» сна (когда все эти процессы замедляются). Выраженность фазы «быстрого» сна связывают со способностью мозга к обучению, что соответствует активному познанию внешнего мира в детском возрасте.

Электрическая активность мозга отражает разобщенность различных территорий коры и незрелость корковых нейронов – она нерегулярна, не имеет доминирующих ритмов и выраженных фокусов активности, преобладают медленные волны. У детей в возрасте до 1 года в основном встречаются волны с частотой 2–4 колебания в 1 с. Затем преобладающая частота колебаний электрических потенциалов нарастает: в 2–3 года – 4–5 колеб./с; в 4–5 лет – 6 колеб./с; в 6–7 лет – 6–7 колеб./с; в 7–8 лет -8 колеб./с; в 9 лет – 9 колеб./с; усиливается взаимосвязанность активности различных корковых зон. К возрасту 10 лет устанавливается основной ритм покоя – 10 колеб./с (альфа-ритм), характерный для взрослого организма.

Для нервной системы у детей дошкольного и младшего школьного возраста характерна высокая возбудимость и слабостъ тормозных процессов, что приводит к широкой иррадиации возбуждения по коре и недостаточной координации движений. Однако длительное поддержание процесса возбуждения еще невозможно, и дети быстро утомляются. При организации занятий с младшими школьниками и особенно с дошкольниками нужно избегать долгих наставлений и указаний, продолжительных и монотонных заданий. Важно строго дозировать нагрузки, так как дети этого возраста отличаются недостаточно развитым ощущением усталости. Они плохо оценивают изменения внутренней среды организма при утомлении и не могут в полной мере выразить их словами даже при полном изнеможении.

При слабости корковых процессов у детей преобладают подкорковые процессы возбуждения. Дети в этом возрасте легко отвлекаются при любых внешних раздражениях. В такой чрезвычайной выраженности ориентировочной реакции (по И.П. Павлову, рефлекса «Что такое?») отражается непроизвольный характер их внимания. Произвольное же внимание очень кратковременно: дети 5–7 лет способны сосредотачивать внимание лишь на 15–20 минут.

У ребенка первых лет жизни плохо развито субъективное чувство времени. Чаще всего он не может правильно отмеривать и воспроизводить заданные интервалы, укладываться во времени при выполнении различных заданий. Сказывается недостаточная синхронизация внутренних процессов в организме и малый опыт сопоставления собственной активности с внешними синхронизаторами (оценкой длительности протекания различных ситуаций, смены дня и ночи и пр.). С возрастом чувство времени улучшается: так, например, интервал 30 секунд точно воспроизводят лишь 22 % 6-летних, 39 % 8-летних и 49 % 10-летних детей.

Схема тела формируется у ребенка к 6 годам, а более сложные пространственные представления – к 9 10 годам, что зависит от развития полушарий мозга и совершенствования сенсомоторных функций.

Недостаточное развитие лобных программирующих зон коры обусловливает слабое развитие процессов экстраполяции. Способность к предвидению ситуации в 3–4 года у детей практически отсутствует (она появляется в 5–6 лет). Им трудно остановить бег у заданной черты, вовремя подставить руки для ловли мяча и т. п.

Высшая нервная деятельность детей дошкольного и младшего школьного возраста характеризуется медленной выработкой отдельных условных рефлексов и формирования динамических стереотипов, а также особенной трудностью их переделки. Большое значение для формирования двигательных навыков имеет использование подражательных рефлексов, эмоциональность занятий, игровая деятельность.

Дети 2-3-х лет отличаются прочной стереотипной привязанностью к неизменной обстановке, к знакомым окружающим липам и усвоенным навыкам. Переделка этих стереотипов происходит с большим трудом, приводит зачастую к срывам высшей нервной деятельности. У 5-6-летних детей увеличивается сила и подвижность нервных процессов. Они способны осознанно строить программы движений и контролировать их выполнение, легче перестраивают программы.

В младшем школьном возрасте уже возникают преобладающие влияния коры на подкорковые процессы, усиливаются процессы внутреннего торможения и произвольного внимания, появляется способность к освоению сложных программ деятельности, формируются характерные индивидуально-типологические особенности высшей нервной деятельности ребенка.

Важное значение в поведении ребенка имеет развитие речи. До 6 лет у детей преобладают реакции на непосредственные сигналы (первая сигнальная система, по И.П. Павлову), а с 6 лет начинают доминировать речевые сигналы (вторая сигнальная система).

Развитие сенсорных систем в основном происходит на протяжении дошкольного и младшего школьного возраста.

Зрительная сенсорная система особенно быстро развивается на протяжении первых трех лет жизни, затем ее совершенствование продолжается до 12–14 лет. В первые две недели жизни формируется координация движений обоих глаз (бинокулярное зрение). В два месяца отмечаются движения глаз при прослеживании предметов. С 4-х месяцев глаза точно фиксируют предмет, движения глаз сочетаются с движениями рук. Фиксация глаза на объекте повышает точность восприятия, так как при этом изображение попадает на наиболее чувствительную область сетчатки – в центральную ямку. В 6 месяцев появляются реакции антиципации – предварительного движения глаз к сигналу.

У детей первых 4–6 лет жизни глазное яблоко еще недостаточно выросло в длину. Хотя хрусталик глаза имеет высокую эластичность и хорошо фокусирует световые лучи, но изображение попадает за сетчатку, т. е. возникает детская дальнозоркость. В этом возрасте еще плохо различаются цвета. (У новорожденных, например, число колбочек в 4 раза меньше, чем у взрослых.) С учетом этих особенностей для детских игр и упражнений с предметом необходимо подбирать крупные и яркие предметы (кубики, мячи и пр.). С возрастом проявления дальнозоркости уменьшаются, растет число детей с нормальной рефракцией. Но уже в первые годы школьной жизни растет число детей с близорукостью из-за неправильной посадки при чтении, систематического рассматривании предметов на близком расстоянии от глаз (табл. 18). Близорукость появляется из-за того, что возникающее при этом напряжение глазодвигательных мышц, сводящих глаза на близком предмете, приводит к удлинению глазного яблока. В результате фокусировка лучей происходит перед сетчаткой, вызывая развитие близорукости.

Таблица 18

Возрастные изменения рефракции глаза

Большое значение для улучшения зрительной функции имеет эмоциональный характер занятий с детьми, использование различных игр. Острота зрения постепенно повышается: в 1 год -0,1, в 2 года – 0,4, в 4 года – 0,7, в 5 лет – 0,9; к 7–8 годам она достигает нормальной величины взрослого человека – 1,0. В процессе игры острота зрения у детей повышается на 30 %.

При переходе от дошкольного к младшему школьному возрасту по мере улучшения взаимосвязи зрительной информации и двигательного опыта улучшается оценка глубины пространства. Поле зрения резко увеличивается с 6 лет, достигая к 8 годам величин взрослого человека.

Зрительные сигналы играют ведущую роль в управлении двигательной деятельностью ребенка на протяжении первых 6 лет жизни. Обработка зрительных сигналов мозгом еще несовершенна. Она в основном ограничена анализом отдельных признаков предмета, происходящим в зрительных центрах затылочной области коры, и генерализованным распространением этой информации на другие центры коры.

Качественная перестройка зрительных восприятий происходит в возрасте 6 лет, когда начинается вовлечение в анализ зрительной информации ассоциативных нижнетеменных зон мозга. При этом значительно улучшается механизм опознания целостных образов.

Созревание лобных ассоциативных зон обеспечивает в возрасте 9-10 лет еще одну качественную перестройку зрительного восприятия, обеспечивая тонкий анализ сложных форм картины внешнего мира, избирательное восприятие отдельных компонентов изображения, активный поиск наиболее информативных сигналов окружающей среды.

К возрасту 10–12 лет формирование зрительной функции в основном завершается, достигая уровня взрослого организма. Этот этап отражается в ЭЭГ установлением в затылочной области коры четкого альфа-ритма (8-12 колеб./с), свойственного взрослому человеку.

Слуховая сенсорная система ребенка имеет важнейшее значение для развития речи, обеспечивая не только восприятие речи посторонних лиц, но и играя формирующую роль системы обратной связи при собственном произношении слов. Именно в диапазоне речевых частот (1000–3000 Гц) наблюдается наибольшая чувствительность слуховой системы. Ее возбудимость на словесные сигналы заметно повышается в возрасте 4 лет и продолжает увеличиваться к 6–7 годам. Однако острота слуха у детей в 7-13 лет (пороги слышимости) все же ниже, чем в 14-19 лет, когда достигается наиболее высокая чувствительность. У детей особенно широк диапазон слышимых звуков – от 16 до 22 000 Гц. К возрасту 15 лет верхняя граница этого диапазона снижается до 15 000-20 000 Гц, что соответствует уровню взрослых людей.

Слуховая сенсорная система, анализируя продолжительность звуковых сигналов, темпа и ритма движений, участвует в развитии чувства времени, а благодаря наличию двух ушей (бинауральный слух) включается в формирование пространственных представлений ребенка.

Двигательная сенсорная система созревает у человека одной из первых. Формирование проприорецепторов (мышечных веретен и сухожильных рецепторов) начинается уже со 2–4 месяца внутриутробного развития и продолжается после рождения до 4–6 лет. Подкорковые отделы двигательной сенсорной системы созревают раньше, чем корковые: к возрасту 6–7 лет объем подкорковых образований увеличивается до 98 % от конечной величины у взрослых, а корковых образований – лишь до 70–80 %.

В возрасте 1,5–2 месяцев осуществляется лишь грубый анализ проприоцептивной информации. В дальнейшем тонкость анализа повышается. Это резко улучшает возможность регуляции двигательной активности и выработки новых навыков. Условные рефлексы на проприоцептивные раздражители вырабатываются с 3-4-недельного возраста ребенка, постоянно совершенствуя сферу его моторных возможностей. Вместе с тем пороги различения силы мышечного напряжения у дошкольников все еще превышают уровень показателей взрослого организма в несколько раз. К 12-14-летнему возрасту развитие двигательной сенсорной системы достигает взрослого уровня. Повышение мышечной чувствительности может происходить и далее – до 16–20 лет, способствуя тонкой координации мышечных усилий.

Вестибулярная сенсорная система является одной из самых древних сенсорных систем организма и в ходе онтогенеза она развивается также довольно рано. Рецепторный аппарат начинает формироваться с 7-недельного возраста внутриутробного развития, а у 6-месячного плода достигает размеров взрослого организма.

Вестибулярные рефлексы проявляются у плода уже с 4-месячного возраста, вызывая тонические реакции и сокращения мышц туловища, головы и конечностей. Рефлексы с вестибулярных рецепторов хорошо выражены на протяжении первого года после рождения ребенка. С возрастом у ребенка анализ вестибулярных раздражений совершенствуется, а возбудимость вестибулярной сенсорной системы понижается, что уменьшает проявление побочных моторных и вегетативных реакций. При этом многие дети проявляют высокую вестибулярную устойчивость к вращениям и поворотам. Раннее возникновение контактов вестибулярной сенсорной системы с моторной системой и с другими сенсорными системами позволяет ребенку к 2–3 годам освоить основной фонд движений и начинать занятия физическими упражнениями с первых лет жизни – плаванием с первых недель жизни, гимнастикой и фигурным катанием с 3–4 лет и т. п.

Во время внутриутробного развития и с первых дней жизни у ребенка имеется кожная чувствительность, которая обеспечивается тактильной, болевой и температурной рецепцией.

Тактильная сенсорная система развивается рано, обнаруживая уже у новорожденных общее двигательное возбуждение при прикосновениях (особенно в области лица, губ). Однако ее невысокий уровень в первые годы жизни (повышены как абсолютные, так и дифференциальные пороги) связывают с недостаточно развитым процессом обработки получаемой информации. Тактильная чувствительность увеличивается с ростом двигательной активности ребенка и достигает максимальных значений к возрасту 10 лет.

Болевая рецепция представлена уже у новорожденных, особенно в области лица, но в раннем возрасте она еще недостаточно совершенна. С возрастом она улучшается. Пороги болевой чувствительности снижаются от грудного возраста до 6 лет в 8 раз.

Температурная рецепция у новорожденных проявляется резкой реакцией (криком, задержкой дыхания, обобщенной двигательной активностью) на повышение или понижение температуры окружающей среды. Эта реакция с возрастом сменяется более локальными проявлениями, время реакции укорачивается от 2-11 секунд в первые месяцы жизни до 0,13-0,79 секунды у взрослых. У детей первых лет жизни обнаруживаются различия реакций на охлаждение тела. Так, у детей в возрасте 3–6 лет при повышенной тревожности, развитии невротических состояний, вегетодистонии отмечены случаи плохой адаптируемости к охлаждению (по изменениям экстероцептивных рефлексов, двигательной активности, времени реакции, умственной работоспособности и другим показателям). При проведении закаливания у таких детей ухудшается терморегуляция, что требует особой осторожности.

Вкусовые и обонятельные ощущения имеются уже с первых дней жизни, но они еще непостоянны и неточны, часто бывают неадекватны раздражителям, носят обобщенный характер. Чувствительность этих сенсорных систем заметно повышается к возрасту 5–6 лет у дошкольников и в младшем школьном возрасте практически достигает взрослых значений. Время реакции на вкусовые раздражения сокращается почти в 10 раз (от 2–3 секунд у новорожденных до 0,3–0,6 секунды в 9-10 лет).

2.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система

Пропорции тела ребенка в первые годы жизни существенно отличаются от взрослых сравнительно большей длиной головы и более короткими конечностями.

На протяжении первого года жизни и в возрасте 6 лет происходит заметный прирост длины тела. В первые два года жизни усиленно растут мышцы, обеспечивающие стояние и ходьбу. В возрасте 2–4 лет преобладает рост длиннейшей и большой ягодичной мышц, в 7-12 лет – двуглавой мышцы голени. Заметно увеличивается длина сухожилий по сравнению с длиной основной массы мышцы в «брюшке». Интенсивный рост стоп наблюдается у девочек после 7 лет, а у мальчиков после 9 лет. От 5–7 лет до 10–11 лет быстро увеличивается длина конечностей, превышая скорость роста тела. Прирост массы тела отстает от скорости увеличения длины тела.

В костях и скелетных мышцах у детей много органических веществ и воды, но мало минеральных веществ. Гибкие кости могут легко изгибаться при неправильных позах и неравномерных нагрузках. Легкая растяжимость мышечно-связочного аппарата обеспечивает ребенку хорошо выраженную гибкость, но не может создать прочного «мышечного корсета» для сохранения нормального расположения костей. В результате возможны деформации скелета, развитие асимметричности тела и конечностей, возникновение плоскостопия. Требуется особое внимание к организации нормальной позы детей и использованию физических нагрузок.

Мышечные волокна ребенка тонкие и слабые, они гораздо менее возбудимы, чем у взрослых. Их рост в толщину продолжается до 30–35 лет, в длину – до 20–25 лет. С интенсивным ростом мышечных волокон происходит относительное уменьшение ядерной массы на единицу площади скелетных мышц – по сравнению с новорожденными их масса снижается к возрасту 6 лет в 4–5 раз, к возрасту 10–14 лет – в 6 раз.

Происходит перестройка иннервационного аппарата мышц. В дошкольном и младшем школьном возрасте увеличиваются размеры и дифференциация элементов мышечных, суставных и сухожильных рецепторов, достигая достаточного совершенства к 6-ти годам. На протяжении данного возрастного периода происходит перераспределение положения мышечных веретен в скелетных мышцах – от равномерного их расположения в мышце у новорожденных к сосредотачиванию веретен в концевых областях мышц, где они подвергаются большему растяжению и соответственно точнее информируют мозг о движении мышц. До 11–12 лет происходит также созревание нервно-мышечных синапсов, улучшая проведение моторных команд.

Мышечная масса детей невелика. Она составляет у новорожденных всего 20 % от веса тела, у детей 2–3 лет – 23 %, в 7–8 лет – 27 %, у 15-летних подростков – 32 %, в то время как у взрослых нетренированных людей – около 44 %, у спортсменов – порядка 50 %.

До 9-10 лет у ребенка тонус мышц-сгибателей превышает тонус разгибателей. Детям трудно длительное время сохранять вертикальную позу при стоянии, поддерживать выпрямленное положение спины при сидении.

Мышцы конечностей (особенно мелкие мышцы кисти) относительно слабее, чем мышцы туловища. Недостаточное развитие мышечно-связочного аппарата брюшного пресса может вызывать образование отвисшего живота и появление грыж при поднятии тяжестей. Сила мышц мальчиков в дошкольном и младшем школьном возрасте равна силе мышц девочек.

Несмотря на повышение абсолютной мышечной силы в возрасте 4–5 лет, относительная сила практически не изменяется, так как растет и масса тела ребенка. Лишь с возраста 6–7 лет прирост силы оказывается больше прироста массы тела, и начинает нарастать относительная сила мышц. При этом увеличиваются прыгучесть и скоростно-силовые возможности детей.

К моменту рождения ребенка все волокна его мышц являются медленными. По ходу онтогенеза происходит развитие быстрых волокон, которое завершается лишь в 14–15 лет.

2.3. Особенности крови, кровообращения и дыхания

В дошкольном и младшем школьном возрасте кровь по количеству и составу отличается от крови взрослого организма.

Количество крови у дошкольников относительно массы тела заметно больше (в 4 года – 11 % от массы тела, в 6–7 лет – 10 %), приближаясь к взрослому уровню в период младшего школьного возраста (в 11 лет – 8 %, у взрослых – 5–8%).

По мере взросления детей в их крови повышается количество эритроцитов и гемоглобина, а количество лейкоцитов снижается (табл. 19). У дошкольников в составе лейкоцитов

сравнительно больше лимфоцитов, но меньше нейтрофилов. Соответственно у них снижена фагоцитарная функция и наблюдается высокая восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Затем количество нейтрофилов повышается, а лимфоцитов снижается до взрослого уровня к моменту полового созревания. Количество тромбоцитов с возрастом практически не изменяется.

Сердце детей первых лет жизни отличается малыми размерами и шаровидной формой. Рост его объема следует за ростом массы тела. Это нарастание в дошкольном и младшем школьном возрасте имеет постепенный характер.

Минутный объем крови у 4 11 – летних детей примерно в 2 раза меньше, чем у взрослых. Небольшие размеры сердца и слабость сердечной мышцы определяют малый систолический (ударный) объем крови (20–30 мл), а в сочетании с высокой эластичностью и широким просветом сосудов – низкий уровень артериального давления (см. табл. 19).

Таблица 19

Возрастная динамика функциональных показателей и развития физических качеств у детей дошкольного и младшего школьного возраста (по: Е.К. Аганянц и др., 1991)

Выраженное в этом возрастном периоде преобладание симпатических влияний на сердце обусловливает высокую частоту сердечных сокращений в состоянии покоя. Величина ЧСС очень лабильна, легко изменяется при любых внешних раздражениях (при испуге, различных эмоциях, физических и умственных нагрузках и пр.). Величина ЧСС у новорожденных достигает 120–150 уд./мин, у дошкольников – порядка 100 уд./мин, в младшем школьном возрасте – около 90 уд./мин. Противоположные влияния парасимпатического (блуждающего) нерва на сердце постепенно нарастают в первые годы жизни и заметно усиливаются к младшему школьному возрасту, вызывая дальнейшее снижение ЧСС в состоянии покоя.

При небольшой длине кровеносного русла время кругооборота крови очень невелико – у новорожденных всего 12 секунд, у 3-летних – 15 секунд (у взрослых 20–22 секунды).

Рис. 50. Длительность дыхательного цикла и дыхательный объем у мальчиков и мужчин

(по: А.З. Колчинской, 1973)

По мере роста и развития ребенка совершенствуется его дыхательный аппарат. Дыхание у детей частое и поверхностное. Легочная ткань мало растяжима. Бронхиальное древо недостаточно сформировано. Грудная клетка сохраняет еще конусовидную форму и имеет малую экскурсию, а дыхательные мышцы слабы. Все это затрудняет внешнее дыхание, повышает энерготраты на выполнение вдоха и уменьшает глубину дыхания. Дыхательный объем дошкольника в 3–5 раз меньше, чем у взрослого человека (рис. 50). Он постепенно увеличивается в младшем школьном возрасте (см. табл. 19), но еще заметно отстает от взрослого уровня.

Из-за неглубокого дыхания и сравнительно большого объема «мертвого пространства» эффективность дыхания у детей невысока. Из альвеолярного воздуха в кровь переходит меньше кислорода, много его оказывается в выдыхаемом воздухе. Кислородная емкость крови в результате мала – 13–15 об.% (у взрослых – 19–20 об.%).

Частота дыхания у детей повышена. Она постепенно снижается с возрастом. В силу высокой возбудимости детей частота дыхания чрезвычайно легко нарастает при умственных и физических нагрузках, эмоциональных вспышках, повышении температуры и других воздействиях. Дыхание часто оказывается неритмичным, появляются задержки дыхания Вплоть до 11-летнего возраста отмечается недостаточность произвольной регуляции дыхания. Особенно это отражается на речевой функции дошкольников.

Наиболее интенсивно размеры альвеол, объем и масса легких растут на протяжении первого года жизни. От 1 года до 8 лет объем легких увеличивается в 2 раза, но он еще наполовину меньше, чем у взрослого.

Такие показатели, как длительность задержки дыхания, максимальная вентиляция легких, ЖЕЛ, определяются у детей с 5-летнего возраста, когда они могут сознательно регулировать дыхание.

Жизненная емкость легких дошкольников в 3–5 раз меньше, чем у взрослых, в младшем школьном возрасте – в 2 раза меньше (см. табл. 19). В возрасте 7-11 лет отношение ЖЕЛ к массе тела (жизненный показатель) составляет 70 мл/кг (у взрослого -80 мл/кг).

Минутный объем дыхания на протяжении дошкольного и младшего школьного возраста постепенно растет. Этот показатель за счет высокой частоты дыхания у детей меньше отстает от взрослых величин: в 4 года – 3,4 л/мин, в 7 лет – 3,8 л/мин, в 11 лет – 4–6 л/мин.

Продолжительность задержки дыхания у детей невелика, так как у них очень высокая скорость обмена веществ, большая потребность в кислороде и низкая адаптация к анаэробным условиям. У них очень быстро снижается содержание оксигемоглобина в крови и уже при его содержании 90–92 % в крови задержка дыхания прекращается (у взрослых задержка дыхания прекращается при значительно более низком содержании оксигемоглобина – 80–85 %, а у адаптированных спортсменов – даже при 50–60 %). Длительность задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) в возрасте 7-11 лет порядка 20–40 с (у взрослых – 30–90 с), а на выдохе (проба Генча) – 15–20 с (у взрослых – 35–40 с).

Величина МВЛ у детей младшего школьного возраста достигает всего 50–60 л/мин (у нетренированных взрослых людей она порядка 100–140 л/мин, а у спортсменов – 200 л/мин и более).

На протяжении первого года жизни у детей преобладает грудной тип дыхания, а в возрасте 3–7 лет начинает формироваться брюшной тип. Уже с возраста 7–8 лет начинают проявляться половые различия в показателях внешнего дыхания: у мальчиков ниже частота дыхания, больше глубина дыхания, ЖЕЛ, МОД, дыхание более экономично.

2.4. Особенности пищеварения, обмена веществ и энергии

В дошкольном возрасте у ребенка сформированы молочные зубы, которые позволяют ему перейти от молочного питания к более грубой пище. С 5–6 лет начинается смена молочных зубов на постоянные, которая в основном заканчивается к периоду полового созревания, и только третьи большие коренные зубы (зубы «мудрости») формируются вплоть до возраста взрослого человека.

С появлением молочных зубов у ребенка начинается выраженное слюноотделение. Оно усиливается на протяжении первого года жизни и продолжает совершенствоваться по количеству и составу слюны с увеличением разнообразия пищи.

Размеры желудка постепенно увеличиваются, к 6–7 годам он приобретает форму, характерную для взрослого организма. К этому возрасту заметно развиваются мышцы, обеспечивающие движения желудка и перистальтику кишечника. У детей дошкольного и младшего школьного возраста еще малочисленны и недоразвиты пищеварительные железы. Желудочный сок беднее ферментами, активность их еще мала. Это затрудняет процесс переваривания пищи. Низкое содержание соляной кислоты снижает бактерицидные свойства желудочного сока, что приводит к частым желудочно-кишечным расстройствам у детей.

В дошкольном возрасте интенсивно развиваются функции поджелудочной железы и печени ребенка. В возрасте 6–9 лет активность желез пищеварительного тракта значительно усиливается, пищеварительные функции совершенствуются. Принципиальное отличие пищеварения в детском организме от взрослого заключается в том, что у детей представлено только пристеночное пищеварение и отсутствует внутриполостное переваривание пищи.

Недостаточность процессов всасывания в тонком кишечнике в некоторой степени компенсируется возможностью всасывания в желудке, которая сохраняется у детей до 10-летнего возраста.

Особенностью обменных процессов в детском организме является преобладание анаболических процессов (ассимиляции) над катаболическими (диссимиляции). Растущему организму требуются повышенные нормы поступления питательных веществ, особенно белков. Для детей характерен положительный азотистый баланс, т. е. поступление азота в организм превышает его выведение.

Использование питательных продуктов идет в двух направлениях:

• для обеспечения роста и развития организма (пластическая функция);

• для обеспечения двигательной активности (энергетическая функция).

В связи с большой интенсивностью обменных процессов для детей характерна более высокая, чем у взрослых, потребность в воде и витаминах. Относительная потребность в воде (на 1 кг массы тела) с возрастом снижается, а абсолютная суточная величина потребления воды нарастает: в возрасте 1 года необходимо 0,8 л, в 4 года – 1 л, в 7-10 лет – 1,4 л, в 11–14 лет – 1,5 л.

В детском возрасте также необходимо постоянное поступление в организм минеральных веществ: для роста костей (кальций, фосфор), для обеспечения процессов возбуждения в нервной и мышечной ткани (натрий и калий), для образования гемоглобина (железо) и др.

Энергетический обмен у детей дошкольного и младшего школьного возраста значительно (почти в 2 раза) превышает уровень обмена у взрослых, снижаясь наиболее резко в первые 5 лет и менее заметно – на протяжении всей последующей жизни. Суточный расход энергии растет с возрастом: в 4 года – 2000 ккал, в 7 лет – 2400 ккал, в 11 лет – 2800 ккал.

2.5. Особенности терморегуляции, процессов выделения и деятельности желез внутренней секреции

2.6. Физиологические особенности адаптации детей дошкольного и младшего школьного возраста к физическим нагрузкам

 

2.6.1. Возрастные особенности управления движениями

У детей дошкольного и младшего школьного возраста нервные центры характеризуются высокой возбудимостью, относительно слабым развитием процессов торможения (особенно условно-рефлекторного внутреннего торможения). Дети отличаются быстрой утомляемостью, недостаточным развитием произвольного внимания и сильно выраженными ориентировочными реакциями.

Малый двигательный опыт, слабое отражение в сознании функциональных изменений в организме при физических нагрузках обусловливают недостаточное развитие субъективных ощущений усталости. К тому же дети не умеют в нужной мере отражать изменения своего внутреннего состояния в речевых отчетах. Даже в возрасте 8–9 лет в 41 % случаев у них вообще отсутствует ощущение усталости, а при его наличии в 77 % случаев дети сообщают о наступлении усталости лишь после окончания работы. Это требует особого внимания к тщательной дозировке мышечных нагрузок, особенно при работе с дошкольниками.

Возрастные особенности управления движениями связаны с постепенным созреванием различных отделов ЦНС (спинного мозга, подкорковых отделов и затем коры больших полушарий). Если подкорковые механизмы в большей степени готовы в первые дни и недели развития ребенка, то корковые отделы созревают позже и поэтапно: сначала первичные проекционные поля, затем вторичные (например, первичное моторное поле созревает к 4 году жизни, вторичное моторное поле – лишь к 6–7 годам), а развитие третичных полей затягивается до зрелого возраста. Дети дошкольного и младшего школьного возраста отличаются недостаточно развитыми взаимосвязями между нейронами в коре больших полушарий. Это отражается в малом числе выраженных взаимосвязей (синхронности и синфазности) электрической активности различных точек коры (рис. 51).

С основными этапами созревания мозга связаны и этапы изменений процессов управления движениями.

В возрасте 1–4 месяцев ребенок не способен к организации произвольных движений из-за высокого мышечного тонуса и отсутствия зрительно-двигательных взаимосвязей. Лишь с 4-х месяцев движения глаз сочетаются с движениями рук и эти связи закрепляются в ЦНС.

Рис. 51. Возрастная динамика межцентральных взаимосвязей в ЭЭГ

(по данным разных авторов)

В возрасте 5 месяцев – 1 года осуществляется формирование зрительно-двигательной системы и становление вертикальной позы, но еще слишком мала координация произвольных движений.

В возрасте 1–2 лет точность произвольных движений еще низка из-за отсутствия налаженной координации мышц-антагонистов. Начинают формироваться примитивные акты ходьбы и бега. Локомоции включают элементарные спинальные рефлексы (миотатические, рефлексы опоры, ритмические, перекрестные на уровне симметричных сегментов спинного мозга, перекрестные сочетательные рефлексы верхних и нижних конечностей). Они управляются спинальными механизмами и запускаются локомоторным центром среднего мозга, который находится под контролем коры больших полушарий. Переломный момент перехода от отдельных шагов к сложному локомоторному акту ходьбы определяется включением в систему управления древних автоматизмов – циклоидных форм движений, регулируемых подкорковыми ядрами. Лишь после этого ходьба становится циклической цепью двигательных актов, «мелодией» движения. Однако ходьба ребенка еще далека от совершенства, а бег малыша – семенящий, характеризуется отсутствием полетной фазы.

В возрасте 3–6 лет главным регулятором произвольных движений при их программировании и текущем контроле становятся зрительные обратные связи, формирующие единую зрительно-двигательную функциональную систему. Ведущим механизмом является механизм рефлекторного кольцевого регулирования. В процессе движения от нервных центров поступают по прямым связям моторные команды к работающим мышцам, а от зрительных, мышечных и других рецепторов тела по обратным связям передается информация о результатах движения и вносятся сенсорные поправки в моторные программы. При занятиях физическими упражнениями с детьми этого возраста важно использовать различные зрительные ориентиры, помогающие в освоении двигательных навыков.

Начиная с 5-6-летнего возраста (по мере созревания двигательной сенсорной системы) осуществляется переход к доминирующей роли проприоцептивных обратных связей. За период от 5 до 8 лет устанавливаются выраженные координационные взаимоотношения между мышцами-антагонистами, что резко улучшает качество двигательных актов.

В возрасте 6 лет формируется представление о схеме тела, связанное с важным этапом развития задних третичных полей (нижнетеменных зон коры). Приобретается адресная точность передачи моторных команд к различным звеньям тела, а сами команды становятся более тонкими и сложными.

Постепенно совершенствуется координация движений в ходьбе и беге. При ходьбе увеличивается амплитуда движений, угол разворота стоп, что повышает устойчивость тела, стабилизируются пространственные и временные параметры шагов. Правильная координация движений рук и ног при ходьбе у ребенка в 3 года наблюдается в 10 %, в 4 года – в 50 %, в 6–7 лет – в 80 % случаев. С 5–6 лет появляется способность совершать прыжки двумя ногами вместе, нарастает дальность и точность прыжков.

В возрасте 7–9 лет деятельность зрительно-двигательной системы начинает полностью контролироваться хорошо выраженными проприоцептивными обратными связями, которые приобретают значение ведущего механизма управления движениями. Механизм кольцевого рефлекторного регулирования достигает своего совершенства.

В 7–8 лет при беге хорошо выражена безопорная фаза. Это заметно повышает скорость бега. В возрасте 5–6 лет средняя скорость бега у мальчиков составляет 4,07 м/с, в 7–8 лет -4,83, в 9-10 лет – 5,09, в 11–12 лет – 6,85, в 17–19 лет – 8,46 м/с (Бальсевич В.К., 2000). Однако опорные реакции еще отличаются от взрослого типа – они «вялого» типа, характеризуются медленным развитием усилий. Координация движений при ходьбе и беге, как оказалось, имеет генетически закрепленный индивидуальный характер. Биомеханические исследования показали, что только у однояйцевых (манозиготных) близнецов имеется сходство динамических кривых опорных реакций.

У детей младшего школьного возраста с ростом скоростносиловых возможностей повышается высота вертикального прыжка. У мальчиков она на 2–4 см больше, чем у девочек.

К 9-летнему возрасту у детей завершается формирование представления о схеме пространства, что отражает очередной этап созревания заднего третичного поля коры. Ребенок хорошо ориентируется в пространстве, обладает достаточным глазомером. Однако в 7–9 лет еще недостаточно развиты процессы экстраполяции, планирования действий в предстоящие моменты. Это происходит из-за более медленного созревания передних третичных полей – ассоциативных лобных зон коры.

С 9-летнего возраста начинается развитие механизмов центральных команд, когда ребенок программирует предстоящие кратковременные движения, не имея обратной информации от периферических афферентов о результатах действия. При таком программном управлении все движение должно быть точно запрограммировано еще до его начала, так как поправки в эти команды могут вноситься лишь при повторных выполнениях двигательных актов. Включение этих механизмов отражает созревание передних третичных полей коры больших полушарий, функцией которых является предвидение будущих событий, процессы предпрограммирования.

В возрасте 10–11 лет механизм центральных команд (программного управления) уже полностью включен в моторную деятельность ребенка. Это означает, что дети этого возраста используют все механизмы управления произвольными движениями, присущие взрослому человеку.

И все же регуляция движений еще и в этом возрасте недостаточно совершенна. При высокой скорости ходьбы и бега, работы на пальцевом эргографе электрическая активность в ЭМГ работающих мышц может сохраняться и в нерабочие моменты, когда у взрослых наблюдается пауза в их активности. Это приводит к лишним энерготратам, большему утомлению мышц, ухудшает координацию и эффективность движений.

Итак, основные этапы развития моторных функций и совершенствования управления движениями у детей следующие. Первый год жизни – формирование основных поз; до 3 лет – создание основного фонда движений; в возрасте 3–6 лет – созревание механизма кольцевого рефлекторного регулирования с ведущей ролью зрительных обратных связей; в возрасте 7–9 лет – усовершенствование кольцевого рефлекторного механизма с ведущей ролью проприоцептивных обратных связей; в 10–11 лет – созревание механизма центральных команд (программного управления).

Большое значение в регуляции двигательной активности детей дошкольного и младшего школьного возраста имеет развитие межполушарных отношений. В первые годы жизни у детей доминирующим является правое полушарие. Еще не сформированы индивидуальные особенности функциональной асимметрии. Они формируются постепенно на протяжении дошкольного и младшего школьного возраста. Зачастую у детей многие функции перекладываются на неведущую конечность (например, левшей часто обучают основные действия выполнять правой рукой – есть, писать и т. п.). Такое переучивание приводит к иннервационному конфликту, когда управление движениями осуществляется неадекватными для данного организма механизмами. В результате не только ухудшаются моторные реакции, но и могут развиваться стрессовые состояния, неврозы, заикания.

Недостаточная функциональная зрелость левого полушария головного мозга у детей и преобладание у них функций правого полушария требует использования в физическом воспитании преимущественно наглядных методов обучения, прочувствования движений, использования подражательных реакций, а высокая эмоциональность детей, обусловленная большой ролью подкорковых влияний (ретикулярной формации, лимбических структур), – широкого применения различных игровых средств.

Особенно важно учитывать, что у маленьких детей в связи с поздним развитием лобных долей еще не налажена речевая регуляция движений. В 2–3 года ребенок не может выполнять двигательные действия не только под внешнюю команду, но даже под свою собственную команду «раз-два!». Эта способность постепенно формируется к 4–5 годам с развитием речевой функции и речедвигательных межцентральных взаимосвязей. Тогда не только внешняя речь посторонних лиц, но и собственная шепотная, а затем и внутренняя речь становится регулятором двигательного поведения. Налаживание речевой регуляции движений облегчает формирование двигательных навыков. Известно, что мы запоминаем из того, что читали 10 %, из того, что слышали – 20 %, что видели – 30 %, что слышали и видели – 50 %, что говорили – 70 %, что говорили и делали – 90 %.

 

2.6.2. Особенности возрастного развития физических качеств

Физические качества у детей формируются гетерохронно, в разные возрастные периоды. Для развития каждого качества имеются определенные сенситивные периоды онтогенеза, когда может быть получен наибольший его прирост. Они имеют специфические особенности проявления и индивидуальную программу развития, определяемую генетически.

Быстрота проявляется в элементарных и комплексных формах. На протяжении дошкольного и младшего школьного возраста происходит постепенное нарастание физиологической лабильности нервных центров и подвижности нервных процессов. Соответственно умеренно развиваются различные показатели быстроты – время двигательной реакции, скорость одиночного движения и максимальный темп движений. Основное ускорение развития быстроты начинается с 10-летнего возраста.

Время простой двигательной реакции на свет в 2 3 года составляет 0,6–0,8 с, к возрасту 5–7 лет это время сокращается до 0,3–0,4 с, но оно еще вдвое превышает величины у взрослых. Показатели быстроты у девочек и мальчиков не различаются в дошкольном возрасте, но в младшем школьном возрасте становятся лучше у мальчиков. С 5– до 10-летнего возраста время реакции сокращается у мальчиков с 286 до 203 мс, у девочек – с 287 до 231 мс (табл. 20).

Таблица 20

Возрастная динамика развитая физических качеств у мальчиков

(по: В.К. Бальсевич, 2000)

Сокращение времени реакции неодинаково для различных групп мышц, а величины этого показателя зависят от врожденных свойств нервной системы детей – их индивидуально-типологических особенностей.

Около 20–25 % 6-7-летних здоровых детей характеризуются низкой подвижностью нервных процессов. Это так называемые «медлительные» дети. Они имеют общее развитие, соответствующее возрастным нормам, но их реакции замедленны, а работоспособность ниже почти в 2–3 раза по сравнению с «быстрыми» детьми. Такие дети могут усваивать лишь ту информацию, которая подается в медленном темпе (с интервалами в 2 с) и теряют в среднем около 60 % информации, подаваемой быстрее (с интервалами в 0,5 с). У них плохо развита координация движений. На нагрузки в условиях дефицита времени они реагируют учащением сердцебиений и дыхания, эмоциональной напряженностью. В их ЭЭГ отмечается неустойчивая активность, мало выражены волны альфа-ритма, в 70 % доминируют тета-ритмы (4–7 колеб./с). Эти дети составляют основной контингент отстающих в школе. У них замедлена обучаемость двигательным навыкам, более низкий (на 20–30 %) темп движений, затруднены переключения движений по скорости, направлению, форме. Эти дети требуют особого внимания со стороны родителей, педагогов, тренеров. При их обучении следует избегать сложных двигательных программ, трудного выбора в условиях дефицита времени, переделок двигательных навыков, высокого темпа движений.

Скорость одиночных движений различна для разных мышечных групп и в разном возрасте. В 4 5 лет она больше для проксимальных частей конечностей, чем для дистальных. С 6–7 лет начинает преобладать скорость движений мышц, управляющих дистальными сегментами: у детей 4–5 лет больше скорость одиночных движений мышц плеча и бедра, а с 6–7 лет нарастает скорость движений пальцев.

Максимальный темп движений постепенно растет в дошкольном и младшем школьном возрасте, увеличиваясь за этот период в 1,5–2 раза. Особенно интенсивно он прогрессирует у мальчиков.

Повышение темпа движений связано с ростом подвижности нервных процессов, лабильности нервных центров, скорости развития возбуждения и скорости проведения в нервных и мышечных волокнах, а также с увеличением скорости расслабления мышц. В препубертатном периоде (около 10–11 лет) его прирост временно замедляется.

Широко распространен в практике теппинг-тест – количество постукиваний кистью в максимальном темпе за 10 с. За период с 5 до 11 лет этот показатель нарастает в среднем у мальчиков от 47,8 до 62,4 движения (см. табл. 20). Скорость бега увеличивается и за этот период нарастает у мальчиков примерно в 1,5 раза. Различия в скорости бега у мальчиков и девочек до 10–11 лет оказываются несущественными, а затем скорость больше нарастает у мальчиков. Время выполнения скоростных упражнений для детей дошкольного возраста – не более 2 с, а для младшего школьного возраста не должно превышать 5–6 с (для взрослых – 10–15 с).

Абсолютная мышечная сила в дошкольном и младшем школьном возрасте нарастает умеренно. Ее прирост связан с увеличением толщины и силы отдельных мышечных волокон, развитием мощных быстрых мышечных волокон в составе мышц и общим увеличением мышечной массы. В различных мышечных группах прирост мышечной массы, изменение состава волокон и мышечной силы происходит неравномерно. Основной прирост мышечной силы происходит после переходного периода онтогенеза (с 14 лет).

Относительная сила у дошкольников почти не изменяется, так как прирост мышечной силы не превышает прироста массы тела. Лишь с 6–7 лет, когда скорость прироста силы начинает опережать прирост веса, относительная сила ребенка начинает увеличиваться.

В возрасте 4–5 лет вес мышечной массы в 7–8 раз меньше, чем у взрослых, а сила мышц меньше в 9-14 раз. Вес мышечной массы новорожденных составляет 23 % массы тела, в 7–8 лет -27 % (у нетренированных взрослых – 44 %, у спортсменов – 50 % и более).

Сила мышц рук и ног у детей старшего дошкольного возраста (5–6 лет) заметно меньше, чем у детей младшего школьного возраста (7 8 лет). У дошкольников сила мышц туловища больше, чем мышц конечностей. За период от 4 лет до 7 лет сила различных мышц увеличивается примерно в 1,5–2 раза. Например, становая сила – от 18 до 29 кг, сила правой руки – от 7 до 12 кг, сила левой руки – от 5 до 10 кг. За период от 7 до 11 лет сила увеличивается еще в 1,5–2 раза (становая сила – до 65,4 кг, сила правой руки – до 21,4 кг, левой руки – до 19,5 кг). Сила мышц мальчиков и девочек в 7–8 лет одинакова, а в 10–11 лет в связи с более быстрым развитием женского организма сила девочек превышает силу мальчиков.

Повышенный мышечный тонус и превышение силы мышц-сгибателей над мышцами-разгибателями затрудняют у дошкольников сохранение выпрямленных поз. Им трудно долго сидеть с прямой спиной, сохранять вертикальное позу стоя дольше 2 мин. В 6–7 лет наибольшую силу имеют мышцы – сгибатели туловища, бедра и подошвенные сгибатели. В 9-11 лет увеличивается сила разгибателей этих звеньев тела. Мала сила мышц позвоночника – она составляет в 7–8 лет всего 35 % величины у взрослых. Отсутствие сильного «мышечного корсета» приводит к нарушению осанки, искривлению позвоночника при систематическом положении ребенка в неправильных позах. Слабость мышц стопы при больших отягощениях приводит к развитию плоскостопия. Указанные особенности мышечной системы на ранних стадиях развития требуют специального внимания при организации занятий физическими упражнениями с детьми.

Скоростно-силовые возможности ребенка развиваются постепенно, по мере повышения лабильности мотонейронов, скорости активации и вовлечения в работу отдельных двигательных единиц, возможности их синхронизации. Эти функциональные особенности определяют так называемую взрывную силу, которая проявляется в показателях бросков, прыжков, метаний. Ее показатели у дошкольников невелики – дети 5–6 лет осваивают лишь около половины прыжковых упражнений.

Некоторое увеличение прироста скоростно-силовых показателей (прыжков в высоту, длину, дальности бросков и пр.) наблюдается в 7–9 лет, но основной прирост происходит лишь после 11 лет (см. табл. 20). Средние показатели прыжка в длину с места в 4 года составляют 47 см, в 7 лет – 116 см; прыжка в высоту в 4 года – 14 см, в 7 лет – 26 см.

Общая выносливость (длительность бега со скоростью 70 % от максимальной) начинает увеличиваться в младшем школьном возрасте, когда достаточного развития достигают сердечно-сосудистая и дыхательная системы и увеличиваются значения МПК. В возрасте от 7 до 11 лет заметно увеличивается выносливость к аэробной работе (составляющей 50 % от максимальной мощности), но не растет выносливость к анаэробной работе (100 % максимальной мощности).

В возрасте 8-10 лет нарастает скоростно-силовая выносливость при прыжках вверх. Статическая выносливость при поддержании статических поз (см. табл. 21) и при выполнении статической работы (в упражнениях вис, упор и пр.) невелика. Статические усилия не рекомендуются дошкольникам, так как вызывают у них неблагоприятные реакции сердечно-сосудистой системы, сопровождаются сильно выраженным феноменом статических усилий (после рабочих усилений дыхания и сердцебиения) и требуют длительного восстановления. У младших школьников даже при небольших локальных напряжениях нарастание легочной вентиляции и потребления кислорода замедлено, электрическая активность работающих мышц резко увеличена, появляется напряжение на неработающих мышцах. С 8 до 11 лет статическая выносливость увеличивается на 40–50 %, ее интенсивное увеличение происходит в более старшем возрасте.

Ловкость – комплексное понятие, в ее структуру включаются способность быстро осваивать новые упражнения, координированно выполнять сложные движения и эффективно действовать в необычных условиях, создавая новые двигательные акты. Ловкость менее других качеств контролируется генетически и относится к наиболее тренируемым качествам.

Развитию ловкости у детей способствуют созревание высших отделов мозга (особенно третичных полей коры больших полушарий), совершенствование центральной регуляции моторных функций (налаживание регуляции мышц-антагонистов, межмышечной координации и пр.), улучшение функций скелетных мышц (более быстрое развертывание механических реакций при возбуждении мышечных волокон и др.).

Уже в дошкольном возрасте быстро растет точность метания в цель, точность прыжка. В структуре основных двигательных способностей у детей 3-6-летнего возраста ловкость составляет 52–57 %.

Таблица 21

Возрастная динамика равновесия в стойке на одной ноге(по: В.Б. Шварц, С.В. Хрущев, 1984)

Наибольшие сдвиги координационных способностей обнаруживаются после 7 лет – в младшем и среднем школьном возрасте. Совершенствование функций лобных долей в младшем школьном возрасте обеспечивает рост обучаемости детей, ускоряет формирование двигательных навыков, улучшает процессы программирования и предпрограммирования, внесения коррекций в моторные программы, повышает способность выделять из внешних сигналов наиболее информативные признаки, усиливает речевую регуляцию движений. Все это улучшает проявление ловкости у детей.

Различают ловкость «телесную» и «предметную». Их развитие протекает гетерохронно. Особенно выражена разновременность развития для отдельных показателей «предметной» ловкости.

Показатели координации и точности движений у 7 8-летних детей в 1,5–2 раза хуже, чем у 14-15-летних. Они резко ухудшаются при малейшей недостаточности зрительной информации. На 30–50 % они менее стабильны, чем у 11-12-летних детей.

Гибкость – одно из наиболее ранних по развитию качеств. Начиная с 4-летнего возраста она быстро совершенствуется на всем протяжении дошкольного и младшего школьного возраста благодаря хорошей растяжимости мышечных волокон и связочного аппарата у детей. Во всех возрастных периодах гибкость лучше выражена в женском организме по сравнению с мужским.

 

2.6.3. Реакции вегетативных систем и энергообеспечение при физических нагрузках

Дети дошкольного и младшего школьного возраста отличаются при физических нагрузках быстрым врабатыванием и быстрым восстановлением. В этом возрасте характерны малая выраженность устойчивого состояния и быстрое развитие утомления. Для них непереносима монотонная деятельность, тяжелы статические нагрузки. Эффективность механической работы низка: КПД их составляет всего 10–12 %, тогда как у нетренированных взрослых – 20–25 %, у спортсменов – порядка 30–35 %.

Дети легче переносят нагрузки аэробного характера и мало адаптированы к анаэробной работе. Однако аэробные возможности их еще недостаточны. Высокий расход кислорода, обусловленный интенсивным энергообменом, требует постоянного бы строго притока кислорода.

Рис. 52. Изменение МОК у нетренированных (1) и тренированных (2) мальчиков 7–8 лет при выполнении стандартной нагрузки:

I – исходный фон, II – работа,

III – восстановительный период (по: С.А. Косилов и др., 1989)

Вдобавок к этому кислородная стоимость работы у детей из-за несовершенства двигательных навыков и недостаточной координации движений выше, чем у взрослых. С этими высокими потребностями в кислороде не справляется кислородтранспортная система. Неэффективное дыхание, малая величина систолического объема крови, низкая кислородная емкость крови не обеспечивают должного удовлетворения кислородного запроса. Можно отметить, что 1 л кислорода у дошкольников и младших школьников извлекается из 5 л альвеолярного воздуха (у взрослых – всего из 3,5 л) и из 12 л крови (у взрослых – из 8 л). При малом объеме сердца и легких дети на физические нагрузки реагируют значительным повышением частоты сердцебиений и дыхания.

Величина систолического объема крови у детей младшего школьного возраста повышается при интенсивной работе до 70 мл, минутный объем крови достигает 13–15 л/мин, при этом частота сердечных сокращений может повышаться до 240 уд./мин и более. Важной особенностью регионарного кровообращения является большее увеличение ЧСС, систолического и минутного объема кровотока при работе ногами, чем при работе руками. При этом работа руками в большей степени вызывает повышение ЧСС, а работа ногами – систолического объема крови. Адекватные нагрузки для детей младшего школьного возраста при работе руками в 2–2,5 раза меньше по мощности, чем при работе ногами. У тренированных детей МОК при стандартных нагрузках быстрее достигает рабочего уровня, эти сдвиги более экономны и быстрее восстанавливаются по сравнению с изменениями МОК у нетренированных детей (рис. 52).

Рабочие изменения артериального давления из-за низкой мощности сердечной мышцы, малого систолического объема крови, относительно широкого просвета и высокой эластичности стенок сосудов сравнительно небольшие (до 150–160 мм рт. ст.). Минутный объем дыхания у детей 8-11 лет увеличивается при работе до 50–60 л/мин, но при небольшой глубине дыхания резко нарастает частота дыхания.

Дыхание неравномерное, зачастую возникают задержки дыхания. Большое значение для детей имеет носовое дыхание. От него дети зависят больше, чем взрослые, так как их носовые проходы узкие, а реакции кровеносных сосудов слизистой дыхательных путей на изменения температуры внешней среды еще несовершенны.

Игры и эстафеты за счет высокой эмоциональности детей вызывают резкое нарастание у них ЧСС и изменения дыхания.

Повышение мощности нагрузки вызывает у младших детей гораздо большее увеличение ЧСС и частоты дыхания, чем у более старших. Часто (в 12–13 % случаев) в состоянии покоя встречаются значительные дыхательные аритмии, которые исчезают при рабочем учащении дыхания до 30 вд./мин.

Дети младшего школьного возраста и особенно дошкольного возраста не переносят длительные интенсивные нагрузки, связанные с накоплением кислородного долга и с задержкой дыхания. В их крови при задержке дыхания очень быстро падает содержание оксигемоглобина. Непроизвольное прекращение задержки дыхания наступает при гораздо более высоких его концентрациях, чем у взрослых, обусловливая малую продолжительность подобных задержек (табл. 22).

Таблица 22

Возрастные изменения длительности задержки дыхания на вдохе

(по: Е.К. Аганянц и др., 1991)

Аэробные возможности детей нарастают с возрастом, увеличиваясь в абсолютных значениях МПК (л/мин) примерно до 15 лет. У мальчиков МПК составляет в 7–8 лет – 1,3 л/мин, в 8–9 лет – 1,5, в 9-10 лет – 1,6, в 10–11 лет – 1,7 л/мин. Эти значения гораздо ниже, чем у взрослых. Однако относительные величины МПК (мл/мин/кг) у детей очень высоки, близки к показателям нетренированных взрослых лиц, а у некоторых детей даже превосходят их. У мальчиков младшего школьного возраста значения МПК превышают эти показатели у девочек (табл. 23).

Таблица 23

Возрастная динамика относительных величин максимального потребления кислорода (МПК)

(по: А.А. Гуминский, 1973)

Величина предельного кислородного долга у детей 8 11 лет не превышает 1,5–3 л. Это ограничивает возможности выполнения работы субмаксимальной мощности (например, бег на средние дистанции). При подобных нагрузках энергообразование идет за счет реакций гликолиза, но у детей эти реакции развиты недостаточно в связи с малыми запасами углеводов в организме и затруднениями в их мобилизации. Быстрое снижение концентрации глюкозы в крови является лимитирующим фактором при данных нагрузках. При этом даже не накапливается в крови большого количества лактата – максимальная его концентрация у детей в 7–9 лет составляет только 9 мМоль/л, т. е. вдвое ниже, чем у взрослых. Для развития анаэробных возможностей у детей дошкольного и младшего школьного возраста анаэробные нагрузки следует включать в занятия физическими упражнениями, но их доля не должна превышать 20 % общего объема нагрузки.

Статические нагрузки вызывают негативные реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем у детей. У них отмечается увеличение не только максимального, но и минимального артериального давления, что резко ухудшает условия кровоснабжения. В восстановительном периоде у детей сильно выражен феномен статических усилий – после рабочего увеличения функций дыхания и кровообращения. Такие реакции обнаруживаются даже при локальных статических усилиях. Глобальные статические нагрузки маленьким детям вообще противопоказаны.

Вращательные нагрузки вызывают у детей дошкольного и младшего школьного возраста отличную от взрослых реакцию сердечно-сосудистой системы. У них по сравнению со взрослыми наблюдается большая доля парасимпатических эффектов (замедления ЧСС) и меньшая доля симпатических эффектов (учащением ЧСС), а также более частое отсутствие изменений ЧСС (табл. 24).

Таблица 24

Возрастная динамика изменений ЧСС после вращательных нагрузок в тесте «Вертикаль» (по: А.А. Зайцев, 1999)

Наиболее адекватными для детей являются кратковременные динамические нагрузки с небольшими интервалами, более длительные циклические упражнения невысокой мощности (аэробного характера) и скоростно-силовые упражнения.

 

2.6.4. Влияние систематических физических нагрузок на развитие функций, здоровье и работоспособность детей

Двигательная активность детей очень высока. Она совершенно необходима для нормального развития всех органов и систем организма, повышения устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды и снижения заболеваемости.

Число шагов, подсчитанных за сутки, неуклонно растет по мере повышения возраста детей (табл. 25). У отдельных 7-летних мальчиков суточное количество шагов может доходить до 20–22 тыс. Понятно, что существующий школьный режим не удовлетворяет этим требованиям. Потребность в двигательной активности в детских садах и начальной школе удовлетворяется примерно на 30–50 %.

Таблица 25

Нормы двигательной активности детей число шагов за сутей

(по данным Минздрава СССР, 1986)

Все большее значение приобретает проблема физиологической незрелости детей (Аршавский И.А., 1985). Число таких детей постоянно растет. Это доношенные дети, родившиеся в срок, с нормальным весом (3–3,5 кг) и длиной тела (50–52 см), но функционально незрелые.

Основным признаком физиологической незрелости является мышечная гипотония (тонкие и слабые мышечные волокна с низким мышечным тонусом), которая сопровождается пониженной двигательной активностью. Эти дети отличаются слабым типом нервной системы, малой выраженностью положительных эмоций (подавленное настроение, слезливость и пр.), эмоциональной нестабильностью, низкой устойчивостью к инфекционным и простудным заболеваниям (сниженный иммунитет), задержкой полового развития (инфантилизм), низкой умственной и физической работоспособностью. В возрасте 6 лет такие дети не готовы к поступлению в школу. Количество детей, не достигших «школьной зрелости» в 6-летнем возрасте, составляет около 18 %. У «незрелых» детей по сравнению со «зрелыми» умственная работоспособность ниже на 30–72 %, величина МПК (л/мин) у мальчиков ниже на 15,8 %, относительная величина МПК ниже на 7,6 %.

Главным фактором в борьбе с этим состоянием является правильно организованная двигательная активность. Только постепенное наращивание мышечной деятельности может нормализовать функционирование центральной нервной системы, сенсорных систем, секрецию эндокринных желез, работу органов кровообращения и дыхания и других систем организма.

Дети первых лет жизни приобщаются к систематическим занятиям плаванием, фигурным катанием, гимнастикой и акробатикой, прыжками в воду, теннисом. Начинается их подготовка к занятиям волейболом, баскетболом, лыжному спорту, легкой атлетике. Начало спортивной специализации в различных видах спорта, несмотря на процессы эпохальной и индивидуальной акселерации, должно быть, по мнению ряда специалистов, не ранним, а своевременным. Форсирование физических нагрузок недопустимо. Они должны соответствовать возрастным особенностям и индивидуальным возможностям детского организма.

Ранняя спортивная специализация при недостаточной адекватности применяемых нагрузок может задержать рост и развитие ребенка, ограничить спортивные достижения. При больших психоэмоциональных напряжениях и низких энерготратах спортивные упражнения могут задерживать развитие функций сердца. Имеются данные о том, что мальчики, начавшие заниматься плаванием в 10–13 лет, выполняли нормативы мастера спорта в 66 % случаев, а начавшие заниматься в 6–9 лет – только в 12,5 % случаев.

В то же время оптимальные систематические занятия физическими упражнениями совершенно необходимы растущему организму. Повышенный двигательный режим увеличивает темпы созревания всех органов и систем у дошкольников. Ускоряется развитие физических качеств.

Увеличение моторной плотности физкультурных занятий в дошкольных учреждениях на 20–25 % за счет введения элементов акробатики, различных игр и эстафет уже в течение года дает заметный прирост силы (особенно у мальчиков) и скоростно-силовых возможностей, повышая дальность прыжка по сравнению с обычным режимом при низкой моторной плотности занятий.

Наряду с увеличением объема общей двигательной активности у детей дошкольного возраста важное значение имеет использование мануальных упражнений (движений рук). Развитие ручной ловкости, координации мелких движений пальцев оказывает специфические воздействие на формирование речи ребенка. Это связано с тем, что моторные центры движений пальцев рук находятся в коре больших полушарий в непосредственной близости к моторному центру речи. Чем лучше развита способность к собственному осуществлению речевой функции и пониманию речи посторонних лиц, тем выше возможность осознанной речевой регуляции движений. У детей следует преимущественно использовать наглядные методы обучения. Демонстрации упражнений необходимо сопровождать словесными указаниями, приучать детей к речевым отчетам.

Величина основного обмена генетически детерминирована. Однако систематические физические упражнения сохраняют высокий его уровень, препятствуя возрастному снижению основного обмена и способствуя ускоренному приросту массы тела. Нарастание мышечной массы повышает мышечную силу, обеспечивает укрепление «мышечного корсета», стабильное сохранение позы, улучшает осанку ребенка.

При раннем начале систематических занятий физическими упражнениями следует особенно тщательно регламентировать статические нагрузки, вызывающие негативные реакции неокрепшего детского организма, не допускать асимметричных перегрузок отдельных мышечных групп для избежания непропорционального развития тела и функциональной асимметрии.

Длительные систематические закаливающие процедуры у детей дошкольного возраста (воздушные и водные ванны, игры на свежем воздухе) уравновешивают тонус симпатического и парасимпатического отделов нервной системы, ускоряют развитие механизмов физической терморегуляции. Они снижают возможность простудных заболеваний детей.

Младший школьный возраст является благоприятным для разучивания новых движений. Считают, что с 5 до 10 лет ребенок усваивает примерно 90 % общего объема приобретаемых в жизни двигательных навыков. При этом у юных спортсменов повышаются возможности варьирования движений во времени и пространстве, в зависимости от возникающих ситуаций, возрастает функциональная лабильность нервных и мышечных звеньев, подвижность нервных процессов в коре больших полушарий.

Большое значение при занятиях физическими упражнениями имеет интенсивность применяемых нагрузок. На протяжении периода младшего школьного возраста в пробах с велоэргометрическими нагрузками до отказа наибольший прирост объема выполняемой работы наблюдался лишь при выполнении нагрузок умеренной мощности (50 % от максимального темпа педалирования). Прирост длительности работы при нагрузках максимальной (100 %) и субмаксимальной (80 %) мощности – самый низкий. Самый большой прирост темпа педалирования и выносливости наблюдается в период от 7–8 до 9-10 лет, причем у мальчиков прирост больше, чем у девочек. Объем выполненной работы с большой мощностью (70 % от максимальной) за этот период почти удваивается.

Адаптация к циклической работе различной мощности у младших школьников сопровождается снижением уровня биоэлектрической активности мышц, улучшением координации мышц-антагонистов, что отражает совершенствование и экономизацию центральных регуляторных воздействий.

У тренированных школьников по сравнению со сверстниками, не занимающимися физическими упражнениями, отмечается ускорение процессов срабатывания и восстановления, появление периода устойчивого состояния во время работы, проявление синхронизации частоты дыхания и частоты шагов. У юных фехтовальщиков, борцов, боксеров уже после одного года систематических спортивных занятий отмечалось существенное сокращение времени двигательной реакции на свет и звук, повышение возбудимости зрительной и моторной систем, налаживание взаимосвязей моторной и вегетативных систем.

У юных спортсменов быстрее развертываются функции дыхания и сердцебиения, ускоряется повышение минутного объема дыхания и минутного объема кровотока. В возрасте 9-10 лет у девочек повышение минутного объема кровотока обеспечивается большим нарастанием ЧСС, а у мальчиков – преимущественным ростом систолического объема крови. Возрастной особенностью является то, что после окончания работы показатели систолического и минутного объема крови еще некоторое время (1–2 минуты) продолжают нарастать и лишь затем снижаются, в отличие от показателей ЧСС, которые сразу начинают снижаться.

У юных спортсменов развитие тренированности сопровождается меньшим проявлением спортивной брадикардии

в состоянии покоя, чем у взрослых. При больших нагрузках у юных спортсменов часто встречаются синусовые аритмии, которые могут свидетельствовать о физическом перенапряжении и нарушении автоматии сердца.

При систематических занятиях физическими упражнениями в период от 7–8 до 10–11 лет существенно увеличиваются аэробные возможности организма, особенно при работе 70–80 % мощности от максимальной. Аэробные возможности (потребление кислорода на единицу массы тела) и аэробно-анаэробные возможности у мальчиков быстрее нарастают в возрасте 9-10 лет, у девочек – на 1–2 года позже – в 11–12 лет. На начальных этапах адаптации детей к физическим нагрузкам их аэробные возможности особенно зависят от увеличения объема легких и внешнего дыхания. Удельный вес показателей вентиляционной системы на этих этапах составляет от 35 до 90 %.

У юных спортсменов младшего школьного возраста относительная величина МПК заметно превышает этот показатель у детей, не занимающихся спортом. Например, у юных конькобежцев 11–12 лет II юношеского разряда этот показатель составляет 47,7 мл/мин/кг, у нетренированных детей того же возраста 43,2-50 мл/мин/кг. У юных футболистов 11–12 лет относительная величина МПК (50 мл/мин/кг) также превышает возрастную норму. Анаэробное обеспечение кратковременных физических нагрузок (80-100 % мощности) развивается позже – у девочек лить к 10–11 годам, а у мальчиков – еще на 1–2 года позже. Концентрация лактата при работе на уровне МПК у детей 7-11 лет в 1,5–2 раза ниже, чем у взрослых.

Суточные энерготраты у юных спортсменов 7-10 лет достигают 2300 ккал (у взрослых спортсменов – до 5000–6000 ккал).

Анализ нормирования физических нагрузок с учетом возрастных особенностей показал, что для непрерывного выполнения циклической работы детьми 7–8 лет на протяжении 15 мин величина нагрузки не должна превышать 1/5 МПК (при мощности порядка 7 ктм/мин/кг), а в 10-летнем возрасте для 20-минутной работы – не более 1/3 МПК (8 кгм/мин/Кг). Предельная продолжительность циклических упражнений большой мощности (70 % максимальной) у младших школьников не должна превышать 4–5 минут; субмаксимальной нагрузки (80 %) – не более 50 с; максимальной нагрузки (100 %) – 10 с.

При развитии выносливости к различным циклическим упражнениям рекомендуемый темп ходьбы у 7-8-летних детей составляет 100 шагов в 1 мин, у 9-10-летних – 100–120. В лыжной подготовке наиболее эффективным для развития выносливости оказалось сочетание физических нагрузок большой и умеренной интенсивности (со скоростью 1,8–1,9 и 1,5–1,6 м/с).

Кратковременные статические нагрузки (длительностью не более 10–15 с) у детей 10–12 лет полезно использовать для совершенствования функций ЦНС, двигательного аппарата и сердечнососудистой системы. Однако их следует строго дозировать – величина поднимаемого веса при однократном выполнении у детей 8-10 лет не должна превышать 50 % массы собственного тела, а длительность упражнений – 10–20 с.

Для оценки общей работоспособности детей рекомендовано использовать адаптированный тест PWC170 с выполнением одной нагрузки вместо двух. Используют нашагивание на скамейку в течение 5 мин в таком темпе, который обеспечивает подъем пульса не менее чем на 40 уд./мин, т. е. до 140–160 уд./мин.

Величину физической работоспособности при этом рассчитывают по формуле;

где ЧСС0 – частота сердцебиений в покое, ЧСС1 – частота сердцебиений при работе (рекомендуемая ЧСС1 – 130 уд./мин), Wмощность работы.

Мощность работы высчитывается по формуле:

W = p × h × n × 1,2,

где n – 25 циклов/мин, р – масса тела (кг), h – высота ступеньки (м).

Для дошкольников рекомендуется работа в течение 2 мин; высота ступеньки в возрасте 4 года – 12–16 см, 5 лет – 18–24 см, 6 лет – 20–24 см. Для школьников: до 8 лет – подъем 2 мин на 35 см; 8-11 лет – 3 мин на 35 см; 12–18 лет – 4 мин на 40 см (девочки) и 45 см (мальчики).

Возрастные изменения показателя PWC представлены в табл. 26.

У юных спортсменов уровень общей физической работоспособности повышен по сравнению с нетренированными сверстниками. Так, например, у юных спортсменов 9-10 лет, занимающихся кикбоксингом, величина PWC170 составляет 540 кгм/ мин и относительная величина 16,3 кгм/мин/кг, а у нетренированных мальчиков 9-10 лет соответственно 392–398 кгм/мин и 12,2-12,4 кгм/мин/кг (см. табл. 26).

Таблица 26

Возрастная динамика показателей физической работоспособности у мальчиков (по данным разных авторов)

Систематические занятия физическими упражнениями укрепляют здоровье, повышают неспецифическую резистентность юных спортсменов к простудным заболеваниям и вирусным инфекциям. Многолетние наблюдения за девочками, начавшими заниматься художественной гимнастикой с 7 лет,

показали, что за прошедшие 3 года тренировок острые респираторные заболевания у них встречались в 3 раза реже, чем у нетренированных сверстниц, почти в 3 раза было меньше количество дней нетрудоспособности. Число заболеваний гриппом и количество дней нетрудоспособности у них было на 1/3 меньше, чем в контрольной группе нетренированных девочек. Величины средней продолжительности болезни были ниже у юных гимнасток.

Наряду с детьми, соответствующими по развитию физических качеств и работоспособности средним статистическим показателям, имеются отдельные индивиды с исключительными способностями. Известно, что некоторые дети в возрасте 7–9 лет имели МПК=70 мл и более (что характерно лишь для взрослых высококвалифицированных спортсменов), преодолевали марафонскую дистанцию, переплывали пролив Ла-Манш, могли подтянуться на перекладине 65 раз и отжаться от пола более 3 тыс. раз и т. п. Такие способности детерминируются генетически, и тренеры находятся в непрерывном поиске подобных талантов.

Школьный возраст, начинаясь с 6–7 лет, продолжается (при 10-11-летнем обучении и с переходом к 12-летнему обучению) до 17–19 лет. Средний школьный возраст (от 10 до 13–14 лет) и старший школьный возраст (до 17–19 лет) резко различаются по морфофункциональным и психофизиологическим характеристикам. Эти этапы школьного обучения охватывают частично второе детство (10–12 лет), подростковый возраст (девочки от 12 до 15 лет и мальчики от 13 до 16 лет) и частично юношеский возраст (девушки от 16 до 17–19 лет и юноши от 17 до 19 лет).

В связи с существенными на этом этапе онтогенеза перестройками организма, связанными с половым созреванием, особо выделяют так называемый переходный период, или пубертат.

В нем различают следующие этапы:

• препубертатный период (10–12 лет);

• собственно пубертатный период, протекающий в 2 фазы: 1-я фаза – девочки 11–13 лет и мальчики 13–15 лет; 2-я фаза – девочки 13–15 лет и мальчики 15–17 лет;

• постпубертатный период (юношеский возраст).

Длительность переходного периода контролируется генетически и имеет значительный индивидуальный разброс. У одних детей он может занимать около года, а у других – до нескольких (трех – пяти) лет.

3.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и сенсорных систем

В среднем и старшем школьном возрасте значительное развитие отмечается во всех высших структурах ЦНС.

К периоду половой зрелости вес головного мозга по сравнению с новорожденным увеличивается в 3,5 раза у юношей и в 3 раза у девушек.

До 13–15 лет продолжается развитие промежуточного мозга. Происходит рост объема нервных волокон таламуса, дифференцирование ядер гипоталамуса. К 15-летнем возрасту взрослых размеров достигает мозжечок.

В коре больших полушарий общая длина борозд к 10 годам увеличивается в 2 раза, а площадь коры – в 3 раза. У подростков заканчивается процесс миелинизации нервных путей.

Период с 9 до 12 лет характеризуется резким увеличением взаимосвязей между различным корковыми центрами, главным образом за счет роста отростков нейронов в горизонтальном направлении. Это создает морфофункциональную основу развития интегративных функций мозга, установления межсистемных взаимосвязей.

В возрасте 10–12 лет усиливаются тормозные влияния коры на подкорковые структуры. Формируется близкие к взрослому типу корково-подкорковые взаимоотношения с ведущей ролью коры больших полушарий и подчиненной ролью подкорки.

В ЭЭГк 10-12-летнему возрасту устанавливается взрослый тип электрической активности со стабилизацией амплитуды и частоты корковых потенциалов, выраженным доминированием альфа-ритма (8-12 колеб./с) и характерным распределением ритмической активности по поверхности коры.

При различных видах деятельности с повышением возраста от 10 до 13 лет в ЭЭГ регистрируется резкое возрастание пространственной синхронизации потенциалов разных корковых зон, что отражает установление между ними функциональных взаимосвязей (см. рис. 51). Создается функциональная основа для системных процессов в коре, обеспечивающих высокий уровень извлечения полезной информации из афферентных сообщений, построения сложных многоцелевых поведенческих программ.

У 13-летних подростков существенно улучшается способность к переработке информации, быстрому принятию решений, повышение эффективности тактического мышления. Время решения тактических задач у них достоверно сокращается по сравнению с 10-летними. Оно мало изменяется к 16-летнему возрасту, но еще не достигает взрослых величин.

Помехоустойчивость поведенческих реакций и двигательных навыков достигает взрослого уровня уже к возрасту 13 лет. Эта способность имеет большие индивидуальные различия, она контролируется генетически и мало изменяется в процессе тренировки.

Плавное улучшение мозговых процессов у подростков нарушается по мере вступления их в период полового созревания – у девочек в 11–13 лет, у мальчиков в 13–15 лет. Этот период характеризуется ослаблением тормозных влияний коры на нижележащие структуры и «буйством» подкорки, вызывающим сильное возбуждение по всей коре и усиление эмоциональных реакций у подростков. Возрастает активность симпатического отдела нервной системы и концентрация адреналина в крови. Ухудшается кровоснабжение мозга.

Такие изменения ведут к нарушению тонкой мозаики возбужденных и заторможенных участков коры, координации движений, ухудшают память и чувство времени. Поведение подростков становится нестабильным, часто немотивированным и агрессивным. В межполушарных отношениях также возникают существенные изменения – временно усиливается роль правого полушария в поведенческих реакциях. У подростка ухудшается деятельность второй сигнальной системы (речевые функции), повышается значимость зрительно-пространственной информации. Отмечаются нарушения высшей нервной деятельности – нарушаются все виды внутреннего торможения, затрудняется образование условных рефлексов, закрепление и переделка динамических стереотипов. Наблюдаются расстройства сна.

Снижение контролирующих влияний коры на поведенческие реакции приводит к внушаемости и несамостоятельности некоторых подростков, которые легко перенимают вредные привычки, стараясь подражать старшим товарищам. Именно в этом возрасте чаще всего возникает тяга к табакокурению, употреблению алкоголя, приему наркотиков. Особенно возрастает контингент зараженных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и страдающих вследствие этого СПИДом (синдромом приобретенного иммунодефицита). Систематический прием сильнодействующих наркотиков приводит к смертельному исходу уже через 4 года после начала приема. Наибольшая частота смертей регистрируется у наркоманов примерно около 21 года. Немногим больше продолжается жизнь заболевших СПИДом. Возросшее количество заболевших СПИДом за последние годы требует усиленного внимания для профилактики и контроля этого состояния. Одним из важнейших средств профилактики вредных привычек являются занятия физическими упражнениями и спортом.

Гормональные и структурные перестройки переходного периода замедляют рост тела в длину, снижают темпы развития силы и выносливости.

С окончанием этого периода перестроек в организме (после 13 лет у девочек и 15 лет у мальчиков) снова усиливается ведущая роль левого полушария головного мозга, налаживаются корково-подкорковые отношения с ведущей ролью коры. Снижается повышенный уровень корковой возбудимости и нормализуются процессы высшей нервной деятельности.

Переход от возраста подростков к юношескому возрасту знаменуется возросшей ролью переднелобных третичных полей и переходом доминирующей роли от правого к левому полушарию (у правшей). Это приводит к значительному совершенствованию абстрактно-логического мышления, развитию второй сигнальной системы и процессов экстраполяции.

Деятельность ЦНС вплотную приближается к взрослому уровню, но еще отличается меньшими функциональными резервами, более низкой устойчивостью к действию высоких умственных и физических нагрузок.

В среднем школьном возрасте (к 12–14 годам) в основном заканчивается созревание всех сенсорных систем.

Зрительная сенсорная система уже в 10– 12-летнем возрасте достигает функциональной зрелости. К этому моменту совершенствуются функции ее коркового представительства, развивается система более сложных нейронов-детекторов, обеспечивающих высокий уровень зрительного восприятия, обогащаются межцентральные взаимосвязи зрительных центров с другими зонами коры, позволяя интегрировать зрительные впечатления в общую систему регуляции поведения. В затылочной области

коры, где находятся проекции первичных зрительных полей, устанавливается взрослый тип альфа-активности ЭЭГ.

Глаза становятся соразмерными, т. е. длина зрительной оси глаза теперь соответствует преломляющей силе и фокусирование лучей происходит непосредственно на сетчатке. Детская дальнозоркость при этом исчезает. Вместе с тем, благодаря чрезвычайно высокой эластичности хрусталика, дети могут четко видеть предметы на близком расстоянии. Ближайшая точка ясного видения у школьников понемногу отодвигается, но привычка рассматривать мелкие предметы с близкого расстояния может постепенно привести к развитию близорукости. Длина глазного яблока в этих условиях продолжает с возрастом увеличиваться. Этому способствуют чтение на близком расстоянии от книги, чтение лежа, а также систематическая работа с мелкими предметами. Чтение или работа на близком расстоянии составляют на уроках в среднем и старшем школьном возрасте от 65 до 90 % учебного времени. Длительное напряжение глазодвигательных мышц сдавливает глазное яблоко, уплощая и удлиняя его. Фокусирование лучей происходит перед сетчаткой, а изображение на сетчатке оказывается расплывчатым. Для профилактики этих явлений необходимо соблюдать правильную рабочую позу, читать при достаточном освещении, предохранять глаза от переутомления.

У подростка заметно повышается острота зрения, расширяется поле зрения, улучшается бинокулярное зрение, совершенствуется различение цветовых оттенков. Глубинное зрение продолжает развиваться до 16–17 лет, когда оно достигает конечных величин, а светочувствительность увеличивается до 20-летнего возраста.

Пропускная способность зрительной сенсорной системы растет с возрастом (табл. 27), уже к 10-11-летнему возрасту соответствуя взрослому уровню (около 2–4 бит/с). У девочек поле зрения и пропускная способность больше, чем у мальчиков, а глазомер выражен хуже.

Таблица 27

Возрастная динамика пропускной способности (бит/с) зрительной сенсорной системы (по; Ю.А. Ермолаев, 1985)

Скорость и четкость зрительных восприятий отражается в показателях критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), когда отдельные световые вспышки начинают восприниматься как сплошной свет. Показатель КЧСМ растет с возрастом: в 7–8 лет он составляет 25 Гц, в 9-11 лет – 30 Гц, в 12–14 лет – 40 Гц (что соответствует взрослому уровню). Зрачковый рефлекс на свет достигает взрослых величин в старшем школьном возрасте.

Совершенствование зрительной сенсорной системы позволяет значительно улучшить ориентацию в пространстве, выделение значимой информации из потока внешних сигналов. Это, в свою очередь, повышает точность и координацию движений, расширяет сферу деятельности растущего организма.

Созревание слуховой сенсорной системы (главным образом ее коркового отдела) завершается к 12-13-летнему возрасту. Резко снижаются пороги слышимости звуков, особенно в речевом диапазоне (1000–4000 Гц). Повышение остроты слуха позволяет хорошо дифференцировать звуковые раздражители. Улучшается скорость и точность восприятия речи, развивается музыкальный слух.

К 11-летнему возрасту повышается точность оценки протяженности звучания различных сигналов и длительности звуковых интервалов, что имеет важное значение для формирования чувства времени у подростков, а совершенствование в этом возрасте бинаурального слуха улучшает пространственную ориентацию.

Вместе с тем у подростков и юношей начинает снижаться восприятие высоких частот, этот процесс продолжается и далее в зрелом возрасте и по мере старения организма.

На нормальную деятельность слуховой сенсорной системы, особенно у подростков, негативное влияние оказывают громкие звуки. В частности, нужно помнить, что систематическое прослушивание громкой музыки через наушники плейеров нарушает воздушную и костную проводимость звуковых колебаний и часто приводит к патологическому снижению слуха.

Вестибулярная сенсорная система созревает к 14-летнему возрасту. Однако около 40 % подростков характеризуется неустойчивостью к действию ускорений. В 15–16 лет еще часто проявляется недостаточная способность к сохранению равновесия на подвижной опоре. После 16 лет способность поддерживать равновесие значительно улучшается и стабилизируется.

С началом овариально-менструального цикла у девочек 12–13 лет вестибулярная устойчивость приобретает циклический характер, снижаясь в предменструальную и менструальную фазы и улучшаясь в постменструальную и постовуляторную фазы.

В подростковом и юношеском возрасте усиливаются вестибуло-вегетативные реакции симпатического типа, вызывающие повышение ЧСС (см. табл. 24). В результате вестибулярных нагрузок возникают различные (положительные или отрицательные) эмоциональные реакции, которые необходимо учитывать при работе с детьми, а также замедляется течение субъективного времени, что нарушает оценку временных интервалов.

Развитие двигательной сенсорной системы происходит непрерывно, значительно усиливаясь в возрасте от 7–8 до 13–15 лет, когда достигается оптимальный уровень ее развития. К этому времени в сочетании с кожной афферентацией формируется хорошо развитая комплексная кинестетическая чувствительность.

В 16 лет точность различения мышечных напряжений практически не отличается от уровня взрослых людей. Благодаря четкому восприятию проприоцептивной информации увеличивается способность к управлению не только отдельными мышцами, но даже отдельными двигательными единицами.

3.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система

С завершением периода второго детства, развертыванием переходного периода и наступлением юношеского возраста в растущем организме происходят значительные перемены в длине, массе, составе и пропорциях тела, в функционировании различных органов и систем.

Завершается формирование зубного аппарата. Вырастают клыки (10–12 лет) и малые коренные зубы (10–12 лет), затем вторые (12–14 лет) и третьи коренные зубы – «зубы мудрости» (17–25 лет).

В костной ткани продолжается процесс окостенения, который в основном завершается в юношеском возрасте. К 13 годам завершается окостенение пястных и запястных отделов рук, затем фаланг пальцев ног (у девушек к 13–17 годам, у юношей к 15–21 году) и фаланг пальцев рук (к 19–21 году). Незавершенный процесс окостенения позвоночника может привести у подростков и юношей к различным его повреждениям; при больших нагрузках. Окончательно процесс окостенения скелета завершается к 2 5-летнему возрасту.

Особенно заметным является «пубертатный скачок роста» – резкое увеличение длины тела, в основном за счет быстрого роста трубчатых костей (см. рис. 46). У девочек он наступает в среднем около 13 лет, когда годовой прирост у них достигает 8 см, у мальчиков – в 14 лет, составляя до 10 см в год. При этом у подростка непривычно вытягиваются конечности, но отстает рост грудной клетки. Временно нарушаются привычные пропорции тела и координация движений. Проявляются избыточность или дефицит массы тела. В юношеском возрасте увеличиваются поперечные размеры тела, устанавливаются индивидуальные его особенности, достигается гармоничные пропорции. Гармоничное развитие отмечается у 80–90 % школьников.

Масса тела до 14 лет изменяется медленно. С 14–15 лет начинается ее бурное увеличение, которое сопровождается быстрым приростом массы сердца (рис. 53). Вес мышечной массы достигает к 15 годам 32 % массы тела, к 17–18 годам – 44 % (взрослого уровня).

В возрасте 8-18 лет значительно изменяется дайна и толщина мышечных волокон. Происходит созревание быстрых утомляемых гликолитических мышечных волокон (II-б типа) и с окончанием переходного периода устанавливается индивидуальный тип соотношения медленных и быстрых волокон в скелетных мышцах.

В среднем школьном возрасте– завершается формирование у подростка присущего ему морфотипа: эктоморф (по другим классификациям – астеник, долихоморф) с узкими пропорциями тела, эндоморф (гиперстеник, брахиморф) с широкими пропорциями тела и промежуточный тип (мезоморф).

Постепенное и поэтапное упрочение костей, связочного аппарата и мышечной массы у подростка делает необходимым постоянно следить за формированием его правильной осанки и развитием мышечного корсета, избегать длительного использования асимметричных поз и односторонних упражнений, чрезмерных отягощений. Неправильное соотношение тонуса симметричных мышц приводит к асимметрии плеч и лопаток, сутулости и прочим функциональным нарушениям осанки. В среднем школьном возрасте нарушения осанки встречаются в 20–30 % случаев, искривления позвоночника – в 1-10 % случаев. У девочек и девушек осанка является более прямой, чем осанка мальчиков и юношей.

Рис. 53. Увеличение массы тела (1) и массы сердца (2) в процессе онтогенетического развития

Созревание опорно-двигательного аппарата и центральных регуляторных механизмов обеспечивает развитие важнейших качественных характеристик двигательной деятельности. На средний и старший школьный возраст приходятся сенситивные периоды развития силы, быстроты, ловкости и выносливости (см. рис. 38).

Уровень физического развития организма и качеств двигательной деятельности зависит от стадии полового созревания. Чем более высокая стадия полового созревания у подростка, тем выше его физические возможности и спортивные достижения.

Большая межиндивидуальная вариабельность длительности протекания у подростков переходного периода отражается на некоторой разноречивости результатов исследований сенситивных периодов разными авторами. Особенно это касается первой фазы пубертата, когда отмечается ухудшение двигательных функций и проявления физических качеств, Подростки в этот период неловки и угловаты. Движения их недостаточно координированы. Они не знают, куда девать такие длинные руки, как ловко управлять неожиданно выросшими ногами. Во всех их действиях наблюдается обилие лишних движений. Повышены энерготраты на работу.

Нарушается моторика речи. Отмечается нарушение ритмичности и плавности речи, затрудняется регуляция громкости. Подростки часто сокращают слова, заменяя их междометиями. В этот период нарушается речевая регуляция движений. С окончанием переходного периода эти явления исчезают.

В юношеском возрасте в результате созревания опорно-двигательного аппарата и завершения развития физических качеств достигается высокое совершенство движений. Создается основа формирования наиболее сложных их форм, четкой ориентации во времени и пространстве, с максимальной выраженностью различных проявлений силы, ловкости и быстроты.

3.3. Особенности крови, кровообращения и дыхания

Количество крови в организме в процентах к массе тела уменьшается от периода новорожденное™ к возрасту 10–16 лет в 2 раза, но еще превышает конечные значения.

У дошкольников кроветворение происходит в костном мозгу всех костей, но с 12-летнего возраста – только в губчатом веществе плоских костей и эпифизах трубчатых костей, а в диафизах трубчатых костей красный костный мозг заменяется желтым жировым мозгом, не имеющим кроветворной функции.

На протяжении среднего и старшего школьного возраста увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина, снижается количество лейкоцитов, в лейкоцитарной формуле продолжается снижение числа лимфоцитов и нарастание количества сегментированных нейтрофилов. К возрасту 14–16 лет картина крови практически уже соответствует взрослому организму. Однако еще встречается много незрелых форм лейкоцитов. Скорость оседания эритроцитов достигает взрослого значения 8-10 мм/ч.

В среднем и старшем школьном возрасте полностью формируется система кровообращения. Растут масса и объем сердца. Масса сердца по сравнению с новорожденным увеличивается к 10 годам в 6 раз, а к 16 годам – в 11 раз. За исключением периода 12–13 лет, масса сердца у мальчиков превышает аналогичные показатели у девочек. Рост массы сердца происходит с некоторым отставанием от роста массы тела. Особенно велик годовой прирост массы сердечной мышцы после 14 лет (см. рис. 53).

Объем сердца достигает 130–150 мл (у взрослых – 280 мл), а минутный объем крови – 3–4 л/мин (у взрослых – 5–6 л/мин).

Минутный объем крови увеличивается главным образом за счет возросшего систолического объема, который за период от 10 до 17 лет нарастает от 46 мл до 60–70 мл. За счет увеличенного систолического объема крови и повышения тонуса парасимпатического отдела нервной системы происходит дальнейшее снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС): в среднем школьном возрасте ЧСС в покое около 80 уд./мин, а в старшем школьном возрасте (16–18 лет) соответствует взрослому уровню -70 уд,/мин. У подростков до 14 лет еще значительно выражена дыхательная аритмия, которая после 15–16 лет практически исчезает. С развитием у подростков проводящей системы сердца различные показатели ЭКГ в старшем школьном возрасте приближаются к показателям взрослого организма.

В связи с тем, что сердце выбрасывает за одно сокращение больший объем крови, нарастает величина артериального давления. У мальчиков в 11 лет АД = 104/61, в 12 лет – 108/65, в 13 лет – 112/65, в 14 лет – 115/66, в 15 лет – 120/68, в 16 лет -125/73, в 17 лет – 125/73 мм рт. ст. У девочек после 13 лет эти показатели на 2–5 мм рт. ст. ниже.

Минимальное (диастолическое) артериальное давление увеличивается в меньшей степени, чем максимальное (систолическое) давление, поэтому растет их разность, т. е. пульсовое давление. Такие изменения улучшают кровоснабжение различных органов тела.

Рост просвета сосудов в переходный период (13–14 лет) отстает от увеличения сократительной силы миокарда. Это вызывает в ряде случаев явления юношеской гипертонии – повышение АД до 140 мм рт. ст. и выше.

В результате урежения ЧСС и увеличения длины сосудов, особенно у высокорослых подростков и юношей, происходит замедление кругооборота крови. Время кругооборота крови у дошкольников – 14 с, у младших школьников – 16 с, в среднем школьном возрасте -18 с, у старших школьников достигает взрослых значений – 20–22 с.

В целом происходящие в сердечно-сосудистой системе изменения (урежение ЧСС, удлинение периода общей диастолы, повышение АД, замедление кругооборота крови) свидетельствуют об экономизации функций сердца.

Система дыхания совершенствуется с возрастом. Увеличиваются длительность дыхательного цикла и скорость вдоха, продолжительнее становится выдох (особенно пауза на выдохе), снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода и избытку углекислого газа. Совершенствуется регуляция дыхания, в том числе произвольная регуляция при осуществлении речевой функции. Экономизируются дыхательные реакции на нагрузки.

Возрастает дыхательный объем и соответственно снижается частота дыхания в 1 мин. У детей дошкольного и младшего школьного возраста легочная вентиляция нарастает преимущественно за счет учащения дыхания, у подростков – за счет повышения глубины дыхания, и лишь у половины из них при этом происходит и учащение дыхания. В 12-летнем возрасте частота дыхания составляет 19 вд./мин, а к 14-летнему возрасту она приближается к взрослому уровню – 16–18 вд./мин. Минутный объем дыхания в 10 лет составляет около 4 л/мин, в 14 лет – около 5 л/мин (у взрослых 5–8 л/мин). Происходящие изменения носят прогрессивный характер, позволяя улучшить газообмен в легких, так как при частом и неглубоком дыхании воздух обменивается преимущественно в воздухоносных путях, очень мало изменяя состав альвеолярного воздуха.

Однако дыхательные функции испытывают некоторые трудности развития в период полового созревания. Задержка роста грудной клетки при значительном вытягивании тела затрудняет дыхание у подростка. Масса легких в 12 лет оказывается в 10 раз больше первоначальной, но все же вдвое меньше, чем у взрослых. Повышение возбудимости дыхательного центра и временные нарушения регуляции дыхания вызывают у подростков особую непереносимость кислородного дефицита. При гипоксических состояниях у них могут возникать головокружения и обмороки.

В этот период у подростков наблюдается неритмичность дыхания, не завершен еще процесс расширения воздухоносных путей. Носовые ходы у детей узкие, их формирование заканчивается к 14–15 годам. Развитие новых ветвей бронхиального дерева, заметно усилившееся еще до начала пубертатного периода, ускоряется после его окончания. После 11–12 лет процесс расширения бронхов начинает преобладать над их удлинением. Происходит бурное развитие альвеол.

Объемы легких зависят от стадий полового созревания, которые проходят у девушек раньше, чем у мальчиков. Общая емкость легких и жизненная емкость легких у 13-летних девочек составляют около 93 % от величин этих объемов у 18-летних девушек, а у 12-13-летних мальчиков – лишь 73 % к этим объемам у 18-летних юношей. У мальчиков ЖЕД больше, чем у девочек, на всех стадиях полового развития. С небольшими колебаниями ЖЕЛ составляет в младшем школьном возрасте около 1 л, в среднем школьном возрасте – порядка 2 л, в старшем школьном возрасте – примерно 3 л.

Относительно величин ЖЕЛ в литературе отмечается значительные различия у разных авторов. Это, по-видимому, можно объяснить тем, что ЖЕЛ зависит от многих факторов: возраста и пола, стадии полового созревания, влияний эпохальной и индивидуальной акселерации, характера морфотипа и популяционных особенностей строения тела, климатогеографических и социально-экономических условий жизни и т. п. Можно привести для примера наиболее часто встречающиеся данные о возрастной динамике ЖЕЛ (табл. 28).

Таблица 28

Возрастная динамика величин жизненной емкости легких (мл) за период от 4 до 17 лет

К 16–17 годам развитие дыхательных функций в основном завершается. Однако возможности дыхательной системы даже в юношеском возрасте оказываются все еще ниже, чем у взрослого организма. В 17-18-летнем возрасте реакции дыхания на нагрузки еще менее экономичны, недостаточна выносливость дыхательных мышц.

Прекращение прироста функциональных показателей дыхания происходят в женском организме в возрасте 17–18 лет, в мужском – в возрасте 19–20 лет.

3.4. Особенности пищеварения, выделения и эндокринной системы

Для растущего организма огромное значение имеет качественное и разнообразное питание, важен рациональный режим поступления пищи. Для среднего и старшего школьного возраста оптимальное количество приема пищи – 3–4 раза в сутки. Соблюдение четкой периодичности режима питания способствует выработке условных пищевых рефлексов и развитию аппетита, необходимых для улучшения процессов переваривания пищи и ее усвоения организмом. При четырехразовом питании усваивается около 80 % поступающей в организм пищи, а при трехразовом – около 75 %.

Прорезывание постоянных зубов (кроме зубов мудрости) заканчивается к 14-летнему возрасту. Полноценный зубной аппарат обеспечивает хорошую механическую обработку пищи у подростка.

К возрасту 13–15 лет устанавливается взрослый уровень объема и концентрации выделяемых пищеварительных соков, достигается максимальная активность пищеварительных ферментов, повышается кислотность желудочного сока, развивается полостное пищеварение,

В этот период еще продолжается морфологическое развитие желудочно-кишечного тракта. С возрастом увеличивается длина пищевода (в 5 лет – 16 ем, в 15 лет – 19 ем, у взрослых – 25 см). В 12–15 лет заметно нарастает длина кишечника. В 14–15 лет особенно увеличивается печень. До 19 лет растет поджелудочная железа.

Мышечный слой желудка и кишечника становится толще, увеличивается сила сокращения гладких мышц. Активизация моторики желудка и кишечника облегчает перемешивание пищи, улучшая ее переваривание и продвижение пищевого комка по желудочно-кишечному тракту. В 10-летнем возрасте процессы всасывания в желудке прекращаются и осуществляются у подростка главным образом в тонком кишечнике.

К старшему школьному возрасту все основные функции пищеварительной системы завершают свое развитие, адаптируя организм к приему различной смешанной пищи и хорошее ее усвоение.

В поддержании постоянства внутренней среды (гомеостаза) важная роль принадлежит мочевыделительной системе (почки, мочеточники и мочевой пузырь). Почки достаточно полно сформированы уже к 2–3 годам. Особенно значительный прирост массы почек отмечается в период полового созревания.

В среднем школьном возрасте (12–14 лет) заканчивается функциональное созревание процессов мочеобразования фильтрации и реабсорбции (обратного всасывания). Происходит образование первичной и вторичной мочи, близкой по количеству и составу к конечным показателям (увеличивается во вторичной моче количество мочевины, натрия, и уменьшается количество молочной кислоты). Суточное количество выделяемой мочи в 10-летнем возрасте составляет 1,5 л, а в период полового созревания достигает взрослого уровня – до 2,0 л.

Хотя условно-рефлекторный механизм выделения мочи устанавливается в первые годы жизни ребенка, но еще и в среднем школьном возрасте встречается ночное непроизвольное недержание мочи (энурез). Около 5-10 % подростков до 13–14 лет страдают энурезом. В основном это дети, находящиеся в невротическом состоянии, излечение от которого снимает явления недержания.

В последние годы заметно возросло количество заболеваний почек, в том числе у детей и подростков. По данным ВОЗ, заболевания почек вышли на третье место в мире.

В среднем школьном возрасте происходит резкое изменение деятельности желез внутренней секреции, вызванное включением генетических влияний на ЦНС и эндокринную систему. Организм подростка вступает в переходный период.

В этом возрасте происходит возрастная инволюция эпифиза. Происходящее снижение тормозящего действия эпифиза на нижележащие структуры гипоталамуса приводят к их активации. Усиливается взаимодействие гипоталамуса и гипофиза так называемой гипоталамо-гипофизарной системы. Гипоталамус начинает стимулировать секреторную функцию гипофиза. В результате гипофиз резко усиливает выброс в кровь соматотропного гормона (гормона роста) и гонадотропного гормона, который вызывает усиленную секрецию половых гормонов надпочечниками (андрогенов и эстрогенов) и половыми железами (тестостерона и эстрадиола). В организме под влиянием этих гормонов усиливаются процессы роста и развертываются процессы полового созревания – формирования организма по мужскому и по женскому типу.

Под влиянием тиреотропного гормона гипофиза усиливается секреция гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина), стимулирующих обменные и энергетические процессы в организме и способствующие его росту и развитию. Избыточная активность щитовидной железы часто приводит к развитию гипертиреоза у подростков, вызывая повышенную возбудимость и расстройство сна.

Вилочковая железа, тормозящая развитие половых желез, испытывает в переходный период обратное развитие, уступая активную роль половым железам.

Большое значение в росте тела имеет гормон поджелудочной железы инсулин, который активирует секрецию соматотропина и способствует анаболическим процессам – синтезу белков, жиров и углеводов в организме. Среди детей нарушения функций поджелудочной железы и заболевания сахарным диабетом чаще всего встречаются в возрасте 12 лет.

Процесс полового созревания затрагивает все органы и системы организма. В этот период происходит формирование индивидуального морфотипа человека со специфическими особенностями формы и размеров тела, соотношения мышечной и жировой ткани. Завершаются процессы становления типологических особенностей поведенческих реакций, характеристик личности подростка. К специфическим особенностям переходного периода относится формирование первичных половых признаков (развитие половых желез и половых органов) и вторичных половых признаков (характерное оволосение, изменение тембра голоса, рост молочных желез).

В процессе полового созревания девочки опережают мальчиков на 1–2 года. Длительность этого периода имеет большие межиндивидуальные различия, зависящие от генетических особенностей индивидуума и ряда условий внешней среды.

Выделяют 5 стадий полового созревания, определяемых по комплексу первичных и вторичных половых признаков (рис. 54).

I стадия, которая, начинаясь еще в младшем школьном возрасте в 7–8 лет, охватывает в основном препубертатный период – возраст 10–12 лет. Она характеризуется отсутствием вторичных половых признаков, но уже обнаруживает некоторые половые различия в деятельности ряда функциональных систем.

Рис. 54. Распределение стадий половой зрелости у мальчиков 7-17 лет

II стадия характеризуется активацией гипофиза. Она относится к 1-й фазе пубертата (у девочек это возраст 11–13 лет, у мальчиков – 13–15 лет). Эту стадию у мальчиков отличает небольшое увеличение яичек и слабое оволосение лобка, у девочек набухание молочных желез. Активация функций гипофиза сопровождается усиленной секрецией гонадотропного и соматотропного гормонов, а также повышенной секрецией половых гормонов. У девочек в большей степени растет концентрация соматотропина и раньше начинается пубертатный скачок роста (около 13 лет).

III стадия также соответствует 1-й фазе пубертата (у девочек до 13 лет, у мальчиков до 15 лет). Она характеризуется активацией половых желез. В крови растет концентрация половых гормонов. У мальчиков увеличиваются размеры яичек и длина полового члена, усиливается оволосение лобка. У девочек усиливаются развитие молочных желез и оволосение лобка, начинается оволосение подмышечных впадин. На этой стадии особенно повышается у мальчиков содержание в крови соматотропина и наблюдается пубертатный скачок роста (около 14 лет). Усиленное выделение соматотропина происходит ночью («человек растет во сне») и замедляется в дневное время.

IV стадия отмечается во 2-й фазе пубертата (у девочек в 13–14 лет, у мальчиков в 15–16 лет). Она характеризуется максимальным уровнем активности половых желез. Их секреция достигает максимальных значений в 14–15 лет. У мальчиков происходит утолщение полового члена, усиленное оволосение лобка, появление волос на лице и в подмышечной впадине. К характерным признакам этой стадии относят также появление на лице юношеских угрей и связанную с удлинением голосовых связок ломку голоса – смену высоких обертонов на более низкие. У девочек заметного развития достигают молочные железы, оволосение лобка приближается к взрослому типу. Увеличиваются запасы подкожного жира. В 12–13 лет появляются первые менструации (так называемые менархе), которые свидетельствуют о начале созревания в яичниках яйцеклеток и становлении периодических процессов женского организма – овариально-менструального цикла (ОМЦ). У мальчиков в 15 лет появляются первые поллюции – выход созревших сперматозоидов из семенных пузырьков вместе с выделениями предстательной железы. Они происходят 1–3 раза в месяц или реже, с перерывами в 10–60 дней.

Гормон роста – соматотропин сохраняется на повышенном уровне у мальчиков, которые продолжают вытягиваться в длину, у девочек его содержание снижается, и их рост замедляется. В мышцах подростка усиленно формируются быстрые и мощные гликолитические волокна, достигая 50 % объема мышцы. Это обусловливает высокий прирост силы. Однако повышенные физические нагрузки в этот период угнетают выделение соматотропного гормона и замедляют процессы полового созревания. Они должны тщательно дозироваться, особенно у девочек.

V стадия завершает 2-ю фазу пубертата (у девочек к 15-летнему возрасту, у мальчиков – к 17-летнему). Эта стадия определяется достижением зрелого уровня первичных и вторичных половых признаков. Она характеризуется созреванием в мужском организме функционально зрелых сперматозоидов и готовностью женского организма к детородной функции. У девушек происходит созревание в яичниках яйцеклеток и стабилизируется ОМД.

Выраженность стадий созревания подростков описывается в баллах полового развития (БПР). Для этого оценивается выраженность вторичных половых признаков, определяется сумма их показателей и сравнивается с табличными нормативами (табл. 29). Значительная перестройка деятельности всей эндокринной системы в переходный период отражается на изменениях во всех органах и системах организма, особенно выраженных в 1-ю фазу пубертата (на II и III стадиях полового созревания). В этот период повышенная активность подкорковых структур и снижение регулирующих (тормозящих) влияний коры на подкорку, а также дисгармония в эндокринной системе вызывают нестабильность реакций в эмоциональной и психической сфере

Таблица 29

Величина баллов полового развития у мальчиков и девочек

подростков. Отмечается несогласованность морфологического и функционального развития отдельных органов и систем. Происходит отставание скорости роста сердца от темпов удлинения тела, отставание роста просвета сосудов от повышения мощности сокращений миокарда, отставание на 1–2 года роста туловища в длину от удлинения конечностей. Эти изменения вызывают временное нарушение координации движений, снижают умственную и физическую работоспособность. Снижение работоспособности связано также с повышением энерготрат при увеличении размеров тела, что снижает возможность энергообеспечения мышечной работы в организме подростка.

С завершением переходного периода оптимизируются взаимоотношения в деятельности желез внутренней секреции, достигает совершенства функционирование различных систем возмужалого организма. Подростки переходят в юношеский возраст, когда все показатели организма вплотную приближаются ко взрослому уровню. Однако функциональные резервы юношеского организма все же недостаточны, имеются ограничения в совершенстве регуляторных и метаболических процессов. Реакции на нагрузки в юношеском возрасте вызывают более выраженные изменения в организме по сравнению со взрослыми и сопровождаются более длительным периодом восстановления.

3.5. Особенности терморегуляции, обмена веществ и энергии

Процессы теплообмена у подростков и юношей отличаются от этих процессов у детей более младшего возраста. С увеличением габаритов тела увеличиваются градиенты температуры кожи от туловища к дистальным отделам конечностей.

Становятся более выраженными суточные колебания температуры тела. Средние суточные изменения температуры ядра тела у годовалого ребенка составляют 0,25 °C, у дошкольников – 0,34 °C, в юношеском возрасте – около 1,0 °C.

После 9-летнего возраста происходят качественные изменения процессов терморегуляции. Снижается значение химической терморегуляции, обеспечивающей поддержание постоянства температуры тела за счет изменений интенсивности метаболических процессов, и повышается роль физической терморегуляции, изменяющей отдачу тепла с поверхности кожи за счет сосудистых реакций. Хотя терморегуляционное усиление теплопродукции в целом снижается по мере взросления, у подростков 10–14 лет этот механизм снова временно возрастает в 1-ю фазу пубертатного периода.

В среднем школьном возрасте завершается созревание физиологических механизмов, регулирующих потоотделение. По количеству и характеру реакций термическое и психогенное потоотделение с окончанием переходного периода приближается к аналогичным показателям взрослых.

Совершенствование механизмов теплоотдачи улучшает адаптацию юношеского организма к большому диапазону изменений температур окружающей среды. Терморегуляционные реакции в юношеском возрасте становятся более эффективными и экономичными. В температурном ядре тела к 18-летнему возрасту устанавливается средняя величина температуры тела, соответствующая взрослым.

На протяжении среднего и старшего школьного возраста происходят перемены в обмене веществ и энергии. Уменьшается преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции.

Величина основного обмена у детей этого возраста в расчете на единицу массы тела или поверхности тела заметно снижается. У девочек она ниже, чем у мальчиков, и раньше приближается к уровню зрелого организма. Лишь в пубертатном возрасте основной обмен у девочек временно оказывается выше, чем у мальчиков. Суточная величина основного обмена возрастает у подростков по отношению к детям младшего школьного возраста почти в 1,5 раза, достигая примерно 1300–1400 ккал, а в юношеском возрасте приближается к уровню зрелого организма (1700 ккал).

Увеличение массы тела и повышение двигательной активности вызывают нарастание и общего объема суточных энерготрат: в среднем школьном возрасте они составляют около 2500–2700 ккал, а в старшем школьном возрасте – 2800–2900 ккал.

С возрастом происходит и перестройка в процессах обмена веществ. С окончанием роста массы тела падает относительная потребность организма в белках. Положительный азотистый баланс к юношескому возрасту постепенно сменяется азотистым равновесием, характерным для взрослого организма. Относительная потребность в белке (на 1 кг массы тела) с возрастом снижается: в 1–3 года – 4–4,5 г, в 6-10 лет – 2,5–3 г, у подростков – 2–2,5 г, у взрослых – 1,5–1,8 г. Общая же суточная потребность в белках возрастает с ростом массы тела: у дошкольников – около 70 г, в младшем школьном возрасте – 75–80 г, в среднем школьном возрасте – примерно 85–90 г, в старшем школьном возрасте – 90-100 г (как у взрослых).

Аналогичны величины суточной потребности в жирах. У подростков еще достаточно высока потребность в поступлении жира с пищей. В период полового созревания жиры используются для пластических процессов формирования состава тела, а холестерин необходим для синтезирования половых стероидных гормонов. Вместе с тем избыточное поступление жира при низкой двигательной активности приводит к ожирению. У подростков, характеризующихся избыточными жировыми отложениями, величина основного обмена на единицу массы тела может быть ниже на 20–30 % из-за низкой интенсивности процессов обмена в жировых клетках. Сравнительно большим содержанием жира в составе тела объясняется также более низкий уровень основного обмена у женщин по сравнению с мужчинами.

Относительная интенсивность углеводного обмена у подростков снижается, а суточная потребность в углеводах растет: у младших школьников она составляет около 300 г, в среднем школьном возрасте – 340–370 г, в старшем школьном возрасте – около 400 г, у взрослых – 500–600 г. Углеводы обеспечивают в организме подростка как пластические процессы, так и энергетические. Повышение объема двигательной активности подростков увеличивает их потребность в углеводах.

В растущем организме велика потребность в поступлении необходимого количества витаминов и минеральных веществ. Кальций и фосфор нужны для формирования скелета, железо – для образования гемоглобина. Однако по мере увеличения возраста относительная потребность в воде, витаминах и минеральных веществах снижается.

3.6. Физиологические особенности адаптации детей среднего и старшего школьного возраста к физическим нагрузкам

 

3.6.1. Совершенствование центральной регуляции движений

В среднем школьном возрасте высокого уровня достигает развитие ДНС, сформированы индивидуальные особенности высшей нервной деятельности, завершается созревание сенсорных систем.

К этому возрасту у подростков сформированы все основные механизмы управления движениями, свойственные взрослому организму, – рефлекторное кольцевое управление системой обратных связей и программное управление по механизму центральных команд (предпрограммирование). Это обеспечивает не только совершенство выполнения длительных упражнений, когда возможны коррекции моторных программ по ходу движения, но и выполнение кратковременных двигательных актов – бросков, ударов, метаний, прыжков. Становится возможным начать углубленную специализацию в широком спектре различных видов спорта.

Рассматриваемый период характеризуется тремя качественными перестройками механизмов центральной регуляции движений:

1) значительным усилением межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий;

2) становлением ведущей роли ассоциативных третичных полей коры в функциональной системе управления движениями;

3) переходом доминирующей роли правого полушария к левому.

В возрасте 10–12 лет происходит важнейший этап в совершенствовании интегративных функций высших отделов мозга – резкое увеличение горизонтальных взаимосвязей в коре больших полушарий. Идет усиленный рост отростков корковых нейронов, обеспечивающий функциональные связи между нейронными ансамблями различных корковых областей. В результате на протяжении среднего и старшего школьного возраста формируются многочисленные внутрисистемные и межсистемные функциональные взаимосвязи в организме. Совершенствуются зрительно-двигательные, речедвигательные, вестибуломоторные и другие рефлексы. Отмечается высокий уровень интеграции деятельности сенсорных систем. Налаживается сочетание различных моторных реакций между собой. Хорошо дифференцируются и воспроизводятся мышечные усилия. В биомеханической структуре и функциональной организации локомоций (ходьбы, бега) достигается высокая координационная точность. В движениях двумя руками вырабатывается высокая согласованность их пространственных характеристик, в том числе при симметричных движениях. Созревает механизм их временного согласования (так называемый таймерный механизм). Движения рук хорошо согласуются с движениями глаз. Возникает возможность точного произвольного управления отдельными мышцами и даже изолированными двигательными единицами. Управляемость мышечными группами рук, головы и шеи выражена лучше, чем других мышечных групп.

Достигается высокий уровень сочетания двигательных и вегетативных реакций. Налаживается стабильное соответствие темпа шагов и дыхания, тонкое сочетание моторных компонентов двигательных навыков с вегетативными функциями, согласование реакций сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В ЭЭГ эти изменения отражаются в виде достоверного увеличения высокой пространственной и временной согласованности колебаний потенциалов различных корковых зон, что отражает увеличение функционального взаимодействия между этими зонами. Как в состоянии покоя, так и во время работы в ЭЭГ детей, подростков и юношей 12–18 лет отмечается значительное число высоких межцентральных корреляций электрической активности (см. рис. 51).

Вторым важнейшим моментом в совершенствовании центральной регуляции движений является высокий уровень созревания ассоциативных третичных полей коры – передних лобных и задних нижнетеменных. Благодаря этому создается функциональная основа для извлечения полезной информации из множества афферентных сообщений, построения сложных многоцелевых поведенческих программ. Становится более точной пространственная ориентация движений, улучшаются процессы экстраполяции, предвидения предстоящих ситуаций.

У 13-летних подростков существенно улучшается переработка информации и повышается эффективность тактического мышления, уменьшается количество ошибочных решений. В возрасте от 10 до 13 лет у подростков достоверно сокращается время принятия решения и общее время решения тактических задач. Эти временные показатели мало изменяются к 16-летнему возрасту, но еще не достигают взрослых величин. В возрасте 12 лет юные спортсмены способны решать более легкие тактические задачи, а в 14 лет – наиболее сложные. Дети в старшем школьном возрасте могут делать правильный выбор из многоальтернативных ситуаций, сохранять высокую умственную работоспособность в напряженных условиях деятельности, в ситуациях с дефицитом времени. Рабочие доминанты, формирующиеся в высших отделах мозга, становятся стабильными, обеспечивая высокую помехоустойчивость юных спортсменов.

Улучшение процессов афферентного синтеза и анализа афферентной информации позволяет подросткам и юношам точнее оценивать интероцептивную и проприоцептивную информацию о функциональном состоянии собственного организма в процессе работы.

Юные спортсмены лыжники, пловцы, специалисты подводного плавания способны давать речевые отчеты о падении оксигенации собственной крови в процессе дыхания в замкнутое пространство при каждых 2 % снижения оксигемоглобина, почти точно соответствуя показаниям оксигемографа.

Становится более информативным ощущение усталости. Дети младшего школьного возраста (7-10 лет) в 77 % случаев могут сообщить об ощущении усталости лишь после развития регистрируемых объективно признаков утомления. Такое сообщение является мало информативным для педагога и тренера. Подростки 13–15 лет в 40 % случаев ощущают наступление утомления в процессе его развития, а юноши 18–19 лет могут ощущать развитие утомления еще до начала появления ранних его признаков, Эта способность помогает правильной раскладке сил спортсмена на дистанции, рациональному управлению функциональными резервами организма.

Начиная с возраста 13–15 лет участие ассоциативных третичных полей в управлении движениями отражается в ЭЭГ юных спортсменов достоверным увеличением взаимосвязи активности моторных центров рук и ног с задними нижнетеменными областями (зонами афферентного синтеза и пространственной ориентации движений) и передними лобными областями, ответственными за программирование и контроль движений.

Третьим качественным изменением в центральной регуляции движений у детей среднего и старшего школьного возраста является постепенный переход ведущей функции от правого полушария к левому. У детей дошкольного и младшего школьного возраста основное значение в управлении движениями имеет правое полушарие, функцией которого является комплексный зрительно-пространственный анализ текущей ситуации, преимущественные реакции на непосредственные (первосигнальные) раздражители. Это требует от педагогов и тренеров преимущественного использования методов показа, прочувствования движений.

После 14–15 лет у подростков и особенно в юношеском возрасте ведущую роль играет левое полушарие (рис. 55). Оно обеспечивает более дробный анализ афферентной информации, высокий уровень абстрактно-логических операций, формирование речевой регуляции движений, совершенствование чувства времени и процессов экстраполяции. Именно в левом полушарии (по данным ЭЭГ) отражается специфика участия разных корковых зон при освоении различных двигательных навыков. В тренировочном процессе большое значение приобретает метод рассказа, словесных инструкций, речевых отчетов.

Возрастные перестройки центральной системы управления обеспечивают более экономное и эффективное выполнение работы. Уточняются моторные команды к работающим мышцам и совершенствуются межмышечные координации. Усилившееся влияние переднелобных третичных полей на двигательную деятельность обеспечивает повышение произвольной мобилизации функциональных резервов организма, волевое преодоление утомления и соответственно увеличивает длительность работы до отказа.

Рис. 55. Межцентральные взаимосвязи ЭЗГ левого и правого полушария у велосипедистов разного возраста (по: Е.Б. Сологуб и др., 1984)

Возможности участия третичных полей в регуляции движений еще недостаточно развиты у подростков по сравнению с юношами (рис. 56), особенно слабо они выражены в период полового созревания (в 1-ю фазу пубертата). В этот период наблюдается нарушение центральной регуляции движений. Корковые центры широко охватывают процесс возбуждения, нарушая тонкие межцентральные взаимоотношения и координацию движений. Перед стартом у подростков преобладает состояние предстартовой лихорадки. Ухудшаются процессы памяти и выработки двигательных навыков. Затрудняется переделка двигательных динамических стереотипов. Подростки быстро утомляются, особенно при длительной монотонной работе.

Суммарное количество (в процентах от всех вычисленных) высоких (0,7–1.0) межцентральных корреляций ЭЭГ моторных зон с лобными, нижнетеменными и зрительными зонами у юных фигуристов (п = 10 в каждой возрастной группе) во время трехминутного бега на месте в темпе 3 шага в 1 секунду

Рис. 56. Возрастная динамика участия разных зон левого и правого полушарий в управлении движениями

(модиф. по: Е.Б, Сологуб, В.С. Капустин, 1986)

С окончанием этого периода механизмы управления движениями постепенно приближаются ко взрослому уровню. В 13–14 лет завершается в основном формирование всех сенсорных систем. Совершенствуется поисковая функция глаза, ускоряются сенсомоторные реакции, уточняется «мышечное чувство» и улучшается точность воспроизведения мышечных усилий, повышается функциональная устойчивость вестибулярной системы.

В юношеском возрасте управление движениями достигает высокого совершенства, позволяя добиваться рекордных результатов во многих видах спорта.

 

3.6.2. Развитие физических качеств

Возрастной период от 10 до 17–19 лет характеризуется достижением максимального развития большинства физических качеств – гибкости, быстроты, ловкости, силы, скоростно-силовых возможностей, а также большими изменениями выносливости, которая достигает максимального развития несколько позже – к 20–25 годам.

Средний и старший школьный возраст особенно благоприятен для физического воспитания, так как соответствует проявлениям многих сенситивных периодов развития физических качеств, т. е. периодов, наиболее чувствительных к тренирующим воздействиям (см. рис. 38).

Одним из ранних является физическое качество гибкости – суставной подвижности. Совершенствование гибкости, начинающееся в дошкольном и младшем школьном возрасте, продолжается в среднем школьном возрасте. Гибкость подростков тем выше, чем больше длина частей тела. Наиболее высоких значений гибкость достигает к 15-летнему возрасту, без дальнейшей тренировки она начинает снижаться. У девочек гибкость выражена лучше, чем у мальчиков.

Весьма благоприятный период развития ловкости отмечается с 7 до 14 лет (с небольшим ухудшением этого качества в пике пубертатного периода). Созревание нижнетеменных третичных областей коры способствует улучшению межсенсорной интеграции и сенсомоторных взаимосвязей, формированию представлений о «схеме тела» и «схеме пространства». В результате улучшается пространственная ориентация движений и, как следствие, телесная и предметная ловкость.

До мере созревания лобных третичных областей коры больших полушарий появляются новые возможности для различных проявлений ловкости: развивается способность к формированию новых движений в необычных условиях, улучшается анализ текущей и будущей ситуации, внесение сенсорных коррекций в двигательные программы, временная оценка выполняемых действий. Развитию ловкости способствует совершенствование процессов экстраполяции. После 35-летнего возраста проявления ловкости ухудшаются, особенно нарушаясь в пожилом возрасте.

С 10 до 15 лет резко улучшаются различные показатели качества быстроты, достигая к 15-летнему возрасту взрослых величин (см. табл. 5) и сохраняясь на этом уровне примерно до 35 лет. В ЦНС подростка увеличивается скорость протекания нервных процессов (лабильность нервной ткани) и повышается подвижность нервных процессов, скорость смены процессов возбуждения и торможения. Это способствует повышению скорости переработки информации в коре больших полушарий. К 12-летнему возрасту заметно укорачивается время простой двигательной реакции, а к 14 годам – время сложной реакции с выбором. Совершенствование центральной регуляции движениями и повышение возбудимости и лабильности мышечного аппарата способствуют ускорению моторных актов. К 15-летнему возрасту достигают взрослого уровня показатели теппинг-теста (50–60 ударов за 10 с) и максимальной скорости бега. Особенно значительно улучшаются скоростные параметры у мальчиков.

Возраст 11–14 лет является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей. В этом периоде имеется наибольший прирост прыгучести, резкости ударов и бросков. К 14-15-летнему возрасту достигается наибольшая высота и дальность прыжков, особенно у мальчиков (см. рис. 48 и табл. 20).

Мышечная сила нарастает в медленном темпе до 11-летнего возраста. Затем наступает замедление темпов ее прироста, связанное с развитием препубертатного периода (11–13 лет у мальчиков) и началом перестроечных процессов в организме. Лосле 14 лет начинается существенный прирост мышечной силы (рис. 57), особенно выраженный у мальчиков и связанный с усиленной секрецией мужских половых гормонов (андрогенов). Становая сила у мальчиков в 12 лет составляет в среднем 50–60 кг, в 15 лет – 90-100 кг, в 18 лет – 125–130 кг.

Рис. 57. Максимальная сила кисти у нетренированных лиц

В скелетных мышцах наблюдается миофибриллярная гипертрофия, отражающая процессы усиленного синтеза сократительных белков (актина и миозина) в миофибриллах. Под влиянием развития быстрых мотонейронов в нервной системе происходят изменения в составе мышечных волокон – заметно нарастает объем быстрых и мощных гликолитических волокон II-б типа.

Сенситивный период развития качества силы приходится на 14–17 лет. В возрасте 18 20 лет мышечная сила достигает максимальных значений для взрослого нетренированного человека. Обычно сила кисти у мужчин составляет около 70–75 % от массы тела, а у женщин примерно 50–60 %. При отсутствии специальной тренировки сила сохраняется на этом уровне примерно до 45-летнего возраста. В юношеском возрасте устанавливается характерная для взрослого организма топография мышечной силы, однако коррекцию в нее вносит специфика мышечной тренировки.

Позже других качеств развивается выносливость к длительной циклической работе умеренной мощности. Сенситивный период ее развития приходится на возраст 15–20 дет, когда в достаточной мере созревают функции дыхательной и сердечнососудистой систем, обеспечивающих работу аэробного характера. В 20–25 лет это качество достигает высокого развития и дольше других сохраняется в онтогенезе человека (примерно до 55 лет и более). Статическая выносливость (табл. 30) увеличивается меньше, чем динамическая. Она уменьшается в пубертатном периоде, а затем нарастает, особенно к возрасту 18–20 лет.

Таблица 30

Возрастная динамика показателей силы мышц и статической работоспособности у женщин при статических напряжениях

(по: Э.А. Городниченко, 1983)

В юношеском возрасте на основе значительного развития различных качественных характеристик двигательной деятельности возможна специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных результатов. Лишь в видах спорта, требующих предельного развития выносливости (бег на длинные и сверхдлинные дистанции, лыжные гонки и др.), высшие достижения появляются в более позднем возрасте – в 20–35 лет.

 

3.6.3. Особенности энергетики мышечной деятельности и реакций вегетативных систем на физические нагрузки

В растущем и развивающемся организме энерготраты на двигательную активность составляют около половины суточных энерготрат. У мальчиков в 14–15 лет суточная двигательная активность увеличивается более, чем на треть, по сравнению с 8-9-летними детьми. В 11–15 лет подростки делают 20–30 тыс. шагов в сутки. Их суточные энерготраты достигают в возрасте 10–12 лет 2200 ккал, в 13–15 лет примерно 3000 ккал. В покое основные энерготраты приходятся на органы с наиболее интенсивным обменом веществ – мозг, печень, почки, а во время работы – на работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты у подростков.

Основного развития у подростков достигают процессы аэробной энергопродукции. Бурное увеличение мышечной массы, преобладание в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий и миоглобина, повышение активности окислительных, ферментов, улучшение утилизации приносимого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем – все это приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК. Если в препубертатном периоде и во II стадии полового созревания у подростков аэробные возможности еще невелики, то на III стадии полового созревания (у девочек в 12–13 лет, у мальчиков – в 13–14 лет) наблюдается их резкое увеличение, На этой стадии прирост МПК (л/мин) у мальчиков составляет примерно 28 %, у девочек -17 %. У юных спортсменов прирост МПК еще больше (рис. 58). Максимальных значений абсолютные величины МПК достигают в возрасте 14–15 лет.

Рис. 58. Аэробные возможности мальчиков 8-15 лет

(модифиц. по: С.Б. Тихвинский, 1972)

Подростки в этот период хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного характера – циклических упражнений умеренной мощности (около 70 % от МПК). Выполнение нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности (90-100 % МПК) для них трудно переносимо, так как в этом возрасте недостаточно развиты анаэробные возможности организма.

Относительные величины МПК (мл/мин/кг) на протяжении среднего и старшего школьного возраста (10–17 лет) практически не изменяются (рис. 59). Это связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают приростов массы тела. Однако у юных спортсменов, имеющих лучше развитые скелетные мышцы, формирующие аэробное энергообеспечение, относительные величины МПК выше, чем у сверстников, не занимающихся спортом.

Рис. 59. Возрастная динамика анаэробных возможностей (кислородный долг, мл/кг) и относительная величина МПК (мл/мин/кг) у мальчиков 9-17 лет

Относительные величины МПК в женском организме ниже, чем в мужском. У девочек старше 8-летнего возраста относительные величины МПК в среднем школьном возрасте ниже, чем у мальчиков, на 12–21 %, в старшем школьном возрасте – на 33–39 %. Объясняется это тем, что в составе тела у девочек больше доля жирового компонента, потребляющего незначительное количество энергии.

Стабильные величины относительного МПК очень важны в плане отбора. Так как они не изменяются в процессе тренировки и уже в 9-10-летнем возрасте соответствуют взрослым показателям, то их следует использовать как информативные прогностические критерии для отбора детей в ДЮСШ, особенно в виды спорта, требующие развития выносливости.

После 14-летнего возраста начинается реализация нового этапа генетической программы онтогенеза. Происходит формирование быстрых мотонейронов в ЦНС и развитие быстрых и мощных гликолитических мышечных волокон в скелетных мышцах. К IV–V стадиям полового созревания (15–18 лет) быстрые волокна уже занимают по объему около 50 % мышечной массы. Устанавливается характерный для каждого индивида состав (композиция) мышечных волокон. С появлением гликолитических волокон происходит быстрое развитие анаэробных возможностей растущего организма (см. рис. 59). Сократительная деятельность этих волокон не зависит от работы кислород-транспортной системы (крови, сердечно-сосудистой и дыхательной систем), так как они получают энергию в бескислородных условиях. В результате повышается адаптация юношей и девушек к работе анаэробного характера – к выполнению циклической работы в зоне максимальной и субмаксимальной мощности, силовых и скоростно-силовых упражнений.

Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет более чем на 200 % (с 7 до 11 лет увеличение мощности работы составляет всего 30 %). Объем выполненной работы максимальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в 10 лет на 50 %, а в 14–15 лет – на 300–400 %.

За счет достигнутого высокого уровня МПК и улучшения процессов координации в мышечной и вегетативных системах энергообеспечения растет также и аэробная работоспособность юношей – в зонах большой и умеренной мощности.

Однако экономичность и эффективность их работы еще не достигают взрослых значений. КПД работы, выполняемой на уровне МПК, в 14–15 лет составляет всего 65–70 % взрослого уровня, а процесс восстановления значительно более длительный. У юношей 17 лет длительность восстановления в 2 раза превышает время восстановления у 20-летних при той же выполненной работе.

Четко выраженные гормональные и вегетативные перестройки сопровождают выполнение физических нагрузок у детей среднего и старшего школьного возраста.

Адаптация к специфическим упражнениям отражается у систематически тренирующихся детей в более выраженных предстартовых изменениях по сравнению с детьми, не занимающимися спортом. Легче всего предстартовая настройка развивается у подростков и юношей, характеризующихся темпераментом сангвиников, затем – у холериков и у флегматиков. В период полового созревания у подростков из-за высокой возбудимости нервной системы особенно выражены состояния предстартовой лихорадки.

Период врабатывания как в возрасте 7-10 лет, так и в возрасте 15–18 лет характеризуется начальным резким увеличением показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем (на 42,5 %) с последующим медленным повышением до необходимого рабочего уровня. Длительность устойчивого состояния при постоянной мощности работы (или оптимального состояния при переменной мощности) короче, чем у взрослых, а утомление наступает быстрее.

Быстрое наступление утомления, в частности, обусловлено малой переносимостью кислородного дефицита. Величина максимального кислородного долга у подростков меньше, чем у взрослых: в 9-10 лет она составляет всего 0,8–1,2 л, в 12–14 лет -2-2,5 д (у нетренированных взрослых – 6-10 л). В 13 лет величина относительного кислородного долга (в расчете на 1 кг массы тела или 1 м2 поверхности тела) примерно равна 60–70 % соответствующего показателя у взрослых.

В системе крови у детей среднего и старшего школьного возраста при физических нагрузках часто возникает II фаза миогенного лейкоцитоза (1-я нейтрофильная), в то время как у взрослых при тех же нагрузках наблюдается лишь I фаза (лимфоцитарная). Большие мышечные нагрузки вызывают неадекватные реакции крови у подростков – они снижают иммунитет организма. При этом в крови наблюдается угнетение активности и снижение количества Т-лимфоцитов, уменьшается количество иммунного белка гамма-интерферона, появляется феномен исчезающих антител.

В связи с незавершенностью роста массы сердечной мышцы и объема сердца у подростков увеличение систолического объема крови не достигает еще взрослых величин. Даже при максимальном нарастании систолического объема при работе его значения лишь в 2 раза превышают уровень покоя, а у взрослых – в 2,5 раза. В возрасте 8–9 лет максимальные значения систолического объема составляют 70 мл, в 10–11 лет – 80 мл, в 14–15 лет -100-120 мл, у мужчин 20–22 лет – 140 мл.

Сравнительно небольшим объемом крови, поступающим в кровяное русло за один удар, объясняется то, что нарастание минутного объема крови у подростков еще в значительной мере зависит от преимущественного повышения ЧСС. Лишь после 15-16-летнего возраста величина сдвигов ЧСС при нагрузках несколько снижается. Величина МОК у подростков постепенно повышается: в 10–12 лет она равна 3,2 л/мин, в 13–16 лет -3,8 л/мин, в юношеском возрасте МОК приближается ко взрослому уровню (у взрослых МОК 4,5–5 л/мин).

Недостаточная эффективность регуляторных процессов в пубертатный период у подростков отражается особенно заметно в реакциях кровообращения на статические нагрузки. Если при статических напряжениях малых мышечных групп реакции сердечно-сосудистой системы вполне эффективны, то при статических напряжениях больших мышечных групп в вертикальной позе они явно недостаточны – наблюдается неустойчивость венозного тонуса, затяжной период восстановления. Это отражает низкую выносливость подростков к подобным статическим нагрузкам.

У нетренированных подростков 14–15 лет оптимальное повышение МОК наблюдается при мощности работы не более 40–50 % МПК, а оптимальное повышение минутного объема дыхания – при 70 % МПК, т. е, при работе умеренной мощности изменения дыхательной и сердечно-сосудистой систем наиболее эффективны.

С увеличением возраста повышаются функциональные резервы дыхательной системы. При работе на уровне МПК величина МОД (л/мин) увеличивается по сравнению с состоянием покоя в возрасте 8–9 лет в 7–8 раз, в 10–11 лет – в 9-11 раз, в 16 18 лет в 10–12 раз. Однако эффективность дыхания у подростков и в определенной мере у юношей еще мала. Несмотря на возросший рабочий уровень легочной вентиляции, альвеолярный воздух насыщается кислородом при вдохе у подростков меньше, чем у взрослых. Это обусловлено менее глубоким дыхательным объемом, большим относительным объемом вредного пространства, меньшей выносливостью дыхательных мышц, отставанием роста грудной клетки (и соответственно недостаточной величиной ЖЕЛ), незрелостью регуляторных процессов.

К несовершенству газообмена в легких добавляется еще низкая величина кислородной емкости крови и менее эффективный газообмен в тканях, где невысок коэффициент утилизации кислорода, т. е. малая величина кислорода переходит из артериальной крови в ткани и значительная его часть уносится венозной кровью обратно. У подростков отмечается менее выгодное соотношение поступления кислорода в легкие и потребление его тканями: у ребенка 8–9 лет и подростка 15–16 лет это соотношение составляет 6:1, а у нетренированного взрослого человека оно равно 5:1 и у тренированного взрослого – 4:1. У взрослых людей каждый литр кислорода при работе на уровне МПК извлекается из 25 л воздуха, а у подростка – из 35 л, т. е. требуемая работа легких почти в 1,5 раза больше, чем у взрослых.

При этом кислородный запрос на работу у подростков и юношей выше, чем у взрослых на ту же нагрузку. Отмеченные особенности удовлетворения кислородного запроса свидетельствуют о важности регламентирования физических нагрузок у подростков и юношей.

Форсирование нагрузок особенно в период полового созревания может привести к тяжелым последствиям. У девочек 10–11 лет при больших нагрузках возникает несоответствие электрической и механической систолы сердца в результате нарушения обменных процессов в миокарде. При больших нагрузках возникает патологическая инволюция вилочковой железы, нарушение иммунитета приводит к повышенной заболеваемости детей. Угнетается секреция соматотропного гормона, что приводит к задержке роста, а также гормонов коры надпочечников. У девочек в возрасте 11–16 лет особенно угнетается секреция половых гормонов, нарушается становление и стабилизация ОМЦ.

В связи с отмеченным в процессе физического воспитания требуется тщательное дозирование и индивидуализация нагрузок, контроль за текущим состоянием детей. Постепенное наращивание физических нагрузок в соответствии с возрастными функциональными возможностями развивающегося организма обеспечит рациональное течение адаптационного процесса, сохранение здоровья детей и рост их спортивного мастерства.

 

3.6.4. Влияние спортивной тренировки на развитие функций организма и динамику работоспособности

Систематические занятия физическими упражнениями вызывают значительные изменения строения и функций организма, повышают его функциональные возможности и способствуют развитию физических качеств юных спортсменов.

В коре больших полушарий тренирующегося подростка наблюдается общий подъем функционального состояния (возбудимости и лабильности) корковых нейронов, улучшаются показатели высшей нервной деятельности – сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов. Возникающий рост быстродействия мозга отражается в его электрической активности повышением частоты основного ритма покоя – альфа-ритма ЭЭГ. У юных спортсменов 14–15 лет с более высокой частотой альфа-ритма (11–12 колеб./с) наблюдается большая частота теппинг-теста и более высокая пропускная способность мозга, чем у детей того же возраста с меньшей частотой альфа-ритма (8–9 колеб./с).

До мере роста специальной работоспособности в ЦНС юного спортсмена происходят специфические изменения, отражающие формирование новых двигательных навыков. Нервные клетки начинают работать более ритмично и стабильно. Активность отдельных нейронов синхронизируется с соседними нейронами и с нейронами ряда отдаленных участков коры, необходимых для участия в управлении конкретными движениями. Тем самым создаются особые корковые функциональные системы, отражающие в своем составе специфику освоенного двигательного навыка (см. рис. 32), а при циклической работе – темп движений («меченые ритмы» ЭЭГ).

Проявление этих корковых функциональных систем в ЭЭГ усиливается у юных спортсменов по мере повышения возраста и спортивного мастерства, а их особенности проявляются не только во время работы, но и при ее мысленном выполнении (представлении движения), а также в предстартовом состоянии, демонстрируя степень освоения навыка и специфическую преднастройку мозга (табл. 31).

В процессе адаптации к физическим нагрузкам совершенствуется регуляция кровеносных сосудов мозга. У подростков и юношей, адаптированных к значительным статическим напряжениям в процессе занятий тяжелой атлетикой, отмечается более стабильный и высокий кровоток в головном мозгу, чем у неподготовленных к такой работе сверстников.

Таблица 31

Динамика межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий у одних и тех же юных спортсменов-фигуристов на протяжении 5-летней тренировки

(по: В.С. Капустин, 1984)

Высокое нервно-психическое напряжение отрицательно сказывается на возможности сохранять устойчивую работоспособность. Например, более высокая эмоциональная и информационная нагрузка в индивидуальных уроках тактической направленности по сравнению с уроками технической направленности у юных фехтовальщиков приводит к более быстрому развитию утомления и значительно сокращает работу до отказа.

Вместе с тем, чем выше квалификация юных спортсменов, тем большей способностью они обладают к произвольной мобилизации функциональных резервов для преодоления утомления, особенно в условиях работы с повышенной мотивацией. Они выполняют при этом значительно больший объем работы, чем нетренированные сверстники, но испытывают более глубокое утомление и нуждаются в более длительном отдыхе.

Высокая способность к волевому преодолению развивающегося утомления у юных спортсменов обеспечивается более мощными рабочими доминантами в ЦНС, высокой возбудимостью симпатической нервной системы, наличием у них значительных гормональных резервов (например, величина суточной секреции адреналина и норадреналина во много раз превышает нормы нетренированных детей) и значительной продукцией нервными клетками стимулирующих нейропептидов.

Уже в 12-14-летнем возрасте юные спортсмены четко дифференцируются по целому комплексу психофизиологических особенностей на два различных типа, которые совершенно необходимо учитывать при выборе генетически адекватного вида спорта, стиля соревновательной деятельности и амплуа спортсмена (атакующий или контратакующий в боксе, нападающий или защитник в футболе, нападающий или разыгрывающий в волейболе и т. п.). На самых начальных этапах спортивной тренировки следует также самым тщательным образом определить ведущую руку и ногу спортсмена для адекватного выбора вооруженной руки в фехтовании, теннисе, хоккее, правосторонней или левосторонней стойки в боксе, бьющей ноги в футболе, таэквон-до, кикбоксинге и т. п. Неадекватный выбор приводит к замедлению и остановке роста спортивного мастерства, создает напряженность в организме, связанную с организацией компенсаторных реакций, и угрожает здоровью спортсмена.

Физические упражнения оказывают положительное влияние на развитие сенсорных систем. Юные спортсмены отличаются точностью кинестетических ощущений, которые выше на наиболее тренируемых мышцах и суставах. При воспроизведении заданных углов сгибания в локтевом суставе (без визуального контроля) фехтовальщики делают в 3 раза меньше ошибок, а лыжники в 2,5 раза меньше ошибок при сгибании в коленном суставе, чем нетренированные подростки. Юные баскетболисты практически точно воспроизводят с закрытыми глазами угол вращения в лучезапястном суставе. Диапазон точно воспроизводимых (без визуального контроля) заданных углов в плечевом и бедренном суставах гораздо более широк у высококвалифицированных юных спортсменов, специализирующихся в таэквон-до, чем у нетренированных сверстников.

Юные футболисты отличаются более обширным полем зрения. Совершенствование поисковой функции глаза позволяет юным борцам, боксерам, подросткам, специализирующимся в игровых видах спорта, мгновенно схватывать наиболее значимую информацию и быстро на нее реагировать. Высококвалифицированные юные фигуристы демонстрируют великолепную вестибулярную устойчивость, выполняя за 55-минутную тренировку до 500 вращений без каких-либо нарушений координации. Опускаясь на пол после вращений на установке «Вертикаль», они почти мгновенно могут принимать стабильную позу, а у нетренированных подростков это «время нерешительности» занимает несколько секунд.

В среднем и старшем школьном возрасте особенно значительно спортивная тренировка влияет на развитие опорно-двигательного аппарата. В наиболее нагруженных костях скелета заметно увеличивается толщина и плотность костей, степень их минерализации. Мышечная масса и сила преимущественно нарастают в наиболее тренируемых мышцах, создавая специфику топографии мышечной силы, характерную для каждого вида спорта.

В процессе многолетней спортивной тренировки в скелетных мышцах увеличивается объем быстрых гликолитических волокон типа ll-б (анаэробных) . Возможно также, что под влиянием скорстно-силовых физических упражнений многие волокна промежуточного типа (ll-а, окислительные, аэробные) приобретают свойства волокон типа II-б (гликолитических). Показано, что у 12-летних спортсменов объем быстрых и мощных мышечных волокон в составе скелетных мышц достоверно превышает этот показатель у незанимающихся подростков (59 % против 51 %).

Эти особенности коррелируют у юных спортсменов с большей (в 3 раза) концентрацией в крови гормона тестостерона в состоянии покоя (5,8 нМоль/л против 1,8 нМоль/л) и большей концентрацией лактата при анаэробной работе.

Повышение мышечной силы часто сопровождается чрезмерным усилением тонуса напряжения без достаточной способности к расслаблению мышц. Такие соотношения снижают амплитуду движений, препятствуют росту работоспособности мышечного аппарата, приводят к быстрому утомлению мышц. У 13-14-летних футболистов в четырехглавой мышце бедра отмечали наибольшее увеличение амплитуды тонуса за счет более выраженного нарастания тонуса напряжения, а улучшение показателей расслабления наступало лишь после 16 лет, при переходе в команду мастеров. Подобные изменения являются результатом усиленной изометрической тренировки силы без необходимого внимания к упражнениям на расслабление.

Увеличение тощей массы тела сопровождается у юных спортсменов уменьшением содержания жира, особенно заметным у представителей зимних видов спорта (до 7–8 % от массы тела). Чем меньше у них процент жира в составе тела, тем выше физическая работоспособность.

Систематические тренировки оказывают неоднозначное влияние на темпы роста и развития организма детей. У девочек-ретарданток, занимающихся гимнастикой, многолетние тренировки усиливают отставание их биологического возраста от паспортного (меньше стандартных величин масса и длина тела, более позднее появление менархе и пр.). Лишь к 16-летнему возрасту они начинают догонять сверстниц. В противоположность этому у пловцов-акселератов увеличиваются темпы развития (нарастают проявления акселерации), они в 13-летнем возрасте на 2–3 года и более опережают сверстников по многим показателям. Многие юные баскетболисты в 13 лет достигают показателей 17-18-летних юношей, опережая однолеток на 4–5 лет.

Перестройки соматических функций организма сопровождаются изменениями вегетативных показателей у юных спортсменов.

Развитие массы сердечной мышцы и увеличение объема сердца повышают аэробные возможности организма. В системе дыхания под влиянием длительной тренировочных занятий повышается эффективность и экономичность дыхательной функции, увеличивается ЖИЛ (па 123 % против должных величин), что обеспечивает быстрый рост МПК. Снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кислородного долга и продлить задержку дыхания.

При адаптации организма юных спортсменов к работе переменной мощности показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем становятся более подвижными, точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки.

Большое значение в адаптации к аэробной и смешанной аэробно-анаэробной работе имеет повышение кислородной емкости крови. Показано, что увеличение работоспособности юных бегунов на средние дистанции коррелирует с увеличением количества эритроцитов, гемоглобина и содержанием железа в крови. У 10-11-летних пловцов отмечалось повышенное содержание эритроцитов в крови и достоверное повышение физической работоспособности на протяжении годичного тренировочного цикла (табл. 32).

Таблица 32

Физическая работоспособность и количество эритроцитов в крови у юных пловцов и нетренированных мальчиков 10 11 лет в начале и конце учебно-тренировочного года

(по: В.Я. Еремеев и др., 1983)

Юные спортсмены-лыжники I разряда в возрасте 16–17 лет, имевшие в состоянии покоя высокое содержание в крови эритроцитов (до 5,12х1012/л) и гемоглобина (до 168 г/л), а также большую величину ЖЕЛ (до 5,7 л), показывали очень высокие функциональные изменения при выполнении велоэргометрических нагрузок, характерные лишь для высококвалифицированных взрослых спортсменов: максимальная мощность работы у них достигала 400 Вт, относительные величины МПК составляли 73,6 мл/мин/кг, ЧСС возрастала до 240 уд./мин, систолическое АД поднималось до 200 мм рт. ст., а концентрация лактата доходила до 26,5 мМоль/л.

Рис. 60. Возрастная динамика физической работоспособности юных футболистов по отношению к работоспособности нетренированных сверстников, принятой за 100 %

Подобные высокие показатели доступны юным спортсменам только после окончания периода полового созревания, а на протяжении переходного периода они чаше всего испытывают временное снижение работоспособности, связанное с перестройкой функций в организме. Временное снижение физической работоспособности юных спортсменов в период полового созревания (особенно в III фазу) наблюдается несмотря на продолжение систематических тренировок (рис. 60). После окончания этого периода снова показатели работоспособности превышают данные малоподвижных подростков и юношей.

Многочисленными исследованиями продемонстрировано, что рациональное построение тренировочного процесса приводит к улучшению сопротивляемости юного организма инфекционным и простудным заболеваниям, снижает их количество и продолжительность, уменьшает возможность осложнений.

Изучение механизмов адаптации юных спортсменов к физическим нагрузкам показало, что этот процесс сугубо индивидуален, зависит от множества морфофункциональных и психофизиологических показателей молодого организма, которые довольно жестко контролируются генетически. Тренерам и педагогам, а также самим спортсменам необходимо помнить, что совершенствование функциональной подготовленности юных спортсменов требует обязательного учета индивидуальных особенностей каждого организма, его возрастных возможностей, врожденных пределов изменчивости строения и функций под влиянием физических нагрузок. Лишь в этом случае возможно обеспечить планомерное нарастание спортивного мастерства, не ухудшая процессов роста и развития и сохраняя на высоком уровне здоровье юного спортсмена.

В последние годы наряду с общеобразовательными школами появились новые учебные заведения (гимназии, лицеи), в том числе и частные, которые характеризуются возросшим объемом общей учебной нагрузки и снижением внимания к занятиям физической культурой. Это приводит к существенному ухудшению функций организма, развитию преморбидных состояний и повышению уровня заболеваемости учащихся.

В физкультурных и педагогических вузах России студенты знакомятся с некоторыми положениями педагогического контроля и особенностями функций организма школьников на уроках физической культуры. Однако в методических указаниях по данной проблеме отсутствуют сведения о влиянии занятий физическими упражнениями на состояние здоровья детей. Параллельное рассмотрение этих вопросов педагогами, тренерами и физиологами будет способствовать всестороннему взаимодополнению и более глубокому анализу влияния физических нагрузок на организм учащихся.

Хорошо известно, что достаточное и правильно организованное физическое воспитание становится действенным средством сохранения и укрепления здоровья, улучшения физического и функционального развития детей и подростков. С другой стороны, анализ существующей системы педагогического и медицинского контроля за уроками физической культуры свидетельствует о том, что такие занятия проводятся без достаточного учета физиологических особенностей организма и работоспособности школьников.

4.1. Физиологическое обоснование нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста

Одной из важнейших задач возрастной физиологии является нормирование физических нагрузок для детей с учетом их возраста.

Обоснование физических нагрузок, адекватных функциональным возможностям организма, обычно осуществляется по трем параметрам:

1) величина сдвигов физиологических констант и прежде всего частота сердечных сокращений, уровень артериального давления, потребление кислорода и легочная вентиляция;

2) биоэнергетические затраты организма;

3) интенсивность физических упражнений (сила, скорость передвижения).

В физиологии спорта чаще всего используются две классификации интенсивности физических упражнений. Согласно одной из них, интенсивность физических нагрузок оценивается величиной потребления кислорода и количеством затраченной энергии. В этом случае упражнения делят на группы с преобладанием аэробных, анаэробных или смешанных (анаэробно-аэробных) путей энергопродукции. При этом подчеркнем, что удовлетворение энергетических запросов организма обеспечивают три энергетические системы: 1) анаэробная фосфагенная (АТФ, КрФ), она же алактатная; 2) анаэробная лактатная (гликолитическая);

3) аэробная (окислительное фосфорилирование).

В другом случае весь диапазон интенсивности физических нагрузок делится на зоны мощности, в зависимости от показателей механической работы, которую выполняет человек. Впервые такую классификацию осуществил А. Хилл (1926), более детально ее рассмотрел В. С. Фарфель (1947), которым была установлена четкая зависимость между скоростью преодоления дистанции и предельным временем, в течение которого эта скорость может поддерживаться. Им обоснованы четыре зоны относительной мощности: максимальная, субмаксимальная, большая и умеренная.

Считается, что тренировочная нагрузка любого занятия физическими упражнениями должна обеспечивать не только нужную величину и направленность срочного эффекта, но и его взаимодействие с тренировочными эффектами предшествующего и последующего занятий (чистый фон или предшествовало какое-то упражнение). Исходя из этого, отмечают три типа взаимодействий, при которых нагрузка предшествующих упражнений влияет на функциональные сдвиги, вызванные нагрузкой последующего упражнения: 1) положительное взаимодействие (сдвиги функций увеличиваются); 2) отрицательное (сдвиги уменьшаются); 3) нейтральное (изменения функций не существенны).

Для развития тренированности важно положительное взаимодействие, которое достигается в следующих случаях:

– в начале занятия выполняются анаэробные алактатные упражнения (скоростно-силовые), а затем анаэробные гликолити-ческие (упражнения на скоростную выносливость);

– сначала выполняются алактатные анаэробные упражнения, а затем аэробные (упражнения на общую выносливость);

– сначала выполняются анаэробные гликолитические, затем аэробные упражнения.

При другом сочетании упражнений добиться положительного взаимодействия трудно, а подчас и невозможно. Так, если вначале выполнять аэробные, а затем анаэробные упражнения, то взаимодействие энергетических систем будет отрицательным, а тренировочные занятия будут мало эффективными.

При нормировании нагрузок также рекомендуется учитывать следующие компоненты:

1) продолжительность упражнения;

2) его интенсивность;

3) продолжительность интервалов отдыха между упражнениями;

4) характер отдыха (активный, пассивный);

5) число повторений упражнений.

Анализ и учет всех этих компонентов позволяет, с одной стороны, регулировать интенсивность нагрузок, а с другой – прогнозировать величину и характер функциональных сдвигов у занимающихся.

На уроках физической культуры должны выполняться упражнения как циклического характера (ходьба, бег, приседания), направленные прежде всего на развитие быстроты и выносливости, так и ациклического характера (прыжки, метания, гимнастические упражнения), развивающие силу и ловкость. Необходимость ациклических движений подтверждается большим их представительством при выполнении трудовых и бытовых двигательных действий.

При нормировании нагрузок в упражнениях циклического характера первостепенное значение приобретает оценка энерготрат на данную работу, степень функциональных сдвигов при ее выполнении и скорость их восстановления. При нормировании интенсивности ациклических упражнений главное значение приобретает оценка уровня устойчивости двигательного динамического стереотипа разучиваемого движения, степень совершенства коррекций движений и их конечные результаты и в меньшей мере – показатели функциональных изменений и скорость их нормализации.

Одна из задач физиологически обоснованного нормирования нагрузок на уроках физической культуры состоит в том, чтобы затраты энергии, число повторений упражнений и продолжительность выполнения серий упражнений были оптимальными. Если затраты энергии и число повторений упражнений малы, то эффект занятий будет понижен вследствие недостаточной мобилизации физиологических функций. Если же затраты энергии, число повторений и продолжительность упражнений чрезмерно велики, то эффект упражнений будет также снижен, но в результате ослабления физиологических процессов в связи с истощениями энергоресурсов, ферментов и нарушениями механизмов регуляции функций.

В настоящее время считается, что затраты энергии детей младшего и среднего школьного возраста на уроках физической культуры должны составлять 20–30 % МПК. Продолжительность серий упражнений не должна превышать той, при которой появляются признаки нарушения согласованного ритма физиологических процессов (Любомирский Л.Е., 1989). Проведенный автором анализ экспериментальных показателей работоспособности школьников от 7 до 11 лет и особенностей адаптации их систем дыхания и кровообращения дает основание считать, что использование чередования нагрузок большой и умеренной интенсивности позволяет повышать эффективность уроков физической культуры, направленных на развитие выносливости учащихся.

4.2. Изменение функций организма школьников на уроке физической культуры

Физиологическое обоснование нагрузок на уроках физической культуры прежде всего обусловлено необходимостью изучения двигательной деятельности на уроке с учетом интенсивности нагрузок и времени их выполнения, а также оценкой функционального состояния организма в ответ на эти нагрузки. Исходя из этих основных положений, в настоящее время общепринятой является структура урока физической культуры, состоящая из трех взаимосвязанных частей: вводной (подготовительной), основной и заключительной. Продолжительность каждой части урока должна определяться направленностью и характером учебной деятельности, возрастом и полом школьников, их физическим и функциональным развитием. В общеобразовательных школах в соответствии с существующими рекомендациями по проведению урока физической культуры время его каждой части довольно четко регламентировано.

Подготовительная часть урока, продолжительностью 8-10 мин, включает ходьбу с построением, бег со средней скоростью и вольные упражнения. Упражнения подготовительного этапа урока направлены на достижение врабатывания организма школьников к основной его части. Врабатывание различных органов и систем осуществляется неравномерно (вначале – быстро, затем медленнее) и неодновременно (гетерохронно) – двигательная система (10–30 с), вегетативные органы (3–5 мин). С физиологических позиций в период врабатывания происходит перестройка нервных и гуморальных механизмов регуляции анимальных и вегетативных систем, формирование необходимого двигательного стереотипа и улучшение координации движений, а также достижение требуемого уровня функций вегетативных органов и систем, оптимально обеспечивающих данную мышечную деятельность.

Основная часть урока, продолжительностью около 30 мин, включает бег, ходьбу, прыжки в длину и высоту и направлена прежде всего на развитие быстроты и выносливости. Физиологический интерес состоит в том, что в этой части урока следует ожидать наиболее выраженные функциональные изменения.

Заключительная часть урока (5–7 мин) включает ходьбу, прыжки на двух и одной ноге, бег со средней скоростью, ходьбу с глубоким дыханием. Все упражнения в этой части урока должны выполняться в замедленном темпе, способствуя расслаблению мышц, нормализации функций организма и активизации восстановительных процессов. Заключительная часть урока должна способствовать постепенному переходу от активной мышечной деятельности к обычному двигательному режиму школьника.

Как же изменяются функции организма на различных этапах урока? Во время подготовительной части урока функциональные изменения характеризуются преобладанием процессов возбуждения в ЦНС, повышением возбудимости сенсорных, моторных и вегетативных нервных центров, улучшением работы желез внутренней секреции. Все это ведет к усилению функций различных органов и систем и, в частности, проявляется ускорением еенеомоторных реакций, увеличением скорости проведения импульсов по нервным и мышечным волокнам; увеличивается скорость метаболических процессов в мышцах, растет содержание в крови катехоламинов и кортикостероидов, повышается температура тела.

Со стороны вегетативных органов и систем отмечаются тахикардия, повышение артериального давления и скорости кровотока, увеличиваются ударный и минутный объемы крови, ее венозный возврат, улучшается микроциркуляция скелетных мышц, миокарда, кожи. Увеличиваются частота и глубина дыхания, минутный объем дыхания, растет коэффициент использования кислорода, повышается количество лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина, отмечается сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо и растет кислородная емкость крови, увеличивается потоотделение и др. Физиологический смысл всех этих изменений заключается в переходе различных органов и систем на новый уровень функционирования, оптимальный для конкретной мышечной деятельности.

Существующие «Методические рекомендации по проведению урока физической культуры» предусматривают максимальные сдвиги физиологических функций в основной части урока и возвращение их к исходному состоянию в заключительной части. Как показали специальные исследования В. С. Фарфеля с сотрудниками (1949) и других специалистов, отмечаются значительные отклонения фактических данных от методических рекомендаций. В частности, было установлено существенное увеличение частоты сердечных сокращений даже в подготовительной части урока (160–180 уд./мин, а рекомендуется увеличение не более, чем в 1,5–2 раза от исходного); иногда в подготовительной части урока изменения функций происходят в сторону увеличения по сравнению с основной; в заключительной части урока показатели не всегда достигают исходных величин.

С одной стороны, это свидетельствует о неправильном распределении физических нагрузок, урок не всегда достигает своей цели – повышения выносливости и тренированности, сохранения и укрепления здоровья учащихся. С другой стороны, это указывает на необходимость более глубокой и всесторонней физиолого-педагогической оценки урока физической культуры и внесения соответствующих коррективов в его проведение.

4.3. Влияние занятий физической культурой на физическое, функциональное развитие, работоспособность и состояние здоровья школьников

Уроки физической культуры должны повышать устойчивость организма школьников к физическим нагрузкам и быть направлены на улучшение физического и функционального развития, увеличение работоспособности, сохранение и укрепление здоровья учащихся. Медико-биологической основой этих процессов являются физиологические, биохимические и морфологические изменения, возникающие во время занятий физическими упражнениями, а также совершенствование нервной и гуморальной регуляции функций организма учащихся.

Одно из основных физиолого-педагогических требований урока физической культуры состоит в получении тренировочного эффекта. В физиологическом отношении тренировочный эффект заключается прежде всего в повышении функциональных возможностей различных органов и систем и развитии адаптации организма к физическим нагрузкам.

Тренировочный эффект возникает, если нагрузка достигает или превышает пороговую величину, которая всегда должна быть выше обычной повседневной (бытовой) нагрузки. Выбирая величину пороговой нагрузки, следует учитывать функциональные возможности организма, возраст и пол школьников. Одна и та же нагрузка может быть выше или ниже пороговой для школьников разного возраста (младший, средний, старший) и разного пола. Для решения различных задач урока (вводная, основная, заключительная) величина пороговых нагрузок также должна быть различной. Из сказанного следует, что для правильного и грамотного проведения занятий педагогу необходимо знать и учитывать целый ряд методических и медико-биологических положений.

В соответствии с фазовым протеканием адаптационных изменений тренировочный эффект физических упражнений может быть различным: срочным, отставленным (пролонгированным) и кумулятивным.

Срочный эффект нагрузки проявляется функциональными изменениями в организме во время или вскоре после окончания нагрузок (до 30–60 мин). Главная физиологическая особенность срочного эффекта заключается в том, что он формируется на основе готовых, ранее образованных механизмов регуляции и программ приспособления и характеризуется избыточной активацией различных органов и систем.

Отставленный тренировочный эффект наблюдается на поздних фазах восстановления и в физиологическом отношении представляет собой продолжительную деятельность различных органов и систем на повышенном уровне их функционирования. Именно отставленный эффект способствует развитию в организме явлений суперкомпенсации.

Кумулятивный эффект возникает как результат последовательного суммирования срочных или отставленных и формируется на основе вновь создаваемых программ и механизмов приспособления. В кумулятивном эффекте возникают изменения, связанные с усилением синтеза нуклеиновых кислот и белков, способствующих развитию долговременной адаптации. Кумулятивный эффект выражается в улучшении физического и функционального развития, повышении работоспособности и вызывает две основные физиологические перестройки: а) увеличение функциональных резервов организма; б) повышение экономичности (эффективности) деятельности различных органов и систем.

Продолжительность упражнений тесно связана со скоростью их выполнения и определяется характером энергообеспечения. Так, при выполнении упражнений в максимально возможном темпе в течение 3-10 секунд энергообеспечение осуществляется по креатинфосфатному механизму, при работе от 20 секунд до 3–5 минут – по гликолитическому (лактатному) и при умеренной нагрузке в течение десятков минут и нескольких часов развертываются аэробные реакции.

Существенное значение имеет продолжительность интервала отдыха между нагрузками. Если нагрузки невелики и отдых между ними достаточен, то школьники работают при аэробном энергообеспечении; если нагрузки большие, а отдых мал – при анаэробном энергообеспечении.

Увеличение числа повторений упражнений в аэробных условиях повышает функциональные возможности кислородтран-спортной системы и физическую работоспособность, а при увеличении числа повторений в анаэробных условиях – наступает истощение механизмов энергообеспечения и снижаются функциональные возможности организма.

С увеличением возраста школьников, которые регулярно занимаются физическими упражнениями, функции организма и работоспособность улучшаются. С другой стороны, достоверно установлено, что количество занятий физическими упражнениями для адекватного развития организма школьников, предусмотренное существующим ныне учебным планом, недостаточно. В частности, специально выполненными исследованиями под руководством Л.Е. Любомирского (1989), школьников разных возрастных групп (7-10 классы) при обычном занятии физической культурой (2 часа в неделю) и дополнительном введении одного внеурочного часа установлено, что у лиц экспериментальной группы были лучшие показатели гемодинамики, внешнего дыхания, энергообеспечения и выше уровень физической работоспособности по данным велоэргометрии. Было также показано, что у школьников в стадии завершения полового созревания как в состоянии покоя, так и при различных физических нагрузках (по сравнению с лицами препубертатного периода) показатели функций организма более экономичны и у них существенно выше работоспособность.

Известно, что в странах Западной Европы, США и Японии на занятия по физическому воспитанию школьников отведено от 3 до 6 часов в неделю. И даже при таком положении дел в ФРГ, например, «более 60 % школьников страдают заболеваниями, которые раньше считались “привилегией” лиц пожилого возраста». В США, по данным Президентского совета по физической подготовке и спорту, «… в начале 80-х годов лишь 0,1 % школьников выполняли спортивные нормативы, установленные советом» (Жарова Л., Станиславская Е., 1987). Есть все основания полагать, что физическое и функциональное развитие школьников нашей страны и состояние их здоровья – не лучше.

По данным доклада в Государственной думе в 1993 г. о состоянии здоровья населения Российской Федерации, 60 % детей в возрасте от 3 по 7 лет отнесены к практически здоровым, но имеющим различные функциональные нарушения. В частности, у 30–40 % детей младшего и у 20–30 % – старшего дошкольного возраста отмечены невротические нарушения, у 35 % – отклонения со стороны опорно-двигательного аппарата и пр.

С 1960 по 1993 г. численность практически здоровых школьников (Ι-ΙΙ группы здоровья) снизилась в первых классах с 61 % до 46 %, в восьмых – с 60 % до 48 %. С переходом из класса в класс здоровье детей ухудшается. За время обучения в школе число абсолютно здоровых детей снижается в 4–5 раз, особенно в 4–5 классах, когда совпадают периоды полового созревания и повышенной учебной нагрузки. К 8 классу в 5 раз возрастает частота нарушений со стороны органа зрения, в 1,5–2 раза – нервно-психических расстройств, в 2–3 раза – нарушения осанки.

По данным Первого съезда практических психологов (1994), около 80 % школьников заканчивают учебу с отклонениями в состоянии здоровья, 45 % из них являются хроническими больными. Причины такого состояния – издержки школьного обучения.

Высокая интенсивность школьного обучения и недостаточная двигательная активность приводят к резкому снижению эмоционального и психического тонуса учащихся, повышению уровня тревожности и снижению их умственной работоспособности.

Гипокинезия, вызывая нарушения обменных процессов и избыточное отложение липидов, способствует заболеванию детей ожирением. У таких детей чаще возникают травмы, в 3–5 раз выше простудная заболеваемость. На протяжении школьного обучения у 14–18 % школьников развивается гипертоническая болезнь, а 20–25 % детей из числа отстающих в учебе по состоянию здоровья становятся второгодниками. Как указывают авторы, школьные уроки физической культуры (2 часа в неделю) восполняют двигательный дефицит только на 11 %.

На протяжении десяти лет под нашим руководством проводились комплексные обследования детей дошкольного возраста, школьников и студентов в различных регионах России (Калининград, Кемерово, Краснодар, Курск, Санкт-Петербург, Шуя, Уссурийск). Результаты этих исследований, значительная часть которых уже завершена и защищена в виде кандидатских и докторских диссертаций, позволили нам сформулировать и реализовать некоторые теоретические и прикладные проблемы профилактического, диагностического и оздоровительного характера.

Выполненные комплексные исследования по оценке функционального состояния ЦНС, сердечно-сосудистой, дыхательной и сенсорных систем, органов выделения, энергообеспечения и физической работоспособности у школьников и студентов в процессе регулярных занятий физическими упражнениями позволили установить некоторые особенности в проявлении вышеназванных физиологических реакций по сравнению с аналогичными показателями у лиц, не занимающихся физическими упражнениями. В частности, у последней категории обследованных перестройка регуляторных приспособительных механизмов и мобилизация физиологических резервов осуществляется, как правило, с повышенными энергетическими затратами. В зависимости от возраста и стажа физкультурных занятий установлены различные типы кортикального влияния на процессы центральной регуляции адаптивных механизмов с вовлечением в этот процесс различных отделов головного мозга.

Особенностью деятельности сердечно-сосудистой системы у детей в первые годы регулярных занятий физическими упражнениями с определенными нагрузками является преобладание процессов гипертрофии миокарда и более умеренное расширение полостей сердца. Под влиянием умеренных физических нагрузок у школьников и студентов улучшается взаимодействие анализаторных систем, нормализуется кислотно-щелочной баланс организма, ускоряется восстановление мышечного тонуса, а также совершенствуются фильтрационные, водо-, ионо– и осморегулирующие функции почек.

Лица, не занимающиеся регулярно физическими упражнениями, при нагрузках характеризуются более ранним метаболическим ацидозом и коротким аэробно-анаэробным переходом, что является факторами, лимитирующими физическую работоспособность и способствующими возникновению отдельных заболеваний.

При систематических занятиях определенным видом труда в организме человека формируется специальная функциональная система адаптации. Образование такой системы у школьников и студентов составляет принципиальную основу долговременного приспособления к физическим нагрузкам и реализуется повышением эффективности деятельности различных органов, систем и организма в целом (Солодков А.С., 1988). Установлены особенности взаимосвязи функций ЦНС, кровообращения, дыхания, сенсорных систем и энергообеспечения в зависимости от возраста и стажа занятий. Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и повышая работоспособность, т. е. управлять адаптационным процессом, а также предупреждать неблагоприятно направленные функциональные сдвиги и сохранять здоровье учащихся.

Сохранение и восстановление здоровья населения (в данном случае не принимается во внимание лечение болезней) могут осуществляться путем применения различных способов и средств. В настоящее время наиболее распространенными являются: скрининг населения с выявлением «групп риска» среди практически здоровых людей, формирование и реализация здорового образа жизни, улучшение экологической ситуации, условий труда и быта людей и др. Однако многие из них требуют значительных материальных затрат, дорогостоящего оборудования и аппаратуры, специального обучения персонала. А достаточная двигательная активность, направленная на борьбу с гиподинамией и гипокинезией, широкое внедрение физической культуры в жизнь и быт населения, как показывают многочисленные медико-биологические исследования, способствуют укреплению здоровья человека, повышению устойчивости его организма к действию различных неблагоприятных факторов внешней среды (температура, давление, загрязненность воздуха и воды, инфекции и др.), а также сохранению и восстановлению работоспособности, препятствию развития раннего утомления и переутомления и коррекции психоэмоциональных перегрузок во время профессиональной деятельности человека.

В процессе выполнения исследований нами была теоретически обоснована и экспериментально проверена на практике в школах, гимназиях и вузах России концепция функциональной взаимозависимости физических нагрузок, показателей функций организма и состояния здоровья учащихся (рис. 61). Оказалось, что недостаточная двигательная активность ведет к изменению функциональных показателей организма, отрицательные сдвиги которых могут вызывать возникновение предпатологических состояний и заболеваний. Возникшие формы патологии в свою очередь снижают двигательную активность, ухудшают функциональное состояние организма и еще более увеличивают интенсивные показатели заболеваний, которые нередко приобретают хронический характер. Таким образом получается порочный замкнутый круг, который проще и доступнее всего разорвать путем применения различных физических упражнений в достаточном объеме с учетом возраста, пола, тренированности и состояния здоровья людей.

Рис. 61. Функциональная взаимосвязь физических нагрузок и состояния здоровья населения:

1 – уровень физической активности;

2 – состояние функций организма;

3 – заболеваемость

В частности, проведенное нами медико-педагогическое наблюдение за учащимися гимназии физико-математического профиля при СПбГУ показало, что ученики 9 класса (первый год обучения в гимназии) совершают от 12 000 до 20 000 локомоций (по данным шагометрии), в 10 классе 5000-12 000 ив 11 классе – от 10 000 до 15 000 (рис. 62). Анализ функций сердечно-сосудистой системы свидетельствует, что за трехлетний период обучения у детей как в состоянии покоя, так и при физических нагрузках наблюдается тенденция к тахикардии, развитию гипотензивных реакций и снижению мышечной работоспособности.

Рис. 62. Взаимозависимость двигательной активности и состояния здоровья учащихся

По данным врачей этой гимназии, среди учащихся 9 класса заболевания, по поводу которых они обращались за медицинской помощью, отмечены у 54 % гимназистов, в 10 классе – у 86 % и в 11 классе – у 78 %. Несомненный интерес представляют сведения об освобождении учащихся по болезни от занятий на уроках физической культуры. Так, если общее число освобождений в 9 классе условно принять за 100 %, то в 10 классе оно составило 307 % ив И классе – 265 %. Анализ общей заболеваемости гимназистов во всех трех классах позволил установить, что среди 227 человек те или иные формы патологии выявлены у 164 (74,4 %) учащихся.

О состоянии здоровья студентов высших учебных заведений в различных городах России можно сказать следующее. Удельный вес студентов, включенных в специальные медицинские группы (Калининградский университет, Кубанский медицинский институт, Санкт-Петербургские медицинские вузы, Шуйский и Уссурийский педагогические институты), составляет от 15 % до 30 %. Совершенно очевидно, что в состав этих групп включаются не все студенты, имеющие те или иные формы патологии. Поэтому общая заболеваемость студентов в различных вузах колеблется от 50 % до 75 % от общего их числа. У школьников и студентов, регулярно занимающихся физическими упражнениями, общая заболеваемость в 1,5–2 раза ниже, чем у лиц контрольных групп.

4.4. Физиолого-педагогический контроль за занятиями физической культурой и физиологические критерии восстановления организма школьников

Для эффективного нормирования и управления уроком физической культуры необходим комплексный физиолого-педагогический контроль, на основании которого оценивается эффект нагрузки и функциональное состояние организма.

Зарегистрированные в процессе контроля параметры функционального состояния и эффектов нагрузки сопоставляются с количественными и качественными ее характеристиками, на основании чего составляется конспект урока и методические рекомендации по его проведению. Используются три вида контроля: оперативный, текущий и этапный.

Оперативный контроль предназначен для регистрации одного упражнения, серии упражнений и урока в целом, а также функциональных изменений организма. Анализ результатов контроля основан на оценке зависимости типа «доза-эффект», где дозой является величина и время нагрузки, а эффектом – степень выраженности и направленность функциональных сдвигов. Установлено, что наибольшее потребление кислорода, более эффективное функционирование различных органов и систем отмечается при средних по величине объемах нагрузок. Малые нагрузки не вызывают необходимого физиологического эффекта, большие – угнетают деятельность кислородтранспортной системы, снижают функциональные резервы и работоспособность учащихся.

Оперативная оценка физиологической стоимости упражнений имеет большое значение при выборе рациональной последовательности их выполнения и продолжительности на уроке. Нагрузку на уроке нужно распределять так, чтобы получить заданное (положительное или отрицательное) взаимодействие срочных эффектов, которое должно проявляться в увеличении или в уменьшении функциональных сдвигов, вызванных предшествующей энерготратой и последующей работой. Если во время урока используется много различных упражнений, оценка величины и направленности срочных эффектов каждого из них позволяет установить их нагрузочную стоимость и оптимизировать последовательность выполнения. Установлено, что частота сердечных сокращений при выполнении упражнений на различных гимнастических снарядах практически одинакова. Однако если определять частоту пульса только в начале нагрузок, то наибольшие сдвиги при этом наблюдаются при выполнении вольных упражнений, а наименьшие – во время прыжков. Особенно важен оперативный контроль за динамикой функциональных сдвигов в игровых частях урока, когда упражнения выполняются одновременно группой школьников.

Текущий контроль предусматривает регистрацию нагрузок и их влияние на организм за несколько уроков (5-10). В основе текущего контроля лежат данные регистрации показателей каждого урока, их сопоставление с результатами контрольных занятий и с показателями текущего функционального состояния школьников. Анализ данных текущего контроля проводится на основе оценки восстановления основных функций организма в зависимости от объема выполненной нагрузки. Полученные данные о характеристике восстановительных процессов служат основой для планирования нагрузки на ближайшие уроки при обязательном улете гетерохронности восстановления различных функций. Поэтому подбор упражнений должен осуществляться таким образом, чтобы одинаковые по направленности нагрузки задавались через достаточные интервалы времени для восстановления ведущих функций организма.

Этапный контроль нагрузки заключается в регистрации ее параметров и их анализе на протяжении нескольких месяцев и даже всего учебного года. Количество этапов зависит от возраста, пола, подготовленности школьников и педагогических задач урока. Главными задачами этапного контроля являются анализ спортивных результатов, физического развития, функционального состояния и определения наиболее эффективных нагрузок, обладающих выраженным развивающим воздействием. Рассчитав соотношение нагрузок разной направленности, следует сопоставлять полученные результаты с показателями кумулятивного эффекта нагрузки. Надежность полученных при этом данных зависит прежде всего от информативности тестов этапного контроля, к числу которых относят энерготраты организма и показатели физической работоспособности школьников. Наиболее доступными методиками для определения энерготрат являются различные расчетные показатели.

Энерготраты в состоянии абсолютного покоя (основной обмен) рассчитывают по формуле Рида:

Е = 0,75 (ЧСС + 0,74 × ПД × 72),

где Е – энерготраты в ккал/сут; ПД – пульсовое артериальное давление в мм рт. ст.

Широкое распространение для этих целей получила формула Брейтмана:

Е = 0,75 × ЧСС + 0,5 × ПД-74,

где Е – энерготраты в % от стандартов Гарриса и Бенедикта.

В физиологии труда и спорта общие энерготраты организма (Еобщ.) рассматривают как сумму энергетических расходов в покое (Епок.) и при нагрузке (Енагр.): Еобщ.= Епок. + Енагр..

При этом энерготраты в покое рассчитывают по формуле:

Епок. = Wисх. × 0,014,

где Епок. – мощность энерготрат в покое, ккал/мин; Wисх.– исходная мощность функционирования организма в Вт; 0,014 – коэффициент пересчета Вт в ккал/мин.

Энерготраты при выполнении физических нагрузок определяют по формуле:

Енагр. = Wнагр. × 0,014 × 5,

где Wнагр. – мощность функционирования организма в процессе физической работы в Вт; 5 – коэффициент перерасчета энерготрат организма при выполнении работы на велоэргометре с КПД = 20 %.

Нередко для практических целей при расчете энерготрат спортсменов используют применяемое в физиологии и гигиене труда сопоставление энергетических характеристик определенных этапов физических упражнений с представленными в литературе константами, полученными при аналогичных видах деятельности методом прямой и непрямой калориметрии. Такая методика не является абсолютно точной, но при оценке энерготрат в динамике она вполне допустима.

При оценке физической работоспособности существуют различные методические подходы. Прежде всего используют ее прямые показатели, которые позволяют оценивать профессиональную (спортивную) деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т. д.), так и с качественной (надежность и точность выполнения конкретных физических упражнений) сторон.

К косвенным критериям работоспособности относят различные клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические показатели, характеризующие изменения функций организма в процессе работы. Другими словами, косвенные критерии работоспособности представляют собой реакции организма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физиологической ценой для человека обходится эта работа, т. е. чем, например, организм спортсмена расплачивается за достигнутые секунды, метры, килограммы и т,д. Кроме этого установлено, что косвенные показатели работоспособности в процессе труда ухудшаются значительно раньше, чем ее прямые критерии. Это дает основание использовать различные физиологические методики для прогнозирования работоспособности человека, а также для выяснения механизмов адаптации к конкретной профессиональной деятельности, оценке развития утомления и анализа других функциональных состояний организма.

В физиологии спорта определение физической работоспособности осуществляется также путем применения различных нагрузочных тестов (проба Летунова, Гарвардский степ-тест, PWC170, МПК и др. – см. раздел 5.3 в «Спортивной физиологии»).

Доступными и в достаточной мере информативными показателями, характеризующими влияние нагрузок на организм школьников и эффективность восстановительных процессов, являются частота сердечных сокращений и уровень артериального давления, особенно пульсового. Достаточную информацию дает частота пульса, подсчитанная в течение 10 с троекратно после окончания урока: 0-10 с, 30–40 с, 60–70 с. В результате получают три показателя пульса (П1, П2, П3), которые подвергаются дальнейшей математической обработке и анализу. Считается, что величина П1 характеризует реактивность сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку, П2 и П3 – эффективность ее восстановления. Комплексную оценку состояния сердечно-сосудистой системы осуществляют на основании суммы трех показателей (П1 + П2+ П3).

Более достоверные данные о динамике восстановительных процессов в организме школьников дают два индекса восстановления пульса (ИВП1 и ИВП2) после окончания урока, которые рассчитывают по формулам:

Чем больше величины ИВП1 и ИВП2, тем быстрее происходит восстановление сердечно-сосудистой системы и тем экономичнее школьник выполняет физические нагрузки на уроке.

Большой информативностью обладают константы, характеризующие потребление кислорода, кислородный долг, уровень молочной кислоты в крови, кислотно-щелочное состояние и порог анаэробного обмена. Для их определения требуются соответствующие специалисты, необходимые условия и оборудование и выполняются они, как правило, с целью научных исследований.

Одной из важнейших задач любого вида контроля за занятиями физической культурой является оценка выраженности функциональных сдвигов и характеристика восстановительных процессов у школьников. Во время мышечной деятельности в организме учащихся происходят связанные друг с другом анаболические и катаболические процессы, при этом диссимиляция преобладает над ассимиляцией. После окончания занятий в организме усиливаются процессы ассимиляции, когда восполняются израсходованные энергоресурсы, ликвидируется кислородная задолженность, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные, анимальные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз.

При характеристике восстановительных процессов следует исходить из учения И.П. Павлова о том, что процессы истощения и восстановления в организме (деятельном органе) тесно связаны между собой и с процессами возбуждения и торможения в центральной нервной системе. Специальными исследованиями последних лет показано, что чем выше энергетические траты во время работы, тем интенсивнее процесс их восстановления. Однако если истощение функциональных потенциалов в процессе работы превышает оптимальный уровень, то полного восстановления не происходит. В этом случае физическая нагрузка вызывает дальнейшее угнетение клеточного анаболизма.

Большинство исследователей (Луговцев В.П., 1988; Волков В.М., 1990; Солодков А.С., 1990, 1992; и др.) сводят основные физиологические закономерности восстановительных процессов к следующему: их неравномерности, гетерохронности, фазовому характеру восстановления работоспособности, избирательности восстановления и ее тренируемости. Как и всякие системы с обратной связью, восстановительные процессы вследствие морфофункциональных перестроек приводят к супервосстановлению. Это явление составляет одну из важнейших физиологических основ физкультурных занятий, которое, расширяя функциональные резервы организма, обеспечивает рост силы, быстроты и выносливости.

Знание медико-биологических особенностей изменения функций организма и восстановительных процессов, его реализация в практике физической культуры будут способствовать улучшению физического и функционального развития и самое главное – сохранению здоровья учащихся.

Зрелый и пожилой возраст – это закономерно наступающие этапы индивидуального развития человека. Процессы созревания и старения происходят непрерывно, неравномерно и неодновременно. Они затрагивают не в равной степени различные ткани, органы и системы организма.

Как указывалось ранее, к первому периоду зрелого возраста относят мужчин и женщин от 21 до 35 лет, ко второму периоду – женщин в возрасте 36–55 лет и мужчин – 36–60 лет; пожилыми считаются женщины в возрасте 56–74 лет, а мужчины – 61–74 лет. Период от 75 до 90 лет относят к старческому возрасту, а людей старпге 90 лет – к долгожителям. В данном разделе мы будем преимущественно рассматривать физиологические особенности организма людей второго периода зрелого возраста и пожилых.

5.1. Старение, продолжительность жизни, адаптивные реакции и реактивность организма

Механизмы и закономерности старения организма изучает геронтология. Существует целый ряд теорий старения на клеточном, молекулярном и организменном уровнях. Общим в большинстве этих теорий является признание роли возрастных мутаций в генетическом аппарате клетки. Однако большинство исследователей считают, что старение на клеточном и молекулярном уровне происходит медленнее, чем в целостном организме. По выражению А. Комфорта (1967): «Хвост кенгуру стареет медленнее, чем сам кенгуру».

Основные теории старения сводятся к следующему. В соответствии с теорией «изнашивания», во второй половине жизни человека под знаком инволюции происходит «изнашивание» клеток, тканей и систем организма (как деталей у машины) и ослабление регуляторных процессов. При этом с возрастом несколько раньше нарушается нервная регуляция, а затем – гуморальная. Слабой стороной этой теории является то, что организм человека в процессе жизни не только изнашивается, но самовосстанавливается и саморегулируется.

К описанной выше близка теория растраты жизненной энергии. В соответствии с энергетическим правилом М. Рубнера, энергетический фонд человека предопределен генетически, и в течение жизни он только тратится. Если полностью следовать этой теории, то можно считать, что чем ниже двигательная активность и меньше траты энергии, тем медленнее наступает старение и продолжительнее жизнь.

Коллоидно-химическая теория старения постулирует положение о том, что клетки и ткани имеют коллоидную структуру, которая в процессе жизни разрушается, образуя вредные химические вещества. Эти токсические вещества, отравляя организм, вызывают его старение. Для того чтобы замедлить инволюционные процессы, необходимо удалять из организма разрушенные коллоиды и создавать новые. Но как это делать, авторы теории не указывали.

В конце XIX – начале XX века широкое распространение в России и за рубежом получила теория аутоинтоксикации (самоотравления), разработанная лауреатом Нобелевской премии (1908) И.И. Мечниковым и изложенная в его знаменитых книгах: «Этюды о природе человека» и «Этюды оптимизма». Наряду с другими причинами, влияющими на продолжительность жизни (вредные привычки, неблагоприятные факторы внешней среды и др.), автор считал, в частности, что самоотравление кишечными ядами наступает вследствие жизнедеятельности микробов толстого кишечника, которые вызывают образование токсичных веществ (фенол, индол, скотол), которые и приводят к отравлению организма и наступлению преждевременной старости. С целью профилактики старости И.И. Мечников рекомендовал ограничивать белковое питание и в рацион больше вводить фруктов, овощей и продуктов, содержащих молочнокислые бактерии (простокваша, кефир), а также осуществлять очищение организма. При этом ученый сделал еще один исключительно важный вывод: надо продлевать жизнь, а не старость. Другими словами, он сформулировал понятие об активном долголетии, о том периоде жизни, когда у человека сохраняются и физические и умственные силы, – когда он способен к творчеству.

Некоторые ученые придерживаются теории неполноценности соматических клеток. Авторы этой теории выделяют две группы клеток: а) половые – наиболее важные, полноценные и активные, которые обеспечивают сохранение вида; б) соматические – свои жизненные ресурсы отдают первым, быстрее истощаются и стареют. Эта теория восходит к положению, высказанному И.И. Мечниковым (1903) о развитии дисгармоний у людей пожилого возраста. Главной причиной их является противоречие между долго не угасающим половым инстинктом и довольно быстро исчезающей способностью к удовлетворению полового чувства, между жаждой жизни и возможностью жить. Дисгармонии формируют у человека состояние пессимизма, в свою очередь усиливающего эти дисгармонии. В связи с этим И.И. Мечников заключает, что наши желания часто несоизмеримы с нашими возможностями, и это сокращает жизнь!

Таким образом, имеется ряд теорий старения, каждая из которых, во-первых, отражает взгляды авторов на инволюционные изменения, а во-вторых, рассматривает эти изменения на определенных уровнях организма. Можно полагать, что этот сложный биологический процесс имеет полиморфную природу и объяснить его развитие какой-то одной причиной не представляется возможным.

Естественно, скоростью старения, наряду с социально-экономическими и медицинскими факторами, определяется и продолжительность жизни людей. Средняя продолжительность жизни в разных странах неодинакова. Так, в Голландии, Швеции, США и Японии средняя продолжительность жизни составляет около 80 лет. В Советском Союзе (данные 1987 г.) средняя продолжительность жизни составляла у женщин 72 года, у мужчин -64. Начиная с 1990 г. в России продолжительность жизни начала падать: в 1996 г. у женщин она в среднем равнялась 68 годам, у мужчин – 57. Примерно такие же показатели продолжительности жизни в последние годы отмечаются и у жителей Санкт-Петербурга.

Максимальная продолжительность жизни, по расчетам В.В. Фролысиса (1975), может достигать 115–120 лет. Это делает обоснованной перспективу увеличения активного долголетия и продолжительности жизни на 40–50 %. Английский врач-геронтолог Джустин Гласе в книге «Жить 180… Это возможно» указывает, что для этого необходимо: рациональное питание и правильное дыхание; движения и здоровый образ жизни; уменьшение стрессов и мотивация на долгую жизнь.

После 20–25 лет (конец формирования организма) начинаются процессы инволюции, которые затрагивают все клетки, ткани, органы, системы организма и их регуляцию. Все возрастные изменения сводятся к трем типам: показатели и параметры, снижающиеся с возрастом; мало изменяющиеся и постепенно возрастающие.

К первой группе возрастных изменений относят сократительную способность миокарда и скелетных мышц, остроту зрения, слуха и работоспособность нервных центров, функции пищеварительных желез и внутренней секреции, активность ферментов и гормонов. Вторую группу показателей составляют уровень сахара в крови, кислотно-щелочной баланс, мембранный потенциал, морфологический состав крови и др. К показателям и параметрам, с возрастом постепенно возрастающим, следует отнести синтез гормонов в гипофизе (АКТГ, вазопрессин), чувствительность клеток к химическим и гуморальным веществам, уровень холестерина, лецитинов и липопротеидов в крови, артериальное кровяное давление.

Важнейшей физиологической характеристикой лиц молодого возраста является гомеостазис (относительное постоянство внутренней среды организма), для зрелых и пожилых людей – гомеорезис (возрастные изменения основных параметров организма). Наиболее существенные возрастные изменения возникают у людей в 50–60 лет; в это время чаще развиваются и различные заболевания.

Исследованиями последних лет показано, что с возрастом меняется способность организма приспосабливаться к обычным факторам среды, что в конечном итоге у пожилых людей приводит к развитию реакций хронического стресса. Анализируя изменения организма при старении и при стрессе, В.М. Дильман (1976) установил, что многие из них идентичны. Автором была предложена так называемая элевационная теория старения (лат. элевация – «подъем», «смещение вверх»), основанная на том, что активность гипоталамического отдела мозга, ведающего регуляцией внутренней среды организма, с возрастом не снижается, а, напротив, увеличивается. Это выражается в повышении порогов к гомеостатичесому торможению, нарушении метаболизма и развитии хронического стресса. На основе этой теории предлагаются некоторые практические мероприятия, направленные на улучшение адаптивных возможностей пожилых людей (активный отдых, оптимальные физические нагрузки, биологически активные вещества).

Повышение порогов восприятия различных раздражений (гипоталамический порог по В.М. Дильману) обусловлено прежде всего снижением реактивности организма пожилых людей. Эти возрастные физиологические особенности приводят к изменению гомеостаза, развитию стрессовых реакций, ухудшению функций различных органов и систем, снижению умственной и физической работоспособности. Снижая порог восприятия гипоталамуса, Л.Х. Гаркавн с сотрудниками (1990) установили улучшение функций организма, повышение фагоцитарной активности лейкоцитов, уровня половых гормонов и работоспособности у пожилых людей.

5.2. Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата, вегетативных и сенсорных систем

После завершения развития организма начинаются процессы инволюции. Они затрагивают все ткани, органы и системы, а также их регуляцию. У большинства людей 45–50 лет начинается остеопороз (разрежение) ткани трубчатых костей, потеря ими солей кальция, истончение кортикального слоя и расширение костно-мозгового канала, что способствует перелому костей. Возрастная деформация позвонков и истончение межпозвоночных дисков приводят к развитию остеохондрозов и радикулитов. В суставах отмечаются деструктивные изменения хряща, огрубление синовиальной сумки, уменьшение синовиальной жидкости и снижение эластичности связок. Все это способствует возникновению артритов, артрозов, уменьшению подвижности в суставах, появлению суставных болей, разрыву связок.

Возрастные изменения в скелетных мышцах характеризуются их атрофией, замещением мышечных волокон соединительной тканью, уменьшением кровоснабжения и оксигенации мышц, понижением функциональной активности мышечных белков, ферментов и ухудшением метаболизма в мышцах, уменьшением количества наиболее мощных и быстрых мышечных волокон II-б типа (рис. 63). Эти изменения приводят к снижению силы и скорости мышечных сокращений. В тех частях опорно-двигательного аппарата и мышечной системы, которые в процессе жизни подвергаются умеренным регулярным нагрузкам (бедро, голень, их мышцы), деструктивные изменения выражены в меньшей степени.

Рис. 63. Возрастная динамика количества быстрых волокон в мышцах

(по: Э. Ларссен и др., 1979)

Морфологический состав крови, как указывалось ранее, с возрастом существенно не изменяется. И все-таки данные последних лет свидетельствуют об определенной возрастной эволюции показателей периферической крови. После 50 лет несколько снижается уровень гемоглобина, количество эритроцитов и их осмотическая стойкость, а также уменьшается перенос кровью кислорода. В этом возрасте наблюдается умеренная лейкопения (особенно – лимфопения), что приводит к снижению иммунитета и возможности развития ряда заболеваний. Количество тромбоцитов меняется мало, однако свертываемость крови повышается вследствие ферментных изменений, что может приводить к развитию тромбофлебитов и тромбозов.

Функциональные возможности сердечно-сосудистой системы с возрастом понижаются. Это обусловлено уменьшением сократительной способности миокарда и ухудшением его кровоснабжения, увеличением дилатации предсердий и желудочков, ослаблением роли нервных механизмов регуляции и повышением гуморальных. У пожилых людей уменьшается васкуляризация всех органов и тканей, так как понижается эластичность сосудов и повышается их тонус вследствие снижения в стенках сосудов эластина и увеличения коллагена и солей натрия и кальция. После 35–40 лет в стенках сосудов обнаруживается холестерин, а максимум его отмечается в 60–70 лет, что приводит к развитию атеросклероза. Развитию атеросклероза способствуют несбалансированное питание, малоподвижный образ жизни, стресс. Однако заметим, что атеросклероз – болезнь, свойственная, но не обязательная даже в пожилом возрасте! У мужчин атеросклероз развивается на 10 лет раньше, а инфаркты миокарда у них встречаются в 4 раза чаще, чем у женщин. Это обусловлено повышенным содержанием в крови женщин эстрогенов, которые задерживают отложение холестерина в стенках сосудов. Вследствие снижения эластичности сосудов возрастает периферическое сопротивление кровотоку, уменьшается его скорость и повышается артериальное давление.

Частота сердечных сокращений после 40–50 лет увеличивается. Вследствие снижения сократительной способности миокарда уменьшается УОК, а в организме должен поддерживаться на достаточном уровне МОК, что в какой-то мере и достигается увеличением ЧСС. Уровень артериального давления растет, при этом в большей степени диастолическое, что обусловлено повышением тонуса сосудов; пульсовое давление, естественно, снижается. Одной из наиболее важных медицинских проблем является контроль за динамикой артериального давления у пожилых людей и знание его нормальных возрастных показателей. С этой целью профессор Военно-медицинской академии З.М. Волынский с сотрудниками (1954) обследовали 109 тыс. жителей Ленинграда и вывели формулу «идеального» артериального давления для людей в возрасте от 20 до 70 лет: систолическое АД = 102 + 0,6 х возраст, диастолическое АД = 63 + 0,4 х возраст. В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения нормальное артериальное давление у людей зрелого и пожилого возраста не должно превышать 140/90 мм pm. cm.

Органы дыхания с возрастом также претерпевают некоторые функциональные и морфологические изменения. Эти изменения выражаются в понижении эластических свойств легочной ткани, уменьшении силы дыхательных мышц и бронхиальной проходимости, развитии пневмосклероза, что приводит к снижению вентиляции легких, нарушению газообмена, появлению одышки, особенно при физических нагрузках. В возрасте 60 лет (по сравнению с 25-летними) общая емкость легких снижена примерно на 1000 мл, ЖЕЛ – на 1500 мл, остаточный объем после максимального выдоха увеличен на 15–20 %. Но в целом функции дыхательной системы (например, по сравнению с сердечно-сосудистой) являются достаточно стабильными и даже в глубокой старости обеспечивают потребности метаболизма в кислороде.

Пищеварительная система наибольшего функционального развития достигает к 25 годам, высокой остается до 40–45 лет, затем снижаются секреторная, кислотообразующая, моторная и всасывательная функции. Например, если в возрасте 25 лет отсутствие свободной соляной кислоты в желудочном соке встречается в 3–4% случаев, то у 60-70-летних – уже в 26–28 %. Функции печени с возрастом изменяются несущественно.

После 20–25 лет отмечается постепенное снижение почечного кровотока, клубочковой фильтрации, реабсорбции и экскреторной функции канальцев; несколько позднее наблюдается инволюция нефронов. Эти изменения приводят к уменьшению диуреза. Хотя он становится чаще вследствие повышения порога раздражения рецепторов мочевого пузыря, а также отмечается задержка выведения мочевины, мочевой кислоты, креатинина, солей.

Рис. 64. Возрастная динамика основного обмена

(no: W.M. Boothby et al, 1936)

Все виды обмена веществ (белковый, углеводный, жировой и минеральный) с возрастом снижаются. Снижение метаболизма обусловлено ухудшением доставки кислорода и питательных веществ к тканям. Названные сдвиги приводят к уменьшению энергообмена и падению физической работоспособности (рис. 64). Пониженный уровень метаболизма сопровождается некоторым снижением температуры тела и кожи, нарушением терморегуляции, особенно химической.

По мере старения организма снижаются функции сенсорных систем. Это проявляется в ухудшении зрения, слуха, уменьшении болевой, температурной и тактильной чувствительности рецепторов кожи, повышении порогов вкусовой и обонятельной чувствительности. Наиболее выраженные возрастные изменения претерпевают зрительная и слуховая сенсорные системы. Известно, что с возрастом снижается эластичность хрусталика, и к 45–50 годам аккомодация глаза уменьшается в 4–5 раз (рис. 65). Это приводит к развитию дальнозоркости и понижению остроты зрения; кроме того, повышаются пороги цветоощущения и цветоразличения, сужаются границы полей зрения. Ухудшения функций слуховой сенсорной системы проявляются в том, что уже после 35–40 лет снижается слуховая чувствительность, особенно в области высоких частот.

Рис. 65. Возрастная динамика аккомодации глаза

(модиф. по: А.Г. Хрипкова и др„1990)

После 60 лет плохо воспринимаются и низкочастотные звуки. Большинство возрастных нарушений слуха обусловлены изменениями, происходящими в звуковоспринимающем аппарате внутреннего уха (уменьшение эластичности основной мембраны улитки и повышение порогов восприятия рецепторов кортиева органа).

5.3. Возрастные особенности регуляторных систем

Как известно, существует два основных механизма регуляции функций – гуморальный и нервный.

• Гуморальный механизм осуществляется за счет химических веществ, находящихся в циркулирующих в организме жидкостях (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Основными химическими регуляторами функций являются гормоны – физиологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции.

Большинство желез внутренней секреции созревает довольно рано, но неодновременно. Так, гипофиз достигает полного развития уже к 15 годам, и все образуемые им гормоны наиболее активны до 40–45 лет, затем активность большинства из них постепенно снижается. Активность некоторых гормонов гипофиза (АКТГ, вазопрессин) с возрастом даже увеличивается.

Надпочечники максимального веса достигают к 35–40 годам. В это время наиболее активна функция их коркового слоя, вырабатывающего, в частности, глюкокортикоиды, минералокортикоиды и аналоги половых гормонов. Мозговой слой надпочечников созревает несколько раньше и его функциональная активность (катехоламины) велика уже в детском возрасте, достаточна в зрелом и снижается в пожилом (после 55–60 лет).

Поджелудочная железа (смешанного типа) созревает к 10–12 годам, а с 30–35 лет начинается инволюция, особенно ее эндокринной функции. Это проявляется снижением образования инсулина, что нередко приводит к развитию возрастного сахарного диабета.

Несколько позже (с 50–60 лет) ухудшается также и внутрисекреторная функция поджелудочной железы, что подтверждается уменьшением образования и падением активности ее ферментов – липазы, амилазы и протеаз.

Щитовидная железа окончательно формируется к 15–20 годам; ее функции высокими остаются примерно до 50 лет, затем развивается умеренная атрофия железистой ткани и снижение уровня тироксина и трийодтиронина. Наступившие сдвиги приводят к уменьшению уровня обмена веществ, что проявляется, в частности развитием ожирения и падением физической работоспособности.

Максимальная функциональная активность половых желез отмечается в возрасте 20–40 лет, с 45 до 65 лет функции этих желез умеренно снижаются, но процессы носят сугубо индивидуальный характер. Для мужчин и женщин в возрасте после 65–70 лет введен специальный термин «третий пол» – или «третий возраст», когда количество андрогенов и эстрогенов у тех и других достаточно низкое, что уравнивает их в физической и психической активности.

Возрастное снижение функций эндокринных желез приводит к развитию трех «нормальных» болезней старения – гиперадаптозу, климаксу и ожирению. Гицерадаптоз (избыточность стрессовой реакции) развивается вследствие повышения порога чувствительности гипоталамуса к гормонам защиты (в частности, к гормону надпочечников – кортизону). Поэтому неблагоприятные факторы, которые в молодом возрасте были вполне переносимыми, в пожилом – становятся избыточными и возникает гиперадаптоз. В пожилом возрасте человек живет в более узком диапазоне изменений внешней и внутренней среды.

Климакс (прекращение репродуктивной функции) наиболее выражен у женщин и наблюдается после 45–50 лет, хотя эти изменения носят индивидуальный характер. Физиологическая суть этого процесса состоит в том, что с возрастом повышается порог чувствительности полового центра гипоталамуса к эстрогенам и в конечном итоге нарушается овуляторный цикл.

Возникновение ожирения с возрастом обусловлено тем, что повышается порог чувствительности пищевого центра гипоталамуса к насыщению (глюкозе и жирным кислотам). Поэтому у людей зрелого возраста аппетит не снижается и даже растет, а окисление веществ вследствие гормональных перестроек и снижения двигательной активности уменьшается и происходит накопление жира в организме.

• Нервный механизм регуляции эволюционно более молодой. Он отличается от гуморального тем, что нервные импульсы распространяются по нервным путям с достаточно большой скоростью (от 0,5 до 120 м/с) и идут по конкретным нервным волокнам к строго определенным органам и системам организма. Нервная регуляция функций складывается из сложнейших взаимоотношений безусловных и условных рефлексов.

Центральная нервная система является наиболее устойчивой, интенсивно функционирующей и долгоживущей системой организма. Ее функциональная активность обеспечивается длительным сохранением в нервных клетках нуклеиновых кислот, оптимальным кровотоком в сосудах мозга и достаточной оксигенацией крови. Однако в возрасте после 30 лет нервная система ежедневно теряет 30–50 тыс. нейронов.

Правда, в последние годы появились сообщения о том, что нервные клетки головного мозга восстанавливаются. В частности, в 1999 г. сотрудниками Принстонского университета США было показано, что зрелый мозг продуцирует новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день в течение всей жизни. Этот процесс был назван нейрогенезом. Новые клетки начинают размножаться в субвентрикулярной зоне мозга, оттуда мигрируют в кору – к местам «постоянной прописки», где и созревают до взрослого состояния. Можно полагать, что активность продукции новых нейронов зависит от тренировки мозга (чтение, заучивание стихов, решение различных умственных задач, а не многочасовой просмотр телевизора!). Кстати заметим, что в молодом возрасте головной мозг человека содержит от 14 до 25 миллиардов нейронов. Максимальная масса головного мозга отмечается у женщин в возрасте 15–19 лет, у мужчин – от 20 до 29 лет.

Электрическая активность головного мозга от 30 до 60 лет характеризуется некоторым учащением альфа-ритма; после 60 лет несколько снижается частота и амплитуда этого ритма, растет выраженность бета-ритма и медленных компонентов электроэнцефалограммы. В это время отмечается также снижение чувствительности мозга к гипоксии, ослабевает процесс внутреннего торможения. Названные функциональные особенности проявляются удлинением латентного периода сенсомоторных реакций, снижением быстроты одиночного движения и темпа движений, что в конечном итоге приводит к ухудшению быстроты, ловкости и координации движений.

Условно-рефлекторная деятельность человека в возрасте до 65–70 лет существенно не отличается от молодых. Лишь после 70 лет отмечаются затруднения в образовании условных рефлексов, их непрочность и непостоянство, тогда как старые, давно образованные рефлексы достаточно стабильны. В это время наблюдается также неустойчивость основных нервных процессов, ослабление их силы, подвижности и концентрации. Основным фактором перечисленных изменений прежде всего является снижение тонуса коры больших полушарий. Этим объясняется уменьшение психической и физической активности, повышенная утомляемость, эмоциональная неустойчивость, снижение мнестической деятельности (восприятие, хранение и воспроизведение информации), усиление процессов забывания.

Интенсивность интеллектуальных функций человека зависит от двух основных факторов: внутреннего (одаренность) и внешнего (образование). Постоянная умственная деятельность замедляет инволюционные процессы в коре головного мозга. Оптимум развития интеллекта приходится на возраст 18–20 лет. Если принять его у 20-летних за 100 %, то в 30 лет он составит 96 %, в 40 лет – 87 %, в 50 лет – 80 % и в 60 лет – 75 % (Ананьев Б.Г., 1960). Считается также, что вербально-психические функции возрастают в зрелом возрасте, достигая максимума к 40 годам и начинают снижаться после 60 лет. Снижение интеллектуальных функций сопровождается ухудшением находчивости, воображения и изобретательности, снижением абстрактного анализа, сложных мыслительных операций и сенсорных восприятий. Лицами в возрасте после 60 лет трудно осваивается новая дея-тедьность, плохо находятся обходные пути решения поставленных задач, с трудом интегрируется различная информация в одно целое. Однако пожилые люди легко решают некоторые проблемы на основе жизненного опыта, знаний, большого объема накопленной информации и словарного запаса.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что возрастные инволюционные изменения – неизбежный процесс, ждет всех живущих и к этому необходимо относиться с пониманием и терпением. С другой стороны, следует помнить, что активная жизненная позиция человека, систематический умственный и физический труд существенно отодвигают и уменьшают все геронтологические проблемы.

5.4. Физиологические особенности адаптации людей зрелого и пожилого возраста к физическим нагрузкам

 

5.4.2. Возрастные изменения физических качеств

Изменения физических качеств с возрастом достаточно индивидуальны. Можно встретить людей среднего и пожилого возраста, у которых состояние нервно-мышечной системы носит явные признаки увядания, тогда как у других людей того же возраста функциональные показатели высокие. Например, у некоторых лиц сила мышц снижается после 20–25 лет, когда поступательное биологическое развитие организма заканчивается; у других после 40–45 лет. В первую очередь с возрастом ухудшаются быстрота, гибкость и ловкость; лучше сохраняются – сила и выносливость, особенно аэробная. Существенные коррективы в возрастную динамику двигательных качеств вносят занятия физической культурой и спортом, которые отодвигают наступление инволюционных процессов.

Быстрота с возрастом ухудшается по всем составляющим ее параметрам (латентному периоду сенсомоторных реакций, скорости одиночного движения и темпа движений). От 20 до 60 лет время латентного периода возрастает в 1,5–2 раза. Наибольшее падение скорости движения отмечается в возрасте от 50 до 60 лет, а в период 60–70 лет наступает некоторая стабилизация. Темп движения наиболее заметно снижается в возрасте от 30 до 60 лет, в период 60–70 лет он мало изменяется, а в более старшем возрасте – существенно замедляется. Создается впечатление, что в возрасте 60–70 лет возникает какой-то новый уровень жизнедеятельности, который обеспечивает определенную, хотя и несколько сниженную скорость движений. У лиц, регулярно выполняющих физические нагрузки, снижение всех показателей быстроты идет более медленными темпами. Например, у тренированных лиц в возрасте 50–60 лет снижение быстроты составляет 20–40 %, а у нетренированных – 25–60 % от исходных величин, полученных в 18-20-летнем возрасте.

Сила различных групп мышц достигает максимальных значений к 18–20 годам, остается на высоком уровне до 40–45 лет, а к 60 годам снижается примерно на 25 % (рис. 66). Инволюция силы как физического качества может быть оценена по ее показателям в отдельных движениях и по перестройке топографии различных групп мышц. К 60 годам в большой степени снижается сила мышц туловища, что обусловлено прежде всего нарушением трофики нервно-мышечного аппарата и развитием в нем деструктивных изменений.

Рис. 66. Сила кисти в зрелом возрасте

(по: Е. Asmussen, 1968)

У лиц, не занимающихся выполнением физических упражнений, наибольшее снижение силы отмечается в возрасте от 40 до 50 лет, у регулярно тренирующихся – от 50 до 60 лет. Преимущество тренированных людей становится наиболее ощутимым в возрасте 50–60 лет и старше. Например, у лиц, занимающихся спортом или физическим трудом, сила кистей рук при динамометрии даже в возрасте 75 лет составляет 40–45 кг, что соответствует в среднем уровню 40-летнего человека. Снижение мышечной силы связано с ослаблением функций симпатоадреналовой системы и половых желез (уменьшается образование андрогенов). Эти возрастные изменения приводят к ухудшению нейрогуморальной регуляции мышц и снижению в них уровня метаболизма.

Скоростно-силовые качества также с возрастом снижаются, но вклад того или иного качества (силы, быстроты) в общую двигательную реакцию зависит от характера упражнений. Например, при прыжках в длину с возрастом больше снижается сила, при метаниях – скорость. При выполнении большинства физических упражнений скоростно-силовые качества взаимосвязаны и влияют друг на друга. Тренировка скоростносиловой направленности в большей мере развивает эти качества человека и мало влияет на развитие выносливости. И наоборот, тренировка выносливости вызывает ее повышение, мало затрагивая системы и механизмы, ответственные за проявления мышечной силы. Именно поэтому люди зрелого и пожилого возраста при занятиях физическими упражнениями должны использовать различные комплексы, позволяющие противодействовать инволюционным изменениям большинства органов и систем.

Выносливость по сравнению с другими физическими качествами с возрастом сохраняется более длительное время. Считается, что ее снижение начинается после 55 лет, а при работе умеренной мощности (с аэробным энергообеспечением) нередко она остается достаточно высокой в 70–75 лет. Это подтверждают широко известные факты участия людей такого возраста в длительных забегах, заплывах, туристических походах. При выполнении упражнений скоростного, силового и скоростно-силового характера (с анаэробным энергообеспечением) выносливость снижается уже после 40–45 лет. Это обусловлено тем, что развитие выносливости зависит прежде всего от функциональной полноценности органов кровообращения, дыхания и системы крови, т. е. от кислородтранспортной системы, которая при выполнении вышеназванных упражнений тренируется недостаточно. Регулярные занятия физическими нагрузками на выносливость (бег, лыжи, плавание) заметно отдаляют ее снижение, упражнения силового характера (гири, гантели, эспандер) мало влияют на возрастную динамику выносливости.

Гибкость характеризуется способностью выполнять движения с максимальной амплитудой. Без специальной тренировки это качество начинает снижаться уже с 15–20 лет, что нарушает подвижность и координацию в различных формах сложных движений. У лиц пожилого возраста, как правило, гибкость тела (особенно позвоночника) существенно снижена. Тренировка позволяет сохранять это качество долгие годы. При попытке восстановить гибкость лучший результат наблюдается у тех, кто имеет хорошую физическую подготовленность.

Основным проявлением ловкости является точность двигательной ориентации в пространстве. Это качество также снижается довольно рано (с 18–20 лет); специальные тренировки замедляют снижение ловкости и она остается на высоком уровне в течение многих лет.

 

5.4.3. Особенности адаптации к физическим нагрузкам вегетативных и регуляторных систем организма

Физические упражнения являются мощным средством сохранения на высоком уровне всех функциональных параметров организма.

Движения – это наиболее физиологичный атрибут жизни. Мышечная деятельность вызывает напряжение всех функциональных систем, сопровождается гипоксией, что тренирует механизмы регуляции, улучшает восстановительные процессы, совершенствует адаптацию к неблагоприятным условиям среды.

Влияние мышечной активности настолько велико, что под ее длительным воздействием изменяются активность генетического аппарата и биосинтез белка, замедляется старение и предупреждаются многие заболевания; организм делается менее восприимчивым к вредным факторам. Эти положения достаточно хорошо известны, хотя в жизнь претворяются с трудом. Приведем высказывания по этому поводу двух широко известных людей. Римский поэт Квинт Гораций в своем знаменитом «Памятнике» еще до нашей эры писал: «Если не бегаешь, пока здоров, придется побегать, когда заболеешь». А французский писатель Альфред Мюссе в романе «Исповедь сына века», изданном в 1836 г., указывает: «Физические упражнения могут заменить множество лекарств, но ни одно лекарство в мире не может заменить физических упражнений».

Какова же роль физических упражнений для людей зрелого и пожилого возраста с физиологических позиций? Под влиянием умеренных и постоянных физических нагрузок совершенствуются механизмы регуляции различных органов и систем, а функции организма носят более экономный характер. Последнее проявляется в снижении частоты сердечных сокращений и уровня артериального давления, увеличении диастолы миокарда, повышении коэффициента использования кислорода и уменьшении кислородной стоимости работы. Применение физических упражнений способствует улучшению кровоснабжения различных тканей, особенно скелетных мышц, что снижает гипоксические явления. Развитие положительных эмоций и повышение устойчивости гипоталамо-гипофизарной системы обеспечивают антистрессовый эффект. На более продолжительное время замедляется снижение физических качеств и сохраняется умственная и физическая работоспособность. Все это способствует развитию активного долголетия, предупреждению заболеваний, старения и продлению жизни людей.

Адаптация вегетативных систем у людей зрелого и пожилого возраста имеет достаточно выраженные особенности. Так, развитие миогенного лейкоцитоза, эритроцитоза и тромбоцитоза выражено меньше и особенно слабо проявляется лимфоцитарная реакция. У лиц этого возраста повышено разрушение форменных элементов крови, а восстановление их затягивается на более длительный срок.

У людей, регулярно выполняющих физические нагрузки, отмечается более экономная деятельность сердечно-сосудистой системы, длительное время сохраняются на оптимальном уровне ее основные функциональные константы. В частности, у них более стабильные показатели частоты сердечных сокращений, не наблюдается значительного повышения артериального давления, сохраняются сократительная сила миокарда, его метаболизм, возбудимость и проводимость. У этих лиц не отмечается существенного снижения ударного и минутного объемов кровотока, его скорости и объема циркулирующей крови.

У людей, не занимающихся регулярно физическими упражнениями, даже незначительные нагрузки вызывают резкую тахикардию, повышение артериального давления, снижение ударного объема крови и общего кровотока, а иногда может развиваться сердечно-сосудистая недостаточность. При этом достигаемая во время работы максимальная частота сердечных сокращений у людей зрелого и пожилого возраста заметно снижается (рис. 67).

Показатели функций внешнего дыхания при регулярных занятиях упражнениями остаются достаточно высокими у лиц пожилого возраста. Это проявляется сохранением у них должной глубины дыхания и легочной вентиляции, ЖЕЛ, МОД и максимальной вентиляции легких. У лиц, не занимающихся регулярно, физические нагрузки сопровождаются резкой одышкой, недостаточной вентиляцией легких и снижением оксигенации крови.

Функции пищеварительной и выделительной систем у людей, ведущих активный образ жизни, остаются достаточно стабильными. В частности, у них длительное время сохраняются секреторная и моторная функции желудочно-кишечного тракта, достаточно стабильны фильтрация и реабсорбция в почках, отсутствуют выраженные отеки, которые чаще всего являются следствием сердечно-сосудистой или почечной недостаточности. Малая же двигательная активность сопровождается ухудшением функций органов пищеварения и выделения.

Рис. 67. Максимальная ЧСС в зрелом и пожилом возрасте

В пожилом возрасте все виды обмена веществ (белковый, углеводный, жировой и энергетический) снижены. Основным проявлением этого является избыточное содержание в крови холестерина, липопротеидов и молочной кислоты (даже при незначительных нагрузках). Регулярные умеренные физические нагрузки повышают уровень метаболизма и существенно снижают показатели холестерина и липопротеидов, уменьшая возможность развития атеросклероза. В то же время физические нагрузки, даже умеренной мощности, но проводимые эпизодически, сопровождаются избыточным накоплением молочной кислоты и снижением уровня глюкозы в крови, сдвигом pH в сторону ацидоза, повышением недоокисленных продуктов в крови и моче (креатинин, мочевина, мочевая кислота и др.). Даже умеренная работа у людей старше 40 лет энергетически обеспечивается главным образом за счет анаэробного гликолиза, что обусловлено ухудшением удовлетворения кислородного запроса.

Функции регуляторных систем организма (железы внутренней секреции и ЦНС) с возрастом также снижаются. После 40–45 лет ухудшаются функции гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы, после 50 лет – функции щитовидной и половых желез. Умеренные регулярные физические нагрузки задерживают снижение функций этих желез; значительные нагрузки, а также выполнение упражнений лицами, не адаптированными к ним, угнетают деятельность желез внутренней секреции.

Параметры центральной нервной системы и высшей нервной деятельности наиболее устойчивы и менее подвержены возрастным инволюционным процессам. Оздоровительная физическая культура активирует функции ЦНС и ВНД, тяжелая физическая работа – угнетает их. Естественно, возрастные изменения функций ЦНС и эндокринной системы ухудшают нервную и гуморальную регуляцию всех вегетативных систем организма.

 

5.4.4. Влияние физических нагрузок на функциональное состояние, работоспособность и сохранение здоровья людей

Физические упражнения являются хорошим средством сохранения всех параметров функционального состояния организма людей зрелого и пожилого возраста. Под функциональным состоянием человека в физиологии труда и спорта понимают совокупность наличных характеристик тех функций и качеств, которые обусловливают успешность его жизнедеятельности.

Основными функциональными состояниями, связанными с двигательной активностью, принято считать утомление, хроническое утомление, переутомление (перетренированность), психоэмоциональную напряженность, монотонию, гипокинезию и гиподинамию. Все функциональные состояния делят на три типа: нормальные (утомление), пограничные (хроническое утомление) и патологические (переутомление).

Совершенно очевидно, что в пожилом возрасте быстрее развивается утомление, и оно легче переходит в переутомление. Пожилые люди больше подвержены психоэмоциональным переживаниям, вся их жизнь и деятельность более монотонны, им чаще сопутствуют гиподинамия и гипокинезия. У пожилых людей особую роль приобретают два последних фактора, которые приводят к снижению функций органов и систем и уменьшению энерготрат. Эти физиологические сдвиги сопряжены с более интимными нарушениями в организме, связанными с уменьшением потребления кислорода и коэффициента его использования, снижением тканевого дыхания, общего газообмена и энергообмена. В конечном счете существенно падает работоспособность, особенно у мужчин (рис. 68). Регулярное применение физических упражнений предупреждает или существенно снижает эти нарушения.

С физиологической точки зрения, изменение функционального состояния и снижение работоспособности у людей пожилого возраста обусловлены многими факторами. Прежде всего, у них наблюдается замедление скорости кровотока, уменьшение объема циркулирующей крови и ее оксигенации, развитие гипоксии органов и тканей. Небольшие запасы гликогена в мышцах и печени приводят к падению уровня глюкозы в крови, снижению окислительных процессов и энергообмена. Отмечается также замедление восстановительных реакций и развитие склеротических изменений в сосудах и тканях организма. В результате этого снижаются прямые показатели работоспособности (количество и качество выполненной работы) и ее косвенные критерии (клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические), которые свидетельствуют о возрастании физиологической цены выполняемой работы.

Рис. 68. Физическая работоспособность в зрелом и пожилом возрасте

Значение физических упражнений и мышечной активности следует рассматривать прежде всего в свете теории моторно-висцеральных рефлексов, сформулированной Р.М. Могендовичем в 1947 г. Согласно этой теории, моторика выступает как ведущая система, которая определяет уровень деятельности всех основных систем организма. Основываясь на данной теории, представляется возможным оценивать взаимодействие двигательной и вегетативной систем, осуществлять профилактику неблагоприятных функциональных изменений, заболеваний и преждевременного старения.

В настоящее время существует целый ряд подходов к оценке состояния здоровья, физической подготовленности и выносливости человека. Например, хорошо известен тест здоровья, принятый медико-биологической программой ЮНЕСКО, который рекомендует учитывать возраст человека, его массу тела, курение, употребление алкоголя, выносливость к статическим нагрузкам, пульс в покое и характер его восстановления после динамической нагрузки. За каждый показатель начисляются очки и на основе их суммы выносятся соответствующие рекомендации по особенностям питания, двигательной активности и специальной физической тренировке.

Все авторы многочисленных способов и средств продления активного долголетия и профилактики старения на первое место ставят физические тренировки. Так, американский физиолог А. Танни из десяти рассмотренных для этих целей средств (питание, курение, продуктивная работа, оптимизм, любовь и внимание к людям, тренировка ума и др.) опять-таки ведущим считает использование оптимальных физических нагрузок. С физиолого-педагогической точки зрения оптимальной нагрузкой является наименьший ее объем, который позволяет достигать возможно высокого полезного результата.

Наиболее доступные и достоверные критерии оценки оптимальности оздоровительных нагрузок – частота сердечных сокращений и % МПК (уровень потребления кислорода).

В настоящее время существуют неоднозначные мнения по величине этих констант, но принципиально важно то, что все авторы рекомендуют при этом учитывать возраст, уровень тренированности и состояние здоровья человека. Если обобщить данные большинства специалистов в этой области, то можно рекомендовать средние величины частоты сердечных сокращений для лиц разного возраста при занятиях оздоровительной физической культурой.

Так, лицам в возрасте до 20 лет рекомендуются нагрузки при частоте пульса не более 140 уд./мин, 30-летним – до 130, 40-летним – до 125, 50-летним – до 120, а 60-летним и старше – до 100–110 уд./мин. Н.А. Амосов допускает большие нагрузки людям зрелого и пожилого возраста, достаточно хорошо тренированным, с частотой пульса 130–150, а для начинающих – не более 120 130 уд./мин. При выполнении специальных физических упражнений, оздоровительной ходьбе и беге потребление кислорода у лиц пожилого возраста должно составлять 50–60 % МПК (у более молодых людей может достигать 60–75 %).

Роль и значение физической культуры в сохранении здоровья, профилактике преждевременного старения и продлении активного долголетия определяются рядом физиологических изменений у лиц, регулярно выполняющих рекомендуемые физические нагрузки. У таких людей улучшается оксигенация крови, органов и тканей, предупреждается регионарная гипоксия, повышается уровень метаболизма и выведение из организма конечных продуктов обмена веществ. У этих лиц остаются на высоком уровне биосинтез белка, ферментов и гормонов, что существенно замедляет процессы старения организма. Профилактика ишемической болезни сердца, атеросклероза и ожирения обусловлены снижением уровня холестерина и липопротеидов при достаточных мышечных нагрузках. Последние, повышая функциональную активность мышц («мышечный наш», или «периферические сердца», по Н.И. Аринчину), улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы. Сохраняются и совершенствуются регуляторные и адаптивные механизмы, активность иммунной системы, а в конечном итоге повышается устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов среды, снижается возможность возникновения ряда заболеваний, сохраняются умственная и физическая работоспособность.

Этот раздел хотелось бы закончить словами древних мудрецов: «Хочешь быть здоровым – бегай, хочешь быть красивым – бегай, хочешь быть умным – бегай». От себя добавим, что бегать надо тоже с умом!

В соответствии с русской пословицей «Сила есть – ума не надо», уже априори предполагалось, что людям физического труда, в том числе и спортсменам, интеллектуальные (умственные) способности не очень нужны. Может быть, отчасти и поэтому в учебниках и учебных пособиях вопросы умственной работоспособности спортсменов не отражались. Хотя еще И.М. Сеченов указывал, что в любой физической работе обязательно присутствуют элементы и умственной деятельности.

6.1. Значение для спорта процессов переработки информации и их возрастные особенности

Результативность спортивной деятельности определяется не только способностью преобразования энергии, но и возможностью переработки информации. Наряду с совершенствованием навыков моторных действий у спортсменов происходит формирование навыков тактического мышления – специализированной формы умственной деятельности. Это имеет место в различных видах спорта, но особенно важно в спортивных играх и единоборствах. Отсутствие в них стандартных программ двигательной деятельности требует высокого внимания к текущим ее условиям. Основной формой активности мозга становится не отработка двигательных стереотипов, а «творческая» функция. С этим связано большое значение процессов восприятия и переработки информации центральной нервной системой.

Спортсмен, находящийся на игровой площадке, футбольном поле или боксерском ринге, должен оценивать свое местоположение в их пределах, расположение игроков своей команды и соперника, возможности их взаимодействий, скорость и направление движения мяча, шайбы и др. В крайне малые отрезки времени (секунды и доли секунд) происходят процессы восприятия ситуации и выработка ответных действий. Так, например, длительность этих процессов занимает в спортивных играх 1–2 с, в боксе – около 0,4–0,8 с.

На эффективность тактического мышления оказывают влияние определенные интеллектуальные качества человека и тип нервной системы: быстрота и объем зрительного восприятия, скорость переработки информации, развитие оперативного мышления, хорошая оперативная память, подвижность нервных процессов, устойчивость и концентрация внимания, помехоустойчивость и др. Результативность соревновательной деятельности футболистов, например, имеет достоверную корреляцию с силой нервных процессов, их подвижностью и уравновешенностью, а также с интегральным показателем высшей нервной деятельности.

У юных спортсменов эти качества формируются уже в 10–11 лет и под влиянием спортивной тренировки продолжают развиваться до взрослого состояния. Проявление этих способностей в первую очередь связано с развитием морфофункциональных взаимосвязей в коре больших полушарий головного мозга и развитием ассоциативных областей коры. В частности, морфологи отмечают особенно быстрый рост межцентральных горизонтальных взаимосвязей корковых нейронов в возрасте от 9 до 12 лет. Соответственно способность к решению простых зрительно-моторных задач особенно резко улучшается именно в этот период и продолжает развиваться до 16 лет. Подростки в 12 лет достаточно хорошо решают более простые тактические задачи. Сложные задачи, возникающие в трудных ситуациях, – переработка большого количества информации и выбор действий из двух и более альтернатив – решаются лучше с 14-летнего возраста. В этом возрасте необходимо проявлять и развивать способности к оперативному мышлению. 10–13 лет следует считать сенситивным периодом развития тактического мышления, когда в коре больших полушарий существенно увеличиваются функциональные взаимодействия различных корковых областей, совершенствуются функции ассоциативных зон мозга и можно добиться наиболее заметного улучшения эффективности решения тактических задач (рис. 69). В возрасте от 13 до 16 лет способность решать тактические задачи улучшается в меньшей степени, в 16 лет по этой способности подростки еще достоверно отличаются от взрослых спортсменов (Сологуб Е.Б. и др., 1988).

Рис. 69. Возрастная динамика времени решения тактических задач у баскетболистов

6.2. Физиологические основы процессов восприятия, принятия решения и программирования ответных действий

В ходе решения тактических задач происходят процессы восприятия сигналов на периферии сенсорных систем, передача афферентных импульсов в проекционные зоны коры больших полушарий, переработка их в подкорковых структурах, первичных (проекционных) и вторичных (опознающих) полях коры, переход от процессов опознания образов ситуации к их осмысливанию в третичных (нижнетеменных) полях коры, где взаимодействуют сигналы от различных сенсорных систем и хранящиеся в памяти навыки моторных действий и тактических комбинаций. На основе полученных сведений и доминирующей мотивации переднелобные третичные поля коры осуществляют ключевой момент тактического мышления: выбор наиболее адекватного решения, т. е. принятие решения о цели и задачах действия. В соответствии с этим осуществляется построение программы для ответных действий и передача эфферентных импульсов к нижележащим нервным центрам и скелетным мышцам – команд к движениям и тормозных команд для исключения посторонних движений (рис. 70).

На первом этапе (афферентного синтеза) восприятие внешней и внутренней информации обеспечивается деятельностью различных сенсорных систем, в которой основную роль играет зрительная сенсорная система. Зрение обеспечивает поступление 80–90 % внешней информации. При этом огромную роль играет поисковая функция глаза, так как глаз человека не просматривает абсолютно все видимое пространственное поле, а выбирает наиболее значимые детали, в результате повышается скорость и эффективность восприятия ситуации. В мозгу создается ее обобщенный образ.

Поисковая функция глаза совершенствуется по мере роста спортивного мастерства. Опытные спортсмены способны быстро схватывать целостные картины внешней ситуации, совершая меньшее количество поисковых движений глаз и лучше выделяя значимые детали, чем менее подготовленные. Мастер спорта по боксу затрачивает на опознание финтов или ударов соперника на 1 с меньше, чем менее квалифицированный спортсмен, делает при этом в 2,5 раза меньше ошибок и совершает 1–3 макро движения глаза (боксер разрядник – 4-10 движений глаза). При восприятии полета мяча опытные теннисисты по сравнению с менее опытными совершают гораздо меньше ошибок в определении места и времени его встречи, даже при наблюдении лишь за начальной частью траектории его полета, а взор спортсмена сразу перемещается в конечную точку, не прослеживая всего пути.

Рис. 70. Физиологические механизмы тактического мышления

Улучшению процессов восприятия способствует хорошая острота зрения и расширение поля зрения у спортсменов, особенно на цветные раздражители.

В реакциях на движущийся объект большое значение имеет восприятие его скорости, при котором происходит либо движение глаза за целью, и тогда анализируется информация от глазодвигательного аппарата, либо информация поступает от последовательного возбуждения фоторецепторов при перемещении изображения по сетчатке неподвижного глаза. Важна для восприятия ситуации отлаженная координация движения обоих глаз. Идеальный мышечный баланс встречается у нетренированных лиц примерно в 40 % случаев, у спортсменов игровых видов спорта – в 50–80 % случаев.

Слуховая сенсорная система участвует в решении тактических задач, обеспечивая ориентацию в пространстве и особенно во времени. Речевые сигналы необходимы для взаимодействия спортсменов, получения информации от тренеров, судей, словесных самоотчетов, инструкций и другой информации.

В тактическом мышлении учитывается также информация от вестибулярного аппарата, от мышц и кожи, от внутренних органов.

Созревание сенсорных систем завершается в основном к 12-13-летнему возрасту, у юных спортсменов на 2–3 года раньше, чем у нетренированных сверстников. Это и определяет достаточное развитие у юных спортсменов процессов восприятия.

Доминирующая мотивация участвует в процессах предпрограммирования, осуществляя оценку ситуации и помогая в выборе моторных и тактических программ из памяти. С ее помощью происходит мобилизация усилий на удовлетворение потребностей, обеспечение положительных эмоций в деятельности спортсмена.

Она формируется с участием предшествующих переживаний, индивидуального опыта, накопленных знаний, представлений личности о цели и задачах действия, о чувстве долга, сиюминутных соображений и желаний и т. п. В формировании такой доминирующей мотивации принимают участие нервные процессы в различных корковых и подкорковых структурах мозга (в частности, лимбическая система регуляции эмоций), а также гормональная настройка организма.

В целом весь этап афферентного синтеза обеспечивается тесным взаимодействием двух функциональных систем мозга: первым функциональным блоком – регуляции уровня бодрствования, куда входят неспецифические системы мозга (ретикулярная формация, лимбическая система), и вторым функциональным блоком – восприятия, переработки и хранения информации, включающим сенсорные системы с первичными, вторичными и третичными (нижнетеменными) полями задней половины коры больших полушарий.

Процесс принятия решений и программирование ответных действий осуществляет третий функциональный блок мозга – блок регуляции сложных форм поведения, программирования и контроля движений – в передних отделах коры (Лурия А.Р., 1973). Высшим отделом этого блока являются ассоциативные переднелобные области коры, которые на основании полученных сведений («что имеем?») осуществляют ключевой момент тактического мышления – принятие решения о цели и задачах действия («что делать?»). Одновременно формируется образ результата действия («что должно получиться»).

Процессы восприятия информации и принятия решения по длительности составляют примерно 50–60 % от общего времени решения тактических задач. Принятие решения контролируется сознанием. При этом логическому решению всегда предшествует интуитивное решение, которое не осознается, т. е. является довербальным (доречевым) компонентом принятия решения. За ним следует вербальный компонент – с участием внутренней речи, который отражается в сознании (этот период можно зафиксировать по появлению небольшой активности в ЭМГ круговой мышцы рта). В осуществлении принятия решения имеет большое значение синхронизация электрической активности различных областей коры больших полушарий. Она облегчает межцентральные взаимодействия в процессе переработки информации. Чем более стабильными и сильными являются функциональные взаимосвязи корковых центров, тем быстрее работает и оказывается более помехоустойчивой рабочая система мозга, становится более эффективным и меньше нарушается тактическое мышление.

Богатый запас тактических знаний позволяет квалифицированным спортсменам использовать различные их комбинации и строить на основе процессов экстраполяции (использования предшествующего опыта) новые тактические комбинации в неожиданных условиях.

Автоматизация мыслительных операций позволяет многие решения принимать почти мгновенно, как бы интуитивно, а осознавать их уже после выполнения (например, в боксе, фехтовании). Как показывают электрофизиологические данные, по мере автоматизации навыков тактического мышления и двигательных навыков включение переднелобных областей в работу системы регуляции деятельности уменьшается, что сокращает число активных нейронов и увеличивает скорость решения тактических задач.

Переднелобные (третичные), премоторные (вторичные) и моторные (первичные) поля коры совместно с базальными ядрами, таламусом и мозжечком формируют программу ответных действий и передают ее рабочим органам на периферию. Результаты выполнения движений контролируются переднелобными областями (через каналы обратной связи). Задуманное и осуществленное действие сопоставляются в специальных аппаратах сравнения (хвостатое ядро и др.). При их несоответствии в программы вносятся поправки – сенсорные коррекции.

Скорость обучения и конечный уровень навыков тактического мышления зависят от индивидуальных психофизиологических особенностей спортсмена (лабильности и подвижности нервных процессов, типа нервной системы, способности к оперативному мышлению, концентрации и избирательности внимания и др.). В среднем около 30 % спортсменов обладают высоким уровнем обучаемости, значительно повышая скорость и эффективность решения тактических задач в процессе обучения. Средние способности к обучению обнаруживают примерно 45 % спортсменов, слабые – около 25 %. Следовательно, процесс обучения тактическому мышлению протекает с разным успехом, демонстрируя разную тренируемость спортсменов.

6.3. Скорость и эффективность тактического мышления. Пропускная способность мозга

Эффективность решения тактических задач оценивается правильностью решения и временем решения. Параметры этих показателей зависят от пропускной способности мозга. Величина пропускной способности (С) равна количеству переработанной информации (I) в единицу времени (Т). За единицу информации 1 бит принимается ее количество, которое перерабатывается при выборе из двух альтернативных решений. Между числом альтернатив (А) и количеством информации существуют следующие отношения (табл. 33).

Таблица 33

Соотношения количества информации (I, бит) и числа альтернативных выборов (А)

У человека время решения увеличивается прямо пропорционально росту количества предъявляемой информации до 3 бит, а при большем количестве информации резко возрастает и не изменяется, так как человек не способен эту информацию сознательно воспринять и действует в условиях полной для него неопределенности.

Индивидуальные скоростные возможности в ситуации выбора зависят от быстродействия мозга, которое отражается в частоте основного ритма биопотенциалов коры больших полушарий – альфа-ритма. Чем выше частота альфа-ритма, тем короче латентный период реакции выбора. Общее время решения тактических задач и время принятия решения зависят у спортсменов от уровня спортивного мастерства (квалификации, тактической подготовленности, роста работоспособности в годичном тренировочном цикле и пр.), спортивной специализации (специфики вида спорта и спортивного амплуа), возраста и пола, степени утомления и других факторов. В основе скорости переработки информации лежат врожденные свойства мозга – лабильность и подвижность нервных процессов, которые в ходе тренировки меняются незначительно.

Пропускная способность мозга (по данным разных авторов) у квалифицированных спортсменов при напряженной спортивной деятельности колеблется в пределах 0,5–3 бит/с (рис. 71). Например, пропускная способность (бит/с) составляет у горнолыжников 3,5; у хоккеистов 2,8; у теннисистов 2,38; у гандболистов 2,33-3,01; у футболистов 2,28-2,85; у баскетболистов 1,66-2,14; у волейболистов 1,7; у ориентировщиков 0,84-1,28; у велосипедистов-шоссейников 0,62-0,96.

Рис. 71. Пропускная способность мозга у квалифицированных спортсменов

(по данным разных авторов)

У людей нетренированных и спортсменов-разрядников оптимальным числом предъявляемой информации является 2 бита в 1 с, при этом наблюдается наибольшая скорость ее переработки и наиболее длительное сохранение умственной работоспособности на высоком уровне. У выдающихся спортсменов (членов сборных команд страны и олимпийских команд) пропускная способность достигает 4–6 бит/с (например, у футболистов 3,44 бит/с и выше, у фехтовальщиков 5,26-6,32 бит/с).

Определить пропускную способность можно, предъявляя спортсмену тактические задачи с определенным информационным содержанием (количеством альтернатив) и фиксируя время ответа. Можно также использовать таблицу с кольцами Ландольта, поставив спортсмену задачу, как можно быстрее просматривать таблицу и зачеркивать кольца с определенным разрывом (по циферблату часов – 12.00, 1.30, 3.00, 4.30, 6.00, 7.30, 9.00 и 10.30).

Пропускную способность (С) рассчитывают по формуле:

где n – число пропущенных или ошибочно зачеркнутых колец, Т – время выполнения задания (с).

Величина пропускной способности есть важный критерий адаптации спортсмена к нагрузкам и может быть использована для контроля тактической подготовленности. Разработана специальная шкала оценок пропускной способности для определения пригодности к конкретным видам спорта. По этой шкале, в частности, очень высоко оценивается пригодность к футболу тех спортсменов, которые в простых тестах (например, определение времени простой зрительно-двигательной реакции) показывают пропускную способность выше 5 бит/с. В аналогичных условиях было показано, что высококвалифицированные фехтовальщики имеют пропускную способность 5–6 бит/с.

Особенностью женского организма является меньшее нарастание пропускной способности в процессе обучения, чем у мужчин. Так, у гандболисток на протяжении подготовительного периода пропускная способность мозга возросла от 2,32 до 2,57 бит/с, а у мужчин-гандболистов за тот же период занятий – от 2,33 до 3,00 бит/с.

Женщины по сравнению с мужчинами лучше решают более простые, стандартные задачи, особенно в монотонных условиях. Однако хуже решают более сложные задачи и задачи в новых и экстремальных ситуациях. Процессы восприятия и переработки информации, появление тактических ошибок у женщин-спортсменок зависят от периодов овариально-менструального цикла. Ухудшение процессов решения тактических задач отмечается у них в менструальную, овариальную и предменструальную фазы.

6.4. Помехоустойчивость спортсменов, ее возрастные особенности

Величина пропускной способности и другие показатели эффективности тактического мышления могут быть использованы также для оценки помехоустойчивости спортсмена. С этой целью обычные показатели сравниваются с показателями, полученными на фоне несмысловых (световых и звуковых) и смысловых помех (крики болельщиков на стадионе, указания тренера, судьи, возгласы игроков своей команды и соперников и т. п.). Шумовые помехи могут быть очень значительны: запись «шума трибун» на ответственных соревнованиях по баскетболу и фехтованию показала, что уровень громкости достигает 100 112 дБ. При этом у помехоустойчивых спортсменов показатели физической и умственной работоспособности могут даже улучшаться на этом фоне, а у неустойчивых – они снижаются.

Помехоустойчивость – одно из наименее тренируемых свойств организма, обусловливаемое наследственными влияниями. В этом отношении особенно важно учитывать реакции спортсменов на помехи для прогноза эффективности их соревновательной деятельности, а также с целью спортивного отбора.

Физиологической основой помехоустойчивости является формирование в коре больших полушарий мощной рабочей доминанты – функциональной системы, объединенной единым ритмом активности и включающей наиболее важные для работы нервные центры. Такая система не разрушается при посторонних раздражениях, а наоборот усиливается на их фоне. Посторонние раздражения подкрепляют рабочую доминанту. У неустойчивых к помехам лиц рабочая доминанта недостаточно прочная и легко разрушается при внешних помехах, утомлении и прочих воздействиях. В процессе индивидуального развития помехоустойчивость довольно рано (уже с 13 лет) достигает взрослого уровня. Это позволяет оценивать помехоустойчивость уже на начальных уровнях подготовки юных спортсменов и прогнозировать влияние этого свойства на спортивную работоспособность взрослых спортсменов, т. е. строить долгосрочные прогнозы.

Тело человека имеет, в принципе, двустороннюю симметрию. Однако существуют различия в весовых, линейных, объемных размерах, структуре и функциях парных органов и симметричных частей его тела. Эти особенности проявляются в результате генетических (наследственных) влияний, а также социальных, климатогеографических и прочих средовых воздействий. У человека различают моторную, сенсорную и психическую асимметрию.

7.1. Моторные асимметрии у человека, их возрастные особенности

Моторной асимметрией называют совокупность признаков неравенства функций рук, ног, мышц правой и левой половины туловища и лица.

Ведущую конечность определяют по следующим признакам: 1) ее предпочтение при выполнении действия одной рукой или ногой; 2) более высокая эффективность по силе, точности и быстроте включения; 3) доминирование при совместной деятельности обеих конечностей.

У большинства людей (в 75 % случаев) правая рука является ведущей, а связанное с ней левое полушарие – главенствующим, доминантным. Это преимущественное значение левого полушария объясняют тем, что практически у всех праворуких (правшей) функция речи контролируется тем же левым полушарием, в котором располагается моторный речевой центр Брока. Гораздо меньше среди населения левшей – примерно 5-10 % – и обоеруких, или амбидекстров, – 15–20 %. Среди женщин левши встречаются в 2–3 раза реже, чем среди мужчин. По статистике среди родителей леворуких детей в 10 раз больше левшей, чем среди родителей правшей, что указывает на значительную роль наследственности в развитии леворукости (праворукости).

Моторные центры речи лишь у немногих леворуких (около 7 %) расположены в правом полушарии, которое контролирует движения левой руки. У большинства левшей они локализуются в левом полушарии, а у небольшой части – в обоих полушариях. Моторные центры рук у левшей также могут располагаться в правом полушарии или в левом; либо асимметрия отсутствует.

Таким образом, перекрестные влияния на моторику не являются у человека единственно возможными. Наряду с доминированием левого полушария у правшей и правого – у левшей, может быть одновременное участие обоих полушарий, а также их попеременное доминирование при управлении движениями.

У правшей, как правило, ведущая правая рука превосходит левую по длине, размеру кисти и величине ногтевого ложа большого пальца. Она имеет большую мышечную массу, мышечные волокна ее толще и сильнее. Ведущая правая рука легче и раньше включается в двигательные акты, выполняет их более координированно, точнее дозирует усилия. Ей принадлежит основная активная роль не только в сознательном управлении движениями, но и в отражении эмоциональных и личностных особенностей человека.

Левой руке у правшей отводится преимущественно подсобная роль. Она более вынослива к статическим усилиям, чаще служит опорой при выполнении различных операций.

У праворуких людей центральное управление движениями правой и левой рук неоднозначно. Как показывают современные исследования, моторика правой (ведущей) руки осуществляется в большей степени по механизму центральных команд, более подчинена процессам сознательного управления, включающим самые высшие отделы коры больших полушарий (в первую очередь, переднелобные третичные области). Двигательные навыки правой руки формируются быстрее и легче автоматизируются.

Управление левой рукой у правшей в значительной мере связано с более древним филогенетически и ранее выявляемым в онтогенезе механизмом кольцевого рефлекторного регулирования. В обычных условиях целенаправленной деятельности неведущая левая рука существенно отстает от ведущей правой по своим координационным возможностям. Однако в экстремальных ситуациях, при выполнении многоцелевых программ деятельности, когда создаются необычные трудности для программного управления действиями правой руки, эффективность левой руки оказывается более высокой. Обнаружено, что мышцы неведущей левой руки содержат больше быстрых мышечных волокон, характеризуются лучшими взрывными сократительными свойствами и в большей степени подвержены утомлению.

Преобладание правой руки не связано с обязательным доминированием правой ноги. Чаще всего, а именно в 70 % случаев, у праворуких людей ведущей является левая нога, т. е. имеется так называемая перекрестная асимметрия. Лишь для пятой части населения характерно наличие ведущей правой руки и правой ноги и всего около 5 % людей имеют ведущие левую руку и левую ногу.

Перекрестная асимметрия, столь характерная для правшей, весьма мало выражена у левшей. Лишь в 7 % случаев у леворуких людей обнаруживается ведущая правая нога.

Различные моторные возможности конечностей проявляются при разных видах локомоций – ходьбе, беге, плавании и др. Правши отклоняются обычно в левую сторону и в итоге, перемещаясь по кругу, приходят в исходный пункт, а при выключении зрения прямолинейное движение человека невозможно уже в пределах 100 м.

Моторная асимметрия проявляется также в различном развитии и двигательных возможностях мышц правой и левой половины туловища и лица.

В онтогенезе наблюдается постепенное развитие литерализации моторных функций. У детей 2–3 лет отмечается лишь 33 % праворуких, 13 % леворуких и у 54 % отсутствует моторная асимметрия. К возрасту 7–8 лет уже более 50 % детей являются праворукими. Однако степень доминирования правой стороны при освоении двигательных навыков может изменяться в онтогенезе. Так, при освоении симметричных движений скорость их формирования выше на правой (ведущей) стороне в возрасте 9-11 и 15–17 лет, но в переходный период у подростков быстрее формируются навыки на левой (неведущей) стороне.

Хорошо выраженная в молодом возрасте моторная асимметрия по мере старения организма постепенно сглаживается. У людей пожилого возраста число правшей и левшей оказывается примерно одинаковым (50:50 %).

7.2. Сенсорные и психические асимметрии. Индивидуальный профиль асимметрии

Сенсорные асимметрии определяют как совокупность признаков функционального неравенства правой и левой частей сенсорных систем.

Особое значение в поведении человека имеет асимметрия зрения. Примерно две трети населения имеет правостороннюю асимметрию, т. е. ведущий правый глаз, около трети – левостороннюю и лишь немногие – симметрию зрительной функции. Ведущий глаз обладает более высокой остротой зрения, мгновенным и особенно ярким восприятием цвета, более обширным полем зрения, лучшим ощущением глубины пространства. При прицеливании воспринимается лишь то, что входит в поле зрения этого глаза. В целом, восприятие объекта в большей мере обеспечивается ведущим глазом, а восприятие окружающего фона – неведущим глазом.

При изолированном предъявлении стимулов правому или левому глазу выявлено преимущество правого поля зрения и соответственно левого полушария в восприятии второсигнальной информации (чисел, отдельных букв и целых слов), а также преобладание левого поля зрения и правого полушария в восприятии зрительно-пространственной информации (фотографий, геометрических фигур и пр.).

Изолированное предъявление звуковых раздражителей левому или правому уху показало своеобразие функциональной асимметрии слуха. Речевые сигналы лучше воспринимаются правым ухом у подавляющего большинства правшей и у половины левшей, а музыка, интонации речи, эмоциональная ее окраска – левым ухом. У женщин почти в 2 раза чаще отмечается преимущество правого уха в восприятии речевых стимулов, чем у мужчин.

В функциях осязания, обоняния и вкуса больше выражена левосторонняя асимметрия. На левой руке выше тактильная, болевая, температурная и вибрационная чувствительность, на правой руке – кинестетическая чувствительность. Левая сторона носа более чувствительна к запахам. На левой половине языка больше вкусовых сосочков и выше вкусовая чувствительность.

В понятие психических асимметрий включают нарушение симметрии собственно психических процессов.

Психосенсорные процессы, связанные с чувственным познанием внешнего и внутреннего мира, соотносят с функциями правого полушария. Обработка этой информации происходит в настоящем времени с участием следов прошлых раздражений, хранящихся в памяти, т. е. с участием прошедшего времени. К функциям правого полушария относят целостное и одномоментное восприятие зрительно-пространственных впечатлений.

Психомоторные процессы связаны с абстрактно-логическим познанием, речевой регуляцией движений и двигательными асимметриями. Их связывают с функциями левого полушария. Протекая в настоящем времени, они направлены в будущее время, так как программируемые действия и прогнозируемые их результаты будут осуществляться в дальнейшей жизни человека. Левое полушарие осуществляет детальный анализ событий, производя их последовательную обработку.

Сочетание моторных, сенсорных и психических асимметрий составляет чрезвычайно важную характеристику человека – его индивидуальный профиль асимметрии, определяющий только ему присущие особенности поведения.

У многих людей отмечается правосторонняя асимметрия рук, ног, зрения (по прицельной способности), слуха (по восприятию речи) и левосторонняя асимметрия в функциях осязания, обоняния и вкуса. В поведении человека основное значение имеет асимметрия рук, ног, зрения и слуха, которая в основном и учитывается при определении индивидуального профиля асимметрии (табл. 34).

Таблица 34

Частый вариант индивидуального профиля асимметрии различных функций

Различают одностороннее доминирование этих функций (либо правостороннее, либо левостороннее преобладание функций рук, ног, зрения, слуха) и парциальное (частичное) с любым сочетанием преобладающих функций.

У детей 4–7 лет односторонний правый профиль асимметрии (рука, нога, глаз, ухо) наблюдается только в 15 % случаев, а парциальный – в 80 % случаев. По мере взросления повышается праволатеральность моторики рук и ног, функций зрения. У взрослых правосторонний профиль асимметрии отмечается в 26 % случаев, а парциальный – в 70 %. Истинных левшей с односторонним левым профилем асимметрии насчитывают около 4 %.

Особое значение в жизнедеятельности человека имеет сочетание ведущей правой руки и ведущего правого глаза. У правшей с ведущим правым глазом лучше ориентировка, чем в случае с ведущим левым глазом. Они лучше адаптируются ко многим сложным формам деятельности, требующим быстрого реагирования на изменения ситуации, высокой концентрации и скорости переключения внимания.

Обследование школьников-правшей 7-15 лет с правым ведущим глазом показало их большую способность к понятийному, абстрактному мышлению и более низкий уровень тревожности по сравнению с детьми, имеющими более низкие коэффициенты праворукости, стертые признаки левшества и левый ведущий глаз. У школьников-левшей в 90-100 % случаев отмечено преобладание реакций на непосредственные раздражители (первой сигнальной системы), а у правшей в 25 % случаев – преобладание реакций на словесные раздражители (второй сигнальной системы).

Сенсорные и психические функциональные асимметрии, как и моторные асимметрии, подвержены закономерным изменениям с возрастом.

Основную роль в регуляции поведения ребенка играет правое полушарие головного мозга. Те формы речи, которые доступны детям дошкольного и младшего школьного возраста, по-видимому, контролируются правым полушарием. У взрослых праворуких людей речевая функция связана с левым доминирующим полушарием, в котором находятся моторный центр речи Брока и сенсорный центр речи Вернике.

С возраста 10–12 лет начинает нарастать функциональная значимость ассоциативных третичных полей коры – нижнетеменных и переднелобных (фронтальных) в управлении двигательными действиями человека. В возрасте 13–15 лет не только усиливается роль третичных зон, но и начинается их преобладание в левом (ведущем) полушарии, а к возрасту 16–18 лет участие ассоциативных третичных зон левого полушария в контроле двигательного поведения становится преимущественным.

В процессе воспитания и обучения ребенка следует особенно внимательно относиться к предпочтению той или иной руки, не переучивать леворуких детей есть, писать и рисовать правой рукой. Такое переживание нарушает врожденные механизмы управления движениями и вызывает ухудшение деятельности ЦНС, замедляет физическое и умственное развитие, может приводить к неврозам и заиканию.

Особенностью женского организма является значительно меньшее проявление функциональной асимметрии левого и правого полушария в осуществлении речевой функции. Функции речи у них связаны в большей мере с деятельностью обоих полушарий.

У женщин значительно чаще встречается ведущий правый глаз и почти в 2 раза чаще преимущество правого уха в восприятии речевой информации. В индивидуальном профиле асимметрии у них чаще выражена правосторонняя асимметрия (табл. 35).

Таблица 35

Количество лиц (%) с правосторонним профилем асимметрии у мужчин и женщин

7.3. Проявление функциональной асимметрии у спортсменов

Функциональная асимметрия-симметрия проявляется в спортивной деятельности. Врожденные морфофункциональные асимметрии определяют предпочтение правой или левой конечности при выполнении различных действий с предметом или без него – выбор вооруженной руки у фехтовальщика, правостороннего или левостороннего хвата клюшки у хоккеиста, стороны вдоха при плавании кролем, левосторонней или правосторонней стойки у боксера и т. д.

Определение моторной асимметрии только по врожденным признакам показало, что среди спортсменов преобладают праворукие (51 % случаев) над леворукими (35 % случаев), но при определении по заученным движениям, манипуляциям и письму выявлено подавляющее преимущество правой руки (97 % случаев) над левой (2 % случаев). Это свидетельствует о роли обучения в развитии функциональной асимметрии.

Неравномерное морфологическое развитие, одностороннее преобладание физических качеств и асимметрия двигательных действий особенно выражены в асимметричных упражнениях при большом спортивном стаже и более ранней специализации.

При симметричных циклических упражнениях ведущая конечность выполняет более активные действия, регулируя работу неведущей. У велосипедистов ведущая нога развивает большее усилие и при нажиме, и при подтягивании педали, определяя тем самым темп педалирования и подчиняя ему действия неведущей ноги. Ведущая нога развивает большие усилия и делает более длинные шаги в легкоатлетическом беге, при передвижении на лыжах и лыжероллерах, активнее участвует в выполнении поворотов, в обгоне соперников на дистанции.

В асимметричных ациклических упражнениях (например, удары по мячу у футболистов и др.) технические приемы выполняются в основном ведущей конечностью, а неведущая осуществляет вспомогательную функцию, роль опоры (рис. 72). При выполнении прыжков (в фигурном катании и др.) ведущая нога является маховой (у большей части спортсменов – правая), а неведущая – толчковой (левая нога). Левую ногу как толчковую используют до 90 % прыгунов в высоту, около 60 % прыгунов в длину; большие усилия ее отмечаются у 86 % бегунов на короткие дистанции.

Рис. 72. Количество технических приемов у футболистов, выполняемых ведущей и неведущей ногой

Среди фехтовальщиков – финалистов крупнейших международных соревнований представительство левшей в 10 раз превышает средние популяционные данные.

У спортсменов отмечаются также проявления сенсорной асимметрии. Ведущим глазом у преобладающего числа спортсменов является правый: правоглазых – 85 %, левоглазых – около 12 %, без асимметрии – примерно 3 %. У стрелков все праворукие спортсмены имеют ведущий правый глаз (табл. 36).

Таблица 36

Функциональная асимметрия глаз у спортсменов

Профиль асимметрии определяет наиболее предпочитаемую, «удобную» сторону вращения в фигурном катании, в гимнастике («винт») и других видах спорта. В произвольном вращении примерно 90 % людей предпочитают левую сторону (более удобную для правшей). У фигуристов 84 % спортсменов выполняют вращения в левую сторону. Левый профиль асимметрии у теннисистов, борцов, боксеров и фехтовальщиков делает их неудобными соперниками для спортсменов с правым профилем асимметрии и обусловливает эффективность соревновательной деятельности.

У многих представителей циклических видов спорта встречается перекрестная моторная асимметрия: у пловцов-подводников ведущими являются правая рука и левая нога; аналогичную картину можно наблюдать у 60 % высококвалифицированных лыжников-гонщиков.

Спортсмены, имеющие односторонний тип доминирования функций (либо правый, либо левый профиль асимметрии), отличаются более высоким уровнем подвижности нервных процессов и психических функций, более короткой сенсомоторной реакцией. Зато по сравнению с лицами со смешанным профилем асимметрии они быстрее утомляются, особенно после тренировок с предельными и околопредельными нагрузками.

Определенные корреляции обнаруживаются между психофизиологическими характеристиками и личностными особенностями спортсменов, с одной стороны, и типом моторного доминирования, с другой стороны. Например, фехтовальщики-левши существенно отличаются от правшей более высоким уровнем реактивной и личностной тревожности, неуравновешенным типом нервной системы, более высоким уровнем невротизма (табл. 37). У спортсменов, фехтующих левой рукой, отмечено преобладание предметно-образного мышления и меньшая способность к абстрактно-логическому мышлению, преобладание холерического и меланхолического темперамента, предпочтение в боевой деятельности более простых технико-тактических действий с большей скоростью их выполнения. Вместе с тем им присуща худшая скорость переработки сложной информации, большее латентное время реакции с выбором, что затрудняет использование более сложных технических действий и принятие решений в сложных экспромтных ситуациях.

Таблица 37

Психофизиологические и личностные особенности фехтовальщиков-рапиристов высокого класса (мастеров спорта и мастеров спорта международной квалификации) с различным типом моторного доминирования

7.4. Физиологические основы управления тренировочным процессом с учетом функциональной асимметрии

Врожденные асимметрии могут значительно видоизменяться под влиянием многолетней спортивной тренировки. Направленность изменений зависит от симметричности выполняемых действий.

При систематическом выполнении преимущественно односторонних упражнений происходит преобладающее развитие ведущей конечности и усиление асимметрии. Различия в функциях правой и левой конечности нарастают, обусловливая в определенных пределах рост достижений спортсмена (например, в теннисе, фехтовании и других видах спорта).

Однако при выполнении многих симметричных упражнений функциональная асимметрия оказывает отрицательное влияние на спортивный результат. Функциональная асимметрия снижает дальность прыжка на лыжах с трамплина, ухудшает технику выполнения упражнений в акробатике, прыжках на батуте, плавании, горнолыжном спорте, снижает скорость бега, ходьбы и других циклических движений. Следовательно, во многих видах спорта она является фактором, лимитирующим спортивную работоспособность.

Сильнейшая конечность выполняет большую работу, производит большие по амплитуде и силе движения в симметричных упражнениях, что нарушает ритмичность и прямолинейность циклических движений, затрудняет координацию нервных влияний, синхронизацию в деятельности нервных центров и ведет к затрате дополнительной энергии на коррекцию локомоций.

Вдобавок к этому слабейшая конечность быстрее утомляется и в большей степени влияет на снижение работоспособности. гемоглобиновая

Различия в функциях правых и левых конечностей тем меньше оказываются, чем больше преодолеваемая спортсменом дистанция. Так, если заметная асимметрия ног отмечается у бегунов-спринтеров, барьеристов, то у бегунов-стайеров она незначительна, у марафонцев практически равна нулю. У 90 % ходоков, марафонцев, бегунов-стайеров наблюдается практически полная симметрия мышечной силы ног.

Процессом спортивного отбора, а также адаптацией в ходе многолетней тренировки к выполнению симметричных упражнений обеспечивается естественное сглаживание функциональной асимметрии у спортсменов высокой квалификации.

Накопленные данные указывают, что в результате долговременной адаптации к выполнению специальных упражнений симметричного характера наибольших успехов добиваются спортсмены, имеющие наименьшие различия в действиях правой и левой конечности (рис. 73), в то время как при выполнении упражнений одностороннего характера ведущие спортсмены имеют выраженную асимметрию.

Формирование двигательных навыков у спортсменов сопровождается различным участием правого и левого полушария в управлении движениями.

Доминирование функциональных систем управления движениями (с избирательными взаимосвязями корковых потенциалов, рабочими ритмами) в левом полушарии наблюдается у спортсменов высокой квалификации, по мере их вхождения в спортивную форму в годичном тренировочном цикле, при выполнении освоенных движений (выработанных двигательных навыков) и в период устойчивого состояния (или оптимальной работоспособности) в процессе работы.

Преобладание специфических систем управления движениями в правом полушарии отмечается у спортсменов низкой квалификации, в периоды врабатывания и утомления, в состоянии перетренированности, при дезавтоматизации двигательных навыков, т. е. при всяком снижении уровня специальной работоспособности спортсменов.

Рис. 73. Асимметрия двигательного аппарата у тяжелоатлетов – данные амплитуды и длительности ЗМГ при толчке штанги (по: В.С. Степанов, 1985)

Из всего изложенного следуют два важных вывода:

• функциональная асимметрия изменяется под влиянием специфических тренировочных воздействий;

• направленные изменения (усиление или сглаживание) функциональной асимметрии в процессе тренировки являются важным резервом повышения специальной работоспособности спортсменов.

Исследования в этом направлении показали возможность и целесообразность управления тренировочным процессом с учетом симметрии-асимметрии. Так, например, для повышения эффективности выполнения симметричных упражнений целесообразны тренировочные занятия, направленные на сглаживание имеющейся функциональной асимметрии.

Направленные влияния должны использоваться на протяжении круглогодичной подготовки с основным объемом работы в подготовительном периоде. В процессе сглаживания функциональной асимметрии (у лыжников-гонщиков, тяжелоатлетов и др.) в недельном микроцикле следует включать 3–4 занятия с дополнительной нагрузкой на неведущую конечность при выполнении основных и вспомогательных упражнений. Дополнительный объем работы неведущей конечности должен превышать нагрузку на ведущую конечность на 15 % у мастеров спорта и на 10 % у спортсменов-разрядников.

Иная направленность управляющих воздействий должна быть в случае необходимости усиления асимметрии (например, в стрельбе, фехтовании, теннисе и ряде других видов спорта). В этих случаях неведущую конечность предлагается использовать лишь для разгрузки ведущей конечности.

Понятие «высшая нервная деятельность» (ВИД) в физиологию введено И.П. Павловым, заменившим прежний термин «психическая деятельность». ВНД присуща всем организмам, обладающим нервной системой. В основе ВНД лежит взаимодействие условных и безусловных рефлексов, к которым у человека добавляется вторая сигнальная система.

8.1. Индивидуально-типологические особенности человека

В качестве основных свойств нервной системы И.П. Павлов рассматривал силу возбуждения и торможения, их уравновешенность и подвижность. Их различное сочетание позволило выделить в организме четыре основные типа ВНД, общие для человека и животных.

По силе нервных процессов все организмы были разделены на сильных и слабых, по уравновешенности – на уравновешенных и неуравновешенных, а по подвижности – на подвижных (живых) и инертных (спокойных).

Оказалось, что их комбинации позволили выделить типы, соответствующие четырем темпераментам, описанным более 2 тыс. лет назад врачом Древней Греции Гиппократом (460–312 до н. э.). Согласно античным представлениям, поведение человека и его реакции на болезнь определяют основные «соки тела»: кровь – сангвис. (sangvis), слизь – флегма (phlegma), желчь – холе (chole) и черная желчь – мелан холе (melan chole). Отсюда Гиппократ выделил индивидов с преобладанием горячей крови – энергичных сангвиников, холодной слизи – медлительных флегматиков, едкой желчи – вспыльчивых холериков и испорченной желчи – грустных меланхоликов.

Итак, можно выделить следующие четыре типа ВНД и соответствующие им темпераменты.

Тип сильный неуравновешенный (холерик). Характеризуется сильным процессом возбуждения и более слабым процессом торможения, поэтому легко возбуждается и с трудом затормаживает свои реакции. Однако в процессе тренировки способен развивать недостаточное торможение.

Тип сильный уравновешенный подвижный (сангвиник). Отличается сильными, уравновешенными и высоко подвижными процессами возбуждения и торможения. Легко переключается с одной формы деятельности на другую, быстро адаптируется к новой ситуации.

Тип сильный уравновешенный инертный (флегматик). Имеет сильные и уравновешенные процессы возбуждения и торможения, но мало подвижный – медленно переключающийся с возбуждения на торможение и обратно. Долго засыпает и просыпается, с трудом переходит от одного вида деятельности к другому, зато вынослив при длительной работе. Медленно, но прочно адаптируется к необычным условиям внешней среды.

Тип слабый (меланхолик). Характеризуется слабыми процессами возбуждения и торможения, с некоторым преобладанием тормозного процесса, мало адаптивен, подвержен неврозам.

Описанные четыре типа ВНД представляют собой лишь крайние проявления особенностей нервной системы, между которыми может быть множество переходных типов.

Для человека И.П. Павлов выделил специфические типы ВНД: 1) «мыслительный» – с преобладанием второй сигнальной системы (слова видимого, слышимого, написанного, произносимого); 2) «художественный» – с преобладанием «первой сигнальной системы (непосредственных раздражителей внешней или внутренней среды организма). Среди взрослых людей количество лиц с преобладанием второй сигнальной системы составляет около половины населения. Около 25 % составляют лица с преобладанием первой сигнальной системы и примерно 25 % – лица, имеющие равновесие обеих систем. Соответственно этим типам, в настоящее время различают две основные формы интеллекта человека: невербальный интеллект, отражающий природные возможности индивида манипулировать с непосредственными (особенно зрительно-пространственными) раздражителями, и вербальный интеллект, отражающий способность манипулировать со словесным материалом.

Дальнейшее развитие представлений об индивидуально-типологических свойствах нервной системы показало чрезвычайную их сложность и необходимость вести научные поиски при тесном содружестве морфологов, физиологов, клиницистов, педагогов и психологов.

В психологической литературе особенно следует отметить работы школы Б.М. Теплова – В.Д. Небылицина и их последователей, составившие основу нового научного направления – дифференциальной психофизиологии. Эта дисциплина посвящена изучению естественно-научных основ индивидуально-психологических различий, а термин «дифференциальная психофизиология» был предложен В.Д. Небылициным в 1969 г.

В.Д. Небылициным были сформулированы новые свойства нервной системы: динамичность (понимаемая как скорость образования условных рефлексов, или обучаемость), и лабильность – скорость возникновения и прекращения нервного процесса в единичных актах реагирования. Им была предложена оригинальная структура свойств нервной системы: первичные свойства – сила, динамичность, подвижность и лабильность, и вторичные – уравновешенность возбуждения и торможения по каждому из указанных первичных свойств. Кроме того, было создано новое представление о слабом типе как о высокочувствительном, чутко реагирующем на слабые раздражения, но не переносящем сильные воздействия. Человек слабого типа более чувствительный, он получает за тот же промежуток времени больше информации, чем человек сильного типа и соответственно раньше устает.

В настоящее время, на основе идей П.К. Анохина о функциональной системе нервных центров, осуществляется системный подход к изучению типологических особенностей человека (Русалов В.М., 1979; и др.). Различные свойства нервной системы выражаются через характеристики функциональных систем: сила – устойчивость комплекса нервных центров, динамичность – быстрота формирования новой функциональной системы, подвижность – скорость смены функциональных систем. Особое значение приобретают междисциплинарные и полифункциональные исследования, преимущественное внимание уделяется изучению деятельности мозга как органа с самым высоким использованием генетической информации.

8.2. Развитие типологических особенностей в онтогенезе

Уже в первые дни и месяцы жизни у детей проявляются различия в вегетативных и эмоциональных реакциях, общей двигательной активности, актов сосании. Однако типология организма еще не сформирована, сведения о ее развитии до 3-летнего возраста противоречивы. Можно отметить, что все дети имеют слабые нервные процессы, особенно внутреннее торможение. У них очень высока чувствительность к внешним раздражениям, и внешнее торможение легко подавляет все условные рефлексы. Стереотипы очень прочны и в результате низкой подвижности с трудом поддаются переделке. Особенно это относится к знакомым лицам, привычной обстановке.

На протяжении периода с 5 до 7 лет значительно возрастают сила и подвижность нервных процессов. Угашение дифференцировок вырабатывается в 2 раза быстрее, чем у детей 3–5 лет, а внешнее торможение при ориентировочной реакции меньше влияет на условные рефлексы. Это период формирования всех основных свойств нервной системы.

В возрасте 7-10 лет все свойства нервной системы уже достигают характерных особенностей взрослого организма. Хотя выявление типологических различий у детей все еще сложнее, чем у взрослых, сделаны попытки классификации типов ВНД у детей с учетом соотношения активности корковых и подкорковых структур, роли первой и второй сигнальных систем. Выделены следующие четыре типа ВНД у детей.

Сильный уравновешенный, оптимально возбудимый, быстрый тип. Дети этого типа быстро образуют и прочно сохраняют положительные и отрицательные условные рефлексы, имеют хорошо развитую речь. Кора больших полушарий у них четко контролирует безусловные реакции.

Сильный уравновешенный, медленный тип. Условные рефлексы у детей этого типа медленнее образуются и дольше восстанавливаются после угашения. Безусловные рефлексы и эмоциональные реакции у них находятся под выраженным корковым контролем. Эти дети могут устойчиво выполнять сложные задания, хорошо обучаются речи, но их речь несколько замедленна.

Сильный неуравновешенный, повышенно возбудимый, безудержный тип. У детей этого типа имеется недостаточность тормозного процесса. Подкорковые реакции у них сильно выражены и не всегда контролируются корой. Условные рефлексы неустойчивы. Вследствие этого их поведение отличается нестабильностью, эмоциональной возбудимостью и неустойчивостью, частыми проявлениями аффектов, вспыльчивостью. Речь у них быстрая, с отдельными выкрикиваниями.

Слабый тип с пониженной возбудимостью. Условные рефлексы у детей этого типа образуются медленно и быстро затормаживаются. Эти дети легко утомляются при длительной и сложной работе, плохо адаптируются к новым условиям.

Исследованиями морфологов, физиологов, педагогов и психологов было установлено, что сенситивным периодом развития речи являются первые 2–3 года жизни ребенка. К 3-летнему возрасту в основном заканчивается анатомическое созревание речевых областей мозга, ребенок осваивает базовые грамматические формы родного языка и большой словарный запас. Дети, выросшие по воле случая среди животных (волков, обезьян, медведей, тигров) и пропустившие этот сенситивный период, практически не способны впоследствии овладеть речью и более того – даже выжить в человеческом обществе. Как правило, они погибают до наступления детородного возраста. Например, две девочки примерно 7 и 11 лет (Амала и Камала) были воспитаны волками и найдены в индийских дебрях. Камала научилась стоять за 2 года, ходить – за 6 лет, говорить 6 слов – за 4 года, 45 слов – за 7 лет. К 17-летнему возрасту ее умственное развитие соответствовало 4-летнему ребенку. Среди людей она прожила всего 10 лет. Так что прекрасные сказки о Маугли, выросшем в волчьей стае, и Тарзане, выросшем среди обезьян, которые благополучно вернулись в человеческое общество, оказываются лишь мифами.

В процессе формирования речи (и соответствующих отделов мозга) особую роль играет двигательная активность ребенка. Мышечные ощущения примешиваются ко всем другим ощущениям (зрительным, слуховым и др.). Они сопровождают осязательные ощущения при ощупывании и хватании предметов, возникают при прослеживании глазом движущихся предметов в поисковых движениях глаз, при поворотах головы в сторону звуковых сигналов, при настройке мышц гортани на тональность слышимого звука и т. п.

Информация от мышечных рецепторов усиливает все другие ощущения и помогает их синтезу. Таким образом, двигательная проекционная область коры является зоной, в которой на ранних этапах онтогенеза (когда еще недоразвиты третичные поля) объединяются нервные импульсы различных сенсорных систем и которая способствует развитию словесных обобщений. Кроме того, важно, что корковые моторные центры речи находятся в непосредственной близости к центрам мышц, управляющих движениями кисти и пальцев. А эти мышцы относятся к числу наиболее легко управляемых: их двигательные единицы содержат наибольшее число произвольно управляемых – 70–74 % против 55–62 % ДЕ мышц плечевого и локтевого сустава и против 31–41 % управляемых ДЕ мышц ноги. Этим объясняется высокая значимость как общей двигательной активности ребенка, так и главным образом движений рук (мануальных движений) в становлении второй сигнальной системы и общем развитии организма.

Как показали исследования, у детей 3–4 лет реакции на непосредственные раздражители превалируют над словесными влияниями, у детей 5–5,5 лет, хотя и выработались реакции на слова, но первосигнальные раздражители все еще оказываются сильнее, а у детей 6 лет в 60 % проб уже начинают доминировать реакции на слова. Преобладающее значение второй сигнальной системы (близкое к тому, что имеется у взрослых) проявляется примерно к 10 годам. Однако на протяжении переходного периода, связанного с половым созреванием (с 11–13 лет у девочек и с 13–15 лет у мальчиков), вновь наблюдается ослабление ее влияния. В этот период скорость выработки условных рефлексов на непосредственные раздражители снова возрастает, а на словесные – замедляется. Лишь через 1,5–2 года (к 15–17 годам) устанавливается прочное соотношение сигнальных систем, характерное для типологии взрослого индивида. В целом, формирование устойчивых типологических особенностей человека продолжается вплоть до 16–18 лет.

8.3. Индивидуально-типологические особенности спортсменов и их учет в тренировочном процессе

Индивидуально-типологические особенности человека определяют характер его поведенческой деятельности, в том числе различия спортивной деятельности.

При изучении типологических особенностей адаптации человека к условиям внешней среды В.П. Казначеевым (1984) все население было классифицировано на группы спринтеров и стайеров, а также промежуточную группу (миксты). Спринтеры в спортивном аспекте характеризуются способностью выполнять кратковременные нагрузки максимальной мощности, в медицинском плане – предрасположенностью к острым формам заболеваний, в психологическом плане – склонностью к эмоциональным стрессам. Они быстро адаптируются к экстремальным условиям среды (Крайний Север, Дальний Восток), но вскоре покидают эти места. Стайеры в спортивном отношении более выносливы к длительной, монотонной работе; отличаются предрасположенностью к хроническим формам заболеваний; дольше адаптируются к необычным условиям среды, но длительнее сохраняют там работоспособность.

При адаптации спортсменов к физическим нагрузкам отмечают различные типы индивидуальных реакций вегетативных и соматических систем: с усиленной реакцией сердечно-сосудистой системы на нагрузку – гипертонический тип; с умеренной реакцией – гипотонический тип; с разной способностью нервной системы к тормозно-релаксационным реакциям.

Свойства нервной системы признаются в качестве лимитирующих факторов, особенно в ситуационных видах спорта.

Их учет весьма важен при подборе игроков в командных видах спорта (волейбол, футбол и др.).

Высококвалифицированные спортсмены в своем большинстве (около 80 %) относятся к сильному типу нервной системы. Однако спортсмены, специализирующиеся в разных видах спорта, характеризуются значительными типологическими различиями. Так, например, среди высококвалифицированных волейболистов преобладающим типом ВНД являются сангвиники и практически отсутствуют флегматики, а среди велосипедистов-шоссейников, наоборот, основным типом ВНД являются флегматики и значительно меньше сангвиников.

У спортсменов преобладание второй сигнальной системы отмечается в 76 % случаев, что гораздо выше, чем у нетренированных лиц – 57 %. Спортсмены с инертными нервными процессами и высокой тревожностью медленно на первых порах осваивают двигательные навыки. Эффективность тренировочной и соревновательной деятельности ниже у спортсменов со слабой нервной системой, они плохо переносят частые выступления на соревнованиях.

По-разному происходит распределение сил на дистанции у различных спортсменов – велосипедистов, лыжников, конькобежцев. Первую половину дистанции быстрее проходят спортсмены со слабой нервной системой, но с высокой ее подвижностью – они создают задел во времени. Вторую половину дистанции быстрее проходят спортсмены с сильной, но инертной нервной системой, способные терпеть трудности. Аналогично этому, волейболисты с сильной нервной системой лучше проводят концовку соревновательной встречи, чем спортсмены со слабой нервной системой.

Различные типологические свойства нервной системы являются врожденными задатками, из которых при определенных условиях развиваются конкретные способности индивидуумов. Для максимального проявления своих способностей человек случайным образом или сознательно выбирает наиболее адекватные приемы и способы деятельности, а в спорте – стиль соревновательной деятельности, который обусловливает тактику ведения спортивной борьбы. Так, в спортивных единоборствах и спортивных играх различают атакующий (нападающий), контратакующий (защитный) и комбинированный стиль. Спортсмены с различным стилем имеют существенные различия по временным параметрам деятельности, эффективности решения тактических задач, психофизиологическим особенностям и по характеру взаимосвязанной активности в коре больших полушарий.

Спортсмены, предпочитающие атакующую манеру ведения спортивной борьбы, имеют существенно более короткие величины времени сенсомоторной реакции, большую точность реакции на движущийся объект, меньшее время принятия решения и короткую общую длительность рещения тактических задач, более высокие показатели теппинг-теста. Они отличаются более низкими показателями в словесном тесте Г. Айзенка. При обучении с электромиографической обратной связью у них менее выражен прирост способности к управлению мышечными усилиями. Характерной для них является более экономная и асимметричная (преобладающая в левом доминантном полушарии) корковая система взаимосвязанной активности, в которую входят преимущественно зрительные и моторные проекции и нижнетеменные ассоциативные зоны коры (ответственные за афферентный синтез и пространственную организацию движений) – условно «система восприятия». Все это позволяет отнести их к «художественному» типу (по И.П. Павлову).

Спортсмены, использующие контратакующую манеру ведения спортивной борьбы, имеют относительно большие временные параметры простой двигательной реакции, принятия решения и общей длительности решения тактических задач, большую стабильность двигательных реакций, большую быстроту оперативного мышления, больший объем и устойчивость внимания, более высокие коэффициенты интеллектуальности в словесном тесте. Они характеризуются более обширной и симметричной корковой функциональной системой взаимосвязанной активности, в которой существенную роль играют переднелобные ассоциативные области коры, осуществляющие прогноз будущей ситуации, логическую обработку информации, программирующие и контролирующие движения – условно «система принятия решения». При обучении с ЭМГ-обратной связью у них более успешно совершенствуется мышечное чувство и точность воспроизведения заданных усилий. Этих спортсменов можно отнести к «мыслительному» типу.

Дифференцированный подход к тренировочному процессу спортсменов с различным стилем соревновательной деятельности требует разных педагогических приемов: преимущественного использования методов показа, наглядности, прочувствования движения, срочной информации при обучении спортсменов атакукующего (нападающего) стиля и методов рассказа, инструкций, словесных отчетов для спортсменов контратакующего (защитного) СТИЛЯ.

При подготовке юных спортсменов важно уже на начальном этапе правильно определить адекватный для них стиль ведения спортивной борьбы. Например, при определении у юных волейболисток 11–14 лет комплекса психофизиологических показателей были выделены две группы, включающие преимущественно спортсменок, более способных к нападающим действиям и к роли связующих (рис. 74).

Рис. 74. Разделение юных волейболисток 11 и 14 лет по психофизиологическим показателям на группы, в которых преобладающими оказались связующие или нападающие спортсменки (в %)

Практика спорта показывает, что выбор неадекватного для спортсмена стиля является лимитирующим фактором, не только замедляющим рост спортивного мастерства, но и не дающим возможности достичь наивысших результатов в избранном виде спорта.

8.4. Индивидуально-типологические особенности биоритмов и их влияние на работоспособность человека

Множество функций в организме протекает с периодическими изменениями. На эти периоды влияют как внутренние ритмические процессы, так и факторы внешней среды. К внутренним синхронизаторам относятся ритмы электрической активности мозга (например, альфа-ритм ЭЭГ с частотой около 10 колеб./с – «биологические часы» мозга), частота сердцебиения и дыхания, периодика пищеварительных процессов и эндокринных функций и пр. К внешним синхронизаторам относят периодические изменения температуры, освещенности, колебания магнитного поля земли, атмосферного давления и др. Они связаны с космическими явлениями (фазами луны, активностью солнца, расположением планет и пр.).

Рис. 75. Изменение работоспособности у человека на протяжении суточного цикла

Рис. 76. Распределение работоспособности у «жаворонков» (а) и «сов» (б)

В организме человека ведущую роль в регуляции биоритмов играют функции гипоталамуса и эпифиза. В период внутриутробного развития ритмы плода всегда синхронизируются с биоритмами матери.

Суточные биоритмы наиболее знакомы человеку (рис. 75). Они формируются к концу третьей недели жизни ребенка. В целом, многие органы и системы организма наиболее активны днем (около 16 часов) и наименее деятельны ночью (около 4–5 часов). В зависимости от времени суток варьируют также смертность человека (наибольшая около 4 часов), чувствительность к лекарствам, рентгеновским облучениям и другим воздействиям, что учитывается в хронотерапии.

Среди населения по индивидуальным типам суточных биоритмов различают людей, имеющих наибольшую активность функций и наибольшую работоспособность в утренние часы – с 9 до 13 часов (рис. 76), называемых «жаворонками» (их около 20–25 %); наиболее активных вечером с 21 часа до 1 часа ночи – «сов» (около 30–40 %) и активных в течение всего дня – аритмиков (около 50 %).

Наличие этих биоритмов оказывает влияние на спортивную деятельность. Спортсмены с утренним типом суточного цикла более эффективно тренируются и лучше выступают на соревнованиях в утренние часы, а спортсмены с вечерним типом – в вечернее время.

При различных экстремальных воздействиях и тяжелых состояниях возникает рассогласование периодичности функций – де-синхроноз (при действии алкоголя, наркотиков, болезнях, смене часовых поясов, перетренированности спортсменов).

При смене часовых поясов происходит постепенная перестройка суточных биоритмов, для чего требуется 1–2 недели. У женщин-спортсменок эта перестройка происходит быстрее, чем у мужчин-спортсменов, у юных спортсменов 14–16 лет быстрее, чем у взрослых спортсменов.

Обнаружено, что у многих спортсменов доминируют недельные и двухнедельные биоритмы – по показателям минутного объема дыхания, частоты сердцебиения, PWC170, температуре и массе тела, энергетическому обмену, что является основой планирования микроциклов тренировочного процесса.

К околомесячным биоритмам (18–37 суток) можно отнести специфический биологический цикл женского организма – овариально-менструальный цикл – в среднем 28 дней, связанный с фазами лунного цикла, а также широко известные «флиссовские» биоритмы – физический, эмоциональный и интеллектуальный (рис. 77).

Рис. 77. Графическое изображение физического (а), эмоционального (б) и интеллектуального (в) циклов человека

Физический ритм (с периодом 23 дня) связан с колебаниями работоспособности, энергии организма; эмоциональный ритм (28 дней) – с изменениями настроения, реактивности организма; интеллектуальный (33 дня) – с переменами умственной работоспособности, сообразительности, памяти. Переходы от наивысших проявлений этих функций к наименьшим через нулевую линию являются самыми тяжелыми для организма. Это так называемые Крит и чес к и е дни, когда проявляется нестабильность и возможны нарушения соответствующих функций. В среднем критические дни одного из указанных трех циклов происходят примерно 1 раз в 6 дней, совпадения критических дней двух циклов (двойные критические дни) – 6 раз в году, а тройные – 1 раз в году (это самый опасный день). Чем выше уровень тревожности у человека, тем ярче проявляются околомесячные биоритмы. У спокойных, уверенных в себе людей амплитуда периодических колебаний функций выражена гораздо меньше.

На работоспособность человека большое влияние оказывают сезонные, годичные биоритмы, особенно снижая его возможности во время полярной ночи в Заполярье, при резких колебаниях климата на Дальнем Востоке.

Большой статистический материал накоплен по изменению состояния здоровья и результативности спортивной деятельности на протяжении многолетних биоритмов (рис. 78). При этом выявлены достоверные их половые различия. У высоко-квалифицированных женщин-спортсменок основные достижения на чемпионатах мира и Олимпийских играх имеют колебания с периодом 2 года, а у мужчин-спортсменов – с периодом 3 года (Шапошникова В.И., 1984).

Рис. 78. Изменение величин прироста результатов (в %) по отношению к каждому предыдущему году:

А – у 16 легкоатлеток – призеров Олимпийских игр 1980 г. в беге на 400, 800 и 1500 м; Б – у 67 сильнейших метателей мира (по: В.И. Шапошникова, 1984)

Знание индивидуальных особенностей и половой дифференциации биоритмов необходимо педагогу и тренеру для рационального планирования процесса спортивной тренировки и составления длительных прогнозов в спорте. Их учет в тренировочном процессе не только позволит наиболее эффективно адаптировать спортсмена к нагрузке и получить высокие результаты, но и сохранить при этом здоровье и долголетие спортсмена.