Физиологические основы развития утомления у спортсменов
11
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ В. Г. БЕЛИНСКОГО
ФАКУЛЬТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫКАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯстудент Y курсаФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ
У СПОРТСМЕНОВ
Дипломная работа
Научный руководитель:
кандидат биологических наук,
доцент
Пенза, 2006
Содержание
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………....…..3
ГЛАВА 1. Физиологические механизмы развития утомления в условиях срочной адаптации организма к физической нагрузке…………….…………………………………………………………….5
1.1. Утомление в изолированном нервно-мышечном аппарате.
Теории развития утомления. ………………………………5
ГЛАВА 2. Особенности и специфические причины развития утомления
в различных видах спортивной деятельности……………13
2.1. Развитие утомления при циклической работе…………13
2.2. Развитие утомления при статических усилиях и силовой работе………………………………………….……………………………….17
2.3. Переутомление и перетренировка, их признаки…..…..21
ГЛАВА 3. Диагностика утомления…………………..……………….25
3.1. Общий и спортивный анамнез……..………………..….25
3.2. Изменение физиологических функций организма
при развитии утомления……………..………………….27
ГЛАВА 4. Факторы, ускоряющие и ограничивающие развитие утомления в условиях мышечной деятельности………………….………45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ….…………………………………………………….54
ЛИТЕРАТУРА……………….…………………………..…………….57
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Утомление является важнейшей проблемой физиологии спорта и одним из наиболее актуальных вопросов медико-биологической оценки тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов. Знание механизмов утомления и стадий его развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работоспособность спортсменов и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и высоких спортивных результатов (Баевский Р.М., Берсенева А.П., 1997; Иорданская Ф.А., Юдинцева М.С., 1999; Вовк С.И., 2001).
К настоящему времени имеется более 100 определений понятия утомления и ряд теорий его происхождения. Обилие формулировок указывает на еще недостаточное знание этого сложного явления и механизмов его развития. С точки зрения физиологии утомление является функциональным состоянием организма, вызванным умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001).
В настоящее время актуальными являются проблемы диагностики, так как от определения уровня утомления зависит, с одной стороны, предупреждение развития переутомления, а с другой развитие функциональных возможностей организма, создание устойчивой мотивации к занятиям физическими упражнениями и подбор используемых средств, методов, организационных форм занятий, поиск новых форм двигательной активности.
Цель работы обобщить данные литературы по вопросам развития утомления в условиях адаптации организма к физическим нагрузкам; рассмотреть факторы, ускоряющие и ограничивающие развитие утомления в условиях мышечной деятельности.
Задачи исследования:
установить специфические причины развития утомления в различных видах спортивной деятельности;
установить морфофизиологические изменения органов и систем органов при развитии утомления;
установить факторы, ускоряющие и ограничивающие развитие утомления в условиях мышечной деятельности.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведен анализ источников литературы по выявлению особенностей и специфических причин развития утомления в различных спортивных упражнениях. Установлены изменения физиологических функций организма при развитии утомления, переутомления; определены факторы, влияющие на развитие утомления. Показано, что темпы нарастания явлений утомления и их особенности характеризуют адаптивную способность организма спортсмена, они зависят от резервных возможностей организма и от уровня тренированности. Положительный эффект механизмов утомления заключается в стимуляции резервных возможностей, усилении активности стресс-лимитирующих систем, генетических механизмов протеиносинтеза, компенсирующих энергетические и пластические затраты в период последующего восстановления. Знание физиологических особенностей и механизмов развития утомления позволит правильно оценивать функциональное состояние организма спортсменов и должно учитываться при разработке тренировочных нагрузок и восстановительнооздоровительных мероприятий.
ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СРОЧНОЙ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ
Основной объективный признак утомления снижение работоспособности. Однако не каждый случай снижения работоспособности может рассматриваться как утомление. Работоспособность организма может понизиться в результате голода, болезненного состояния, но эти случаи не могут считаться утомлением, так как не являются следствием активной деятельности работы (Анохин П.К., 1979). Под утомлением понимают такое состояние организма, которое возникает как следствие работы и проявляется в понижении работоспособности.
1.1. Утомление в изолированном нервно-мышечном аппарате. Теории развития утомления.
Утомление -- сложное явление, развивающееся во всем орга-низме. Развивающееся в опыте утомление изолированной мышцы в связи с ее длительной работой выражается в постепенном уменьшении амплитуды сокращений, удлинении фазы расслабления, а также в том, что расслабление постепенно становится все менее полным -- развивается контрактура. Спе-циальные исследования обнаружили, что в утомленной мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличи-вается вязкость. Необходимо отметить, что эти признаки имеют место и при двигательной деятельности в мышцах всего орга-низма.
Нервно-мышечный препарат содержит в себе три элемента: мышечное волокно, нервно-мышечный синапс и нервное волокно. Опыт показывает, что при утомлении нервно-мышечного препа-рата изменение функциональных свойств наступает, в первую очередь, в нервно-мышечных синапсах, во вторую очередь, -- непосредственно в мышечных волокнах. Что касается нервных проводников, то они, как впервые показал Н. Е. Введенский, практически «неутомимы». Изменение функциональных свойств нервно-мышечных синапсов выражается в нарушении процесса передачи возбуждения с нервных волокон на мышечные.
Существует несколько теорий развития утомления. Все они разрабатывались в условиях изолированной мышцы, на нервно-мышечном препарате.
Одной из наиболее ранних теорий, пытавшихся объяснить про-исхождение утомления, была теория «истощения». Поскольку осуществление любой деятельности связано с превращениями энергии, предполагали, что утомление мышцы при ее работе есть следствие расхода энергетических веществ, т. е. результат исто-щения имеющихся в ней известных запасов этих веществ. Однако эксперименты показали, что значительное утомление изолирован-ной мышцы наступает раньше, чем в действительности исчерпы-ваются в ней запасы углеводов. Если же опыт проводится в усло-виях, когда мышца не отделена от организма и в ней поддержи-вается нормальное кровообращение, то содержание углеводов в утомленной мышце вообще мало отличается от исходных дан-ных. Далее оказалось возможным восстановить работоспособ-ность утомленной изолированной мышцы, промывая ее физиоло-гическим раствором, который сам по себе не восполняет расхода энергетических веществ. Таким образом, теория «истощения» не дает должного объяснения утомления изолированной мышцы, тем более она неприемлема для объяснения утомления при мышечной деятель-ности целого организма.
Сущность теории «задушения» сводится к предположению, что утомление мышцы при работе вызывается нарастающей недоста-точностью притока кислорода. Однако исследования показали, что мышца может совершать свою работу вообще без всякого до-ступа кислорода извне, например при нахождении изолированной мышцы в камере, наполненной азотом. Сокращение мышцы без доступа кислорода извне происходит за счет анаэробных процес-сов расщепления аденозинтрифосфата и креатинфосфата и рас-пада гликогена до молочной кислоты. Утомление мышцы в бес-кислородной среде наступает все же значительно быстрее, чем в обычных условиях.
Теория «засорения» основывается на том, что мышечная ра-бота связана с усиленным распадом энергетических веществ, что приводит к известному накоплению промежуточных продуктов этого распада. Этому обстоятельству авторы теории «засорения» придавали исключительное значение, причем роль главного «за-соряющего» вещества приписывали молочной кислоте. Но в два-дцатых годах тешущего столетия было впервые установлено, что мышца может сокращаться и в том случае, если углеводный об-мен в ней совершенно выключен и, следовательно, молочная кислота вовсе не образуется. При этом, утомление мышцы происходит быстрее, чем при ненарушенном углеводном обмене. Несомненно, что при некоторых видах работы накопление в организме недоокисленных продуктов мышечного обмена имеет место и играет свою роль в развитии утомления, но этим не исчерпываются при-чины утомления.
Исторический интерес представляет теория «отравления». В 1912 г. немецким ученым было заявлено об открытии им «ядов утомления», якобы образующихся в мышцах во время работы. Указывалось, что будто бы возможно вызывать утомле-ние у животных посредством впрыскивания им некоторых доз крови, взятой у утомленного животного. Обнаружение «ядов уто-мления» открывало принципиальную возможность выработки противоядий против утомления с помощью хорошо известных в микробиологии методов. Однако все опыты, послужившие осно-вой для провозглашения теории «отравления», оказались глубоко ошибочными и несостоятель-ными.
Перечисленные теории затрагивают только отдельные звенья сложного и многогранного процесса утомления.
Утомление организма как результат сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. Мышечная работа это целостная деятельность всего организма. Функциони-рование организма как целого и его взаимодействие с внешним миром осуществляется посредством нервной системы при веду-щей роли ее высшего отдела -- коры больших полушарий. Утомление организма вследствие мышечной работы является прежде всего результатом сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. И. М. Сеченов писал: «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы: я же помещаю его ... исключительно в центральную нервную систему» (Сеченов И. М., 1935). Исследования отечественных физиологов -- И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Н. Е. Введенского, А. А. Ухтом-ского, Л. А. Орбели, Г. В. Фольборта и др. -- убедительно обосно-вывают то важное положение, что в возникновении и развитии утомления нервная система играет ведущую роль.
Утомление организма при мышечной работе, прежде всего, связано с утомлением центральной нервной системы, так как интенсивная мышечная деятельность является в то же время и интенсивной деятельностью нервных центров. Последняя в результате длительной напряженной работы нарушается. Выражением этого нарушения является изменение нормального взаимоотноше-ния процессов возбуждения и торможения, причем тормозной процесс начинает преобладать. В результате расстраивается нор-мальное течение рефлекторных процессов, нарушаются регуляция вегетативных функций и координация движений, двигательный аппарат постепенно приходит в недеятельное состояние (Павлов С.Е., 1999; Павлов С.Е. и др., 2001; Селье Г., 1960; Суркина И.Д. и др., 1991; Хмелева С.Н. и др., 1997).
Нервная система наиболее чувствительна к изменениям вну-тренней среды. Такие факторы утомления, как накопление в крови продуктов работы клеток, уменьшение содержания в крови сахара, недостаток при некоторых условиях кислорода в крови, понижают работоспособность организма не прямо, а глав-ным образом опосредствованно -- через центральную нервную систему
Эти возможности коры больших полушарий и других отделов мозга, осуществляемые через посредство интрацентральных пу-тей и вегетативных нервов, реализуются с помощью регулирую-щих влияний на все органы и ткани, в том числе также и на центральную нервную систему. В активизации этих влияний ведущая роль принадлежит условнорефлекторным реакциям, возникающим при действии самых разнообразных сигнальных раздражителей.
Среди условных раз-дражителей для человека огромное значение имеет словесный раздражитель, оказывающий свое влияние через вторую сигнальную систему коры больших полу-шарий, взаимодействующую с первой сигнальной системой. Механизм влияния различных эмоциональных факторов на рабо-тоспособность организма при утомлении должен рассматриваться в свете взаимодействия двух сигнальных систем. Различные ре-чевые воздействия (словесные поощрения, призывы и т. д.) могут существенно влиять на течение явлений утомления.
Следует указать на интересные опыты с гипнотическим сло-весным внушением различных двигательных представлений при выполнении работы. Испытуемый в состоянии гипноза поднимал легкий или тяжелый груз, причем при поднимании легкого груза ему внушалось, что он поднимает тяжелый, а при поднимании тяжелого -- внушалось, что он поднимает легкий.
В первом случае -- при совершении легкой работы на фоне внушенного представления о тяжелой работе -- физиологические сдвиги были выше и утомление наступало значительно быстрей, чем в контрольных опытах с выполнением той же работы вне гипноза. Во втором случае --при совершении тяжелой работы на фоне внушенного представления о легкой работе -- наблюда-лось противоположное явление.
Опыты с выполнением работы на фоне тех или иных внушен-ных двигательных представлений убедительно показывают, что утомление и усталость зависят от состояния центральной нервной системы и, прежде всего, от процессов в коре больших полушарий, которые могут изменяться условнорефлекторным пу-тем, в частности через посредство второй сигнальной системы.
В физиологии принято различать по-нятия утомление и усталость. Утомление -- состояние организма, возникающее вследствие работы и объективно характеризую-щееся снижением работоспособности, усталость-- это субъективная сторона проявления утомления, психическое пережива-ние, связанное с утомлением, чувство утомления.
Степень усталости большей частью соответствует степени дей-ствительного снижения работоспособности, что в свою очередь связано с количеством и качеством проделанной работы. Однако нередки случаи, когда усталость и другие признаки утомления по своей выраженности друг другу не соответствуют, например, когда усталость чувствуется большая, а объективных данных для резкого снижения работоспособности нет, так как работа про-делана незначительная. Это наблюдается, если работа совер-шается без интереса и желания, без ясного представления цели данной работы или ближайших ее результатов. Могут быть дру-гие случаи, когда налицо все данные для выраженного утомле-ния, так как работа произведена большая, а усталость тем не менее не чувствуется. Это бывает тогда, когда выполнение работы сопровождается эмоциональным подъемом, обусловли-ваемым заинтересованностью в работе, сознанием высокой цели и т. п.
Условия, в которых выполнялась утомительная работа (фак-торы внешней среды, обстановка, коллектив, время суток и т. д.), могут по механизмам временных связей приобрести сигнальное значение, способствуя в дальнейшем развитию утомления и уста-лости. Эти же условия могут стать и сигналами, противодей-ствующими развитию утомления и усталости, если сама работа на первых порах не была утомительной. Значение условнорефлекторных механизмов в развитии утомления исключительно велико (Васильева В.В. и др.,1977; Волков В.М.,1976; Жбанков О.В. и др.,1999; Сашенков С.Л. и др., 1995).
Существенное значение для развития явлений утомления имеют трофические воздействия центральной нервной системы через вегетативные нервы. Симпатические и парасимпатические нервы, как показал впервые Павлов на примере сердечной мышцы, осуществляют часть трофических влияний центральной нервной системы на органы. При раздражении симпатических нер-вов изменяются функциональные свойства и повышается работо-способность утомленных скелетных мышц. Последующие исследования вскрыли периферические меха-низмы, с помощью которых реализуются адаптационно-трофиче-ские влияния нервной системы на мышцу при ее утомлении. Было показано, что при раздражении симпатических нервов уси-ливаются окислительные процессы, увеличивается образование аденозинтрифосфорной кислоты, повышается забуференность (щелочной резерв) ткани, повышается электропроводность мышцы и ее упруговязкие свойства. Импульсы по симпатиче-скому нерву влияют также на функцию нервно-мышечного си-напса, улучшая процесс передачи возбуждения с нерва на мышцу, нарушающийся при утомлении. Трофические влияния центральной нервной системы (т. е. влияния на процессы обмена веществ) имеют всеобщее распро-странение в организме. Сущность этих влияний может выра-жаться в изменении функционального состояния различных органов. Возникающие безусловно- и условнорефлекторным путем стимулирующие трофические воздействия центральной нервной системы на все органы и ткани, играют важную роль в мышеч-ной деятельности человека при производственной работе и спор-тивной деятельности. Эти воздействия в зависимости от своей интенсивности могут в большей или меньшей мере противодей-ствовать наступающему утомлению или, в известной степени, «снимать» уже наступившее утомление (Карпман В.Л. и др., 1988; Куликов В.П. и др., 1998; Озолин Н.Н. и др., 1993; Суздальницкий Р.С. и др., 2000).
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ И СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Нельзя дать универсальное объяснение механизмам утомле-ния, действительное на все случаи. Главенствующую роль в раз-витии утомления при всех видах работы играет нервная система. Вместе с тем при каждом конкретном виде работы могут допол-нительно приобретать существенное значение какие-нибудь осо-бые факторы. Это делает необходимым проанализировать особен-ности утомления применительно к отдельным формам мышечной деятельности.
2.1. Развитие утомления при циклической работе
Утомление при циклической работе умеренной мощности. Работа, связан-ная с преодолением сверхдлинных дистанций в различных видах спорта, совершается длительное время, в течение которого нерв-ные центры постепенно утомляются. Интенсивная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем в течение длительного срока приводит к снижению функциональных свойств их нервных регуляторных аппаратов. Таким образом, понижение работоспособности организма при длительной работе, обусловлен-ное расстройством деятельности соответствующих нервных центров, связано и с постепенным, изменением функций кровообращения и дыхания (Викулов А.В., 1997; Абзалов Р.А. и др., 1999) .
