большой недостаток кислорода развитие гипоксемии являются ведущими причинами утомления при работе
Большой недостаток кислорода развитие гипоксемии являются ведущими причинами утомления при работе
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Аннотация: в статье описаны основные физиологические изменения в организме при различных видах мышечной деятельности во время занятий физической культурой и спортом.
Ключевые слова: двигательные навыки, динамическая работа, силовая работа, спорт, тренировочный процесс, функциональное состояние.
Основная нагрузка при динамической работе максимальной мощности ложится на центральную нервную систему (ЦНС) и двигательный аппарат. Работа, выполняемая с максимальной скоростью, требует максимальной частоты движений. При этом ЦНС посылает к мышцам частые и сильные импульсы. От мышц к нервным центрам также отправляется мощный поток афферентных импульсов. В результате такой напряженной работы лабильность двигательных нервных центров быстро снижается; сила и частота импульсов, поступающих к мышцам, уменьшается; понижается содержание АТФ и креатинфосфата (возникает алактатный кислородный долг). Это ведет к снижению работоспособности, падению скорости передвижения и является основной причиной утомления при работе максимальной мощности.
При работе большой мощности в результате гуморальной регуляции происходят следующие изменения: ЧСС увеличивается до 180 уд/мин, минутный объем крови (МОК) увеличивается до 30-35 л/мин, а систолический объем крови (СОК) до 150-200 мл, минутный объем дыхания (МОД) увеличивается до 150 л/мин. Усиливается потоотделение, а с ним – удаление тепла и молочной кислоты. Расход энергии в единицу времени составляет 0,4-0,5 ккал/с, суммарные энерготраты достигают 750-900 ккал. Изменения состава крови и мочи аналогичны тем, которые наблюдаются при работе субмаксимальной мощности.
Восстановление продолжается несколько часов и даже суток. В этот период нормализуется большинство физиологических и биохимических показателей организма, удаляются продукты обмена веществ, восстанавливаются водно-солевой баланс, гормоны и ферменты.
Силовая работа может быть собственно силовой и скоростно-силовой.
Собственно силовая работа осуществляется за счет нарастания напряжения мышц при относительно небольшой скорости их сокращения. Спортсмен должен одновременно включить в работу максимальное количество двигательных единиц. Примером такой работы может служить выжимание штанги, подъем силой на кольцах. Движение должно быть строго координировано и точно рассчитано по времени.
Скоростно-силовая работа характеризуется мгновенным нарастанием мышечного сокращения. Существенна не только сила, развиваемая в движении, но и скорость мышечного сокращения. Такая работа выполняется при толканиях и метаниях легкоатлетических снарядов, нанесении ударов в боксе и рукопашном бое, рывке и толчке штанги. Для нее характерна строгая координация в работе мышц и концентрация работы максимального количества двигательных единиц в момент броска, толчка или удара.
Основными физиологическими резервами при ациклической работе являются резервы проявления силы и быстроты (скорости). К ним относятся: включение дополнительных двигательных единиц, синхронизация возбуждения двигательных единиц в мышце, своевременное вытормаживание мышц-антагонистов, координация (синхронизация) сокращения мышц-антагонистов, увеличение энергетических ресурсов мышечных волокон, быстрота сокращения и расслабления мышечных фибрилл.
Среди видов движений выделяют прицельные и нестандартные.
Нестандартные (ситуационные) движения включают спортивные игры (баскетбол, волейбол, теннис, футбол, гандбол, хоккей и др.), единоборства (бокс, борьба, фехтование), горнолыжный спорт, кроссы. Нестандартность с физиологической точки зрения сводится к невозможности выработки стереотипа соревновательной ситуации. Всегда имеется выраженное эмоциональное напряжение. В этих видах спорта необходимы постоянная оценка внешней ситуации, творческая деятельность мозга, выраженные процессы экстраполяции. Движения носят скоростно-силовой характер, по структуре они преимущественно ациклические, отдельные приемы могут автоматизироваться, но навыки весьма вариативны. Характерной особенностью таких движений является постоянная смена мощности работы. Усиление функций организма непрерывно чередуется с периодами относительного, а иногда и полного отдыха. Поэтому уровень деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем при такой работе все время меняется. Например, поглощение кислорода у баскетболистов во время игры колеблется от 2 до 5 л/мин, ЧСС в отдельные моменты может нарастать до 200 и более уд/мин.
11. Глушкова, Е.П. К вопросу о методах оценки и прогнозирования функциональных резервов организма по результатам математического анализа ритма сердца / Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. 2015. № 3 (46). С. 299-304.
Сведения об авторах:
Большой недостаток кислорода развитие гипоксемии являются ведущими причинами утомления при работе
11.1. Общая характеристика адаптивных реакций при острой и хронической гипоксиях
Так, под влиянием гипоксического фактора у человека наблюдается поведенческая реакция, направленная на выход из гипоксического состояния (например, выход из замкнутого пространства с небольшим содержанием кислорода и т.д.). Кроме того, формируется динамическая функциональная система, обеспечивающая активацию механизмов транспорта кислорода и субстратов обмена веществ к тканям и органам. Работа этой системы направлена на поддержание оптимального уровня биологического окисления в клетке. В структуру систем адаптации к гипоксии входят легкие, сердце, сосудистая система, кровь, системы биологического окисления и регуляторные системы.
Механизмы адаптации, формирующиеся в условиях острой гипоксии, носят преимущественно срочный, функциональный характер. Хронической гипоксии свойственна преимущественно долговременная структурная адаптация.
11.2. Адаптивные реакции при острой гипоксии
Система внешнего дыхания
Недостаточность биологического окисления при гипоксии приводит к гипервентиляции легких за счет углубления и учащения дыхательных экскурсий и вовлечения резервных альвеол с одновременным адекватным увеличением легочного кровотока. В результате минутный объем вентиляции и перфузии может увеличиваться в 10-15 раз по cравнению со спокойным состоянием. Развитие гипер- и тахипноэ при острой гипоксии обеспечивается за счет активации центральных и периферических хеморецепторов на фоне изменений газового состава крови, гипоксии, гиперкапнии, а также ацидотических сдвигов со стороны крови.
При острой гипоксии возникает выброс адаптивных гормонов, активируется симпатоадреналовая система, что приводит к развитию тахикардии, повышению УО и МОК, линейной и объемной скорости кровотока, увеличению выброса депонированной крови.
В условиях гипоксии развивается феномен перераспределения кровотока, обусловленный активацией симпатоадреналовой системы и выбросом катехоламинов. Последние вызывают сужение артериол при взаимодействии с α-адренорецепторами сосудов и снижение притока крови к большинству периферических тканей и органов (подкожная клетчатка, мышцы, органы брюшной полости и т.д.). В то же время возникает централизация кровотока в сосудах мозга, сердца и усиленно работающих дыхательных мышцах. При гипоксии в миокарде и ткани мозга накапливаются «метаболиты изнашивания» обладающие вазодилатирующим действием.
Под влиянием гипоксии наблюдаются количественные и качественные изменения со стороны сиcтемы крови.
Количественные сдвиги выражаются в появлении полицитемии (увеличении массы циркулирующей крови) за счет увеличения выброса эритроцитов из костного мозга и всех форменных элементов крови из депо. Причиной таких изменений является высокая концентрация в крови катехоламинов, тиреоидных и кортикостероидных гормонов.
Качественные адаптивные изменения связаны с увеличением сродства гемоглобина к кислороду в капиллярах легких и повышением степени диссоциации НbО2 в тканях.
Системы биологического окисления
11.3. Механизмы адаптивных реакций при хронической гипоксии.
Долговременная адаптация возникает при повторной или продолжающейся гипоксии, представляет собой сочетание структурных, функциональных и метаболических приспособительных реакций. Процессы приспособления формируются постепенно в результате многократной активации механизмов срочной адаптации к гипоксии, при этом создаются условия для оптимальной жизнедеятельности организма в новых, часто экстремальных условиях существования.
В адаптированном организме происходят снижение уровня основного обмена и уменьшение потребности тканей в кислороде. Это связано с увеличением в клетках количества митохондрий и их крист, повышением активности некоторых ферментов биологического окисления, особенно цитохромоксидазы. Наблюдается повышенная активность калий-натрий-зависимой и кальций-зависимой АТФ-азы, что способствует более полной утилизации АТФ.
Система внешнего дыхания
Дыхательная система обеспечивает достаточный уровень газообмена за счет увеличения емкости грудной клетки и мощности дыхательной мускулатуры, возрастания общей площади альвеол, числа капилляров в межальвеолярных перегородках, активации диффузионной способности альвеолярно-капиллярных мембран, повышения эффективности вентиляционно-перфузионного соотношения.
Одновременно развивается гипертрофия миокарда, увеличивается число функционирующих капилляров, митохондрий и их крист в миокарде, повышается эффективность трансмембранных процессов, наблюдается возрастание мощности и скорости взаимодействия актина и миозина в миофибриллах кардиомиоцитов. В результате, при долговременной адаптации к гипоксии увеличивается сила и скорость процессов сокращения и расслабления миокарда, наблюдается увеличение ударного и минутного объема сердечного выброса.
В условиях длительной гипоксии сосудистая система обеспечивает необходимый уровень перфузии тканей кровью за счет следующих механизмов: увеличения количества функционирующих капилляров, развития устойчивой артериальной гиперемии благодаря снижению миогенного компонента сосудистого тонуса и уменьшению чувствительности резистивных сосудов к действию вазоконстрикторов ( катехоламинам, вазопрессину, ангиотензину 2 и т.д.).
При долговременной адаптации к гипоксии в костном мозге наблюдается усиление эритропоэза вследствие усиленной выработки эритропоэтина почками. В периферической крови увеличивается содержание эритроцитов до 6-7 млн в 1 мкл и гемоглобина до 170-180 г/л.
У адаптированных к гипоксии животных и человека повышается резистентность нейронов к гипоксии и дефициту АТФ. Возникает гипертрофия ганглионарных нейронов вегетативной нервной системы и увеличение плотности их окончаний в сердце и некоторых других органах. Наблюдается увеличение числа рецепторов на клеточных мембранах и повышение чувствительности к медиаторам. В результате обеспечивается более экономная регуляция органов и повышается их устойчивость к гипоксии.
Происходит перестройка эндокринной системы: повышается чувствительность рецепторов клеток к гормонам, что вызывает уменьшение объема их синтеза в железах внутренней секреции. Повышается порог чувствительности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и других систем, что ограничивает активацию механизмов стресс-реакции и ее патогенные эффекты.
14. Особенности утомления при различных видах физических нагрузок
одним из основных признаков утомления- снижение работоспособности, которая в процессе выполнения различных физических упражнений изменяется по разным причинам; поэтому и физиологические механизмы развития утомления неодинаковы. Они обусловлены мощностью работы, ее длительностью, характером упражнений, сложностью их выполнения.
При выполнении циклической работы максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности и развития утомления является уменьшение подвижности основных нервных процессов в ЦНС; разрушается рабочая система взаимосвязанной активности корковых нейронов, в нейронах падает уровень содержания АТФ и креатинофосфата.
При циклической работе субмаксимальной мощности ведущими причинами утомления являются угнетение деятельности нервных центров и изменения внутренней среды организма. Причина этого- большой недостаток кислорода, вследствие которого развивается гипоксемия, снижение рН крови, увеличивается содержание молочной кислоты в крови.
Циклическая работа большой мощности приводит к развитию утомления вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций. на протяжении нескольких десятков минут должна поддерживаться весьма напряженная работа сердечнососудистой и дыхательной систем для обеспечения интенсивно работающего организма необходимым количеством кислорода.
Длительность выполнения циклической работы умеренной мощности приводит к развитию охранительного торможения в ЦНС, истощению энергоресурсов, напряжению функций кислородтранспортной системы, желез внутренней системы и изменению обмена веществ. В организме снижаются запасы гликогена, что ведет к уменьшению содержания глюкозы в крови.
При различных видах ациклических движений механизмы развития утомления также неодинаковы. В частности, при выполнении ситуационных упражнений, при разных формах работы переменной мощности большие нагрузки испытывают высшие отделы головного мозга и сенсорные системы. Утомление развивается вследствие ухудшения пропускной способности мозга и снижения функционального состояния мышц. При статической работе основными причинами утомления являются непрерывное напряжение нервных центров и мышц.
15. Предутомление, хроническое утомление и переутомление.
Предутомление(скрытое утомление)- это наличие при работе существенных функциональных изменений со стороны некоторых органов и систем, но компенсированных другими функциями, вследствие чего работоспособность человека сохраняется на прежнем уровне. Развитее скрытого утомления обусловлено изменениями координации двигательных и вегетативных функций без снижения эффективности работы. В физиологическом механизме возникновения этой стадии утомления важная роль принадлежит условным рефлексам и развитию экстраполяции.
При длительной или интенсивной работе, нарушении режимов труда и отдыха симптомы утомления кумулируются, и оно может переходить в хроническое утомление и переутомление.
Хроническое утомление- пограничное функциональное состояние организма, которое характеризуется сохранением к началу очередного трудового цикла субъективных и объективных признаков утомления от предыдущей работы, для ликвидации которых необходим дополнительный отдых. Основными субъективными признаками его являются ощущение усталости перед началом работы, быстрая утомляемость, раздражительность, неустойчивость настроение; объективно при этом отмечается выраженное изменение функций организма, значительное снижение спортивных результатов и появление ошибочных действий. При хроническом утомление необходимый уровень спортивной работоспособности может поддерживаться лишь кратковременно за счет повышения биологической цены и быстрого расходования функциональных резервов организма.
Переутомление- патологическое состояние организма, которое характеризуется постоянным ощущением усталости, вялостью, нарушением сна и аппетита, болями в области сердца и других частях тела. Появляются резкие изменения функций организма: потливость, одышка, снижение массы тела, расстройства внимания и памяти. Для ликвидации этих симптомов дополнительного отдыха недостаточно, требуется специальное лечение. Главный объективный критерий переутомления- резкое снижение спортивных результатов и появление грубых ошибок при выполнении специальных ФУ.
тесты по спортивной физиологии
$CATEGORY: Спортивная физиология
::№1:: Кто является основателем спортивной физиологии в нашей стране? < Сеченов
::№2:: Совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению гомеостаза, называется физиологической. <> Адаптация
::№5:: Адаптация, возникающая на базе вновь сформированных программ регулирования, называется. <долговременная??
::№6:: Центральное регуляторное звено функциональной системы, ответственной за адаптацию к физическим нагрузкам, представлено. < нейрогенными и гуморальные процессы
::№7:: Все резервные возможности организма А.С. Мозжухин предлагает разделить на две группы. < социальные и биологические
::№14:: Максимальное потребление кислорода зависит от двух функциональных систем. < от массы работающей мускулатуры и состояния системы транспорта кислорода
::№16:: При работе максимальной мощности главным энергетическим резервом являются. анаэробные процессы<
::№18:: Поддержание высокого уровня кардио-респираторной системы и оптимальное перераспределение крови имеют первостепенное значение при работе. < большой мощности
::№24:: Падение в нейронах уровня содержания АТФ и креатин-фосфата, снижение возбудимости, лабильности и скорости расслабления мышц ускоряет процесс развития утомления при работе. < максимальной мощности
::№27:: Патологическое состояние организма, которое характеризуется постоянным ощущением усталости, вялостью, нарушением сна, болями < хроническое утомление
::№28:: Неодновременное протекание различных восстановительных процессов, обеспечивающее наиболее оптимальную деятельность целостного организма, лежит в основе физиологической закономерности восстановления-. <саморегуляция
::№29:: Восстановительные физиологические мероприятия могут быть разделены на. <постоянные и периодические
::№35:: Ациклической или смешанной структурой движений, преобладанием динамической скоростносиловой работы, высокой эмоциональностью характеризуются движения. <нестандартные
::№36:: Ведущими системами обеспечения нестандартных движений являются. ЦНС, сенсорные системы, двигательный аппарат.
::№37:: Способность за счет мышечных сокращений преодолевать внешнее сопротивление называется. < сила мышц
::№38:: Отношение мышечной силы к физиологическому поперечнику мышцы характеризует силу. <абсолютная сила
::№39:: Отношение мышечной силы к ее анатомическому поперечнику характеризует силу. относительная сила
::№43:: В основе проявления качества быстроты лежат следующие факторы. <
внутримышечные факторы, особенности нервной регуляции, психофизиологические механизмы
::№52:: Первая стадия начинающихся попыток выполнить задуманное движение при формировании двигательного навыка называется. <генерализация
::№56:: Максимальная легочная вентиляция у тренированных лиц в покое колеблется в пределах. < 8-10 л
::№59:: Величина показателя PWC170, определяющая физическую работоспособность, у спортсменов с хорошей выносливостью составляет. <1504
::№61:: Какое состояние характеризуется стойкими нарушениями двигательных и вегетативных функций, плохим самочувствием, падением работоспособности? < перетренерованость
::№65:: Влияние пониженного барометрического давления на организм проявляется в. <
::№72:: Наибольшая наследственная обусловленность выявлена для. < морфологических показателей организма человека
::№74::Величина коэффициента наследуемости наиболее высока для ткани. < костной ткани
::№79:: Легко определяемый, устойчивый признак организма, жестко связанный с его генотипом, по которому можно судить о вероятности проявления другой, трудно определяемой характеристики, называют. < маркер
::№80:: К абсолютным маркерам, характеризующимся наиболее высокой наследуемостью, относят. группы крови, скорость возникновения некоторых вкусовых ощущений, показатели кожных узоров пальцев, формы зубов, особенности хромосомных наборов
::№82:: Изучение врожденных особенностей человека и подбор адекватных для него физических упражнений или вида спорта, происходят в процессе… <спортивной ориентации
::№88:: Второй тип адаптации организма к физическим нагрузкам характеризуется. Деятельность функциональной системы протекает при стабильных характеристиках основных параметров ее обеспечения, в так называемом устойчивом состоянии.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
6.3. Особенности утомления при различных видах физических нагрузок.
Одним из основных признаков утомления является снижение работоспособности, которая в процессе выполнения различных физических упражнений изменяется по разным причинам; поэтому и физиологические механизмы развития утомления неодинаковы. Они обусловлены мощностью работы, ее длительностью, характером упражнений, сложностью их выполнения и пр.
Циклическая работа большой мощности приводит к развитию утомления вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций. На протяжении нескольких десятков минут должна поддерживаться весьма напряженная работа сердечно-сосудистой и дыхательной систем для обеспечения интенсивно работающего организма необходимым количеством кислорода. При этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода и кислородный долг достигает 12-15 л. Суммарный расход энергии при такой работе очень велик, при этом расходуется до 200 г глюкозы, что приводит к некоторому ее снижению в крови. Происходит также уменьшение в крови концентрации гормонов некоторых желез внутренней секреции (гипофиза, надпочечников).
Длительность выполнения циклической работы умеренной мощности приводит к развитию охранительного торможения в ЦНС, истощению энергоресурсов, напряжению функций кислородтранспортной системы, желез внутренней системы и изменению обмена веществ. В организме снижаются запасы гликогена, что ведет к уменьшению содержания глюкозы в крови. Значительная потеря организмом воды и солей, изменение их количественного соотношения, нарушение терморегуляции также ведут к понижению работоспособности и возникновению утомления у спортсменов. В механизме развития утомления при длительной физической работе могут играть определенную роль изменения белкового обмена и снижение функций желез внутренней секреции. При этом в крови снижается концентрация глюко- и минералкортикоидов. катехоламинов и гормонов щитовидной железы. Вследствие этих изменений, а также в результате Длительного влияния монотонных афферентных раздражений в нервных центрах возникает торможение. Угнетение деятельности этих центров приводит к снижению эффективности регуляции движений и нарушению их координации. При длительном выполнении работы в разных климатических условиях развитие утомления, кроме того, может быть ускорено нарушением терморегуляции.
При различных видах ациклических движений механизмы развития утомления также неодинаковы. В частности, при выполнении ситуационных упражнений, при разных формах работы переменной мощности большие нагрузки испытывают высшие отделы головного мозга и сенсорные системы, так как спортсменам необходимо постоянно анализировать изменяющуюся ситуацию, программировать свои действия и осуществлять переключение темпа и структуры движений, что и приводит к развитию утомления. В некоторых видах спорта (например, футбол) существенная роль принадлежит недостаточности кислородного обеспечения и развитию кислородного долга. При выполнении гимнастических упражнений и в единоборствах утомление развивается вследствие ухудшения пропускной способности мозга и снижения функционального состояния мышц (уменьшается их сила и возбудимость, снижается скорость сокращения и расслабления). При статической работе основными причинами утомления являются непрерывное напряжение нервных центров и мышц, выключение деятельности менее устойчивых мышечных волокон и большой поток афферентных и эфферентных импульсов между мышцами и моторными центрами.
6.4. Предутомление, хроническое утомление и переутомление.
В последние десятилетия выдвинуто представление о предутомлении или скрытом утомлении, под которым понимается наличие при работе существенных функциональных изменений со стороны некоторых органов и систем, но компенсированных другими функциями, вследствие чего работоспособность человека сохраняется на прежнем уровне (Данько Ю.И., 1974). Такая трактовка начальных явлений утомления вполне оправдана. Действительно при выполнении некоторых циклических упражнений (легкая атлетика, бег на коньках и лыжах, велогонки, плавание) при неизменной скорости движения отмечается учащение темпа и уменьшение длины шага (гребка). Снижение же скорости передвижения начинается лишь тогда, когда учащение темпа уже не компенсирует уменьшение шага или когда темп также начинает урежаться. При этом важно подчеркнуть, что учащение темпа и уменьшение шага возникают задолго до того времени, когда для спортсмена становится невозможным сохранять исходные величины этих показателей. Следовательно, такое рано возникающее изменение координации движений носит профилактический характер, направлено на предупреждение или задержку развития утомления и свидетельствует о совершенстве регуляции различных органов и систем.
Таким образом, развитие скрытого утомления обусловлено изменениями координации двигательных и вегетативных функций без снижения эффективности работы. В физиологическом механизме возникновения этой стадии утомления важная роль принадлежит условным рефлексам и развитию экстраполяции. Благодаря им хорошо тренированный человек значительно лучше использует функциональные резервы организма для смены форм координации двигательных и вегетативных функций с целью предотвращения или отсрочки развития утомления.
Хроническое утомление- это пограничное функциональное состояние организма, которое характеризуется сохранением к началу очередного трудового цикла субъективных и объективных признаков утомления от предыдущей работы, для ликвидации которых необходим дополнительный отдых. Хроническое утомление возникает во время длительной работы при нарушении режимов труда и отдыха. Основными субъективными признаками его являются ощущение усталости перед началом работы, быстрая утомляемость, раздражительность, неустойчивое настроение; объективно при этом отмечается выраженное изменение функций организма, значительное снижение спортивных результатов и появление ошибочных действий.
При хроническом утомлении необходимый уровень спортивной работоспособности может поддерживаться лишь кратковременно за счет повышения биологической цены и быстрого расходования функциональных резервов организма. Для ликвидации неблагоприятных изменений функций организма и сохранения спортивной работоспособности необходимо устранить нарушения режимов тренировок и отдыха и предоставить спортсменам дополнительный отдых. При несоблюдении этих мероприятий хроническое утомление может перейти в переутомление.
Главным объективным критерием переутомления является резкое снижение спортивных результатов и появление грубых ошибок при выполнении специальных физических упражнений. Спортсмены с признаками переутомления должны быть отстранены от тренировок и соревнований и подвергнуты медицинской коррекции.