6 изучением работоспособности и утомления мышц занимался. Утомление и его физиологические основы. Факультет физической культуры

Под утомлением понимают понижение работоспособности, обусловленное выполнением определенной работы.

Изучением причин развития утомления начали заниматься в конце XIX столетия. Создан ряд теорий утомления, которые еще до сих пор поддерживаются некоторыми зарубежными физиологами.

Одной из первых появилась теория истощения в мышцах энергетических запасов - углеводов и липоидов. Обоснований такая теория не имеет, так как показано, что у животного, доведенного вследствие интенсивной работы до утомления, заканчивающегося смертью, в печени остается достаточный запас гликогена. При очень интенсивной работе утомление может наступить быстро, через 2-3 минуты, и трудно предположить, чтобы за это время исчезли из организма запасы гликогена и липоидов.

Появились также теории «отравления» организма или продуктами распада белков и углеводов (Пфлюгер), или специальными токсинами - кенотоксинами (Вейхардт). Эта теория обосновывалась тем, что кровь утомленного животного, введенная нормальному животному, вызывала у него состояние, похожее на утомление. Не трудно было доказать, что в этом случае нет никакого основания говорить об утомлении, так как кровь и неутомленного животного, введенная другому животному, вызывает подобное состояние, что является реакцией на введение чужеродного белка. Теория эта не только неверна, но и вредна, так как она пытается трактовать труд как отрицательный фактор в жизнедеятельности человека. Между тем хорошо известно, что труд стимулирует жизненные процессы, установлено, что процессы распада вызывают активные процессы восстановления.

Наконец, создана была теория засорения организма продуктами распада, в частности молочной кислотой (Хилл). Действительно, накопление молочной кислоты может сопутствовать утомлению; чем интенсивнее работа, тем больше может быть накоплено молочной кислоты. Однако молочная кислота не является причиной утомления. Это показано было прямыми опытами: накопление молочной кислоты не только не прекращало работы, а, наоборот, стимулировало ее; прекращение же работы вследствие утомления совпадало с уменьшением содержания молочной кислоты.

Все эти теории утомления оказались физиологически необоснованными, поскольку построены на результатах исследования изолированной мышцы вне связи с остальными функциями целого организма, а следовательно, и с регулирующей ролью центральной нервной системы. Авторы этих теорий принимали частные изменения за общие в целостном организме.

Еще И. М. Сеченов высказал мнение, что ощущение усталости нельзя связывать с состоянием работающих мышц, что источник ощущения усталости находится в центральной нервной системе. То, что центральная нервная система, а именно кора головного мозга, лимитирует работу, доказано многими фактами. У животного, у которого удалена кора головного мозга, двигательная активность не только не снижается, а, наоборот, увеличивается. Человек под влиянием суггестии может совершать тяжелую физическую работу при небольших энергетических затратах, без наступления утомления в течение длительного времени.

На основании учения Н. Е. Введенского, А. А. Ухтомского и особенно И. П. Павлова представилось возможным доказать связь прекращения работы вследствие утомления с состоянием центральной нервной системы, понять механизм этого явления и создать физиологически обоснованную теорию утомления.

Нормальная деятельность центральной нервной системы зависит от ее функционального состояния. Оно определяется рядом условий, согласованность которых создает функциональное единство, обеспечивающее центрально-нервное координирующее действие. Нарушение координирующей регуляционной функции ведет к понижению работоспособности или прекращению функций всей системы, т. е. утомлению.

Различают (М. И. Виноградов) быстро развивающееся утомление в результате непривычной или чрезмерной работы и медленно развивающееся утомление (вторичное) с нерезко выраженными изменениями в организме в результате хотя и привычной, но слишком длительной работы.

Быстро развивающееся утомление может наступить в результате значительных физических усилий или непривычной очень напряженной работы. Утомление в этом случае наступает вследствие нарушения центральной координации функций и возникновения экстренных очагов торможения в результате несоответствия рабочего задания функциональным возможностям организма. Действительно, в начале физического напряжения повышается условно-рефлекторная деятельность (усиление возбуждения) - возрастает величина условных рефлексов, укорачивается латентный период, но в то же время уже в начале работы растормаживается дифференцировка, появляются фазовые состояния, более ясно выраженные к концу работы (развитие тормозных процессов).

Восстановление исходного состояния происходит довольно быстро и проходит стадию экзальтации - повышенного возбуждения, которая характеризуется увеличением интенсивности рефлекса, укорочением латентного периода.

Соответственно изменяется электрическая активность коры головного мозга (биотоки): нормальная частота ритма (возбуждения) дезорганизуется и в дальнейшем полностью исчезает, усиливается β-ритм, а с развитием торможения появляются длинные волны - Δ-ритм. Восстановление происходит в обратном порядке. Такой же характер носят изменения электрической активности мышц: на максимуме увеличения амплитуды потенциалов действия (торможение) дальнейшая работа становится невозможной.

Характерной особенностью быстро развивающегося утомления является и быстрое восстановление функции после работы до исходного состояния. При этом чем больше статическое напряжение, чем быстрее развивается утомление, тем быстрее происходит восстановление.

Возникает в таком случае вопрос: можно ли отождествлять утомление и торможение? На этот вопрос нужно ответить отрицательно. По И. П. Павлову, торможение есть мера предохранения клетки от функционального «истощения», «разрушения». Период торможения является периодом восстановления клетки. Это показано исследованием обменных процессов коры головного мозга в состоянии возбуждения и торможения. Возбуждение характеризуется повышением обменных процессов в коре головного мозга - усилением гликолитических процессов, снижением содержания АТФ и креатинфосфата, увеличением количества аммиака и др.; торможение в нормальных физиологических условиях характеризуется восстановлением нарушенных процессов обмена.

Таким образом, торможение не есть истощение энергетических возможностей клетки, а состояние восстановления функции и мера предупреждения ее функционального истощения. Это состояние, по-видимому, позволяет клетке не реагировать на поступающие к ней импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Связь же утомления с торможением заключается в том, что охранительное торможение является одним из важных компонентов значительно более сложного процесса - утомления работающего человека (С. А. Косилов).

На скорость развития торможения большое влияние оказывает питание клетки, осуществляемое через систему кровообращения. Л. А. Орбели и его сотрудники показали, что таким трофическим (адаптационно-трофическим) механизмом для всех тканей является симпатическая нервная система (иногда парасимпатическая), усиливающая интенсивность химических процессов в организме, повышающая уровень физиологической возбудимости, оказывающая положительное влияние на физиологическую лабильность - подвижность нервных аппаратов.

При раздражении симпатических нервов функциональная способность утомленной мышцы повышается.

Медленно развивающееся утомление характеризуется постепенным снижением работоспособности в результате привычной, но чрезмерно длительной или монотонной работы.

Быстро развивающееся утомление, как уже указывалось, чаще всего наступает до приобретения трудовых навыков; в дальнейшем вследствие тренировки образуется динамический рабочий стереотип, дающий возможность выполнять работу длительное время при высокой работоспособности.

Быстро развивающееся утомление можно, по-видимому, считать возникающим уже на фоне привычной работы.

При первичном утомлении трудоспособность падает быстро вследствие развивающегося торможения; при вторичном же утомлении работоспособность снижается постепенно в результате медленного снижения лабильности, характеризующейся затягиванием физиологических интервалов. Иначе говоря, понижается функциональная деятельность, выражающаяся в общем снижении реактивности физиологической системы.

При первичном утомлении торможение быстро развивается и быстро исчезает после прекращения работы; оно ясно очерчено, концентрировано в определенных очагах.

При вторичном утомлении торможение развивается медленно, оно неустойчиво, неглубоко и постепенно приобретает характер как бы застойного торможения.

При утомлении величина условных двигательных рефлексов волнообразно колеблется, доходит до уровня ниже исходного. Резко ослабляются рецепторные функции: снижается лабильность зрительного и слухового анализаторов, нарушаются мышечный баланс глаз, координация движений, их точность, равновесие тела при стоянии.

Динамика лабильности в течение рабочего дня изменяется параллельно изменению работоспособности. Снижение лабильности указывает на начинающееся утомление, что в производственных условиях может выразиться в падении почасовой производительности труда, увеличении брака и продолжительности отдельных операций за счет микропауз.

Вторичное утомление может накапливаться изо дня в день и перейти в переутомление, являющееся уже патологическим состоянием. Переутомление может привести к повышенной заболеваемости.

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 истощения имеющихся в ней известных запасов этих веществ. Однако эксперименты показали, что значительное утомление изолированной мышцы наступает раньше, чем в действительности исчерпы¬ваются в ней запасы углеводов. Если же опыт проводится в условиях, когда мышца не отделена от организма и в ней поддерживается нормальное кровообращение, то содержание углеводов в утомленной мышце вообще мало отличается от исходных данных. Далее оказалось возможным восстановить работоспособность утомленной изолированной мышцы, промывая ее физиологическим 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 деятельности целого организма.

Сущность теории «задушения» сводится к предположению, что утомление мышцы при работе вызывается нарастающей недостаточностью притока кислорода. Однако исследования показали, что мышца может совершать свою работу вообще без всякого доступа кислорода извне, например при нахождении изолированной мышцы в камере, наполненной азотом. Сокращение мышцы без доступа кислорода извне происходит за счет анаэробных процессов расщепления аденозинтрифосфата и креатинфосфата и распада гликогена до молочной кислоты. Утомление мышцы в бескислородной среде наступает все же значительно быстрее, чем в обычных условиях.

Теория «засорения» основывается на том, что мышечная работа 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 «засоряющего» вещества приписывали молочной кислоте. Но в двадцатых 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 причины 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 утомление у животных посредством впрыскивания им некоторых доз крови, взятой у утомленного животного. Обнаружение «ядов утомления» 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 несостоятельными.

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. Функционирование 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 внутренней 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 путей 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 словесным 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 (факторы внешней среды, обстановка, коллектив, время суток и т. д.), могут по механизмам временных связей приобрести сигнальное значение, способствуя в дальнейшем развитию утомления и усталости. Эти же условия могут стать и сигналами, противодействующими 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 мышечной деятельности человека при производственной работе и спор¬тивной деятельности. Эти воздействия в зависимости от своей интенсивности могут в большей или меньшей мере противодействовать 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).

Различают физическое и умственное утомление. Кроме того, выделяют первичное утомление, которое развивается достаточно быстро, в начале рабочей смены и является призна­ком недостаточного упрочения трудовых навыков; оно преодолимо в процессе работы, в результате чего возникает «второе дыхание» - значительное повышение работоспособно­сти. Различают вторичное, или медленно развивающееся утомление - собственно утомле­ние, которое возникает примерно спустя 2,5-3 часа от начала рабочей смены, а для его снятия необходим отдых. Переутомление, или хроническое утомление - еще один вид утомления. Оно обусловлено отсутствием надлежащего отдыха между рабочими днями; рассматривается многими как патологическое состояние; проявляется общим падением производительности трудя, увеличением заболеваемости, замедлением роста культурно-технического уровня и квалификации работающего; снижением творческой активности и умственной работоспособности, изменением в деятельности сердечно-сосудистой системы: повышением артериального давления и периферического сопротивления, изменением рит­мики продукции катехоламинов (в норме к ночи продукция катехоламинов снижается, а при переутомлении - нет). Согласно К.К. Платонову выделяют четыре степени пере­утомления - начинающееся, лёгкое, выраженное и тяжёлое, каждая из которых требует соответствующих методов борьбы. Так, для снятия начинающегося переутомления доста­точно регламентировать режим труда и отдыха. При легкой степени переутомления необ­ходимо дождаться отпуска и эффективно использовать его. При выраженном переутомле­нии необходим срочный отдых, лучше - организованный. При тяжелой степени переутом­ления необходимо лечение.

Теории утомления (причины и сущности утомления)

Любая целенаправленная работа представляет собой функционирование сложно организованной системы (функциональной системы), в которой можно выделить исполнительный и управляющий аппарат, эффективное взаимодействие между ними представляет ос­новное условие для получения полезного результата.

Исторически сложилось так, что наиболее исследовано было утомление, возникающее при физической работе. Поэтому все теории, в основном, касаются именно физического утомления, а не умственного.

Теории утомления делят на 2 группы: гуморально-локалистические и центрально-нервные.

Первыми возникни представления о том, что утомление обусловлено нарушениями в работающих мышцах, которые перестают воспринимать сигналы, идущие из ЦНС и вызывающие в норме сокращение. Опыты с изолированными мышцами, например, портняжной или икроножной мышцами лягушки показывают, что при ритмической электростимуляции мышцы можно наблюдать все три классические фазы работоспособности - врабатывания, устойчивой максимальной работоспособности и падения работоспособности, связанное с утомлением. Предполагалось, что такое утомление возникает из-за нехватки энергетичес­ких запасов - гликогена, жира (теория истощения Шиффа), или из-за недостатка кислоро­да (теория задушения Ферворна), или по причине засорения мышцы молочной кислотой или токсинами утомления (теория засорения Пфлюгера).

Справедлива ли эта теория для мышц, работающих в условиях целостного организма? Да, в тех случаях, когда мощность работы высокая, то основные причины отказа от работы (утомления) - это недостаток энергии, недостаток притока кислорода, накопление про­дуктов обмена, например, молочной кислоты. Доказано, что при тренировке - в процессе адаптации к физической нагрузке - в мышцах повышается мощность ферментов, участву­ющих в энергообразовании, происходит биохимическая адаптация, например, у спринте­ров повышается мощность ферментов, участвующих в гликолизе, а у стайеров - мощность ферментов цикла Кребса (Яковлев Н.Н., 1970-1980 гг.). Нами установлено, что в процессе утомления изолированной мышцы может происходить разобщение электромеханического сопряжения: в ответ на генерацию потенциала действия мышца не сокращается, так как передача деполяризации через систему Т-трубочек на цистерны саркоплазматического ретикулюма при утомлении изолированной мышцы блокируется (Циркин В.И., 1972). Любо­пытно, что при обработке изолированной мышцы глицерином происходит разобщение эле­ктромеханического сопряжения: такая мышца способна часами генерировать потенциал действия в ответ на электростимуляцию, но при этом она не сокращается и в ней не накап­ливаются продукты метаболизма, не истощаются запасы энергетических ресурсов.

При работе малой и средней мощности лимитирующим звеном, отказ от работы которо­го должен привести к утомлению, являются структуры, расположенные за пределами рабо­тающей мышцы: синапс, альфа-мотонейрон, нейроны экстрапирамидной и пирамидной си­стемы, нейроны коры, ответственные за формирование замысла движения. Это отражается в представлениях центрально-нервной теории утомления. Среди множества вариантов этой теории многие годы особой популярностью пользуется центрально-корковая теория утом­ления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата: накопление в мышцах молочной кислоты или другие процессы, происходящие в ней, не имеют значения для развития утомления, не яв­ляются его причиной. Основная причина утомления - это процессы утомления ЦНС и, главным образом, в двигательной коре больших полушарий. Предполагается, что в процес­се работы к нейронам коры больших полушарий поступают огромные потоки импульсов от работающих мышц: одновременно в крови появляются метаболиты работающих мышц, ко­торые вместе с потоком афферентной импульсации вызывают торможение нейронов корко­вого отдела двигательного анализатора. Это торможение, в конечном итоге, возникает в результате преобладания расхода энергетических веществ над их синтезом и по своей при­роде является вторичным торможением.

Современный уровень знаний позволяет считать, что представления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата требуют коррекции. Вряд ли, например, можно полностью согласиться, что утомление есть процесс вторичного торможения. В то же время, несомненно, что пред­ставление о нарушении работы корковых нейронов и нейронов других отделов ЦНС, участ­вующих в регуляции двигательной активности, является верным, но оно требует дальней­ших исследований. Очевидно, что в процессе тренировки (адаптации к физической работе) совершенствуются механизмы управления двигательной активностью, что отодвигает на­ступление утомления.

Итак, утомление при физической работе представляет собой временный отказ от рабо­ты в результате выхода из «строя», т. е. нарушения функционирования хотя бы одного из многочисленных звеньев двигательной системы. Чем выше мощность выполняемой рабо­ты, тем выше вероятность того, что таким звеном является нервно-мышечный аппарат.

При умственном утомлении, вероятно, тоже имеет место процесс торможения в нейро­нах, локализованных в различных отделах коры.

Цели: на основе самонаблюдений сформировать понятие работы мышц, роли нагрузки и ритма работы на развитие утомления, закрепить знания по физике.

Б) воспитательные: выявление условий работы человека, повышающих
работоспособность мышц.

в) развивающие - продолжить формирование у учащихся умения
сравнивать, сопоставлять, обобщать факты из разных областей науки и
переносить знания из одной области деятельности в другую.

Оборудование: видеофрагмент «Работа мышц», дидактические карточки, гантели, динамометр, секундомер. Презентация (приложение)

Класс перед уроком разбивается на 5 группы по 5- 6 человек в каждой. Задания по дидактическим карточкам выполняются группой.

В начале урока ставится проблемный вопрос, на который ученики должны ответить:

«Каким образом мышцы совершают работу?» «От чего зависит работа мышц и утомление?

Ход урока

А) механизм работы мышц.

Для того, чтобы ответить на первый вопрос,вам необходимо вспомнить из курса физики, что такое работа? Какие используются механизмы для совершения работы? Работа - это сокращение мышцы, при котором она может поднимать или перемещать какой-либо груз. (А= m h n )

Сейчас вы вспомнили, что такое механическая работа и знаете, что для её совершения используются простые механизмы, называемые рычагами. Давайте с вами подумаем, а в живой природе мы встречаемся с рычагами? Приведите примеры.

На данных рисунках показать примеры действия рычагов в теле человека.

На рисунке (Рычаг II рода, показывает, как мы можем удержать груз в руке. Вес груза уравновешивается силой мышцы).

Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, - флексторы - находятся спереди, а производящие разгибание - экстензоры - сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние – сгибание.

Итак, мышцы при напряжении и сокращении совершают работу. Но ведь любой механизм требует контроля? и любая работа требует определённых затрат энергии.

Для того, чтобы ответить на первую часть вопроса просмотрим фрагмент видеофильма.

Итак, какая система регулирует работу мышц? (спинной и головной мозг);

Где находятся центры движения мышц? (кора больших полушарий; передняя центральная борозда)

Мы выяснили какая система контролирует работу мышц. Но вы так же из курса физики знаете, что любая работа требует определённых затрат энергии

За счет какой энергии работают мышцы? Поперечно-полосатые мышцы - это «двигатели» в которых химическая энергия превращается в механическую.

Откуда же берется химическая энергия в мышцах? Просмотрим видеофрагмент.

– в мышечных волокнах происходит распад органических веществ при участии кислорода, в результате которого выделяется энергия

Известно, что мышцы используют на движение 33% химической энергии, а 67% энергии расходуется в виде тепла. Вот почему на холоде человек старается больше двигаться, подогревая себя за счет энергии, вырабатываемой мышцами.

Б) Утомление

Может ли мышца работать бесконечно? Почему?

Временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы, называется утомлением. Установлено, однако, что утомление наступает прежде всего не в самой мышце, а в центральной нервной системе. В нервной системе и в мышцах временно изменяется обмен веществ. При длительной работе накапливаются вещества, которые препятствуют проведению возбуждения и сокращению мышц. Необходим отдых, чтобы восстановить работоспособность участков нервной системы и мышц. Работоспособность мышц находиться в прямо пропорциональной зависимости от быстроты утомления. Какие же факторы влияют на быстроту утомления мышц? - величина нагрузки, вид работы(статическая или динамическая) и ритм. Чтобы выяснить, как конкретно влияют эти факторы на работоспособность мышц, вам предлагается исследовать эту проблему опытным путем.

Но сначала давайте выясним, какие опыты вы бы предложили сами.

Перед вами находятся карточки с алгоритмом работы на задание вам даётся 10 мин.

(работа по группам)

Практическая работа №1

«Влияние величины нагрузки на развитие утомления».

Задание: Последовательно сгибайте руку с гантелями разной массы(1, 3, 6 кг.) с одной и той же скоростью. В каждом случае сосчитайте число движений, отметьте время наступления утомления (в секунду) и вычислите проделанную работу (A = F S n, F = 1 кг = 10 H, 1 кг = 1 9,8 H =10 Н

Где S - расстояние; n - число движений.) Полученные данные занесите в таблицу.

Путь руки (м)	Число движений	Работа (Дж)	Начало утомления	Признаки утомления
1	0,5·n1 =	n1 =	А1 =	t1 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü
3	0,5·n2 =	n2 =	А2 =	t2 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü
6	0,5·n3 =	n3 =	А3 =	t3 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü

Вывод: Максимальная работоспособность мышц наблюдается при средней нагрузке

Практическая работа №2

«Влияние ритма работы на развитие утомления»

Задание: Сгибайте руку с гантелями одной массы в разном темпе: редком, среднем и частом. Число движений, время наступления утомления и выполненную работу запишите в таблицу.

Ритм	Путь руки (м)	Число движений	Работа (Дж)	Начало утомления	Признаки утомления
Редкий	0,5·n1 =	n1 =	А1 =	t1 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü
Средний	0,5·n2 =	n2 =	А2 =	t2 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü
Чистый	0,5·n3 =	n3 =	А3 =	t3 =	䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü

Вывод. Наибольшая работоспособность и ее

продолжительность прослеживается

при среднем ритме работы.

Практическая работа №3

«Влияние вида мышечных сокращений на развитие утомления».

Задание:

а) Возьмите груз массой 3-5 кг и держите его вытянутой рукой на уровне плеча. Заметьте время, когда рука начнет опускаться.

б) Возьмите тот же груз в руку и поднимайте его на тот же уровень и опускайте. заметьте время утомления в этом случае.

в) Сравните динамическую и статическую работу.

Вывод: Мышцы быстрее утомляются при статичес т.к. при однообразном положении мышцы в ней накапливаются продукты распада и утомляется нервна система, в результате чего появляются болевые ощущения.

Для организма статическая работа утомительна тем,что при длительном статическом напрч\яжении мышц сдавливаются кровеносные сосуды, питающие их Через сдавленные артерии ухудшается снабжение мышц кислородом и питательными веществами, а через сдавленные вены нарушается отток крови, содержащей продукты распада.

При динамической работе поочерёдно сокращаются различные группы мышц. Нервная система управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это даёт им возможность работать экономно.

Практическая работа №4

«Влияние тренированности мышц на развитие утомления»

Способность мышц выполнять работу зависит от их тренированности, которая повышает мышечную силу, действует благоприятно на мы­шцы и на состояние скелета.
В данной группе работу выполняют два ученика: один занимается в спортивной секции, другой - только на уроках физкультуры.

Вывод. Чем лучше развиты мышцы, тем продолжительнее их работа, несмотря на увеличение нагрузки, и медленнее наступает утомление.

Два человека поспорили, как лучше нести груз: переменно правой и левой рукой без отдыха или нести его в правой руке, потом отдыхать и снова нести в той же руке?

Ответьте, - когда скорее восстановилось рабочее состояние правой руки, при отдыхе или при работе левой рукой? Какое значение для мышечной системы имеет активный отдых?

А теперь мы с вами проведем другой опыт - демонстрирующие опыты с динамометром.

На доске:

I Правая рука отдых 30 сек Правая рука
II Правая рука левая Правая рука

Какой вывод? - Правая рука лучше отдыхает, когда работает левая, т.к возбуждение, возникающее при работе левой руки вызывает в центрах правой руки головного мозга процесс торможения, и отдых правой руки становится полноценнее. Над изучением влияния различных факторов на работоспособность человека работал русский ученый физиолог И.М. Сеченов, создатель известной вам работы «Рефлексы головного мозга». И.М. Сеченов является создателем «Физиологии труда».

Быстрее восстанавливается работоспособность правой
руки при работе левой рукой. Активный отдых быстрее
снимает утомление мышц, которые принимали
участие в работе

(Для работы мышц необходимы нервные импульсы и энергия, которая образуется в результате окисления органических веществ в присутствии кислорода. )

Проверка усвоения нового материала

Почему при ручной стирке белья спина устаёт больше, чем руки.

Мышцы спины функционируют в статическом режиме, то есть способствуют сохранению одной и той же позы длительное время. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При одновременном сокращении многих мышечных волокон работа не может быть очень продолжительной – мышцы устают. Руки совершают динамическую работу. Мышцы сокращаются поочерёдно.

1. От чего зависит работа мышц?

2. Что такое утомление?

3. Какие условия влияют на развитие утомления?

4. С помощью чего восстанавливается работоспособность мышц? К чему приводит малоподвижный образ жизни?

Работа мышц необходимое условие их жизнедеятельности. Длительная бездеятельность мышц ведёт к их атрофии и потери ими работоспособности. Тренировка мышц способствует увеличению их объёма, силы и работоспособности, что влияет на развитие всего организмаПодумайте, достаточно ли в вашем режиме дня двигательной активности.

Выставляются оценки за самостоятельные ответы и работу каждой группы.

Домашнее задание .

Подумайте и составьте физические упражнения, которые бы развивали различные группы мышц, для сохранения правильной осанки и работоспособности мышц.

ВВЕДЕНИЕ

Утомление возникает как следствие работы. Однако при некоторых условиях динамическая мышечная работа может совершаться длительное время без признаков утомления. Такими условиями являются: оптимальный ритм и темп работы, оптимальная величина нагрузки и полное расслабление мышц после каждого сокращения. «Для работы без устали, - писал И. М. Сеченов, - необходимо совершенно определенное соотношение между факторами работы (частотой и силой движений, а также величиной преодолеваемых препятствий) и продолжительностью периодов покоя». При этих условиях различные сдвиги во время мышечных сокращений полностью компенсируются восстановительными процессами во время фаз покоя, и работа протекает без признаков утомления. Примером такой действительно неутомимой деятельности скелетных мышц является ритмическая работа дыхательной мускулатуры, совершающаяся непрерывно в течение всей жизни человека.

В спортивной практике в большинстве случаев встречаются виды мышечной деятельности, ритм, темп и напряженность которых выходят за оптимальные пределы. При этом утомление (большее или меньшее, раньше или позже) возникает неизбежно. Чередование работы и отдыха - необходимое условие совершенствования функциональных свойств организма. При полном пассивном отдыхе утомление после совершенной работы постепенно проходит. Однако является ложным мнение, что отдых всегда и во всех случаях должен состоять в абсолютном покое. Хорошо известно, что в ряде случаев так называемый активный отдых, т. е. не абсолютный покой, а отдых, в известной мере сопровождающийся движениями, является более действенным видом отдыха (И. М. Сеченов).

ГЛАВА 1 ФИЗИОЛОГИЯ УТОМЛЕНИЯ

1.1 Определение и физиологические механизмы развития утомления

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 достижение высоких спортивных результатов.

К настоящему времени имеется около 100 определений понятия утомления и ряд теорий его происхождения. Обилие формулировок само по себе указывает на еще недостаточное знание этого сложного явления и его механизмов. С физиологической точки зрения 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., 1978). Исходя из этого, принято выделять два основных вида утомления - физическое и умственное, хотя такое деление достаточно условно.

Таким образом, главным и объективным признаком утомления человека является снижение его работоспособности. Однако понижение работоспособности не всегда является симптомом утомления. Работоспособность может снизиться вследствие пребывания человека в неблагоприятных условиях (высокая температура и влажность воздуха, пониженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе и др.). С другой стороны, длительная работа с умеренным напряжением может протекать на фоне выраженного утомления, но без снижения производительности. Следовательно, снижение работоспособности является признаком утомления только тогда, когда известно, что оно наступило вследствие конкретно выполненной физической или умственной работы. При утомлении работоспособность снижается временно, она быстро восстанавливается при ежедневном обычном отдыхе. Состояние утомления имеет свою динамику - усиливается во время работы и уменьшается в процессе отдыха (активного, пассивного и сна). Утомление можно рассматривать как естественное нормальное функциональное состояние организма в процессе труда.

Другим важным критерием оценки утомления является изменение функций организма в период работы. При этом в зависимости от степени утомления функциональные сдвиги могут носить различный характер. В начальной стадии утомления клинико-физиологические и психофизиологические показатели отличаются неустойчивостью и разнонаправленным характером изменений, однако их колебания, как правило, не выходят за пределы физиологических нормативов. При хроническом утомлении, и особенно переутомлении, имеет место однонаправленное значительное ухудшение всех функциональных показателей организма с одновременным снижением уровня профессиональной деятельности человека (Солодков А.С., 1978, 1990).

Процесс утомления характеризуется и еще одним признаком -субъективным симптомом, усталостью (тяжесть в голове, конечностях, общая слабость, разбитость, вялость, недомогание, трудность выполнения работы и т. д.). А. А. Ухтомский усмотрел в усталости не только субъективный признак наличия развивающегося утомления, но и нечто другое и большее, что имеет весьма важное практическое значение. Он считал, что усталость является одновременно и "натуральным предупредителем утомления". Ощущая усталость, человека снижает темп работы или вовсе ее прекращает. Этим самым предотвращается "функциональное истощение" корковых клеток и обеспечивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека. Автор считал ощущение усталости одним из наиболее чувствительных показателей утомления.

Однако выраженность усталости не всегда соответствует степени утомления, т.е. объективным прямым и косвенным показателям работоспособности. В основе этого несоответствия в первую очередь лежит разная эмоциональная настройка работающего на выполняемую работу. При выполнении приятной или социально-значимой работы, при высокой мотивации работающего, усталость не возникает у него в течение длительного времени. Наоборот, при бесцельной, неинтересной работе усталость может возникнуть, когда объективно утомление или вовсе ещё не наступило, или выраженность его далеко не соответствует степени усталости.

Следовательно, один и тот же признак утомления является информативным только в конкретных условиях деятельности и при определенном состоянии организма. Поэтому для констатации утомления в каждом виде работы целесообразно использовать особый набор прямых и косвенных показателей, адекватный для данного вида труда.

Настойчивые попытки многих исследователей проникнуть в тайны физиологических механизмов утомления привели к накоплению обширного экспериментального материала. На основе этих данных создано много гипотез и теорий, но в настоящее время в качестве самостоятельных они могут выступать только в историческом аспекте. К их числу следует отнести теорию истощения энергетических ресурсов в мышцах Шиффа (1868), теорию засорения мышц продуктами обмена Пфлюгера (1872), теорию отравления метаболитами Вейхарда (1902) и теорию задушения (вследствие недостатка кислорода) Ферворна (1903). Все эти так называемые локально-гуморальные теории не полностью вскрывают механизмы утомления, так как в качестве его основной причины рассматриваются лишь местные изменения в мышечной ткани и частные сдвиги принимаются за общие процессы. Однако каждая из этих теорий правильно отражала одну из многих сторон сложного процесса утомления.

Наиболее распространенная в нашей стране центрально-нервная теория утомления, сформулированная И.М. Сеченовым в 1903 году, всесторонне развитая и дополненная А.А.Ухтомским, связывает возникновение утомления только с деятельностью нервной системы, в частности, коры больших полушарий. При этом предполагалось, что основой механизма утомления является ослабление основных, нервных процессов в коре головного мозга, нарушение их уравновешенности с относительным преобладанием процесса возбуждения над более ослабленным процессом внутреннего торможения и развитием охранительного торможения.

Однако современные электрофизиологические и биохимические методы исследования и полученные на их основе экспериментальные данные не позволяют свести причины утомления к изменениям в каком-то одном органе или системе органов, в том числе нервной системе.

Следовательно, приписывать возникновение первичного утомления какой-либо одной системе неправомерно. В зависимости от состояния функций организма и характера деятельности человека первичное возникновение утомления вариативно и может наблюдаться в различных органах и системах организма.

Мышечная работа связана с вовлечением в деятельность многих органов и формированием в организме специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Поэтому на снижение работоспособности влияет возникновение функциональных изменений не только в нервной системе, но и в других рабочих звеньях -скелетных мышцах, органах дыхания, кровообращения, системе крови, железах внутренней секреции и др. Таким образом, согласно современным представлениям о физическом утомлении, оно связано, во-первых, с развитием функциональных изменений во многих органах и системах, во-вторых, с различным сочетанием деятельности органов и систем, ухудшение функций которых наблюдается при том или ином виде физических упражнений. Поэтому создание общей теории о физиологических механизмах утомления не может основываться на отдельных системах организма и должно учитывать все многообразие и вариативность характера сдвигов функций, обуславливающих ту или иную деятельность человека. В зависимости от характера работы, ее напряженности и продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным функциональным системам.

Итак, утомление является нормальной физиологической реакцией организма на работу. С одной стороны, оно служит очень важным для работающего человека фактором, так как препятствует крайнему истощению организма, переходу его в патологическое состояние, являясь сигналом к необходимости прекратить работу и перейти к отдыху Наряду с этим, утомление играет существенную роль, способствуя тренировке функций организма, их совершенствованию и развитию. С другой стороны, утомление ведет к снижению работоспособности спортсменов, к неэкономичному расходованию энергии и уменьшению функциональных резервов организма. Эта сторона утомления является невыгодной, нарушающей длительное выполнение спортивных нагрузок.

тренировка отдых работоспособность мышечный

ГЛАВА 2 ФИЗИОЛОГИЯ «АКТИВНОГО ОТДЫХА»

1 Научные основы «активного отдыха»

В ходе научно-технического прогресса открылись мощные источники энергии, создаются механизмы, освобождающие человека на производстве и в быту от утомительных физических напряжений. Все это не только ставит человека в новые для него условия, но и содействует повышению культурно-технического уровня, всестороннему развитию его физических и духовных способностей.

Глубокие преобразования характера труда и всего образа жизни человека в ходе научно-технической революции существенно изменяют запросы к отдыху, вносят новое качественное содержание в понимание его форм и влияния, требуют отказа от привычных и перехода на новые формы отдыха в условиях трудовой деятельности людей самых разных профессий. Все это позволяет понять, почему проблема активного отдыха, как никогда со времени классических исследований Сеченова, приобретает в наши дни исключительный интерес и практическую значимость.

Сеченов доказал, что отдых в процессе трудовой деятельности должен сводиться не к полному покою, а к смене деятельности, а мышечная деятельность оказывается более действенной в различных условиях, обеспечивающих восстановление работоспособности утомленных мышц. Кратковременный отдых такого рода (активный отдых) оказывается значительно эффективней, чем более продолжительный отдых, происходящий в условиях полного покоя. Принципиальная возможность стимуляции мышечной работоспособности за счет переключения деятельности на неутомленные мышцы послужила основой нового направления в физиологии мышечной деятельности. В ходе изучения Сеченовым активного отдыха были сделаны поражающие открытия.

В результате многочисленных опытов, а именно в эксперименте на лягушке, были сделаны следующие выводы:

) способность нервных центров суммировать чувствительные, поодиночке не действительные раздражения (индукционные удары, приложенные к седалищному нерву) до импульса, дающего движение, если эти раздражения достаточно часто следуют друг за другом *;

) сильная тетанизация чувствительных нервов дает сильные двигательные последействия, состоящие в следующем: пока сильная тетанизация продолжается, движения угнетены, а как только раздражение прекращается, движения проявляются в усиленной степени *; и

) соответственный ряд явлений замечается на продолговатом мозгу лягушки, а именно сильное раздражение нерва подавляет гальванические знаки возникающих от времени до времени произвольно в продолговатом мозгу двигательных импульсов, а по прекращении раздражения эти последние вновь появляются в более сильной степени **.

Первый из этих фактов прямо доказывал способность нервной системы заряжаться энергией, как ни объясняй это явление, так как существенен только тот факт, что нервные центры играют роль аккумуляторов для поступающих в них раздражений. Два последних факта говорят о том же, так как они могут означать только следующее: если раздражения, действующие на нервные центры, с получающимися из них импульсами не могут найти естественного выхода (в наших случаях и движение), то они накопляются в нервных центрах и выступают в усиленной степени, как только задержка исчезнет.

И.М.Сеченов говорил "Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы, я же помещаю его при вышеупомянутом объяснении его исчезновения исключительно в ЦНС".

Это обоснование Сеченов доказал через следующий опыт:

Происходила автоматическая работа рукой (т. е. не думая об экскурсиях руки) до появления ясно выраженного чувства усталости, а затем испытуемый начал обращать внимание на каждую отдельную экскурсию, стараясь делать её возможно большей. Чувство утомления исчезло при этом мгновенно и не появлялось вновь во все время работы, хотя он беспрерывно работал таким способом в течение 1 часа (1200 подъемов). Это звучит парадоксально, но может быть легко объяснено. При постоянной работе в одном ритме более или менее быстрое появление чувства утомления зависит от соотношения между силой мышечных тяг и величиной преодолеваемых сопротивлений. Если последние велики сравнительно с первыми, то мышечные сокращения быстро уменьшаются, в противном же случае уменьшение долго остается незаметным. В данном опыте в первой половине миограммы соблюдено первое условие, во второй - второе. Далее, ясно, что так как во время обеих половин опыта работала одна и та же группа мышц, то чувство усталости, если бы его источник был в мышце, должно было бы скорее развиться во второй половине опыта, чем в первой, так как работа в это время продолжалась гораздо дольше и была интенсивнее. Но произошло обратное; значит, как в этом опыте так и в остальных, ему подобных (т. е. в опытах с автоматическими движениями), источник чувства утомления был не в мышцах, а в процессах, происходящих внутри нервных центров. Конечно же это не говорит о том, чтобы мышцы вообще не участвовали в возникновении этого чувства. При тяжелых работах их участие несомненно; сказанное относится только к описанным в этом исследовании легким работам. Вышеописанным так же было определенно, происходит ли и при новых условиях возрастание работоспособности работавшей руки от перенесения работы на другую руку. Два последних ряда повышенных ординат с обычными знаками 1.А и г. А дали на этот вопрос утвердительный ответ. Впрочем опыт в этой форме был произведён только один раз.

Механизм активного отдыха - явление многогранное, на него оказывает влияние целый ряд факторов. В его основе лежат индукционные взаимоотношения между нервными центрами. Включение в деятельность мышц, не участвовавших в процессе труда, приводит к возникновению в соответствующих центрах очага возбуждения, который в силу одновременной отрицательной индукции еще более углубляет тормозной процесс в центрах утомленных ранее мышц. Само по себе торможение не только охраняет нервные клетки от функционального истощения, но и активно стимулирует течение восстановительных процессов. Поэтому усиление тормозного процесса в центрах утомленного ранее участка рассматривается как средство более быстрого восстановления израсходованной энергии в клетках больших полушарий головного мозга. Определенную роль при этом играет и другая сторона межцентральных взаимоотношений: последовательная положительная индукция, сменяющая тормозной процесс состоянием повышенной возбудимости. В итоге облегчается начальный период работы и возрастает ее продуктивность.

Эффект активного отдыха возникает вследствие нервно-рефлекторных влияний с определяющим значением проприоцептивной импульсации, свидетельствующим о ведущей роли двигательного анализатора.

Положительный эффект от дополнительной работы мышц является более стойким, т.е. более длительным по сравнению с эффектом афферентной сигнализации от других анализаторов. Физические упражнения являются наиболее эффективными средствами активизации отдыха по сравнению с другими видами:

Эффект активного отдыха не ограничивается стимуляцией работоспособности утомленных мышц. Существенной стороной функциональных сдвигов, развертывающихся в организме под влиянием активного отдыха, являются глубокие и своеобразные изменения регуляции кровообращения, дыхания и энергетических затрат организма.

Развитие феномена Сеченова при включении дополнительной деятельности неутомленных мышц, а также при перемене характера работы означает не отдых мышц за счет более напряженной работы внутренних органов, а улучшение функционального состояния как утомленных мышц, так и обслуживающих органов кровообращения и дыхания.

Активный отдых по механизму своего влияния кардинальным образом отличается от любой физической нагрузки, от каждого из тренировочных занятий. Существеннейшей чертой влияния активирующей деятельности на организм является снятие утомления, переход на более легкий режим деятельности, обеспечивающий более экономные реакции организма, несмотря на увеличение количества выполняемой механической работы.

Развитие эффекта активного отдыха ликвидирует складывающуюся в результате однообразной деятельности "конфликтную ситуацию" в регуляторных механизмах, приводит к оптимизации взаимосвязей между ними и таким образом улучшает приспособление организма к условиям утомительной деятельности. Один и тот же конечный результат - повышение уровня организма к работоспособности, свойственный как физической тренировке, так и активному отдыху, обеспечивается ими за счет принципиально разных путей и механизмов.

Повышение адаптации утомленного организма к условиям утомительной деятельности под влиянием активного отдыха происходит не за счет общего равномерного и гармонического улучшения различных функциональных свойств и двигательных качеств. Развитие сеченовского эффекта характеризуется неоднозначными и разнонаправленными изменениями отдельных сторон регуляции функций. Не возврат к прежнему, а качественно иной, новый способ решения "двигательной задачи" лежит в основе стимуляции работоспособности под влиянием активного отдыха.

В механизмах активного отдыха существенное значение принадлежит улучшению функционального состояния двигательных нервных центров. Это находит свое отражение в более экономном расходовании биоэлектрической активности, улучшении координационных отношений мышц-антагонистов, более быстром восстановлении после утомления центральных регуляторных механизмов.

Эффект активного отдыха регистрируется у людей разного возраста - от детей до глубоких стариков. Возрастная динамика развития феномена Сеченова характеризуется преимущественной стимуляцией двигательной функции у растущего организма и ярко выраженной вегетативной направленностью его влияния при старении. Изменения выраженности различных сторон сеченовского эффекта с возрастом обеспечивают как у молодых, так и у пожилых людей устранение "лимитирующего звена" регуляции функциональных систем организма.

Влияние активного отдыха не сводится к последействию дополнительной деятельности, которое постепенно ослабевает после ее прекращения. Сеченовский эффект формируется в результате взаимодействия активирующей деятельности неутомленных мышц и продолжающейся работы, достигая максимума своего развития после периода отдыха.

Выяснение особенностей развития эффекта активного отдыха во времени (быстрота его проявления и длительность влияния) и величины стимулирующего влияния оптимальных форм активирующей деятельности свидетельствуют о принципиальной возможности значительного (в 2-3 раза по сравнению с достигнутым в настоящее время - 8-12% и более) повышение эффективности влияния активного отдыха на работоспособность трудящихся. Этот эффект может быть достигнут лишь в условиях хорошо организованной и достаточно напряженной деятельности, когда производительность труда ограничивается функциональными возможностями организма.

При отсутствии элементарных условий научной организации труда потребность организма в активном отдыхе отпадает и применение его становится нецелесообразным и неэффективным.

Закономерное развитие "отрицательной фазы" феномена Сеченова при передозировке нагрузки в активирующей деятельности или неверном - без учета характера рабочих движений - подбора упражнений, характеризующейся резким (до 40-50% по сравнению с пассивным отдыхом) угнетением работоспособности, требует тщательного подбора упражнений как непременного условия всей работы по производственной гимнастике, приобретают центральное значение во всей практической работе.

Таким образом, активный отдых в виде физических упражнений является основой при рациональной организации труда.

ГЛАВА 3 УТОМЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ В СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКЕ

3.1 Спортивная тренировка и отдых

Рациональное применение тренировочных нагрузок неразрывно связано с использованием и нормированием необходимого отдыха между упражнениями, сериями упражнений или тренировочными занятиями. Весьма важно, что во время отдыха в организме в виде биологической реакции возникают процессы восстановления, которые обеспечивают возврат к исходному уровню функционального состояния организма. Восстановление работоспособности организма после тренировочных нагрузок имеет три фазы. Первая фаза - в результате выполнения упражнений наступает утомление, работоспособность снижается, а затем постепенно переходит в дорабочее состояние. Вторая фаза - работоспособность продолжает повышаться до величин, превышающих дорабочий уровень работоспособности. Наступает так называемый эффект сверхвосстановления (суперкомпенсация). Третья фаза - через некоторое время достигнутый уровень сверхисходного состояния работоспособности возвращается к исходному, до тренировки. Следует особо подчеркнуть, что психофизиологические сдвиги, происходящие в организме после отдельных тренировочных нагрузок, во время отдыха не устраняются полностью, а сохраняются и скрепляются путем восстановительных процессов, и тем caмым создают предпосылки возобновления деятельности организма на более высоком уровне. Таким образом, происходит прогрессирующее развитие тренированности спортсмена и рост спортивных результатов. Поэтому регулирование интервалов отдыха является одним из важных средств повышения качества тренировочного процесса. Умение тренера и спортсмена управлять состоянием утомления и восстановления в значительной мере определяет эффективность тренировочного процесса. Необходимо помнить, что накопление утомления без соответствующего отдыха и восстановления работоспособности может обуславливать развитие переутомления перетренированности, снижение работоспособности, прекращение роста спортивных результатов. К сожалению, такие случаи еще наблюдаются в спортивной практике. Поэтому следует не забывать хороший афоризм: "Искусство тренировки - это искусство тренируясь отдыхать". В подготовке спортсменов отдых используется в двух разновидностях: собственно отдых - пассивный отдых и активный отдых. Пассивный отдых - это относительный покой, который сменяет двигательную активность. Активный отдых - это отдых, организуемый посредством переключения на деятельность, отличающуюся от той, которая вызывала утомление, и способствующую восстановлению работоспособности. Понятие активного отдыха было известно участникам Олимпийских игр Древней Греции. Еще Гиппократ писал: "Кто устает при беге - должен бороться, кто устает при борьбе - должен бегать". Феномен активного отдыха был научно обоснован И.М.Сеченовым на примере восстановительных явлений при чередовании локальной мышечной работы. В настоящее время активный отдых понимается весьма широко: всякое чередование различных видов деятельности, вызывающее эффект более быстрого восстановления. Активный отдых включает в себя рациональную смену спортивных упражнений и характера деятельности. Эти явления рекомендуется проводить на фоне смены эмоционального состояния, добиваясь "эмоциональной разрядки" спортсмена. Однако, следует помнить: чтобы физическая работа являлась активным отдыхом, переносимые нагрузки не должны выходить за рамки умеренных. Применение активного отдыха имеет важное преимущество перед пассивным отдыхом. При активном отдыхе спортсмен продолжает выполнять физическую работу и не отвыкает от нее. Вместе с этим изменившийся вид физической нагрузки стимулирует восстановительные процессы. Следует отметить, что переход от активного отдыха к обычному режиму тренировок также является своеобразным активным отдыхом. Следовательно, эффект ускорения восстановительных процессов проявляется дважды. Важно подчеркнуть, что применение в процессе тренировок неспецифических для спортсмена физических упражнений, направленных на совершенствование силовых, скоростных и других качеств, помимо своей основной роли играют и роль активного отдыха. Поэтому широкое применение таких упражнений, как и общеукрепляющих, не только не отнимает драгоценное время, которое необходимо для специальных тренировок, но и обеспечивает быстрейшее повышение спортивной работоспособности. Все это позволяет в значительной мере повысить эффективность тренировочного процесса. Важное значение для развертывания восстановительных процессов у спортсменов в ходе тренировочного занятия имеет выполнение полноценной разминки, которая обеспечивает не только быструю врабатываемость и настройку организма на предстоящую работу, но создает необходимые условия для оптимального развития физиологических и психических процессов. А это, в свою очередь, способствует более эффективному восстановлению организма между отдельными сериями упражнений в ходе тренировок. В процессе отдельного тренировочного занятия интервалы отдыха для восстановления устанавливаются в соответствии с необходимостью обеспечить определенную степень восстановления оперативной работоспособности к моменту очередного повторения упражнений. Во время тренировки в интервалах между упражнениями активный и пассивный отдых обычно комбинируются. Если упражнение связано со значительной (но не предельной) нагрузкой, надо создать необходимые условия для возможно полного восстановления. К следующему повторению рекомендуется применять сочетание активного и пассивного отдыха. Так, например, в интервалах между подходами в упражнениях со штангой сначала выполняют упражнения для расслабления мышц, а затем используют пассивный отдых сидя. Установлено, что противоположное сочетание: пассивный и активный отдых характеризуется меньшим восстановительным эффектом. При выполнении кратковременных упражнений и относительно небольших интервалов между ними, а также большой суммарной тренировочной нагрузке часто применяют лишь активный отдых. Так, например, между сериями силовых упражнений применяют упражнения для расслабления мышц и дыхательные упражнения, между ускорениями в беге используют ходьбу или легкий бег. В заключительной части каждой тренировки необходимо выполнять так называемую заминку. Она обеспечивает постепенный выход из значительных тренировочных нагрузок и является эффективным средством интенсификации восстановительных процессов после тренировки. Заминка включает в себя легкий бег в невысоком темпе (частота сердечных сокращений 105-120 уд./мин), который продолжается 10-15 мин. После этого выполняется комплекс специальных упражнений с учетом специфики вида спорта. Значительное место в комплексе отводится упражнениям на гибкость, растяжение и расслабление мышц. После тренировки обязательно применяются восстанавливающие гидропроцедуры и другие средства. Прежде всего принимается теплый душ, который является хорошим восстановительным средством. Он оказывает успокаивающее действие на сердечно-сосудистую и нервную системы, а также способствует расслаблению мышц и усилению кровотока в них. Продолжительность теплого душа 8-10 мин. После душа необходимо энергично растереть тело полотенцем. Через некоторое время после приема теплого душа появляется чувство бодрости, исчезает или уменьшается чувство утомления. После теплого душа можно применять пятиминутный горячий душ (температура воды 45°С). Он оказывает более глубокое воздействие на организм и дает значительный импульс для дальнейшего стимулирования восстановительных процессов. Эффективным средством стимуляции работоспособности после тренировки является восстановительное плавание. Оно проводится в течение 15-20 мин в бассейне или в открытых водоемах (температура воды 20-22°С и выше). При более низкой температуре воды продолжительность восстановительного плавания устанавливается индивидуально, чтобы у спортсменов не возникали простудные заболевания, миозиты и т.п. Применение различных видов пассивного и активного отдыха между тренировками в течение дня или на протяжении недельного тренировочного микроцикла обычно планируется с учетом особенностей вида спорта, этапов подготовки, условий учебной и трудовой деятельности, средств и методов тренировки, экологических условий и индивидуальных особенностей спортсменов. После периодов напряженных тренировок или соревнований для отдыха и восстановления спортсменов обязательны специальные восстановительные циклы с широким применением активного отдыха с переключением на другие виды физических упражнений и использованием благоприятных климатических факторов. Вместе с этим используются различные средства восстановления и повышения спортивной работоспособности. В заключение необходимо подчеркнуть, что отдых и восстановление являются важными факторами подготовки спортсменов, значение которых в современном спорте все время возрастает в связи с повышением уровня тренировочных и соревновательных нагрузок. Поэтому те спортсмены, которые умеют правильно отдыхать и быстро восстанавливаться, имеют больше шансов на спортивные успехи.

3.2 Восстановление работоспособности в спорте

Эффективное управление течением восстановительных процессов после интенсивных тренировочных нагрузок (ТН) требует знания современных представлений о процессах утомления и восстановления.

Ушли в историю теории утомления, основанные на данных, полученных в эксперименте на изолированном нервно-мышечном аппарате (НМА). Однако отдельные их положения, особенно в приложении к различным вариантам интенсивной мышечной деятельности, сохранили свою силу и в настоящее время. Это развитие гипоксии, использование углеводных резервов, метаболические изменения.

Работами И.М. Сеченова, А. А. Ухтомского, Л. Л. Васильева, М.И. Виноградова, И.П. Павлова, В.В. Розенблата и других ученых установлено, что и в развитии процессов восстановления и утомления, вызванных мышечной деятельностью, главная заслуга принадлежит центральной нервной системе (ЦНС). Согласно данным В.В. Розенблата, утомление при мышечной работе человека есть целостный процесс с центрально-корковым ведущим звеном, представляющим по биологической сущности корковую защитную реакцию, а по физиологическому механизму - снижение работоспособности, прежде всего самих корковых клеток. Последнее обусловлено в большей степени охранительным торможением и, в свою очередь, вызывает существенные изменения в состоянии периферических аппаратов.

Это свидетельствует о том, что развитие утомления обусловлено сложным взаимодействием периферических и центральных механизмов при ведущей и интегрирующей роли последних.

В настоящее время широкое распространение получил системный подход к оценке утомления, который предполагает количественный и качественный анализы взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов на различных уровнях организации живого организма. В соответствии с этим подходом доминанта, возникающая при любой деятельности человека, включает в себя элементы практически всех систем человека. Поэтому утомление возникает при дискоординации функционирования элементов внутри конкретной доминанты, соответствующей определенному рабочему динамическому стереотипу. Указанная форма применения системного подхода совпадает с "теорией функциональной системы",рассматривающей организм в условиях рабочей деятельности как функциональное объединение различно локализованных структур и процессов на основе конечного приспособительного эффекта.

При системном подходе, не умаляя важной роли ЦНС в развитии утомления, нельзя недооценивать и роли периферических факторов, т.е. изменения функционального состояния НМА.

Широкое использование сауны, массажа, водных процедур в подготовительном периоде может нейтрализовать у спортсменов адаптационные перестройки, складывающиеся в процессе систематической тренировки, и не способствовать повышению уровня развития физических качеств и работоспособности в целом. Поэтому для получения тренировочного эффекта в подготовительном периоде физические нагрузки должны выполняться на фоне некоторого недовосстановления. В ином аспекте можно рассматривать воздействие вышеназванных факторов на процессы восстановления организма спортсменов в соревновательном периоде, во время которого спортивная форма сохраняется, совершенствуется и реализуется.

В этот период наряду со снижением или стабилизацией объема нагрузок возрастает их интенсивность, причем, говоря о двигательной интенсивности, необходимо учитывать и ее вторую сторону - психическую напряженность, т.е. степень сенсорной, мыслительной, эмоциональной и волевой деятельности, которая постепенно нарастает при достижении пика спортивной формы. Функциональное состояние спортсменов в этот период отражает высокое совершенство и качество регуляторных механизмов, обеспечивающих устойчивость функций сердечно-сосудистой, дыхательной, нервно-мышечной и других систем организма к воздействию ТН, и различных эмоциональных факторов. Это обусловлено совершенствованием кардио-респираторной системы, координационных отношений, сократительной способностью НМА, функциональной и энергетической экономизацией, повышением способности сенсорных систем воспринимать и перерабатывать информацию, расширением функциональных пределов. Поддержание строго определенного уровня основных функций организма в соревновательном периоде обеспечивает тонкая координация адаптационных механизмов, которая может осуществляться при значительном варьировании других параметров, в частности объема и интенсивности ТН. Поэтому наряду с повышением моторной плотности тренировок, нарастанием психической напряженности в соревновательном периоде увеличивается вероятность возникновения травм опорно-двигательного аппарата (ОДА), нарушения деятельности отдельных органов и систем организма.

Целенаправленное и своевременное применение средств восстановления в этот период позволяет снять психофизическое напряжение, повысить общую и специальную работоспособность, создать благоприятный психологический фон перед состязанием, что в конечном итоге будет способствовать реализации спортивной формы в соревнованиях.

Следует иметь в виду, что под термином "восстановление" предполагается не регенерация всех функций организма, а восстановление конкретных, наиболее уязвимых у данного спортсмена звеньев, что создает предпосылки к повышению кумулятивного тренировочного эффекта. Так, во время тренировки воздействие нагрузок на различные функциональные системы организма неоднозначно. Системы органов, выполняющих основную работу, или орган, который ограничивает работоспособность, требуют более продолжительного восстановления, так как именно они испытывают наибольшее утомление. При метании диска требуется проявление взрывной силы, мышечных и координационных способностей. Во время бега на средние дистанции спортсмены испытывают дополнительную нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Спринтерские дистанции, являясь упражнениями максимальной анаэробной мощности, предъявляют высокие требования к ОДА спортсменов. Следовательно, методика восстановления работоспособности спортсменов должна быть дифференцированной с учетом изменений, происходящих в организме при работе аэробной, анаэробной или смешанной, аэробно-анаэробной мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время отдыха наиболее полно протекают все восстановительные процессы в организме, в первую очередь в нервной системе, при этом работоспособность организма, сниженная в результате совершенной работы, постепенно возвращается к исходному уровню и через какое-то время даже повышается. Сочетание работы с отдыхом - важнейшее условие здоровья. Периодический полный пассивный отдых в виде ночного сна является обязательным и незаменимым для каждого человека. Полный отдых в большинстве случаев необходим после тяжелой (длительной и напряженной) работы.

В результате работ Сеченова по изучению работы и отдыха был сделан вывод что роль центростремительных импульсов в снижении утомления нервно-мышечной системы согласуется с современными представлениями о процессах индукции в центральной нервной системе, лежащих в основе реципрокной иннервации мышц. Переключение работы с одних мышечных групп на другие представляет собой сущность активного отдыха и обеспечивает более длительное поддержание работоспособности как одних, так и других групп мышц.

Оказалось возможным увеличивать динамическую деятельность мышц с помощью одновременного статического напряжения антагонистических мышц противоположной конечности. Так установлено, например, что работоспособность сгибателей правой руки увеличивается, если одновременно происходит статическое напряжение разгибателей левой руки.

Практически доказанное положительное значение активного отдыха и серьезное научное обоснование его диктуют необходимость дальнейшей разработки и внедрения различных форм активного отдыха не только в спорте, но и в быту, в производстве. Практика показывает, что в ряде случаев активный отдых является наиболее эффективным видом отдыха после профессионального труда. Важнейшее значение здесь имеет факт переключения на такого рода деятельность, которая по своему характеру прямо противоположна основной профессиональной трудовой деятельности. Утомление, связанное с умственной работой и с профессиональным физическим трудом, успешно ликвидируется с помощью занятий физической культурой и спортом. Важную роль в восстановлении работоспособности в этом случае играет изменение характера высшей нервной деятельности в связи с переменой суммы действующих раздражителей. При этом существенное значение имеет и перемена внешней обстановки.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность.

Сила мышц. Сила - мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом - максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).

Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100-200 кг-сил во время сокращения.

Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.

Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, является дополнительным раздражителем, увеличивает сокращение мышцы, а при сильном растяжении сила сокращения мышцы уменьшается.

Напряжение, которое могут развивать миофибриллы , определяется числом поперечных мостиков миозиновых нитей, взаимодействующих с нитями актина , так как мостики служат местом взаимодействия и развития усилия между двумя типами нитей. В состоянии покоя довольно значительная часть поперечных мостиков взаимодействует с актиновыми нитями. При сильном растяжении мышцы актиновые и миозиновые нити почти перестают перекрываться и между ними образуются незначительные поперечные связи.

Величина сокращения снижается также при утомлении мышцы.

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см2.

Физиологический поперечник мышцы - длина поперечного разреза мышцы, перпендикулярного ходу ее волокон.

В мышцах с параллельным ходом волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. У мышц с косыми волокнами он будет больше анатомического. Поэтому сила мышц с косыми волокнами всегда больше, чем мышц той же толщины, но с продольными волокнами. Большинство мышц домашних животных и особенно птиц с косыми волокнами перистого строения. Такие мышцы имеют больший физиологический поперечник и обладают большей силой (рис. 83).

Рис. 83. Анатомический (а-а) и физиологический (б-б) поперечники мышц с разным расположением волокон:

А - параллельноволокнистый тип; Б - одноперистый; В - двуперистый; Г - многоперистый.

Наиболее сильными являются многоперистые мышцы, затем идут одноперистые, двухперистые, полуперистые, веретенообразные и продольноволокнистые.

Много, -одно, -и двухперистые мышцы имеют большую силу и выносливость (мало утомляются), но ограниченную способность к укорачиванию, а остальные виды мышц хорошо укорачиваются, но быстро утомляются.

Сравнительным показателем силы разных мышц является абсолютная мышечная сила - отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику, т.е. максимальный груз, который поднимает мышца, деленный на суммарную площадь всех мышечных волокон. Она определяется при тетаническом раздражении и при оптимальном исходном растяжении мышцы. У сельскохозяйственных животных абсолютная сила скелетных мышц колеблется от 5 до 15 кг-сил, в среднем 6-8 кг-сил на 1см2 площади физиологического поперечника. В процессе мышечной работы поперечник мышцы увеличивается и, следовательно, возрастает сила данной мышцы.

Работа мышц. При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.

Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.

Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической.

Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

W= P·h Дж (кг/м, г/см)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц.

Утомление мышц. Утомление - временное снижение или потеря работоспособности отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом, наступающее после нагрузок (деятельности). Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (работе) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя о истощении (частичном) энергетических ресурсов.

При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость. Высота сокращения мышцы при развитии утомления постепенно снижается. Это снижение может дойти до полного исчезновения сокращений. Понижаясь, сокращения делаются все более растянутыми, особенно за счет удлинения периода расслабления: по окончании сокращения мышца долго не возвращается к первоначальной длине, находясь в состоянии контрактуры (крайне замедленное расслабление мышцы). Скелетные мышцы утомляются раньше гладких. В скелетных мышцах сначала утомляются белые волокна, а потом красные.

Из различных представлений о механизме утомления одной из наиболее ранних теорий, объясняющих утомление, была теория истощения, предложенная К. Шиффом. Согласно этой теории причиной утомления служит исчезновение в мышце энергетических веществ, в частности гликогена. Однако, детальное изучение показало, что в утомленных до предела мышцах содержание гликогена еще значительно. В дальнейшем Е. Пфлюгером была выдвинута теория засорения органа продуктами рабочего распада (теория отравления). Согласно этой теории, утомление объясняется накоплением большого количества молочной , фосфорной кислот и недостатком кислорода, а так же других продуктов обмена, которые нарушают обмен веществ в работающем органе и его деятельность прекращается.

Обе эти теории сформулированы на основании данных, полученных в экспериментах на изолированной скелетной мышце и объясняют утомление односторонне и упрощенно.

Дальнейшим изучением утомления в условиях целого организма установлено, что в утомленной мышце появляются продукты обмена веществ, уменьшается содержание гликогена, АТФ, креатинофосфата. Изменения наступают в сократительных белках мышцы. Происходит связывание или уменьшение сульфгидрильных групп актомиозина, в результате чего нарушается процесс синтеза и распада АТФ. Нарушения в химическом составе мышцы, находящейся в целостном организме, выражены в меньшей степени, чем в изолированной благодаря транспортной функции крови.

Исследованиями Н.Е. Введенского установлено, что утомление прежде всего развивается в нервно-мышечном синапсе в связи с низкой его лабильностью.

Быстрая утомляемость синапсов обусловлена несколькими факторами.

Во-первых, при длительном раздражении в нервных окончаниях уменьшается запас медиатора, а его синтез не поспевает за расходованием.

Во-вторых, накапливающиеся продукты обмена в мышце понижают чувствительность постсинаптической мембраны к ацетилхолину, в результате чего уменьшается величина постсинаптического потенциала. Когда он понижается до критического уровня, в мышечном волокне не возникает возбуждения.

И.М.Сеченов (1903)-, исследуя на сконструированном им эргографе для двух рук работоспособность мышц при поднятии груза, установил, что работоспособность утомленной правой руки восстанавливается полнее и быстрее после активного отдыха , т.е. отдыха сопровождаемого работой левой руки. Подобного же рода влияние на работоспособность утомленной руки оказывает сочетающееся с отдыхом раздражение индукционным током чувствительных (афферентных) нервных волокон кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.

Таким образом, активный отдых, сопровождающийся умеренной работой других мышечных групп, оказывается более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем простой покой.

Причину наиболее эффективного восстановления работоспособности двигательного аппарата в условиях активного отдыха Сеченов с полным основанием связывал с действием на центральную нервную систему афферентных импульсов от мышечных, сухожильных рецепторов работающих мышц.

В организме в различных звеньях рефлекторной дуги утомление в первую очередь наступает в нервных центрах, особенно в клетках коры больших полушарий.

В настоящее время установлено, что функциональное состояние мышц находится под влиянием центральной нервной системы и прежде всего коры больших полушарий. Это влияние осуществляется через соматические нервы, вегетативную нервную систему и железы внутренней секреции.

По двигательным нервам к мышце поступают импульсы из спинного и головного мозга, вызывая ее возбуждение и сокращение, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств и функционального состояния мышцы.

Импульсы, поступающие по симпатическим волокнам в мышцу, усиливают процессы обмена веществ, кровоснабжения и работоспособность мышцы. Такое же действие оказывают и медиаторы симпатической системы - адреналин и норадреналин.

Однако единой теории, объясняющей причины утомления, сущность утомления до настоящего времени нет, т.к. в естественных условиях утомление двигательного аппарата организма является многофакторным процессом.

Наступление утомления мышц можно задержать с помощью тренировки. Она развивает и совершенствует функциональные возможности всех систем организма: нервной, дыхательной, кровообращения, выделения и т.д.

При тренировке увеличивается объем мышц в результате роста и утолщения мышечных волокон возрастает мышечная выносливость. В мышце повышается содержание гликогена, АТФ и креатинфосфата, ускоряется течение процессов распада и восстановления веществ, участвующих в обмене. В результате тренировки коэффициент использования кислорода при работе мышц повышается, усиливаются восстановительные процессы вследствие активизации всех ферментативных систем, уменьшается расход энергии. При тренировке совершенствуется регуляторная функция центральной нервной системы, и в первую очередь, коры больших полушарий.

 

Возможно, будет полезно почитать:

• Йога для лица — описание комплекса упражнений для омоложения кожи ;
• Йога для омоложения организма ;
• Опасные упражнения в спортзале, которые стоит вычеркнуть из своей программы ;
• Skyrim: чит-коды оружия, навыков, брони и зaчарования Коды на скайрим эльфийские стрелы ;
• Классический подъем и ласточка ;
• Строение руки - иннервация ;
• Что такое, причины возникновения спастичности, недопущение и лечение Как убрать спастику после инсульта ;
• Способы как вызвать рвоту для похудения ;