Физиологические основы адаптивной физической культуры. Учебное пособие

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы Московский городской педагогический университет (ГОУ ВПО МГПУ)

Педагогический институт физической культуры

Л.К. Караулова, М.М. Расулов

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Учебное пособие

Москва

2010

Печатается по решению Редакционноиздательского совета ГОУ ВПО МГПУ.

Авторы-составители:

кандидат биологических наук, профессор Л.К. Караулова, доктор медицинских наук, профессор М.М. Расулов

Заведующий кафедрой:

доктор медицинских наук, профессор М.М. Расулов

Рецензенты:

кандидат педагогических наук, профессор В.С. Кузнецов (Российская академия предпринимательства), доктор медицинских наук, профессор Н.Д. Овчинников (Московский городской педагогический университета)

Караулова Л.К., Расулов М.М.

К21 Физиологические основы адаптивной физической культуры: учебное пособие / Л.К Караулова, М.М. Ра-

сулов. – М.: МГПУ, 2010. – 68 с.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с программой магистратуры «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)». В учебном пособии рассматриваются вопросы физиологической сущности адаптации, дано обоснование медикофизиологическому формированию компенсации нарушенных функций, представлены физиологические механизмы лечебного действия адаптивной физической культуры, особенности восстановительного лечения для детей. В конце учебного пособия предлагается лабораторный практикум.

©Л.К.Караулова,М.М.Расулов,2010

©ГОУ ВПО МГПУ, 2010

Введение

В1996 году в России был утвержден Государственный образовательный стандарт по специальности 022500 — «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)». Инициатором и разработчиком данного направления стала кафедра теории и методики адаптивной физической культуры СПБГАФК им. П.Ф. Лесгафта, возглавляемая академиком С.П. Евсеевым.

Ее возникновение обусловлено социальной потребностью общества в сохранении и укреплении здоровья всего населения страны, включая инвалидов и лиц с ограниченными возможностями. Статистика показывает, что здоровье населения систематически ухудшается, увеличение числа инвалидов за один год приближаетсякмиллиону,растетдетскаяинвалидность.Встране насчитывается около 700 тысяч детей с патологией сенсорного, интеллектуального и физического развития, из них 60% — дети

сумственной отсталостью. Негативная тенденция объясняется экономическим кризисом, социальными проблемами, экологической обстановкой, ростом числа наследственных заболеваний и другими причинами, что в совокупности обусловило демографический спад и ухудшение генофонда нации (Л.В. Шапкова, 2005).

Вэтой ситуации адаптивная физическая культура выступила — как социальный заказ и инновационное направление в реабилитации лиц с отклонениями в состоянии здоровья. Цель адаптивной физической культуры (АФК) состоит в том, чтобы привлечь огромные слои населения со стойкими нарушениями здоровья к освоению ценностей физической культуры, как средству

сохранения «остаточного» здоровья, коррекции, компенсации и профилактики дальнейших нарушений, восстановления, укрепления и развития физических и духовных сил, как путь от изоляции к социализации и интеграции в общество, а следовательно, к улучшению качества жизни.

3

Глава 1 Физиологические механизмы адаптации

к физическим нагрузкам

Физиологическая адаптация (от лат. аdaptation — приспо-

собление) — совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная на сохранение относительного постоянства его внутренней среды — гомеостаза.

1.1. Физиологическая сущность адаптации

Результатом адаптации является способность организма нормально функционировать в новых условиях при сохранении важнейших параметров гомеостаза и высокой работоспособности. Так как внешняя среда постоянно меняется и предъявляет организму свои условия, поэтому жизнь — есть непрерывная адаптация к физическим, химическим, биологическим и социальным факторам окружающей среды. Адаптационные возможности организма являются мерой его здоровья. С этой точки зрения физи-

ологическая норма — это максимальные адаптационные возможности при минимальном расходовании функциональных резервов.

В процессе приспособления организма к любым факторам среды, выделяют два вида адаптации — срочную, но не совершенную, и долговременную, — совершенную (Ф.З. Меерсон, 1986).

Срочная адаптация возникает непосредственного после начала действия раздражителя на организм и может быть реализована лишь на основе готовых, ранее сформировавшихся физио-

логическихмеханизмов.Примеромпроявлениясрочнойадаптации являются: увеличение теплообразования в ответ на холод, увеличение теплоотдачи в ответ на жару, рост легочной вентиляции, систолического и минутного объемов крови в ответ на физическую нагрузку и недостаток кислорода.

4

Срочная адаптация отличается тем, что функционирование органов и систем протекает на пределе физиологических возможностей организма, при почти полной мобилизации всех резервов, не обеспечивая при этом, оптимальный адаптивный эффект.

Так, бег нетренированного человека осуществляется близко к предельным величинам систолического и минутного объемов крови, минутного объема дыхания и легочной вентиляции, при максимальной мобилизации резервов гликогена в печени и т.д. Приэтомбиохимическиепроцессыворганизме,сопровождаются быстрым накоплением молочной кислоты, сдвигом реакции крови в кислую сторону и другими изменениями постоянных величин крови, которые как бы, лимитируют двигательную реакцию. Врезультатечегодвижения,совершаемыебегуном,немогутбыть ни достаточно быстрыми, ни достаточно продолжительными.

Резкие изменения условий внешней среды, несущие угрозу организму сопровождаются возникновением адаптивной реакции в результате включения нервных и эндокринных механизмов, которые мобилизуют его готовые наличные резервы. Реализация резервов организма осуществляется за счет формирования функциональной адаптивной системы,ответственной за двигательную реакциюприсрочнойадаптации,длякоторойхарактернопредельное напряжение отдельных ее звеньев, и в тоже время, определенное не совершенствование самой двигательной системы.

Так, на различных уровнях центральной нервной системы

происходит максимальное возбуждение двигательных центров, которым соответствует активная, но мало координированная двигательная деятельность. Такое состояние аналогично формированию первой стадии (иррадиации возбуждения) двигательного навыка.

При срочной адаптации для двигательного аппарата характерно дополнительное включение двигательных единиц и «лишних», не имеющих значения в двигательной реакции, мышечных групп. При не экономном расходовании энергии сила и скорость сокращения вовлеченных мышц в работу оказываются ограниченными, но максимально достижимыми для срочной адаптации. Координация мышц, при этом — не совершенна.

5

Деятельность функциональной адаптивной системы пере-

страивает активность вегетативных систем организма таким образом, что сдвига гомеостаза не происходит или заблаговременно прекращается. Однако для организма это обходится высокой ценой,таккакпривыполнениифизическойнагрузкинаблюдается максимальное использование функциональных резервов органов дыхания и кровообращения, реализующихся неэкономным путем. Например, увеличение минутного объема крови происходит за счет максимального увеличения частоты сердечных сокращений, но при значительном снижении систолического объема сердца. Увеличение легочной вентиляции происходит в результате возрастания частоты дыхательных движений, но не глубины дыхания. Причем важно отметить наличие несоответствия частоты дыхания, совершаемым движениям. В этом случае легочная вентиляция не может предотвратить развитие гипоксии и гиперкапнии.

Такимобразом,приспособлениеорганизмавпроцессесрочной адаптации достигается путем максимальной мобилизации функциональных резервов организма, что осуществляется на пределе физиологических возможностей, сопровождаясь активацией не только специфических, но и неспецифических (общих) реакций. Срочная адаптация не бывает полной и экономичной. Во время ее развития могут повреждаться системы организма.

Долговременная адаптация возникает постепенно, в ре-

зультате длительного, постоянного или многократно повторяющегося действия на организм факторов среды. Основными условиями развития долговременной адаптации являются последовательность и непрерывность воздействия возмущающего фактора.. По существу, долговременная адаптация развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что, в итоге постепенного количественного накопления каких-то изменений, организм приобретает новое качество — и, из неадаптированного организма в определенном виде деятельности, превращается в адаптированный. В результате такой адаптации осуществляется ранее недостижимая для организма — сила, скорость и выносливость при физических нагрузках, развитие устой-

6

чивости организма к высотной гипоксии, которая ранее была не совместимасжизнью,развитиеустойчивостикхолоду,жаре,большим дозам ядов, введение которых ранее было смертельным. Такой же механизм, но ещё качественно более сложный обеспечивает адаптацию человека к окружающей его действительности.

В процессе долговременной адаптации в центральной нервной системе формируются новые временные связи, по иному начинает функционироватьгуморальнаярегуляцияфункциональнойсистемы. Физиологические функции адаптивной функциональной системы характеризуются увеличением её мощности и экономичностью выброса гормонов в кровь, мышечная нагрузка сопровождается меньшим увеличением легочной вентиляции, минутного объема крови, ферментов, гормонов, молочной кислоты, отсутствием выраженных повреждений органов и систем организма.

Этап перехода от срочной к долговременной адаптации возникает в результате активизации синтеза нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), белков и увеличения митохондрий, что приводит к индивидуальному и, в тоже время, избирательному развитию определенных структур, лимитировавших ранее двигательную активность. При этом формируются двигательные стереотипы, развивается экстраполяция, происходит умеренная гипертрофия в скелетных мышцах, сердце и других рабочих органах, более экономно расходуется энергия, как в состоянии покоя, так и в условиях физического напряжения, энергетический обмен переключается с углеводного на жировой. Основное значение в этом процессе имеют гормоны глюкокортикоиды, которые ускоряют распад белков, активируя превращение аминокислот в глюкозу.

Катехоламины (адреналин и норадреналин), в свою очередь, вызывают мобилизацию резерва гликогена в печени и активизацию распада жировой ткани, увеличивая приток кислорода, глюкозы, аминокислот и жирных кислот к работающим мышцам.

Таким образом, при долговременной адаптации реализуется связь между функцией и генетическим аппаратом клеток и формируется структурный след адаптации, который создает условия для нормальной жизнедеятельности организма в новых условиях,

7

расширяет сферу его обитания и свободу поведения в постоянно меняющихся условиях внешней среды и обеспечивает выживание в экстремальных условиях.

Физиологическая адаптация, вследствие постоянных физических нагрузок, способствует увеличению функциональных резервов организма, сохраняя, при этом, здоровье и повышая тренированность спортсмена.

По мнению М.П. Бресткина (1968), физиологические резервы — это выработанная, в процессе эволюции адаптационная и компенсаторная способность органов, систем и организма в целом усиливать во много раз интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного покоя.

Физиологические резервы, в процессе функциональной деятельности, по данным исследования А.С. Мазжухина (1979), включаются не все сразу, а по очереди (табл. 1)

Таблица 1

Расход физиологических резервов в процессе функциональной деятельности организма человека

8

В соревновательных условиях диапазон физиологических резервов снижается, поэтому основная задача состоит в его повышении. Оно достигается закаливанием организма, общей и специально направленной физической тренировкой. Тренировки восстанавливают и закрепляют физиологические резервы организма, ведут к их расширению.

1.2. Специфические и неспецифические компоненты адаптационного процесса

Учение о стрессе. Выдающийся физиолог ХХ в. Ганс Селье (канадец венгерского происхождения) в середине 50-х годов разработал концепцию, согласно которой адаптация имеет два компонента — специфический и неспецифический.

Специфический компонент адаптации — это приспосо-

бление конкретных органов, систем, биохимических механизмов, которые обеспечивают наиболее эффективную работу всего организма в данных определенных условиях. Так, у жителей горных районов, где содержание кислорода в атмосферном воздухе ниже, чем на уровне моря, повышена концентрация гемоглобина для эффективного насыщения крови кислородом (оксигенация), появление пигментации (загара) на коже у людей под влиянием солнечной радиации и т.д.

Специфические приспособления в организме человека образуются в результате изменения различных генетических свойств в тех клетках, от которых зависит адаптация, возникающая под действием конкретных раздражителей внешней среды.

Неспецифические компоненты адаптации в отличие от спец-

ифических компонентов, выявляются всегда, независимо от природы действующего фактора и протекают как стресс — реакции.

Теоретические предпосылки неспецифической адаптации Г. Селье (1936). раскрыл в учении об общем адаптационном синдроме и обозначил, как комплекс неспецифических реакций организма на действие раздражителя (любого происхождения),

9

которые протекают в три стадии: тревоги, резистентности (со-

противляемости) и истощения.

Стадия тревоги(или«аварийная») —разделяетсянадвефазы: шока и противошока. Непродолжительная фаза шока следует сразу после действия раздражителя. Для нее характерны — торможение центральной нервной системы, снижение артериального­ давления, мышечноготонуса,температурытела,уровняглюкозыилейкоцитов

вкрови.Еслисилараздражителяоченьбольшая(пессимумсилы),то

вэтуфазуможетнаступитьсмертельныйисход(этомуспособствует недостаточность коры надпочечников). Если сила стрессора невелика, то фаза шока отступает и сразу наступает фаза противошока, во время которой повышается резистентность организма.

Стадия тревоги соответствует срочной адаптации и разви­ вается в результате предельной нейрогуморальной мобилизации существующих резервов физиологических систем организма.

Адаптивное значение стадии тревоги рассматривают с точки зрения «опережающего отражения» на агрессивное влияние

факторов внешней среды. Организм пытается предупредить их разрушительное действие, до того, как оно станет необратимым по его последствиям.

При этом неизбежны язвы на стенках желудка, двенадцати- перстнойкишки—типичнаяреакция,котораяявляетсярезультатом воздействияадаптивныхгормонов.Однакоусиленнаясекрецияэтих гормонов является надежным механизмом стадии тревоги.

Стадия резистентности — характеризуется максимальной устойчивостью организма к стрессору, которая может сохраняться длительное время. В этой фазе срочная адаптация переходит в долговременную, формируется структурный след в адаптации, уменьшается напряженность регуляторных систем.

Стадия истощения — возникает при действии сильных и длительных стрессоров. При этом снижается резистентность организма, уровень глюкокортикоидов в крови, возникают болезни адаптации.

Адаптационные перестройки положительного биологического значения не могут сохранять достигнутые резервы, если сила

10