Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физиология с основами биохимии. Учебное пособие для СПО
.pdf
11
Быстрота, с которой наступает утомление, зависит от степени нагрузки на работающие мышцы и ритма, с которым производится работа.
При частых и быстрых движениях, при выполнении циклической работы
вначале уменьшается их сила, а затем четкость в сохранении их амплитуды
и скорость мышечных сокращений. Большие нагрузки ускоряют изменения силы, быстроты и выносливости. Высокий уровень общей тренированности отделяет утомление при локальной нагрузке. Вместе с тем работоспособность мышц при локальных нагрузках (например, у пианиста и т. п.)
может быть огромной и при низком уровне общей тренированности.
При локальной физической нагрузке развивается также и общее
утомление. Центр тяжести в развитии этого процесса перемещается в высшие отделы центральной нервной системы.
Утомление при общей нагрузке. Общая нагрузка характеризуется
участием в работе многих групп мышц и активизацией функции вегетативных систем. Возникающие при этом общие изменения в развитии утомления связаны с процессами, характерными для локальной работы.
Ведущее значение в развитии общего утомления имеют расстройства
в функции центральной нервной системы. Отмечается нарушение координации во взаимодействии различных двигательных нервных центров и их
взаимодействие с центрами, обеспечивающими работу вегетативных органов и систем. Общее угнетение функции центральной нервной системы
выражается в снижении возможностей к сознательной мобилизации и координации двигательных действий. Этот процесс идет быстрее, если человек своим сознанием пытается контролировать частные координационные
детали выполняемых двигательных актов (как поставить или согнуть ногу,
что делать пальцами руки и др.). При этом вмешательство сознания в осуществление деталей двигательных навыков не улучшает, а ухудшает координацию (в процессе обучения активное участие сознания необходимо).
Как известно, автоматизация двигательных навыков дает возможность сосредоточить внимание на целях двигательной активности или одновременно с выполнением двигательного акта думать о далеких от данного движения проблемах. Так, например, балерина может быть драматической актрисой только при овладении ею в совершенстве всей массой балетных
технических двигательных приемов, их автоматизации. Вместе с тем ходьба, бег, игра пианиста и т. д. при автоматизации двигательного навыка менее утомительны. В этом случае сознание не вмешивается в детали нервномышечной координации, а направлено на достижение цели и мобилизацию
организма.
Опыты с внушением также указывают на большое значение, которое
играет центральная нервная система в развитии утомления. Так, если внушать удерживающему легкий предмет испытуемому, что он работает с тяжелой гирей, то он быстро откажется от работы, а вегетативные сдвиги в
его организме будут соответствовать работе с тяжелой гирей.
12
Переключение в двигательной деятельности с одной координации
(формы движений) на другую, если человек к этому не подготовлен, ускоряет наступление утомления. Таких примеров очень много как в трудовой,
спортивной, так и в бытовой практике.
Двигательная деятельность организма в целом вызывает утомление
различных групп мышц неодновременно и в различной степени (изменяется топография функций различных групп мышц). При этом изменяется характер их взаимодействия, что приводит вначале к расстройству их координационных взаимоотношений (в частности, реципрокных) и далее
уменьшению силы, быстроты их сокращений и выносливости.
Высокая работоспособность достигается оптимальной взаимосвязью
двигательного навыка качественных особенностей двигательной деятельности (силы, скорости, выносливости, ловкости). При утомлении отмечается расстройство этой взаимосвязи, которое получило название диссоциации качественных особенностей двигательной деятельности и навыка. В
основе этого лежит нарушение механизмов управления движениями и
функционального состояния мускулатуры и вегетативных систем.
Изменение вегетативных функций. При развитии общего утомления
отмечается ослабление силы сердечных сокращений и одновременно возрастание их частоты, что, в свою очередь, снижает эффективность восстановительных процессов. Изменяется кровяное давление. Максимальное
давление снижается, а минимальное повышается. Это приводит к уменьшению пульсового давления. Сосудистый тонус во многих органах изменяется. Поэтому перераспределение тока крови к рабочим органам нарушается. В частности, по мере развития утомления сосудистая реакция в работающих мышцах может быть извращена. Это выражается в том, что с
определенного этапа развития утомления сосуды в работающей мышце начинают суживаться, что распространяется на сосуды смежных мышц. Извращенная реакция более отчетлива у нетренированных и легкоутомляющихся лиц. Интересно, что сокращение неутомленной мышцы приводит к
нормальному расширению сосудов во всех конечностях, включая и утомленные группы мышц. Работа неутомленной группы мышц приводит не
только к восстановлению кровообращения, но и к повышению работоспособности всех других мышц.
Изменение дыхания характеризуется его учащением и возможными
нарушениями координации брюшного и грудного дыхания. Снижаются
показатели легочной вентиляции и величин поглощения кислорода (О2) на
1 кг массы тела.
Снижаются энергетические резервы организма в результате истощения запасов гликогена в печени. При этом использование резервов гликогена из неработающих мышц затруднено. В опытах, где осуществлялась
работа одной ногой, на велоэргометре было показано, что запасы гликогена в ее мышцах резко уменьшаются, а в мышцах неработающей ноги
13
они не изменяются. Таким образом, передача энергетических веществ из
одной мышцы к другой незначительна и резервы поступают из центральных депо. Отмечается усиление потоотделения.
Особенности физиологических сдвигов при статических усилиях.
Под статическими усилиями понимают длительное непрерывное напряжение как отдельной группы мышц, так и общее напряжение многих групп
мышц, обеспечивающих сохранение позы при различных видах деятельности (при динамической работе, рабочей позе в труде, общих напряжениях
при выполнении физических упражнений и др.). Сохранение однообразной позы более утомительно, чем выполнение динамической работы.
Это связано с работой нервных центров, которая характеризуется непрерывным возбуждением ограниченных групп нервных клеток. При этом
отмечается дезорганизация их активности; нарастает возбуждение, которое, в конце концов, вызывает охранительное торможение, и статическое
напряжение уменьшается и прекращается.
Постоянное напряжение мышц затрудняет кровообращение и дыхание в напряженных мышцах и мешает активизации текущего восстановления. Статические усилия часто связаны с натуживанием, при котором
затрудняется продвижение крови через легкие и возникает дополнительная нагрузка на правое предсердие.
Такая координация движений на фоне сохранения общей позы, особенно напряженной, требует большой тренировки. Чрезмерные усилия
приводят к перенапряжению.
Перенапряжение (острое утомление) возникает при выполнении
динамических физических нагрузок и статических напряжений, не соответствующих уровню физической подготовленности человека (особенно часто оно возникает на фоне имеющего место переутомления). При
статических усилиях может возникнуть острая сердечная недостаточность, нарушение координации в регионарном кровообращении, одышка,
цианоз, расстройство координации движений.
Острое утомление возникает при работе значительной интенсивности, не соответствующей уровню непосредственной готовности к выполнению упражнения и предварительной подготовленности организма.
Ведущим фактором в возникновении физиологических сдвигов является нарушение в функции ЦНС, центры которой в результате срочности
мобилизации не обеспечивают постоянного развития активности и координации деятельности органов и систем. Уменьшается подвижность нервных процессов и развивается торможение в нервных центрах, возникающее под влиянием высокого ритма и темпа афферентных раздражений,
связанных с интенсивными мышечными сокращениями. Возможны
«сшибка» нервных процессов и возникновение запредельного торможения.
Запаздывает также активизация функции желез внутренней секреции. В
результате вегетативные системы не выполняют своей роли в обеспечении
14
организма питательными веществами и восстановления работающего организма. Недостаток в потреблении О2 и кислородный долг в организме
резко увеличиваются. Сердечно-сосудистая и дыхательная системы не
обеспечивают кислородный запрос организма. Быстро накапливаются продукты обмена и, в частности, молочная кислота. В этих условиях в связи с
перенапряжением сердца и неадекватным изменением тонуса сосудов может развиться коллапс.
У нетренированных лиц состояние острого утомления может развиться и на ранних этапах длительной физической нагрузки в результате
резкого срыва регуляторных механизмов и истощения резервов восстановления в органах и системах организма.
Острое утомление быстрее развивается при высокой температуре
и влажности окружающей среды. При этом усиливается потоотделение,
что приводит к потере организмом хлоридов и изменению количественного соотношения ионов натрия, калия, кальция, хлора и фосфора в
крови и тканях тела. Острое утомление у лиц старшего возраста переносится тяжело, а восстановление затягивается и требует особых лечебных
мероприятий.
Хроническое утомление. Хроническое утомление - результат кумуляции сдвигов в нервно-мышечной и вегетативных системах организма,
возникающих при многократной утомительной работе. Оно может возникать как результат систематического недовосстановления при общей и при
локальной нагрузках. Ведущим явлением, характеризующим хроническое
утомление, служит расстройство управляющей функции ЦНС, которое
проявляется в неспособности организма к мобилизации усилий, прогрессирующему снижению общей работоспособности и расстройстве координации при сложных общих и локальных движениях.
Отмечаются также тахикардия, повышение минимального артериального давления, снижение потребления кислорода на 1 кг массы тела,
потливость.
При сохранении способности к осуществлению старых автоматизированных навыков отмечается неспособность к усвоению новых полезных
навыков и действий. В дальнейшем наступает расстройство и старых закрепленных навыков и действий. Физиологическая основа этого явления нарушение баланса возбудительно-тормозных нервных процессов. Возможно снижение способности сохранять концентрацию внимания и бдительность в условиях труда и в быту, бессоница. Устойчивость организма к
неблагоприятным факторам окружающей среды уменьшается. Человек
легко заболевает. Восстановление организма после нагрузок затягивается.
15
Классификация клинических проявлений утомления
1. Легкое утомление – это состояние, которое развивается даже по-
сле незначительной по интенсивности и объему нагрузки. Работоспособность не снижается, основной признак – усталость.
2. Острое утомление – это состояние, которое развивается при пре-
дельной однократной физической нагрузке. Отмечается слабость, снижается работоспособность и мышечная сила, появляются атипические реакции
сердечно-сосудистой системы на функциональные пробы. Клинические
проявления – бледность лица, тахикардия, повышение систолического артериального давления на 40-60 мм рт.ст. и резкое снижение диастолического артериального давления до феномена бесконечного тона, повышение
общего лейкоцитоза, иногда белок в моче.
3. Перенапряжение – это острое состояние после выполнения одно-
кратной нагрузки на фоне сниженного функционального состояния организма. Клинические проявления – общая слабость, вялость, головокружение, иногда обморочное состояние, нарушение координации движения,
сердцебиение, изменение артериального давления, увеличение печени. Эта
форма утомления требует вмешательства врача и тренера.
4. Перетренированность – это состояние, которое развивается у
спортсменов при неправильно построенном режиме тренировок и отдыхе.
Это форсированная подготовка. Клинические проявления – выраженные
нервно-психические сдвиги, нарушение деятельности сердечно-сосудистой
системы, нервной системы, снижение сопротивляемости организма к инфекциям.
5. Переутомление – патологическое состояние организма, которое
проявляется в виде неврозов у людей с неустойчивой нервной системой,
эмоционально впечатлительных, при чрезмерных физических нагрузках.
Проявления - нарушение сна, появление боли в сердце, расстройство
пищеварения, тремор рук. Требует вмешательства врача и тренера.
От процесса восстановления зависит повышение и рост работоспособности, либо ее падение.
Физиологические механизмы восстановления
Физиологические механизмы и процессы, обеспечивающие восстановление, имеют фундаментальное значение для целостных и частных физиологических процессов у лиц разного возраста, в различных условиях
деятельности и окружающей среды. Под восстановлением понимают возвращение физиологического статуса организма после изменений его функционального состояния к исходному (или близкому к нему) состоянию гомеостазиса.
16
В организме как при работе, так и в условиях покоя на всех уровнях
его жизнедеятельности непрерывно происходят тесно взаимосвязанные
друг с другом процессы расхода и восстановления функциональных,
структурных и регуляторных резервов. В состоянии покоя эти процессы
относительно сбалансированы.
При возникновении в результате работы острого или хронического
утомления, имеющего как общий, так и локальный характер, расход вышеназванных резервов преобладает над их восстановлением. Иначе говоря,
катаболизм преобладает над процессами анаболизма.
Процессы восстановления развертываются как перед работой, так и в
течение работы и после ее окончания. Они активизируются в разные часы
суток и другие периоды жизни. При этом функциональное состояние организма может не только возвращаться на исходный уровень, но и превышать его. В этом случае имеет место сверхвосстановление. Особенно часто
это бывает перед началом и после окончания работы.
Особенно велика роль физиологических механизмов, обеспечивающих восстановление для сохранения гомеостазиса в условиях адаптивных
изменений организма.
Восстановление организма после болезни получило название реаби-
литации и связано с особенностями характера и тяжести протекавшего в
организме патологического процесса. Большое значение для лечения имеет
восстановление, протекающее в организме на протяжении всех стадий болезни. Процессы восстановления протекают на уровне тканевых, клеточных и субклеточных структур и охватывают различные физиологические
процессы на органном и системном уровнях жизнедеятельности.
В специальных исследованиях была показана зависимость протекания процессов восстановления от типа нервной системы. Так, у собак со
слабой нервной системой наблюдается легкая истощаемость секреторной
активности слюнных желез, у собак с сильным уравновешенным типом
нервной системы прочный баланс расхода и восстановления в их деятельности; при наличии неуравновешенного типа отмечаются неравномерные
колебания в балансе истощения и восстановления. Процессы расхода и
восстановления касаются и ультраструктур клеток. Так, при усилении
функции миокарда митохондрии мышечных клеток в условиях гипоксии
становятся светлыми, а их кристы разрушаются. При благоприятных условиях они восстанавливаются и увеличиваются. Подобные же процессы
протекают в нейронах.
Различают периодическое, предрабочее, текущее и послерабочее
восстановление.
Восстановительные процессы, протекающие во всех органах и системах работающего организма, оказывают также влияние на совершенствование физиологических механизмов, обеспечивающих надежность его
деятельности. Ход процессов восстановления в большинстве случаев свя-
17
зан с «саморемонтом» и «самоорганизацией» на всех уровнях жизнедеятельности организма. При этом механизмы саморегуляции имеют
ведущее значение.
Длительность динамической активности и устойчивости животных
организмов свидетельствует о больших резервах, которые можно использовать для восстановления сил и работоспособности человека. На важный
физиологический механизм этих процессов обратил внимание И. П. Павлов. Он показал, что работоспособность различных органов определяется
взаимодействием положительного и отрицательного влияния трофических нервов. Он же впервые в работе «Здоровое и больное состояние
больших полушарий» подчеркнул, что процесс торможения в ЦНС не
только ограничивает дальнейшее функциональное разрушение, но и активизирует процессы восстановления в ЦНС и на периферии.
Принято условно считать, что восстановление состоит из трех взаимно дополняющих процессов: 1) устранения изменений и нарушений в
системах нейрогуморального регулирования; 2) устранения продуктов
распада, возникающих в результате работы в тканях и клетках самого работавшего органа на месте их возникновения; 3) устранения продуктов
распада, которые в процессе и после напряженной работы могли перейти
из работавших органов во внутреннюю среду организма.
Периодическое восстановление
Функциональное состояние организма в течение жизни неоднократно и периодически меняется. При этом изменения, возникающие у человека в различных органах, системах и организме в целом за счет мобилизации процессов восстановления, постоянно возвращаются на уровень, близкий к исходному или его превышающий.
Эти изменения протекают как в краткие интервалы времени, так и в
течение относительно длительных периодов. Изменения на различных
уровнях жизнедеятельности не всегда синхронны. Так, например, в покое
динамика восстановления периодически изменяющегося уровня сахара в
крови, активности слюнных желез и других констант, характеризующих
гомеостазис организма, разновременна и не совпадает во времени и по активности. Периодическое восстановление связано с биоритмами, которые
обусловлены суточной периодикой (во время сна и бодрствования), временем года (весенне-летний и зимний периоды), возрастными периодами
(отмечается снижение активности восстановительных процессов у лиц
среднего и старшего возраста), а также биоритмами, лежащими в основе
циклических функциональных изменений в организме человека и животного (например, месячных циклов у женщин и др.).
Активность восстановительных процессов в разные периоды жизненных циклов меняется под влиянием изменения природных условий.
18
Так, например, изменение временного пояса, температурных условий,
геомагнитные бури могут значительно уменьшить активность процессов
восстановления, что часто приводит к снижению умственной и физической работоспособности.
Восстановление периодически активизируется как под влиянием наследственных нейрогуморальных механизмов, так и условнорефлекторных
связей, образовавшихся в условиях жизни и труда. Оно может подвергаться изменениям и переделке под влиянием новой системы внешних и внутренних условнорефлекторных раздражителей. На уровень и характер периодичности восстановления воздействует эмоциональное состояние человека. Взаимодействие эндогенных и экзогенных ритмов также оказывает влияние на физиологические процессы, связанные с периодическим
восстановлением.
Периодические восстановительные процессы также лежат и в основе замены тканей, которые отмирают в процессе нормальной жизнедеятельности организма (физиологическая регенерация), что обеспечивает
сохранение функции органов и систем. Например, восполнение непрерывно отмирающих форменных элементов крови - эритроцитов, лейкоцитов; восстановление клеток эпидермиса кожи и слизистых оболочек, которые непрерывно отторгаются.
Восстановительные процессы протекают и при поражении органов и
тканей. В условиях разных видов острой и хронической патологии они
имеют особенности и влияют на течение болезни.
Характер физиологических сдвигов, имеющих место в различные
отрезки времени периодического восстановления, оказывает влияние на
восстановительные процессы, связанные с относительной кратковременной функциональной активностью, а также тем или иным заболеванием.
Предрабочее восстановление и сверхвосстановление. Перед работой
изменения в организме могут происходить в двух основных направлениях.
Во-первых, они обеспечивают организацию регуляторных механизмов и
предрабочую мобилизацию функциональных резервов. Во-вторых, происходит накопление энергетических и других резервов в организме (особенно в органах и тканях, которым предстоит активная деятельность). Если
предрабочий период достаточно длителен, то динамика этих процессов
особенно значительна. Они возникают по механизму условного и безусловного рефлексов в период предстартового состояния и характеризуют
«готовность к действию» (по Ю. Бейнбриджу) или «предупреждающую
готовность» (по А. А. Ухтомскому).
Протекающие в предрабочий период восстановительные процессы
обеспечивают эффективность разминки.
19
Текущее восстановление
Текущее восстановление проходит во все периоды функциональной
активности, обеспечивая развертывание функций в период врабатываемости, сохранение работоспособности в ходе упражнения и отдаление явлений утомления.
В активизации физиологических процессов, лежащих в основе текущего восстановления, ведущую роль играют высшие отделы ЦНС. Гипоталамус обеспечивает развитие процессов восстановления в работающих органах и тканях за счет нейроэндокринных механизмов, активизирующих
функцию гипофиза, надпочечников, поджелудочной железы и др. Особенно важна роль адаптационно-трофических влияний симпатической нервной системы (на функцию ЦНС - внутренних органов и скелетных мышц).
Рефлекторные процессы обеспечивают оптимальную динамику активности
и переключения в работе нервных центров, сокращения и расслабления
различных групп мышц и функциональных единиц в мышцах. Большую
роль в восстановительных процессах играет активизация периодического
функционирования капилляров, воспринимающих точек кожи, долек
слюнной железы и др. Это создает дополнительные возможности для организма в активизации различных сторон этих процессов. Сосудистые нервные центры обеспечивают дополнительное поступление энергетических и
других резервов к тканям за счет перераспределения к ним тока крови.
Центры, регулирующие обмен веществ, оказывают влияние на восстановление энергетических ресурсов. Все эти процессы обеспечивают сохранение работоспособности и отдаление (в определенных пределах) утомления,
что находит, в частности, выражение в сохранении длительности пауз между периодами функциональной активности (например, при сокращении
сердца, скелетных мышц), координированности силы и быстроты мышечного сокращения при ее динамической ритмической активности.
В ходе не только физической, но и умственной работы восстановительные процессы активизируются за счет изменения координационных
механизмов (когда один частный вид координационного механизма сменяется на другой без изменения характера деятельности, а также при изменении работы). Однако само переключение, как уже говорилось, требует затраты значительной нервной энергии, и поэтому оно может быть в полной
мере эффективным для активизации процессов восстановления только при
достижении предварительной подготовленности к осуществлению двигательных координаций и умственной активности.
В целом же текущее восстановление обеспечивает сохранение гомеостазиса в условиях данного вида активности и имеет волнообразный
характер. Оно осуществляется при взаимодействии нервно-гуморальных
механизмов регуляции и имеет особенности в зависимости от состояния
организма (врабатывания, устойчивого состояния, утомления и др.).
20
Послерабочее восстановление и сверхвосстановление. Оно протекает
различное время и имеет фазовый характер. Изучение механизмов послерабочего восстановления имеет большое практическое значение, поскольку позволяет дать характеристику: 1) тяжести проведенной работы; 2) переносимости ее человеком; 3) длительности необходимого отдыха для восстановления работоспособности до исходного уровня; 4) влияние работы
на дальнейшее накопление резервов в организме (сверхвосстановление).
Степень изменения двигательных и вегетативных функций после
мышечной работы и продолжительность этих изменений находятся в
прямой зависимости от величины выполненной работы, физиологических
ресурсов человека, включая его генетические особенности, состояние
тренированности и пр.
Важное значение в развитии послерабочего восстановления играет
функция коры больших полушарий, которая оказывает влияние на различные стороны этого процесса как в разных отделах ЦНС, так и на периферии. Например, у человека после выполнения мышечной работы различного характера (работа с общим воздействием, а также «локального характера» на плечевом эргографе) отмечается последовательное изменение силы
и скорости условных и безусловных рефлексов. Непосредственно после
окончания работы наблюдается, как правило, укорочение времени рефлексов и усиление рефлекторных реакций как условного, так и безусловного
характера. Это состояние связано с наличием «остаточного» или «послерабочего» возбуждения. Длительность послерабочего возбуждения может
быть различна и зависит как от продолжительности и характера работы,
так и от состояния человека. Было установлено, что у лиц, тренированных
и выполняющих привычную нагрузку, послерабочее возбуждение либо отсутствует, либо кратковременно. Продолжительность послерабочего возбуждения в центральной нервной системе выражена по-разному в различных эффекторных системах. Так, в двигательной системе состояние остаточного возбуждения устраняется быстрее, тогда как вегетативные, например, слюноотделительные рефлексы остаются на высоком уровне значительно дольше.
После первой фазы послерабочего остаточного возбуждения в центральной нервной системе наступает вторая фаза - фаза послерабочего, или
восстановительного, торможения, которое характеризуется ослаблением
рефлекторных реакций. Предполагается, что механизмы возникновения
послерабочего торможения - следствие процессов последовательной индукции в ранее возбужденных центрах. Длительность этой фазы послерабочего торможения, как и его глубина, зависит от тяжести проделанной
работы и физиологического состояния человека. При длительной и тяжелой работе фаза послерабочего торможения может наступить после окончания работы без предварительного повышения фазы послерабочего возбуждения центральной нервной системы. Это связано с возможным разви-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]