Функциональная система адаптации.

Проведенные в последние годы исследования механизмов и закономер­ностей адаптации людей к различным условиям деятельности привели нас к убеждению в том, что долговременная адаптация обязательно сопро­вождается следующими физиологическими процессами: а) перестрой­кой регуляторных механизмов, б) мобилизацией и использованием ре­зервных возможностей организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека (Солодков А.С., 1981, 1988). По сути дела, эти три физиологические реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких приспособительных перестроек относится к любой деятельности че­ловека.

В достижении устойчивой и совершенной адаптации большую роль иг­рают перестройка регуляторных приспособительных механизмов и моби­лизация физиологических резервов, а также последовательность их включения на разных функциональных уровнях. Очевидно, вначале включаются обычные физиологические реакции и лишь затем - реакции напряжения механизмов адаптации, требующие значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит в ко­нечном итоге к формированию специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека (Солодков А.С., 1998).

Такая функциональная система у спортсменов представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, ве­гетативных и исполнительных органов, необходимое для решения за­дач приспособления организма к физическим нагрузкам. Морфофункциональной основой такой системы является образование в организме системного структурного следа (по Ф. 3. Меерсону, 1981) в ответ на мышечную работу, что проявляется созданием новых межцентральных взаимосвязей, повышением активности дыхательных ферментов, гипер­трофией сердца, скелетных мышц и надпочечников, увеличением количе­ства митохондрий, усилением функций вегетативных систем. В целом, функциональная система, ответственная за адаптацию к физическим нагрузкам, включает в себя три звена: афферентное, центральное регуляторное и эффекторное.

Афферентное звено функциональной системы адаптации со­стоит из рецепторов, а также чувствительных нейронов и совокупностей афферентных нервных клеток в центральной нервной системе. Все эти элементы нервной системы воспринимают раздражения из внешней среды и от самого организма и участвуют в осуществлении так называемого аф­ферентного синтеза, необходимого для адаптации. Афферентный синтез возникает, по П. К. Анохину, при взаимодействии мотивации, памяти, об­становочной и пусковой информации. В спорте, в одних случаях (например, у бегунов, лыжников, гимнастов), афферентный синтез для принятия решения о начале своих движений относительно прост и это об­легчает формирование адаптивной системы, в других же (единоборства, спортивные игры), весьма сложен и это затрудняет образование такой сис­темы.

Центральное регуляторное звено функциональной системы представлено нейрогенными и гуморальными процессами управ­ления адаптивными реакциями. В ответ на афферентные сигналы нейрогенная часть звена включает двигательную реакцию и мобилизует вегета­тивные системы на основе рефлекторного принципа регуляции функций. Афферентная импульсация от рецепторов к коре головного мозга вызывает возникновение положительных (возбудительных) и отрицательных (тормозных) процессов, которые и формируют функциональную адаптив­ную систему. В адаптированном организме нейрогенная часть звена быст­ро и четко реагирует на афферентную импульсацию соответствующей мы­шечной активностью и мобилизацией вегетативных функций. В неадапти­рованном организме такого совершенства нет, мышечное движение будет выполнено приблизительно, а вегетативное обеспечение окажется недоста­точным.

При поступлении сигнала о физической нагрузке одновременно с опи­санными выше изменениями происходит нейрогенная активация гумораль­ной части центрального регуляторного звена, ответственного за управление адаптационным процессом. Функциональное значение гуморальных реак­ций (повышенное высвобождение гормонов, ферментов и медиаторов) оп­ределяется тем, что они путем воздействия на метаболизм органов и тканей обеспечивают более полноценную мобилизацию функциональной адаптив­ной системы и ее способность к длительной работе на повышенном уровне.

Эффекторное звено функциональной системы адаптации включает в себя скелетные мышцы, органы дыхания, кровообращения, кровь и другие вегетативные системы. Интенсивность и длительность фи­зических нагрузок на уровне скелетных мышц определяется тремя основ­ными факторами: числом и типом активируемых моторных единиц; уров­нем и характером биохимических процессов в мышечных клетках; особен­ностями кровоснабжения мышц, от чего зависит приток кислорода, пита­тельных веществ и удаление метаболитов. Увеличение силы, скорости и точности движений в процессе долговременной адаптации достигается двумя основными процессами: формированием в центральной нервной системе функциональной системы управления движениями и морфофункциональными изменениями в мышцах (гипертрофия мышц, увеличение мощности систем аэробного и анаэробного энергообразования, возраста­ние количества миоглобина и митохондрий, уменьшение образования и на­копления аммиака, перераспределение кровотока и др.).

Таким образом, формирование функциональной адаптивной системы с вовлечением в этот процесс различных морфофункциональных структур организма составляет принципиальную основу долговременной адаптации к физическим нагрузкам и реализуется повышением эффективности дея­тельности различных органов и систем, и организма в целом. Зная законо­мерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспо­собление к физическим нагрузкам и повышая тренированность, т. е. управ­лять адаптационным процессом.

2.5. Понятие о физиологических резервах организма, их характеристика и классификация.

Учение о физиологических резервах представляет одну из важнейших основ физиологии спорта, так как позволяет правильно оценивать и решать задачи по сохранению здоровья и повышению тренированности спортсме­нов. Представление о резервных возможностях организма связаны с фи­зиологическим учением К. Бернара, П. Бэра, У. Кеннона о сохранении гомеостаза при действии на организм различных неблагоприятных факторов за счет усиления функций жизненно важных органов и систем с использо­ванием их резервов.

Принципиальные положения учения о физиологических резервах в на­шей стране были разработаны в 30-х годах академиком Л. А. Орбели, ко­торый неоднократно подчеркивал положение о значительных возможно­стях организма человека приспосабливаться к необычным условиям внешней среды за счет его резервных возможностей. В дальнейшем идеи Л. А. Орбели нашли плодотворное теоретическое и прикладное развитие прежде всего в физиологии военного труда (Бресткин М. П., 1968; Сапов И. А. и Солодков А. С., 1970; Загрядский В. П., 1976; Солодков А. С., 1978, и др.). В физиологии спорта эта проблема начала изучаться в Москве В. В. Кузне­цовым (1970) и в Ленинграде А. С. Мозжухиным (1979).

В настоящее время под физиологическими резервами организма понимается выработанная в процессе эволюции адаптацион­ная и компенсаторная способность органа, системы и организма в це­лом усиливать во много раз интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного покоя (Бресткин М. П., 1968). Физиологическиерезервы, по мнению автора, обеспечиваются определен­ными анатомо-физиологическими и функциональными особенностями строения и деятельности организма, а именно наличием парных органов, обеспечивающих замещение нарушенных функций (анализаторы, железы внутренней секреции, почки и др.); значительным усилением деятельности сердца, увеличением общей интенсивности кровотока, легочной вентиля­ции и усилением деятельности других органов и систем; высокой резистентностью клеток и тканей организма к различным внешним воздействи­ям и внутренним изменениям условий их функционирования.

В качестве примера проявления физиологических резервов можно ука­зать на то, что во время тяжелой физической нагрузки минутный объем крови у хорошо тренированного человека может достигать 40 л. т. е. уве­личиваться в 8 раз, легочная вентиляция при этом возрастает в 10 раз, обу­славливая увеличение потребления кислорода и выделение углекислого га­за в 15 раз и более. В этих условиях работа сердца человека, как показыва­ют расчеты, возрастает в 10 раз.

Все резервные возможности организма А. С. Мозжухин (1979) пред­лагает разделить на две группы: социальные резервы (психологические и спортивно-технические) и биологические резервы (структурные, био­химические и физиологические). Морфофункциональной основой физио­логических резервов являются органы, системы организма и механизмы их регуляции, обеспечивающие переработку информации, поддержание гомеостаза и координацию двигательных и вегетативных актов.

Физиологические резервы, по мнению автора, включаются не все сразу, а поочередно. Первая очередь резервов реализуется при работе до 30% от абсолютных возможностей организма и включает переход от состояния покоя к повседневной деятельности. Механизм этого процесса - условные и безусловные рефлексы. Вторая очередь включения осуществляется при напряженной деятельности, нередко в экстремальных условиях при работе от 30% до 65% от максимальных возможностей (тренировки, соревнова­ния). При этом включение резервов происходит благодаря нейрогуморальным влияниям, а также волевым усилиям и эмоциям. Резервы третьей очереди включаются обычно в борьбе за жизнь, часто после потери созна­ния, в агонии. Включение резервов этой очереди обеспечивается, по-видимому, безусловно-рефлекторным путем и обратной гуморальной свя­зью.

Во время соревнований или работы в экстремальных условиях диапазон физиологических резервов снижается, поэтому основная задача состоит в его повышении. Оно может достигаться закаливанием организма, общей и специально направленной физической тренировкой, использованием фар­макологических средств и адаптогенов. При этом тренировки восстанав­ливают и закрепляют физиологические резервы организма, ведут к их расширению. Еще в 1890 г. И. П. Павлов указывал, что израсходованные ресурсы организма восстанавливаются не только до исходного уровня, но и с некоторым избытком (феномен избыточной компенсации). Биологиче­ский смысл этого феномена огромен Повторные нагрузки, приводящие к суперкомпенсации, обеспечивают повышение рабочих возможностей организма. В этом и состоит главный эффект систематических тренировок. Под влиянием тренирующих воздействий спортсмен в процессе восстанов­ления становится сильнее, быстрее и выносливее, т. е. в конечном итоге расширяются его физиологические резервы.

3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ.

физические нагрузки вызывают перестройки различных функций орга­низма, особенности и степень которых зависят от мощности и характера двигательной деятельности.