Физиологические основы утомления спортсменов

Теоретическое и практическое значение проблемы утомления опреде­ляется тем, что ее закономерности являются физиологической основой ра­ботоспособности человека и научной организации труда. Это, прежде всего предполагает приведение условий труда человека в соответствие с его пси­хофизиологическими возможностями.

6.1. 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.

6.2. Факторы утомления и состояние функций организма.

Основным фактором, вызывающим утомление, является физиче­ская или умственная нагрузка, падающая на афферентные системы во время работы. Зависимость между величиной нагрузки и степенью утомле­ния почти всегда бывает линейной, то есть чем больше нагрузка, тем более выраженным и ранним является утомление. Помимо абсолютной величины нагрузки, на характере развития утомления сказывается еще и ряд ее осо­бенностей, среди которых следует выделить: статический или динамиче­ский характер нагрузки, постоянный или периодический ее характер и ин­тенсивность нагрузки.

Наряду с основным фактором (рабочей нагрузкой), ведущим к утомле­нию, существует ряд дополнительных или способствующих факторов. Эти факторы сами по себе не ведут к развитию утомления, однако, сочета­ясь с действием основного, способствуют более раннему и выраженному наступлению утомления. К числу дополнительных факторов можно отне­сти:

§ факторы внешней среды (температура, влажность, газовый состав, барометрическое давление и др.);

§ факторы, связанные с нарушением режимов груда и отдыха;

§ факторы, обусловленные изменением привычных суточных биорит­мов, и выключение сенсорных раздражений;

социальные факторы, мотивация, взаимоотношения в команде и др. Субъективные и объективные признаки утомления весьма многообраз­ны, и их выраженность в значительной мере зависит от характера выполняемых упражнений и психофизиологических особенностей человека. К субъективным признакам утомления относится чувство усталости, об­щее или локальное. При этом появляются боли и чувство онемения в ко­нечностях, пояснице, мышцах спины и шеи, желание прекратить работу или изменить ее ритм и др.

Еще более разнообразными являются объективные признаки. При любом виде утомления детальное обследование может обнаружить изме­нения в характере функционирования любой системы организма, начиная от двигательной, сердечно-сосудистой и центральной нервной системы и кончая такими, казалось бы, не связанными с непосредственной работой системами, как пищеварительная и выделительная. Такое многообразие изменений отражает закономерности функционирования организма как единого целого и характеризует непосредственные реакции обеспечения функциональной нагрузки, а также адаптационные и компенсационные сдвиги.

При утомлении со стороны центральной нервной системы отмечают­ся нарушение межцентральных взаимосвязей в коре головного мозга, ос­лабление условно-рефлекторных реакций, неравномерность сухожильных рефлексов, а при переутомлении - развитие неврозоподобных состояний.

Изменения сердечно-сосудистой системы характеризуются тахикар­дией, лабильностью артериального давления, неадекватными реакциями на дозированную физическую нагрузку, некоторыми электрокардиографиче­скими сдвигами. Кроме того, снижается насыщение артериальной крови кислородом, учащается дыхание и ухудшается легочная вентиляция, ко­торая при переутомлении может существенно уменьшаться.

В крови снижается количество эритроцитов и гемоглобина, отмечается лейкоцитоз, несколько угнетается фагоцитарная активность лейкоцитов и уменьшается количество тромбоцитов. При переутомлении иногда отме­чают болезненность и увеличение печени, нарушение белкового и углевод­ного обмена.

Однако все эти изменения не возникают одновременно и не развивают­ся в одном и том же направлении. Их динамика определяется рядом закономерностей, и лишь обнаружив эти закономерности, можно не только по­нять ход развития утомления, но и дать правильную оценку состоянию че­ловека и активно противодействовать развивающемуся утомлению.

Изменения возникают в первую очередь в тех органах и системах, которые непосредственно осуществляют выполнение профессиональ­ной деятельности. При физической работе - это мышечная система и двигательный анализатор. Одновременно изменения могут появляться в тех системах и органах, которые обеспечивают функционирование этих ос­новных работающих систем - дыхательной, сердечно-сосудистой, крови и др. С другой стороны, может быть и такое положение, когда уже имеет ме­сто снижение функций организма (основных и обеспечивающих систем), а спортивная работоспособность еще сохраняется на высоком уровне. Это зависит от морально-волевых качеств спортсмена, мотивации и др.

Изменения в некоторых системах, не связанных непосредственно с обеспечением выполнения специальных упражнений, при утомлении имеют принципиально иной генез и либо являются вторичными, имеющими общий, неспецифический характер, либо имеют регуляторное или компенсаторное значение, то есть направлены на сбалансирова­ние функционального состояния организма. Из сказанного становится оче­видным, что ведущее значение в развитии явлений утомления имеет центральная нервная система, обеспечивающая интеграцию всех систем организма, регуляцию и приспособление этих систем во время работы. Возникшие в процессе утомления изменения функционального состояния центральной нервной системы отражают, таким образом, двойственный процесс - изменения, связанные с перестройкой функционирования регу­лируемых систем, и сдвиги, возникающие в связи с процессом утомления в самих нервных структурах.

Утомление динамично по своей сущности и в своем развитии имеет не­сколько последовательно возникающих признаков. Первым признаком возникновения утомления при физической работе является нарушение автоматичности рабочих движений. Второй признак, который наибо­лее четко может быть установлен - это нарушение координации движений. Третий признак - значительное напряжение вегетативных функ­ций при одновременном падении производительности труда, а затем и нарушение самого вегетативного компонента. При выраженных степенях утомления новые мало усвоенные двигательные навыки могут угаснуть полностью. При этом очень часто растормаживаются старые, более проч­ные навыки, не соответствующие новой обстановке. В спортивной практи­ке это может служить причиной возникновения различных срывов, травм и т. д.