Функциональные сдвиги при нагрузках переменной мощности

Работа переменной мощности особенно характерна для спортивных игр и единоборств, она наблюдается и при стандартных ациклических упраж­нениях - в гимнастике, акробатике, фигурном катании и др., а также при рывках, спуртах, финишировании в циклических упражнениях.

Каждое изменение мощности работы требует нового сдвига ак­тивности различных органов и систем организма спортсмена. При этом быстрые изменения в деятельности ЦНС и двигательного аппарата не могут сопровождаться столь же быстрыми перестройками вегетативного обеспечения работы. На этот переходный процесс затрачивается некоторое время, так называемое время задержки. В это время ткани организма ис­пытывают недостаточность кислородного снабжения и возникает кисло­родный долг. Чем больше спортсмен адаптирован к работе переменной мощности, тем меньше у него время задержки, т. е. быстрее возникают сдвиги в дыхании, кровообращении, энерготратах и накапливается мень­ший кислородный долг. Вегетативные системы у адаптированных спорт­сменов становятся более лабильными - они легче повышают функцио­нальную активность при повышении мощности работы и быстрее успевают восстанавливаться при каждом ее снижении, даже в процессе работы. Важно при этом, что восстановление по ходу работы не доводит функцио­нальные показатели до уровня покоя, а сохраняет их на некотором опти­мальном уровне. Например, ЧСС в процессе игры в баскетбол колеблется в Диапазоне от 130 до 180 уд•мин^-1. У фехтовальщиков в ходе тренировоч­ных индивидуальных уроков или соревновательных поединков каждая отдельная микропауза позволяет несколько снять высокий уровень нервно-эмоциональной напряженности и немного восстановить функции дыхания и кровообращения, но при этом сохраняется необходимый рабочий уро­вень их показателей и не удлиняется время реакции.

Для тестирования адаптации спортсменов к работе переменной мощно­сти используют физические нагрузки (степт-тест, велоэргометрический тест), в которых в случайном порядке или с определенной закономерно­стью варьируют мощность работы и при этом регистрируют ЧСС (или дру­гие физиологические показатели). Расчет корреляции ЧСС и мощности на­грузки позволяет судить о приспособленности организма конкретного спортсмена к данной работе.

3.4. Прикладное значение функциональных изменений для оценки работоспособности спортсменов.

Знание основных закономерностей функциональных сдвигов организма человека при мышечной работе позволяет их использовать для решения многих прикладных задач, в частности - для физиологии спорта. Среди важнейших физиологических критериев, определяющих адаптированностъ организма спортсмена к физическим нагрузкам и текущий уровень работо­способности, можно отметить следующие.

§ Скорость перестройки деятельности отдельных органов и систем организма от уровня покоя на оптимальный рабочий уровень и ско­рость обратного перехода к уровню покоя, что характеризует хоро­шую приспособленность организма спортсменов к физическим на­грузкам.

§ Длительность удержания рабочих сдвигов различных функций на оптимальном рабочем уровне, что определяет адаптацию к работе постоянной мощности.

§ Величина функциональных сдвигов при одинаковой работе, по ко­торой можно оценивать более высокую подготовленность спортсме­на к более экономному выполнению нагрузки.

§ Тесное соответствие перестроек вегетативных функций перемен­ному характеру работы, что характеризует адаптацию к работе пере­менной мощности.

§ Прямо пропорциональная зависимость между уровнем потребле­ния кислорода, ЧСС, минутного объема дыхания и кровообращения, с одной стороны, и мощностью работы, с другой стороны, которая позволяет использовать различные нагрузочные тесты с регистраци­ей данных показателей для оценки работоспособности спортсменов.

4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЙ ОРГАНИЗМА ПРИ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

В ходе систематической тренировки организм спортсмена испытывает ряд различных функциональных состояний, тесно взаимосвязанных друг с другом, где каждое предыдущее влияет на протекание последующе­го. До начала работы у спортсмена возникает предстартовое и собствен­но стартовое состояние, к которым присоединяется влияние разминки, от качества разминки и характера предстартового состояния зависят ско­рость и эффективность врабатывания в начале работы, а также наличие или отсутствие мертвой точки. Эти процессы определяют, в свою оче­редь, степень выраженности и длительность устойчивого состояния, а от него зависит скорость наступления и глубина развития утомления, что да­лее обуславливает особенности процессов восстановления. В зависимости от успешности протекания восстановительных процессов у спортсмена пе­ред началом следующего тренировочного занятия или соревнования про­явятся те или иные формы предстартовых реакций, что опять - таки будет определять последующую двигательную деятельность.

4.1. Роль эмоций при спортивной деятельности.

В регуляции функциональных состояний, которые являются базой дви­гательной деятельности человека, принимают участие различные психоло­гические, нервные и гуморальные механизмы: потребности, основные источники активности; мотивы, побуждающие к удовлетворению этих по­требностей; эмоции, подкрепляющие деятельность; речевая регуляция (самоорганизация и самомобилизация); гормональные влияния - выделе­ние гормонов гипофиза, надпочечников и др.

4.1.1. Значение эмоций.

Спортивная деятельность, и, в первую очередь, выступления на сорев­нованиях, вызывает в организме спортсмена двоякого рода влияния:

¨ физическое напряжение, связанное с осуществлением нагрузочной мышечной работы, и

¨ эмоционально-психическое напряжение, вызываемое экстремаль­ными раздражителями (стрессорами).

К последним относятся 3 фактора:

¨ большой объем информации поступающий к спортсмену, который создает информационную перегрузку (особенно, в игровых видах спорта, единоборствах, скоростном спуске на лыжах с гор и т. п.);

¨ необходимость перерабатывать информацию в условиях дефицита времени,

¨ высокий уровень мотивации - социальной значимости принимае­мых спортсменом решений.

При осуществлении этих процессов огромна роль эмоций.

Эмоции представляют собой личностное отношение человека к окружающей среде и себе, которое определяется его потребностями и мо­тивами. Их значение в поведении заключается в оценочном влиянии на деятельность специфических систем организма (сенсорных и мотор­ных). Эмоции обеспечивают избирательное поведение человека в ситуа­ции со многими выборами, подкрепляя определенные пути решения задач и способы действий.

В спорте они постоянно сопровождают спортсменов, которые испыты­вают "мышечную радость", "спортивную злость", "горечь поражения" и "радость победы". Эмоции ярко проявляются в предстартовом состоянии, а также во время спортивной борьбы, являются важным компонентом в процессе тактического мышления. Эмоциональный настрой увеличивает максимальную произвольную силу и скорость локомоций.

4.2.2. Психофизиологические механизмы проявлении эмоций.

Эмоции подразделяют на низшие (имеющиеся и у животных) и выс­шие, связанные с социальными аспектами жизни человека (интеллектуальные, моральные, эстетические), его сознательным поведе­нием и познавательной деятельностью - интересами, сознаваемыми и несознаваемыми мотивами (побуждениями, влечениями), чувствами, поис­ками информации. Они возникают при недостаточном удовлетворении по­требностей, при расхождении необходимой и реальной информации.

В возникновении эмоций участвуют некоторые отделы коры боль­ших полушарий и подкорковые образования - нижние и внутренние по­верхности больших полушарий (поясная извилина, гиппокамп), некоторые ядра таламуса, гипоталамус, сетевидное образование срединных отделов ствола мозга. Эти образования представляют собой так называемый лимбико-ретикулярный комплекс, который совместно с высшими отделами коры формирует эмоции человека.

Эмоциональные реакции включают двигательные, вегетативные и эндокринные проявления, изменения дыхания, частоты сердечных сокра­щений, артериального давления, деятельности скелетных и мимических мышц, выделение гормонов - адренокортикотропного гормона гипофиза, адреналина, норадреналина и кортикоидов, выделяемых надпочечниками.

Различают эмоции положительные и отрицательные. При электри­ческих раздражениях в опытах на животных и при лечебных процедурах в клинике у человека были обнаружены центры удовольствия (в гипотала­мусе, среднем мозге) и неудовольствия (в некоторых областях таламуса). Больные при раздражении этих центров испытывали "беспричинную ра­дость'', "беспредметную тоску", "безотчетный страх".

Включаясь в сложные психические процессы, эмоции участвуют в принятии решений, обеспечивают эвристическое мышление, подкрепляя "озарение". У детей 2-3 лет в отличие от взрослых эмоциональная окраска слов имеет большее значение, чем их смысловой компонент.

Эмоции являются механизмом регуляции интенсивности движе­ний, вызывая мобилизацию функциональных резервов организма в экстре­мальных ситуациях. Это особенно наглядно проявляется в соревнователь­ных условиях, когда результативность выступлений спортсмена превышает его достижения на тренировочных занятиях. Одиночное выполнение рабо­ты, при обычной мотивации, всегда менее длительно и менее эффективно, чем при соревновании с другими лицами, при повышенной мотивации. Способность к мобилизации функциональных резервов при повышенной мотивации в наибольшей мере присуща опытным квалифицированным спортсменам, в то же время нетренированные лица чаще всего исчерпыва­ют резервы своего организма уже при обычной мотивации.

Значительные нервно-психические напряжения при спортивной дея­тельности приводят к резкому усилению эмоциональных реакций, обуслав­ливая эмоциональный стресс у спортсменов, а при чрезмерном воздействии вызывают негативные проявления эмоций - дистресс (ухудшение функционального состояния и активности организма, сниже­ние иммунитета).

В формировании эмоций и эмоциональных стрессов участвует особый класс биологических регуляторов - нейропептиды (энкефалины, эндорфины. опиатные пептиды). Они представляют собой осколки белковых мо­лекул - короткие аминокислотные цепочки. Нейропептиды распределены широко и неравномерно в различных отделах головного и спинного мозга. Действуя в области контактов между нейронами, они способны усиливать или угнетать их функции, обеспечивая обезболивающий эффект, улучшая память и формирование двигательных навыков, изменяя сон и температуру тела, снимая тяжелые состояния при алкоголизме - абстиненции. Их кон­центрация в нервной системе уменьшается при ограничениях двигательной активности и увеличивается при эмоциональных реакциях, стрессах. Обна­ружено, в частности, что у спортсменов в соревновательных условиях концентрация нейропептидов в 5-6 раз превышает их обычное содержание у нетренированных лиц.

4.2. Предстартовые состояния.

Предстартовые состояния возникают задолго до выступ­ления, за несколько дней и недель до ответственных стартов. Возникает мысленная настройка на соревнование, повышенная мотивация, растет двигательная активность во время сна, повышается обмен веществ, увели­чивается мышечная сила, в крови повышается содержание гормонов, эрит­роцитов и гемоглобина.

Эти проявления усиливаются за несколько часов до старта и еще более за несколько минут перед началом работы, когда возникает собственно стартовое состояние.

4.2.1. Формы проявления и физиологические механизмы предстартовых состояний.

Предстартовые состояния возникают по механизму условных реф­лексов,

Физиологические изменения возникают на условные сигналы, которы­ми являются раздражители, сопутствующие предшествующим занятиям (вид стадиона, спортивного зала, наличие соперников, спортивная форма и др.).

В мозгу человека перед выполнением какого-либо произвольного дей­ствия появляются определенные сдвиги. Возникает замысел и план пред­стоящего действия. Происходят изменения электрической активности в ко­ре больших полушарий - усиливаются межцентральные взаимосвязи, из­меняется амплитуда потенциалов и огибающая их кривая, появляется от­ражающая подготовительные процессы условная негативная волна (так на­зываемая "волна ожидания"), наблюдаются медленные потенциалы в тем­пе предстоящего движения ("меченые ритмы" ЭЭГ), в моторной коре воз­никают так называемые премоторные и моторные потенциалы. Все эти изменения отражают подготовку мозга к предстоящему действию и вызы­вают сопутствующие вегетативные сдвиги и изменения моторной системы, т.е. происходит актуализация рабочей доминанты со всеми ее мотор­ными и вегетативными компонентами.

Различают предстартовые изменения двух видов - неспецифиче­ские (при любой работе) и специфические (связанные со спецификой предстоящих упражнений).

К числу неспецифических изменений относят 3 формы предстар­товых состояний: боевую готовность, предстартовую лихорадку и предстартовую апатию.

Боевая готовность обеспечивает наилучший психологиче­ский настрой и функциональную подготовку спортсменов к работе. Наблюдается оптимальный уровень физиологических сдвигов - повышен­ная возбудимость нервных центров и мышечных волокон, адекватная вели­чина поступления глюкозы в кровь из печени, благоприятное превышение концентрации норадреналина над адреналином, оптимальное усиление частоты и глубины дыхания и частоты сердцебиений, укорочение времени двигательных реакций.

В случае возникновения предстартовой лихорадки возбу­димость мозга чрезмерно повышена, что вызывает нарушение тонких механизмов межмышечной координации, излишние энерготраты и преж­девременный дорабочий расход углеводов, избыточные кардиореспираторные реакции. При этом у спортсменов отмечена повышенная нервоз­ность, возникают фальстарты, а движения начинаются в неоправданно бы­стром темпе и вскоре приводят к истощению ресурсов организма.

В противоположность этому, состояние предстартовой апатии харак­теризуется недостаточным уровнем возбудимости центральной нерв­ной системы, увеличением времени двигательной реакции, невысокими изменениями в состоянии скелетных мышц и вегетативных функций, по­давленностью и неуверенностью в своих силах спортсмена. В процессе длительной работы негативные сдвиги состояний в результате лихорадки и апатии могут преодолеваться, но при кратковременных упражнениях такой возможности нет.

Специфические предстартовые реакции отражают особенности предстоящей работы. Например, функциональные изменения в организ­ме выше перед бегом на короткие дистанции по сравнению с предстоящим бегом на длинные дистанции; они больше перед соревнованиями по срав­нению с обычной тренировкой. В коре больших полушарий больше акти­вируются те зоны, которые должны вовлекаться в работу; перед цикличе­скими упражнениями возникают колебания потенциалов в темпе пред­стоящего движения.

4.2.2. Регуляция предстартовых состояний.

Чрезмерные предстартовые реакции снижаются у спортсменов по мере привыкания к соревновательным условиям.

На формы проявления предстартовых реакций оказывает влияние тип нервной системы: у спортсменов с сильными уравновешенными нервны­ми процессами - сангвиников и флегматиков чаще наблюдается боевая го­товность, у холериков - предстартовая лихорадка; меланхолики в трудных ситуациях подвержены предстартовой апатии.

Умение тренера провести необходимую беседу, переключить спортсме­на на другой вид деятельности способствует оптимизации предстартовых состояний. Используют для этого и массаж. Однако наибольшее регули­рующее воздействие оказывает правильно проведенная разминка. В случае предстартовой лихорадки необходимо проводить разминку в невысоком темпе, подключить глубокие ритмичные дыхания (гипервентиляцию), так как дыхательный центр оказывает мощное нормализующее влияние на ко­ру больших полушарий. При апатии, наоборот, требуется проведение раз­минки в быстром темпе для повышения возбудимости в нервной и мышеч­ной системах.

4.3. Разминка и врабатывание.

В подготовке организма к предстоящей работе очень велика роль раз­минки, так как здесь к условно-рефлекторному механизму предстартовых состояний подключаются безусловно-рефлекторные реакции, вызванные работой мышц.

4.3.1. Разминка.

Различают общую и специальную часть разминки.

Общая разминка - неспецифична. Она направлена на повышение функционального состояния организма и создание оптимального возбуж­дения центральных и периферических звеньев двигательного аппарата. Еще до начала работы создаются условия для формирования новых двига­тельных навыков и наилучшего проявления физических качеств. Разогре­вание мышц снижает их вязкость, повышает гибкость суставно-связочного аппарата, способствует отдаче тканям кислорода из оксигемоглобина кро­ви, активирует ферменты и ускоряет протекание биохимических реакций. Однако разминка не должна доводить спортсмена до утомления и вызы­вать появление температуры выше 38°С, что вызовет отрицательный эф­фект.

Специальная часть разминки обеспечивает специфиче­скую подготовку к предстоящей работе именно тех нервных центров и ске­летных мышц, которые несут основную нагрузку. Происходит оживление рабочих доминант и созданных на их базе двигательных динамических стереотипов, вегетативные сдвиги достигают уровня, необходимого для быстрого вхождения в работу.

Оптимальная длительность разминки составляет 10-30 мин, а интервал до работы не должен превышать 15 мин, после чего эффект разминки сни­жается.

4.3.2. Врабатывание.

Периоды покоя и работы характеризуются относительно устойчивым состоянием функций организма, с отлаженной их регуляцией. Между ними имеются 2 переходных периода - врабатывания (от покоя к работе) и вос­становления (от работы к покою).

Период врабатывания отсчитывают от начала работы до по­явления устойчивого состояния. Во время врабатывания осуществляются 2 процесса:

¨ переход организма на рабочий уровень и

¨ сонастройка различных функций.

Врабатывание различных функций отличается гетерохронностью, т. е. разновременностью, и увеличением вариативности их показателей.

Сначала и очень быстро врабатываются двигательные функции, а затем более инертные вегетативные. Из вегетативных показателей бы­стрее всего нарастают до рабочего уровня частотные параметры - частота сердечных сокращений и дыхания, затем объемные характеристики - ударный и минутный объемы крови, глубина вдоха и минутный объем ды­хания. За их перестройками следует рост потребления кислорода и, позже всего, налаживание терморегуляции (этот момент сопровождается потоот­делением). Инерция вегетативных сдвигов связана, в частности, с тем, что в начальные моменты работы мощная моторная доминанта оказывает от­рицательное (тормозное) влияние на вегетативные центры.

Более быстрое врабатывание наблюдается у более квалифицированных спортсменов, в более молодом возрасте (у подростков) и в период спор­тивной формы у спортсмена.

Увеличение вариативности отражает поиски различными функциями рабочего уровня сдвигов, адекватного для данного упражнения. Анализ Длительности сердечных циклов и дыхательных циклов показывает их большой разброс в этот трудный для организма переходный период. С пе­реходом к устойчивому состоянию при работе постоянной мощности вариативность функций снижается. Например, коэффициент вариации длительности сердечных циклов составляет у бегунов-разрядников в покое 5-10%, при врабатывании - 25-30%, в устойчивом состоянии - 2-4%.

Период врабатывания может завершаться появлением "мертвой точки". Она возникает у недостаточно подготовленных спортсменов в результате дискоординации двигательных и вегетативных функций. При слишком интенсивных движениях и замедленной перестройке вегета­тивных процессов нарастает заметный кислородный долг, возникает тяже­лое субъективное состояние. Происходит рост содержания лактата в крови, рН крови снижается до 7,2 и менее. У спортсмена наблюдаются одышка и нарушения сердечного ритма (аритмия, экстрасистолия), уменьшается жизненная емкость легких. В ЭМГ увеличивается амплитуда потенциалов работающих мышц, в ЭЭГ развивается десинхронизация активности. В этот период работоспособность резко падает. Она возрастает лишь после волевого преодоления "мертвой точки", когда открывается "второе дыха­ние", или в результате снижения интенсивности работы. Подобное состоя­ние может неоднократно повторяться во время длительной работы при по­вышениях ее мощности, неадекватных возможностям спортсмена.

4.4. Устойчивое состояние при циклических упражнениях.

При длительной циклической работе относительно постоянной мощно­сти (в зонах большой и умеренной мощности, частично субмаксимальной мощности) в организме спортсмена возникает устойчивое состояние (steady state), которое продолжается от момента завершения врабатывания до начала утомления.

4.4.1. Виды устойчивого состояния.

По характеру снабжения организма кислородом выделили 2 вида ус­тойчивого состояния.

§ Кажущееся (или ложное) устойчивое состояние (при работе большой и субмаксимальной мощности), когда спортсмен достигает уровня максимального потребления кислорода, но это потребление не покрывает высокого кислородного запроса и образуется значи­тельный кислородный долг.

§ Истинное устойчивое состояние при работе умеренной мощно­сти, когда потребление кислорода соответствует кислородному запросу, и кислородный долг почти не образуется.

4.4.2. Физиологические особенности устойчивого состояния при циклических упражнениях.

За исключением кратковременных циклических упражнений макси­мальной мощности, во всех других зонах мощности после окончания вра­батывания устанавливается устойчивое состояние. При этом мощность ра­боты, несмотря на некоторые отклонения, практически близка к постоян­ной. Такое состояние характеризуется следующими особенностями.

§ Мобилизация всех систем организма на высокий рабочий уровень (главным образом, кардиореспираторной системы и системы крови, обеспечивающих достижение МПК).

§ Стабилизация множества показателей, влияющих на спортивные показатели - длины и частоты шагов, амплитуды колебаний общего центра масс, частоты и глубины дыхания, частоты сердечных со­кращений, уровня потребления кислорода и пр. (хотя некоторые по­казатели могут монотонно возрастать, например, температура тела, или снижаться, например, оксигенапия крови).

§ Согласование работы различных систем организма, которое сменяет их дискоординацию периода врабатывания - например, устанавлива­ется определенное соотношение темпа дыхания и движения (1 : 1,1 : 3 и др.).

У тренированных спортсменов выраженность устойчивого состояния и КПД работы больше, чем у нетренированных лиц.

4.5. Особые состояния организма при ациклических, статических и упражнениях переменной мощности.

Различные виды стандартных ациклических упражнений, а также си­туационных упражнений характеризуются переменной мощностью работы, т. е. отсутствием классических форм устойчивого состояния.