Физиологические основы тренировки мышечной силы и скоростно-силовых качеств.

Адаптация организма к силовой тренировке обусловлена морфоло­гическими, биохимическими и физиологическими изменениями в мышцах, нервной системе, костной ткани. Увеличение силы связано как с гипертрофией мышц, так и с увели­чением плотности миофибрилл внутри клетки, изменением соотношения актина и миозина. Морфологические и фун­кциональные изменения в НС в пер­вую очередь сводятся к разветвлению мотонейронов, увеличению ганглиозных клеток. Изменения кост­ной системы связаны с увеличением плотности костей, их эластичности, гипертрофией костных выступов в местах прикрепления сухожилий мышц. Эти изменения особенно ярко проявляются у пред­ставителей скоростно-силовых видов спорта. В результате специальной тренировки сила увеличивается в 1,5—2,5 раза больше, чем мышечная масса.

Существует два механизма повышения силы. Первый свя­зан с структурными изменениями в мышечной ткани — гипертрофией и, возможно, гиперплазией мышечных волокон; второй - с совершенствованием способностей НС синхронизировать возможно большее количество ДЕ, что приводит к увеличению силы без увеличения объема мышц.

Величина и вид развиваемой силы зависят от соотношения и объема БС- и МС-волокон в мышцах. Быстрые волокна обеспечивают уровень скоростной силы, медленные — статической. Соотношение количества БС- и МС-волокон во многом детерминировано генетически, изме­нение же объема тех или иных волокон легко можно обеспечить тренировкой.

Избирательная гипертрофия мышечных волокон различных типов приводит к приросту соответ­ствующих видов силы: гипертрофия МС-волокон приводит прежде всего к приросту статической силы, БС-волокон — взрывной или скоростной силы.

Длительные нагрузки с подъемом груза, приводящие к развитию силы, вызывают наиболь­шую гипертрофию в волокнах «быстрых» моторных единиц, что приводит к увеличению их удельной площади в мышце до 70%.

Гипертрофия различных типов мышечных воло­кон определяется методикой тренировки. Быстрые мышечные волокна гипертрофируются прежде всего под влиянием упражнений, требующих проявления скоростной силы. При статической работе их гипертрофия происходит лишь в случае предельных по интенсивности и продолжительности направ­лениях.

При предель­ных и околопредельных скоростно-силовых наг­рузках не отмечается заметных изменений васкуляризации мышц, не изменяется мощность системы митохондрий в мышцах. Од­нако происходит перестройка энергетичес­кого метаболизма мышц в направле­нии увеличения мощности системы гликолитического ресинтеза.

Важно учитывать, что сила, приобретенная с помощью упражнений при высоких скоростях дви­жений (более 1000°), имеет перенос на более низ­кие скорости, тогда как сила, развитая использованием упражнений при низких скоростях движения, переноса на двигательные дей­ствия, выполняемые с высокой скоростью, не имеет. Одновременно при тренировке с высокими скоростями движений отмечается большее сниже­ние жировой ткани по сравнению с тренировкой на низких скоростях.

В специальных исследованиях выявлено, что прирост силовых качеств в течение первых дней тренировки связан с совершенствованием внут­римышечной и межмышечной координации, что обусловлено привлечением к работе большего ко­личества двигательных единиц, оптимизацией ра­боты мышц-синергистов, устранением иннервации антагонистов.

5. Мышечная система и выносливость.

Выносливость как двигательное качество зависит от следующих характеристик МС: композиции мышц; структурных особенностей мышечных волокон; особенностей кровоснабжения; особенностей биохимической адаптации мышц.

Композиция мышц. У стайеров медленные волокна составляют около 80% всех волокон исследуемой мышцы, что в среднем в 1,5 раза больше, чем у нетренированных. Тренировка выносливости практически не изменяет соотношения быстрых и медленных волокон в мышцах.

Структурные особенности. Систематическая тренировка на выносливость приводит к рабочей гипертрофии мышц преимущественно за счет развития саркоплазматического типа. Наблюдается повышение плотности митохондрий.

Особенности кровоснабжения. При развитии выносливости наблюдается усиленная капилляризация только активно работающих мышц.

Биохимическая адаптация. Повышается емкость и мощность аэробного процесса.

Биохимический механизм этого явления заключается: а/ в увеличении содержания и активности ферментов аэробного энергетического обмена; б/ в повышении содержания миоглобина (в 1,5-2р); в/ в повышении содержания энергетических источников /гликогена и липидов - максимально на 50%)/; г/ в усилении способности мышц окислять углеводы и жиры.

Медленные волокна обладают очень высокой активностью окислительных ферментов и большим числом митохондрий, т. е. являются волокнами оксидативного типа энер­гетики.

Васкуляризация и содержание в медленных мышцах миоглобина определяют окислительный потенциал волокон.

Три основных фактора определяют интенсивность и длительность мышечной работы на уровне ске­летных мышц: 1) число и тип активируемых ДЕ, 2) уровень биохимических процессов, обеспечивающих образование энергии, 3) уровень кровоснабжения мышцы.

В мышцах, где преобладают мед­ленные ДЕ, работа может поддерживаться дольше, чем в мышцах с преобладанием быстрых единиц.

Ограничение работоспособности скелетных мышц и развитие утомления связаны с падением содержания АТФ, КФ и гликогена в мышцах и накоплением в них La, который угнетающее действует на функцию митохондрий. Чем выше способность митохондрий утилизировать пируват, тем меньше его перейдет в La и тем меньше La накопится в мышцах и крови. Т.о., мощность системы митохондрий мышцы лимитирует интенсивность и длительность ее работы.

К факторам, ограничивающим работоспособность мышц относят накопление в мышцах и крови аммиака, угнетающе дейст­вующего как на саму мышцу, так и на ЦНС.

Адекватное кровоснабжение работающих мышц — один из важнейших факторов, определяющих работоспособность мышечных во­локон. При физической нагрузке кровоток мо­жет возрастать в 10—20 раз и составлять до 80% МОК при 15% в покое. При сильных сок­ращениях в мышцах достигается давление превышающее артериальное, и кровоток в них прекращается.

Пока развиваемое мышцей напряжение составляет от 5 до 10% максимального произвольного сокращения, объемный кровоток в мышце возрастает пропорционально силе сокращения во время нагрузки и после завершения сокращений снижается до исходного уровня в течение 1 мин. При нагрузке, вызывающей сокращения величиной 10—20% от максимального уровня, кровоток в работающих мышцах во время сокращения возрастает довольно незначительно, но быстро увеличивается сразу после конца сокраще­ния; при напряжениях, превышающих 20—30% максимального уровня для одних мышц и 50—70%— для других, кровоток во время сокращения прекращается, но после завершения сокращения возрастает тем больше, чем выше было на­пряжение мышцы. Ограничение кровотока в работающих мышцах способствует накоплению в мышцах La и развитию утомления. При сокращениях с силой выше 20% от максимальной накопление La растет линейно с ростом силы. Максимальных значений накопление La достигает при усилиях, равных 30—60% от максимального уровня.

Мышечную работу можно осуществлять довольно долго, если развиваемое мышцами напряжение не будет превосходить уровень 10—20% от максимального.

В «медленных» волокнах по сравнению с «быстрыми» волокнами наблюдается более высокая плотность капилляров. В тренированных мышцах людей, адаптированных к бегу, количество капилляров, приходящихся на мышечное волокно и на 1 мм² сечения мышцы, возрастает на 40% по сравнению с данными для нетренированных людей.

В процессе долговременной адаптации максимальная скорость бега увеличивается на 28%, сила – в 2-4 раза, выносливость — более чем в 5 раз.

В процессе адаптации к нагрузкам на выносливость гипертрофия мышц развивается мало, в большей мере повышается мощность системы энергообеспечения - происходит увеличение числа митохондрий и активности митохондриальных ферментов на единицу массы мышцы. Увеличивается способность мышц утилизировать пируват и жирные кислоты, уменьшается накопление La в мышцах.

При тренировке выносливость возрастает в 3—5 раз, количество митохондрий в скелетных мышцах—в 2 раза, а МПК—только на 10—14%.