Адаптация к физическим нагрузкам

По современным представлениям, в основе развития специальной работоспособности спортсмена лежит биологический механизм долговременной индивидуальной адаптации – СПЕЦИФИЧЕСКОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ В УСЛОВИЯХ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ(Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; Верхошанский Ю.В., 1985, Платонов В.Н., 1988, и др.). Адаптация представляет реакцию целостного организма, направленную на:

1) обеспечение интенсивной мышечной деятельности спортсмена;

2) поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма (гомеостаза) и повышение его защитных свойств.

Воздействие физической нагрузки на организм спортсмена передается через рецепторы в ЦНС, управляющую адаптационными процессами. Если сила воздействия невелика, или если ранее уже выработана устойчивая адаптация к данному типу нагрузки, организм отвечает обычными специфическими гомеостатическими реакциями, не требующими напряжения механизмов адаптации и значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей. По мере нарастания величины нагрузки в организме может возникнуть нехватка энергетических субстратов и пластического материала, нарушится постоянство внутренней среды. Тогда активизируется механизм общей адаптации.

С помощью неспецифических гомеостатических реакций (стандартных, независящих от характера нагрузки) решается задача – восстановить гомеостаз организма, мобилизовать и перераспределить его ресурсы таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить высокую эффективность текущей специфической двигательной деятельности и, с другой – создать структурную основу для устойчивой долговременной адаптации к данному виду физической нагрузки. Наиболее выраженные структурные изменения происходят в тех органах и функциональных системах, на которые падает основная нагрузка. Эти системы получают определенные преимущества в пластическом и энергетическом обеспечении перед другими органами и системами. В этом проявляется специфичность адаптации к тому или иному виду нагрузки.

1.6. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ АДАПТАЦИИ

Рисунок 5. Схема механизма адаптации

к физической нагрузке (по Меерсон Ф.З., 1981)

В становлении индивидуальной адаптации выделяют следующие стадии (по Меерсону Ф.З., Пшенниковой М.Г., 1988):

1) срочной (кратковременной) адаптации;

2) перехода от срочной к долговременной адаптации;

3) устойчивой адаптации;

4) «изнашивания» системы, ответственной за адаптацию (может отсутствовать).

Срочная адаптация представляет начальную стадию приспособления к новой и достаточно напряженной физической нагрузке. Она выражается в приспособительных изменениях, которые развиваются непосредственно во время воздействия нагрузки на основе ранее сформированных двигательных стереотипов и имеющихся функциональных возможностей. Происходит мобилизация специфической функциональной системы, ответственной за выполнение конкретного вида двигательной деятельности, – максимального (для данного состояния подготовленности) уровня достигает сила и скорость сокращения вовлеченных в работу мышц, деятельность систем дыхания и кровообращения и т.д. функционирование систем протекает на пределе их физиологических возможностей. В этих условиях двигательный ответ организма может быть:

- недостаточно мощным,

- менее продолжительным,

- не совсем точным по координации и ритму движений.

При регулярно повторяющихся интенсивных и длительных нагрузках специфическая функциональная система не способна полностью удовлетворить запросы организма, поддержать его гомеостаз. Организм оказывается в состоянии напряжения (стресса) и включает механизм самозащиты – стресс-реакцию. Через центры нейрогуморальной регуляции усиливается активность симпатико-адреналовой и гипофизарно-адренокортикальной гормональных систем. Эти системы включаются в действие лишь тогда, когда сила воздействий на организм превышает пороговый уровень. В результате в кровь выбрасывается большое количество адреналина, норадреналина, кортикоидов и других гормонов. Совместно с метаболитами, образующимися при разрушении энергетических субстратов и сократительных белков, они (через соответствующие адаптивные механизмы) обеспечивают мобилизацию энергетических и пластических ресурсов всего организма и их избирательное перераспределение в органы и ткани, несущие наибольшую функциональную нагрузку. Это позволяет наилучшим образом обеспечивать регулярную мышечную работу.

Все реакции срочной адаптации координируются в рамках уже имеющейся или заново складывающейся в организме доминирующей функциональной системы (доминанты – по Ухтомскому А.А.), ответственной за адаптацию к данному виду мышечной деятельности. Доминирующая система включает:

1) афферентное звено – рецепторы;

2) центральное звено – структуры нейрогуморальной регуляции на разных уровнях ЦНС;

3) исполнительное звено – двигательный аппарат;

4) звено вегетативного обеспечения.

Наличие доминирующей функциональной системы является основой для развертывания кратковременной адаптации, неустойчивой и недостаточно эффективной. Однако для перехода адаптации в устойчивую и долговременную образование такой системы ещё не достаточно. Необходимо, чтобы в клетках и органах, составляющих доминирующую систему, произошли выраженные структурные изменения, повышающие её мощность и одновременно экономность и надежность.

Переход от срочной адаптации к долговременной связан с формированием системного структурного следа. В силу того что между функцией клетки и её генетическим аппаратом существует тесная взаимосвязь, продолжительное интенсивное функционирование тех или иных клеточных структур активирует в этих структурах синтез нуклеиновых кислот и белков. Происходит увеличение массы клеточных структур в форме гипертрофии органов и целых функциональных систем. В итоге увеличивается мощность тех звеньев организма, которые лимитируют адаптацию к конкретной мышечной деятельности.

Так, например, адаптацию к интенсивным физическим нагрузкам на выносливость характеризуют следующие структурные изменения:

v На уровне центральной регуляции – реорганизация межнейронных синаптических связей, прямая гипертрофия двигательных нейронов, обеспечивающих устойчивую и эффективную реализацию специализированных двигательных навыков.

v На уровне гормональной регуляции – гипертрофия коркового и мозгового вещества надпочечников.

v На уровне двигательного аппарата – умеренная гипертрофия скелетных мышц, увеличение в них числа и массы митохондрий, содержания и активности окислительных ферментов и энергетических субстратов, количество капилляров.

v На уровне сердца – умеренной гипертрофией миокарда, увеличением коронарных капилляров и ёмкости коронарного русла и т.д.

Подобные структурные перестройки увеличивают мощность функциональной системы, а следовательно, способствуют переводу её на менее напряжённый и более экономный режим работы. Организм восстанавливает нарушенный гомеостаз и переходит в состояние устойчивой адаптации к данной физической нагрузке.

Как было отмечено выше, формирование структурного следа происходит на фоне выраженного неспецифического стресс-синдрома, который играет важную роль именно на начальной и переходной стадиях адаптации. После того как устойчивая адаптация сформировалась и нарушение гомеостаза устранено, неспецифическая стресс-реакция, сыграв свою роль, постепенно угасает.

Устойчивая долговременная адаптация характеризуется высоким уровнем работоспособности организма. Спортсмен получает возможность эффективно решать специфические задачи тактико-технической, интегральной и других видов специальной подготовки, поднимаясь на более высокие ступеньки спортивного мастерства.

Развитие и поддержание долговременной адаптации связано с систематическим применением нагрузок, предъявляющих повышенные требования к адаптируемым системам. При стабильной физической нагрузке этот процесс затормаживается. Организм начинает отвечать на привычные нагрузки привычной реакцией; развивающее воздействие нагрузок исчезает. Использование физических упражнений, не способных обеспечить поддержание достигнутого уровня приспособительных изменений, или прекращение регулярных тренировок приводит к деадаптации.

В процессе деадаптации снижается уровень функциональной мощности органов и систем, постепенно исчезает и системный структурный след, составляющий основу устойчивой адаптации. Скорость процесса деадаптации существенно ниже по сравнению со скоростью формирования адаптации. Например, гипертрофия мышечной ткани, являющаяся следствием силовой тренировки, исчезает в 2 – 3 раза медленнее, чем возникает. И известно так же, что чем быстрее формируется адаптация, тем сложнее удержать её уровень и тем быстрее она утрачивается после прекращения тренировки.

Спортивная практика показывает, что поддержание функциональных и структурных основ адаптации путем использования оптимальных физических нагрузок является неизмеримо более эффективным вариантом, чем многократное повторении циклов адаптация – деадаптация – адаптация. Частое чередование процессов адаптации и деадаптации приводит к чрезмерной эксплуатации организма, истощению систем, ответственных за адаптацию.

Есть и другая особенность адаптационного процесса, чрезвычайно важная для понимания закономерностей спортивной тренировки. Организм спортсмена не может непрерывно отвечать на глубокие тренирующие воздействия положительными адаптационными перестройками. Существует предел адаптационного резерва организма. Поэтому динамика роста уровня специальной работоспособности в ходе тренировочного процесса может быть описана кривой типа логистической (рисунок 6).

А В С D E

Рисунок 6. Динамика прироста специальной работоспособности при нарастании объёма выполненной нагрузки (в большом цикле тренировки): на абсциссе – объём нагрузки; по ординате – относительный прирост работоспособности.

Содержательный анализ говорит о следующем:

v отрезок АВ на графике – при малых нагрузках адаптационные изменения в организме не затрагивают клеточных структур, прирост функциональных возможностей невелик.

v отрезок ВС на графике– в зоне оптимальных нагрузок прирост специальной работоспособности существенно увеличивается и прямо пропорционален объёму выполненной специальной работы.

v отрезок СD на графике – превышение предела адаптационных возможностей организма может привести не только к замедлению темпов прироста работоспособности, но и срыву адаптации – истощению систем, несущих основную нагрузку при мышечной работе (отрезок DE на графике).

В этой связи понятна роль научно обоснованного расчёта оптимальных по величине и продолжительности использования тренировочных нагрузок конкретной направленности, планируемых на определенный период подготовки. Вопрос о допустимой продолжительности («порции», «дозы») непрерывных тренирующих воздействий на организм спортсмена, которые он способен выдержать без угрозы срыва адаптации, приобретает первостепенное значение по данным Верхошанского Ю.В. (1985), относящимся к подготовке хорошо тренированных спортсменов, при использовании умеренной по величине нагрузки продолжительность периода непрерывных тренировочных воздействий может составлять 5-6 недель, при использовании концентрированной интенсивной нагрузки конкретной направленности – не более 3-4 недель; после чего необходима реабилитационная пауза для активации восстановительных процессов. Организм высококвалифицированного спортсмена способен воспринять три таких последовательных цикла тренировочных занятий с интенсивными нагрузками, разделенных непродолжительными (7-10 дней) реабилитационными паузами. Затем необходим более длительный период компенсаторно-поддерживающей тренировки, связанный со стабилизацией на новом уровне функциональных перестроек организма. Как правило, сроки, объективно необходимые для полноценного завершения адаптационных перестроек (при использовании интенсивных тренировочных нагрузок) и приобретения устойчивого состояния спортивной формы, находятся в пределах 18-22 недель.

Стадия изнашивания системы, ответственной за адаптацию, не является обязательной. Она возникает при нерационально построенной тренировке, когда адаптация к чрезмерно интенсивным и длительным нагрузкам достигается слишком дорогой структурной ценой.

Вероятность наступления стадии истощения возрастает в тех случаях, когда напряженная физическая нагрузка сочетается с напряженными стрессовыми ситуациями, соревновательными или бытовыми. Срыву адаптации может способствовать также нерегулярная (с длительными перерывами) тренировка, когда системный структурный след и особенно его компоненты в моторных исполнительных органах могут в процессе деадаптации утрачиваться. В этих условиях способность генетического аппарата активировать синтез всё новых и новых нуклеиновых кислот и специфических белков может быть исчерпана. В результате в доминирующей системе нарушается обновление белковых структур, происходит переход от гиперфункции к функциональному истощению.

В подобных обстоятельствах приоритет в тренировки имеют нагрузки с минимальной структурной ценой. К ним относят упражнения, при которых адаптация развивается в первую очередь за счёт использования аэробного резерва клеточных структур рабочих органов и систем и во вторую очередь за счёт увеличения массы этих структур.