Индивидуально-типологические особенности биоритмов и их влияние на работоспособность человека

Множество функций в организме протекает с периодическими из­менениями. На эти периоды влияют как внутренние ритмические процессы, так и факторы внешней среды. К внутренним синхронизаторам относятся ритмы электрической активности мозга (например, альфа-ритм ЭЭГ с частотой около 10 колеб./с — «биологические часы» мозга), частота сердцебиения и дыхания, пе­риодика пищеварительных процессов и эндокринных функций и

пр. К внешним синхронизаторам относят периоди­ческие изменения температуры, освещенности, колебания магнит­ного поля земли, атмосферного давления и др. Они связаны с косми­ческими явлениями (фазами луны, активностью солнца, расположе­нием планет и пр.).

В организме человека ведущую роль в регуляции биоритмов игра­ют функции гипоталамуса и эпифиза. В период внутриутробного раз­вития ритмы плода всегда синхронизируются с биоритмами матери.

Суточные биоритмы наиболее знакомы человеку (рис. 73). Они формируются к концу 3 недели жизни ребенка. В це­лом, многие органы и системы организма наиболее активны днем

Рис. 73. Изменение работоспособности у человека на протяжении суточного цикла

Рис. 74. Распределение работоспособности у «жаворонков» (а) и «сов» (б)

(около 16 час.) и наименее деятельны ночью (около 4-5 час). В зави­симости от времени суток варьируют также смертность человека (наибольшая около 4-х час), чувствительность клекарствам, рентге­новским облучениям идругим воздействиям, что учитывается в хро­нотерапии.

Среди населения по индивидуальным типам суточных биоритмов различают людей, имеющих наибольшую активность функций и наи­большую работоспособность в утренние часы—с 9 до ІЗ час. (рис. 74), называемых «жаворонками» (их около 20-25%); наиболее активных вечером с 21 часадо 1 часа ночи— «сов» (около 30-40%) и активных в течение всего дня — аритмиков (около 50%). Наличие этих биоритмов оказывает влияние на спортивную деятель­ность. Спортсмены с утренним типом суточного цикла более эффек­тивно тренируются и лучше выступают на соревнованиях в утренние часы, а спортсмены с вечерним типом, соответственно, — в вечернее время.

При различных экстремальных воздействиях и тяжелых состоя­ниях возникает рассогласование периодичности функций— д е -синхроноз (при действии алкоголя, наркотиков, болезнях, смене часовых поясов, перетренированности спортсменов). При смене часовых поясов происходит постепенная перестройка суточ­ных биоритмов, для чего требуется 1-2 недели. У женщин-спорт­сменок эта перестройка происходит быстрее, чем у мужчин-спорт­сменов, у юных спортсменов 14-16-ти лет быстрее, чем у взрослых спортсменов.

Рис. 75. Графическое изображение физического (а), эмоционального (б) и интеллектуального (в) циклов человека

Рис. 76. Изменение величин прироста результатов (в %) по отношению к каждому предыдущему году: А —у 16 легкоатлеток — призеров Олимпийских игр 1980 г. в беге на 400, 800 и 1500 м; Б —у 67 сильнейших

Метателей мира

(по: Шапошникова В.И., 1984)

Обнаружено, что у многих спортсменов доминируют не­дельные и 2-х недель­ные биоритмы — по пока­зателям минутного объема ды­хания, частоты сердцебиения, PWC , температуре и массе тела, энергетическому обмену, что яв­ляется основой планирования микроциклов тренировочного процесса.

К околомесячным биоритмам (18-37 суток) можно отнести специфический биологический цикл женского организма — овариально-менструальный цикл — в среднем 28 дней, связанный с фазами лунно­го цикла, а также широко извест­ные «Флиссовские» биоритмы — физический, эмоциональный и ин­теллектуальный (рис. 75).

Физический ритм с периодом 23 дня связан с колебаниями работос­пособности, энергии организма; эмоциональный ритм (28 дней) — с изменениями настроения, реак­тивности организма; интеллекту­альный (33 дня) — с переменами умственной работоспособности,

сообразительности, памяти. Переходы от наивысших проявлений этих функций к наименьшим через нулевую линию являются самы­ми тяжелыми для организма. Это так называемые критичес­кие дни, когда проявляется нестабильность и возможны нару­шения соответствующих функций. В среднем, критические дни од­ного из указанных 3-х циклов происходят примерно 1 раз в 6 дней, совпадения критических дней 2-х циклов (двойные критические дни) — 6 раз в году, а тройные — 1 раз в году (это самый опасный день). Чем выше уровень тревожности у человека, тем ярче прояв­ляются околомесячные биоритмы. У спокойных, уверенных в себе людей амплитуда периодических колебаний функций выражена гораздо меньше.

На работоспособность человека большое влияние оказывают се­зонные, годичные биоритмы, особенно снижая его

возможности во время полярной ночи в Заполярье, при резких коле­баниях климата на Дальнем Востоке.

Большой статистический материал накоплен по изменению со­стояния здоровья и результативности спортивной деятельности на протяжении многолетних биоритмов (рис.76). При этом выявлены достоверные их половые различия. У высококвали-фицированных женщин-спортсменок основные достижения на чемпионатах мира и Олимпийских играх имеют колебания с перио­дом 2 года, а у мужчин-спортсменов — с периодом 3 года (Шапош­никова В. И., 1984).

Знание индивидуальных особенностей и половой дифферен­циации биоритмов необходимо педагогу и тренеру для рациональ­ного планирования процесса спортивной тренировки и составле­ния длительных прогнозов в спорте. Их учет в тренировочном процессе не только позволит наиболее эффективно адаптировать спортсмена к нагрузке и получить высокие результаты, но и со­хранить при этом здоровье и долголетие спортсмена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном Учебнике в краткой форме изложены особенности функционирования организма человека в обычных условиях, при спортивной деятельности и в процессе индивидуального разви­тия. Знакомство с функциями различных органов и систем в на­званных условиях позволяет сформулировать несколько общих положений, касающихся интегративной деятельности организма человека в целом.

С позиций системного подхода, одно из них состоит в том, что в основе жизнедеятельности организма как единого целого лежит со­вокупная работа функциональных систем в их взаимодействии, что оп -ределяет сложные процессы адаптации к внешней и внутренней сре­де организма. Возникнув на основе условно-рефлекторной теории И. П. Павлова, представления о функциональных системах явились ее дальнейшим творческим развитием. Вместе с тем, в процессе соб­ственного развития сама теория функциональных систем вышла за рамки классической рефлекторной теории и оформилась в самостоя­тельный принцип организации физиологических функций.

Функциональные системы имеют отличную от рефлекторной дуги циклическую динамическую организацию, вся деятельность составляющих компонентов которой направлена на обеспечение раз­личных полезных для организма результатов. Такое представление о характере функционирования организма имеет исключительное значение для понимания и решения прикладных проблем спортив­ной и возрастной физиологии.

Следующее положение касается поддержания постоянства внутренней среды организма. Для сохранения гомеостаза и осуществ­ления регуляции основных жизненных функций в процессе эволю­ции сформировались две основные системы — нервная и эндокрин­ная, работающие во взаимодействии между собой при осуществле­нии любой деятельности человека.

Реализация индивидуального поведенческого приспособле­ния человека к изменяющимся условиям среды осуществляется прежде всего благодаря высшей нервной (психической) деятельности, представляющей собой интегративную работу коры головного моз­га. При введении этого понятия И. П. Павлов определил его отличия от низшей нервной деятельности. Последняя объединяет

совокупность безусловных рефлексов и некоторых гормональных влияний, обеспечивающих координированную работу организма, направлен­ную прежде всего на поддержание постоянства его внутренней сре­ды. При этом сохранение гомеостаза в существенной мере зависит от регулирующего влияния ЦНС на физиологическую активность эн­докринных желез, осуществляемого через гипотшіамус.

В сохранении постоянства внутренней среды огромное значе­ние имеет способность организма защищаться от чужеродных тел и веществ. Эта защита осуществляется посредством иммунных и фаго­цитарных реакций, эффективность которых определяется, прежде всего, функциональным состоянием системы крови.

И, наконец, изучение функций организма постулирует поло­жение о том, что человек обладает огромн ыми резервными возможно­стями, которые реализуются при адаптации к экстремальным факторам среды. Исследователям еще многое не известно об интимных физио­логических процессах, происходящих в организме в таких условиях. И хотя современной классической физиологии исполнилось почти 400 лет, она и сейчас продолжает интенсивно развиваться. Можно полагать, что успехи физиологической науки на основе использова­ния современных технологий раскроют некоторые механизмы адап -тации и резервы человеческого организма в экстремальных условиях среды, прежде всего при чрезмерных физических и психических на­грузках.

Прикладное использование данных любой науки оправдано лишь в том случае, когда их достоверность утверждается в повторных исследованиях, когда выявлены стоящие за ними закономерности, когда создана соответствующая теория. Поэтому в Учебнике мы пы­тались изложить только общепринятые, устоявшиеся, теоретически обоснованные и подтвержденные практикой сведения по физиоло­гии человека в различных условиях его деятельности. Важно также подчеркнуть, что ряд представленных нами материалов по дисцип­лине ранее в учебной литературе не рассматривался.

Все изложенное выше указывает на необходимость регуляр­ной коррекции и переиздания учебников и учебных пособий по раз­личным разделам физиологии человека.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие.................................................................................................3

Часть I

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ...................................................................................7

1. Введение. История физиологии................................................................7

1.1. Предмет физиологии, ее связь с другими науками и значение

для физической культуры и спорта.........................................................7

1.2. Методы физиологических исследований .........................................8

1.3. Краткая история физиологии...........................................................9

2. Общие закономерности физиологии и ее основные понятия.................10

2.1. Основные функциональные характеристики возбудимых тканей.....11

2.2. Нервная и гуморальная регуляция функций.................................12

2.3. Рефлекторный механизм деятельности нервной системы..............13

2.4. Гомеостаз........................................................................................14

2.5. Возникновение возбуждения и его проведение.............................15

3. Нервная система......................................................................................18

3.1. Основные функции ЦНС...............................................................18

3.2. Основные функции и взаимодействия нейронов..........................19

3.3. Особенности деятельности нервных центров.................................22

3.4. Координация деятельности ЦНС...................................................26

3.5. Функции спинного мозга и подкорковых отделов головного мозга......................................................................................................30

3.6. Вегетативная нервная система........................................................35

3.7. Лимбическая система......................................................................38

3.8. Функции коры больших полушарий .............................................39

4. Высшая нервная деятельность................................................................44

4. [.Условия образования и разновидности условных рефлексов.........44

4.2. Внешнее и внутреннее торможение условных рефлексов..............47

4.3. Динамический стереотип................................................................48

4.4.Типы высшей нервной деятельности, I и II сигнальная система .. 48

5. Нервно-мышечный аппарат....................................................................50

5.1. Функциональная организация скелетных мышц...........................50

5.2. Механизмы сокращения и расслабления мышечного волокна......52

5.3. Одиночное и тетаническое сокращение. Электромиограмма.........54

5.4. Морфофункциональныеосновы мышечной силы.........................57

5.5. Режимы работы мышцы..................................................................60

5.6. Энергетика мышечного сокращения..............................................62

6. Произвольные движения........................................................................64

6.1. Основные принципы организации движений...............................64

6.2. Рольразличных отделов ЦНС в регуляции позно-тонических реакций .................................................................................................67

6.3. Роль различных отделов ЦНСврегуляциидвижений..................70

6.4. Нисходящие моторные системы....................................................73

7. Сенсорные системы.................................................................................75

7.1. Общий план организации и функции сенсорных систем..............75

7.2. Класификация и механизмы возбуждения рецепторов.................76

7.3. Свойства рецепторов......................................................................77

7.4. Кодирование информации.............................................................79

7.5. Зрительная сенсорная система........................................................80

7.6. Слуховая сенсорная система...........................................................85

7.7. Вестибулярная сенсорная система..................................................87

7.8. Двигательная сенсорная система....................................................90

7.9. Сенсорные системы кожи, внутренних органов, вкуса

и обоняния............................................................................................93

7.10. Переработка, взаимодействие и значение сенсорной информации..........................................................................................95

8. Кровь.......................................................................................................99

8.1. Состав, объем и функции крови..................................................100

8.2. Форменные элементы крови ........................................................101

8.3. Физико-химические свойства плазмы крови............................... 105

8.4. Свертывание и переливание крови .............................................. 107

8.5. Регуляция системы крови............................................................. 110

9. Кровообращение................................................................................... 111

9.1. Сердце и его физиологические свойства...................................... 111

9.2. Движение крови по сосудам (гемодинамика)............................... 116

9.3. Регуляция сердечно-сосудистой системы..................................... 120

10. Дыхание...............................................................................................123

10.1. Внешнее дыхание .......................................................................124

10.2. Обмен газов в легких и их перенос кровью................................ 126

10.3. Регуляция дыхания....................................................\................129

11. Пищеварение ...................................................................................... 131

11.1. Общая характеристика пищеварительных процессов................. 131

11.2. Пищеварение в различных отделахжслудочно-кишечного тракта................................................................................................... 133

11.3. Всасывание продуктов переваривания пищи............................. 139

12. Обмен веществ и энергии................................................................... 140

12.1. Обмен белков.............................................................................. 140

12.2. Обмен углеводов......................................................................... 141

12.3. Обменлипидов........................................................................... 142

12.4. Обмен воды и минеральных солей.............................................143

12.5. Обмен энергии ........................................................................... 145

12.6. Регуляция обмена веществ и энергии........................................ 147

13. Выделение....................................:...................................................... 149

13.1. Общая характеристика выделительных процессов..................... 149

13.2. Почки и их функции.................................................................. 149

13.3. Процесс мочеобразования и его регуляция................................ 151

13.4. Гомеостатическая функция почек...............................................153

13.5. Мочевыведение и мочеиспускание............................................. 154

13.6. Потоотделение............................................................................154

14. Тепловой обмен .................................................................................. 156

14.1. Температура тела человека и изотермия..................................... 156

14.2. Механизмы теплообразования....................................................157

14.3. Механизмы теплоотдачи.............................................................158

14.4. Регуляция теплообмена..............................................................159

15. Внутренняя секреция..........................................................................160

15.1. Общая характеристика эндокринной системы ........................... 160

15.2. Функции желез внутренней секреции........................................163

15.3. Изменения эндокринных функций при различных состояниях ..........................................................................................173

Часть II

СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ.....................................................................178

Раздел

ОБЩАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ.......................................................178

1. Спортивная физиология —учебная и научная дисциплина................179

1.1. Спортивная физиология, ее содержание и задачи .......................179

1.2. Кафедра физиологии СПбГАФКим. П.Ф.Лесгафтаиеероль

в становлении и развитии спортивной физиологии ..........................181

1.3. Состояние и перспективы развития спортивной физиологии.....185

2. Адаптация к физическим нагрузкам и резервные возможности организма..................................................................................................188

2.1. Динамика функций организма при адаптации и ее стадии..........189

2.2. Физиологические особенности адаптации к физическим нагрузкам............................................................................................193

2.3. Срочная и долговременная адаптация кфизическим нагрузкам.....195

2.4. Функциональная система адаптации............................................ 198

2.5. Понятие о физиологических резервах организма,

их характеристика и классификация...................................................201

3. Функциональные изменения в организме при физических нагрузках.......203

3.1. Изменения функций различных органов и систем организма .... 203

3.2. Функциональные сдвиги при нагрузках постоянной мощности.....205

3.3. Функциональные сдвиги при нагрузках переменной мощности .... 206

3.4. Прикладное значение функциональных изменений

для оценки работоспособности спортсменов......................................208

4. Физиологическая характеристика состояний организма

при спортивной деятельности..................................................................209

4.1. Роль эмоций при спортивной деятельности................................209

4.2. Предстартовые состояния.............................................................213

4.3. Разминка и йрабатывание.............................................................215

4.4. Устойчивое состояние при циклических упражнениях...............217

4.5. Особые состояния организма при ациклических,

статических и упражнениях переменной мощности ..........................218

5. Физическая работоспособность спортсмена..........................................219

5.1. Понятие о физической работоспособности и методические • подходы к ее определению..................................................................220

5.2. Принципыи методы тестирования физической работоспособности..............................................................................221

5.3. Связь физической работоспособности с направленностью тренировочного процесса в спорте......................................................227

5.4. Резервы физической работоспособности......................................228

6. Физиологические основы утомления спортсменов..............................233

6.1. Определение и физиологические механизмы развития утомления ...........................................................................................233

6.2. Факторы утомления и состояние функций организма.................236

6.3. Особенности утомления при различных видах физических нагрузок..............................................................................................239

6.4. Предутомление, хроническое утомление и переутомление.........241

7. Физиологическая характеристика восстановительных процессов........243

7.1. Общая характеристика процессов восстановления.......................244

7.2. Физиологические механизмы восстановительных процессов......246

7.3. Физиологические закономерности восстановительных процессов............................................................................................248

7.4. Физиологические мероприятия повышения эффективности восстановления ...................................................................................250

Раздел II

ЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ....................................................253

8. Физиологическая классификация и характеристика физических упражнений..............................................................................................253

8.1. Различные критерии классификации упражнений ......................253

8.2. Современная классификация физических упражнений...............254

8.3. Физиологическая характеристика спортивных поз

и статических нагрузок.......................................................................256

8.4. Физиологическая характеристика стандартных циклических

и ациклических движений..................................................................259

8.5. Физиологическая характеристика нестандартныхдвижений.......263

9. Физиологические механизмы и закономерности развития физических качеств...................................................................................266

9.1. Формы проявления, механизмы презервы развития силы..........266

9.2. Формы проявления, механизмы и резервы развития быстроты.......270

9.3. Формы проявления, механизмы и резервы развития выносливости......................................................................................273

9.4. Понятие о ловкости игибкости; механизмы

и закономерности их развития............................................................278

10. Физиологические механизмы и закономерности формирования двигательных навыков..............................................................................279

10.1. Двигательные умения, навыки и методы их исследования........279

110.2. Физиологические механизмы формирования двигательных навыков......................-:........................................................................280 10.3. Физиологические закономерности и стадии формирования двигательных навыков........................................................................283 10.4. Физиологические основы совершенствования двигательных навыков...............................................................................................289 11. Физиологические основы развития тренированности........................292 11.1. Физиологическая характеристика тренировки и состояния тренированности.................................................................................292 11.2. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов в покое ...........................................................................294 11.3. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов при стандартных и предельных нагрузках.....................297 11.4. Физиологическая характеристика перетренированности и перенапряжения............................................................................... 300 12. Спортивная работоспособность в особых условиях внешнейереды.......303 12.1. Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную работоспособность...............................................................................303 12.2. Спортивная работоспособность в условиях измененного барометрического давления ................................................................305 12.3. Спортивная работоспособность при смене

поясно-климатическихусловий .........................................................309

12.4. Физиологические изменения в организме при плавании..........310

13. Физиологические основы спортивной тренировки женщин..............313

13.1. Морфофункциональные особенности женского организма.......313

13.2. Изменения функций организма в процессе тренировок............320

13.3. Влияние биологического цикла на работоспособность женщин .... 324

13.4. Индивидуализация тренировочного процесса с учетом фаз биологического цикла.........................................................................327

14. Физиолого-генетические особенности спортивного отбора...............329

14.1. Физиолого-генетический подход к вопросам спортивного отбора..................................................................................................330

14.2. Наследственные влияния на морфофункциональные особенности и физические качества человека.....................................332

14.3. Учетфизиолого-генетическихособенностей человека

в спортивном отборе...........................................................................336

14.4. Значение генетически адекватного и неадекватного выбора спортивной специализации, стиля соревновательной деятельности и сенсомоторного доминирования...............................343

14.5. Использование генетических маркеров для поиска высоко

и быстро тренируемых спортсменов...................................................347

15. Физиологические основы оздоровительной физической культуры......350

15.1. Рольфизическойкультурывусловияхсовременнойжизни .....350

15.2. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека...............................................................................................353

15.3. Нервно-психическое напряжение, монотонность деятельности и их влияние на организм человека..............................355

15.4. Основные формы оздоровительной физической культуры

и их влияние на функциональное состояние организма....................358

Часть III

ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ......................................................................364

1. Общие физиологические закономерности роста и развития организма человека...................................................................................364

1.1. Периодизация и гетерохронность развития.................................364

1.2. Сенситивные периоды..................................................................366

1.3. Влияние наследственности и окружающей среды на развитие организма.............................................................................................369

1.4. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст.............................................................................371

2. Физиологические особенности организма детей дошкольного и младшего школьного возраста и их адаптация к физическим нагрузкам 375

2.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятель­ности и сенсорных систем ...................................................................375

2.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система.................382

2.3. Особенности крови, кровообращения идыхания........................383

2.4. Особенности пищеварения, обмена веществ и энергии..............386

2.5. Особенности терморегуляции, процессов выделения и деятельнос­ти желез внутренней секреции ............................................................388

2.6. Физиологические особенности адаптации детей дошкольного и младшего школьного возраста к физическим нагрузкам....................391

3. Физиологические особенности организма детей среднего и старшего школьного возраста и их адаптация к физическим нагрузкам.................411

3.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятель­ности и сенсорных систем ...................................................................411

3.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система.................416

і 526

3.3. Особенности крови, кровообращения, дыхания..........................419

3.4. Особенности пищеварения, выделения и эндокринной системы 422

3.5. Особенности терморегуляции, обмена веществ и энергии..........427

3.6. Физиологические особенности адаптации детей среднего и старшего школьного возраста к физическим нагрузкам.....................429

4. Физиологические особенности урока физической культуры в школе .. 448

4.1. Физиологическое обоснование нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста.............................................................449

4.2. Изменение функций организма школьников на уроке физической культуры..............................................................................................451

4.3. Влияние занятий физической культурой на физическое, функцио­нальное развитие, работоспособность школьников и состояние их здоровья..............................................................................................453

4.4. Физиолого-педагогический контроль за занятиями физической культурой и физиологические критерии восстановления организма школьников........................................................................................460

5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам....................................465

5.1. Старение, продолжительность жизни, адаптивные реакции и реактивность организма......................................................................465

5.2. Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата, вегета­тивных и сенсорных систем ................................................................468

5.3. Возрастные особенности регуляторных систем ............................473

5.4. Физиологические особенности адаптации людей зрелого и пожилого возраста к физическим нагрузкам ......................................476

6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста........................................................................................487

6.1. Значение для спорта процессов переработки информации и их возрастные особенности......................................................................487

6.2. Физиологические основы процессов восприятия, принятия решения и программирования ответныхдействий............................489

6.3. Скорость и эффективность тактического мышления. Пропускная способность мозга...............................................................................492

6.4. Помехоустойчивость спортсменов, ее возрастные особенности .. 495

7. Функциональные асимметрии спортсменов разного возраста..............496

7.1. Моторные асимметрии у человека, их возрастные особенности .. 496

7.2. Сенсорные и психические асимметрии. Индивидуальный профиль асимметрии.........................................................................................498

7.3. Проявление функциональной асимметрии у спортсменов..........501

7.4. Физиологические основы управления тренировочным процессом с учетом функциональной асимметрии.................................................505

8. Физиологические основы индивидуально-типологических особенностей спортсменови их развитие в онтогенезе..................................................507

8.1. Индивидуально-типологические особенности человека..............508

8.2. Развитие типологических особенностей вонтогенезе..................510

8.3. Индивидуально-типологические особенности спортсменов и их

у чет в тренировочном процессе..........................................................512

8.4. Индивидуально-типологические особенности биоритмов и их влияние на работоспособность человека.............................................515

Заключение...............................................................................................520