Физическая и умственная работоспособность. процессы усталости и восстановления

Наибольшая сила мышц достигается либо за счет наибольшего увеличения массы поднимаемого или перемещаемого груза, либо за счет возрастания ускорения, т. е. изменения скорости до максимальной величины. В первом случае увеличивается напряжение мышцы, а во втором - скорость ее сокращения. Движения у человека обычно происходят при сочетании сокращения мышц с их напряжением. Поэтому при возрастании скорости сокращения пропорционально увеличивается и напряжение. Чем больше масса груза, тем меньше сообщаемое ему человеком ускорение.

Максимальная сила мышцы измеряется определением массы максимального груза, который она может сместить. При таких изометрических условиях мышца почти не сокращается, а ее напряжение является предельным. Следовательно, степень напряжения мышцы - выражение ее силы.

Силовые движения характеризуются максимальным напряжением при увеличении массы груза и неизменной скорости его перемещения.

Сила мышцы не зависит от ее длины, а зависит главным образом от ее толщины, от физиологического поперечника, т. е. от количества мышечных волокон, приходящихся на наибольшую площадь ее поперечного сечения. Физиологическим поперечником называется площадь сечения всех мышечных волокон. У перистых и полуперистых мышц этот поперечник больше анатомического. У веретенообразных и параллельных мышц физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Поэтому наиболее сильные перистые мышцы, затем полуперистые, веретенообразные и, наконец, наиболее слабые мышцы с параллельным ходом волокон. Сила мышцы зависит также от ее функционального состояния, от условий ее работы, от предельной частоты и величины, пространственной и временной суммации притекающих к ней нервных импульсов, вызывающих ее сокращение, количества функционирующих нейромоторных единиц и от импульсов, регулирующих . Сила мышц повышается при тренировке, снижается при голодании и утомлении. Вначале она увеличивается с возрастом, а затем к старости уменьшается.

Сила мышцы при максимальном ее напряжении, развиваемая при наибольшем ее возбуждении и наиболее выгодной длине до начала ее напряжения, называется абсолютной .

Абсолютная сила мышцы определяется в килограммах или ньютонах (Н). Максимальное напряжение мышцы у человека вызывается волевым усилием.

Относительная сила мышцы высчитывается следующим образом. Определив абсолютную силу в килограммах или ньютонах, делят ее на число квадратных сантиметров поперечного сечения мышцы. Это позволяет сравнить силу разных мышц одного и того же организма, силу одноименных мышц разных организмов, а также изменения силы одной и той же мышцы данного организма в зависимости от сдвигов ее функционального состояния. Относительная сила скелетной мышцы лягушки 2-3 кг, разгибателя шёи человека - 9 кг, жевательной мышцы - 10 кг, двуглавой мышцы плеча - 11 кг, трехглавой мышцы плеча - 17 кг.

Растяжимость и эластичность

Растяжимостью называется способность мышцы увеличивать длину при действии груза или силы. Растяжение мышцы зависит от массы груза. Чем больше груз, тем больше растягивается мышца. По мере возрастания груза требуется все больший груз или сила для получения одинакового прироста длины. Имеет значение и продолжительность действия груза. При приложении груза или силы в течение 1-2 с происходит удлинение мышцы (быстрая фаза), а затем ее растяжение замедляется и может продолжаться несколько часов (медленная фаза). Растяжимость зависит от функционального состояния мышцы. Красные мышцы растягиваются больше белых. Растяжимость зависит и от типа строения мышцы: параллельные мышцы растягиваются больше перистых.

Скелетные мышцы обладают эластичностью, или упругостью,- способностью возвращаться после деформации в исходное состояние. Эластичность, как и, растяжимость, зависит от функционального состояния, строения мышцы, ее вязкости. Восстановление исходной длины мышцы также происходит в 2 фазы: быстрая фаза продолжается 1-2 с, медленная фаза - десятки минут. Длина мышцы после растяжения, вызванного большим грузом или силой, и после длительного растяжения долго не возвращается к исходной. После кратковременного действия небольших грузов длина мышцы быстрее возвращается к исходной. Таким образом, для эластичности мышцы имеет значение степень и продолжительность ее растяжения. Эластичность мышцы малая, непостоянная и почти совершенная.

Длина анизотропных дисков при сокращении и пассивном растяжении не изменяется. Уменьшение длины мышечного волокна при сокращении и увеличение при его растяжении происходит вследствие изменения длины изотропных дисков. При укорочении волокна до 65% изотропные диски исчезают. Во время изометрического сокращения анизотропные диски укорачиваются, а изотропные удлиняются.

При сокращении увеличивается эластичность изотропных дисков, которые становятся почти в 2 раза длиннее анизотропных. Это предохраняет волокно от разрыва при очень быстром уменьшении длины анизотропных дисков, наступающем при изометрическом сокращении мышцы. Следовательно, растяжимостью обладают только изотропные диски.

Растяжимость увеличивается при утомлении пропорционально возрастанию утомления. Растяжение мышцы вызывает повышение ее обмена веществ и температуры. Гладкие мышцы растягиваются значительно больше, чем скелетные, в несколько раз больше своей первоначальной длины.

Эластичность мышцы уменьшается при контрактурах, при окоченении. В покое эластичность мышцы является свойством миофибрилл, саркоплазмы, сарколеммы и соединительнотканных прослоек, при сокращении - свойством сокращенных миофибрилл.

Растяжение гладких мышц до критического предела может происходить без изменения их напряжения. Это имеет большое физиологическое значение при растяжении гладкой мускулатуры полых органов, в которых при этом не изменяется давление. Например, давление в мочевом пузыре не изменяется при значительном растяжении его мочой.

Работоспособность мышц

Работа мышцы измеряется произведением массы поднятого ею груза на высоту его поднятия или на путь, следовательно, на высоту сокращения мышцы. Универсальной единицей работы, а также количества теплоты, является джоуль (Дж). Работоспособность мышцы изменяется в зависимости от ее физиологического состояния и нагрузки. При увеличении груза работа мышцы вначале увеличивается, а затем после достижения максимального значения уменьшается и доходит до нуля. Начальное увеличение работы при увеличении груза зависит от повышения способности мышцы возбуждаться и от прироста высоты сокращения. Последующее уменьшение работы зависит от понижения сократительной способности мышцы вследствие возрастающего растяжения грузом. Величина работы зависит от количества мышечных волокон и их длины. Чем больше поперечное сечение мышцы, чем она толще, тем больше груз, который она может поднять.

Перистая мышца может поднять большой груз, но так как длина ее волокон меньше длины всей мышцы, то она поднимает груз на сравнительно небольшую высоту. Параллельная мышца может поднять меньший груз, чем перистая, так как ее поперечное сечение меньше, но высота подъема груза больше, так как длина ее мышечных волокон больше. При условии возбуждения всех мышечных волокон высота сокращения мышц при прочих равных условиях тем больше, чем волокна длиннее. На величину работы влияет растяжение мышечных волокон грузом. Первоначальное растяжение небольшими грузами увеличивает высоту сокращения, а растяжение большими грузами уменьшает высоту сокращения мышцы. Работа мышцы зависит также от количества мионевральных аппаратов, от их расположения и от одновременного их возбуждения. При утомлении работа мышцы уменьшается и может прекратиться; высота сокращения мышцы по мере развития утомления понижается, а затем доходит до нуля.

Законы оптимальной нагрузки и оптимального ритма

Так как по мере увеличения груза уменьшается высота сокращения мышцы, то работа, являющаяся произведением груза и высоты, достигает наибольшей величины при некоторых средних нагрузках. Эти средние нагрузки называются оптимальными.

При прочих равных условиях при оптимальных нагрузках мышца сохраняет свою работоспособность наиболее продолжительное время. При оптимальной нагрузке работоспособность мышцы зависит от частоты ритма ее сокращений, т. е. от частоты равномерного чередования сокращений мышцы. Ритм сокращений мышцы при средней нагрузке, при которой сохраняется наиболее продолжительная работоспособность мышцы, называется оптимальным,

У разных мышц оптимальные нагрузки и оптимальный ритм неодинаковы. Они изменяются и у данной мышцы в зависимости от условий работы и ее физиологического состояния.

Оптимальная нагрузка и оптимальный ритм обусловлены прежде всего нервной системой (И. М. Сеченов). Что касается человека, то его умственная и физическая работоспособность определяется социальными условиями труда (орудиями труда, отношением к труду, эмоциями и др.). Оптимальная нагрузка и оптимальный ритм у человека значительно изменяются в зависимости от жизненного опыта, возраста, питания и тренированности.

Динамическая работа и статическое усилие

Работа скелетных мышц, обеспечивающая движения тела и его частей, называется динамической, а напряжение скелетных мышц, обеспечивающее поддержание тела в пространстве и преодоление земного притяжения, называется статическим усилием.

Динамическая работа различается по мощности. Измерителем мощности, или интенсивности, является работа, выполненная в единицу времени. Единица мощности - ватт (вт = 1 Дж/с). Между интенсивностью динамической работы и ее продолжительностью существует закономерное отношение. Чем больше интенсивность работы, тем меньше ее продолжительность. Различают работу малой, умеренной, большой, субмаксимальной и максимальной интенсивности. При динамической работе учитывается скорость, или быстрота движений. Для измерения быстроты движений используются: 1) время двигательной реакции, быстрота реагирования, или латентный период двигательного рефлекса, 2) продолжительность отдельного движения при минимальном напряжении мышц, 3) число движений в единицу времени, т. с. их частота.

Скорость движений зависит от характера и ритма импульсов из центральной нервной системы, от функциональных свойств мышц во время движений, а также от их строения. Способность производить мышечную деятельность определенного вида и интенсивности в течение наибольшего времени обозначается как выносливость. Чем больше выносливость, тем позднее начинается утомление.

Основные виды выносливости: 1) статическая - непрерывное, в течение предельного времени поддерживание напряжения скелетных мышц при постоянной силе давления или удерживании в постоянном положении определенного груза. Предельное время статического усилия тем меньше, чем больше сила давления или величина груза, 2) динамическая - непрерывное выполнение мышечной работы определенной интенсивности в течение предельного времени. Предельное время динамической работы скелетных мышц, зависит от ее мощности. Чем больше мощность, тем короче предельное время динамической выносливости.

Динамическая выносливость в большой степени зависит от повышения работоспособности внутренних органов, особенно сердечнососудистой и дыхательной систем.

Динамическая работа характеризуется также ловкостью.

Ловкость - это способность производить координированные движения с очень большой пространственной точностью и правильностью, быстро и в строго определенные, очень небольшие промежутки времени при внезапной перемене внешних условий.

Статическое усилие состоит в поддержании в течение некоторого времени напряжения мышц, т. е. в удержании веса тела, конечности или груза в неподвижном состоянии. В физическом смысле удерживание груза или тела в неподвижном состоянии не является работой, так как при этом отсутствует движение груза или веса тела. Примерами статических усилий являются неподвижное стояние, вис, упор, неподвижное держание руки, ноги или груза. Продолжительность статического усилия зависит от степени напряжения мышц. Чем меньше величина напряжения мышц, тем оно продолжительнее. При статических усилиях расходуется, как правило, значительно меньше энергии, чем при динамической работе. Расход энергии тем больше, чем тяжелее статическое усилие. Тренировка увеличивает продолжительность статических усилий.

Выносливость к статическим усилиям зависит не от повышения работоспособности внутренних органов, а главным образом от функциональной устойчивости двигательных центров к частоте и силе афферентных импульсов.

Круг факторов, оказывающих отрицательное воздействие на нервно--мышечный аппарат человека и его мышечную работоспособность, ограни­чен. Естественным и самым сильным фактором, оказывающим во все пери­оды жизни как отрицательное, так и положительное воздействие на ске­летные мышцы и двигательные функции человека, является величина на­грузки на опорно-двигательный аппарат. Наиболее значительный "удар" по мышечной системе (в любом возрасте) наносит уменьшение физической нагрузки на неё. На всех этапах онтогенеза человека снижение двигательной активности обуславливает понижение энерготрат, приводящее к торможению процессов окислительного фосфорилирования в мышечных клетках. При этом снижается скорость ресинтеза АТФ в мышцах и умень­шается их физическая работоспособность. В миоцитах уменьшаются коли­чество митохондрий, их размеры и содержание вних крист. Снижается активность фосфорилазы А и Б, НАДН 2 -дегидрогеназы, сукцинат-дегидрогеназы, ферментативная активность АТФ-азы миофибрилл. Замедляет­ся скорость распада и синтеза богатых энергией фосфорных соединений и, следовательно, уменьшается мышечная работоспособность. В наиболь­шей степени это начинает проявляться в зрелом возрасте (после 35-40 лет).

Отсутствие оптимального уровня физической активности у человека (суточные энерготраты меньше 2800-3000 ккал) снижает тонус скелет­ных мышц, их возбудимость и сократительные свойства, ухудшает спо­собность выполнять высококоординированные движения, уменьшает рабо­тоспособность мышц как при динамической, так и при статической рабо­те, практически, любой интенсивности. Основной причиной снижения работоспособности мышц, особенно мало активных в течение суток, является уменьшение содержания сократительных белков в мышечных клеткахиз-за замедления интенсивности процессов их синтеза. В усло­виях ослабления физической активности и, следовательно, снижения интенсивности распада макроэргов ослабевает периодическая стимуля­ция генетического аппарата клетки, определяющего синтез сократитель­ных белков. За счет снижения активности процессов фосфорилирования в миоцитах замедляется синтез белка по схеме ДНКà РНКà белок. С уменьшением физической активности замедляется выработка гормонов, стимулирующих развитие мышечной ткани (андрогены, инсулин). Этот механизм также приводит к замедлению скорости синтеза Сократительных белков в клетках скелетных мышц.

Однако не только пониженная физическая активность, но и повышенная также является одним из факторов, уменьшающих функциональ­ные возможности двигательного аппарата и способствующих развитию па­тологии нервно-мышечной системы. Здесь (в силу специфики задач учеб­ника) нет необходимости касаться влияния больших физических напря­жений (например, у тяжелоатлетов) на развитие патологии опорно-двига­тельного аппарата. Это является предметом спортивной медицины. Вместе с тем следует подчеркнуть, что труд миллионов людей связан с необхо­димостью совершения большого количества (за рабочий день) физических движений при небольшой их величине (от 100-500 г до 10-15 кг и боль­ше). Так, например, сборщики электромоторов, контролёры-сортировщики, операторы-сборщики автомобильных заводов, сборщики обуви, операторы вычислительных клавишных машин, телеграфисты совершают за рабочий де­нь от 40 до 130 тысяч движений пальцами рук. При этом суммарная локаль­ная работа небольших мышечных групп нередко превышает за рабочую сме­ну 100-120 тысяч кгм. Степень развивающегося при таких работах мышечного утомления, последующего за ним перенапряжения нервно-мышечного аппарата и профессиональной патологии нервно-мышечного аппарата определяются количеством движений за смену и величиной развиваемо­го мышцами усилия. Если величина суммарной нагрузки превышает некий пороговый уровень (например, 60-80 тысяч движений пальцев за смену), то в результате происходит снижение мышечной работоспособности и возможно развитие профессиональных заболеваний нервно-мышечного аппарата.

На всех этапах онтогенеза человека оптимальная деятельность его опорно-двигательного аппарата или нарушения мышечных функций зависят от поступления в организм необходимых ему химических субстра­тов: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ, т.е. от структуры питания.

Белки составляют около 15% веса тела, преимущественно нахо­дятся в скелетных мышцах. Пока организм человека не лишён полностью своих основных энергетических субстратов (углеводов и жиров), доля белков в энергетическом обеспечении жизнедеятельности не превышает 1-5%. Основное назначение потребления белков состоит в их использо­вании в процессе роста и поддержания мышечной и костной массы, постро­ения клеточных структур, синтеза ферментов. У человека, не выполня­ющего значительных физических нагрузок, ежедневные потери белка со­ставляют около 25-30 г. При тяжёлой физической работе эта величина возрастает на 7-10 г Необходимая ежедневная норма потребления бел­ков наибольшая в периоды роста организма и при выполнении больших физических нагрузок. Минимальное количество белков потребляемых в день на I кг. веса тела детьми 4-7 лет составляет 3,5-4 г; 8-12 лет- 3 г и подростками 2-2,5 г. После завершения роста организма необхо­димо потреблять около 1г белков на I кг веса тела. Для лиц выполняющих тяжёлую физическую работу эта величина должна быть на 20-30% больше. Необходимо помнить, что даже в самых богатых белками про­дуктах (мясо, яйца) содержание белка не превышает 20-26%. Следо­вательно, для поддержания полноценного белкового баланса величину потребляемых человеком белковых продуктов по сравнению с приведен­ными выше нормами потребления белка необходимо увеличить в 4-5 раз.

Основными источниками энергии при мышечной работе человека являются углеводы и жиры. При "сгорании" I г углеводов освобожда­ется 4,1 ккал энергии, air жиров- 9,3 ккал. Процентное соотноше­ние использования углеводов и жиров при мышечной деятельности чело­века зависит от мощности работы. Чем она выше, тем больше тратится углеводов, а чем меньше - тем больше окисляются жиры. С содержанием жира применительно к задачам обеспечения энергией работу опорно-дви­гательного аппарата на всех этапах онтогенеза особых проблем не воз­никает, так как имеющееся жировое депо у человека способно обеспе­чить реальные потребности его организма в энергии при работах сред­ней и умеренной мощности в течение многих часов. Несколько сложнее дела обстоят с углеводами.

Дело в том, что работоспособность скелетных мышц находится в прямой зависимости от содержания в их волокнах углеводов (глико­гена). В норме в I кг мышцы содержится около 15-17 г гликогена. В любом возрасте чем больше гликогена содержат мышечные волокна, тем большую работу они способны совершить. Содержание углеводов в мышце зависит от интенсивности предшествующей работы (их траты), поступле­ния в организм углеводов с пищей, продолжительности периода восста­новления после физических упражнений. Для поддержания высокой работо­способности человека во всех возрастных периодах общими закономерностями являются: I) при любом количестве углеводов в ежедневной диете при отсутствии физических упражнений содержание гликогена в мышцах меняется незначительно; 2) концентрация гликогена в мышечных волокнах уменьшается почти полностью при интенсивной работе в тече­ние 40-100 мин.; 3) полное восстановление содержания гликогена в мыш­цах требует 3-4 суток; 4) возможность увеличения содержания глико­гена в мышцах, а, следовательно, и их работоспособности на 50-200%. Для этого необходимо выполнить мышечную работу субмаксимальной мощ­ности (70-80% от МПК) длительностью 30-60 мин (при такой нагрузке гликоген будет в основном израсходован) и затем 2-3 дня использовать углеводную диету (содержание углеводов в пище до 70-80%).

В обеспечении мышечной деятельности ведущую роль играет АТФ. В то же время ресинтез АТФ и, следовательно, работоспособность мышц во многом зависят от содержания в организме витаминов. При недостатке витаминов В-комплекса снижается аэробная выносливость человека. Это связано с тем, что среди множества разнообразных функций, на которые влияют витамины этой группы, их роль особенно велика в качестве кофакторов в различных ферментных системах, связанных с окислением про­дуктов питания и образованием энергии. Так, в частности, витамин Вт (тиамин) необходим для трансформации пировиноградной кислоты в аце­тил- КоА. Витамин Вр (рибофлавин) превращается в ФАД, который действу­ет как акцептор водорода во время окисления. Витамин Во (ниацин) -компонент НАДФ - ко-фермента гликолиза. Витамин Втр играет важную роль в метаболизме аминокислот (изменение мышечной массы при трени­ровке) и необходим для образования эритроцитов, транспортирующих кис­лород к мышечным клеткам для процессов окисления. Функции витаминов В-комплекса столь взаимосвязаны, что дефицит одного из них может нарушить утилизацию других. Недостаток одного или нескольких витаминов группы В снижает мышечную работоспособность. Дополнительное употребление этой группы витаминов повышает работоспособность только в тех слу­чаях, если у испытуемых имел место дефицит этих витаминов.

Недостаточное поступление с пищей витамина С (аскорбиновой кислоты) также уменьшает мышечную работоспособность человека. Этот витамин необходим для образования коллагена-белка, содержащегося в соединительной ткани. Следовательно, он важен для обеспечения но­рмальной функции (особенно при больших нагрузках) костно-связочного аппарата и сосудов. Витамин С участвует в обмене аминокислот, син­тезе некоторых гормонов (катехоламины, противовоспалительные кортикоиды), в обеспечении абсорбции железа из кишечника. Дополнительный приём витамина С повышает мышечную работоспособность лишь в случа­ях, когда имеет место его дефицит в организме. Витамин Е (альфа-токоферол) способствует увеличению концентрации креатина в мышцах и развитиюими большей силы. Он обладает также антиоксидантными свой­ствами. Сведения о влиянии остальных витаминов на работоспособность мышц у нетренированных и у спортсменов весьма противоречивы. Однако несомненно, что без приёма ежедневной нормы полного комплекса вита­минов работоспособность мышц может быть снижена.

Значение минеральных веществ в поддержании высокой мышечной работоспособности не вызывает сомнения. Однако их дополнительная по­требность отмечена лишь для лиц, выполняющих длительные и большие физические нагрузки в условиях жаркого и влажного климата.

Отрицательное воздействие на двигательные функции оказывает приём алкоголя. Данные по этому фактору "риска" применительно к де­ятельности опорно-двигательного аппарата весьма неоднозначны. Ещё менее определенны они в отношении воздействия алкоголя на мышечную систему в онтогенезе. Тем не менее, некоторые доказанные положения о влиянии алкоголя на нервно-мышечную систему состоят в следующем.

I. Приём алкоголя приводит к усилению процессов торможения в мотор­ной зоне коры головного мозга, ухудшает процессы дифференцировки тормозных процессов при двигательных реакциях, снижает скорость пере­ключения процессов торможения и возбуждения, уменьшает силу процес­сов концентрации возбуждения и скорость нарастания частоты импуль­сов в двигательных мотонейронах. 2. При употреблении алкоголя у челове­ка снижаются сила и скорость сокращения скелетных мышц, что приво­дит к снижению их скоростно-силовых качеств.3. Ухудшаются проявления двигательной координации человека. 4. Замедляются все ви­ды реакций на внешние раздражители (свет, звук, и др.). 5. Увеличи­ваются вегетативные реакции на ту же, что и до приёма алкоголя, мы­шечную работу, то есть возрастает физиологическая "стоимость" рабо­ты. 6. Снижается концентрация глюкозы в крови, вызывая тем самым ухудшение функций мышечной системы. 7. Уменьшается содержание глико­гена в мышцах (даже после однократного приёма алкоголя), что приво­дит к снижению мышечной работоспособности. 8. Длительный приём алко­голя приводит к снижению сократительной функции скелетных мышц чело­века.

Крайне ограничены сведения о влиянии табакокурения на функции опорно-двигательного аппарата. Доподлинно известно лишь, что никотин, попадающий в кровь, ухудшает процессы регуляции силы сокращения ске­летных мышц, ухудшает координацию движений, снижает мышечную работо­способность. У курящих, в основном, показатели МПК ниже, чем у некуря­щих. Это обусловлено более интенсивным присоединением окиси углерода к гемоглобину в эритроцитах, что снижает транспорт кислорода к рабо­тающим мышцам. Никотин, уменьшая содержание витаминов в организме человека, способствует понижению его мышечной работоспособности. При длительном табакокурении снижается эластичность соединительной ткани, уменьшается растяжимость мышц. Это приводит к возникновению болевых реакций при интенсивных сокращениях мышц человека.

Таким образом, наряду со многими отрицательными последстви­ями курения табака для систем организма человека и их функций нико­тин вызывает также снижение мышечной работоспособности и уровень физического здоровья курящих людей.

Одним из наиболее широко применяемых людьми эргогенных сред­ств, то есть средств повышающих работоспособность, является кофеин . Воздействуя на ЦНС, кофеин увеличивает её возбудимость; улучшает концентрацию внимания; поднимает настроение; укорачивает скорость сенсомоторных реакций; снижает утомление и задерживает время его проявления; стимулирует выделение катехоламинов; усиливает мобили­зацию из депо свободных жирных кислот; повышает скорость использова­ние мышечных триглицеридов. Благодаря всем этим реакциям кофеин вызы­вает заметное повышение аэробной работоспособности (езда на велоси­педе, бег на длинные дистанции, плавание и др.) По-видимому, кофеин способен также улучшать мышечную работоспособность у спринтеров и лиц, занимающихся силовыми видами спорта. Это может быть связано с его способностью усиливать обмен кальция в саркоспазматическом ретикулуме и работу калий-натриевого насоса в мышечных клетках.

Тем не менее, несмотря на указанное влияние кофеина на рабо­тоспособность человека, он может вызывать и негативные последствия, У лиц, непривыкших употреблять кофеин, но чувствительных к нему, а так же у тех, кто употребляет его в больших дозах, кофеин вызывает повышенную возбудимость, бессонницу, беспокойство, тремор скелетных мышц. Действуя как диуретик, кофеин усиливает обезвоживание организ­ма нарушая процессы терморегуляции, снижает мышечную работоспособность, особенно в условиях высокой температуры и влажности окружающей среды.

Некоторые спортсмены используют наркотические средства, с целью ускорения процессов восстановления после тяжелых физических нагрузок. Иногда применяется даже кокаин. Последний стимулирует де­ятельность ЦНС, считается симпатомиметическим препаратом, блокирует повторное использование норадреналина и дофамина (нейромедиаторы) нейронами после их образования. Блокируя их повторное использование, кокаин усиливает действие этих нейромедиаторов во всём организме. Некоторые спортсмены считают, что кокаин способствует повышению рабо­тоспособности. Однако это опущение обманчиво. Оно связано с возника­ющим чувством эйфории, повышающим мотивацию и уверенность в своих силах. Наряду с этим, кокаин "маскирует" утомление и болевые ощуще­ния и может способствовать развитию перенапряжений в нервно-мышечном аппарате. В целом доказано, что кокаин не обладает способностью по­вышать мышечную работоспособность,

Для повышения мышечной работоспособности лицами, занимающимися физическими упражнениями и спортом, нередко используются гормональ­ные препараты. С начала 50-х годов началась эра применения анаболических стероидов, а со второй половины 80-х годов-синтетического гор­мона роста. В силу наибольшей распространенности и опасности исполь­зования для организма остановимся лишь на андрогенах - анаболических стероидах, почти индентичных мужским половым гормонам.

Употребление анаболических гормонов приводит к значительному увеличению: общей массы тела; содержания калия и азота в моче, свиде­тельствующие об увеличении чистой мышечной массы тела; размеров целых мышц и площади поперечного сечения составляющих их миоцитов за счет увеличения количества содержащихся в них миофибрилл (то есть количес­тва сократительных белков); силы и работоспособности скелетных мышц.

Следовательно, основной эффект использования стероидных гормонов заключается в увеличении объема мышечной массы (миофибриллярная гипертрофия) и силы сокращения. В то же время эти гормоны практи­чески не влияют на аэробную выносливость человека, скоростные ка­чества его мышц, скорость процессов восстановления работоспособнос­ти после интенсивных физических нагрузок.

Однако использование стероидных гормонов (это иногда про­исходит уже со школьного возраста) - это вопрос не только этики, но и проблема сохранения здоровья огромного количества людей. Вследст­вие высокой степени риска для здоровья анаболические гормоны и синте­тический гормон роста относят к числу запрещенных препаратов. Ос­новные отрицательные последствия для здоровья принимающих стероидные гормоны заключаются в следующем. Использование синтетических анаболических гормонов подавляет секрецию собственных гонадотропных гор­монов, контролирующих развитие и функцию половых желез (яичек и яич­ников). У мужчин сниженная секреция гонадотропина может привести к атрофии яичек, уменьшению выделения тестостерона и количества спермы. Гонадотропные гормоны у женщин необходимы для осуществления овуляции и секреции эстрогенов, поэтому пониженное содержание в крови этих гормонов в результате применения анаболических стероидов приводит к нарушениям менструального цикла, а также маскулинизации-уменьшению объема груди, огрублению голоса, появлению волос на лице.

Побочным действием употребления анаболических стероидов мо­жет быть увеличение предстательной железы у мужчин. Известны также случаи нарушения функции печени, обусловленные развитием химического гепатита, которые могут перейти в рак печени.

У лиц, длительное время употребляющих анаболических стероидов, возможно снижение сократительной функции миокарда. У них происходит значительное снижение концентрации в крови альфа-липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенными свойствами, то есть препятствующими развитию атеросклероза. Следовательно, при­менение стероидных гормонов сопряжено с высоким риском возникнове­ния ишемической болезни сердца.

Употребление стероидов приводит к изменениям личностных ка­честв человека. Наиболее выраженными из которых является повышенная агрессивность.

Старение присуще любой живой системе, оно - неотъемлемое свойство, атрибут жизни и поэтому является нормальным, естественным процессом.
Многие исследователи считают, что наиболее общий результат старения - снижение адаптационных возможностей организма
Старение - разрушительный процесс, который развивается из-за нарастающего с возрастом повреждения организма внешними и внутренними факторами. Он ведет к недостаточности физиологических функций, гибели клеток, ограничению приспособительных возможностей организма, снижению его надежности, развитию возрастной патологии, увеличению вероятности смерти.
Конкретные проявления старения, его темп и направленность обусловлены генетически предопределенными особенностями биологической организации организма. Паспортный и биологический возраст человека не всегда совпадает. Биологический возраст - это мера изменения во времени биологических возможностей, жизнеспособности организма, мера предстоящей жизни.

При различных физических нагрузках, эмоциональных изменениях происходит нарушение гомеостаза, изменение внутренней среды организма, изменение артериального давления, сахара крови и т.д. в ходе нарушений внутренней среды организма, мобилизуются, совершенствуются адаптационно-регуляторные механизмы, способствующие сохранению гомеостаза.

Постоянные нарушения внутренней среды организма способствуют сохранению ее «гомеостазиса» в течении длительной жизни.

Движение - важнейший атрибут жизни; нет более физиологического метода стимуляции различных систем организма человека, чем мышечная деятельность.

В процессе мышечной деятельности возникает напряжение всех систем организма, кислородное голодание. Это постоянно тренирует, уровень деятельности организма. Влияние мышечной активности настолько велико, что изменяется активность генетического аппарата, биосинтеза белка. Напряженная деятельность приводит к увеличению массы объема отдельных мышечных волокон и всей мышцы в целом.

Под влиянием систематических занятий физическими упражнениями у людей пожилого возраста улучшается общее состояние, восстанавливаются двигательные функции, снижается тонус сосудов, улучшается кровоснабжение сердца и мозга, растет работоспособность, увеличивается сократительная способность сердца, более экономичными становятся энергетические траты и т.д. физические упражнения являются средством сохранения здоровья и продлении жизни.

Систематические тренировки помогают поддержать нормальную жизнедеятельность основных систем организма - нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной мышечной и других. Однако, при чрезмерных физических нагрузках у часто возникают явления перегрузки - обостряется коронарная недостаточность, становится нестабильным артериальное давление, нередко возникают аритмии. В связи с этим, очень важно правильно подобрать средства физического воспитания, индивидуально дозировать нагрузку, контролировать ее влияние на организм.

Не случайно, главным направлением «базовых» физкультурно-оздоровительных клубов является сегодня кондиционная тренировка на основе бодибилдинга.
Не слишком ли поздно заниматься бодибилдингом? С возрастом мышечная структура начинает атрофироваться с все возрастающей скоростью. Бодибилдинг является лучшим средством противодействия этому процессу.

Однако в бодибилдинге позднее начало не имеет такого же решающего значения, как в других видах спорта.
Недавние исследования (Билл Доббинс 2000) доказали, что мышцы не обязательно должны атрофироваться с возрастом до такой степени, как обычно считалось. В сущности, пожилые люди могут даже значительно увеличить объем мышц при надлежащей тренировке.
Результаты могут быть очень впечатляющими. Заметный прилив сил. Гораздо более подтянутое и мускулистое тело. Энергия, подвижность, улучшение качества жизни. Независимость и уверенность в себе. Что мы считаем неизбежными аспектами старения, на самом деле лишь признаки сидячего образа и пренебрежения к собственному телу.

С точки зрения физиологических процессов в зрелом возрасте происходят функциональные, обратимые изменения показателей физической работоспособности и подготовленности, то в пожилом возрасте снижение функциональных и физических возможностей связано с органическими, необратимыми изменениями в организме. Эти нарушения возникают в нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной системах, опорно-двигательном аппарате.

В опорно-двигательном аппарате отмечаются значительные нарушения - сужаются суставные поверхности, разрастаются образования по краям эпифизов костей, разрыхляется костная ткань, уменьшается ее плотность, снижается содержание кальция в костях, понижается содержание синовиальной жидкости в суставах. Кости становятся непрочными, ломкими, очень часто у людей пожилого возраста появляется остеопороз

Появляется деформация позвоночника, нарушения осанки увеличивается вероятность заболеваний связанных с суставами- артрит, артроз и прочее. Снижается амортизационные возможности суставов, их подвижность

Происходят изменения в мышцах и связках, которые теряют свою эластичность, появляются признаки атрофии мышц - снижается количество моторных нейронов, волокон, отвечающих за спастическое сокращение, понижается концентрация миозина и актина; сокращается сеть капилляров (ухудшение кровоснабжения мышц); увеличивается объем соединительной ткани в мышцах. У людей пожилого возраста снижается скорость движений, уменьшается потенциональная мышечная выносливость, гибкость. Происходит ослабление мышц в области таза.

C возрастом наблюдаются изменения в нервной системе - нарушается баланс тормозных и возбудительных процессов, а также их сила, что выражается в затруднительном образовании новых двигательных навыков.

Сердечно-сосудистая система. Ослабевает сократительная функция миокарда, снижается эффективность кровеносных сосудов, ухудшается снабжение кровью сердца и других органов. Ухудшается газообмен, эластичность легких и грудной клетки. Эффективность системы кровообращения становится ниже, сокращается сеть капилляров и объем кислорода, доставляемого в клетки, понижается объем крови проходящей через сердце. Появляются признаки возрастающей гипертонии, снижается максимальная частота сердечных сокращений, повышается чувствительность к усталости и отработанным веществам, например к молочной кислоте. Повышается вероятность заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем
В системе дыхания происходит ухудшение эластичности легочной ткани, ослабление дыхательных мышц, ограничение подвижности грудной клетки, уменьшение легочной вентиляции.

Нервная система. Ухудшается кратковременная память, ухудшается равновесие, снижается координирующая функция ЦНС. В связи с этим у пожилых людей наблюдается быстрое забывание последовательности движений, сложности с поддержанием равновесия, принятия устойчивого положения, плохая координация движений, снижение скорости выполнения движений. В процессе старения обмен веществ изменяется, становится менее интенсивным. Это связано с замедлением окислительных процессов.

Ослабевает секреторная и двигательная функции кишечника, нарушается пищеварение. Понижается сопротивляемость организма. Ухудшается адаптация к нагрузкам, замедляется врабатывание и восстановление.
Все это приводит к снижению работоспособности и физической подготовленности (падение быстроты и точности движений, нарушение координации, уменьшении амплитуды движений и т. д.).

Основные причины ухудшения физических возможностей в пожилом возрасте:

1. Снижение физической работоспособности связано с:

• ограничением двигательной активности;
• ограничением возможности интенсификации функций отдельных систем организма;
• нарушением регуляции функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем;
• нарушением обмена веществ;
• снижением аэробной и анаэробной производительности;
• замедлением восстановительных процессов;
• снижением экономичности работы.

2. Снижение силы обусловлено уменьшением активной массы, падением содержания воды, кальция и калия в мышечной ткани, приводящих к потере эластичности мышц.
3. Снижение выносливости связано с нарушением работы кислородно-транспортной систем.
4. Падение скорости обуславливается снижением мышечной силы, нарушением координации в ЦНС, снижением функции энергообеспечивающих систем.
5. Координация, ловкость снижается в связи с ухудшением подвижности нервных процессов.
6. Ухудшение гибкости связано с изменением в опорно-двигательном апарате.

Таким образом, в пожилом возрасте снижение функциональных и физических возможностей связано с органическими, необратимыми изменениями в организме. Эти нарушения возникают в нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной системах, опорно-двигательном аппарате.

Уровень силы, необходимой для осуществления повседневной деятельности, не изменяется на протяжении всей жизни. Вместе с тем уровень максимальной силы, превышающий уровень силы, необходимой для осуществления повседневной деятельности, с возрастом постепенно снижается. Данные медицинских исследований показали, что физическая работоспособность в каждом десятилетии жизни на 10-15% меньше, чем в предыдущем.

Следует отметить, что способность вставать из положения сидя ухудшается в возрасте 50 лет, а в 80 лет некоторые люди не в состоянии это сделать. Многие специалисты в области медицины придерживаются мнения о пожилых людях не столь оптимистического характера, а именно: пожилые люди могут и обязаны выполнять работу, требующую небольших мышечных усилий.

Физиологи в области спорта считают, что выполнение специальных силовых упражнений позволяет пожилым людям показывать лучшие результаты в возрасте 60 лет, чем большинству физически неактивных мужчин вдвое их моложе.

Силовые возможности с возрастом уменьшаются в результате снижения физической активности и объема мышечной массы. Последнее обусловлено, главным образом пониженным белковым синтезом вследствие процесса старения и сокращением числа быстросокращающихся двигательных единиц.

В возрасте 50 лет и больше у мужчин и женщин снижается тонус мышц. Первыми ослабевают мышцы спины и живота, что приводит к деформации позвоночника: опускаются плечи, спина становится округлой, мышцы живота свисают. Эти негативные проявления вместе с плоскостопием уменьшают рост человека. Литература по данному вопросу научными исследованиями доказывает, что занятия с отягощениями положительно влияют на изменения морфологических, биохимических и физиологических систем людей пожилого возраста.

По данным исследования определено, что даже у 60-70 летних людей, которые занимаются силовыми упражнениями, наблюдается мышечная гипертрофия и уменьшение толщины жирового слоя. За 2 года силовых тренировок у таких людей наблюдалось увеличение показателей абсолютной силы (на 50-100 %), силовой выносливости (на 200-300%), ЖЕЛ, уменьшились показатели ЧСС и АД.

По мере снижения содержания жира в организме и увеличению мышечной массы будут происходить и другие важные изменения, касающиеся внешнего вида, самочувствия и т.д.
Процесс старения может способствовать снижению уровня силовых способностей, однако и снижение уровня силовых способностей также может способствовать процессу старения.

Таким образом, стареет организм или нет зависит от его способности функционировать в полную силу и независимо. Многое из того, что свидетельствует о процессе старения, является следствием ограниченного использования человеческих возможностей.

В 30 лет, как правило, достигается пик мышечной силы, а затем, если не предпринимать никаких усилий, уровень мышечной силы постепенно снижается. К 85 годам уровень снижения достигает порядка 45%. Снижение уровня мышечной силы с возрастом - нормальное явление (даже у тренированных спортсменов несколько снижается уровень мышечной силы в возрасте 60 -65 лет), однако степень снижения у большинства пожилых и физически здоровых людей чрезмерно высокая, поскольку они, как правило, ограничивают уровни своей двигательной активности.

Врачебный контроль за лицами пожилого возраста

Медицинское обследование - важная составная при выборе физических нагрузок. Это обусловлено рядом причин:

• Некоторые люди вообще не должны выполнять физические нагрузки или выполнять их только под наблюдением врача. Тщательное медицинское обследование позволяет выявить таких людей.
• Полученная следствии медицинского обследования информация используется при планировании программы физических занятий.
• Ряд полученных показателей, например, артериального давления, содержания жира в организме, уровня липидов в крови, может быть использован для мотивации занятием бодибилдингом.
• Всестороннее медицинское обследование, в частности, физически здоровых людей, позволяет впоследствии обнаружить отклонения в состоянии здоровья.

• мужчины 40 лет и старше;
• женщины 50 и старше;люди любого возраста с повышенным риском.
• Противопоказания к занятиям в тренажерном зале: заболевания в острой и под острой стадиях; прогрессирующие заболевания нервной системы; недостаточность кровообращения II и III степени; аневризма сердца и крупных сосудов; ИБС с тяжелыми приступами стенокардии; частые внутренние кровотечения (язвенная болезнь желудка и 12- перстной кишки, геморрой, гинекологические и др. заболевания).

В среднем и пожилом возрасте с оздоровительной целью применяют следующие виды физических упражнений: УГГ, дозированная ходьба, терренкур, плавание, езда на велосипеде, занятия с отягощениями.

Интенсивность занятий должна быть снижена по сравнению с лицами младшего возраста. Ограничения обычно связаны с тем или иным функциональным отклонением в состоянии здоровья.

В начальном периоде целесообразно проводить занятия с умеренной нагрузкой 3-4 раза в неделю по 35-45 мин, а через 1,5-3 мес. ее можно увеличить до 45-50 мин. Дальнейший рост продолжительности занятий нежелателен - лучше увеличить количество занятий до 5-6 в неделю. Важна также плотность нагрузки на занятиях. Функциональное состояние в процессе тренировок контролируется по пульсу, частоте дыхания и субъективным признаком усталости (пульс не должен превышать величины, полученной от вычитания числа лет из 220). Занятия должны проходить с паузами для отдыха, ходьбы, упражнений на расслабления и т.п. Следует исключать упражнения на задержку дыхания, натуживание, с резкими движениями, особенно махового характера, вращениями головы, с длительным наклоном головы вниз, прыжками (или поскоками) и т.д.

В соответствии с теорией и практикой физической культуры занятия строятся в виде урока, состоящего из трех частей: вводной, основной и заключительной. Вводная часть включает общеразвивающие упражнения, ходьбу, бег; это по сути разминка.

Основная часть, в зависимости от поставленной цели, включает в себя, общеразвивающие упражнения, элементы из различных видов спорта и т.п. заключительная часть урока имеет целью постепенное восстановление функции кардиореспираторной системы, включает ходьбу, дыхательные упражнения, упражнения на расслабление, на растяжение и т.п.

Академик Г. В. Фольборт определил, что работоспособность зависит от баланса двух процессов - затраты энергии и ее восстановления, которые неоднозначны в разных периодах физической деятельности. В современных условиях это означает, что физическая работа зависит от исходного состояния организма и его исполнительных систем, баланса между энергетическими потребностями и их обеспечением.

Оптимальные режимы физической нагрузки и отдыха - одно из условий здорового образа жизни, улучшения состояния здоровья человека, так как нагрузка сопровождается повышенной адаптацией висцеральных систем, метаболических процессов организма при выполнении работы.

Во время физической деятельности можно выделить 3 периода работоспособности, зарегистрированные на ергограми при подъеме груза на определенную высоту.

Период проработки - характеризуется постепенным увеличением работоспособности в начале физической деятельности.

Период устойчивого состояния - сопровождается относительно постоянной работоспособностью при выполнении работы.

Период усталости - характеризуется уменьшением работоспособности в процессе физической деятельности.

Мышечная работоспособность

Прямыми показателями работоспособности во время мышечной деятельности, которые можно исследовать в человека, являются:

1 Сила сокращения мышц.

2 Скорость сокращения.

3 Выносливость (измеряется временем удержания 50% силы мышц от максимальной).

Мышечная сила - это усилие, которое может произвести мышца или группа мышц в процессе работы. Максимальной силой считают силу, которую развивает мышца при сокращении, когда он чуть сдвигает с места максимальный груз. Мощность сокращение - взрывной компонент силы и скорости движения: мощность = (сила х расстояние) / час.

Максимальная сила мышц зависит от количества и начальной длины мышечных волокон, которые сокращаются; частоты ПД, генерируемых в их нейромоторного единицах; физиологического поперечного сечения мышцы, который существенно возрастает благодаря тренировкам, которые приводят к его гипертрофии, увеличение силы сокращения.

При одинаковых условиях максимальная сила мышц у мужчин больше, чем у женщин. Мужской гормон тестостерон имеет значительный анаболический воздействие - увеличивает синтез белков в мышцах. Даже при незначительной физической активности масса мышц у мужчин почти на 40% больше, чем у женщин. Женские половые гормоны - эстрогены стимулируют синтез жира, который преимущественно откладывается в груди, бедрах, подкожной ткани: жира женщины имеют около 27% массы тела, а мужчины - около 15%. Половые гормоны влияют также на темперамент: тестостерон увеличивает агрессивность, достижение цели при экстремальных ситуациях в спорте, в то время как влияние эстрогена связывают с мягкими чертами характера.

Скорость сокращения мышцы - врожденное явление. На основе анализа факторов, от которых зависит скорость двигательных реакций, можно выделить следующие параметры: подвижность основных нервных процессов в ЦНС, соотношение быстрых и медленных мышечных волокон, их моторных единиц. Специализация в некоторых видах спорта может быть выбрана в зависимости от того, какие виды мышечных волокон преобладают: "дети рождаются, чтобы стать спринтерами или стайерами или прыгунами" (табл. 8.1).

Энергетическое обеспечение при мышечной деятельности зависит от состояния висцеральных систем организма - в первую очередь, дыхания и обращения крови, транспортирует кислород и питательные вещества к мышечным клеткам и выносит из них отработанные продукты. Поэтому определение их функциональных показателей, характеризующих адаптацию этих систем к физической нагрузке, является важным тестом оценки периодов физической деятельности организма и его работоспособности.

На сегодня известно, что сокращение мышцы зависит от количества энергии, производится во время гидролиза АТФ на АДФ и Фн. В одном мышечном волокне содержится около 4 ммоль / л АТФ, которой хватает на выполнение

ТАБЛИЦА 8.1. Количество быстрых и медленных мышечных волокон (%) в четырехглавой мышце бедра спортсменов различных видов спорта

максимального сокращения в течение 2 с. Спустя это время с АДФ и Фн синтезируется новая молекула АТФ, которая обеспечивает последующее сокращение.

Для длительного мышечного сокращения необходимы большие запасы АТФ. Источниками ее образования могут быть:

1 Креатинфосфат (КФ). характеризующееся наличием высокоэнергетического фосфатного связи, при гидролизе которого высвобождается большее количество энергии, чем при расщеплении АТФ. Освобожденная энергия идет на связывание АДФ с новым фосфатом, синтез новой молекулы АТФ, которая обеспечивает сокращение мышцы. Однако запасы КФ тоже небольшие, их хватает на 6-8 с.

2 Гликоген постоянно присутствует в мышечных волокнах. Благодаря гликолиза, не требует кислорода, гликоген быстро превращается в пировиноградную кислоту, а затем - в молочную кислоту, которая освобождает энергию для преобразования АДФ в АТФ. Однако при гликолизе накапливается большое количество конечных продуктов (лактат), которые негативно влияют на мышечное сокращение.

3 Наиболее надежным поставщиком энергии для мышечного сокращения является окислительная система, которая обеспечивает 95% нужной энергии для длительной и непрерывной работы. Продуктами для окисления является глюкоза, жирные кислоты и аминокислоты (рис. 8.22).

Несмотря на полноценное висцеральное и метаболическое обеспечение физической нагрузки, человек чувствует усталость, которая приводит к снижению работоспособности и требует времени для ее восстановления. И. М. Сеченов (1903 г..) Впервые показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц руки человека после длительной работы при поднятии груза резко ускоряется, если в период отдыха проводить работу другой рукой.

Такая же закономерность наблюдалась и при других видах двигательной активности. И. М. Сеченов, в отличие от простого покоя, такой отдых назвал активным. Объяснялся это влияние активного отдыха взаимоотношениями, которые наблюдаются в центрах регуляции этих мышц.

Основные закономерности процессов утомления и восстановления были описаны академиком Г. В. Фольбортом, которые И. П. Павлов назвал "правил Фольборта".

Приведем некоторые из них:

1 Уровень работоспособности зависит от соотношения процессов утомления и восстановления, между которыми существует прямая связь - чем быстрее развивается истощение (при интенсивной работе), тем быстрее происходит восстановление.

2 Восстановительные процессы развиваются не прямолинейно, а волнообразно. В процессе восстановления различают две фазы - фаза достижения начальной работоспособности и фаза устойчивой, постоянной работоспособности.

3 Зная продолжительность труда и отдыха после нее, можно достичь двух состояний - хронического переутомления и постепенного наращивания постоянной работоспособности. Очевидно, это всем известный процесс тренировки. Если же изнурительные нагрузки выполняет орган, состояние которого не успел измениться, то, наоборот, процесс восстановления замедляется и ослабляется - развивается состояние хронического истощения. Эти закономерности не потеряли значения и в наше время. наоборот, получили дальнейшее развитие на молекулярном уровне.

Основные механизмы развития утомления:

■ центральные механизмы - усталость как следствие изменений в ЦНС, которые проявляются процессами торможения, нарушением координации двигательных функций, уменьшения

РИС. 8.22.

нием активности мотонейронов и снижением ими частоты генерации ПД;

■ периферические механизмы - усталость происходит на клеточном уровне как следствие недостатка АТФ, синтезируемого в митохондриях, и накоплением кислых продуктов, которые вызывают ацидоз. Если центральные механизмы могут иметь место у нетренированных субъектов, то значительные и максимальные физические нагрузки приводят к развитию усталости благодаря нехватки энергетических ресурсов на клеточном уровне, и повреждения работающих мышц.

Интенсивные физические нагрузки сопровождаются болевыми ощущениями в области мышц, природа которых связана с;

■ повышением концентрации мышечных ферментов в плазме крови

■ миоглобинемия (наличием миоглобина в крови)

■ наличием воспалительной реакции;

■ нарушением структуры мышц.

События, развивающиеся в мышцах, имеют такую последовательность:

1 Высокое напряжение сократительной-эластичной системы мышцы приводит к структурным повреждений мембраны мышечного волокна и самой мышцы.

2 Повреждение клеточной мембраны мышцы обусловливает нарушение кальциевого гомеостаза в поврежденном волокне, что приводит к отмиранию клеток, пик которого наблюдается на 24-40 час.

3 Продукты активности макрофагов, а также внутриклеточное содержание (простагландины, гистамин, кинины, ионы К +, Н +) накапливаются вне клеток и раздражают нервные окончания мышцы.

Также установлено, что возникновение болевых ощущений в мышцах является результатом повреждения структур, сопровождающееся выделением внутриклеточных белков и увеличением обмена миозина и актина. В процессе повреждения и восстановления мышцы участвуют лизосомы, ионы Са2 + , свободные радикалы, соединительная ткань, воспалительные реакции, внутриклеточные миофибриллярных белки.

Профилактикой выявленных изменений является уменьшение эксцентричного компонента мышечной деятельности в начале работы с постепенным увеличением интенсивности нагрузки от минимальной до максимальной.

Важным показателем возможностей мышечной системы является работоспособность мышц – потенциальная способность человека к максимуму физического усилия при статической, динамической или смешанной работе. В дошкольном возрасте изучение возрастных особенностей работоспособности, как и других двигательных качеств мышечной системы, затруднено в связи с недостаточно развитой произвольностью усилия. Исследования изменений мышечной работоспособности у детей в возрасте от 7 до 18 лет показывают отчетливое ее снижение в период от 7–9 до 10–12 лет, которое сменяется постепенным повышением уровня функционирования двигательного аппарата: координации мышечной деятельности нервной системой, лабильности мышц (число потенциалов возбуждения, которое мышца способна провести за 1 с) и скорости восстановления после физической нагрузки. Изучение этого вопроса имеет большое практическое значение для обоснования рационального режима деятельности и отдыха. По мере старения организма работоспособность мышц уменьшается, снижаются сила и скорость их сокращений, выносливость.

Сила мышечного сокращения развивается неравномерно в разные периоды онтогенеза в различных группах мышц. С 6–7 лет опережающий характер имеет развитие силы сгибателей туловища и бедра, а также мышц, осуществляющих подошвенное сгибание стопы. С 9–11 лет ситуация изменяется: наибольшими становятся показатели силы при движении плечом и наименьшими – кистью, значительно увеличивается сила мышц, разгибающих туловище и бедро. В 13–14 лет эго соотношение снова изменяется: сила мышц, выполняющих разгибание туловища, бедра и подошвенное разгибание стопы, вновь возрастает.

Быстрота движений – способность выполнять различные действия в наиболее короткий отрезок времени – определяется состоянием мышечного аппарата и воздействием центральных регулирующих механизмов, т.е. быстрота движений тесно связана с подвижностью и уравновешенностью процессов возбуждения и торможения в нервной системе. С возрастом быстрота движений нарастает и достигает максимума к 14–15 годам. Быстрота движения тесно связана с силой и выносливостью, а также зависит от уровня развития нервных центров и проводящих нервных путей, определяющего скорость передачи возбуждения от нейронов к мышечным волокнам.

Выносливость – способность мышцы продолжать работу при нарастающем утомлении, она определяется временем, в течение которого мышца способна поддерживать определенное напряжение. Статическая выносливость определяется по времени сжимания рукой кистевого динамометра с силой, равной половине от максимальной. С возрастом она значительно увеличивается: у мальчиков 17 лет этот показатель в два раза превышает аналогичный у семилетних, а достижение взрослого уровня происходит только к 30 годам. К старости выносливость вновь снижается в несколько раз. Развитие выносливости в онтогенезе не имеет прямой связи с развитием силы: так, наибольший прирост силы происходит в 15–17 лет, а максимум повышения выносливости – в возрасте 7–10 лет, следовательно, быстрое развитие силы замедляет развитие выносливости.

Произвольные движения, лежащие в основе целенаправленной деятельности человека, становятся возможными в результате развития в онтогенезе координированной работы мышц. Возможности координации движений у маленького ребенка несовершенны. По мере роста и развития ребенка происходит не просто совершенствование координации движений, но и замена одних механизмов другими. Так, в движениях йог сначала возникает перекрестно-реципрокная координация, облегчающая попеременное движение ногами (ходьба, бег), и лишь к 7–9 годам формируется симметричная координация движений, сменяющая предыдущую (перекрестно-реципрокную) схему путем торможения и облегчающая одновременные движения ног. Основным механизмом регуляции точности движений является проприорецептивная чувствительность ("мышечное чувство"), а также другие органы чувств, обеспечивающие пространственную ориентацию.

Двигательная функция продолжает претерпевать изменения и по окончании периода детства достигает в зрелом возрасте наиболее полного развития и переживает инволютивные изменения в периоде старения. С возрастом постепенно уменьшаются все функциональные показатели, наиболее значительно снижается быстрота движений, в меньшей степени изменяются показатели мышечной силы.

Таким образом, в ходе онтогенеза задолго до рождения и вплоть до глубокой старости двигательная функция и отдельные ее составляющие развиваются интенсивно и неравномерно. Необходимо учитывать, что особенности развития двигательной функции на каждом возрастном этапе определяются не только возрастным фактором, но и конкретными условиями, в которых формируется двигательная функция, в значительной мере зависят от внешних и внутренних воздействий, влияющих на ее становление.