Анатомо-физиологические основы мышечной деятельности

Легкая физическая работа не влияет на кислотно-щелочное равновесие, так как все избыточное количество образующейся углекислоты выделяется через легкие. Во время тяжелой работы развивается метаболический ацидоз, степень которого пропорциональна скорости образования лактата; частично он компенсируется за счет дыхания (снижение артериального рСО₂).

Уровень глюкозы в артериальной крови у здорового человека мало изменяется во время работы. Только при тяжелой и длительной работе происходит падение концентрации глюкозы в артериальной крови, что указывает на приближающееся истощение. Вместе с тем концентрация лактата в крови варьирует в широких пределах в зависимости от степени напряжения и длительности работы – соответственно скорости образования лактата в мышце, функционирующей в анаэробных условиях, и скорости его элиминации. Лактат разрушается или подвергается превращениям в неработающих скелетных мышцах, жировой ткани, печени, почках и миокарде. В условиях покоя концентрация лактата в артериальной   крови   составляет приблизительно 1 ммоль/л; при тяжелой работе длительностью около получаса или при крайне тяжелых кратковременных нагрузках с минутными интервалами могут быть достигнута максимального уровня, превышающая 15 моль/л. При тяжелой длительной работе концентрация лактата сначала увеличивается, а затем падает.

Если рацион богат углеводами, концентрации свободных жирных кислот и глицерола мало изменяются под влиянием работы, так как секреция инсулина, обусловленная потреблением углеводов, тормозит липолиз. Однако при обычном рационе тяжелая длительная работа сопровождается увеличением концентраций свободных жирных кислот и глицерола в крови в 4 или более раз.

Терморегуляция. Потоотделение обычно считается признаком тяжелой работы. Начало заметного потоотделения, однако, зависит не только от тяжести работы, но и от условий окружающей среды. Секреция пота начинается тогда, когда происходит превышение нейтральной температуры по причине либо усиленной теплопродукции во время мышечной работы, либо недостаточной теплоотдачи вследствие высокой температуры или влажности окружающей среды, несоответствующей одежды, отсутствия движения воздуха (конвекции) или, наконец, по причине нагревания тела избыточным тепловым излучением (например, в литейном цехе).

Во время  и после физической работы концентрация многих гормонов в крови изменяется. В большинстве случаев этот эффект неспецифический, либо недостаточно понятный. Выделяется повышенное количество адреналина, норадреналина. Через 2 мин после начала работы происходит усиление секреции аденогипофизом АКТГ, который стимулирует выделение кротикостероидов из коркового вещества надпочечников. Концентрация инсулина несколько снижается во время работы, уровень же глюкагона может, как повышаться, так и снижаться.

Вообще, систематические  занятия физкультурой приводят к  адаптации человеческого организма к выполняемой физической работе. В основе адаптации лежат изменения мышечных тканей и различных органов в результате тренировок. Все эти изменения определяют тренировочные эффекты. Они проявляются в улучшении разнообразных функций организма и повышении физической подготовленности.

При анализе  факторов, определяющих физические тренировочные  эффекты упражнений можно выделить такие аспекты:

функциональные  эффекты тренировки

пороговые, «критические»  нагрузки для возникновения тренировочных  эффектов.

обратимость тренировочных  эффектов

специфичность тренировочных  эффектов

тренируемость, определяющая величину тренировочного эффекта

Последние два аспекта  наиболее важны в спортивной тренировке.

Систематическое выполнение определенного рода физических упражнений вызывает следующие основные положительные функциональные эффекты:

Усиление максимальных функциональных возможностей всего организма, его  ведущих систем

Повышение экономичности, эффективности  деятельности всего организма, его  ведущих систем

Первый эффект определяется ростом максимальных показателей при выполнении предельных тестов. Они отражают текущие максимальные возможности организма, существенные для данного вида упражнений. Например, об эффекте тренировки выносливости говорит повышение максимальных возможностей в усвоении кислорода, максимального потребления кислорода и продолжительности мышечной работы на выносливость.

Второй эффект проявляется  в уменьшении функциональных сдвигов  в деятельности других органов и  систем организма при выполнении определенной работы. Так, при выполнении одинаковой нагрузки у тренированного и нетренированного наблюдаются более низкие показатели для последнего. Для тренированного же человека будет наблюдаться более низкие функциональные изменения в частоте сердечных сокращений, дыхания или потребления энергии.

В основе этих положительных  эффектов лежат:

Структурно-функциональные изменения ведущих органов жизнедеятельности  при выполнении определенной работы.

Совершенствование центральной - нервной, эндокринной  и автономной клеточной регуляции  функций в процессе выполнения физических упражнений.

Одним из основных вопросов при занятии физической подготовкой является выбор соответствующих, оптимальных нагрузок. Они могут определяться следующими факторами:

Реабилитациями  после всевозможных перенесенных заболеваний, в том числе и хронических.

Восстановительно - оздоровительная деятельность для снятия психологического и физического напряжения после работы.

поддержание существующей тренированности на  существующем уровне.

Повышение физической подготовки. Развитие функциональных возможностей организма.

Как правило, не возникает серьезных проблем с выбором нагрузок во втором и третьем случаях. Сложнее обстоит дело с выбором нагрузок в первом случае, что и составляет основное содержание лечебной физической культуры.

В последнем  случае повышение функциональных возможностей отдельных органов и всего организма, т.е. достижение тренировочного эффекта, достигается  в том случае, если систематические тренирующие нагрузки  достаточно значительны, достигают или превышают в процессе тренировки некоторую пороговую нагрузку. Такая пороговая тренирующая нагрузка должна превышать повседневную нагрузку.

Принципом пороговых  нагрузок называют принципом прогрессивной  сверх нагрузки.

Основным правилом в выборе пороговых нагрузок заключается  в том, что они должны соответствовать  текущим функциональным возможностям данного человека. Так, одна и та же нагрузка может быть эффективной для малотренированного человека и совсем неэффективной для нетренированного человека.

Следовательно, принцип индивидуализации в значительной мере опирается на принцип пороговых нагрузок. Из него следует, что при определении тренировочных нагрузок как тренер - преподаватель, так и сам тренирующийся должны иметь достаточное представление о функциональных возможностях своего организма.

Принцип постепенности  в повышении нагрузок также есть следствие физиологического принципа пороговых нагрузок, которые должны постепенно возрастать с ростом тренированности. В зависимости от целей тренировки и личных способностей человека физические нагрузки должны иметь разную степень. Неодинаковые пороговые нагрузки применяются для повышения или поддержания уровня существующих функциональных возможностей.

Основными параметрами  физической нагрузки являются ее интенсивность, длительность и частота, которые  вместе определяют объем тренировочной нагрузки. Каждый из этих параметров играет самостоятельную роль в определении тренировочной эффективности, однако не менее важны их взаимосвязь и взаимное влияние.

Важнейший фактор, влияющий на тренировочную эффективность - интенсивность нагрузки. При учете этого параметра и начального уровня функциональной подготовленности влияние длительности и частоты тренировок в некоторых пределах может не играть существенной роли. Кроме того, значение каждого из параметров нагрузки значительно зависит от выбора показателей, по которым судят о тренировочной эффективности.

Так, например, если прирост максимального потребления  кислорода в значительной степени  зависит от интенсивности тренировочных  нагрузок, то снижение частоты сердечных  сокращений при тестовых субмаксимальных нагрузках более зависит от частоты и общей длительности тренировочных занятий.

Оптимальные пороговые  нагрузки зависят также от вида тренировки (силовая, скоростно-силовая, выносливость, игровая, техническая и т.д.) и  от ее характера (непрерывная, циклическая или повторно-интервальная). Так, например, повышение мышечной силы достигается за счет тренировки с большими нагрузками (вес, сопротивление) при относительно малом их повторении на каждой тренировке. Примером прогрессивно нарастающей нагрузки при этом является метод повторного максимума, который является максимальной нагрузкой, которую человек может повторить определенное количество раз. При оптимальном количестве повторений от 3 до 9 по мере роста тренированности вес увеличивается так, чтобы это количество сохранялось при околопредельном напряжении. Пороговой нагрузкой в данном случае  можно рассматривать величину веса (сопротивление), превышающую 70%  произвольной максимальной силы тренируемых мышечных групп. В отличие от этого выносливость повышается в результате тренировок с большим числом повторений при относительно малых нагрузках. При тренировке выносливости для определения пороговой нагрузки необходимо учитывать интенсивность, частоту и длительность нагрузки, ее общий объем.

Подвижностью в суставах называется способность выполнять движения с максимально возможной амплитудой. Подвижность позвоночника и суммарная подвижность в основных суставах обозначается термином "гибкость". Высокий уровень развития подвижности в суставах облегчает приобретение и совершенствование новых двигательных навыков, предохраняет от травм опорно-двигательного аппарата, способствует снижению напряжения мышц при выполнении движений, облегчает реализацию силовых, скоростных и координационных способностей.

Подвижность в  суставах и гибкость подразделяются на активную и пассивную. Активная подвижность  в суставах — это та подвижность, которую спортсмен демонстрирует  самостоятельно за счет активной работы собственных мышц. Пассивная подвижность  в суставах определяется максимальной амплитудой движений, которую демонстрирует спортсмен с помощью внешних сил (партнера или отягощения). Пассивная подвижность в суставах больше активной, она определяет "запас подвижности" для увеличения амплитуды активных движений. Поэтому в тренировке пловцов нужно применять средства и методы развития обоих видов подвижности в суставах. Подвижность в суставах и гибкость лимитируются анатомо-физиологическими особенностями опорно-двигательного аппарата, к которым относятся:

форма, размеры и степень соответствия суставных поверхностей;

массивность костей и мышц;

эластичность  связочного аппарата, сухожилий и  вязкость мышц;

силовые способности  мышц, производящих движения в суставе  в заданном направлении.

Активная подвижность  в суставах в основном определяется силой мышц-синергистов и эластичностью мышц-антагонистов, сухожилий и связок. Пассивная подвижность в суставах зависит от соответствия суставных поверхностей и эластичности связок и мышц, окружающих сустав.

Развитие подвижности  в суставах и гибкости проводится с помощью пассивных, активно-пассивных и активных упражнений. В пассивных упражнениях максимальная амплитуда движения достигается за счет усилия, прилагаемого партнером. В активно-пассивных движениях увеличение амплитуды достигается за счет собственного веса тела (шпагат, подтягивание в висах на перекладине и кольцах и т.п.). К активным упражнениям, направленным на развитие подвижности в суставах, относятся махи, медленные движения с максимальной амплитудой, статические напряжения с сохранением позы.

Для эффективного развития подвижности в суставах и для избежания травматизма  упражнения на гибкость должны выполняться  после хорошего разогревания, обычно после разминки или в конце  основной части тренировочных занятий  на суше или между отдельными подходами в силовых тренировках. В последнем случае растяжение мышц и сухожилий после силовых упражнений снижает тоническое напряжение мышц и тем самым способствует повышению скорости восстановления после нагрузок.

Подбор упражнений для развития подвижности в суставах и гибкости обусловлен специфическими требованиями избранного вида спорта. У пловцов уровень подвижности в различных суставах обусловлен специализацией в одном или нескольких способах плавания. Так, для брассистов характерны высокая подвижность в коленном, тазобедренном суставах, большая амплитуда тыльного сгибания в голеностопе, малая амплитуда подошвенного сгибания и низкая подвижность плечевых суставов. Для пловцов-дельфинистов свойственны высокая подвижность в плечевых, тазобедренных, коленных суставах, хорошая гибкость в грудном и поясничном отделах позвоночного столба. Наибольшей подвижностью в плечевых суставах, как и амплитудой подошвенного сгибания в голеностопе отличаются пловцы, специализирующиеся в плавании на спине. Среди кролистов-спринтеров одинаково часто можно встретить пловцов с высокой и низкой подвижностью в плечевых, коленных и голеностопных суставах. «Кролисты», специализирующиеся в плавании на средние и длинные дистанции, как правило, опережают по уровню гибкости кролистов-спринтеров, но уступают дельфинистам и спинистам. В соответствии со специфической топографией подвижности в суставах пловцы разных специализаций используют свои специфические комплексы упражнений, направленных на развитие подвижности в суставах. Увеличение подвижности в суставах у пловцов благоприятно отражается на техническом совершенствовании и создает предпосылки для роста спортивных результатов. Комплексы упражнений на развитие подвижности в суставах и гибкости рекомендуется начинать с активных и активно-пассивных упражнений. Применение пассивных упражнений для развития гибкости требует специального обучения спортсменов и постоянного контроля со стороны тренера, так как высока степень риска получения тяжелых травм суставов и мышц. После пассивных упражнений целесообразно выполнять активные упражнения на развитие подвижности в тех же суставах.