Меню Рубрики

Утомление биохимические изменения в организме при утомлении

Изучить динамику биохимических процессов при разных видах работы и при утомлении.

Мышечная деятельность приводит к многообразным изменениям обмена веществ, химизма органов и тканей. Изменения происходят не только в мышцах и органах, непосредственно связанных с обеспечением физической работы (сердце, легкие, и др.), но и во многих других органах и тканях, происходит перестройка обмена веществ всего организма. Совершенствуется нервная и гормональная регуляция обмена веществ. Усиливается поступление кислорода в организм и его транспорт к работающим органам и тканям.

При мышечной работе увеличивается потребление кислорода ( в 20-30 раз и даже по сравнению с уровнем покоя), потребность же организма в нем («кислородный запрос») удовлетворяется не полностью, иногда лишь на 10 % и даже на 3-5 % от необходимого. Такая работа может выполняться непродолжительное время, так как обеспечивается в основном за счет внутримышечных механизмов энергообеспечения, которые ограничены. Это временное несоответствие между потребностью в кислороде и его потреблением, наблюдается, как правило, в начале работы и быстро ликвидируется благодаря перестройке обмена. Наступает состояние, при котором потребление кислорода соответствует потребности в нем. Это так называемое устойчивое состояние по потреблению кислорода. Наличие этого состояния является условием для осуществления любой продолжительной работы.

При мышечной деятельности увеличивается скорость реакций распада АТФ и следовательно, активизируются процессы анаэробного и аэробного ресинтеза АТФ. Участие анаэробных процессов в энергообеспечении работы мышц приводит к снижению запасов креатинфосфата, используемых впервые секунды, и гликогена мышц.

При длительных упражнениях начинает использоваться и гликоген печени, так как запасов гликогена мышц оказывается недостаточно. В мышцах и крови накапливаются продукты анаэробного обмена: креатин, неорганический фосфат, молочная кислота. С увеличением длительности работы в энергообеспечении мышц в основном начинают использоваться продукты распада жиров — жирные кислоты и кетоновые тела. Таким образом, усиливается мобилизация энергетических ресурсов организма, что приводит к повышению содержания в крови глюкозы, жирных кислот, глицерина, кетоновых тел.

Продолжительная напряженная мышечная работа вызывает усилие распада белков и увеличение в крови продуктов белкового обмена (мочевины).

Таким образом, под влиянием физических упражнений происходят многообразные изменения обмена: повышение уровня окислительных процессов, распада энергетических запасов мышц (гликоген, триглицериды), мобилизация резервных питательных веществ организма (жирные кислоты, глицерин из жировой ткани, глюкоза из гликогена печени), поступление в кровь и доставка к мышцам и другим интенсивно работающим органам.

Наряду с усилением процессов обмена, направленных на энергообеспечение мышечной работы, в организме происходит снижение интенсивности процессов биосинтеза (белков и др.), угнетение процессов пищеварения, снижение скорости всасывания питательных вещества из кишечника и др. изменения.

Выполнение физических упражнений сопряжено со значительным повышением теплопродукции, что в свою очередь приводит к изменениям водно-солевого обмена в организме: потере воды, потере и перераспределению в организме минеральных солей и ионов.

Мышечная деятельность характеризуется усилением выработки гормонов и повышение их содержания в крови.

Степень выраженности изменений обмена в организме, сдвиги внутренней среды находятся в зависимости от мощности и продолжительности выполняемых упражнений, режима деятельности мышц, количества участвующих в работе мышечных групп и других особенностей работы.

Различия в характере метаболических процессов при разных видах работы определяются особенностями ее энергетического обеспечения. Они лежат в основе классификации мышечных упражнений на зоны относительной мощности: максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной.

Зависимость биохимических процессов от мощности выполняемых упражнений и ее длительности выражается в том, что чем выше мощность, а, следовательно, больше скорость распада АТФ, тем в большей степени выражены анаэробные процессы ресинтеза АТФ. Мощность упражнения, при которой впервые обнаруживается усиление анаэробных реакций, называется порогом анаэробного обмена (ПАНО). У спортсменов он составляет 60-75% от критической мощности, т.е. от мощности, при которой достигается максимальное потребление кислорода (МПК). Мощность работы связана обратно пропорциональной зависимостью с ее продолжительностью.

Предельная длительность работы в зоне максимальной мощности составляет 12-20 сек., на уровне 90-100 % МПО2 и работа обеспечивается энергией в основном за счет креатинфосфата и частично за счет гликолиза.

В зоне субмаксимальной мощности — на уровне 80-90 % МПО2, работа продолжается от 20 сек, до 2-3 мин., энергетическое обеспечение такой работы идет за счет гликолиза, о чем свидетельствует высокое содержание молочной кислоты в крови.

Длительность работы в зоне большой мощности (50-70 % МПО2) составляет до 30 мин. и основное значение в обеспечении энергией приобретают аэробные процессы.

Наиболее интенсивные упражнения в зоне умеренной мощности (25-50 % МПО2), продолжительность которой может составлять до 4-5 часов, совершаются при максимуме аэробных процессов производства энергии. С точки зрения биоэнергетики полярные мощности физической нагрузки значительно различаются, и эти различия характеризуют степень и обратимость метаболических сдвигов, различные механизмы «запуска» и разный фон, на котором начинаются и протекают восстановительные процессы.

Значительное влияние на характер и глубину биохимических изменений при мышечной работе оказывает режим деятельности мышц (статический, динамический, смешанный).

Статический режим работы мышц снижает скорость кровообращения, в результате чего затрудняется снабжение мышц кислородом, питательными веществами, снижается скорость устранения продуктов обмена.

Биохимические изменения при такой работе связаны в основном с участием анаэробных процессов ресинтеза АТФ.

При динамическом режиме работы обеспечивается значительно лучшее снабжение тканей кислородом. В такой работе велика доля участия аэробного производства энергии.

Особенности энергетического обмена и характер биохимических изменений при мышечной деятельности определяются участием разного количества мышечных групп, участвующих в работе (локальных, региональных, глобальных).

Региональная и глобальная работы, при которых участвуют более 3/4 всех мышц тела (бег, плавание, лыжные гонки и т.д.) вызывают значительные биохимические изменения во всех органах и тканях организма. При выполнении такой работы усиливается деятельность дыхательной и сердечно — сосудистой систем, мышцы лучше обеспечиваются кислородом и обеспечение энергией происходит за счет аэробных процессов.

Локальная работа, в которой участвует 1/4 всех мышц тела, в организме в целом вызывает незначительные биохимические сдвиги.

В энергетическом обеспечении локальной работы велика доля анаэробных процессов.

При мышечной деятельности развивается состояние утомления, для которого характерно временное снижение работоспособности. В зависимости от интенсивности и длительности работ утомление может развиваться быстро или нарастать медленно. Поэтому различают две формы утомления:

  • 1) быстро развивающееся и
  • 2) медленно нарастающее.

В обоих случаях утомления возникают биохимические изменения в мышцах, характеризующиеся снижением содержания АТФ, К/Ф и гликогена, однако, они неспецифичны.

Обе формы утомления по происходящим биохимическим изменениям в мышцах и головном мозге нетождественны, хотя и имеют общие черты. Это снижение содержания АТФ, КФ и гликогена, и повышение уровня АДФ (правда, в мозге оно менее значительно и кратковременно). Специфичным для обеих форм утомления в мышцах являются снижение активности АТФ-азы миозина и возможностей выделения и поглощения Са 2+ саркоплазматическим ретикулом — параметров, непосредственно связанных с сокращением и расслаблением мышцы. К этому присоединяется и нарушение проводимости в нервно-мышечном синапсе. Что объясняется затруднением ресинтеза ацетилхолина из-за нехватки АТФ как источника энергии. В самой общей форме утомление можно охарактеризовать как обратимое нарушение физиологического и биохимического гомеостаза, которое компенсируется в послерабочем периоде. Утомление связано с большим или меньшим исчерпанием резервных возможностей организма продолжать работу. Причина возникновения утомления многообразны и в настоящее время окончательно не выяснены: слишком различаются по структуре, напряженности и характеру физические нагрузки, ведущие к утомлению.

При работе максимальной мощности энергообеспечение идет в основном за счет распада готовых фосфагенов в сокращающихся мышцах. Запасы их в переводе на кислородный эквивалент составляют примерно 40 мл/кг О2, но не более половины спортсмен может реализовать в предельно напряженной работе. Наибольший выход ее не превышает 83,74-104,67 кДж (Борилкевич В.Е., 1982). Поскольку работа такого темпа продолжается за очень короткие интервалы времени, функция кардиореспираторного аппарата и состояние обмена приобретают ведущее значение лишь в восстановительном периоде.

Утомление, возможно, связано с несостоятельностью центрального механизма организации и координации движений такого темпа. Вероятны нарушения синаптической передачи на уровне — двигательное окончание — мышечное волокно вследствие остаточной деполяризации электровозбудимых мембран и развития парабиоза. Запасы фосфагенов, определяемые в мышце, суммарно могут быть пространственно недоступными для сократительных белков и работы ионных насосов из разных секторов клетки.

Работа субмаксимальной мощности на 40-80 % покрывается за счет анаэробных процессов. Максимально реализуемый энергетический выход гликолиза в кислородных эквивалентах оценивается у молодых мужчин примерно в 55-80 мл/кг 02, до 200 мл/кг 02 и более у высококвалифицированных спортсменов (Борилкевич В.Е.,1982). Работа завершается на фоне наибольших сдвигов гомеостаза: выраженной лактацидемии, ацидоза (до рН 6,8-6,9 в крови высокотренированных спортсменов), гипогликемии, обеднения запасов гликогена в мышцах и печени, снижения ударного объема сердца. Основную роль в возникновении утомления видят в общих и местных (в работающих мышцах) сдвигах обмена и в неспособности организма компенсировать далее острые нарушения гомеостаза.

При работе большой мощности явно преобладает аэробный путь энергообеспечения (75-97 %) и эффективность его, повидимому, зависит в основном от состояния кардиореспираторного аппарата и српособности организма длительно компенсировать нарастающие сдвиги кислотно-щелочного состояния, гипогликемию (энергетический голод мозга), нарушение терморегуляции.

Работа умеренной мощности характеризуется практически полным аэробным энергообеспечением и возможностью длительного выполнения. Утомление, по-видимому, обусловлено суммой причин: истощением углеводного резерва и нарушением питания мозга, накоплением и ухудшением функций митохондрий, нарушениями терморегуляции и способности устойчиво регулировать и поддерживать гомеостатические механизмы. С исчерпанием этой способности, в том числе резервов кардиореспираторной системы, и связано прекращение работы.

источник

Проблемы адаптации, устойчивости, здоровья остаются актуальными на современном этапе, для которого характерны большие объемы нагрузок, эмоциональный стресс во время обучения, сдачи экзаменов и зачетов. В условиях быстро меняющейся действительности наблюдается все большая специализация образования. Колоссальный прирост информации приводит к тому, что учащиеся не в состоянии сосредоточиться на ее усвоении, с трудом отслеживают научные достижения и не всегда осознают смысл их лавинообразно растущего потока.

В процессе обучения у учащихся развивается

утомление, а в крайних случаях и переутомление.

По мнению Матвеева Д. Р. утомление –

естественное физиологическое явление, и

появляется оно после любой нагрузки: умственной,

сенсорной, эмоциональной, физической.

В.В.Розенблат определяет его как

приспособительную защитную реакцию организма от чрезмерного функционального истощения центрально-нервного звена и периферии.

Цель исследования: Изучение биохимических основ утомления и его диагностирование доступными средствами

Задачи: 1. Изучить литературу по данному вопросу;

2. Выявить изменения в кислотности слюны учащихся при наступлении утомления;

3. Выявить изменения в активности слюны учащихся при наступлении утомления.

Объект исследования: учащиеся МБОУ «Падунская СОШ».

Предмет исследования: биохимические изменения в слюне учащихся при наступлении утомления.

Гипотеза нашего исследования состоит в том, что внешнее проявление утомления будет сопровождаться изменением активности и кислотности слюны.

История развития утомления.

В континууме состояний человека особое место занимает состояние, связанное с трудовой деятельностью. Любая производственная деятельность человека сопровождается мобилизацией функциональных резервов. В зависимости от уровня требований к функциональным системам, связанным с рабочей нагрузкой, принято выделять разные степени тяжести труда. Широко известны классификации труда по тяжести и напряженности. Во всех случаях исследователи отмечают факт снижения работоспособности к концу работы, а иногда и в более ранние сроки (через 2-3 часа и даже ранее). Речь идет об утомлении.

Из многочисленных теорий утомления теории «отравления» немецкого ученого Э. Пфлюгера (1872), «истощения» М. Шиффа (1868, Швейцария), «обменная теория» английского исследователя А. Хилла (1929) и др. имеют только исторический интерес. Признаны две группы современных теорий, на основании которых первичными считаются изменения в нервных центрах. Согласно одной из них, основой утомления являются гипоксические, т. е. связанные с недостаточностью снабжения, нарушения в нервных структурах, регулирующих процессы гомеостаза, в особенности изменения в сфере медиаторного обмена и процессов возникновения и передачи возбуждений. Сторонники второй группы теорий отрицают единый механизм возникновения утомления. По их мнению, появление утомления может быть обусловлено рядом факторов или их комбинаций, начиная с недостаточности кровообращения при локальном мышечном утомлении и кончая изменением структуры гомеостатической регуляции со стороны высших отделов центральной нервной системы (охранительное торможение) при общем утомлении. Большую роль в разработке современных теорий утомления сыграли И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский и Л.А. Орбели, последний рассматривал утомление как нарушение адаптационно-трофической регуляции со стороны вегетативной нервной системы. Проблему утомления изучали также советские физиологи Г.В. Фольборт, С.А. Косилов и др. В современных исследованиях вскрыт ряд тонких механизмов утомления, связанных с нарушением обмена макроэргических соединений, снижением активности окислительных ферментов, изменением характера эндокринной регуляции со стороны гипоталамуса. [8]

Общепризнанной теории, объясняющей механизмы развития утомления, до сих пор нет, но пристальное внимание к проблеме утомления, успехи физиологии и психологии труда, совершенствование методов и использование разнообразных подходов существенно продвинули нас в понимании механизмов формирования этого особого состояния.

Читайте также:  Абсолютных возможностей приводящей к утомлению необходимо включение

Среди наиболее общих проявлений состояния утомления выделяется уменьшение силы и выносливости мышц, ухудшение координации движений, увеличение энергетической стоимости одной и той же работы, замедление скорости переработки информации, ухудшение характеристик памяти, внимания, возникновение ощущения дискомфорта вплоть до отказа от деятельности. Прекращение работы приводит к восстановлению функций, наступающее через разные промежутки времени (до 5-10 часов). Чем тяжелее рабочая нагрузка, тем длительнее период восстановления.

Утомление – это особый вид функционального состояния человека, временно возникающего под влиянием продолжительной или интенсивной работы, сопровождающийся снижением её эффективности. Выделяется несколько аспектов проблемы утомления: природа утомления; его диагностика; прогнозирование; пути борьбы с утомлением и стимуляция работоспособности. По мнению Галилея, утомление связанно с тем, что скелетные мышцы поднимают против силы тяжести не только собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, и оно неутомимо.

Концепции утомления.

Систематические исследования физиологов проблемы утомления развернулись в основном с середины прошлого века. Рассматривались два направления: гуморально-локалистическое и центрально-нервное. Первое из них господствовало долгое время.

1. Гуморально-локалистические теории мышечного утомления:для исследователей, развивших гуморально-локалистическую концепцию утомления, исходным пунктом было следующее житейское представление: поскольку при утомлении мышцы слабеют, и в них появляется ощущение усталости, утомление – это, прежде всего, процесс в самих мышцах, изменение их свойств в ходе работы. Для выяснения причин, вызывающих утомление мышц, был предпринят ряд исследований на изолированном нервно – мышечном препарате, откуда и родились гуморально- локалистические взгляды на сущность утомления.

Утомление вызывается накоплением в мышце продуктов жизнедеятельности, прежде всего молочной кислоты, и их воздействием на мышцы.

Таким образом, сущность гуморально-локалистической теории сводилась к тому, что:

Причиной утомления являются образующиеся в ходе работы продукты обмена;

Точкой приложения их вредного действия являются сами мышцы, или (согласно «усовершенствованным» позднее представлениям) мионевральные соединения, т.е. точка передачи импульсов с периферического нерва на мышцу.

Наибольшее распространение имела «периферическая» теория, в ней говорится о том, что в первую очередь утомляются периферические аппараты: падение их работоспособности вызывает необходимость более сильных нервных импульсов, в результате чего вторично могут истощаться двигательные нервные центры.

2. Обоснование идей нервизма в теории утомления. Отечественная физиологическая мысль стояла на методологически правильных позициях. Два принципа: изучение утомления на человеке и выявление роли центрально – нервных моментов – являлись ведущими для отечественных исследователей.

Н.Е.Введенским было открыто явление периферического торможения, пессимума, который связан с прекращением передачи импульсов с нерва на мышцу.

Направление, развитое Л.Л. Васильевым и М.И. Виноградовым, говорит

о большой роли процессов центрального торможения в механизме утомления при мышечной работе.

По Л.Л. Васильеву, торможение наступает вследствие:

воздействия центростремительных импульсов от работающих мышц;

влияния на нервные центры биохимических сдвигов в крови при работе.

Второе направление в области центрально – нервной теории утомления развито В.А. Левицким: подвергнув уничтожающей критике гуморально – токсические теории утомления, он строит свою концепцию центрального утомления, которая исходит из того бесспорного факта, что сознательно – волевая мышечная деятельность человека несравненно более утомительна, чем деятельность мышц, осуществляемая без контроля сознания.

Третье направление связанно с именем А.А. Ухтомского. Он считал, что утомление, есть не защитная реакция и вообще не нормальное состояние, а «дефектное состояние» ткани.

Это направление было развито и Д.И. Шатенштейном: вызываемое утомительной работой расстройство координации может устраняться соответствующими импульсами нервных центров, переводящих исполнительные аппараты на более высокий уровень деятельности.

Таким образом, советскими физиологами был создан ряд оригинальных направлений в области центрально – нервной теории утомления. [1]

Разновидности утомления.

По характеру деятельности различают два основных вида утомления, связанных с характером деятельности:

Физическое утомление — обусловлено интенсивной физической работой.

Умственное утомление— напряженность высших функций, таких, как память, внимание.

В зависимости от интенсивности нагрузки выделяют:

Острое утомлениевозникает вследствие чрезвычайных нагрузок, характеризуется быстротой развития (до 2-3 мин), резким снижением работоспособности.

Хроническое утомлениеформируется в результате длительного воздействия трудовой нагрузки, не носящей чрезвычайного характера.

В литературе описываются и другие виды утомления – общее, локальное, мышечное, зрительное, умственное и т.д. Выделяя эти виды утомления, исследователи отмечают наиболее яркие сдвиги в тех системах, которые в наибольшей степени «загружены» в процессе работы.

Утомление можно различать по степени выраженности. Принято выделять четыре степени утомления: мало выраженное (1 степень), умеренное (2 степень), выраженное (3 степень) и очень выраженное (4 степень). Отнесение состояния утомления к той или иной группе зависит от степени выраженности сдвигов, соответствующих физиологических, психофизиологических и иных показателей деятельности.

А при физическом труде принято выделять утомление локальное, региональное и общее, в зависимости от доли мышечной массы, участвующей в работе. [2]

Общие механизмы утомления.

В динамике работоспособности выделяется период врабатывания, когда в начале работы работоспособность возрастает до устойчивого уровня.

Следующее состояние – монотония — когда в результате однообразной не сложной нагрузки в центральной нервной системе возникает разлитое торможение, следствием чего является резкое снижение работоспособности.

Состояние психического пресыщения, возникающее при аналогичных условиях и так же сопровождающееся снижением работоспособности, легко преодолевается в ходе трудовой деятельности. Эффектом временного снижения

работоспособности могут сопровождаться состояния «сенсорного голода», психической напряженности, физиологического и эмоционального стресса.

Общей теории утомления до сих пор не сформулировано. Подобный скепсис во многом оправдан и имеет весьма прочные обоснования:

— во-первых, это многообразие форм и условий труда человека;

— во-вторых – многообразие состояний и размытость границ между ними;

— в-третьих – индивидуальность каждой личности, в том числе и в стратегии выхода из неблагоприятного состояния, и различных уровнях адаптационных возможностей.

Описанный механизм развития утомления является общим для физического и умственного труда. Различия в характере этих видов трудовой деятельности заключаются в том, что при физическом труде задействована большая мышечная масса, нагрузка на высшие функции минимальна. При умственном труде – двигательная активность может быть минимальной при интенсивной интеллектуальной нагрузке.

Принципы диагностики утомления.

Исходя из существующих представлений о причинах и последствиях утомления, выделяют несколько подходов к его диагностике:

— оценка эффективности деятельности;

— оценка состояния физиологических систем организма;

— оценка психофизиологических характеристик;

— субъективная оценка состояния.

Диагностика утомления

Слабая Слабая

активация мотивация

Не хочется ходить Ошибки в работе Бледное лицо

Срывающийся голос Избегание взгляда Дрожание пальцев

Не готов к работе Затруднение в общении Сонливость

Мрачное лицо Впалые щеки Медлительность Одеревеневшее лицо

Избегание разговора Обеспокоенность другими делами

Апатичное лицо Вялость Неспособность концентрировать

Раздражительность внимание и слушать

Более полная картина состояния утомления организма может быть составлена с учетом подходов, определяющих деятельное состояние человека, изложенное в таблице «Критерии степени утомления» (Прил.1)

Биохимические изменения в организме при выполнении физических нагрузок

Всякая мышечная деятельность приводит к резкому усилению расходования АТФ и увеличению потребности организма в кислороде. Чем выше интенсивность работы, тем больше интенсивность гликолиза. Источником используемых работающими мышцами углеводов является содержащийся в них гликоген. Чем длиннее работа, тем большее значение приобретают гликогеновые запасы печени. Усиливается процесс гликогенеза, образующийся сахар поступает в кровь и потребляется мышцами. В этих условиях существенная роль принадлежит гликолизу, анаэробному окислению углеводородов, заканчивающемуся образованием молочной кислоты, которая подвергается дальнейшему окислению и частично используется для ресинтеза гликогена. Изменения кислотности слюны характеризуют реакцию организма на физические нагрузки, отражая процессы, происходящие в работающих мышцах.

Практическая часть

Изучив литературу по интересующей нас проблеме, определились с методиками эксперимента. В качестве испытуемых отобрали 10 учащихся 10-х классов. Затем мы приступили к эксперименту.

Влияние физических нагрузок различного характера на активную реакцию слюны.

Испытуемым предложили тщательно прополоскать рот. Затем каждому из них дали 20 мл дистиллированной воды, с тем, чтобы они держали ее во рту, размешивая языком в течение 2 – 3 минут. Полученные пробы слюны вылили в стаканчики, отмеченные инициалами испытуемых и цифрой 1 (первая проба – уровень покоя).

После этого испытуемым предложили бег на месте в максимально возможном темпе, с подниманием колена до горизонтального положения бедра и энергичными движениями рук, в течение 30 сек. По окончании бега у всех испытуемых снова собрали пробы слюны (как описано выше) – в новые стаканчики (пометив их инициалами и цифрой 2). Затем (после отдыха) испытуемым предложили бежать на месте в умеренном темпе «рысцой» в течение 3 минут. По окончании бега у всех испытуемых снова собрали слюну – в новые стаканчики (пометив их инициалами и цифрой 3). В первую серию пробирок влили по 1 мл слюны из первого и второго стаканчиков и определили ее рН с помощью универсального индикатора (с точностью до 1).

Во вторую серию пробирок влили по 1 мл слюны из первого и третьего стаканчиков и определили ее рН с помощью универсального индикатора (с точностью до 1).

Результаты исследования представлены в таблице:

Степень утомления

источник

При длительной мышечной нагрузке развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспособности. Такое состояние называется утомлением. Можно определить утомление как состояние организма, возникающее вследствие длительной, напряженной деятельности и характеризующееся снижением работоспособности. Утомление не является патологическим состоянием организма. Состояние утомления является сигналом, указывающим на приближение изменений в метаболизме, оно выполняет защитную функцию и предохраняет организм от чрезмерных степеней функционального истощения, опасных для жизни.

Центральная роль в развитии утомления принадлежит нервной системе. В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках, соответственно, нарушается синтез ацетилхолина в синаптических окончаниях нервных клеток. Как уже отмечалось, ацетилхолин является нейромедиатором, который передает сигнал с нервного окончания на мышцу, инициируя мышечные сокращения. В связи с этим при недостаточном количестве ацетилхолина нарушается нервно-мышечная передача, что приводит к нарушениям в деятельности двигательного аппарата.

При развитии утомления работающая мышца также теряет свои источники энергии: АТФ, креатинфосфат, гликоген. Состояние утомления характеризуется угнетением деятельности желез внутренней секреции, что влечет за собой уменьшение синтеза гормонов, приводя к снижению активности ряда ферментов. В первую очередь страдает АТФ-аза миозина. Это приводит к снижению скорости расщепления АТФ в миофибриллах, что вызывает снижение мощности выполняемой работы.

В состоянии утомления снижается активность ферментов дыхательной цепи, что приводит к нарушению реакций синтеза АТФ в процессе аэробного окисления субстратов. Для поддержания необходимого уровня АТФ в организме происходит увеличение интенсивности реакций гликолиза. Это приводит к накоплению молочной кислоты. При этом происходит закисление внутренней среды организма, в том числе снижение рН крови.

При выполнении спортсменами интенсивных физических нагрузок наблюдается снижение рН крови до 7,25-7,15 при норме 7,4. В период соревнований, когда нагрузки достигают максимальной величины, в ряде случаев зарегистрировано снижение рН крови до 7,0-6,9. Такое закисление крови приводит к нарушению гомеостаза; субъективно это проявляется в том, что у спортсменов появляются боли в мышцах, тошнота, головокружение.

В этих условиях происходит закисление и мышечной ткани, вызванное внутриклеточным метаболическим ацидозом, что приводит к быстрому развитию последовательной цепи событий, приводящих к утомлению мышц. Чем более интенсивная работа выполняется, тем значительнее биохимические изменения, происходящие в мышечной ткани. Снижение рН в мышечных волокнах отражается на скорости сократительных процессов, снижается активность миозиновой АТФ-азы, уменьшается скорость сокращения актиномиозинового комплекса, увеличивается связывание катионов кальция с белками саркоплазматического ретикулума, изменяется активность ключевых ферментов гликолиза. Последовательность событий, происходящих при утомлении, представлена на рис. 14. Кроме того, внутриклеточный ацидоз вызывает усиление катаболизма мышечных белков, что сопровождается накоплением мочевины в мышечной ткани.

Утомление может развиваться медленно, в результате длительной работы, и быстро, в результате кратковременной и напряженной работы. Эти две формы утомления различаются по ряду биохимических показателей. Как правило, при интенсивной кратковременной работе основной причиной утомления является развитие охранительного торможения в центральной нервной системе, возникающее из-за нарушения баланса АТФ/АДФ, связанного с образованием g-аминомасляной кислоты. При продолжительной работе основными причинами утомления являются процессы, приводящие к нарушению энергообеспечения мышцы.

Рис. 14. Схема развития утомления при выполнении кратковременных максимальных

источник

Рубрика: «Биохимия». В этой статье мы рассмотрим режим деятельности мышц: статический, динамический, смешанный. Фазы утомления. Биохимические изменения в организме при утомлении: изменения в ЦНС; изменения в мышцах; понятие о доминирующей функции и «ведущем» звене утомления; развитие охранительного торможения и роль – аминомасляной кислоты (ГАМК).

Значительное влияние на характер и глубину биохимических изменений при мышечной работе оказывает режим деятельности мышц (статический, динамический, смешанный).

  • Статический режим работы мышц снижает скорость кровообращения, в результате чего затрудняется снабжение мышц кислородом, питательными веществами, снижается скорость устранения продуктов обмена. Биохимические изменения при такой работе связаны в основном с участием анаэробных процессов ресинтеза АТФ.
  • При динамическом режиме работы обеспечивается значительно лучшее снабжение тканей кислородом. В такой работе велика доля участия аэробного производства энергии. Особенности энергетического обмена и характер биохимических изменений при мышечной деятельности определяются участием разного количества мышечных групп, участвующих в работе (локальных, региональных, глобальных).
  • Региональная и глобальная работы, при которых участвуют более 3/4 всех мышц тела (бег, плавание, лыжные гонки и т.д.) вызывают значительные биохимические изменения во всех органах и тканях организма. При выполнении такой работы усиливается деятельность дыхательной и сердечно — сосудистой систем, мышцы лучше обеспечиваются кислородом и обеспечение энергией происходит за счет аэробных процессов.
  • Локальная работа, в которой участвует 1/4 всех мышц тела, в организме в целом вызывает незначительные биохимические сдвиги. В энергетическом обеспечении локальной работы велика доля анаэробных процессов.
Читайте также:  Баллов 1 наиболее ранними признаками утомления являются

При мышечной деятельности развивается состояние утомления, для которого характерно временное снижение работоспособности. В зависимости от интенсивности и длительности работ утомление может развиваться быстро или нарастать медленно. Поэтому различают две формы утомления:

  1. быстро развивающееся и
  2. медленно нарастающее.

В обоих случаях утомления возникают биохимические изменения в мышцах, характеризующиеся снижением содержания АТФ, К/Ф и гликогена, однако, они неспецифичны.
Обе формы утомления по происходящим биохимическим изменениям в мышцах и головном мозге нетождественны, хотя и имеют общие черты. Это снижение содержания АТФ, КФ и гликогена, и повышение уровня АДФ (правда, в мозге оно менее значительно и кратковременно). Специфичным для обеих форм утомления в мышцах являются снижение активности АТФ-азы миозина и возможностей выделения и поглощения Са2+саркоплазматическим ретикулом – параметров, непосредственно связанных с сокращением и расслаблением мышцы. К этому присоединяется и нарушение проводимости в нервно-мышечном синапсе. Что объясняется затруднением ресинтеза ацетилхолина из-за нехватки АТФ как источника энергии. В самой общей форме утомление можно охарактеризовать как обратимое нарушение физиологического и биохимического гомеостаза, которое компенсируется в послерабочем периоде. Утомление связано с большим или меньшим исчерпанием резервных возможностей организма продолжать работу. Причина возникновения утомления многообразны и в настоящее время окончательно не выяснены: слишком различаются по структуре, напряженности и характеру физические нагрузки, ведущие к утомлению.

При работе максимальной мощности энергообеспечение идет в основном за счет распада готовых фосфагенов в сокращающихся мышцах. Запасы их в переводе на кислородный эквивалент составляют примерно 40 мл/кг О2, но не более половины спортсмен может реализовать в предельно напряженной работе. Наибольший выход ее не превышает 83,74-104,67 кДж (Борилкевич В.Е., 1982). Поскольку работа такого темпа продолжается за очень короткие интервалы времени, функция кардиореспираторного аппарата и состояние обмена приобретают ведущее значение лишь в восстановительном периоде.
Утомление, возможно, связано с несостоятельностью центрального механизма организации и координации движений такого темпа. Вероятны нарушения синаптической передачи на уровне – двигательное окончание – мышечное волокно вследствие остаточной деполяризации электровозбудимых мембран и развития парабиоза. Запасы фосфагенов, определяемые в мышце, суммарно могут быть пространственно недоступными для сократительных белков и работы ионных насосов из разных секторов клетки.
Работа субмаксимальной мощности на 40-80 % покрывается за счет анаэробных процессов. Максимально реализуемый энергетический выход гликолиза в кислородных эквивалентах оценивается у молодых мужчин примерно в 55-80 мл/кг 02, до 200 мл/кг 02 и более у высококвалифицированных спортсменов (Борилкевич В.Е.,1982). Работа завершается на фоне наибольших сдвигов гомеостаза: выраженной лактацидемии, ацидоза (до рН 6,8-6,9 в крови высокотренированных спортсменов), гипогликемии, обеднения запасов гликогена в мышцах и печени, снижения ударного объема сердца. Основную роль в возникновении утомления видят в общих и местных (в работающих мышцах) сдвигах обмена и в неспособности организма компенсировать далее острые нарушения гомеостаза.
При работе большой мощности явно преобладает аэробный путь энергообеспечения (75-97 %) и эффективность его, повидимому, зависит в основном от состояния кардиореспираторного аппарата и српособности организма длительно компенсировать нарастающие сдвиги кислотно-щелочного состояния, гипогликемию (энергетический голод мозга), нарушение терморегуляции.
Работа умеренной мощности характеризуется практически полным аэробным энергообеспечением и возможностью длительного выполнения. Утомление, по-видимому, обусловлено суммой причин: истощением углеводного резерва и нарушением питания мозга, накоплением и ухудшением функций митохондрий, нарушениями терморегуляции и способности устойчиво регулировать и поддерживать гомеостатические механизмы. С исчерпанием этой способности, в том числе резервов кардиореспираторной системы, и связано прекращение работы.

Автор: доктор биологических наук Корсун С.Н.
Дата публикации: 16.10.2014

источник

При любой длительной мышечной нагрузке развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспособности. Такое состояние называется утомлением. Утомление состояние организма, возникающее вследствие длительной, напряженной деятельности и характеризующееся снижением работоспособности. Утомление — не патологическое состояние организма. Состояние утомления можно считать сигналом приближения изменений (сдвигов) в метаболизме, т.е. утомление выполняет защитную функцию.

Центральная роль в развитии утомления принадлежит нервной системе. В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках, нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, что приводит к нарушениям в деятельности центральной нервной системы по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам.

При развитии утомления работающая мышца тоже теряет свои источники энергии — АТФ, креатинфосфат, гликоген — в еще большей степени, чем нервные центры. Состояние утомления характеризуется угнетением деятельности желез внутренней секреции, что приводит к уменьшению синтеза гормонов, а это, в свою очередь, ведет к снижению активности ряда ферментов. Прежде всего это сказывается на активности Са 2+ -актомиозиновой АТФазы. В результате снижается скрость расщепления АТФ в мио-фибриллах, что приводит к уменьшению мощности выполняемой работы.

В состоянии утомления снижается активность ферментов аэробного окисления субстратов, в связи с чем нарушается сопряжение реакций окисления с синтезом АТФ. Для поддержания концентрации АТФ на должном уровне происходит усиление гликолиза, которое приводит к накоплению молочной кислоты и, как следствие, к закислению внутренних сред организма. С увеличением концентрации молочной кислоты происходит снижение рН крови. При выполнении интенсивных физических нагрузок спортсменами можно наблюдать снижение рН на 0,2 — 0,3 единицы, оно достигает 7,25 — 7,15 при норме 7,4. В период соревнований, когда нагрузка достигает максимальной величины, у спортсменов может быть зарегистрировано снижение рН крови до 7,0 — 6,9. Такое закисление крови приводит к нарушению гомеостаза; у спортсмена появляются боли в мышцах, тошнота, головокружение. В этих условиях происходят значительные изменения рН и в мышечной ткани, вызванные внутриклеточным метаболическим ацидозом. Это приводит к быстрому развитию последовательной цепи событий, приводящих к утомлению мышц. Снижение рН в мышцах отражается на скорости сократительных процессов; снижается активность Са 2+ -актомиозиновой АТФазы, уменьшается скорость максимального сокращения актомиозинового комплекса, увеличивается связывание катионов кальция с белками саркоплазматического ретикулума, изменяется активность ключевых ферментов гликолиза (например фосфофруктокиназы) и фосфорилазы (схема 7). Кроме того, внутриклеточный ацидоз приводит к усилению катаболизма мышечных белков, что сопровождается повышением содержания мочевины.

Утомление — целостная реакция организма, развивающаяся при ведущей роли центральной нервной системы. При этом, чем тяжелее работа, тем большее значение приобретают изменения,

Схема 7. Схема развития утомления при выполнении кратковременных максимальных физических нагрузок (по В.А. Рогозкину, 1990)

происходящие в работающих мышцах. Еще раз подчеркнем, что утомление является защитной реакцией организма, предохраняющей его от чрезмерных степеней функционального истощения, опасных для жизни.

Утомление может развиваться медленно, в результате длительной работы, и быстро, в результате кратковременной и напряженной работы. Между этими формами утомления есть целый ряд биохимических различий. Как правило, при интенсивной и кратковременной работе основной причиной утомления является развитие охранительного торможения в центральной нервной системе из-за нарушения соотношения АТФ/АДФ, связанного с образованием γ-аминомасляной кислоты. При продолжительной работе основными причинами утомления являются процессы, приводящие к нарушению энергообеспечения мышц.

Дата добавления: 2015-11-23 ; просмотров: 2070 | Нарушение авторских прав

источник

Утомление – состояние организма, которое возникает вследствие длительной напряженной деятельности и характеризуется снижением работоспособности.

Это состояние имеет временный характер и исчезает через некоторое время после прекращения работы, т.е. во время отдыха.

Утомление подразделяется на следующие виды: умственное; сенсорное; эмоциональное; физическое(5.1).

Знание причин, в том числе и биохимических, приводящих к развитию утомления, позволяет на практике отдалить порог утомления и, следовательно, обеспечить повышение работоспособности, улучшить спортивные результаты.

Утоление является не патологическим, а нормальным состоянием организма и играет защитную роль. Оно сигнализирует о приближении неблагоприятных биохимических и функциональных сдвигов, возникающих в результате напряженной работы и для их предотвращения – автоматически снижает интенсивность работы.

К внешним проявлениям физического утомления можно отнести: нарушение координации движений; падение производительности работы; одышка; чрезмерная потливость; покраснение кожных покровов и др.

Так как утомление является нормальным объективным состоянием, оно от психического состояния зависит мало. Субъективно утомление ощущается как чувство усталости. Степень ощущения усталости уже в большей мере связана с психическим состоянием человека. В условиях эмоциональной подавленности или выполнения работы на низком эмоциональном уровне усталость может проявляться раньше, и наоборот.

В состоянии утомления человек не способен поддерживать требуемый уровень интенсивности и (или) качества (техники выполнения) работы. При возникновении физического утомления снижается сила и скорость сокращения мышц, затягивается фаза расслабления (даже может наблюдаться неполное расслабление – остаточная контрактура), снижается КПД мышечной работы.

В зависимости от количества мышц, охваченных физическим утомлением, различают следующие виды утомления: локальное(местное),региональное,глобальное(общее) (5.2).

Так, при локальном утомлении, наступающем в основном после, например, скоростной работы максимальной интенсивности отдельных групп мышц, утомление сопровождается как снижением деятельности нервных центров, так и нарушением биохимического состояния работающих мышц и может быть преодолено волевым усилием (благодаря подключению к работе дополнительных нервных центров и (или) дополнительных (незадействованных) групп мышц).

При региональном и особенно глобальном утомлении – нарушаются функции органов дыхания, кровообращения; накапливается большое количество недоокисленных продуктов обмена веществ, что в значительной степени снижает работоспособность, нарушает координацию движений, а в некоторых случаях может привести к патологическим изменениям.

В зависимости от количества совершаемых повторных упражнений (тренировок) выделяют острое утомлениеиистощающее утомление (или переутомление)(5.3).

Непосредственные причины утомления заключаются обычно не в работающих мышцах, а в центральной нервной системе (ЦНС). Длительная посылка двигательных импульсов и переработка информации афферентных сигналов, поступающих из работающих мышц (органов и тканей), приводит к снижению в клетках головного мозга АТФ (расщепление АТФ превалирует над его ресинтезом). Это затрудняет образование нервных медиаторов (в первую очередь – ацетилхолина) и приводит к накоплению в нервных клетках «тормозящего фактора» — γ-аминомасляной кислоты. В результате этого нарушается (падает) функциональная активность нервных клеток, что приводит к развитию в них охранительного торможения.

Охранительное торможение– комплекс защитных биохимических реакций в нервных клетках в ответ на напряженную длительную работу.

С развитием охранного торможения блокируется дальнейшее расходование энергетических и пластических веществ. Одновременно стимулируются процессы ресинтеза АТФ. Происходит нейтрализация и выведение из нервных клеток вредных конечных продуктов обмена.

Дальнейшее продолжение работы, несмотря на возникновение охранительного торможения, может привести к развитию различного рода патологий и даже к смерти. Если охранительное торможение охватывает небольшие участки коры головного мозга, то наступает локальное утомление; если обширные участки – наступает общее утомление.

источник

кл слова: Мирзоев О М, восстановление, научные, утомление, книга10, методика, тренировка, нагрузки, спорт, фармакология, бег, роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления, центрально-нервной теории утомления, центрально-корковой теории, Утомление корковых нервных клеток, о правильной трактовке процесса утомления, В физиологии утомление представляется как, Под характером работы подразумевается, локализацией утомления, три основные группы систем, запредельном торможении, скрытое (преодолеваемое) утомление, компенсируемая форма утомления, некомпенсированное (полное) утомление, В работающих мышцах при утомлении, запасы АТФ и КФ, скорости расщепления АТФ, активность ферментов, катаболизм белковых соединений, Максимальная физическая нагрузка большой длительности, показатели активности симпато-адреналовой системы (САС), при кратковременной интенсивной нагрузке, адреналина, норадреналина, При длительной напряженной тренировочной нагрузке, при нагрузке скоростной направленности

1.1. Физиологические и биохимические основы утомления при выполнении различных физических нагрузок

Проблема утомления считается актуальной общебиологической проблемой, представляет большой теоретический интерес и имеет важное практическое значение для деятельности человека в труде и спорте (Сеченов И.М.; Павлов И.П.; Ухтомский А.А.; Фольборт Г.В., Хилл А.В., 1951; Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986, и др.)

Первую попытку решения проблемы утомления предпринял Г. Галилей (1564-1642 гг.), который столкнулся с этим явлением, анализируя механику работы мышц при подъёме тела по лестнице и при ходьбе.

По его мнению, в разбираемом случае мышцы утомляются в связи с тем, что им приходиться перемещать не только их собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, и оно неутомимо.

По мере развития физиологической науки отдельные исследователи, особенно в XVIII и в первой половине XIX века, пытались затрагивать проблему утомления, но такие работы были единичными.

Читайте также:  2 стадия утомления характеризуется

Физиологические исследования процессов утомления развернулись в основном с середины XIX века, в ходе которых сразу же обрисовались две основные теории: гуморально-локалистическая (периферическая) и центрально-нервная (Розенблат В.В., 1975).

Исходной позицией гуморально-локалистической теории, сторонниками которой были преимущественно зарубежные ученые, является представление об утомлении как мышечной слабости и усталости, т. е.

О процессах, происходящих под влиянием работы прежде всего в самой мышце. К тому же в исследованиях А. А. Ухтомского не только была дана глубокая критика гуморально-локалистических теорий утомления, но и показана огромная роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления.

Появление центрально-нервной теории утомления связано с работами великих отечественных физиологов И. М.Сеченова и И.П. Павлова, их учеников и последователей. Суть её состоит в проявлении запредельного
торможения в нервных клетках на различных уровнях ЦНС при выполнении напряженной мышечной работы.

Разработка этой теории явилась важным шагом в раскрытии механизмов, предохраняющих нервную систему, а через неё весь организм от истощения, результатом которого может стать переутомление и перетренированность.
Однако центрально-нервная теория не позволяет объяснить многочисленные факты, характерные для развития утомления при напряженной мышечной деятельности.

В частности, в ряде исследований показано, что даже в состоянии глубокого утомления работа может быть продолжена, если изменить её интенсивность и особенно характер её обеспечения при сохранении состава работающих мышц (Зимкин Н.В., 1972; Волков Н.И., 1974; Данько Ю.И., 1974; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986; Hollmann W., Hettinger T., 1980).

Это, по мнению Ю. И.Данько (1972), свидетельствует о том, что в нервных центрах не наступало ни торможения, ни истощения, т.е. неотъемлемых механизмов утомления согласно центрально-нервной теории. Н.И. Волков (1974) отмечает, что центрально-нервная теория мышечного утомления является модернизированным вариантом прежних локалистических концепций с той лишь разницей, что в ней центр наиболее значительных изменений, приводящих к развитию утомления, был перенесён из периферических исполнительных органов в ЦНС.

Значительный вклад в изучение проблемы утомления внёс В. В. Розенблат (1975). Согласно разработанной им центрально-корковой теории начальным звеном утомления при мышечной работе человека являются изменения «кортикальных центров».

По его мнению, уровень работоспособности мышц, связанный с настройкой их возбудимости, тонуса и упруго-вязких свойств, с состоянием кровоснабжения и трофических процессов в них, определяется уровнем работоспособности нервных центров, управляющих мышцами.

Утомление корковых нервных клеток приводит, с одной стороны, к нарушению контролируемой ими сложнейшей координации процессов, а с другой — меняет характер установочных влияний коры мозга и связанных с ней нижележащих образований на исполнительные органы.

Вопрос о правильной трактовке процесса утомления долгое время оставался дискуссионным. Ныне оно рассматривается как состояние организма, возникающее вследствие выполнения физической работы и проявляющееся во временном снижении работоспособности, в ухудшении двигательных и вегетативных функций, их дискоординации и появлении чувства усталости (Лектман Л.Б., 1952; Кулак И.А., 1968; Розенблат В.В., 1975; ФарфельВ.С., 1979; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986, и др.).

В физиологии утомление представляется как биологически целесообразная реакция, направленная против истощения функционального потенциала организма (Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Фарфель B.C., 1978; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986).

В настоящее время специалисты при изучении проблемы утомления учитывают такие понятия этого процесса, как локализация и механизм (Розенблат В.В., 1975; Коц Я.М., 1986). Такой подход берет своё начало с 60-х годов XX столетия, когда ученые сошлись во мнении о том, что локализация и механизмы утомления определены функциональным состоянием различных органов и систем организма, их координационными взаимоотношениями и обусловлены характером выполняемой работы и другими факторами.

Под характером работы подразумевается:

  • режим деятельности мышц- изометрический, изотонический, ауксотонический;
  • объём задействованной мышечной массы — локальная, региональная, глобальная мышечная работа;
  • интенсивность и продолжительность мышечной работы — аэробный, анаэробный и смешанный режимы;
  • уровень мотивации, факторы внешней среды и т.д.

Под локализацией утомления понимается выявление той ведущей системы, функциональные изменения в которой определяют наступление этого состояния.

При этом можно рассматривать три основные группы систем, обеспечивающих выполнение любого упражнения (Коц Я.М., 1986):

  • регулирующие системы — центрально-нервная, вегетативная, нервная и гормонально-гуморальная;
  • система вегетативного обеспечения мышечной деятельности — дыхания, крови и кровообращения;
  • исполнительная система — двигательный аппарат.

Под локализацией утомления понимаются те функциональные изменения в деятельности ведущих систем, которые обуславливают развитие утомления.

К их числу можно отнести:

  • вегетативные системы -дыхательную и сердечно-сосудистую, которые в конечном счете обуславливают снижение кислородно-транспортных возможностей организма;
  • железы внутренней секреции — их роль особенно важна при выполнении упражнений, которые приводят к нарушению регуляции энергетического обеспечения мышечной работы.

Кроме того, в ЦНС происходят изменения, выражающиеся в запредельном торможении в корковых нервных центрах и торможении на уровне двигательных центров спинного мозга, а также в работающих мышцах, которое проявляется в ухудшении сократительных свойств мышечных волокон и нервно-мышечной передачи.

Как показали исследования последних десятилетий, структуру той или иной мышцы составляют различные по функциональным особенностям и организации деятельности двигательные единицы (ДЕ), которые, как и мышечные волокна, имеют свои функциональные отличия. P. E. Burke (1975) предложил разделить ДЕ исходя из сочетания двух свойств — скорости сокращения и устойчивости к утомлению. Им было выдвинуто четыре типа ДЕ (табл. 1).

Есть мнение (Гидиков А.А., 1975; Козаров Д., Шапков Ю.Т., 1983), что у человека наиболее надёжно различаются лишь ДЕ, относящиеся к двум крайним типам — медленные, устойчивые к утомлению (S) и быстрые, быстро утомляемые (FF).

В развитии утомления различают скрытое (преодолеваемое) утомление, при котором сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевым усилием.

Экономичность двигательной деятельности в этом случае падает, работа выполняется с большими энергетическими затратами. Это компенсируемая форма утомления.

При дальнейшем выполнении работы развивается некомпенсированное (полное) утомление. Главным признаком этого состояния является снижение работоспособности. При некомпенсированном утомлении угнетаются функции надпочечников, снижается активность дыхательных ферментов, происходит вторичное усиление процессов анаэробного гликолиза (Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986).

В спортивной практике приобретают особое значение диагностика и изучение показателей, которые сопровождают и сигнализируют об утомлении.

Отличают несколько наиболее общих направлений:

  • увеличение числа ошибок «как результат расстройства координации движений»;
  • неспособность к созданию и усвоению новых полезных навыков, расстройство старых ранее приобретённых навыков;
  • увеличение энергетических, прежде всего углеводных, трат на единицу произведённой работы и т.д. (Лектман Л.Б., 1952;Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Талышев Ф.М., 1972).

Существуют многочисленные попытки классифицировать утомление. Так, различают четыре основных вида утомления (табл. 2).

В. Н. Волков (1973) составил классификацию клинических проявлений утомления (табл. 3).

Физиологическая и биохимическая характеристики стадий утомления даны в ряде работ (Гиппенрейтер B.C., 1962; Горкин М.Я., 1972; Граевская Н.Д., Иоффе Л.А., 1973; Яковлев Н.Н., 1974; Розенблат В.В., 1975; Зимкин Н.В., 1975; Волков В.М., 1977; Сорокин А.П., 1977; Фарфель B.C., 1979; Дудин Н.П., 1982; Дубровский В.И., 1985; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986, 1988; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Коц Я.М., 1986; Павлова Э.С., 1987; Зотов В.П., 1990; Дубровский В.И., 1991, и др.).

В частности, при выполнении физической нагрузки в первой стадии утомления по сравнению с выполнением таковой в «устойчивом» состоянии происходят более глубокие сдвиги в показателях сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Во второй стадии утомления наблюдается дальнейшее снижение биоэлектрической активности коры большого мозга и более напряженная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Третья стадия утомления характеризуется снижением биоэлектрической активности коры большого мозга (до 22% по сравнению с предыдущими двумя стадиями утомления) и ухудшением функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (АТФ, КФ, гликоген), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутренней среды организма. При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышечного сокращения, появляются выраженные изменения в деятельности систем легочного дыхания и кровообращения (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986).

Как известно запасы АТФ в мышцах незначительны, их едва хватает на 1 с напряженной мышечной работы. Запасов КФ, используемого для ресинтеза АТФ при работе максимальной интенсивности, хватает всего на 6-8 с (Мищенко B.C., 1990).

Снижение скорости ресинтеза АТФ может явиться причиной наступающего утомления.
В скелетной мышце человека после максимальной кратковременной работы до отказа концентрация КФ падает почти до нуля, а концентрация АТФ — примерно до 60-70% значения в состоянии покоя.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках и

  • нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, в результате чего нарушается деятельность ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам;
  • замедляется скорость переработки сигналов, поступающих от проприо- и хеморецепторов;
  • в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием гамма-аминомасляной кислоты (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

При утомлении в процессе выполнения физических нагрузок угнетается деятельность желез внутренней секреции, что ведёт к уменьшению выработки гормонов и снижению активности ряда ферментов. Прежде всего, это сказывается на миофибриллярной АТФ-азе, контролирующей преобразование химической энергии в механическую работу.

При снижении скорости расщепления АТФ в миофибриллах автоматически уменьшается и мощность выполняемой работы. В состоянии утомления уменьшается активность ферментов аэробного окисления и нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ. Для поддержания необходимого уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся за-кислением внутренних сред и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых соединений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

Максимальная физическая нагрузка большой длительности приводит организм спортсмена к увеличению продуцирования в мышечных клетках молочной кислоты, диффундирующей затем в крови и вызывающей изменения кислотно-щелочного равновесия. Снижение рН внутренней среды влияет на активность ряда ферментов, которая бывает наивысшей в слабощелочной среде (рН = 7,35 — 7,40).

Снижение рН в процессе физической нагрузки максимальной и субмаксимальной интенсивности приводит к уменьшению активности многих ферментов, в частности фосфофруктокиназы, АТФ-азы. У спортсменов величина рН может составлять 6,9 и ниже (после нагрузки высокой интенсивности в течение 40-60 с) (Osnes J.-B., Hermansen L, 1997).

Если в прошлые десятилетия в научно-методической литературе рассматривались преимущественно локалистические, центрально-нервные или другие гипотезы возникновения утомления, то в последние годы у специалистов сложилось мнение о многообразии факторов и причин, ставших первопричиной наступления снижения работоспособности.

Тренировочная и соревновательная деятельность спортсмена включает в себя выполнение упражнений различной мощности и продолжительности, циклических и ациклических, и т.д. При этом, естественно, возможно проявление различных механизмов и локализации утомления, показанные в табл. 4 (Коц Я.М., 1986; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

Научные исследования показали, что важное значение в определении функционального состояния спортсменов играют показатели активности симпато-адреналовой системы (САС). Являясь интегральным нейро-гормональным индикатором, характеризующим стрессовую и эмоциональную реакцию спортсменов в ответ на тренировочные и соревновательные нагрузки, эта система играет важнейшую гомеостатическую и адаптационно-трофическую роль в организме.

Её можно использовать для оценки текущего состояния, эмоционального напряжения, в предстартовом периоде и на соревнованиях, развития утомления и адаптационных процессов в организме (Кассиль К.Н., 1976; Кассиль Г.Н., 1978; МищуковМ.С., ГалимовСД., 1980).

В исследовании В. В. Мехрикадзе (1985) было показано, что при кратковременной интенсивной нагрузке(тренировке, направленной на увеличение скорости бега) по сравнению с предтренировочным фоном наблюдалась достоверная активация гормонального и медиаторного звеньев САС. Было отмечено повышенное выделение адреналина (в 3 раза), норадреналина (в 1,5 раза), однако резервные возможности системы, оцениваемые по экскреции ДОФА, существенно не изменялись.

При длительной напряженной тренировочной нагрузке (30-60 с), направленной на совершенствование скоростной выносливости, наблюдалось достоверное увеличение активности звеньев САС. Так, экскреция адреналина и норадреналина по сравнению с фоном возрастала почти в 3 раза и дофамина более чем в 2 раза. Такая реакция САС на длительную нагрузку является положительной.

Таким образом, у спринтеров при нагрузке скоростной направленности САС преимущественно реагирует адреналовой реакцией. Это хорошо согласуется с известными представлениями о том, что адреналин -«гормон тревоги» ответствен за быструю мобилизацию энергетических ресурсов, быстрый переход организма из состояния покоя в состояние повышенной активности (Кассиль Г.Н., 1978).

Несмотря на большое внимание к проблеме утомления, имеющей важное прикладное значение, в том числе и для достижения высоких спортивных результатов, эта проблема, по мнению многих специалистов, далека от своего окончательного решения.

В заключение следует подчеркнуть, что напряженная и длительная физическая нагрузка обязательно сопровождается той или иной степенью утомления, которое, в свою очередь, вызывает процессы восстановления, стимулирует адаптационные перестройки в организме. Соотношение утомления и восстановления и есть, по существу, физиологическая основа процесса спортивной тренировки.

источник