Физкультура для активных студентов


Регуляция функций организма



страница3/9
Дата23.04.2016
Размер1.06 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9

2.3. Регуляция функций организма

В целом все органы и системы нашего организма действуют согласованно. Взаимосвязь органов и систем осуществляется посредством гуморальной и нервной регуляции. Гуморальная регуляция осуществляется посредством переноса кровью биологически или химически активных веществ, которыми могут быть гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции и клетками органов, продукты распада или промежуточные продукты химических реакций, газовый состав крови, а также изменение концентраций веществ, находящихся в крови.

Нервная система осуществляет регуляцию посредством биоэлектрических импульсов с затратами энергии АТФ и имеет неоспоримое преимущество перед гуморальной по скорости. Гуморальная регуляция не требует прямых энергетических затрат и способна длительное время поддерживать состояние какого-то параметра. Гуморальная и нервная регуляция осуществляются в тесном единстве.

Нервная система наиболее часто действует по принципу рефлекса. Рефлекс – это стандартная ответная реакция организма на раздражение, поступающее из внутренней или внешней среды и осуществляемая посредством центральной нервной системы. Реагирование на основе рефлекса позволяет осуществлять ответную реакцию максимально быстро, поскольку нет стадии анализа поступающих в ЦНС сигналов. Значительная часть деятельности человека, в том числе и овладение двигательными навыками протекает по принципу взаимосвязи условных рефлексов и динамических стереотипов с безусловными рефлексами.

Рефлексы, передающиеся генетически и заложенные в нервной системе от рождения, называются безусловными. Объединяясь в длинные цепи, безусловные рефлексы являются основой инстинктивного поведения. Для выработки условного рефлекса необходимо, чтобы он оказался прочно связанным с соответствующим рефлекторному ответу безусловным раздражителем.

Двигательный навык − форма двигательных действий, выработанная по механизму условных рефлексов в результате соответствующих систематических упражнений. Формирование двигательного навыка последовательно проходит три фазы: генерализации, концентрации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширенным очагом возбуждения в головном мозге. Это расширение является следствием нерациональной работы мышц, вовлечения в работу излишнего количества мышечных групп и чрезмерного их напряжения. Данная фаза характерна для начального этапа обучения. Движения скованны, плохо координированы и неэкономичны.

В процессе многократного повторения двигательного действия фаза генерализации сменяется фазой концентрации, когда излишнее возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в необходимых зонах головного мозга как следствие уточнения необходимых параметров движения. Устраняется ненужное напряжение мышц антагонистов, уточняется степень напряжения работающих мышц. Внешне это проявляется в исчезновении излишней скованности, движения становятся точными, экономичными и стабильными. Однако выполнение движений осуществляется под контролем сознания.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений не требует деятельного контроля сознания. Такой навык отличается высокой стабильностью выполнения всех составляющих его движений. Автоматизация навыка делает возможным одновременное выполнение нескольких двигательных действий. Ярким примером формирования такого навыка являются действия жонглера на скачущей лошади. Выполнение подобных двигательных актов, а также и более легких требует согласованной работы многих мышечных групп. Регуляция или координация движения осуществляется при участии физиологических механизмов, расположенных на различных уровнях жизнедеятельности организма. Эти механизмы обеспечивают изменение кровообращения в различных участках капиллярного русла, регулируют участие двигательных единиц при сокращениях мышц. Контроль сознания над выполняемыми движениями не требуется.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

НА ОРГАНИЗМ



3.1. Адаптация организма к мышечным нагрузкам



В процессе систематических выполнений физических нагрузок различные органы и системы подвергаются морфофункциональному совершенствованию, налаживается их взаимодействие. Сущность упражнения составляют физиологические, биохимические и морфологические сдвиги, возникающие под влиянием многократно повторяющейся мышечной работы. Эти изменения оцениваются как прогрессивные, если они обеспечивают сохранение или повышение работоспособности организма, при превышении мышечной нагрузки возможностей организма она может приводить к серьезным нарушениям работы органов и систем. Для каждого человека величина оптимальной мышечной нагрузки индивидуальна и подвержена значительным колебаниям во времени. Способность выполнять физические нагрузки зависит от многих причин, таких как отсутствие или наличие заболеваний, функционального состояния организма, времени суток, режима питания и множества других.

При малоподвижном образе жизни в первую очередь атрофическим изменениям подвергаются мышцы. Затем в связи со снижением функциональной нагрузки на органы эти изменения затрагивают такие системы и органы как сердечно-сосудистая, легкие, печень. От атрофии страдает нервная ткань и мозг.

Ткани работающего и утомленного организма отличаются высокой активностью обменных процессов. Однако нормальная жизнедеятельность организма возможна только в определенных условиях. При этом некоторое отклонение параметров внутренней среды не приводит к нарушению его функционирования. Диапазон изменения, не приводящий к нарушению деятельности органов или систем, считается нормой. Диапазон нормы для различных показателей может отличаться. У одних отклонения могут достигать десятков процентов, у других недопустимо изменение даже на 1%. Изменение параметров внутренней среды организма в пределах нормы, как правило, связано с изменением активности его функционирования. Поддержание постоянства жизненно важных параметров в организме осуществляется по принципу обратной связи. Так, например, снижение уровня содержания кислорода в тканях и накопление молочной кислоты в крови вызывает активацию внешнего дыхания, повышение частоты сердечных сокращений, что способствует восстановлению нормального парциального давления кислорода в тканях. Произвольное повышение активности внешнего дыхания приводит к снижению парциального давления углекислого газа в крови, который в свою очередь является активатором дыхательного центра в центральной нервной системе. Снижение содержания СО2 в крови приведет к ослаблению активности дыхательных мышц и снижению вентиляции легких.

Двигательная активность вызывает повышение функциональной активности органов и систем организма, которые участвуют в обеспечении мышечной деятельности. Механизмы регуляции противостоят изменениям, которые вызываются активной работой мышц. Однако при превышении некоторого предела организм уже не в состоянии преодолевать накапливающиеся изменения внутренней среды, и в этом случае отдельные параметры выходят за пределы нормального функционирования органов, ограничивая дальнейшее выполнение двигательных действий. Конкретные механизмы нарушений определяются характером выполняемой мышечной работы и функциональным состоянием организма в данный момент. После прекращения работы мышц механизмы, ответственные за поддержание постоянства внутренней среды, продолжают действовать, и через определенное время они компенсируют все нарушения, вызванные мышечной работой. Однако вследствие некоторой инерционности процессов восстановления остановка работы запущенных механизмов имеет колебательный характер с постепенным затуханием. При этом в определенные интервалы времени состояние параметров, связанных с выполнением мышечной нагрузки, будет превышать исходный уровень, то есть наблюдается явление суперкомпенсации. Выполнение мышечной работы в это время позволит организму превысить тот объем работы, который был выполнен при первоначальной нагрузке. Следовательно, выполнение мышечной нагрузки стимулирует повышение активности большинства систем организма и в процессе восстановления после прекращения работы позволяет этим системам и органам превысить первоначальный уровень их функциональных возможностей. Длительность и величина периодов суперкомпенсации определяется характером работы и для каждой функциональной системы имеет свои параметры изменений. Если же повторное воздействие нагрузки приходится на период недовосстановления функций организма, то его потенциальные возможности ниже, чем при первой нагрузке, и воздействие второй нагрузки суммируется с первым. Это приведет к большему снижению функциональных возможностей, чем при первой нагрузке. Однако и последующее повышение их в процессе восстановления так же будет более выраженным. Эффект сверх восстановления после мышечной нагрузки лежит в основе теории спортивной тренировки. При постоянном воздействии мышечных нагрузок, приводящих к определенной степени утомления, и достаточном времени отдыха функциональные возможности организма повышаются, и он выходит на более высокий уровень функционирования. Процесс перестройки организма под влиянием мышечных нагрузок или внешних факторов называется адаптацией.

Приспособление к любой деятельности человека представляет собой сложный, многоуровневый процесс, затрагивающий различные функциональные системы организма. В физиологическом отношении адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, направленным на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это. С этих позиций адаптацию к физическим нагрузкам следует рассматривать как динамический процесс, в основе которого лежит формирование новой программы реагирования, а сам приспособительный процесс, его динамика и физиологические механизмы определяются состоянием и соотношением внешних и внутренних условий деятельности.

Проведенные в последние годы исследования механизмов адаптации людей к различным условиям деятельности привели к убеждению в том, что физиологические факторы при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами: а) перестройкой регуляторных механизмов, б) мобилизацией и использованием физиологических резервов организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека. По сути дела эти три физиологических реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких адаптивных перестроек относится к любой деятельности человека.

Механизм реализации этих физиологических процессов представляется следующим образом. В достижении устойчивой и совершенной адаптации большую роль играет перестройка регуляторных приспособительных механизмов и мобилизации физиологических резервов, а также последовательность их включения на разных функциональных уровнях. По-видимому, вначале включаются обычные физиологические реакции и лишь затем реакции напряжения механизмов адаптации, требующие значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит, в конечном итоге, к формированию специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Такая функциональная система у спортсменов представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов, необходимое для решения задач приспособления организма к физическим нагрузкам. Формирование функциональной системы адаптации с вовлечением в этот процесс различных морфофункциональных структур организма составляет принципиальную основу долговременной адаптации к физическим нагрузкам и реализуется повышением эффективности деятельности различных органов и систем организма в целом. Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и повышая тренированность, т.е. управлять адаптационным процессом.

Приспособительные изменения в здоровом организме бывают двух видов:



  1. изменения в привычной зоне колебания, когда функциональная система функционирует в обычном составе;

2) изменения при действии чрезмерных факторов с включением в систему дополнительных элементов и механизмов, т.е. с формированием специальной функциональной системы адаптации.

В литературе и первая, и вторая группы приспособительных изменений нередко называются адаптационными. По-видимому, более оправданным и корректным будет называть первую группу изменений обычными физиологическими реакциями, поскольку эти сдвиги не связаны с существенными функциональными перестройками в организме и, как правило, не выходят за пределы физиологической нормы. Вторая группа приспособительных изменений отличается значительным напряжением регуляторных механизмов, использованием физиологических резервов и формированием функциональной системы адаптации, в связи с чем их целесообразно называть адаптационными сдвигами.

Адаптивные перестройки − динамический процесс, поэтому в динамике адаптационных изменений у спортсменов целесообразно выделять несколько стадий:


  1. физиологического напряжения организма;

  2. адаптированности;

  3. дизадаптации;

  4. деадаптации.

Каждой из них присущи свои функционально-структурные изменения и регуляторно-энергетические механизмы. Естественно, основными, имеющими принципиальное значение в спорте, следует считать две первые стадии. Применительно к общей схеме адаптации такие стадии, очевидно, свойственны людям в процессе приспособления к любым условиям деятельности.

У спортсменов в стадии напряжения организма преобладают процессы возбуждения в коре головного мозга, возрастают функции коры надпочечников, увеличиваются показатели вегетативных систем и уровень обмена веществ; спортивная работоспособность неустойчива. В эндокринном фоне преобладают продукция катехоламинов и глюкокортикоидов, которым принадлежит ведущая роль в адаптивных сдвигах углеводного обмена. Одновременно эти гормоны повышают активность гормоночувствительной липазы жировой ткани. Возросший жиромобилизующий эффект подготавливает следующую метаболическую фазу приспособительных изменений − фазу усиления липидного обмена, что соответствует преимущественно стадии адаптированности организма. Физиологическую основу этой стадии составляет вновь установившийся уровень функционирования различных органов и систем для поддержания гомеостаза в конкретных условиях деятельности. Определяемые в это время функциональные показатели в состоянии покоя не выходят за рамки физиологических колебаний, а работоспособность спортсменов стабильна и даже повышается. Следовательно, в процессе долговременной адаптации спортсменов к физическим нагрузкам гормоны играют ведущую роль в механизмах переключения энергетического обмена с углеводного типа на жировой. При этом если катехоламины (адреналин и норадреналин) подготавливают такое переключение, то глюкокортикоиды (наиболее важен кортизол) его реализуют.

При длительном воздействии на организм интенсивных и больших по объему тренировочных и соревновательных нагрузок может происходить нарушение нейроэндокринной регуляции, уменьшение содержания катехоламинов и глюкокортикоидов и снижение уровня энергетического обмена, в результате чего в организме спортсменов могут возникать различные расстройства, характеризующие наступление третьего периода адаптационных изменений − стадии дизадаптации. В это время наблюдаются неблагоприятно направленные изменения функций организма, существенное снижение общей и специальной работоспособности спортсмена, его адаптивных возможностей, а также могут развиваться тяжелые состояния и профессионально обусловленные заболевания.

После длительного перерыва в систематических тренировках или их прекращения совсем возникает стадия деадаптации, которая характеризуется приобретением других свойств и качеств организма. Физиологический смысл этой стадии − снижение уровня тренированности и возвращение некоторых показателей функций организма к исходным значениям. Спортсменам, систематически тренировавшимся многие годы и оставляющим большой спорт, требуются специальные, научно обоснованные оздоровительные мероприятия для возвращения организма к нормальной жизнедеятельности.

Следует иметь в виду, что возникшие в процессе длительных и интенсивных физических нагрузок структурные изменения в миокарде, костях и скелетных мышцах, нарушенный уровень обмена веществ, гормональные и ферментативные перестройки, как правило, не возвращаются. За систематические чрезмерные физические нагрузки, а затем за их прекращение организм спортсменов платит определенную биологическую цену, что может проявляться развитием кардиосклероза, ожирением, снижением резистентности клеток и тканей к различным неблагоприятным воздействиям и повышением уровня общей заболеваемости.

О системных механизмах адаптации к физическим нагрузкам можно судить только на основе всестороннего учета совокупности реакций целостного организма, включая реакции со стороны центральной нервной системы, двигательного и гормонального аппаратов, органов движения и кровообращения, системы крови, анализаторов, обмена веществ. Поэтому не может быть какого-то одного показателя, отражающего адаптационные изменения в организме, а для этой цели может оказаться пригодным лишь комплекс показателей, характеризующих деятельность различных функциональных систем. Следует также подчеркнуть, что выраженность изменений функций организма в ответ на физическую нагрузку зависит, прежде всего, от индивидуальных особенностей человека и уровня его тренированности.

Процесс адаптации связан с неодинаковой биологической значимостью различных функциональных систем организма. При экстремальных воздействиях на человека они изменяются различным образом в зависимости от того, какую роль играет каждая из них в общей приспособительной реакции. Адаптация основана на согласованных реакциях отдельных органов и систем, которые изменяются хотя и неодинаково, но в целом обеспечивают оптимальное функционирование целостного организма. Этим, например, обусловлено торможение деятельности органов пищеварения и выделения у спортсменов при интенсивной физической работе, в результате чего сохраняются резервные возможности организма для усиления функций дыхания и кровообращения, непосредственно обеспечивающих организм кислородом.

Весьма интересной оказалась зависимость адаптационной способности организма от величины исходных показателей его функций и их колебаний в процессе трудовой деятельности. Так, у людей, которые быстрее и лучше адаптировались к неблагоприятным условиям труда, отмечалось, как правило, относительно низкое исходное содержание эритроцитов в периферической крови – (4,0…4,5)∙1012/л, а их колебания в период работы были недостоверными. У других лиц адаптационный процесс которых протекал медленнее и был неустойчивым, исходное количество эритроцитов чаще составляло (4,5…5,0)∙1012/л и более, а во время продолжительной деятельности их число снижалось на (1,0…1,5)1012/л. Наряду с этим у первой группы обследованных показатели вегетативных функций (частота пульса, уровень артериального давления, величины ударного, минутного объемов крови и скорости кровооттока) колебались в пределах ±(10…20)% от исходных, а у лиц второй группы они выходили за упомянутые границы. Полученные материалы говорят о том, что относительно стабильный исходный уровень показателей функций организма и несущественные их колебания в процессе адаптации свидетельствуют о более высокой функциональной стойкости различных органов и систем.

В последние годы обращено внимание на то обстоятельство, что физиологические механизмы адаптации к действию на человека различных экстремальных факторов являются исходными. При этом ведущее место среди них занимают неспецифические реакции, в результате которых поддержание гомеостаза и выработка повышенной сопротивляемости к какому-либо одному фактору внешней среды влекут за собой и одновременное возрастание устойчивости организма к некоторым другим неблагоприятным воздействиям. Другими словами, при адаптации в организме происходят в значительной мере тождественные функциональные сдвиги. Установлено, например, что физиологические изменения оказываются весьма сходными при гипоксической тренировке, физических нагрузках, закаливании и в других случаях. При всех этих воздействиях в организме возникают приспособительные реакции, направленные в первую очередь на повышение его неспецифической резистентности.

Из этого теоретического положения следует практически важный вывод о том, что в ускорении адаптации спортсменов к физический нагрузкам, достижении высшего спортивного мастерства и предупреждения у них дизадаптационных расстройств ведущая роль принадлежит методам и средствам повышения общей неспецифической реактивности организма. К числу таких мероприятий, прежде всего, относятся рациональный режим тренировок и отдыха, сбалансированное питание, гипербарическая оксигенация, закаливание, гипоксическая тренировка, ультрафиолетовое облучение, биологические стимуляторы, не относящиеся к допингам и другие. В настоящее время уже доказана высокая эффективность ряда мероприятий, и они должны более широко внедряться в практику спорта.

Обратный процесс снижения функциональных возможностей после прекращения воздействия мышечных нагрузок называется деадаптацией. Процессы деадаптации обусловлены тем фактом, что в покое организм стремится работать на минимально возможном для него уровне. Если к работе систем или органов не предъявляются повышенные требования, они переходят на режим минимального функционирования. При этом следует учесть тот факт, что органы подвергаются атрофическим изменениям даже при полноценном питании. Это было продемонстрировано в экспериментах с длительным обездвиживанием здоровых, физически развитых людей. К увяданию жизненно важных внутренних органов ведет не только полная, но даже частичная обездвиженность. Так, при гипсовании только одной лапы у кролика через 120 дней было зарегистрировано уменьшение его сердца в два раза. Этот эксперимент показывает неблагоприятное влияние гиподинамии − пониженной двигательной активности – на сердечно-сосудистую систему любого живого организма. Так, под влиянием систематических мышечных нагрузок увеличивается количество кровеносных сосудов в сердечной мышце. При повышении потребности сердечной мышцы в кислороде (при повышении частоты и силы сердечных сокращений) увеличивается просвет сосудов, и это позволяет интенсифицировать кровоток. При предъявлении повышенных требований к сердцу человека, ведущего малоподвижный образ жизни, увеличение просвета сосудов выражено меньше, и суммарная пропускная способность их оказывается недостаточной, что довольно часто приводит к нарушению питания сердечной мышцы и инфаркту.

Отрицательно сказывается гиподинамия и на функции нервной системы. Центральная нервная система, посылая по двигательным волокнам нервные импульсы к мышцам и внутренним органам, вызывает их активность. В свою очередь, возбуждение рецепторов, расположенных в этих органах и тканях, вызывает поток импульсов, направляющихся в различные отделы ЦНС, в том числе в кору больших полушарий. Значительно сниженная на длительное время мышечная активность резко ограничивает поток импульсов, поступающих в ЦНС, и снижается ее активность.

При выполнении мышечных нагрузок в организме занимающегося происходят изменения, приводящие к ограничению возможности выполнять работу, развивается утомление. Под утомлением понимают физиоло­гическое состояние, наступающее вследствие напряженной или длительной деятельности организма, проявляющееся в дискоординации функций и временном снижении работоспособности. У низших животных утомление развивается относительно медленно, но достигает большей глубины, чем у высших животных. Наиболее сложно утомление протекает у человека. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при интенсивной или продолжительной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровождающейся нарушением постоянства внутренней среды организма.

В зависимости от преимущественного характера работы утомление можно разделить на умственное и физическое. По степени развития утомление может быть классифицировано как острое или хроническое, общее или локальное, компенсируемое или явное некомпенсируемое.

Острое утомление наступает при относительно кратковременной работе, как правило, в результате однократного перенапряжения. Причиной его развития может быть как превышение объема или интенсивности нагрузки относительно уровня подготовленности, так и кратковременное снижение работоспособности вследствие заболевания, нарушения режима и других причин. Оно проявляется в резком падении сердечной производительности, расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной системы, усиленном потоотделении, нарушении водно-солевого баланса.

Хроническое утомление является результатом недовосстановления после работы. Повторное выполнение работы при длительном недовосстановлении приводит к устойчивому снижению работоспособности и падению естественной устойчивости организма к заболеваниям.

Общее утомление развивается при вовлечении в работу большого количества мышечных групп. Для него характерно нарушение регуляторной функции ЦНС координации двигательных и вегетативных функций, неадекватное нагрузке увеличение ЧСС, падение пульсового давления, уменьшение легочной вентиляции. Субъективно это ощущается как резкий упадок сил, одышка, частое сердцебиение, невозможность продолжать работу.

Если чрезмерная нагрузка падает на отдельные мышечные группы, то она приводит к развитию локального утомления. В отличие от общего при локальном утомлении страдает не столько центральный аппарат управления, сколько местные структурные элементы регуляции движений. Нарушения в нервно-мышечной передаче возбуждения развиваются задолго до того, как наступает ограничение работоспособности мышц. Это ярко проявляется при выполнении движений с максимальной частотой, например бег на спринтерские дистанции.

Компенсируемым утомлением называется такое утомление, которое позволяет волевыми усилиями поддерживать достаточно высокую работоспособность, но экономичность работы уже снижается. Если такая работа продолжается достаточно долго, то развивается некомпенсируемое явное утомление и резкое падение работоспособности. В основе некомпенсированного утомления лежат процессы изменения внутренней среды организма, исчерпание энергетических источников, что приводит к изменению функционирования органов.

Возможность преодоления утомления связана с организацией оптимальной двигательной активности, переключением с одного вида деятельности на другие, активным отдыхом и соблюдением рационального режима.



3.2. Влияние физических упражнений
на отдельные системы и органы

Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями оказывают выраженное положительное влияние практически на все системы и органы, но наиболее выраженные изменения наблюдаются со стороны системы кровообращения. Система кровообращения включает в себя сердце, разветвленную сеть сосудов различного диаметра и циркулирующую по этой системе кровь.

Сердце выполняет функцию насоса, обеспечивающего постоянную циркуляцию крови по системе сосудов. Это мышечный орган, имеющий четыре полости − два предсердия и два желудочка. Различают левый и правый отделы, включающие по предсердию и по желудочку. Правый отдел обеспечивает циркуляцию крови через легкие, где осуществляется газообмен с внешней средой. Левый отдел обеспечивает движение крови по всему организму для осуществления питания работающих органов.

Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращение предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления. Соотношение длительности этих фаз зависит от частоты сокращений. При этом повышение частоты главным образом достигается за счет сокращения фазы расслабления.

Ритмичные сокращения сердечной мышцы в покое выполняются под влиянием нервных импульсов, генерируемых скоплениями нервных клеток, имеющихся в самом сердце. Однако его работа может корректироваться вегетативной нервной системой. Парасимпатические нервные влияния снижают частоту сердечных сокращений и их силу, а симпатические повышают. Под контролем вегетативной иннервации находится и скорость передачи возбуждения с предсердий на желудочки. Под влиянием парасимпатических нервов проведение возбуждения задерживается, а симпатические нервы ее ускоряют. Обобщая, можно сказать, что симпатическая нервная система активизирует работу сердца, а парасимпатическая понижает его активность. Подчиняется работа сердца и сигналам из ЦНС. Примером этого может служить изменения работы сердца при эмоциональных состояниях.

Показателями работоспособности сердца являются в первую очередь частота сердечных сокращений и ударный объем.

Под влиянием мышечной нагрузки деятельность сердца существенно усиливается. Так, если в покое за 1 мин сердце выбрасывает около 4–5 л крови, то при мышечной работе этот показатель достигает у тренированных людей до 25–30 л. Увеличение минутного объема кровотока достигается за счет двух параметров – увеличения ЧСС и ударного объема. В нетренированном сердце взрослого человека резервы повышения ударного объема исчерпываются уже при ЧСС 120–130 уд./мин. Дальнейший рост минутного объема происходит только за счет повышения частоты сердечных сокращений. По мере роста тренированности расширяется диапазон ЧСС, при котором увеличение минутного объема связано и с увеличением ударного. Критической частотой является ЧСС 170 уд./мин. Дальнейшее повышение ЧСС не только не приводит к увеличению минутного объема кровообращения, но может даже понижать его.

Под влиянием длительного воздействия мышечных нагрузок увеличиваются размеры полостей сердца и толщина сердечной мышцы, что способствует повышению эффективности работы сердца. При прочих равных одинаковый минутный объем достигается при меньшей величине ЧСС. А поскольку это позволяет сердцу увеличивать фазу расслабления, то такой режим работы является более выгодным. Поэтому у спортсменов в покое ЧСС находится в пределах 50–60 уд./мин тогда как у нетренированных людей среднестатистической считается величина 70 уд./мин. Следует отметить, что у женщин средние величины несколько выше, чем у мужчин. По данным ряда исследователей в настоящее время у физически не активных девушек ЧСС в покое составляет 85–90 уд./мин.

При сокращении сердечной мышцы объем полостей сердца уменьшается, и находящаяся в них кровь выталкивается из предсердий в желудочки, а из желудочков в большой и малый круги кровообращения. При выбросе порции крови из полости левого желудочка в сосудистой системе локально повышается давление на стенки сосудов. Под действием этого давления они могут расширяться. Подобное расширение сосудов после каждого сокращения сердца распространяется по артериям и носит название пульсовой волны. Давление, создаваемое в артериях, или артериальное давление, определяется двумя факторами − силой сердечного сокращения и упругостью стенок артериальных сосудов. Величина артериального давления выражается в двух цифрах. Систолическое давление − максимальная величина в момент систолы и диастолическое − минимальная величина в фазу диастолы. В норме артериальное давление находится в пределах 120–130/70–80 мм ртутного столба. Эти величины получены при измерении артериального давления в плечевой артерии. По мере удаления от сердца давление крови в сосудах падает, и минимальные его величины регистрируются при впадении полой вены в правое предсердие. При нарушении эластичности стенок артериальных сосудов они менее эффективно сглаживают пульсирующий ток крови, и величины артериального давления в покое могут увеличиваться в два раза. При выполнении физических нагрузок артериальное давление так же возрастает, но это увеличение связано с усилением деятельности сердца и повышением тонуса стенок артерий. По окончании нагрузки оно снижается. Регулярные занятия видами спорта, в которых ведущим качеством является выносливость, приводят к повышению эластичности сосудов и снижению артериального давления в покое. Состояние сосудов подвержено влиянию центральной нервной системы. При стрессовых ситуациях и при интенсивной умственной работе также наблюдается повышение артериального давления, но не за счет усиления активности сердца, а за счет только повышения тонуса сосудов. При сильных стрессовых реакциях это может приводить к спазму сосудов и нарушению кровоснабжения отдельных участков мозга или сердечной мышцы. Следует отметить, что не все кровеносные сосуды могут активно изменять состояние своей стенки, а только те, которые содержат в своем строении мышечные волокна.

Сосудистая сеть имеет весьма разветвленное строение. Артериальная часть имеет до 5 порядков ветвления. При этом диаметр и длина сосудов более высокого порядка уменьшаются, но за счет увеличения их числа суммарный диаметр и длина увеличиваются. Так диаметр самых мелких сосудов − капилляров – составляет в среднем порядка 5–10 мкм, и длина порядка нескольких сотен микрон. Суммарная длина капилляров одного человека составляет несколько десятков километров. Увеличение суммарного просвета сосудов приводит к снижению давления и скорости движения крови, что в свою очередь способствует повышению эффективности обменных процессов между кровью и тканями. В среднем время одного цикла циркуляции крови в покое составляет около 20 с. При интенсивной физической работе это время сокращается до 8−10 с. Это свидетельствует о том, что одним из механизмов, обеспечивающих высокую работоспособность, является повышение скорости движения крови. Однако возможности этого механизма ограничены, и более важное значение имеет другой механизм − увеличение количества капилляров, обеспечивающих работу структурной единицы органа. Так, на 1 мм3 сердечной мышцы у нетренированного человека приходится около 2500 капилляров. У спортсменов их количество достигает 4500. Из них в покое функционируют около 2000, так же как и у нетренированного человека, а при нагрузке дополнительно начинают функционировать еще около 2000. Естественно, что возможности повышения работоспособности при большем количестве капилляров значительно выше. Таким образом, можно подразделить механизмы адаптации кровообращения к нагрузкам на срочный − проявляющийся в увеличении скорости циркуляции крови – и долговременный − проявляющийся в увеличении и скорости движения крови и количества капилляров, а также их диаметра.

При переходе крови из капилляров в вены давление падает до 10–15 мм рт. ст., что недостаточно для полноценного возврата крови к сердцу. В обеспечении венозного притока крови к сердцу участвуют еще два механизма. Первый из них связан с присасывающим действием полостей сердца при расслаблении и низким давлением в полости грудной клетки при вдохе. При низкой физической активности, когда частота и сила сердечных сокращений малы, частота и глубина дыхания также низки, может наблюдаться нарушение оттока крови из органов и тканей. Второй механизм связан с активной работой мышц окружающих вены. При их сокращении увеличивается поперечник мышц, что приводит к сжатию находящихся в них сосудов. Имеющиеся в венах клапаны обеспечивают при сжатии вен однонаправленное движение крови в сторону сердца. Таким образом, двигательная активность способствует улучшению венозного возврата крови к сердцу. И в первую очередь этот механизм важен для венозного возврата из нижних конечностей, где при движении к сердцу крови необходимо кроме всего прочего преодолевать силу гравитации. С нарушением оттока крови от нижних конечностей связано такое заболевание как варикозное расширение вен.

Затраты энергии на физическую работу обеспечиваются биохими­ческими процессами, происходящими в мышцах в результате окислительных реакций, для которых постоянно необходим кислород.

Во время мышечной работы для увеличения газообмена усиливаются функции дыхания и кровообращения. Совместная работа системы дыхания и кровообращения по обеспечению работающих органов кислородом оценивается рядом показателей.

Частота дыхания. Средняя частота дыхания в покое составляет 16–20 циклов в минуту. У женщин частота дыхания несколько выше. У тренированных спортсменов частота дыхания снижается до 8–12 циклов, за счет увеличения глубины дыхания и дыхательного объема.

Дыхательный объем − количество воздуха проходящего через легкие за один цикл. В покое эта величина колеблется от 350 до 800 мл и достигает 2,5 л и более при нагрузке.

Кислородный запрос − количество кислорода, необходимое организму в 1 минуту для окислительных процессов. В покое эта величина составляет 250–300 мл. При выполнении физической работы величина кислородного запроса может достигать 5–6 л/мин.

Потребление кислорода − количество кислорода, фактически использованного организмом за одну минуту. Максимальное потребление кислорода МПК – наибольшее количество кислорода, которое может быть использовано организмом при интенсивной мышечной работе. Величина МПК определяется многими факторами, но основным лимитирующим механизмом выступает ограничение транспорта крови или работы системы кровообращения. Величина МПК при систематических занятиях увеличивается. Так если у не занимающихся спортом МПК находится на уровне 2–3,5 л/мин, то у спортсменов высокого класса она достигает 8 л/мин. С возрастом величина МПК даже у спортсменов снижается.

Если величина кислородного запроса превышает потребление кис­лорода, то организм в течение некоторого времени может получать энергию за счет без кислородного окисления, но при этом накапливаются недоокисленные продукты распада, которые ограничивают возможность выполнения работы и подвергаются окислению после снижения ее интенсивности или прекращения. Количество кислорода, необходимое для окисления недоокисленных продуктов распада, называется кислородным долгом.

Физические нагрузки, предъявляя повышенные требования к обеспечению организма кислородом, вызывают структурные и функциональные перестройки в организме, способствующие повышению функциональных возможностей при выполнении физических нагрузок и экономизации функции органов и систем в покое.

Влияние физических нагрузок на опорно-двигательный аппарат неоднозначно и зависит от параметров и характера нагрузок.

Выраженные изменения в костном скелете у людей, подвергающихся большим силовым нагрузкам, проявляются в утолщении костей и хрящевой ткани. Однако чрезмерные нагрузки могут приводить и к нарушениям со стороны как костной, так и хрящевой ткани, проявляющихся в их дистрофии. Изменения со стороны мышечной системы более разносторонни. Мышцы под влиянием нагрузок могут увеличиваться в объеме, но могут и уменьшаться. Конкретный характер изменений под влиянием тех или иных нагрузок хорошо проявляется у представителей таких видов спорта, где ведущим является одно из физических качеств. Наиболее яркое сравнение – тяжелоатлеты с максимальным развитием силы и марафонцы с максимальным развитием выносливости.

Выполнение физических упражнений положительно влияет на все звенья двигательного аппарата, препятствуя развитию дегенеративных изменений, связанных с возрастом и гиподинамией. Повышаются минерализация костной ткани и содержание кальция в организме, что препятствует развитию остеопороза. Увеличивается приток лимфы к суставным хрящам и межпозвонковым дискам, что является лучшим средством профилактики артроза и остеохондроза. Все эти данные свидетельствуют о неоценимом положительном влиянии занятий оздоровительной физической культурой на организм человека.




Каталог: univer -> misc
misc -> Методическое пособие Кострома кгту 2012 (075. 8)
univer -> Программа итоговой государственной аттестации выпускников к ооп от 02. 07. 2014 №07-116/03-22в по направлению 030300. 62 Психология
univer -> Фундаментальная наука в современной медицине 2013 : материалы науч практич конф молодых учёных / под ред. А. В. Сикорского, О. К. Кулаги, А. В. Стахейко, Т. В. Тереховой Минск : бгму, 2013 208 с
univer -> Рабочая программа по дисциплине : патологическая физиология для студентов, обучающихся по специальности: 560001 «лечебное дело»
univer -> Лекция: нейроинфекции у детей
univer -> Сборник тестовых заданий по гинекологии для студентов V курса лечебного факультета иностранных учащихся
univer -> Учебно-методическое пособие для студентов лечебного, педиатрического, медико-психологического и медико-диагностического факультетов
univer -> Ж. М. Кринец н. Г. Солодовникова с. Н. Ильина
univer -> Контрольные вопросы: Определение асептики и антисептики, их сущность. Источники инфекции: экзогенный, эндогенный


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница