Биологические основы адаптации

Тема 6

Биологические  основы  адаптации

План:

1. Физиологическое содержание утомления.
2. Понятие об адаптации. Типы и особенности.
3. Физиология восстановительных процессов:

а. кривая восстановления;

б. перетренировка.

1. Средства восстановления.

а. традиционные средства восстановления;

б. нетрадиционные средства восстановления.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ УТОМЛЕНИЯ

Рекомендуемые материалы

            Временное понижение работоспособности целого организма, органа или ткани наступающее после работы, называют утомление. Под утомлением понимают физиологическое состояние, наступающее вследствие напряженной или длительной деятельности организма, проявляющееся в дискоординации функций и во временном снижении работоспособности. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Утомление в целостном организме наступает прежде всего в центральной нервной системе и, в частности, в клетках коры больших полушарий. Однако, в зависимости от рода работы, ее напряженности, продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным физиологическим системам. Утомление протекает в 2 фазы:

1. компенсированное, т.е. работоспособность поддерживается за счет нарастающего возбуждения в ЦНС, большего напряжения других систем организма (мышечной, ССС, дыхательной) при более выраженных энергозатратах на каждую единицу работы;

2. некомпенсированное, т.е. снижение работоспособности.

Различают 4 вида утомления:

1. физическое – возникающее в результате мышечной деятельности;
2. эмоциональное – связанное с различными переживаниями;
3. сенсорное – обусловленное утомлением органов чувств, появляющееся во время напряженной работы слухового, зрительного и других анализаторов;
4. умственное – обусловленное необходимостью освоить большой объем информации за сравнительно короткий отрезок времени или необходимостью длительное время поддерживать внимание на высоком уровне.

В процессе развития утомления снижается возбудимость и лабильность нервной и мышечной ткани, сенсорных систем. Учащаются сердцебиение и дыхательные движения, наблюдается значительное потоотделение.

При длительной истощающей работе возможны изменения гормонального равновесия, нарушается гомеостаз. Утомление – закономерное следствие проделанной работы. Без утомления при физических нагрузках фактически отсутствует сам процесс тренировки, не может быть становления и развития тренированности. Важно, чтобы степень утомления соответствовала проделанной работе. При длительных нагрузках на выносливость основная роль в утомлении принадлежит исчерпыванию запасов гликогена в мышцах. Для каждого вида спортивной работы характерно специфическое утомление, т.е. разнообразное проявление утомления. При циклической работе скоростного характера зона максимальной мощности (спринт 60 м.) утомление наступает очень быстро, вследствие угнетения деятельности нервных центров и предельного напряжения сердечно-сосудистой и дыхательной систем. В мышцах накапливается молочная кислота и др. кислые продукты обмена, ухудшается возбудимость и лабильность мышечной ткани, ухудшается расслабление мускулатуры, от чего скорость передвижения уменьшается. При длительной циклической работе (марафон) деятельность ЦНС угнетается, в ней развивается охранительное торможение. Изменение химизма внутренней среды организма ухудшает сократительную способность мышц, уменьшает их лабильность, в результате чего работоспособность мышц снижается. Именно поэтому на марафонских дистанциях обязательны “подкормки” питательными смесями. В сложно-технических, игровых видах и единоборствах утомляемость выражается в ухудшении быстроты реакции, координации и концентрации внимания спортсмена. В ситуационных видах спорта, например, в хоккее утомление возникает через 1-1,5 мин. после выхода на лед, т.е. изменяется подвижность нервных процессов и нарушается деятельность зрительного анализатора. При гимнастических и тяжелоатлетических упражнениях утомление наступает через несколько секунд после начала работы, что объясняется развитием запредельного торможения в нервных центрах и уменьшением кровоснабжения работающих мышц, т.е. падает их возбудимость, уменьшается сила, изменяются твердость, вязкость и скорость сокращения и расслабления. Помимо физиологической зависимости обуславливающей вид физических упражнений, утомление зависит от индивидуальных особенностей организма (генотип, здоровье, возраст, уровень тренированности), степени эмоционального напряжения в предшествующей нагрузке или в соревновании, внешних условий. Утомление не является нежелательным фактором, напротив, служит в процессе подготовки как бы стимулятором адаптации организма к высоким нагрузкам, т.е. предохраняет организм от перенапряжения и, в первую очередь, нервных клеток от функционального истощения.

ПОНЯТИЕ  ОБ  АДАПТАЦИИ.  ТИПЫ  И  ОСОБЕННОСТИ

Расширение пределов адаптации человека к природным и производственным условиям повышение сопротивляемости и работоспособности организма диктуется потребностями современного общества.

Приспособление человека к окружающей среде является одной из главных проблем биологии. Опыт развития человечества дает совершенно изумительные примеры приспособления (адаптации) человека к условиям внешней среды. Так, например, индейцы племени сараумара высокогорного плато в Мексике способны бежать без остановки более суток, пробегая при этом 200-250 км., известен ряд народов мира, постоянно живущих на большой высоте при недостатке кислорода и пониженном давлении. Жители различных регионов мира приспосабливаются к холоду, жаре, высокой влажности и т.д.

Все это становится возможным, благодаря замечательной способности всего живого изменяться и совершенствоваться, приспосабливаться к воздействиям в внешнего мира и внутренней среды. Многие известные ученые-биологи отмечали также влияние различных физических упражнений на организм.

Еще в 1809 г. Жан-Батист-Ламарк, рассматривая эволюцию человека, писал: “Во всяком животном более частое употребление какого-нибудь органа укрепляет его, развивает и сообщает ему силу, тогда как постоянное неупотребление неприметно ослабляет его, приводит в упадок, сокращает его способность”.

Очень образно обобщил мысли о развитии живого организма известный физиолог Ухтомский: “Работа строит орган”. В более широком смысле это выражение означает, что любая сторона деятельности человека (умственная, волевая, физическая и т.п.) может быть улучшена, развита, повышена посредством многократных повторений, специальных воздействий, выполнением физических и других упражнений.

В последние годы появилось большое число публикаций, посвященных различным аспектам проблемы адаптации к необычным факторам среды, в том числе и к значительным физическим нагрузкам, характерным для современного спорта.

В процессе адаптации организма на любое внешнее воздействие можно выделить 2 этапа:

а) начальный – этап срочной, но несовершенной адаптации. Реакция приспособления на действие раздражителя практически мгновенна, при этом деятельность протекает на пределе физиологических возможностей, она несовершенна, полного приспособления нет, в функциональных системах человека нет структурных сдвигов. Например, подъем на высоту неадаптированного человека (5000 м.) вызывает сверхмобилизацию (на пределе) ССС и дыхания, но, несмотря на это, наступает апатия или эйфория, снижение физической и интеллектуальной работоспособности. Также бег нетренированного человека происходит при близкой к максимальной интенсивности работы сердца и дыхательной системы, но бег не может быть ни достаточно быстрым, ни достаточно длительным.

            б) долговременная, совершенная адаптация возникает постепенно в результате длительного или многократного действия среды на организм человека. Она развивается на основе многократной, срочной адаптации и характеризуется структурными изменениями функциональных систем: в результате постепенного количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество.

            Физиологические факторы при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами:

            а) перестройка регуляторных механизмов;

            б) мобилизацией и использованием физиологических резервов организма;

            в) формирование специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека.

            По сути эти три физиологические реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких адаптивных перестроек относится к любой деятельности человека.

            Адаптация обеспечивает:

Ø выполнение ранее недостижимой по своей интенсивности физической работы;

Ø устойчивость к смене суточной периодики, часового пояса, климатических условий;

Ø устойчивость организма к высотной гипоксии;

Ø устойчивость организма к холоду, теплу, радиации;

Ø устойчивость организма к большим дозам ядов;

Ø возникновение новых устойчивых связей в головном мозге и ЦНС и их реализация в виде соответствующих реакций (двигательной или поведенческих).

Подводя итог вышесказанному, можно оценить те задачи, которые стоят перед нами в области Вашего физического воспитания:

1. занятия физическими упражнениями должны быть достаточно напряженными, интенсивными и достаточно объемными, чтобы вызвать в основных физиологических системах определенные функциональные сдвиги срочной адаптации;
2. они должны соответствовать текущим функциональным возможностям организма, чтобы не вызвать перенапряжение (постепенность увеличения нагрузки);
3. они должны быть регулярными, чтобы на основе срочных адаптационных сдвигов произошли структурные изменения в функциональных системах – долговременная совершенная адаптация.

ФИЗИОЛОГИЯ  ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ  ПРОЦЕССОВ

            Изменение функционирования организма при утомлении и восстановлении происходит на всех уровнях жизнедеятельности организма: от механизмов регуляции до обменных процессов и структуры клетки.

            При выполнении физических упражнений процессы диссимяляции (распад веществ в организме) преобладают над процессами ассимиляции (усвоение организмом внешних по отношению к нему веществ). Нарушение баланса между этими реакциями выражено при работе резче, если мощность работы большая, а спортсмен меньше к ней подготовлен (низкий уровень тренированности).

            В восстановительном периоде, наоборот, преобладают процессы ассимиляции, что способствует пополнению израсходованных при работе энергетических запасов. Сначала они восстанавливаются до исходного уровня (ранняя фаза восстановления, где происходит восстановление гомеостаза организма), затем на некоторое время становится выше его (фаза суперкомпенсации) и далее вновь понижается (фаза стабилизации).

            Это явление получило название суперкомпенсации, или сверхвосстановления. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез энергетических веществ, тем значительнее фаза суперкомпенсации. Она зависит от продолжительности выполнения работы и глубины, вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. После интенсивной кратковременной работы эта фаза наступает быстро (через 3-4 часа отдыха) и сохраняется 10-12 часов. После длительной работы суперкомпенсация наступает через 12 часов и сохраняется 48-72 часа.

            Процессы восстановления в период отдыха протекают с различной скоростью, и завершаются в разное время. Быстрее всего восстанавливаются резервы кислорода и креатин фосфата в работающих мышцах, затем внутримышечные запасы гликогена и гликогена печени и только затем резервы жиров и белковые структуры. Если физическая работа сопровождается значительным потоотделением, запасы воды и минеральных солей должны восполняться через продукты питания.

            В фазе стабилизации происходит достижение исходного уровня функциональных систем в форме плавного колебательного процесса.

Кривая восстановления

           

п

                        о

                        в

                        ы                            1                  2                 3                               4

                        ш

                        е

                        н

                        и

                        е

                                   0

п                         работа    восстановл.

о                                            

н

и

ж

е

н

и                                         отдых

е

                        1 – фаза истощения;

                        2 – фаза восстановления;

                        3 – фаза сверхвосстановления;

                        4 – фаза стабилизации (упроченного состояния).

Рис. 1

Длительность интервалов отдыха между отдельными упражнениями, тренировочными занятиями должна планироваться с учетом того, что эффективность последующей работы будет больше тогда, когда утомление от предыдущей деятельности почти ликвидировано, а положительное последствие этой работы еще сохранено. На тренировочных занятиях оптимальная длительность интервалов отдыха зависит от объема и мощности выполняемых нагрузок, от уровня тренированности спортсмена, от метеорологических условий и др. В среднем она колеблется от 1 до 20 мин. Интервалы отдыха между занятиями могут быть разными, но не более 48 часов. Для достижения высоких спортивных результатов можно тренироваться на фазе неполного восстановления. Работа при этом адаптирует организм к деятельности в условиях измененной внутренней среды. Повышение работоспособности, вызванной мышечной деятельностью, должно подкрепляться последующей работой. Если этого не происходит, то работоспособность снижается до исходного уровня, и дальнейшие прогрессивные изменения в организме могут приостановиться.

            Наиболее точный показатель восстановления работоспособности – это объем повторной работы, который может выполнить спортсмен в данных условиях.

            Если тренировочный процесс организован неправильно, не соблюдается постепенность повышения объема и интенсивности нагрузок, чрезмерно часто применяются максимальные нагрузки, и отсутствует достаточный отдых между ними, то работоспособность снижается и наступает перетренировка.

Перетренировка

            Перетренировка – этап прогрессирующего развития переутомления, она сопровождается комплексом функциональных нарушений (изменением сердечно-сосудистого ритма, резким увеличением размеров сердца, повышением кровяного давления, иногда уменьшением показателей максимальной вентиляции и жизненной емкости легких).

            Это отражается в регуляции двигательных и вегетативных функций. Перетренировка чаще наблюдается у квалифицированных спортсменов, стремящихся форсированной тренировкой повысить свои результаты. В развитии перетренировки можно выделить 3 стадии:

            1 стадия – характеризуется стабилизацией роста результатов, субъективно отмечаются жалобы на самочувствие, ухудшение аппетита, нарушение сна, отсутствие желания тренироваться;

            2 стадия – проявляется в небольшом снижении результатов, ухудшением восстановительных процессов после нагрузки. Отмечается повышенная раздражительность или вялость, безразличие к физическим нагрузкам;

            3 стадия – характеризуется резким снижением спортивной работоспособности, ухудшением функционального состояния занимающегося. Могут отмечаться диффузные и очаговые изменения в сердечной мышце. Субъективные жалобы о плохом самочувствии и нежелании тренироваться могут сочетаться с проявлением страха перед выполнением сложных упражнений, с потерей массы тела, с болями в области сердца.

            Поэтому, в случае возникновения перетренированности необходимо снизить объем и интенсивность тренировочных нагрузок и должен быть предоставлен активный отдых с комплексом восстановительных средств, т.е. другой вид деятельности. При этом, необходимо четко знать, что относится к средствам восстановления, и что восстанавливать надо то, что тратиться в результате проделанной физической работы.

            При подборе средств восстановления необходимо придерживаться следующих принципов:

1. Подбирать восстановительные средства индивидуально, с учетом функциональных возможностей организма и его реакции на физическую нагрузку.

2. Подбирать средства восстановления в строгом соответствии с периодом тренировочного цикла.

3. Вспомогательные средства восстановления будут оказывать дополнительный эффект только тогда, когда они сочетаются с оптимальным режимом тренировки и образом жизни спортсмена.

4. Комплексное применение восстановительных средств, при этом обязательно учитывать их взаимодействие и совместимость.

5. Контроль за протеканием восстановительных процессов.

СРЕДСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ

В комплексную систему входят 3 вида средств восстановления: педагогические, психологические и медико-биологические.

1. Подбирать восстановительные средства индивидуально, с учетом функциональных возможностей организма и его реакции на физическую нагрузку.

2. Подбирать средства восстановления в строгом соответствии с периодом тренировочного цикла.

3. Вспомогательные средства восстановления будут оказывать дополнительный эффект только тогда, когда они сочетаются с оптимальным режимом тренировки и образом жизни спортсмена.

4. Комплексное применение восстановительных средств, при этом обязательно учитывать их взаимодействие и совместимость.

5. Контроль за протеканием восстановительных процессов.

В комплексную систему входят 3 вида средств восстановления: педагогические, психологические и медико-биологические.

1. Педагогические – считаются основными, к ним относятся планирование тренировки (волнообразность и вариативность, принципы нагрузки), выбор времени и места тренировки, методика тренировки. Т.е. необходимо знать, какое воздействие окажет планируемая нагрузка на организм спортсмена и какова динамика и продолжительность протекания процессов восстановления после них.

2. Психологические – большие физические нагрузки приводят к психической напряженности, создают перегрузку нервной системы, ухудшая тем самым психическое здоровье. К психологическим средствам восстановление относятся (рис.2):

            Аутогенная тренировка, в основу которой положена методика немецкого психиатра Шульца, основывается на том, что создается гипнотическое состояние различного уровня, которое достигается посредством слов и представлений, вызванных в мышцах. Формулы аутогенной тренировки согласуются с напряжением и расслаблением мышц. Напряжение должно нарастать медленно с глубоким вдохом, расслабление – быстро со свободным полным выдохом. Пример: “Мое солнечное сплетение излучает тепло, необходимо представить, что вы лежите на песчаном пляже, и солнце посылает свои лучи в область солнечного сплетения” и т.д.

            На смену аутогенной тренировки в конце 80-х годов появилась более современная форма – психическая саморегуляция, т.е. с помощью слов “проигрывать” мыслительные образы; используются физические упражнения, которые являются привычными в повседневной жизни – ритмичная ходьба, оздоровительный бег, плавание; ритм дыхания и паузы задержки. Все это способствует стабилизации состояния, мобилизации сил и уравновешивания нервных процессов непосредственно перед соревнованиями.

1 – позы; 2 – формулы; 3 – физические упражнения для управления психическим состоянием; 4 – ритм дыхания; 5 – управление эмоциональным состоянием; 6 – идеомоторная тренировка; 7 – приемы самоубеждения; 8 – приемы самоприказов.

Рис.2

            Психофизическая настройка – это сеанс самовнушения. На магнитофон записываются спокойные музыкальные произведения, а затем начитывается текст самовнушения. Приказы:”надо терпеть, смелей, играй, терпи, обгони”. Самоубеждение – это тренируемый индивидуальный прием. “Я быстро восстановлюсь, я хорошо подготовлен, дыхание спокойное и ритмичное ” и т.д. Применение психофизической настройки позволяет спортсмену не только мобилизовать психические резервы для успешного выступления в соревнованиях, но и активизировать восстановительные функции организма.

3. Медико-биологические средства восстановления – подразделяются на традиционные и нетрадиционные. Они назначаются спортсменам при предельных физических и психических нагрузках, с целью ускорения окислительных процессов и обмена веществ в организме, повышения защитных свойств организма, улучшения функций и работоспособности отдельных органов и систем организма спортсмена.

Традиционные средства восстановления:

питание, фармакология, баня, массаж.

Питание играет важную роль для компенсации энергозатрат и активизации анаболических процессов. Рассматривается сбалансированное питание, т.е. соотношение белков, жиров, углеводов, потребность в минеральных веществах и витаминах. Для восстановления спортсмены используют специализированные пищевые продукты: печенье “Олимп”, смеси “Берибон”, “Велотон”, “Эргомакс”, “Эрготон” и др.

Фармакологические средства – ускоряют процессы восстановления. Согласно классификации лекарственных препаратов фармакологические средства делятся на следующие группы:

1. Средства, влияющие на процессы тканевого обмена – витамины и их аналоги (В₁, В₁₂, С, РР, ундевит, гексавит, декамевит и др.). К назначению подходить индивидуально.

2. Аминокислоты и препараты содержащие фосфор, которые способствуют энергонакоплению.

3. Соли калия, кальция и магния применяются для стимуляции работоспособности.

4. Препараты содержащие железо, для поддержания высокого гемоглобина.

5. Препараты пластического и энергетического действия.

6. Адаптогены – экстракты женьшеня, китайского лимонника, элеутерокока и др. Для профилактики перенапряжения, с целью регуляции процессов возбуждения и торможения.

7. Препараты влияющие на энергетику нервной клетки.

8. Продукты питания – “пыльца-обножка” (содержит все незаменимые аминокислоты и микроэлементы) и гербалайф – освобождение организма от шлаков и накопление энергетического потенциала клетки.

Важнейшим условием использования фармакологических средств восстановления должно быть, что применяемые вещества не относятся к разряду допингов. Списки этих веществ утверждены МОК в 1971г., однако они дополняются.

Допинги делятся на:

1. Психомоторные стимуляторы (амфетамин, кокаин).

2. Симпатомимтические амины (эфедрин, корамин, адреналин).

3. Стимуляторы ЦНС (лентазол, никетамид).

4. Наркотические обезболивающие средства (морфий, кодеин, героин).

5. Анаболические стероиды (ретаболил, метандростеналон).

Применение запрещено!

            Баня – паровые и суховоздушные применяются не только в гигиенических целях, но и как эффективное средство повышения работоспособности и ускорения восстановительных процессов. С потом выводятся из организма вредные вещества – шлаки, которые накапливаются в процессе жизнедеятельности. Баня и сауна помогают расслабить напряженную мускулатуру, вывести лишнюю жидкость (сбавить вес) из организма, увеличить кровоток.

            Массаж – используется как средство борьбы с утомлением, для оздоровления и повышения работоспособности, восстановления физических сил. Основные задачи массажа – снять нервное напряжение, болевые ощущения, отрицательные эмоции. Массаж нормализует мышечный тонус, микроциркуляцию, сон, аппетит. Эффективность зависит от используемых приемов и их соотношения, от времени его выполнения. Индивидуален. Нельзя проводить при нарушениях в состоянии организма (воспалительные процессы, кровотечения, кожные заболевания и т.д.).

Нетрадиционные средства восстановления

            К нетрадиционным средствам восстановления относятся методы электровоздействий и физические методы.

            К методу электровоздействий относятся:

1. Рефлексотерапия – с целью оптимизации работоспособности воздействие на биологически активные точки.

2. Электроанальгезия – для восстановления психической работоспособности (музыкальное сопровождение, психорегуляция).

К физическим методам относятся:

1. Аэронизация – влияние атмосферного электричества на организм человека.

2. Баромассаж – с помощью барокамеры по общепринятой методике.

3. Ультрафиолетовое облучение (кварцевание) только в зимний период.

                                                                       Рис. 3

Таким образом, процесс восстановления при физических нагрузках необходим. В настоящее время приоритет остается за фармакологией. Нужно помнить, что безвредных препаратов не существует, чем выше эффективность, тем больше побочные действия. Тренировка и восстановление – единый процесс. Работоспособность будет повышаться только в том случае, если восстанавливаются энергозатраты. Поэтому важно знать, что восполнять, в зависимости от характера нагрузки.