Физиологические основы утомления спортсменов

Утомление является важнейшей проблемой физиологии спорта и одним из наиболее актуальных вопросов медико-биологической оценки тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов. Знание механизмов утомления и стадий его развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работос­пособность спортсменов и должно учитываться при разработке ме­роприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение вы­соких спортивных результатов.

С физиологической точки зрения утом­ление является функциональным состоянием организма, вызванное умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временные снижения работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости (Солодков А.С., 1978). Исходя из этого, принято условно выделять два ос­новных вида утомления - физическое и умственное.

Важным критерием оценки утомления является изменение функций организма в период работы. В зависимости от степени утомления функциональные сдвиги могут носить различ­ный характер. Процесс утомления характеризуется субъективными симптомами: усталостью, тяжестью в голове и конечно­стях, общей слабостью, разбитостью, вялостью, недомоганием, трудностью выполнять работу и т. д. А.А. Ухтомский считал, что усталость является одновременно и «натуральным предупреждением утомления». Ощущая усталость, человек снижает темп работы или вовсе ее прекращает. Этим самым предотв­ращается «функциональное истощение» корковых клеток и обеспе­чивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека.

Согласно учению о современном представлении физического утомления говорится, что оно связано с развитием функциональных изменений во многих органах и системах, и с различным сочетанием их деятельности, при которых наблюдается ухудшение функций при выполнении физических упражнений. В зависимости от характера работы, ее напряженности и про­должительности ведущая роль в развитии утомления может принад­лежать разным функциональным системам.

Утомление играет особую роль, способствуя тренировке функций организма, их совершенствованию и развитию.

Основным фактором, вызывающим утомление, является физическая или умственная нагрузка. Зависимость между величиной нагрузки и степе­нью утомления линейная, то есть чем больше нагрузка, тем более выраженным и ранним является утомление. На характере развития утом­ления сказывается и ряд ее особенностей: статический или динамический характер нагрузки, посто­янный или периодический ее характер и интенсивность нагрузки.

Наряду с рабочей нагрузкой, приводящей к утомлению, существует ряд дополнительных факторов, способствующих раннему наступлению утомления. К числу дополнитель­ных факторов можно отнести:

1. факторы внешней среды (температура, влажность, газовый со­став, барометрическое давление и др.);

2. факторы, связанные с нарушением режимов труда и отдыха;

3. факторы, обусловленные изменением привычных суточных биоритмов, и выключение сенсорных раздражений;

4. социальные факторы, мотивация, взаимоотношения в коман­де и др.

К субъективным признакам утомления относится чувство усталости, общее или локальное. При этом появляются боли и чувство онемения в конечностях, пояснице, мышцах спины и шеи, желание прекратить работу или изменить ее ритм и др.

Объективные признаки утомления можно обнаружить при обследовании, начиная от двигательной, сердечно-сосудистой и центральной нервной системы и кончая пищеварительной и выде­лительной. Многообразие изменений отражает закономерности функционирования организма как единого целого и характеризу­ет реакции обеспечения функциональной нагрузки, а так же адаптационные и компенсационные сдвиги.

При утомлении со стороны центральной нервной системы отмеча­ются нарушение межцентральных взаимосвязей в коре головного мозга, ослабление условно-рефлекторных реакций, неравномер­ность сухожильных рефлексов, а при переутомлении - развитие неврозоподобных состояний.

Изменения сердечно-сосудистой системы характеризуются тахикардией, лабильностью артериального давления, неадекватными ре­акциями на дозированную физическую нагрузку, элек­трокардиографическими сдвигами (ЭКГ). Кроме того, снижается насыще­ние артериальной крови кислородом, учащается дыхание и ухудшается легочная вентиляция, которая при переутомлении существенно уменьшается.

В крови снижается количество эритроцитов и гемоглобина, отме­чается лейкоцитоз, несколько угнетается фагоцитарная активность лейкоцитов и уменьшается количество тромбоцитов. При переутом­лении иногда отмечают болезненность и увеличение печени, нару­шение белкового и углеводного обмена.

Однако все эти изменения не возникают одновременно и не раз­виваются в одном и том же направлении. Их динамика определяется рядом закономерностей.

Изменения возникают в тех органах и системах, которые непосредственно осуществляют выполнение спортивной деятельности. При физической работе - это мышечная система и дви­гательный анализатор. Одновременно изменения могут появляться в системах и органах, которые обеспечивают функционирование этих основных работающих систем - дыхательной, сердечно-сосу­дистой, крови и др.

Утомление динамично по своей сущности и в своем развитии име­ет несколько последовательно возникающих признаков. Первым признаком возникновения утомления при физической работе является нарушение автоматичности рабочих движений. Второй признак – это нарушение координации движений. Третий – значительное напряжение вегетативных функций при одновременном падении производительности работы, а затем и нарушение самого вегетативного компонента. При выраженных степенях утомления и развитии перетренированности, новые мало усвоенные двигательные навыки могут угаснуть полностью. При этом часто растормаживаются старые, более прочные навыки, не соответствующие новой обстановке. В спортивной практике это может служить причиной возникновения различных срывов, травм и т. д.

2. 5. Физиологическая характеристика восстановительных процессов
Восстановительные процессы — важнейшее звено работоспособ­ности спортсмена. Скорость и характер восстановления различных функций после физических на­грузок являются одним из критериев оценки функциональной под­готовленности спортсменов.

Во время мышечной деятельности в организме спортсменов про­исходят, связанные друг с другом, анаболические и катаболические процессы, при этом диссимиляция преобладает над ассимиляцией. В соответствии с концепцией академика В. А. Энгельгардта (1953), всякая реакция расщепления вызывает усиление в организме реакции ресинтеза, которые после прекращения трудовой деятель­ности ведут к преобладанию процессов ассимиляции. В это время восполняются израсходованные во время тренировочной и соревно­вательной работы энергоресурсы, ликвидируется кислородный долг, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные, анимальные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз. Вся совокупность происходящих в этот период физиологических, биохимических и структурных изменений, обеспечивающих переход организма от рабочего уровня к исходному состоянию, объединяется понятием восстановление.

При характеристике восстановительных процессов следует исхо­дить из учения И. П. Павлова о том, что процессы истощения и вос­становления в организме (деятельном органе) тесно связаны между собой и с процессами возбуждения и торможения в ЦНС. Это поло­жение полностью подтверждено экспериментальными исследовани­ями Г. В. Фольборта (1951), в которых была установлена тесная связь между процессами истощения и восстановления функцио­нальных потенциалов в работающем органе. Показано также, чем больше энергетические траты во время работы, тем интенсивнее происходят про­цессы их восстановления. Однако если истощение функциональ­ных потенциалов в процессе работы превышает оптимальный уро­вень, то полного восстановления не происходит. В этом случае фи­зическая нагрузка вызывает дальнейшее угнетение процессов кле­точного анаболизма. При несоответствии реакций обновления в клетках катаболическим процессам в организме могут возникать структурные изменения, ведущие к расстройству функций и даже повреждению клеток.

После окончания физических нагрузок в организме человека не­которое время сохраняются функциональные изменения, присущие периоду спортивной деятельности, и лишь затем начинают осуще­ствляться основные восстановительные процессы, которые носят неоднородный характер. При этом важно подчеркнуть, что вследствие функциональных и структурных перестроек, осуществляемых процессов восстановления, функциональные резервы организма расширяются, и наступает сверхвосстановление (суперкомпенсация).

Процессы восстановления различных функций в организме разделены на три отдельных периода. К первому (рабочему) периоду относят восстановительные процессы, которые осуществляются при мышечной работе (восстановление АТФ, креатинфосфата, переход гликогена в глюкозу и ресинтез глюкозы из продуктов ее распада – глюконеогенез). Рабочее восстановление поддерживает нормальное функциональное состояние организма и допустимые параметры гомеостатических констант в процессе выполнения мышечной нагрузки.

Рабочее восстановление имеет различный генез в зависимости от напряженности мышечной работы. При выполнении умеренной на­грузки поступление кислорода к работающим мышцам и органам покрывает кислородный запрос организма и ресинтез АТФ осуще­ствляется аэробным путем. Восстановление в этих случаях протекает при оптимальном уровне окислительно-восстановительных процес­сов. Такие условия наблюдаются при малоинтенсивных тренировоч­ных нагрузках, а также на отдельных участках бега на длинные дис­танции, который характеризуется истинным устойчивым состояни­ем. Однако при ускорении, а также в состоянии «мертвой точки» аэробный ресинтез дополняется анаэробным обменом.

Смешанный характер ресинтеза АТФ и креатинфосфата по ходу работы свойственен упражнениям, лежащим в зоне большой мощнос­ти. При выполнении работы максимальной и субмаксимальной мощ­ности возникает резкое несоответствие между возможностями рабоче­го восстановления и скоростью ресинтеза фосфагенов. Это одна из причин быстрого развития утомления при этих видах нагрузок.

Второй (ранний) период восстановления наблюдается непосредственно после окончания работы легкой и средней тяжести в течение нескольких десятков минут и характеризуется восстановле­нием ряда уже названных показателей, а также нормализацией кис­лородной задолженности, гликогена, некоторых физиологических, биохимических и психофизиологических констант.

Раннее восстановление лимитируется главным образом временем погашения кислородного долга. Погашение алактатной части кислородного долга происходит быстро – в течение нескольких минут, и связано с ресинтезом АТФ и креатинфосфата. Погашение лактатной части кислородного долга обусловлено скоростью окисле­ния молочной кислоты, уровень которой при длительной и тяжелой работе увеличивается в 20 - 25 раз по сравнению с исходным уровнем, а ликви­дация этой части долга происходит в течение 1,5 - 2 часов.

Третий (поздний) период восстановления отмечается после длительной напряженной работы (бег на марафонские дистанции, многокилометровые лыжные и велосипедные гонки) и затягивается во времени на несколько часов и даже суток. В это время нормализуется большинство физиологических и биохимических показателей организма, удаляются продукты обмена веществ, восстанавливаются водно-солевой баланс, гормоны и ферменты. Эти процессы ускоря­ются правильным режимом тренировок и отдыха, рациональным питанием, применением комплекса медико-биологических, педаго­гических и психологических реабилитационных средств.

Основные физиологические закономерности восстановительных процессов следующие: неравномерность, гетерохронность, фазовый ха­рактер восстановления работоспособности, избирательность восстановления и тренируемость восстановления.

1. Неравномерность восстановительных процес­сов впервые была установлена А. Хиллом (1926) при анализе ликви­дации кислородной задолженности организма. Автор показал, что сразу после окончания работы восстановление идет быстро, а затем скорость его снижается и наблюдается фаза медленного восстановле­ния, В последующем было показано, что наличие двух фаз восста­новления отмечается, как правило, после тяжелой физической рабо­ты. После умеренных нагрузок погашение кислородного долга носит однофазный характер, т. е. наблюдается только фаза быстрого вос­становления.

2. Факт неравномерного восстановления в дальнейшем был отмечен в динамике показателей сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервно-мышечного аппарата, картины периферической кро­ви и обмена веществ. Анализ этих данных привел к зак­лючению о том, что биологические константы организма восстанав­ливаются на различных этапах последействия с разной скоростью. Этот факт составляет принципиальную особенность после рабочих функциональных сдвигов, которую следует учитывать при регла­ментации режимов труда и отдыха и при выборе тактики применения различных средств рекреации.

3. В основе гетерохронности восстановления лежит принцип саморегуляций, свидетельствующий в данном случае о том, что неодновременное протекание различных восстановительных процессов обеспечивает наиболее оптимальную деятельность целос­тного организма. В частности, многолетний опыт наблюдений за спортсменами показывает, что сразу после окончания физических нагрузок восстанавливаются алактатная фаза кислородного долга и фосфагены. Через несколько минут восстановления отмечается нормализация пуль­са, артериального давления, ударного и минутного объемов крови, скорости кровотока, то есть тех показателей, которые обеспечивают восстановление лактатной фазы кислородного долга. В течение не­скольких часов восстановления после нагрузок нормализуются показатели внешнего дыхания, глюкоза и гликоген. Обмен веществ, периферическая кровь, водно-солевой баланс, ферменты и гормоны восстанавлива­ются в течение несколько суток. Таким образом, в различные временные интервалы восстановительного периода функциональное состояние организма неоднозначно. Это следует принимать во внимание, пла­нируя характер нагрузок и реабилитационные мероприятия.

4. Следующей особенностью после рабочих изменений является фазность восстановления в организме, которая связана с изменением уровня работоспособности. В динамике восстановления работоспособности различают три фазы.

- Сразу после напряженной работы наблюдается тенденция к восстановлению до исходного уровня, что соответствует фазе пониженной работоспособности. Повторные нагрузки в этот период вырабатывают выносливость.

- В процессе восстановления работоспособности расширяются функциональные возможности, которые могут превысить показатели функций исходного состояния организма и в этом случае на­ступает сверхвосстановление, которое соответствует фазе повышенной работоспособности; повторные нагрузки в эту фазу повы­шают тренированность.
- Восстановление до исходного уровня соответствует фазе исходной работоспособности; повторные нагрузки в это время мало эффективны и лишь поддерживают состояние трениро­ванности.

5. Различный характер деятельности человека оказывает избира­тельное влияние на отдельные функции организма, на разные сторо­ны энергетического обмена. Избирательность восстано­вительных процессов подчиняется этим же закономерностям. Понимание избирательного характера тренировочных и соревнова­тельных нагрузок, а также избирательного характера восстановления позволяет целенаправленно и эффективно управлять двигательным аппаратом, вегетативными функциями и энергетическим обменом.

Избирательность восстановительных процессов после трениро­вочных и соревновательных нагрузок определяется и характером энергообеспечения. После работы преимущественно аэробной на­правленности восстановительные процессы показателей внешнего дыхания, фазовой структуры сердечного цикла, функциональной устойчивости к гипоксии происходят медленнее, чем после нагрузок анаэробного характера. Такая особенность прослеживается как после отдельных тренировочных занятий, так и после недельных микро­циклов.

6. Развитие и совершенствование долговременной адаптации во время тренировок к физическим нагрузкам проявляется на разных этапах спортивной деятельности (врабатывание, устойчивая рабо­тоспособность), а также и в различные периоды восстановления. Восстановитель­ные процессы, происходящие в различных органах и системах, под­вержены тренируемости. Другими словами, в ходе развития адаптированности организма к нагрузкам восстановительные про­цессы улучшаются, повышается их эффективность. У нетренирован­ных лиц восстановительный период удлинен, а фаза сверхвосстанов­ления выражена слабо. У высококвалифицированных спортсменов отмечаются непродолжительный период восстановления и более значительные явления суперкомпенсации.

Анализ физиологических закономерностей вос­становительных процессов свидетельствует не только об определен­ном теоретическом интересе, но и важном прикладном их значении. Важная роль медико-биологических особенностей восстановления и их реализация в практике тренировочной деятельности будут спо­собствовать достижению высоких спортивных результатов, пра­вильному применению реабилитационных мероприятий и самое главное - сохранению здоровья спортсменов.

Теоретическое обоснование спортивной деятельности построено на представ­лениях о физиологических закономерностях в спортивной деятельно­сти и функциональных резервах организма. Они включают в себя контроль над функциональным состоянием организма, динамикой физической работоспо­собности и утомления в период тренировки и соревнований, а также мобилизацию и использование функциональных резервов организ­ма для ускорения процессов восстановления. Интегральным критерием оценки эффективности восстановительных процессов является уровень общей и специальной работоспособности.

Восстановительные мероприятия могут быть постоянными и периодическими. Мероприятия первой группы проводятся с целью профилактики неблагоприятных функциональных измене­ний, сохранения и повышения неспецифической резистентности и физиологических резервов организма, предупреждения развития раннего утомления и переутомления спортсменов. К таким мероприятиям относятся рациональный режим тренировок и отдыха, сбалан­сированное питание, дополнительная витаминизация, закаливание, общеукрепляющие физические упражнения, оптимизация эмоцио­нального состояния. Эти мероприятия достаточно хорошо известны, реализуются в спортивной практике и не требуют дополнительного обоснования.

Мероприятия второй группы осуществляются по мере необходи­мости с целью мобилизации резервных возможностей организма для поддержания, экстренного восстановления и повышения работоспо­собности спортсменов. К мероприятиям этой группы относят раз­личные воздействия на биологически активные точки, вдыхание чи­стого кислорода при нормальном и повышенном атмосферном дав­лении (гипербарическая оксигенация), гипоксическую тренировку, массаж, применение тепловых процедур, ультрафиолетовое облуче­ние, а также использование биологических стимуляторов и адаптогенов, не относящихся к допингам, пищевых веществ повышенной биологической активности и некоторые другие.

Часть мероприятий этой группы апробирована и внедрена в практику спорта, в отношении других (особенно фармакологичес­ких средств) следует говорить пока с определенной осторожностью. Отдельные вещества, не относящиеся ранее к допин­гам, начинают причислять к ним, а системати­ческое применение некоторых препаратов может приводить к исто­щению резервных возможностей организма, к снижению его неспе­цифической устойчивости и к возникновению ряда патологических состояний. Для ускорения восстановительных процессов и повышения работоспособности рекомендуются растительные сти­муляторы и адаптогены (женьшень, элеутерококк, и др.).

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите неспецифические изменения в организме спортсмена, протекающие во время предстартовых состояний.

2. Опишите зависимость влияния типа нервной системы на формы проявления предстартовых реакций у спортсменов.

3. Назовите физиологические изменения, происходящие в организме при общей разминке и ее ограничения.

4. Какие задачи ставятся при выполнении специальной части разминки?

5. Какова роль разминки в регулировании предстартовых состояний?
6.Опишите утомление с физиологической точки зрения.
7. Какие факторы вызывают утомление в организме? Назовите признаки утомления.
8. Дайте характеристику изменениям, происходящим в центральной нервной системе и сердечно-сосудистой системе, в системе крови и органах при утомлении.
9. Перечислите причины развития утомления при различных видах физических нагрузок.
10. Дайте определение процесса восстановления в организме.
11. Опишите нервный и гуморальный механизмы восстановления в организме.
12. Охарактеризуйте восстановительные процессы (неравномерность, гетерохронность, фазность, избирательность, тренируемость).

13. Какие физиологические мероприятия повышают эффективность восстановления?
14.Охарактеризуйте фазы восстановления работоспособности после физических нагрузок.
15. В какую фазу восстановления работоспособности целесообразно выполнять повторную нагрузку (проводить очередное занятие)?

16. Опишите механизмы влияния активного отдыха на восстановление работоспособности организма.

17. Какие средства изменяют состояние организма в период активного отдыха?
18. Какова роль активного отдыха в тренировочной и соревновательной деятельности?
19. Какова роль нервных центров в развитии процессов утомления и восстановления?