Утомление

Утомление — это временное функциональное состояние, наступающее вследствие выполнения продолжительной или ин­тенсивной работы, проявляющееся в снижении работоспособ­ности. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряжен­ной мышечной работе. Физиологические сдвиги при резко вы­раженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопро­вождающейся нарушением постоянства внутренней среды ор­ганизма. В то же время повторное утомление, не доводимое до чрезмерного, является средством повышения функциональных возможностей организма.

В зависимости от преимущественного содержания работы (умственной или физической) можно говорить об умственном или физическом утомлении. Различают также острое и хрони­ческое, общее и локальное, скрытое (компенсируемое) и явное (некомпенсируемое) утомление.

Острое утомление наступает при относительно кратковре­менной работе, если ее интенсивность не соответствует уровню физической подготовленности субъекта. Оно проявляется в рез­ком падении сердечной производительности (сердечная недо­статочность), расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной системы, в увеличении потоотделения, на­рушении водно-солевого баланса.

Хроническое утомление является результатом недовосстановления после работы. При хроническом утомлении утрачивается способность к усвоению новых двигательных навыков, падает работоспособность, снижается естественная устойчивость ор­ганизма к заболеваниям.

Утомление, возникающее при физической работе, в кото­рую вовлечены обширные мышечные группы, называется об­щим. Для общего утомления характерно нарушение регуляторной функции ЦНС, координации двигательной и вегетативной функций, снижение эффективности волевого контроля за качеством выполнения движений. Общее утомление сопровожда­ется расстройствами вегетативных функций: неадекватным на­грузке увеличением ЧСС, падением пульсового давления, умень­шением легочной вентиляции. Субъективно это ощущается как резкий упадок сил, одышка, сердцебиение, невозможность про­должать работу.

Когда чрезмерная нагрузка падает на отдельные мышечные группы, развивается так называемое локальное утомление. В отличие от общего утомления, при локальном утомлении стра­дает не столько центральный аппарат управления, сколько мес­тные структурные элементы регуляции движений: терминали двигательных нервов, нервно-мышечный синапс. Нарушения в нервно-мышечной передаче возбуждения развиваются задолго до того, как сами исполнительные приборы перестают нормально функционировать. В пресинаптической мембране уменьшается количество ацетилхолина, вследствие чего падает потенциал дей­ствия постсинаптической мембраны. Происходит частичное бло­кирование эфферентного нервного сигнала, передаваемого на мышцу. Сократительная функция мышцы ухудшается.

В скрытой, компенсируемой фазе развития утомления сохра­няется высокая работоспособность, поддерживаемая волевыми усилиями. Но экономичность работы при этом падает. Продол­жение ее вызывает некомпенсируемое, явное утомление. Глав­ным признаком некомпенсируемого утомления является сниже­ние работоспособности при угнетении функций внутренних органов и двигательного аппарата. Угнетается функция над­почечников, снижается активность дыхательных ферментов, интенсивные процессы анаэробного энергообмена ведут к на­коплению недоокисленных продуктов и падению резервной щелочности крови. При резком падении работоспособности, когда физически невозможно продолжать работу, спортсмен отказывается от нее (сходит с дистанции, прекращает тренировку).

Рациональное построение тренировочного процесса невоз­можно без глубокого понимания механизмов развития утомле­ния. Появление центрально-нервной теории связано с именем И.М. Сеченова. Утомление в целостном организме наступает, прежде всего, в ЦНС. При этом более ранимыми оказываются высокодифференцированные клетки коры полушарий большо­го мозга. Торможение — универсальный механизм, предохра­няющий нервную систему, а через нее и все органы и ткани от истощения, в результате которого организм может утратить жизнеспособность.

И.П. Павлов показал, что утомление и восстановление — это две стороны одного процесса. Соотношение их — основа деятельного состояния или перехода к пониженной активности живой структуры.

Физиологические и биохимические сдвиги, происходящие в организме во время работы, приводят к ухудшению функцио­нального состояния работающего органа. Но они в то же время стимулируют восстановительные процессы, причем ско­рость восстановления тем выше, чем быстрее наступает утомле­ние. По современным представлениям, истощение энергетичес­кого материала клеток, прежде всего АТФ, оставляет структур­ный след в генетическом аппарате клетки. Дефицит АТФ сти­мулирует увеличение белковой массы митохондрий и по при­нципу обратной связи ведет к увеличению выработки АТФ по ходу работы и в восстановительном периоде. В результате адаптация к этому виду нагрузки повышается. Истощение, превышающее допустимые пределы, ведет к срыву адаптации с развитием картины переутомления.

Современные концепции утомления складываются из пред­ставлений о многоструктурности и неоднозначности функцио­нальных изменений в отдельных системах во время работы. В зависимости от вида работы, ее напряженности, продолжитель­ности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным физиологическим системам.

Изменения в гуморальной системе регуляции могут стать ведущими факторами утомления при напряженной мышечной работе, связанной с эмоциональным стрессом. При длительной истощающей работе наряду с предельными затратами энергии продолжение работы может лимитировать и утомление системы гипоталамус — гипофиз — надпочечники. Нарушения в цен­тральном звене регуляции физиологических функций могут играть существенную роль в развитии утомления при кратков­ременной мышечной работе скоростного характера. В резуль­тате мощного потока проприоцептивных и хеморецептивных импульсов в ЦНС развивается запредельное торможение (пер­вичное утомление). Чрезмерная частота нервных импульсов к исполнительным приборам истощает и генерирующие их нерв­ные клетки. Уже через несколько секунд работы падает лабиль­ность нервных центров, в результате чего снижается и ско­рость выполнения упражнений.

Снижение скорости ресинтеза АТФ вследствие накопления продуктов межуточного обмена может рассматриваться как главный фактор, ограничивающий продолжительность интен­сивной работы. В скелетных мышцах поддерживается относи­тельно постоянная концентрация АТФ. Расходование ее иници­ирует компенсаторные процессы: повышается активность окис­лительных ферментов. Углеводы, свободные жирные кислоты и аминокислоты окисляются в митохондриях. При этом освобож­дается энергия, которая идет на ресинтез АТФ или запасается в макроэргических связях КрФ. При работе в анаэробных условиях ресинтез АТФ идет с накоплением молочной кислоты.

Переключение на анаэробные источники энергии при работе определяется не только ее интенсивностью, но и уровнем трени­рованности спортсмена. Чем ниже этот уровень, тем быстрее совершается переход на менее экономичный способ получения энергии, тем быстрее развивается некомпенсируемое утомле­ние.

Избыток молочной кислоты в мышцах может приводить к разобщению процессов образования энергии в окислительном цикле и накоплению ее в фосфагенах — АТФ и КрФ. Поэтому спортсмен с невысоким уровнем тренированности отказывается от работы значительно раньше, чем у него насту­пает истощение энергетических ресурсов. Молочная кислота служит источником водородных ионов. Их избыток в сократительном аппарате мышц препятствует образованию актомиозиновых мостиков.

Подключение гликолиза к энергообеспечению происходит при высокой мощности работы через 20 — 30 с после ее нача­ла. Накапливающиеся при этом продукты обмена тормозят окислительное фосфорилирование. Накопление лактата в мыш­цах является, по-видимому, главным фактором развития утом­ления при работе субмаксимальной мощности.

При работе большой мощности главной причиной развития утомления является относительная гипоксия ткани, а также пос­тепенное накопление продуктов гликолиза и их угнетающее действие на аэробный обмен в мышцах, на процессы нервной регуляции двигательной функции. Парадоксальное на первый взгляд развитие гипоксии в условиях предельного потребления кислорода и переход на использование энергии гликолиза объ­ясняются тем, что потребность в кислороде при работе боль­шой мощности намного выше максимально возможного его потребления. Часть энергии организм вынужден черпать из ана­эробного расщепления глюкозы — гликолиза. Отсюда избы­ток молочной кислоты.

При длительной работе умеренной мощности на первое мес­то в развитии утомления выходит истощение энергетических ресурсов — главным образом гликогена в печени и в работаю­щих мышцах. Нарушения в регуляторных влияниях ЦНС явля­ются, вероятно, вторичными.

Сдвиги в химизме внутренней среды в результате накопле­ния продуктов межуточного обмена отражаются в первую оче­редь на состоянии функций высших корковых и подкорковых регуляторов физиологических функций. Образуется порочный круг нарушения регуляторных механизмов. Первичные метабо­лические расстройства усугубляются нарушением регуляторных влияний со стороны ЦНС.

Строгая количественная оценка значимости отдельных фак­торов в развитии утомления при конкретных видах мышечной работы является одним из важных элементов управления трени­ровочным процессом. Выделение ведущего фактора возможно при правильном подборе тестирующих проб и методик исследования.

Проявления утомления на дистанции. Для анализа утомления при циклических движениях важно регистрировать его проявле­ния на дистанции, причем не только во время тренировки, но и во время соревнований. Среди способов регистрации проявлений утомления на дистанции есть методы, основанные на сложных измерениях с применением радиотелеметрии, и есть более про­стые, всем доступные. Последние представляют собой регистра­цию изменений скорости передвижения на дистанции и основ­ных величин, от которых зависит скорость. Этими величинами являются частота циклов движений (частота шагов при ходьбе и беге, при беге на коньках и ходьбе на лыжах, частота гребков в плавании и гребле, частота вращения педалей в велоспорте) и длина пути, проходимого за каждый цикл (длина шагов, отре­зок пути, проплываемый за один цикл гребков, и т. п.). Для то­го чтобы измерить все три величины (скорость, длину шагов и их частоту), достаточно определить по секундомеру время про­хождения отрезка дистанции и число шагов на этом отрезке. Зная эти две величины, можно рассчитать три остальные, по­скольку У — 1-1, где V — скорость, / — частота шагов, / — длина шагов. В свою очередь, \ = п: 1, а / = 5: п, где п — измеренное чис­ло шагов на отрезке дистанции, г — время прохождения этого отрезка, 5 — длина отрезка дистанции.

Практически удобнее всего при регистрации признаков утом­ления на длинных дистанциях записывать время прохождения каждого круга стадиона или длины бассейна и за это же время подсчитывать число шагов.

^ Обычно одним из первых признаков начинающегося утомле­ния оказывается уменьшение длины шагов. При этом, однако, ско­рость не меняется, потому что в такой же мере увеличивается частота шагов. Причина начавшегося уменьшения длины ша­гов— уменьшение силы мышечных сокращений. При появлении этого первого признака утомления происходит переключение на большую частоту, но меньшую силу мышечных сокращений.

Следующей, часто встречающейся фазой развития утомления на дистанции является уменьшение длины шагов, но уже не компенсируемое соответствующим увеличением их частоты, в связи с чем скорость передвижения на дистанции начинает сни­жаться.

При все более развивающемся утомлении уменьшаются оба сомножителя скорости: и длина и частота шагов. Вследствие это­го скорость передвижения резко снижается.

Описанные три случая изменения параметров скорости на дистанции при утомлении отражают различную степень утомле­ния. Самое слабое его проявление — это уменьшение длины ша­гов при увеличении их частоты и сохранении постоянства скорости. Такая степень утомления названа фазой компенси­рованного утомления. Более глубоким развитием утом­ления характеризуется фаза некомпенсированного утомления, когда уменьшение длины шагов не сопровож­дается увеличением их частоты. Последняя степень утомления отличается резким снижением скорости, сопровождающимся уменьшением как длины, так и частоты шагов. Эта наиболее глу­бокая степень утомления (она часто приводит к сходу с дистан­ции, но у высококвалифицированных спортсменов встречается: сравнительно редко) названа фазой истощения.

Схема изменений скорости, длины и частоты шагов на дистанции при развитии утомления:

/ — отсутствие утомления, // — компенсированное утомление, Ш — не­компенсированное утомление, IV — истощение

Изменения скорости, частоты и длины шагов и их соотноше­ний могут происходить на дистанции не вследствие утомления, а и по другим причинам (например, в связи с тактикой).

Существуют и другие признаки утомления, развивающегося на дистанции. Они регистрируются более сложным путем. Напри­мер, при утомлении обнаруживаются изменения в электромиограмме. Установлено, что во время утомительной работы общая биоэлектрическая активность мышц возрастает. Это выражает­ся в увеличении амплитуды осцилляции на электромиограмме. Из проявлений вегетативных процессов на дистанции при утомлении наибольший интерес представляет изменение частоты сердечных сокращений. Как было сказано, частота их в извест­ных пределах изменяется примерно пропорционально изменению-мощности работы или скорости передвижения на дистанции.

При постоянной скорости постоянна и частота сокращений серд­ца. Но при наступлении утомления, даже если скорость сохраня­ется неизменной, частота сокращений сердца иногда возрастает (правда, не во всех случаях). Часто происходит повышение час­тоты дыханий, сопровождающее увеличение легочной венти­ляции.

Утомление и выносливость. С понятием утомление тесно свя­зано понятие выносливость. Это одна из форм работоспособно­сти, а именно способность к длительному совершению работы. Главным препятствием к выполнению такой работы является возникающее в процессе нее утомление. Поэтому выносливость следует рассматривать как способность преодолевать это препят­ствие, отодвигать момент наступления утомления, продолжать работу несмотря на наступившее утомление.

Поскольку физиологические причины утомления при разных видах или мощностях работы различны, постольку различны и физиологические механизмы выносливости. Например, факторы, определяющие выносливость в беге на 400 м, резко отличаются от факторов, определяющих выносливость в марафонском беге. В первом случае это может быть способность совершать рабо­ту, несмотря на резкое увеличение кислородной задолженности, накопление в организме продуктов анаэробного распада, изме­нения в химизме крови, во втором — способность поддерживать на высоком уровне аэробные процессы, обеспечиваемые усилен­ной легочной вентиляцией и большой величиной минутного объ­ема крови, а также сохранять нормальный уровень сахара в кро­ви или, если он все-таки снизился (вследствие уменьшения угле­водных резервов), продолжать работу, несмотря на возникшую гипогликемию.

Главным условием развития выносливости является работа до утомления. Если человек всегда прекращает работу еще до того, как возникло утомление, то выносливым он не станет. Кро­ме того, важно учитывать, что выносливость в известной мере специфична: выносливость в беге на 400 м развивается в упраж­нениях именно в беге на эту или близкие к ней дистанции, но не на сверхдлинные дистанции; в то же время выносливость мара­фонца развивается с помощью бега на длинные и сверхдлинные дистанции.

Дата добавления: 2015-07-21