Практическая работа № 3
Утомление при статической и динамической работе
Цель: дать знания о динамической и статической
работе мышц; выявить причины наступления утомления.
Оборудование: гантели массой 1, 3, 5 кг., секундомер или часы с секундной стрелкой.
Ход работы:
Работа, связанная с
перемещением тела или груза в пространстве, называется динамической (управление токарным станком, пилка дров
и т.д.) – при ней сокращение мышц чередуются с их расслаблением;
а работа, связанная с удержанием определенной позы или груза, — статической
– мышца находится в непрерывном
сокращении. При любой динамической работе часть мышц всегда функционирует в
статической режиме. Мышцы лишь исполнительные органы, само движение, включающее
как статические, так и динамические элементы, определяется деятельностью
нервной системы.
1. Динамическая работа. Работа
проводится в парах. Испытуемый последовательно, после нескольких перерывов
(3-5мин.), сгибает руку с гантелями разной массы (в одном ритме).
Экспериментатор фиксирует время начала эксперимента и время начала утомления
(когда выполнения
упражнения в заданном ритме невозможно). В момент наступления утомления
упражнение прекращается.
Результаты следует
зафиксировать в таблице, произведя необходимые расчеты.
| Нагрузка ( кг) m — масса гантели | Путь руки (м) S | Число движений Т | Начало утомления (секунды) | Работа (кгм) А |
| 1 | 0,5 | |||
| 3 | 0,5 | |||
| 5 | 0,5 |
А=Т×S×m;
2. Статическая работа. Работа проводится
в парах. берет гантель массой 1кг, отводит ее на вытянутую руку в сторону
горизонтально вдоль доски и меловой чертой отмечают уровень, на котором
находится рука с грузом.. Он держит до тех пор, пока рука не начнет опускаться
от напряжения ( вначале рука неподвижна, затем она начинает опускаться ниже
отметки, после чего рывком возвращается в исходное положение: отклонение от
нормы вызывает рефлексы, восстанавливающие норму; затем уставшая мышца начинает
дрожать, и , наконец, рука опускается – это время засекают по секундомеру). Начало
и окончание опыта фиксируются экспериментатором. Опыт повторяется после
непродолжительного отдыха (3-5 мин.) с гантелей массой 3 кг, затем отдых и
повторение опыта с гантелей массой 5кг.
Результаты следует
зафиксировать в таблице, произведя необходимые расчеты.
| Нагрузка ( кг) m — масса гантели | Путь руки (м) S | Число движений Т | Начало утомления (секунды) | Работа (кгм) А |
| 1 | 0,5 | |||
| 3 | 0,5 | |||
| 5 | 0,5 |
3. Сравнить результаты динамической
и статической работы.
| Нагрузка m | Работа (кгм) А | Работа (кгм) А |
| 1 | ||
| 3 | ||
| 5 |
4. Вывод:
Ответить на вопросы
А) От чего зависит величина
производимой человеком работы?
(От
нагрузки на мышцы и темпа их сокращений).
Б) При каких условиях
обеспечивается наибольшая производительность работы и наименьшее утомление?
(При
средней нагрузке на мышцы и среднем темпе их сокращений – так называемый закон
среднего ритма.).
В) В каждой семье всегда
бывает необходимость что–нибудь починить, сбить, подстрогать, подкрасить,
убрать комнату, вымыть пол, постирать белье, произвести необходимые работы в
саду, на огороде и т.д. . Ученые – физиологи называю такую работу «активным
отдыхом». Очень часто школьники уклоняются от этой работы, считая, что они
учатся и никакими другими делами заниматься недолжны. Объясните, в чем
заключается «ошибка» школьников?
(
Работоспособность и общее состояние здоровья человека зависят от чередования
умственного и физического труда т.е. одни нервные центры работают, а другие
отдыхают).
Г) Объясните, почему
мышечная деятельность оказывает влияние на весь организм в целом, на общее
состояние и самочувствие человека?
(Работа
мышц зависит от правильного функционирования всех систем организма. Мышечная
работа требует затрат энергии, которую организм должен из чего то выработать
и доставить к месту использования – мышцам).
Тема: Работа скелетных мышц и их регуляция
Цель: познакомить с условиями,
необходимыми для функционирования мышц; раскрыть условия повышения
работоспособности мышц.
Оборудование: таблица «Скелетные мышцы», презентация » Работа
скелетных мышц и их регуляция «, учебник: Биология. Человек. 8 класс.
/Д. В. Колесов, Р. Д. Маш, И. Н. Беляев.
ХОД УРОКА
I.
Организационный этап.
II. Изучение нового материала.
III. Лабораторная работа (Приложение № 1).
1. Почему мышца способна сокращаться с различной силой?
2. Что такое тренировочный эффект и как он достигается?
3. Как работают мышцы-антагонисты в динамическом и
статическом режиме?
Двигательная единица.
Мышечное волокно скелетной мышцы способно
сократиться лишь после того, как получит нервные сигналы от исполнительного
(моторного) нейрона из центральной нервной системы. Один моторный нейрон и
связанные с ним мышечные волокна называются двигательной единицей. Если в
действие включается небольшое количество двигательных единиц, сокращение
слабое, если количество двигательных единиц увеличено, сокращение мышц
становится более сильным. Однако при самом сильном сокращении хорошо
тренированного человека единомоментно работает небольшой процент двигательных единиц.
При длительном сокращении они работают поочередно сменяя друг друга: сначала
одна группа, потом другая, потом третья и т. д.
Изменение мышцы при тренировках.
В начале тренировок успех нарастает довольно
быстро за счет увеличения числа двигательных единиц, включающихся в действие
одномоментно. Затем результаты нарастают медленнее, потому что начинают
перестраиваться сами мышечные волокна. В них увеличивается число сократительных
нитей и митохондрий, при этом число самих волокон и их ядер не меняется. Это
явление называют тренировочным эффектом. Он возможен при напряжении, близком к
максимальному, достаточном отдыхе и рациональном питании.
Энергетика мышечного сокращения.
Нервная система лишь дает импульс для начала
и прекращения работы данной мышечной группы волокон. Энергия, за счет которой
сокращается мышечное волокно, выделяется в результате биологического окисления
органического вещества, содержащегося в самом волокне. Основным энергетическим
веществом для работы мышц является глюкоза, но при интенсивной нагрузке
окисляются и вещества, содержащиеся в клеточных мембранах. Однако при этом в клетке образуется
много веществ, способных компенсировать потери. Поэтому после работы во время
отдыха восстанавливается много больше того, что было израсходовано. Возникает
тренировочный эффект, при котором синтез обгоняет распад. Но это происходит
лишь в том случае, если физическое напряжение близко к предельному, а отдых и рациональное питание достаточны. Изнуряющий
труд без необходимого отдыха и питания к успеху не приводит, так же как и
бездействие.
Недостаток подвижности — гиподинамия.
Малая подвижность снижает активность
биологического окисления, перестают в достаточном количестве вырабатываться
вещества, богатые энергией, за счет которых образуются клеточные структуры:
митохондрии, сократительные нити, мембраны клетки. Мышцы становятся дряблыми,
теряют былую силу. Из костей уходят соли кальция. Они поступают в кровь,
связываются с содержащимся там органическим веществом холестерином и образуют
наросты на внутренних стенках сосудов, нарушающие кровообращение. Это
называется атеросклерозом. Человек становится слабым и вялым.
Регуляция работы мышц-антагонистов.
Чтобы лучше представить себе работу нервной
системы, регулирующей мышечные сокращения, рассмотрим, как взаимодействуют
нервные центры при сгибании и разгибании руки в локтевом суставе, а также при
фиксации костей предплечья для удержания груза (рис. 37).
Если к двуглавой мышце приходят из нервного
центра возбуждающие сигналы и она сокращается, то трехглавая мышца
расслабляется — не мешает действию двуглавой мышцы. Если сокращается трехглавая
мышца, то расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку. Такая координация
движений происходит не в самих мышцах, а в нервных центрах, управляющих
мышцами.
Но что произойдет, если требуется
зафиксировать руку в нужном положении? Тогда возбудятся нервные центры всех
мышц, участвующих в движении костей данного сустава. Двуглавая и трехглавая
мышцы в этом случае сократятся одновременно. Кости предплечья прижмутся к
плечевой кости, и движение в суставе прекратится. Кости станут неподвижными
относительно друг друга. Бывшие мышцы-антагонисты станут работать как синергисты.

Динамическая и статическая работа.
В разных жизненных ситуациях одни и те же
мышцы человека могут совершать разную работу. Работа, связанная с перемещением
тела или груза, называется динамической. Работа, связанная с удержанием
определенной позы или груза, называется статической.
Наиболее утомительна статическая работа,
требующая сохранения однообразной позы или длительного удержания груза. Поэтому
в конструкциях машин предусматриваются удобные кресла, снимающие хотя бы часть
статических нагрузок. Наличие на сиденье спинки позволяет разгрузить мышцы
спины, подлокотники снимают напряжение мышц рук и туловища.
Двигательная единица, исполнительный (моторный) нейрон, тренировочный
эффект, биологическое окисление, динамическая и статическая работа, гиподинамия.
1. Почему в начале тренировок происходит значительное улучшение спортивных
результатов, а потом они нарастают медленнее?
2. За счет чего при тренировках возрастает точность мышечных сокращений?
3. Поясните различие между динамической и статической работой.
Лабораторная работа № 4
Утомление при статической и динамической работе
Оборудование: секундомер,
груз 1,5 кг, 3 кг (если взят портфель с книгами, то надо предварительно
определить его массу).
Цель: Наблюдение признаков утомления при статической и динамической работе.
Выясните, за какое время наступает предельное утомление.
Ход работы
1. Испытуемый становится лицом к классу,
вытягивает руку в сторону строго горизонтально. Мелом на доске отмечается тот
уровень, на котором находится рука. После приготовлений по команде включается
секундомер, и испытуемый начинает удерживать груз на уровне отметки. Начальное
время указывается в первой строчке таблицы. Затем определяются фазы утомления и
также проставляется их время. Выясняется, за какое время наступает предельное
утомление. Этот показатель записывается.
2. Испытуемый поднимает тот же груз(1,5 кг, 3
кг) до сделанной метки и опускает его. Наблюдайте, за какое время произойдет
утомление.
3. Результаты опыта оформите в таблице.
Протокол опыта
Статическая
работа Признаки
утомления Время
Отсутствие утомления Рука с грузом
неподвижна
Первая фаза утомления Рука опускается, затем рывком
поднимается на прежнее место
Вторая фаза утомления Дрожание рук, потеря
координации, пошатывание корпуса, покраснение лица, потоотделение
Предельное утомление Рука с грузом опускается;
опыт прекращается
Динамическая работа Признаки
утомления Время
Отсутствие
утомления Рука с грузом легко
поднимается и опускается
Первая фаза утомления Рука опускается, затем рывком
поднимается на прежнее место
Вторая фаза утомления Дрожание рук, потеря
координации, пошатывание корпуса, покраснение лица,
потоотделение
Предельное утомление Рука с грузом опускается-поднять
груз не удается; опыт прекращается
Выводы:
Для достижения высокой производительности
физической работы важны:……
Как лучше нести груз: без отдыха попеременно
правой и левой рукой, или одной правой, а потом, отдохнув минуту, груз снова
нести в этой же руке?
Почему при стирке белья спина устает больше,
чем руки?
IV. Подведение итогов. Д/з: п 14.
Авторы:
Год:2021
Тип:рабочая тетрадь
Страница 29
Работаем в лаборатории
№ 6.
«Влияние статической и динамической работы на утомление мышц»
Цель работы: выявить зависимость утомления мышц от вида выполняемой работы.
1. Рука опускается через 22 секунды, дрожит через 38 секунд, опустилась через 48 секунд.
2. Утомление наступило через 1 минуту 28 секунд.
Вывод: при статической работе утомление мышц наступает быстрее, потому что вовлекаются все мышцы (удержание груза), нарушается кровоток. При динамической – медленнее, так как мышцы чередуются во время работы (опускание и поднимание груза), нарушение кровотока не происходит.
№ 7.
«Значение активного отдыха для восстановления работоспособности мышц»
1. Время наступления утомления: 53 секунды;
2. Время наступления утомления: 49 секунд;
3. Время наступления утомления: 42 секунд (утомление наступило быстрее, чем при первых двух испытаниях);
Вывод: отдых нужен, чтобы восстановить работоспособность мышц. При активном отдыхе полноценный отдых невозможен. Чтобы полностью восстановить работоспособность мышц, необходимо полностью прекратить любую физическую деятельность.
Слайд 1
Лабораторная работа: «Утомление мышц» Выполнила : Костина М.С.
Слайд 2
Теория
Слайд 3
Физические свойства мышц СИЛА МЫШЦЫ — это величина максимального напряжения, которое она может развить при возбуждении . Сила зависит от массы сократительных белков, количества мышечных волокон и частоты нервных импульсов, поступающих в мышцы. Чем больше в мышце содержится волокон, тем больше ее масса, она толще и сильнее. СКОРОСТЬ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦЫ — время, за которое мышца может сократиться или расслабиться. ВЫНОСЛИВОСТЬ МЫШЦЫ — способность мышцы в течение длительного времени поддерживать заданный ритм работы. ТОНУС МЫШЦ — это состояние, их постоянного незначительного напряжения
Слайд 4
Утомление мышц Причиной утомляемости является: • истощение запасов медиатора в синапсах и АТФ , креотинфосфата (КФ), гликогена в мышцах (энергетический материал); • отравление мышц продуктами метаболизма – накопление в мышцах молочной, угольной и фосфорной кислот и др., что вызывает обратимые изменения сократительных белков мышечной ткани Утомление мышц – это временное снижение или полная потеря работоспособности после длительных нагрузок.
Слайд 5
Цель работы: исследовать возникновение утомления мышц при статической и динамической нагрузке. Оборудование: гантели(или портфель с книгами) массой 1 и 2 кг, секундомер или часы с секундной стрелкой.
Слайд 6
Ход работы 2. Статическая работа. Работа проводится в парах. Испытуемый берет груз массой 1кг, отводит его на вытянутую руку в сторону горизонтально и держит до тех пор, пока рука не начнет опускаться от напряжения. Начало и окончание опыта фиксируются экспериментатором. Опыт повторяется после непродолжительного отдыха (3-5 мин.) с гантелей массой 2 кг . 1. Динамическая работа. Работа проводится в парах. Испытуемый последовательно, после перерыва (3-5мин.), ритмично поднимает и опускает руку с гантелями разной массы. Экспериментатор фиксирует время начала эксперимента и время начала утомления (когда выполнения упражнения в заданном ритме невозможно). В момент наступления утомления упражнение прекращается.
Слайд 7
Форма отчетности Работа Нагрузка, кг Время наступления утомления, с Динамическая 1 2 Статическая 1 2 Результаты оформите в таблице. Сделайте вывод: К ак нагрузка влияет на развитие утомления мышц? П ри каком виде нагрузки (статическом или динамическом) быстрее наступает утомление ? Почему?
Слайд 8
1) Что такое утомление мышц? 3 ) Почему при стирке белья спина устает больше, чем руки? Вопросы для закрепления 2) Какие условия влияют на развитие утомления?
Слайд 9
Вывод Чем больше нагрузка, тем быстрее наступает утомление. При статической нагрузке утомление развивается быстрее, потому что мышца долго находится в сокращенном состоянии и периоды расслабления отсутствуют. При динамической нагрузке, утомление, развивается медленнее, потому что происходит чередование сокращения и расслабления мышц.
УДК: 612.76 DOI: 10.12737/7590
УТОМЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА ПРИ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ И МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ
Н.А.ФУДИН*, В.М.ЕСЬКОВ**, О.Е. ФИЛАТОВА**, В.Г. ЗИЛОВ***, О.Н. БОРИСОВА****,
В.В. КОЗЛОВА**
ФГБУ «Научно исследовательский институт нормальной физиологии РАМН им. П.К. Анохина», ул.
Моховая, д. 11, строение 4, Москва, Россия, 125009 ФГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет», пр. Ленина, д. 1, г. Сургут, Россия, 628412 Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, ул. Трубецкая, д.
8, стр. 2, Москва, Россия, 119991 ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», медицинский институт, ул. Болдина, д. 128,
Тула, Россия, 300028
Аннотация. В обзоре рассмотрены спинальные и центральные механизмы утомления, связанные с реализацией программ адаптации. Показаны морфофункциональные корреляции деятельности мотонейронов спинного мозга, участие функциональных систем организма человека, нейротрансмиттерных систем, серотонинергической, допаминергической и норадренергической систем — в механизмах утомления. Определены — фазность процессов адаптации к физическим нагрузкам, кумулятивный тренировочный эффект. Освещено участие вегетативной нервной системы, глюкокортикоидов и других гормонов и медиаторов в долговременной адаптации к физическим нагрузкам, в переходах от углеводного к жировому типу энергетического обмена. Охарактеризованы стадии дезадаптации и реадаптации к физической нагрузке, как проявление стресса, цена адаптации, кибернетические принципы обеспечения гомеостаза. Показана двухконтурная система гомеостаза: вегетативного (управляющего) и миокардиально-гемодинамического (управляемого). Определена иерархичность управления.
Ключевые слова: утомление, мотонейроны, адаптация, гомеостаз, физические нагрузки
THE HUMAN FATIGUE UNDER STATIC AND DYNAMIC PHYSICAL ACTIVITY AND ADAPTATION MECHANISMS
N.A. FUDIN*, V.M. ESKOV**, O.E. FILATOVA**, V.G. ZILOV***, O.N. BORISOVA****, V.V. KOZLOVA**
FGBU «Scientific Research Institute of Normal Physiology RAMS. PK Anokhin, «st. Moss, d. 11, Building 4, Moscow, Russia, 125009 VPO «Surgut State University,» Lenin ave., D. 1, Surgut, Russia, 628412 First Moscow State Medical University. IM Sechenov Street. Trubetskaya, d. 8, p. 2, Moscow, Russia, 119991 VPO «Tula State University», Medical University, ul. Boldin, d. 128, Tula, Russia, 300028
Abstract. This review focuses on spinal and central mechanisms of fatigue associated with the implementation of adaptation programs. The morpho-functional correlations of the moto-neurons activity of the spinal cord, the activities of the functional systems of the human body, neurotransmitter systems, serotonergic, dopaminergic and noradrenergic systems in the mechanisms of fatigue were considered. The phases of the process of adaptation to physical loads as well as cumulative training effect were identified. The authors have identified and described the participation of the autonomic nervous system, glucocorticoids and other hormones and mediators in long-term adaptation to physical loads, in the transition from carbohydrate to fat type of energy metabolism. The stages of disadaptation and re-adaptation to physical activities (a manifestation of stress, rate adaptation, cybernetic principles of homeostasis) have been identified and described. The two-circuit system homeostasis: the autonomic (controlling) and myocardial-hemodynamic (controlled) was demonstrated and an hierarchy of control has been defined.
Key words: fatigue, moto-neurons, adaptation, homeostasis, physical activity.
Спинальные механизмы «центрального» утомления человека при статической физической работе обусловлены снижением функции мотонейронов спинного мозга [1, 32, 33]. Снижение функции мотонейронов спинного мозга при физической работе происходит в результате уменьшения возбудимости а-и у-мотонейронов передних рогов сегментов спинного мозга. Этот феномен называется адаптацией. При развитии адаптации мотонейроны постепенно уменьшают частоту генерации потенциалов действия в процессе выполнения физической работы, что приводит к снижению физиологических показателей работоспособ-
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
ности мышц во время статической физической работы. Различают раннюю и позднюю адаптацию мотонейронов. Ранняя адаптация мотонейронов возникает в первые секунды после начала мышечных сокращений, а поздняя — в процессе выполнения физической работы по мере развития утомления [17].
Физиологический механизм адаптации при утомлении человека имеет место в мотонейронах, ин-нервирующих мышцы как верхних, так и нижних конечностей [36]. Именно снижение частоты разрядов спинальных мотонейронов является основной причиной уменьшения силы и мощности мышечного сокращения.
Одновременно при развитии утомления увеличивается период времени мышечного расслабления. Адаптация мотонейронов может привести к полному прекращению активности отдельных двигательных единиц. Это характерно, прежде всего, для низкопороговых мотонейронов спинного мозга и механизм развивается при участии тормозного медиатора гамма-аминомасляной кислоты. При этом частота генерации импульсов в мотонейронах снижается тем быстрее, чем выше скорость мышечного сокращения, т. е. прямо зависит от мощности выполняемой мышцами работы. При развитии физического утомления, кроме снижения электрической активности мотонейронов спинного мозга, у нейронов начинает варьировать частота генерации импульсов. Эти изменения электрической активности мотонейронов спинного мозга, как правило, проявляется с момента снижения показателей произвольной силы мышечного сокращения [17, 36].
В основе физиологического механизма феномена адаптации мотонейронов при утомлении у человека лежат такие процессы, как возвратное торможение при участии клеток Реншоу, рефлекторное уменьшение возбудимости мотонейронов под влиянием импульсов от рецепторов сокращающихся мышц, пресинаптическое торможение и, наконец, уменьшение возбудимости мотонейронов под влиянием нейромодуляторов. Клетки Реншоу вызывают классическое торможение мотонейронов спинного мозга, которые иннервируют мышцы-антагонисты с одной стороны туловища, или мышцы-синергисты обеих конечностей, и, таким образом, усиливают развитие феномена адаптации мотонейронов.
Тормозные интернейроны сегментов спинного мозга, которые получают нисходящие эфферентные сигналы от двигательных центров ствола мозга и афферентные волокна от проприорецепторов скелетных мышц, также уменьшают возбудимость мотонейронов спинного мозга. В процессе мышечных сокращений к тормозным интернейронам спинного мозга поступает нарастающий поток импульсов от проприорецепторов.
В результате как клетки Реншоу, так и тормозные интернейроны сегментов спинного мозга постепенно повышают свою электрическую активность и при участии тормозного медиатора гамма-аминомасляной кислоты гиперполяризуют мембрану а- и у-мотонейронов, снижая их возбудимость. В результате у мотонейронов снижается частота генерации потенциалов действия мотонейронов, что обусловливает уменьшение силы и мощности сокращений мышц.
Во время мышечного сокращения растяжение сухожильных рецепторов (органов) Гольджи, расположенных на границе перехода соединительнотканных волокон в мышечные, вызывает генерацию потенциалов действия в чувствительных нервах. Степень возбуждения этих сухожильных рецепторов зависит от силы как изометрических, так и изотонических сокращений скелетных мышц. Нервные импульсы от органов Гольджи поступают в спинной мозг по 15 нервным волокнам и конвергируют на те же мотонейроны сегментов спинного мозга, что 1а тип афферентных волокон, через которые передаются к мотонейронам импульсы от мышечных веретен. Классическое действие 15 афферентных волокон на мотонейроны спинного мозга заключается в торможении мышц одной стороны туловища и одновременно в обширном торможении мыщц-синергистов. При этом сухожильные рецепторы Гольджи в процессе развития утомления у человека оказывают влияние на снижение частоты разрядов как а-, так и у-мотонейронов при участии механизма их пресинаптического торможения.
Свободные нервные окончания, расположенные в скелетных мышцах, возбуждаются при их растяжении, укорочении, ишемии и гипоксии мышечной ткани, что имеет место при физической работе. Нервные импульсы по афферентным немиелинизированным волокнам III и IV групп передаются в спинной мозг. Афферентные волокна III группы обильно иннервируют также сухожилия мышц. Механизм взаимодействия афферентных волокон III и IV групп, и 15 типа афферентных волокон на мотонейроны спинного мозга показан на рис. 3. Центральный механизм развития утомления при участии афферентных волокон 1а, 15 и мышечных веретен (группа II) осуществляется по типу пресинаптического торможения электрической активности мотонейронов спинного мозга [17, 33, 35].
Супраспинальные механизмы утомления человека при статической физической работе, в частности роль нейронов двигательной коры больших полушарий головного мозга, не является первичной причиной развития «центрального» утомления. Только при высокой активности нисходящих двигательных команд имеет место феномен адаптации спинальных мотонейронов как причина утомления человека [17].
Динамическая мышечная работа сопровождается активацией сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной систем, двигательных центров головного и спинного мозга, а также функции многих ней-
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
ротрансмиттерных систем ЦНС [26, 27]. Физиологические проявления центрального действия этих систем при динамической физической работе человека могут быть компонентами супраспинальных механизмов «центрального» утомления. При физической динамической работе происходит активация функции серотонинергической и норадренергической систем мозга, которые могут изменять уровень активации мозга, степень мотивации выполнения физической работы, уровень внимания и устойчивость к дискомфорту и действию стрессовых факторов. Физическая работа как стрессовый фактор активирует иммунную систему, включая продукцию таких факторов, как кортизол и цитокины. Роль этих процессов в качестве «пусковых» факторов супраспинальных механизмов «центрального» утомления человека требует уточнения [27]. При этом наиболее распространенная теория супраспинальных механизмов «центрального утомления» объясняет его природу нарушением метаболизма аминокислот в нейронах серото-нинергической системы мозга. Так, нарушение метаболизма аминокислот в нейронах этой медиаторной системы мозга является основной причиной изменений в цикле сна-бодрствования, гипоталамо-гипофизарной оси регуляции функций организма, а также регуляции двигательной функции. При физической работе возрастает проникновение через гематоэнцефалический барьер в мозг аминокислоты триптофана. Этому способствует активация использования в работающих мышцах аминокислот и, как следствие, увеличение концентрации в плазме крови жирных кислот. В результате в плазме крови возрастает отношение между содержанием свободного триптофана и аминокислот с короткой цепью. Триптофан в нейронах ЦНС метаболизируется в серотонин, что повышает его концентрацию в структурах базальных ганглиев, гиппокампа и ствола мозга. Так, агонисты серотонина снижают устойчивость организма к утомлению, а антагонисты, напротив, задерживают развитие этого процесса. У человека блокада обратного захвата серотонина, выделяющегося из нервных терминалей, что исключает его повторное использование в синаптической передаче, увеличивает время физической работоспособности человека (например, при езде на велосипеде или во время бега). Аналогичный эффект на сохранение физической работоспособности оказывает уменьшение соотношения свободного триптофана к аминокислотам в плазме крови путем специальной диеты.
Напротив, активация дофаминергической системы мозга при физической динамической работе тормозит синтез в нейронах мозга серотонина и снижает скорость развития «центрального утомления» при участии супраспинальных механизмов. Однако при длительной динамической физической работе происходит снижение уровня двигательной активности человека за счет периферического утомления. Это ведет к снижению активности дофаминергической системы мозга и, как следствие, увеличивается активность серотонинергической системы мозга. Серотонин, уменьшая активность супраспинальных двигательных центров головного мозга, стимулирует развитие «центрального утомления» [11, 23, 24].
Способность приспосабливаться к изменениям внешней и внутренней среды является уникальным свойством организма человека. С позиций теории управления, биологическая адаптация представляет собой динамический колебательный процесс, сопровождающийся перестройкой функциональной системы гомеостаза на новый уровень регулирования [19]. Одним из общебиологических механизмов, обеспечивающих протекание процесса адаптации, является вариабельность функционирования физиологических систем [2, 4, 5].
Понятие «адаптация» тесно связано с представлением о функциональных резервах, т. е. скрытых возможностях человеческого организма, которые могут быть реализованы в экстремальных условиях [10, 19].
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.
Знания в области изучения функционального состояния организма при занятиях физкультурой и спортом имеют первостепенное значение для специалистов в области физической культуры и спорта [27], так как позволяют решать вопросы профессиональной ориентации и отбора, допуска к оздоровительным и тренировочным занятиям, планировать режим двигательной нагрузки, исходя из уровня физической подготовленности и состояния здоровья организма человека. Эти знания важны также для занимающихся физической культурой и спортом с целью проведения самоконтроля в динамике физического совершенствования [12, 14, 15, 18, 20, 25, 28, 34].
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.
Нагрузки, применяемые в процессе физической подготовки, выполняют роль раздражителя, возбуждающего приспособительные изменения в организме. Тренировочный эффект определяется направленностью и величиной физиологических и биохимических изменений, происходящих под воздействием
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
применяемых нагрузок [18]. Глубина происходящих при этом в организме сдвигов зависит от основных характеристик физической нагрузки:
1. Интенсивности и продолжительности выполняемых упражнений;
2. Количества повторений;
3. Продолжительности и характера интервалов отдыха между повторением упражнений.
Определенное сочетание перечисленных параметров физических нагрузок позволяет добиться
прогнозируемых изменений функционального состояния организма, улучшения обмена веществ и, в конечном итоге, повышения тренированности [34].
Процесс адаптации организма к воздействию физических нагрузок имеет фазный характер. Поэтому выделяют два этапа адаптации: срочный и долговременный (хронический) [19].
Этап срочной адаптации сводится преимущественно к изменениям энергетического обмена и связанных с ним функций вегетативного обеспечения на основе уже сформированных механизмов их реализации, он представляет собой непосредственный ответ организма на однократные воздействия физических нагрузок. При многократном повторении физических воздействий и суммировании многих следов нагрузок постепенно развивается долгосрочная адаптация. Этот этап связан с формированием в организме функциональных и структурных изменений, происходящих вследствие стимуляции генетического аппарата нагружаемых во время работы клеток. В процессе долговременной адаптации к физическим нагрузкам активируется синтез нуклеиновых кислот и специфических белков, в результате чего происходит увеличение возможностей опорно-двигательного аппарата, совершенствуется его энергообеспечение [19].
Установлено, что морфофункциональные перестройки при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами:
1. изменением взаимоотношений регуляторных механизмов;
2. мобилизацией и использованием физиологических резервов организма;
3. формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной деятельности.
В достижении устойчивой и совершенной адаптации большую роль играют перестройка регулятор-
ных приспособительных механизмов и мобилизация физиологических резервов, а также последовательность их включения на разных функциональных уровнях. Вначале включаются обычные физиологические реакции и лишь затем — реакции напряжения механизмов адаптации, требующие значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит к формированию специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека.
Фазовость протекания процессов адаптации к физическим нагрузкам позволяет выделять три разновидности эффектов в ответ на выполняемую работу. Срочный тренировочный эффект, возникающий непосредственно во время выполнения физических упражнений и в период срочного восстановления в течение 0,5-1,0 часа после окончания работы. В это время происходит устранение образовавшегося во время работы кислородного долга.
Такая реакция называется срочной адаптацией. Представление о срочной адаптации облегчит понимание постоянной адаптации, происходящей в организме, когда он сталкивается с повторяющимися циклами физических нагрузок, например, изменением функции сердечно-сосудистой системы после 6 месячных тренировочных нагрузок на развитие выносливости.
Изучены основные понятия и принципы, связанные как со срочными реакциями на физические нагрузки, так и с постоянной адаптацией к тренировкам. Ни бегун высокого уровня, ни обычный любитель бега трусцой не занимаются бегом в условиях, позволяющих осуществить детальный физиологический контроль.
Последние разработки позволяют непосредственно контролировать потребление кислорода во время произвольной физической деятельности за пределами исследовательской лаборатории. Отставленный тренировочный эффект, сущность которого составляет активизация физической нагрузкой пластических процессов для избыточного синтеза разрушенных при работе клеточных структур и восполнение энергетических ресурсов организма. Этот эффект наблюдается на поздних фазах восстановления (обычно в пределах до 48 часов после окончания нагрузки).
Кумулятивный тренировочный эффект — является результатом последовательного суммирования срочных и отставленных эффектов повторяющихся нагрузок. В результате кумуляции следовых процессов физических воздействий на протяжении длительных периодов тренировки (более одного месяца) происходит прирост показателей работоспособности и улучшение спортивных результатов.
Небольшие по объему физические нагрузки не стимулируют развитие тренируемой функции и считаются неэффективными. Для достижения выраженного кумулятивного тренировочного эффекта необходимо выполнить объем работы, превышающий величину неэффективных нагрузок.
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
Дальнейшее наращивание объемов выполняемой работы сопровождается, до определенного предела, пропорциональным увеличением тренируемой функции. Если же нагрузка превышает предельно допустимый уровень, то развивается состояние перетренированности, происходит срыв адаптации [6, 7, 19].
Адаптивные перестройки — динамический процесс, поэтому в динамике адаптационных изменений у спортсменов целесообразно выделять несколько стадий (физиологического напряжения организма, адапти-рованности, дизадаптации и реадаптации), каждой из которых 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 эти стадии проходит человек в процессе приспособления к любым условиям деятельности [19, 21, 30, 31].
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 [15, 16].
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 подготавливают такое переключение, то глюкокортикои-ды его реализуют [30, 31].
При длительном воздействии на организм интенсивных и больших по объему тренировочных и соревновательных нагрузок могут происходить нарушение нейроэндокринной регуляции, уменьшение содержания катехоламинов и глюкокортикоидов и снижение уровня энергетического обмена, в результате чего возможны различные расстройства, характеризующие наступление третьего периода адаптационных изменений — стадии дезадаптации. В это время наблюдаются неблагоприятно направленные изменения функций организма, существенное снижение общей и специальной работоспособности спортсмена, его адаптивных возможностей, а также могут развиваться преморбидные состояния и профессионально обусловленные заболевания [5, 9].
После длительного перерыва в систематических тренировках или их прекращения возникает стадия реадаптации, 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.
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 и др. 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 [19, 22].
Процесс адаптации связан с неодинаковой биологической значимостью различных функциональных систем организма. 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.
Адаптационно-приспособительная деятельность требует затрат энергии, в связи с чем можно говорить о «цене адаптации» [19], которая определяется степенью напряжения регуляторных механизмов и величиной израсходованных функциональных резервов.
Концепция гомеостаза в настоящее время играет важную роль при анализе жизненных процессов на разных уровнях биологической системы. Гомеостатические свойства целостного организма являются результатом одновременного действия многочисленных и сложно организованных регуляторных механизмов, среди которых одно из центральных мест занимает вегетативная регуляция, обеспечивающая
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
постоянство уровней вещества и энергии в организме, его органах и тканях. Н. Винер [8] предложил применять методы теории управления при моделировании гомеостатических систем. С точки зрения кибернетики, гомеостаз обеспечивается за счет управления внутренними параметрами системы на основе поступающей на ее вход переработки информации о состоянии внешней среды.
Именно в области космической медицины была разработана концепция о возможности использования системы кровообращения в качестве индикатора адаптационных реакций целостного организма [2, 4, 5, 9]. Если представить организм как кибернетическую систему, состоящую из управляемого (опорно-двигательный аппарат и внутренние органы) и управляющего (центральная нервная система) элементов, то согласующим звеном между ними является аппарат кровообращения. Как известно, ведущую роль в регуляции деятельности сердца и сосудов играет вегетативная нервная система. Рассмотрим двухконтур-ную систему, состоящую из двух гомеостазов: вегетативного как управляющего и миокардиально-гемодинамического как управляемого. Тогда процесс адаптации организма к условиям среды может быть описан, исходя из взаимодействия между управляющим и исполнительным контурами.
Двухконтурная модель регуляции сердечного ритма была предложена Баевским Р. М. в 1968 году и основывается на кибернетическом подходе. Модель представлена в виде двух контуров (центральный и автономный), которые связаны между собой прямой и обратной связями.
С позиций теории автоматического управления работа контура центральной регуляции осуществляет задачу регулирования по программе, в отличие от контура автономной регуляции, где работа происходит в режиме компенсации отклонений. Таким образом, центральный контур (управляющий) является источником корригирующих воздействий, а автономный контур (управляемый) обеспечивает динамическую перенастройку уровня функционирования синоатриального узла.
Воздействие автономного контура идентифицируется с дыхательным компонентом, а центрального — с не дыхательным компонентом синусовой аритмии (sinus arrhythmia обусловлена колебаниями автоматической активности синоатриального узла и тонусом блуждающего нерва). Дыхательные волны усиливаются во время сна, когда уменьшаются центральные влияния на автономный контур регуляции. Различные нагрузки на организм, требующие включения в процесс управления сердечным ритмом центрального контура регуляции, ведут к ослаблению дыхательного компонента синусовой аритмии и к усилению ее не дыхательного компонента.
Общая закономерность состоит в том, что более высокие уровни управления тормозят активность более низких уровней. В ответ на нагрузочные (стрессорные) воздействия могут наблюдаться разные реакции ритма сердца. При оптимальном регулировании — управление происходит с минимальным участием высших уровней управления, с минимальной централизацией управления. При неоптимальном управлении — необходима активация все более высоких уровней управления. Это проявляется усилением не дыхательного компонента синусовой аритмии, появлением медленных волн все более высоких порядков. Чем более высокие уровни управления активируются, тем длиннее период соответствующих медленных волн сердечного ритма [2, 3, 4, 5, 13].
С учетом роли каждого из них в реализации адаптационных реакций организма переход от одного функционального состояния к другому происходит в результате изменений одного из 3 свойств биосистемы:
1) уровня функционирования;
2) функционального резерва;
3) степени напряжения регуляторных механизмов.
Уровень функционирования, определяемый значениями основных показателей системы кровообращения, есть не что иное, как характеристика миокардиально-гемодинамического гомеостаза.
Текущая деятельность организма всегда связана с расходованием резервов, но вместе с тем происходит и их восполнение. Поэтому важна не только своевременная мобилизация резервов, но и соответствующая стимуляция процессов восстановления и защиты. Вот почему при обсуждении вопроса о функциональном резерве системы кровообращения необходимо комплексно рассматривать и миокардиально-гемодинамический гомеостаз и вегетативный гомеостаз, который имеет прямое отношение к управлению функциональными резервами организма и системы кровообращения в частности. Степень напряжения регуляторных систем, в том числе тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, влияет на уровень функционирования кровообращения путем мобилизации той или иной части функционального резерва регуляторных систем в ответ на стрессорное воздействие среды может вызвать нарушение гомеостаза.
Допустимо считать, что функциональный резерв имеет прямую связь с уровнем функционирования и обратную связь со степенью напряжения регуляторных систем. Из этого следует, что о функциональном резерве можно судить не измеряя его непосредственно, а анализируя соотношения между уровнем функционирования и степенью напряжения регуляторных систем. Способность адаптироваться к воздействующему фактору (или адекватно отреагировать на воздействие) без нарушения миокардиально-гемодинамического гомеостаза и устойчивость механизмов адаптации может проявиться только при дос-
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
таточном адаптационном потенциале. Это зависит не только от имеющихся функциональных резервов, но и (в меньшей степени) от адекватности и экономичности реагирования, а также эффективности управления расходованием и восстановлением резервов.
Любое воздействие среды на организм вызывает, прежде всего, стресс-реакцию, которая выражается в увеличении уровня функционирования определенных систем организма (например, при физической нагрузке систем кровообращения и дыхания), одновременно включаются регуляторные системы, которые мобилизуют функциональные резервы. Контролируя уровень функционирования (обратная связь) и управления им (прямая связь), регуляторные системы так регулируют расходование функционального резерва, чтобы обеспечить гомеостатический режим взаимодействия систем, участвующих в реакции на воздействующий фактор. Если автономные механизмы не обеспечивают поддержания необходимого уровня функционирования отдельных систем, мобилизация стратегических резервов осуществляется центральными регуляторными механизмами. Важно отметить способность центральных механизмов регуляции обеспечивать реакции компенсации, т.е. при недостатке функциональных резервов одной из систем активизировать расход функциональных резервов другой связанной с ней системы, что позволяет получить необходимый конечный результат различными путями. В этом плане полезным является представление об эффекторном интеграле, объясняющее мультипараметрический характер гомео-стаза. Постоянство уровня функционирования одной из доминирующих систем при воздействии данного фактора сопровождается весьма существенными физиологическими сдвигами в других функционально связанных с нею системах. Это обусловлено различным функциональным резервом каждой из систем, а также процессами адаптации и компенсации, протекающими при непосредственном участии центральных механизмов регуляции [26].
С учетом прогноза функциональной готовности можно дифференцированно осуществлять коррекцию функционального состояния путем подбора комплексов восстановительных средств разнонаправленного, а зачастую и сочетанного действия, а также коррекцию тренировочных нагрузок.
При этом анализ физиологического воздействия центральных надсегментарных систем вегетативной регуляции и его органно-периферического отображения позволяет определять конкретные клинико-диагностические подходы к распознаванию вегетативного сопровождения той или иной формы адаптационного напряжения при мышечной деятельности.
Литература
1. Арчвадзе Л.Е. Влияние статической нагрузки на точность двигательных реакций: Автореф. …дис. канд. биол. наук. Тбилиси, 1989. 24 с.
2. Использование принципов донозологической диагностики для оценки функционального состояния организма при стрессорных воздействиях (на примере водителей автобусов) / Баевский Р.М., Берсенева А.П., Берсенев А.П. [и др.] // Физиология человека. 2009. Т. 35. № 1. С. 41-51.
3. Баевский Р.М., Черникова А.Г. К проблеме физиологической нормы: Математическая модель функциональных состояний на основе анализа вариабельности сердечного ритма // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2002. № 6. С. 11-17.
4. Баевский Р.М. Проблема оценки и прогнозирования функционального состояния и ее развитие в космической медицине // Успехи физиологических наук. 2006. Т. 37. № 3. С. 13-25.
5. Баевский Р.М. Физиологическая норма и концепция здоровья // Российский физиологический журнал. 2003. Т. 89. № 4. С. 473-489.
6. Берсенев Е.Ю., Вдовина А.Б. Анализ вариабельности сердечного ритма и возможности его использования в практике подготовки спортсменов высшей квалификации. Медико-биологические технологии повышения работоспособности в условиях напряженных физических нагрузок. М., 2004. С. 30-41.
7. Донозологическая диагностика в оценке уровня здоровья школьников/ Берсенева А.П., Денисов А.П., Берсенев А.П. [и др.] // Функциональная диагностика. 2006. № 3. С. 5-15.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
8. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. М.: Наука, 1983. 344 с.
9. Григорьев А.И., Баевский Р.М. Концепция здоровья и космическая медицина. М.: Фирма «Слово», 2007. 208 с.
10. Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б. Эколого-физиологическая характеристика климатических факторов Севера // Экология человека. 2011. № 1. С. 12-17.
11. Дармограй В.Н., Карасева Ю.В., Морозов В.Н., Морозова В.И., Наумова Э.М., Хадарцев А. А. Фитоэкдистероиды и фертильные факторы как активаторы синтоксических программ адаптации // Вестник новых медицинских технологий. 2005. № 2. С. 82-84.
12. Еськов В.М., Зилов В.Г., Хадарцев А.А. Новые подходы в теоретической биологии и медицине на базе теории хаоса и синергетики // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2006. Т. 5. № 3. С. 617-623.
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
13. Еськов В.М., Филатова О.Е., Хадарцев А.А., Хадарцева К.А. Фрактальная динамика поведения человеко-мерных систем // Вестник новых медицинских технологий. 2011. № 3. С. 330-331.
14. Ильинич В.И. Физическая культура студентов и жизнь. М.: Гардарики, 2005. 366 с.
15. Физиологические методы контроля в спорте / Капилевич Л.В., Давлетьярова К.В., Кошель-ская Е.В. [и др.]. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. 172 с.
16.Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода. 2-е изд., перераб. и доп.: Иваново: Иван. гос. мед. академия, 2002. 290 с.
17. Нормальная физиология человека / Под ред. Ткаченко Б.И. 2-е изд. М.: Медицина, 2005. 928 с.
18. Перхуров А.М. Очерки донозологической функциональной диагностики в спорте. М.: РАС-МИРБИ, 2006. 152 с.
19. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медгиз, 1960. 297 с.
20. Фудин Н.А., Судаков К.В., Хадарцев А.А., Классина С.Я., Чернышов С.В. Индекс Хильдеб-рандта как интегральный показатель физиологических затрат у спортсменов в процессе возрастающей этапно-дозированной физической нагрузки // Вестник новых медицинских технологий. 2011. № 3. С. 244-247.
21. Хадарцев А.А., Грачев Р.В., Веневцева Ю.Л., Фудин Н.А., Наумова Э.М. Оценка эффективности фитопрепарата «Болюсы Хуато» у лиц, занимающихся спортом // Современные проблемы науки и образования (электронный). 2012. № 4. URL: http://www.science-education.ru/104-6585
22. Хадарцев А.А., Еськов В.М., Несмеянов А.А., Фудин Н.А. Физиологические основы восприятия золотого сечения в спорте с позиций синергетики // Владикавказский медико-биологический вестник. 2013. Т. 16. № 24-25. С. 104-113.
23. Хадарцев А.А., Морозов В.Н., Карасева Ю.В., Хадарцева К.А., Гордеева А.Ю. Психо-нейроиммунологические программы адаптации, как модели дизадаптации у женщин с нарушенным репродуктивным циклом // Фундаментальные исследования. 2012. № 5 (часть 2). С. 359-365.
24. Хадарцев А.А., Морозов В.Н., Карасева Ю.В., Хадарцева К.А., Фудин Н.А. Патофизиология стресса, как баланс стрессогенных и антистрессовых механизмов // Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2012. № 7. С. 16-21.
25. Хадарцев А.А., Несмеянов А.А., Еськов В.М., Фудин Н.А., Кожемов А.А. Принципы тренировки спортсменов на основе теории хаоса и самоорганизации // Теория и практика физической культуры. 2013. № 9. С. 87-93.
26. Хадарцев А.А., Потоцкий В.В. Диверсификация результатов научных открытий в медицине и биологии. Тула, 2009. Т. 1. 256 с.
27. Хадарцев А.А., Фудин Н.А., Орлов В.А. Медико-биологические технологии в спорте. Москва: Изд-во «Известия», 2011. 460 с.
28. Хадарцев А.А., Фудин Н.А., Радчич И.Ю. Физиологические основы визуального восприятия при подготовке спортсменов с позиций синергетики // Вестник новых медицинских технологий. 2012. № 2. С. 17-20.
29. Холодов Ж.К., Кузнецов В.С. Теория и методика физического воспитания и спорта. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 480 с.
30. Coffey V.G., Hawley J.A. The molecular bases of training adaptation // Sports Med. 2007. V. 37 (9).
P. 737.
31. Duchateau J., Semmler J.G., Enoka R.M. Training adaptations in the behavior of human motor units // J. Appl. Physiol. 2006. V. 101. № 6. P. 1766.
32. Enoka R.M., Duchateau J. Muscle fatigue: what, why and how it influences muscle function // J. Physiol. 2008. V. 586. № l. P. 11.
33. Adjustments differ among low-threshold motor units during intermittent, isometric contractions / Farina D., Hotobar A., Gaupni M. [et. al.] // J. Neurophysiol. 2009. V. 101. № 1. P. 350.
34. Neuro-physiological adaptations associated with cross-education of strength / Farthing J.P., Borowsky R., Chilibeck P.O. [et. al.] // Brain Topogr. 2007. V. 20 (2). P. 77.
35. Excitability at the motoneuron pool and motor cortex is specifically modulated in lengthening compared to isometric contractions / Gruber M., Linnamo V., Sirojnik V. [et. al.] //J. Neurophysiol. 2009. V. 101. № 4. P. 2030.
36. Taylor J.L., Gandevia S.C. A comparison of central aspects of fatigue in submaximal and maximal voluntary contractions // J. Appl. Physiol. 2008. V. 104. № 2. P. 542.
References
1. Archvadze LE. Vliyanie staticheskoy nagruzki na tochnost’ dvigatel’nykh reaktsiy [dissertation]. Tbilisi; 1989. Russian.
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
2. Baevskiy RM, Berseneva AP, Bersenev AP, et al. Ispol’zovanie printsipov donozologicheskoy diagnos-tiki dlya otsenki funktsional’nogo sostoyaniya organizma pri stressornykh vozdeystviyakh (na primere voditeley avtobusov). Fiziologiya cheloveka. 2009;35(1):41-51. Russian.
3. Baevskiy RM, Chernikova AG. K probleme fiziologicheskoy normy: Matematicheskaya model’ funktsional’nykh sostoyaniy na osnove analiza variabel’nosti serdechnogo ritma. Aviakosmicheskaya i ekologi-cheskaya meditsina. 2002;6:11-7. Russian.
4. Baevskiy RM. Problema otsenki i prognozirovaniya funktsional’nogo sostoyaniya i ee razvitie v kos-micheskoy meditsine. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2006;37(3):13-25. Russian.
5. Baevskiy RM. Fiziologicheskaya norma i kontseptsiya zdorov’ya. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal. 2003;89(4):473-89. Russian.
6. Bersenev EYu, Vdovina AB. Analiz variabel’nosti serdechnogo ritma i vozmozhnosti ego ispol’zova-niya v praktike podgotovki sportsmenov vysshey kvalifikatsii. Mediko-biologicheskie tekhnologii povysheniya rabotosposobnosti v usloviyakh napryazhennykh fizicheskikh nagruzok. Moscow; 2004. Russian.
7. Berseneva AP, Denisov AP, Bersenev AP, et al. Donozologicheskaya diagnostika v otsenke urovnya zdorov’ya shkol’nikov. Funktsional’naya diagnostika. 2006;3:5-15. Russian.
8. Viner N. Kibernetika ili upravlenie i svyaz’ v zhivotnom i mashine. Moscow: Nauka; 1983. Russian.
9. Grigor’ev AI, Baevskiy RM. Kontseptsiya zdorov’ya i kosmicheskaya meditsina. Moscow: Firma «Slo-vo»; 2007. Russian.
10. Gudkov AB, Popova ON, Lukmanova NB. Ekologo-fiziologicheskaya kharakteristika klimati-cheskikh faktorov Severa. Ekologiya cheloveka. 2011l;1:12-7. Russian.
11. Darmogray VN, Karaseva YuV, Morozov VN, Morozova VI, Naumova EM, Khadartsev AA. Fitoek-disteroidy i fertil’nye faktory kak aktivatory sintoksicheskikh programm adaptatsii. Vestnik novykh meditsins-kikh tekhnologiy. 2005;2:82-4. Russian.
12. Es’kov VMZilov VG, Khadartsev AA. Novye podkhody v teoreticheskoy biologii i meditsine na baze teorii khaosa i sinergetiki. Sistemnyy analiz i upravlenie v biomeditsinskikh sistemakh. 2006:5(3):617-23. Russian.
13. Es’kov VM, Filatova OE, Khadartsev AA, Khadartseva KA. Fraktal’naya dinamika povedeniya chelo-veko-mernykh sistem. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2011;3:330-1. Russian.
14. Il’inich V.. Fizicheskaya kul’tura studentov i zhizn’. Moscow: Gardariki; 2005. Russian.
15. Kapilevich LV, Davlet’yarova KV, Koshel’skaya EV, et al. Fiziologicheskie metody kontrolya v sporte. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta; 2009. Russian.
16. Mikhaylov VM. Variabel’nost’ ritma serdtsa: opyt prakticheskogo primeneniya metoda. 2-e izd., pere-rab. i dop.: Ivanovo: Ivan. gos. med. akademiya; 2002. Russian.
17. Normal’naya fiziologiya cheloveka / Pod red. Tkachenko B.I. 2-e izd. Moscow: Meditsina; 2005. Russian.
18. Perkhurov AM. Ocherki donozologicheskoy funktsional’noy diagnostiki v sporte. Moscow: RAS-MIRBI; 2006. Russian.
19. Sel’e G. Ocherki ob adaptatsionnom sindrome. Moscow: Medgiz; 1960. Russian.
20. Fudin NA, Sudakov KV, Khadartsev AA, Klassina SYa, Chernyshov SV. Indeks Khil’debrandta kak integral’nyy pokazatel’ fiziologicheskikh zatrat u sportsmenov v protsesse vozrastayushchey etapno-dozirovannoy fizicheskoy nagruzki. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2011;3:244-7. Russian.
21. Khadartsev AA, Grachev RV, Venevtseva YuL, Fudin NA, Naumova EM. Otsenka effektivnosti fito-preparata «Bolyusy Khuato» u lits, zanimayushchikhsya sportom. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya (elektronnyy). 2012;4:URL: http://www.science-education.ru/104-6585 Russian.
22. Khadartsev AA, Es’kov VM, Nesmeyanov AA, Fudin NA. Fiziologicheskie osnovy vospriyatiya zolo-togo secheniya v sporte s pozitsiy sinergetiki. Vladikavkazskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2013;16(24-25):104-13. Russian.
23. Khadartsev AA, Morozov VN, Karaseva YuV, Khadartseva KA, Gordeeva AYu. Psikhoneyroimmu-nologicheskie programmy adaptatsii, kak modeli dizadaptatsii u zhenshchin s narushennym reproduktivnym tsik-lom. Fundamental’nye issledovaniya. 2012;5(2):359-65. Russian.
24. Khadartsev AA, Morozov VN, Karaseva YuV, Khadartseva KA, Fudin NA. Patofiziologiya stressa, kak balans stressogennykh i antistressovykh mekhanizmov. Vestnik nevrologii, psikhiatrii i neyrokhirurgii. 2012;7:16-21. Russian.
25. Khadartsev AA, Nesmeyanov AA, Es’kov VM, Fudin NA, Kozhemov AA. Printsipy trenirovki sportsmenov na osnove teorii khaosa i samoorganizatsii. Teoriya i praktika fizicheskoy kul’tury. 2013;9:87-93. Russian.
26. Khadartsev AA, Pototskiy VV. Diversifikatsiya rezul’tatov nauchnykh otkrytiy v meditsine i biologii. Tula; 2009. Russian.
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
27. Khadartsev AA, Fudin NA, Orlov VA. Mediko-biologicheskie tekhnologii v sporte. Moscow: Izd-vo «Izvestiya»; 2011. Russian.
28. Khadartsev AA, Fudin NA, Radchich IYu. Fiziologicheskie osnovy vizual’nogo vospriyatiya pri pod-gotovke sportsmenov s pozitsiy sinergetiki. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012;2:17-20. Russian.
29. Kholodov ZhK, Kuznetsov VS. Teoriya i metodika fizicheskogo vospitaniya i sporta. Moscow: Izda-tel’skiy tsentr «Akademiya»; 2004. Russian.
30. Coffey VG, Hawley JA. The molecular bases of training adaptation. Sports Med. 2007;37(9):737.
31. Duchateau J, Semmler JG, Enoka RM. Training adaptations in the behavior of human motor units. J. Appl. Physiol. 2006;101(6):1766.
32. Enoka RM, Duchateau J. Muscle fatigue: what, why and how it influences muscle function. J. Physiol. 2008;586(l):11.
33. Farina D, Hotobar A, Gaupni M, et. al. Adjustments differ among low-threshold motor units during intermittent, isometric contractions. J. Neurophysiol. 2009;101(1):350.
34. Farthing JP, Borowsky R, Chilibeck PO, et. al. Neuro-physiological adaptations associated with cross-education of strength. Brain Topogr. 2007;20(2):77.
35. Gruber M, Linnamo V, Sirojnik V, et. al. Excitability at the motoneuron pool and motor cortex is specifically modulated in lengthening compared to isometric contractions. J. Neurophysiol. 2009;101(4):2030.
36. Taylor JL, Gandevia SC. A comparison of central aspects of fatigue in submaximal and maximal voluntary contractions. J. Appl. Physiol. 2008;104(2):542.
Библиографическая ссылка:
Фудин Н.А., Еськов В.М., Филатова О.Е., Зилов В.Г., Борисова О.Н., Козлова В.В. Утомление человека при статической и динамической физической нагрузке и механизмы адаптации // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №1. Публикация 2-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-1/5064.pdf (дата обращения: 19.01.2015).
Усталость – это чувство знакомо каждому человеку, который способен двигаться и мыслить. Известны многим и признаки утомления. Мы постараемся в этой статье озвучить их и понять механизм их возникновения.
Ранний признак утомления
Первичная симптоматика усталости несколько отличается в связи с генезисом процесса. Если причиной дискомфортного состояния стало умственное перенапряжение, то ранний признак утомления сводится:
- К ухудшению памяти.
- Проблемам к скорости переработки информации.
- Человеку сложно становится сосредоточиться.
- Появляется ощущение пустоты и тумана в голове.
Появление данной симптоматики связано с длительным и интенсивным умственным трудом, например, подготовка студента к экзамену, работа связана с постоянным решением умственных задач.
Если профессиональная деятельность человека связана с физическими нагрузками, это может быть тяжелая физическая работа или монотонный труд даже с небольшой нагрузкой. Например, такое состояние может наблюдаться у человека, работающего на конвейере, у спортсмена после изнурительной тренировки, у дальнобойщика после продолжительной езды и так далее. Ранний признак утомления такого характера проявляются:
- Возникает желание поспать.
- Апатия.
- Снижается работоспособность:
- Человек начинает работать на автомате.
- Если на начальном этапе рабочий мог производить несколько действий одновременно, например, непосредственно выполнять свои профессиональные действия, разговаривать, поглядывать в окно, то, со временем, его сил хватает только на работу.
- Постепенно происходит сбой в координации движения и организм рабочего начинает тратить больше энергии, чтобы выполнить ту же работу.
- Производительности труда падает.
- Идет потеря внимания, человеку сложнее концентрироваться на выполнении определенных действий.
- Возрастает количество брака.
- Как результат – такая ситуация может привести к несчастному случаю.
- Наблюдается ответная реакция на усталость вегетативной системы:
- Повышенное потоотделение.
- Потребность глубже и чаще дышать.
- Повышенный пульс.
- Гиперемия кожного покрова человека.
Нередки случаи, когда утомление приходит от сочетания как физических, так и психологических (эмоциональных) нагрузок.
При нагрузках любого рода меняется состояние крови и у организма появляется необходимость ускорить ее циркуляцию в сосудах. Это работа сердечно — сосудистой системы. Следовательно, при повышенной физической нагрузке, прежде всего, большая работа достается сердцу, так как увеличиваются объемы перекачиваемой среды, растет объем наполнения и опорожнения сердечных желудочков, при этом организму приходится прикладывать больше усилий и сжигать больше запасов, чтобы получить необходимое количество энергии для сжимания и выпрямления мышц.
Чтобы для выполнения определенного физического действия хватило энергии, к напрягающимся мышцам подводится больше крови, при этом ее объемы перераспределяются в организме. Это происходит благодаря реакции сосудов: часть капилляров сужается, а другая увеличивается в сечении. Кроме этого объемы циркулирующей плазмы восполняются благодаря подкачке крови из так называемых «запасников» — локальных расширениях сосудов, которые преимущественно расположены в системе легких, печени и кожном покрове. При необходимости данные сосуды спазмируют и находящаяся там кровь подается в общий кровяной цикл.
Кислород – основной элемент питания и энергии поступает в организм через систему дыхания. И если в спокойном состоянии человеку достаточно от 150 до 300 кубических сантиметров воздуха в минуту (в зависимости от возрастной и половой принадлежности), то в случае высоких физических нагрузок, организм начинает потреблять данного продукта в 10 – 15 раз больше, то есть растут объемы легочной вентиляции.
При большой интенсивности физического труда или длительной его монотонности, наступает момент, когда к организму приходит усталость. Человек начинает ощущать признаки утомления.
В физико – химическом плане ранними признаками утомления являются:
- Осаждение в мышечных тканях молочной кислоты, токсинов и других продуктов обменных процессов.
- Торможение вегето – невралгической системы, понижение способности к работе у нервных аппаратов периферической системы.
- «Усталость» коркового отдела центральной нервной системы.
На сегодняшний день медики считают наиболее вероятной теорию центрально-корковой усталости при функционировании мышц. Суть теории заключается в том, что появление признаков утомления – это корковая защитная реакция организма на физическое перенапряжение путем уменьшения работоспособности, первично, клеток корковой области.
Объективные и субъективные признаки утомления
В монограммах медицинского толка, представители этой области человеческой деятельности разделяют объективные и субъективные признаки утомления, которые между собой несколько разнятся.
Объективные признаки утомления это: •
- Притупление чувства осторожности.
- Снижения производительности труда.
- Констатируемые физиологические изменения в организме:
- Нарушение восприятия.
- Ускорение частоты сердечных сокращений.
- Учащение дыхания. Оно становится поверхностным, но частым.
- Рост артериального давления.
- Изменение характера ответной моторики.
- Ускользания внимания.
К субъективным же признакам утомления можно отнести:
- Общая усталость организма, снижение тонуса мышечной активности.
- Локальное чувство усталости. То есть, человек направлено чувствует утомление, например, в нижних или верхних конечностях.
- Появляется реальное желание уменьшить рабочий ритм или вовсе прекратить физическую или умственную деятельность.
- При физической работе непосредственно в конечностях появляется слабость и легкий тремор.
Внешние признаки утомления
Усталость – это физиологическая характеристика человеческого организма, представляющая собой временное уменьшение способностей организма к полноценной деятельности. Внешне, основной симптом усталости – это ухудшение качества работы и снижения ее темпа. Еще внешние признаки утомления это:
- Меняется оттенок кожных покровов. В зависимости от интенсивности работы, он может колебаться от слегка розоватого до пунцово – красного (с выраженным цианозом -проступающей синюшностью).
- Усиление работы потовых желез. При легкой интенсивности – это незначительные капельки пота, локализованные в основном на лице в лобной части. При тяжелой физической работе выделение пота достаточно обильное. При этом на одежде можно наблюдать пятна от соли, выходящей совместно с потом.
- Изменение дыхательного ритма. Он может меняться от ровно – учащенного до более ритмичного и интенсивно – учащенного. Добавляется поднимание и опускание плеч в такт дыхания.
- Сбои в координации движения. Если в начале работы движения человека скоординированы и на их выполнение затрагивается меньше энергии, то в последующем движения становятся более рассогласованными, появляется покачивание, тремор в верхних и/или нижних конечностях, не остается ни сил, ни желания к дальнейшему передвижению.
Если человек начинает ощущать усталость или наблюдаются внешние признаки утомления у рядом работающего человека, стоит приостановить деятельность и сделать небольшой перерыв, дав возможность организму хотя бы частично восстановиться.
Признаки утомления и переутомления
Что же такое утомление и переутомление? Усталость – эту физиологическую реакцию организма на прикладывающуюся к нему нагрузку. Переутомление же – это продолжительное ощущение усталости, возникающее на фоне отсутствия длительное время отдыха. Так каковы же признаки утомления и переутомления и в чем различие этих двух терминов?
Утомление – это на физическом, психологическом и эмоциональном уровне истощение человеческого организма. Тогда как переутомление – это продолжительное ощущение чувства истощения, то есть утомления. Состояние переутомления является для многих современных людей постоянным чувством, в силу нашего ритма жизни и постоянного нахождения в стрессовом состоянии. В большей степени данный факт касается жителей мегаполисов. Данная ситуация является опасной для здоровья человека, а в некоторых случаях, может и не напрямую, и для его жизни.
Признаки утомления и переутомления достаточно очевидны и знакомы практически каждому.
- Такого человека преследует постоянная сонливость.
- Его могут донимать постоянные практически не прекращающиеся головные боли, интенсивность которых на протяжении дня меняется.
- Даже после, казалось бы, спокойно проведенной ночи такое лицо чувствует себя слабым и «разбитым». То есть за время сна организм уже не в состоянии восстановить тот объем энергии, который был потрачен на протяжении дня.
- Несмотря на постоянное желание поспать, долго не получается заснуть.
- Преследуют такого человека и другие заболевания. Казалось бы, только пролечил одно, как тут же цепляется другое. Что есть результатом сниженного иммунитета.
- Признаком утомления и переутомления является ухудшение памяти и снижения работоспособности на физическом уровне.
- У человека появляется апатия и желание, чтобы его все оставили в покое.
- Появляется рассеянность внимания. Такому лицу бывает необходимо приложить определенные усилия, чтобы сосредоточится.
- Все эти факторы могут вызвать повышение артериального давления.
- В таком состоянии люди становятся неразговорчивыми.
Если человек длительное время подвергается неблагоприятным факторам, усталость переходит в стадию хронической. Именно хроническую усталость и именуют переутомлением. На фоне ее падает способность организма сопротивляться внешним воздействиям, что приводит к увеличению риска получить травму или заболеть.
Не проходит бесследно переутомление и для нервной системы.
- Нервные срывы.
- Резкая смена настроения.
- У такого человека возникает желание побыть одному.
- Он может неадекватно реагировать, казалось бы, на незначительную реплику.
- Истерики.
- Ощущение тревоги, повышенная раздражительность.
- Напряжение отношений с близкими людьми.
Признаки физического утомления
Если профессиональная деятельность человека связана с постоянными физическими нагрузками, то первично усталость начинает проявляться локально, затрагивая те мышцы, которые участвуют непосредственно в выполнении действий. При проведении исследований с применением эргографа Моссо было доказано, что в процессе постоянной физической активности мышц постепенно нарастает усталость и эргограф начинает фиксировать снижение силы, амплитуды и частоты с которой продолжают сокращаться и расслабляться мышцы. То есть происходит нарушение во взаимоотношениях антагонистических мышц. Особенно увеличивается время фазы расслабления.
Фиксирующаяся на ленте эргографа Моссо кривая имеет название — «кривая утомления». Анализируя результаты исследования, специалисты отмечают, что время между началом действия раздражителя и возникновением ответной реакции мышцы постепенно удлиняется, то есть латентный период становится больше.
Появившиеся признаки физического утомления, озвученные выше, являются предшественниками того, что тело просто перестает «слушать» сигналы мозга и «отказывается» продолжать работать. Коэффициент полезного действия мышечных тканей при этом постепенно снижается и стремится к нулю.
Не всегда человек может ощущать признаки физического утомления после интенсивной работы в конце рабочего дня. Иногда это состояние возникает у него и сразу после пробуждения, хотя ночь прошла спокойно, а сон был крепким. Причиной такой клиники может стать астения – состояние организма человека, при котором он функционирует из последних сил. Данная патология – это одна из разновидностей психических расстройств.
Диагностирование астении свидетельствует о том, что даже незначительная физическая нагрузка выбивает организм «из колеи», приводя его в полный упадок. Такое дискомфортное состояние влияет и на качество жизни такого лица. Ведь ему приходится подстраиваться под свой организм, меняя свои планы, так как «тело требует» более частого и длительного отдыха.
При этом к признакам физического утомления можно еще отнести и:
- Учащение частоты сердечных сокращений.
- Повышенную потливость.
- Плохое настроение или отсутствие любых эмоций (апатию) — на них просто нет сил.
- Нередки случаи, когда человек начинает ощущать постоянную, различной интенсивности, головную боль.
- Переутомление может сказаться и на аппетите: у уставшего лица уменьшается или полностью пропадает желание покушать. Следовательно, организм получает меньше энергии – получается замкнутый круг.
- При хронической усталости можно наблюдать и расстройство кишечника.
- Переутомление может сработать и, наоборот, гиперактивностью организма. Такая ситуация приводит к еще большему усугублению ситуации, так как организм, вопреки логике, начинает еще больше тратить энергии, запуская механизм самоуничтожения. И если, чтобы расслабиться, человек начинает использовать алкогольные напитки, ситуация усугубляется, а состояние здоровья только ухудшается.
Признаки утомления детей
Сама природа, казалось бы, защищает ребенка от переутомления, учитывая то количество движений, которое ребенок успевает проделывать на протяжении дня. Если примерить это на взрослого человека, то он, наверное, сошел бы с дистанции еще на середине. Но при повышенной подвижности признаки утомления детей все же наблюдаются, хотя и имеют свои особенности.
Педиатрами замечено, что чем меньший возраст малыша, тем меньший промежуток времени потребуется, чтобы у него наступила усталость. Так новорожденный ребенок, без каких бы то ни было физических нагрузок, устает уже спустя полтора – два часа с момента начала бодрствования.
По мере роста, к факторам, влияющим на состояние усталости маленького человека, добавляется физическая активность, а затем и мышление. Не стоит забывать, что малышу следует разнообразить нагрузки, применяя различные игры, так как монотонное занятие вызывает более быстрое появление признаков утомления детей.
Отличительной особенностью детского организма является то, что у него в момент усталости начинают превалировать признаки возбуждения над реакцией торможения. Продолжительный период ретардации достаточно быстро приводит малыша в состояние усталости. Одним из таких примеров может служить школьный урок. Дети не нагружаются физически, если только это не урок труда или физкультуры, и, тем не менее, ребенок приходит домой со школы уставшим.
Спровоцировать повышенную утомляемость у малыша может и переход к режиму дня без продолжительного дневного сна или сокращение длительности ночного отдыха, а так же нерегулярное проветривание помещения, в котором малыш проводит большее количество времени и малая продолжительность прогулок на свежем воздухе.
Причиной быстрой утомляемости детского организма является неправильно составленный родителями график чередования физических (игра) или умственных (занятие) нагрузок с отдыхом.
Признаки утомления детей начинают проявляться:
- Ослаблением дифференцирования в движениях.
- Снижение внимания и точности выполнения манипуляций.
- Появляется двигательное беспокойство.
Если ребенок, устав, продолжает получать нагрузку, то в его организме срабатывает своеобразный тумблер, который процессом торможения затрагивает участок коры головного мозга, отвечающие за чувственные анализаторы: зрение, слух, кожу. Воздействуя на них, усталость вызывает у ребенка сон. Многие сталкивались с ситуацией, когда малыш засыпал в самом неподходящем месте или позе, что зачастую дает взрослым повод посмеяться. Для детей школьного возраста увеличивается составляющая умственной нагрузки и если родители активно пытаются сотворить из малыша гения и всесторонне развитую личность, записывая в несколько дополнительных кружком и секций – такой подход не приводит ни к чему хорошему. Отсутствие эффективного отдыха, игры на свежем воздухе, недосыпание и организм ребенка может не выдержать такой нагрузки, после чего происходит сбой.
Признаки утомления способны проявляться у малыша:
- Частыми респираторными или другими заболеваниями.
- Движения становятся вялыми и неуверенными.
- Жалобами на головную боль.
- Отсутствием аппетита.
- Ухудшением памяти, рассеянностью.
- Слизистая и кожные покровы становятся бледными.
- При хронической усталости у ребенка может наблюдаться тремор верхних конечностей.
- Появляется апатия и снижается интерес к школьным урокам.
- Ребенок становится раздражительным и легко возбудимым.
- Снижение возможности сосредоточиться приводит к росту числа ошибок.
- В некоторых случаях можно наблюдать повышенную плаксивость.
- Возможности организма активно мыслить снижаются.
Чтобы не допустить признаков утомления детей, первое, что должны усвоить родители – это то, что у ребенка должен быть разработан сбалансированный режим, в котором периоды нагрузок эффективно чередуются со временем отдыха. При этом:
- Не допускать недосыпания у малыша.
- Снизить нагрузки, сделав их умеренными.
- Организовать эффективное чередование периодов отдыха и труда.
- Отвести больше времени на игры ребенка на свежем воздухе.
- Для дошколят время занятий не должно превышать 15-20 минут.
- Исключить монотонность из занятий с малышом.
- Следует практиковать разнообразие в занятиях, даже на протяжении одного урока.
- Составить режим дня так, чтобы физические и умственные нагрузки адекватно чередовались с продолжительным отдыхом.
Признаки утомления водителя
Продолжительная монотонная работа, порой, утомляет больше, чем активный физический труд. К такой категории профессий можно отнести водителей автотранспорта. Постоянная необходимость повышенного внимания, длительное сидение в одной позе делают свое дело – человек за рулем начинает уставать, появляются признаки утомления водителя.
- Начинает притупляться внимание.
- Ослабевает память.
- Глаза покрываются поволокой и пытаются закрыться, в них появляется ощущение рези или писка. На организм водителя «наваливается» усталость и сонливость.
- Начинается легкое головокружение.
- Наблюдается рост выработки пота соответственными железами.
- Период сонливости может смениться раздражительностью, перевозбуждением и наоборот.
- Снижается скорость переработки поступающей информации.
- Реакция на информацию может быть как заторможенной, так и слишком быстрой, но не всегда правильной.
Первые признаки утомления начинают проявляться уже спустя четыре часа непрерывного движения после момента, когда человек сел за руль. После того, как водитель без перерыва пробыл за рулем восемь часов, характер движения автомобиля существенно меняется:
- Скорость автомобиля становится неравномерной.
- Водитель более резко переключает передачи.
- Автомобиль начинает делать лишние движения.
- Теряется объективность в оценке ситуации.
- Появляется симптом иллюзорно – оптической трансформации, когда объект кажется дальше, чем он реально расположен.
- Опытный водитель способен, в такой ситуации, растерять все свои навыки.
- Желая хоть частично отдохнуть, водитель немного заваливается назад или сползает с сиденья, что существенно сужает его обзор и затрудняет пользование рулем.
Зная это, опытные водители, после непродолжительного нахождения за рулем, обязательно остановят автомобиль и сделают перерыв на отдых, разминку, еду или даже сон. Ведь статистика несчастных случаев и аварий, когда водитель просто заснул за рулем, ужасает, унося множественные человеческие жизни.
Чтобы хотя бы частично развеять усталость, опытные водители и медики дают ряд рекомендаций:
- Если водитель готовится в длительную дорогу, то ему стоит перед выездом поспать не менее семи часов.
- Не следует перед длительной дорогой переедать.
- Хотя бы раз в четыре часа стоит остановить машину и отдохнуть.
- Можно умыться холодной водой или, по возможности, искупаться. Это хорошо взбодрит и прогонит усталость.
- Стоит проделать несколько разминочных движений.
- Неплохо подойдет крепкий чай или кофе.
Такие советы подойдут при незначительной усталости. Если же налицо все признаки утомления средней и высокой степени, то здесь рекомендация одно – полноценный сон. Но если нет возможности надолго остановиться и человек вынужден продолжать движение, то:
- Свести к минимуму поездки в ночное время.
- Стоит все же передвигаться на более низкой скорости, держа при этом дистанцию между впередиидущими машинами больше, чем обычно.
- Не стоит все время смотреть в одну точку, а менять направление взгляда, переводя с одного объекта на другой.
- Если за окном автомобиля наблюдается однообразный пейзаж, стоит каждые 15 – 20 минут менять скоростной режим.
- Стоит приоткрыть или полностью открыть боковое стекло (по ситуации и времени года).
- Исключить прием антидепрессантов и успокоительных.
- Если водитель заядлый курильщик, после очередной выкуренной сигареты стоит проветрить салон.
- Опасны для человека за рулем и любые сильные эмоции. Стоит сначала успокоиться, а затем продолжать путь.
Эти несложные советы дают возможность убрать монотонность дороги, которая притупляет внимание и усыпляет.
Признаки различных фаз утомления
Медики по определенным признакам разделяют состояние усталости человека на две фазы. Признаки различных фаз утомления делятся в зависимости от принадлежности к этим категориям.
- Начальная фаза или скрытое утомление – это уровень усталости, когда человек еще способен управлять своей работоспособностью и держать ее на необходимом для качественного выполнения работы уровне. Преодолеваемую усталость получаем благодаря повышенному стимулированию участков коры головного мозга, которые изыскивают резервы для выполнения поставленной задачи. Такой результат получается, несмотря на то, что коэффициент полезного действия организма уже снижен и произошли значительные сдвиги в работе вегето-сосудистой системы.
- Следующая фаза усталости – это безвозвратные не преодолеваемые факторы усталости. Данная фаза определяется уменьшением внешней эффективности рабочего процесса. Несмотря на все потуги работника, его производительность стремится к нулю. Центральная нервная система начинает тормозить, а то и вовсе блокировать проходящие сигналы, заставляя человека прекратить работу.
Признаки различной степени утомления
Работая физически или выполняя умственное задание, человек способен почувствовать легкую усталость или утомится так, что просто «валиться с ног». По этому принципу можно дифференцировать и признаки различной степени утомления. При этом симптомы проявляются совокупностью внутренних и внешних факторов. К внешним проявлениям усталости относят изменение оттенка кожного покрова, нарушение ритма сердцебиения и дыхания, повышенное появление потоотделения, сбой в моторике и двигательной координации. К внутренним симптомам относят нарушения, связанные с отклонениями в работе функциональной и физиологической сферы. Это может быть тошнота и головокружение. Человек начинает ощущать боль в мышцах, которые получили наибольшую нагрузку.
Способность человеком переносить определенные нагрузки можно контролировать количественной составляющей частоты сердечных сокращений. В норме ЧСС в среднем у здорового человека попадает в интервал от 60 до 80 ударов в минуту. Отталкиваясь от цифр нормы, определяется уровень нагрузки и, соответственно, усталости. При нормальном состоянии организма, частота сердечных сокращений должна восстанавливаться на протяжении пяти минут после прекращения нагрузки.
Если ЧСС показывает от 100 до 130 ударов в минуту, то констатируется легкая усталость, если этот показатель попадает в пределы от 130 до 150 ударов в минуту — усталость и нагрузка средней интенсивности. Если ЧСС составляет 150 — 170 ударов в минуту, то можно уже говорить о высоких нагрузках, если же организм начинает работать на пределе своих сил, то частота сердечных сокращений может составлять от 170 до 200 ударов в минуту.
Внешние признаки различной степени утомления делятся:
- Легкий уровень усталости:
- Кожный покров слегка розовеет.
- Капельки пота выделяются в небольшом количестве. Локализуются в основном на лице в области лба.
- Ритм дыхания немного учащенный, но ровный, без срывов. Человек способен дышать как через рот, так и через нос.
- Координация и моторика остается в пределах нормы.
- Средний уровень усталости:
- Кожный покров приобретает красный оттенок.
- Обильное потоотделение, которое хорошо просматривается в области головы и тела.
- Интенсивность дыхательной активности возрастает, человек в состоянии дышать только через ротовую полость, объемов носового дыхания уже не хватает.
- Координация и моторика остается в пределах нормы.
- Высокий уровень усталости — переутомление:
- Кожный покров достаточно резко бледнеет, в треугольнике — уголки верхней губы и нос — появляется четко дифференцируемая синюшность, имеющая в медицине свой термин — цианоз.
- Обильное потоотделение, которое хорошо просматривается в области головы и тела. На одежде проступают, выходящие с потом, соли, которые проявляются в виде белесых пятен.
- Интенсивность дыхательной активности возрастает. Вдох и выдох дублируют плечи.
- Наблюдается рассогласованность координации движения. У человека начинают труситься как верхние, так и нижние конечности, туловище слегка покачивает, могут возникнуть проблемы с передвижением.
Чтобы поддержать свой организм и не довести его до полного изнеможения, стоит откорректировать режим, приняв на вооружение некоторые профилактические меры:
- Выделить время для прогулок на свежем воздухе перед сном.
- Пересмотреть свой рабочий график. В нем время нагрузок должно чередоваться с расслабляющими перерывами.
- Избегать стрессовых ситуаций.
- Спать не менее восьми часов в сутки.
- Стоит убрать из своей жизни вредные привычки.
- Питание человека должно быть рациональным и богатым микроэлементами и витаминами. Авитаминоз – одна из основных причин ослабления организма и его переутомления.
- Следует научиться переключать внимание или чередовать физическую работу с умственной, и наоборот.
Симптомы усталости знакомы каждому человеку и многие считают, что достаточно просто ненадолго прилечь и силы будут восстановлены. Но это не совсем так. Наш техногенный век, все ускоряющийся темп жизни и нахождение все 24 часа в стрессовой ситуации (это больше относится к жителям крупных городов) изматывают наш организм, держа его в постоянном напряжении. Поэтому большая часть населения уже имеет в своем анамнезе хроническую усталость, где присутствуют все признаки утомления. Но из любой ситуации можно найти выход. И главный в этом — сам человек. Только правильно организовав свою жизнь и научившись полноценно отдыхать можно решить проблему с хроническим переутомлением, которое может привести к полному истощению организма. Научитесь управлять своей жизнью и находить в ней те объективные и субъективные факторы, которые способны привнести радовать и умиротворение, а, следовательно, обеспечить возможность эффективного восстановления такой необходимой внутренней энергии!
Молодежное общество, как правило, подвержено сильному влиянию моды и модных тенденций. В современном мире все большую популярность набирает движение здорового образа жизни. Взрослые люди, априори, имея достаточное образование, широкое мировоззрение и жизненный опыт – грамотно подходят к решению этого вопроса. Учащейся молодежи гораздо сложнее постольку, поскольку гиперболизированное желание следовать модным тенденциям и отсутствие необходимых компетенций для реализации этого желания приводят к тому, что вместо развития физических качеств, укрепления здоровья – происходит разрушение уже имеющихся базовых функций организма, появление заболеваний. Все это, зачастую, является далеко не воздействием каких-то факторов внешней среды, а банальным незнанием и неумением грамотно организовать тренировочный процесс.
Углубляясь в причины данной проблемы, становится очевидным: основным информационным полем современной молодежи является интернет. Визуализируя яркие фотографии, на которых изображены мускулистые юноши и девушки, предлагающие приобрести некую «авторскую» программу па развитию тех или иных физических качеств, увеличению уровня мышечной массы. Подросток теряет границы и пространственное мышление, приобретает данный продукт. Система внутренних потребностей подавляет защитные механизмы и запускает мотивационные механизмы. Это приводит к тому, что подросток идет в тренажерный зал и самостоятельно занимается по данной программе, рекомендованной людьми, которые «сделали сами себя».
На первый взгляд, в этом нет ничего плохого. Сложные для понимания спортивные термины, подкрепленные большим объемом информации, картинками с примерами, схемами. Но, сложность заключается в том, что все программы физического развития должны быть сугубо индивидуальны, в них должны быть сведены такие индексы, как генотип человека, особенности труда и отдыха, факторы питания, образ жизни, индивидуальные биологические часы и т.д. На основе всего этого составляется макроцикл, мезоцикл и микроцикл тренировочного процесса. И только потом данная программа находит своего пользователя, но никак не наоборот: не должен пользователь брать «примерную» программу и работать по ней.
Но, что делать, если вы уже используете готовую программу. Рассмотрим вариант с использованием программы тренировок, написанный профессиональным тренером или заимствованный у кого-то. Можно и нужно научиться самостоятельно контролировать свое самочувствие и дозировать физическую нагрузку. Для этого каждому занимающемуся необходимо знать такие термины, как усталость, утомление, переутомление.
Усталость — кратковременное снижение работоспособности, вызванное длительными либо большими нагрузками. Основные признаки усталости – локальная мышечная боль, учащенное дыхание, повышение пульсовых значений до 160-180 ударов в минуту во время выполнения упражнений небольшой интенсивности и не снижающийся пульс в состоянии покоя, после выполнения упражнений. Как правило, усталость нивелируется в состоянии покоя, в течении 3-5 минут. При выполнении больших объемов работы компенсаторные механизмы включаются чуть позже, и период восстановления увеличивается до 7-10 минут. В любом случае, усталость во время тренировочных занятий служит индикатором полученной нагрузки и защитным механизмом.
Утомление – длительное снижение работоспособности, вызванное повышенной физической нагрузкой, а также нагрузкой, имеющей большие объемы, интенсивность, дозированность [1]. Основными признаками утомления являются:
1) Повышенное потоотделение;
2) Побледнение или покраснение кожных покровов;
3) Снижение концентрации внимания;
4) Повышение ЧСС до 180 ударов в минуту и стабильное сохранение повышенного пульсового значения, несмотря на меры по его снижению в течении 8-12 минут;
5) Снижение эффективности выполнения упражнения: уменьшение угловых характеристик, увеличение времени выполнения, появление технических ошибок;
6) Побледнение носо-губного треугольника;
7) Тремор конечностей;
Головокружение или головные боли;
9) Локальная боль в мышцах, захватывающая 2 и более группы мышц. Переход от локальных болевых ощущений к глобальным;
10) Вялость или раздражительность.
Необходимо понимать, что утомление является прежде всего сигналом для человека, говоря о том, что физическую нагрузку необходимо уменьшить, изменить вектор или прекратить. Очень сложен для понимания механизм утомления, отметим лишь факт того, что ведущую роль в нем выполняет нервная система и, в первую очередь, блуждающий нерв, тормозя процессы возбуждения, в том числе и уменьшая ЧСС, увеличивая при этом объем кровотока за счет силы сердечных сокращений. Важную роль играет и гуморальная система, способствующая своевременному «ответу» сосудов на объем и ток крови. У спортсменов процессы утомления происходят первым делом за счет «мышечного утомления», в то время как у начинающих любителей здорового образа жизни превалирует «сердечное» утомление. В любом случае нервно — мышечная и сердечно — сосудистая системы являются первообразующими в системе утомления. По описанным выше признакам занимающемуся должно быть понятно, какая система на данном этапе тренировок первой вступила в фазу утомления и какие меры необходимо принимать для того, чтобы выйти из этого состояния.
Наиболее оптимальным путем восстановления является активный отдых. Важно знать, что при выполнении тяжелой работы одной группой мышц во время фазы активного отдыха работа должна совершаться другой группой мышц либо этой же группой мышц, но низкодинамичная работа, например, растяжка. Не рекомендуется пассивный отдых, но в тренировочном цикле по развитию силы максимальным методом или как его еще называют «до отказа», например, отдых между подходами должен быть не менее 5-10 минут строго пассивно.
Исчезновение внешних симптомов утомления еще не говорит о том, что фаза утомления сменилась на фазу новой физической активности. Окончательное решение о продолжении тренировки или о ее окончании, а равно как и к переходу к другому виду работы необходимо принимать только после измерения ЧСС через 3 минуты после легкой физической работы, 5 минут после работы средней интенсивности и 10-12 минут после высокоинтенсивной нагрузки. Пульс в покое после отдыха между подходами должен быть не более 110-130 ударов в минуту. Кроме того, пульсовое значение должно быть сопоставлено с собственными ощущениями человека. Если даже после 10 минутного отдыха присутствует головокружение или головная боль, занятие следует прекратить либо перейти в фазу растяжки, используя упражнения с низкой интенсивностью и амплитудой. Единственным критерием который обычно не берется во внимание — это локальная боль в мышцах, так как накопление молочной кислоты — неизбежный процесс, но даже в этом случае, если боль переходит в глобальную, занятия стоит прекратить.
Куда опаснее и коварнее хроническое утомление или переутомление. Переутомление — многосложный процесс снижения функций организма на фоне воздействия физических и психических нагрузок [2]. Основными симптомами переутомления являются:
1) Глобальная боль в мышцах, иррадиирующая во внутренние органы либо переходящая на большие группы мышц;
2) Резкие головные боли;
3) Снижение уровня проявления всех физических качеств человека на 30-50%;
4) Раздражительность или сонливость;
5) Нарушение сна, потеря аппетита;
6) Судороги мышц;
7) Потеря концентрации внимания;
Снижение рефлексов.
9) Повышение утренних значений ЧСС до 100-120 ударов в минуту;
10) Повышение либо понижение АД.
Способы борьбы с переутомлением включают в себя: применение лекарственных препаратов, пассивный отдых, оздоровительное плавание, прогулки на свежем воздухе, массаж, релакс-ванны, крио-ванны. Необходимо знать, что если процесс переутомления возникает через 5-6 дней после начала занятий, то данную программу тренировок необходимо корректировать в сторону понижения нагрузки и возобновлять процесс только после того, как все показатели соматического здоровья придут в норму.
Резюмируя вышесказанное необходимо сказать о том, что отсутствие или недостаточность знаний о методике самостоятельных занятий физической культурой является серьезной проблемой. Физиологические механизмы усталости, утомления и переутомления являются своеобразным светофором для любого человека, занимающегося самостоятельно. Зная и разбираясь в этих механизмах можно добиться хороших спортивных результатов, предупредить и избежать травм, получить положительные эмоции от занятий.
