CC BY
57
УДК 616.1+796.077.5
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НАГРУЗОК ЛОКАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ В ЮНОШЕСКОМ СПОРТЕ
Т.В. Потапова*, А.П. Аракелян, В.В. Эрлих *ТГУ, г. Тюмень; ЮУрГУ, г. Челябинск
Представлены изменения индекса напряжения у юных спортсменов сим-патикотоников и парасимпатикотоников под воздействием нагрузок локального характера.
Ключевые слова: локальные нагрузки, физиологическая и биохимическая адаптация, сердечно-сосудистая система, двигательные единицы, утомление, индекс напряжения, функциональная проба, восстановление.
Управление процессом спортивной тренировки во многом определяется выбором наиболее эффективных средств и их оптимальных сочетаний, где локальным нагрузкам в форме специальноподготовительных, специальных и подводящих упражнений отводится важная роль [5].
По мнению автора, локальные механизмы кровоснабжения работающих мышц в значительной мере определяются капиллярной сетью и со-судисто-нейромышечными реакциями. Длительность фаз произвольного сокращения и расслабления во многом обуславливает эффективность кровоснабжения мышц [17]. Окислительные свойства мышц в большой степени, чем МПК, детерминируют работоспособность в циклических видах спорта [15].
Отставание в развитии отдельных мышечных групп может привести к несовершенству двигательной структуры, к невозможности полноценно использовать ключевые нейромышечные системы в целостном движении. Исправление этого частного момента открывает возможности и для ликвидации недостатков в спортивной технике.
Придавая доминирующее значение нейрофизиологическим компонентам движения, классическая физиология считает их доминантными относительно других органов и систем. Однако научные изыскания последних лет [19, 28] с применением современных методов математической статистики свидетельствует об управляющем действии мышц, иммунной системы в регуляции ключевых процессов организма спортсмена [1,6, 24].
Метод избирательной направленности нагрузок открывает широкие возможности использования максимальных усилий в развитии быстроты, силовой и скоростной подготовки спортсменов различной квалификации с целью обеспечения принципа соответствия тренировочной нагрузки (ТН) даже на этапах начальной подготовки требованиям будущих соревнований и обучения технике на высоких уровнях развития быстроты и скоростно-силовых качеств. Значение локальных и
региональных упражнений определяется характером их воздействия в связи с возрастными и половыми особенностями обмена веществ.
Темпоритмовые параметры циклических ло-канаций детерминированы ключевыми механизмами управления движениями, которые по мнению
Н.А. Берштейна [4] направлены на стандартизацию и стабилизацию произвольной двигательной активности. Например, эксцентрический режим работы мышц, позволяющий в ряде естественных движений человека получить 35-70 % механической эффективности без дополнительных метаболических затрат [18]. Обозначенные биологические положения лежат в основе оптимальных методических направлений тренировочных воздействий, повышающих спортивную работоспособность, зависящую от уровня функционирования социальнорегиональных структур нейромышечных и сосудистых взаимодействий.
При мышечных нагрузках локального характера изменения в деятельности миокарда выражены значительно меньше, чем при нагрузках общего характера. В процентном отношении эти изменения наиболее выражены у подростков в активные фазы пубертата, что еще раз подтверждает практическое значение мышечных воздействий локального характера в процессе физического воспитания учащихся [4,21].
Деятельность сердечно-сосудистой системы (ССС) у подростков при нагрузках локального характера также имеет особенности, состоящие в значительных изменениях диастолы, а не систолы.
Функциональные особенности ССС в возрастном аспекте детерминированы интракардиальными и интравазальными факторами. Не зависят от нее экст-ракардинальные и экстравазальные компоненты.
Внутренние факторы определяются структурными и функциональными состояниями различных компонентов сердечно-сосудистой ткани [23].
В развитии и дифференцировании миокарда у подростков отмечается определенная этапность, которая характеризуется следующими показателями:
-мышечные клетки и другие составные элементы миокарда находятся в состоянии созревания;
- соединительная ткань миокарда все еще слабо выражена;
- единице объема миокарда соответствует большее количество сосудов;
-мелкие коронарные сосуды имеют относительно больший калибр, а анастомозы коронарной системы сильнее выражены.
В электромиографических исследованиях амплитуды и частоты осцилляций ног и туловища при максимальных мышечных нагрузках общего и избирательного характера установлено увеличение амплитуды и частоты биопотенциалов мышц при максимальной локальной нагрузке относительно максимальной общей нагрузки (Р < 0,01). По данным [27] величина уровня возбудимости коры головного мозга при статической работе, производимой двумя ногами, в среднем 1,9-3,5 раза выше, чем при работе одной ногой. По данным автора, величина уровня возбудимости сенсомоторной зоны нижних конечностей при статической работе той же интенсивности, что и при работе производимой одной ногой. Факт значительного преобладания уровня возбудимости коры головного мозга в целом и сенсомоторной зоны ног при статической работе объясняется влиянием вовлечения в работу значительно большего количества мотонейронов при работе двумя ногами.
Неравномерность развития отдельных мышц имеет особое значение, которое следует учитывать в спортивной тренировке. Использование упражнений локального характера позволяет совершенствовать двигательную функцию человека без долговременного значительного повышения функций вегативных органов в спортивной тренировке.
Стандартизация темпоритмовых значений тренировочных воздействий соревновательной направленности формирует новый динамический стереотип спортивного потенциала. Стандартная частота нейромышечных сокращений приводит к формированию пластичной специализированное™ действия спортсмена. Целенаправленная практика эксцентричных режимов мышечных сокращений в различных видах спорта заметно повышает механическую эффективность, развивает локальные механизмы, детерминирующие спортивную результативность. В этой связи рекомендуется использование специально-подготовительных упражнений на тренажерах, реабилитирующих тренировочных воздействий, направленных на локально-региональные структуры и функции, детерминирующие физическую работоспособность.
Электронейромитра данные показывают, что по мере развития утомления как при статической, так и при динамической работе происходит увеличение амплитуды потенциалов действия мышцы, уменьшение их частоты, увеличение суммарной биоэлектрической активности [17].
Интерес представляют электромиографиче-ские сдвиги при первичных нейромышечных на-
рушениях, имеющие место в юношеском спорте. Наиболее часты воспалительные причины миопа-тий, возникающих в скелетной мускулатуре (миозин, артрит, дерматомиозит, цистицеркоз и др.). ЭМГ-изменения не показывают специфических различий для отдельных видов миопатий. Амплитуда ПД ДЕ при мопатиях снижена на 35 % по сравнению с нормальной. Существуют метаболические миопатии. Мистоническая реакция отражает нестабильность мембранного потенциала мышечного волокна, указывает на выраженные ауторитмические свойства [12]. Считают, что при миотонии, по видимому, нарушена регуляция концентрации кальция в саркоплазме мышечного волокна. Это указывает на участие внутренней мембранной системы патогенезе миопатии. Исследования нейромышечной системы под воздействием ТН не потеряли актуальности и практического значения. Например, реобаза характеризует пороговое сокращение мышц, вызывает критическую деполяризацию мембран мышечного нерва. Хро-наксия прослеживает пороговую реакцию, характеризует время воздействия тока при силе, равной 2 реобазам. Кривые «интенсивность - время» получены у здоровых и больных (Engelman), они позволяют диагностировать состояния нейромышечной системы, в том числе и в спорте.
Наиболее точным критерием, характеризующим возбудимость, является энергетической хро-ноксиметрический показатель. У здоровых взрослых людей амплитуда электрических ответов начинает уменьшаться, если частота стимулирования превысит 60-70 кол./с. Если при таких колебаниях амплитуда уменьшится, то считают, что нервно-мышечная передача нарушена. Снижение амплитуды обычно учитывается при сравнении первичного ПД. Сократительная функция мышц в норме пропорциональна при механической и электрической активности. Механическая часть регистрируется с помощью динамометра, когда напряжение активированной мышцы воспроизводится при изометрическом сокращении (механограмма).
В двигательном анализаторе человека даже после утомительной работы субмаксимальной интенсивности (80 % от максимальной) сохраняется значительный резерв силы и выносливости. Он позволяет не только сохранить, но и повысить работоспособность двигательного аппарата в процессе переключения двигательной активности.
Еще в 1980 году в электромиографических исследованиях было обнаружено, что переключение двигательных режимов положительно сказывается на активности и продолжительности работы на пальцевом эргографе. Установлено, что утомление связано не только с тратой энергетических веществ, но и с длительным пребыванием ЦНС в состоянии возбуждения, приводящие в дальнейшем к торможению. Согласно современным исследованиям, достижения одних и тех же результатов в организме может обеспечиваться различными интеграциями и взаимодействием специализиро-
Интегративная физиология
ванных функциональных систем. Осуществление одного и того же движения возможно за счет различных двигательных единиц, или иначе принципа переключения нервных центров. Принцип вариантности двигательных функций является общим принципом длительной работы [1, 10]. Структура целостного акта варьирует как за счет изменения последовательности и длительности активности отдельных мышц или нейромышечной регуляции, так и за счет различных сочетаний частоты и глубины дыхания, метаболических изменений, колебаний сердечных сокращений, величины потребления кислорода и других показателей [14,22].
Результаты исследований подтвердили высокую эффективность тренировочного воздействия локальных нагрузок [5]. Одна и та же нагрузка по степени адаптации к ней и последовательности ее выполнения в комплексе других нагрузок оказывает различное тренировочное воздействие [5, 7, 16, 25]. Влияние на организм ТН на все группы мышц хорошо согласуется с данными В.М. Зациорского [7].
Возможность значительного увеличения дозировки при избирательно-направленных мышечных нагрузках локального характера имеет особое значение в процессе физического воспитания учащихся, где существует относительно большой интервал отдыха между смежными уроками. Использование избирательно-направленных нагрузок локального характера открывает возможность последовательного улучшения функционирования нейромышечной системы занимающихся, что в связи с биологическими особенностями детей школьного возраста имеет особо важное значение. Установлено, что темп развития двигательной функции при направленной мышечной нагрузке по показателям силы подростков 14-15 лет значительно выше, чем при нагрузках общего характера.
Результаты тестирования 15-16-летних пловцов опытной группы при проплывании 100 м кролем на груди составили 55,8 с, а в группе контроля (без применения локально-региональных воздействий эксцентрического характера) - 57,5 с. Педагогический эксперимент длился в течение шести месяцев.
Использование в тренировке юных пловцов нагрузок локального характера при совершенство-
вании спортивной техники способствует улучшению функционального состояния и системы кровообращения организма спортсмена (Р < 0,05).
Оценка физической работоспособности в спорте подростков имеет важное практическое значение из всего наличия тестов и функциональных проб [3, 11, 20]. Наиболее доступен в практике массового спорта, тест нашагивания на скамейку [26].
Для обследуемых каждой возрастной группы по данным, разработанным А.Г. Хоружевым, определяется необходимая высота первой (Ьц) и второй (Ь2) ступенек, темп восхождения в минуту (Ь), поправочный коэффициент на первую (К]) и вторую (Кг) нагрузки, которые равняются соответственно для:
15-16 лет - 25 и 45 см, 30 восхождений в мин: 1,08 и 1,09 мин;
17-18 лет - 30 и 50 см, 30 восхождений в мин: 1,10 и 1,15 мин.
В многочисленных работах на практике по величине Р\¥С17о определяются косвенным методом максимальное потребление кислорода (МПК). Широкое распространение в этом плане получил метод Карпмана В.Л. и соавторов [11,12].
МПК= 1,7 Р\¥С17о + 1240. Отмечается высокой корреляцией (ч! = 0,735 и ч2 = 0,8) данной формулы с прямым методом по Дугласу - Холдену у лиц от 15 лет и старше.
В связи с этим были предложены формулы для оценки МПК у детей и подростков с учетом возраста, пола и биологической зрелости, как у занимающихся, так и незанимающихся спортом: Для подростков-спортсменов МПК = 0,0002 Р^УСпо + 0,668 (±К).
Для подростков, не занимающихся спортом, МПК = 0,0017 Р\УСпо + 0,677 (±К).
Для девушек-спортсменок МПК = 0,0026 PWC17o + 0,297 (±К).
Для девушек, не занимающихся спортом,
МПК = 0,0024 Р'\¥СП0 + 0,434 (±К). Применение дифференцированного теста \V170 [21] показало, что у представителей циклических, ациклических видов спорта он различается. Даже в видах спорта на выносливость он существенно отличается (табл. 1).
Таблица 1
Результаты тестирования в различных видах спорта
По- каза- тель 15-16 лет 17-18 лет 18-19 лет 16-19 лет 16-19 лет 16-19 лет
1-й р. КМС Контроль п = 20 1-й р. КМС Контроль п = 30 МС, мсмк п= 10 Контроль п = 30 Лыжники п = 22 Конькобежцы п = 25 Борцы п = 28
Плавание спортивное
^170 16,90 ± 0,90 15,90 ± 0,80 18,20 ± 2,00 14,60 ± 0,78 19,50 ± 1,70 14,60 ± 0,70 24,70 ± 1,12 22,2 ± 1,30 19,20 ± 1,12
\УА170 14,82 ± 1,40 9,52 ± 0,70 11,40 ± 0,50 9,20 ± 0,92 15,40 ± 0,54 9,20 ± 0,92 13,80 ± 0,21 10,80 ± 0,52 12,20 ± 0,93
К 1,08 ± 0,05 1,71 ± 0,08 1,60 ± 0,08 1,61 ± 0,15 1,28 ± 0,05 1,61 ± 0,08 1,80 ± 0,03 2,05 ± 0,08 1,57 ± 0,07
На этапах начальной подготовки прослеживаются связи между 170 соответственно и костной массы (ч = 0,52 и ч = 0,50). Следует отметить, что в исследованиях А.П. Исаева, С.А. Кабанова [8, 10] установлены корреляции ранга спортивного мастерства с массой тела борцов в границах весовых категорий. Следует также отметить, что индекс массы тела коррелирует с составным тела [8].
Физическая работоспособность связана с механизмами регуляции сердечного ритма [2], типа кровообращения с нейрогуморальной регуляцией МОК в условиях относительного покоя [29].
По мнению авторов, гемодинамические особенности гиперкинетического типа кровообращения здоровых обследуемых по сравнению с гипокинетическим вариантом заключаются в стабильном превышении объема внеклеточной жидкости и теледиастолического объема артериальной системы, преобладании положительных хроно- и ино-тропных эффектов миакарда, понижении периферического сопротивления резистивных сосудов. Гемодинамический гомеостаз в условиях увеличенного объема циркуляции обеспечивается свойственными только гиперкинетическому типу механизмами нейрогуморальной регуляции. Особенности заключаются в приорететном влиянии на МОК гормонов гипатоламо-гипофизарно-кортико-медуллярной системы (кортикотропин-рилизинг-фактор, (3-эндорфин, соматотропин, АКТГ, кортизол, эстрогены и адреналин) и системы нейротрансмиттеров (дофамин, норадреналин, субстанция П). Регуляторные эффекты этих систем сочетаются с выраженным влиянием на гемодинамику предсердного натрийуретического пептида. Реализация механизмов нейрогуморальной регуляции сократительной функции миокарда и тонуса гладкой мускулатуры сосудистой стенки осуществляется с участием Са** - кальмодулированной системы при повышенном уровне внутриклеточного кальмодулина. Исключительно важна роль магния в сократительной способности миокарда.
Все эти регуляторы, функционирующие как единый регуляторный комплекс и непосредственно взаимосвязанные с объемом циркуляции, отнесены к 1-му уровню регуляции МОК. Есть основа-
ния полагать, что механизмы нейрогуморальных влияний на МОК регуляторов 1-го уровня связаны с активностью рецепторных систем в миокарде и сосудистой стенке.
Представляло интерес исследование состояния механизмов регуляции сердечного ритма не только в покое, но и в восстановительном периоде после выполнения нагрузки в дифференцировоч-ном тесте W17o. Анализ изменения показателей КИГ в восстановительном периоде показал различие в реакциях на субмаксимальную нагрузку у симпатикотоников и ваготоников (табл. 2).
Так, у пловцов-симпатикотоников при выполнении обеих нагрузок и в большой степени после педалирования руками отмечается тенденция к снижению ИН, в то время как у ваготоников наблюдается обратная реакция, т.е. тенденция к нарастанию ИН.
У конькобежцев-симпатоников ИН несколько увеличивается после педалирования руками (Р < 0,05). У ваготоников же отмечено статистическое достоверное его увеличение, более значительное - после выполнения работы руками.
Однако как у пловцов, так и у конькобежцев в восстановительном периоде ИН у симпатоников оставался в 2-2,5 раза выше, чем у парасимпатико-тоников. Иными словами, после субмаксимальных дозированных нагрузок у симпатоников он оставался высоким, а у парасимпатиков - низким. Таким образом, если повышение ИН в ответ на физическую нагрузку у парасимпатитоников следует рассматривать как нормальную реакцию, связанную с повышением уровня симпатической регуляции сердца, то постоянно высокий ИН у симпатикотоников в покое и после выполнения ФН может свидетельствовать о неудолетворительном состоянии регуляторных механизмов сердца и о возможном лимитировании работоспособности юных спортсменов.
Литература
1. Адаптация человека к спортивной деятельности / А.П. Исаев, С. А. Личагина, Р. У. Гат-таров и др.; науч. ред. Г.Г. Наталов. — Ростов н/Д: РГПУ, 2004. - 236 с.
2. Аксенов, В.В. Оценка состояния хроно-и
Таблица 2
Индекс напряжения (ИН) у юных пловцов и конькобежцев 15-18 лет после выполнения нагрузки в зависимости от преобладания симпатической или парасимпатической регуляции миокарда
Специализация Тип регуляции п/п Индекс напряжения
Исходные данные После вращения педалей ногами После вращения педалей руками
Пловцы Симпатикотоники 14 182,0 ± 19,0 148,20 ± 13,06 136,30 ±7,04
Парасимпатикотоники 20 74,00 £3,22 86,26 ±4,14 Х1-2 78,38 ±0,19
Конькобежцы Симпатикотоники 14 15,40 ± 15,12 192,00 ± 6,02 166,00 ±0,36
Парасимпатикотоники 16 62,50 ±2,92 X 78,30 ±3,28 Х1-2 88,22 ± 3,22 Х1-3
Примечание. Знаком X отмечаны статистические достоверные отличия между показателями симпатикотоников и парасимпатикитоников.
Интегративная физиология
инотропной функции сердца у лиц с различной физической тренированностью на основе использования математических методов анализа кардиосигналов: автореф. дис. ... канд. биол. наук/В.В. Аксенов. - М.: Институт медико-биологических проблем М3 СССР, 1984. — 26 с.
3. Аулик, И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте /И.В. Аулик. — М.: Медицина, 1990. — 192 с.
4. Бернштейн, Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности: монография / Н.А. Бернштейн. — М.: Медицина, 1966. - 340 с.
5. Вашляев, Б.Ф. Оптимизация тренировочных воздействий в подготовке квалифицированных конькобежцев-многоборцев: автореф. дис. ... канд. пед. наук / Б.Ф. Вашляев. - Тюмень, 2006. -26 с.
6. Долгушин, ИИ. Иммунология травмы / И.И. Лифшиц. — Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1989. —187 с.
7. Зациорскш, В.М. Физические качества спортсмена: монография / В.М. Зациорский. — М.: Физкультура и спорт, 1970. — 200 с.
8. Исаев А.П. Механизмы долговременной адаптации и дисрегуляции функций спортсменов к нагрузкам олимпийского цикла подготовки: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / А.П. Исаев. - Челябинск, 1993.-537 с.
9. Кабанов, С.А. Медико-биологические и педагогические критерии адаптивно-компенсаторных изменений в управлении тренировочным процессом дзюдоистов: учебное пособие / С.А. Кабанов. - Тюмень: Вектор-Бук, 2008. - 76 с.
10. Кабанов, С.А. Программирование тренировочного процесса дзюдоистов высших разрядов: дис. ...канд. пед. наук/ С.А. Кабанов. - Челябинск: УралГАФК, 1996. -172 с.
11. Карпман, В.Л. Исследование физиологической работоспособности у спортсменов / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1974. — 91 с.
12. Карпман В.Л. PWCno проба для определения физической работоспособности / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, В.Г. Любина // Теория и практика физической культуры. - 1969. -№12. -С. 37.
13. Левицкий, Д.О. Биохимия мембран. Кальций и биологические мембраны: монография / Д.О. Левицкий. — М.: Высшая школа, 1990. —118 с.
14. Медведев, В.И. Адаптация: монография /
B.И. Медведев. — СПб.: Институт мозга человека РАН, 2003.-584 с.
15. Мелленберг, Г.В. Концепция специализированного моделирования соревновательной деятельности / Г.В. Мелленберг, Г.Р. Сайдхужин // Теория и практика физической культуры. — 1994. - № 9. —
C. 14-18.
16. Набатникова, М.Я. Основы управления подготовкой юных спортсменов: монография / М.Я. На-батников. - М.: Физкультура и спорт, 1982. -280 с.
17. Особенности сократительных и релаксационных характеристик мышц у спортсменов
высоких квалификаций различных видов спорта /
A.П. Исаев, С.А. Лигачина, Р. У. Гаттаров и др. // Теория и практика физической культуры. - 2006. — № 1. - С. 28-33.
18. Потапова, ТВ. Адаптивные реакции конькобежцев высокой спортивной квалификации / Т.В. Потапова, А.П. Исаев // Теория и практика физической культуры. - 2008. -№ 8.- С. 3-6.
19. Потапова, Т.В. Адаптивно-компенсаторные реакции организма юных спортсменов под воздействием нагрузок прогрессивной тренировки и восстановления / Т.В. Потапова, А.М. Мкрутян,
B.В. Эрлих; под науч. ред. А.П. Исаева. - Тюмень: Изд-во ТГУ, 2008. -258 с.
20. Смирнов, К.М. Физическая работоспособность человека: монография / К.М. Смирнов. — Новосибирск: Наука, 1970. —131 с.
21. Филимонов, В.И. Дифференцированный тест Wno и особенности кровообращения в конечностях у юных спортсменов / В.И. Филимонов, ЮР. Владова, Ф.И. Василенко // Физиология и развития человека: тез. докл. II Всесоюз. конф. — М., 1981. - С. 88.
22. Фомин, Н.А. Адаптация: общебиологические и психофизиологические основы: монография / Н.А. Фомин. — М.: Теория и практика физической культуры, 2003. - 383 с.
23. Функциональная диагностика в детском возрасте / под ред. Ст. Коларова и В. Гатева. — София: Медицина и физкультура, 1979. - 443 с.
24. Хаитов, P.M. Физиология иммунной системы: монография /P.M. Хаитов. - М.: ВНИИТИ РАН, 2001. - 224 с.
25. Харе, Д. Учение о тренировке: пер. с нем. / Д. Харре. - М.: Физкультура и спорт, 1971. - 438 с.
26. Хоружев, А.Г. Методы оценки физической работоспособности и функционального состояния сердечно-сосудистой системы в медицине и физиологии / А.Г. Хоружев. — Челябинск: Форум-издат, 1993. — 89 с.
27. Шабунин, Р.А. Оценка качества регулирования сердечного ритма у детей и подростков / Р.А. Шабунин // Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение: тез. Междунар. симпоз. / отв. ред.: P.M. Ба-евсий, НИ. Шлык. - Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1996. - С.114-115.
28. Электромиографическая характеристика волновой активности нервно-мышечной системы студентов 1—3-й групп здоровья в состоянии произвольного расслабления и напряжения мышц / А.П. Исаев, Р. У. Гаттаров, Ю.Н. Романов, В.И. Ляпкало // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». -2007. -Вып. 10. -№ 2 (74). - С. 20-31.
29. Яковлев Г.М. Типы кровообращения здорового человека: нейрогуморальная регуляция минутного объема кровообращения в условиях покоя / Г.М. Яковлев, В.А. Карлов // Физиология кровообращения. —1992. — Т. 18, №6. — С. 86-108.
Поступила в редакцию 15 января 2009 г.
