Функциональное состояние организма при работе с кардиолидером Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

106

Гуманитарные науки

УДК 338.49

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА ПРИ РАБОТЕ С КАРДИОЛИДЕРОМ

Козлов Р. С., кандидат педагогических наук, доцент кафедры физического воспитания экологического факультета, ФГБОУ ВПО «Майкопский государственный технологический университет», Республика Адыгея, г. Майкоп E-mail: [email protected]

В статье исследуется функциональное состояние тела, вовлеченное в физическую активность с кардиолидером, способность управлять выносливостью и работой, а также сердечным ритмом, объемом, интенсивностью осуществления и функциональным состоянием организма и работой его главных систем. Ключевые слова: мышечная деятельность, мощность, кардиореспираторная система, физические качества.

FUNCTIONAL CONDITION OF THE ORGANISM DURING THE WORK WITH THE CARDIOLEADER

Kozlov R. S., candidate of pedagogical sciences, associate professor of physical training of ecological faculty, FSBEIHPE "The Maykop state technological university", Republic of Adygea, city of Maykop

This article examines the functional state of the body involved in physical activity with kardiolidera, the ability to control endurance and performance, as well as heart rate, volume, intensity of exercise and the functional state of the organism, and the work of its major systems.

Key words: muscular activity, power, cardiorespiratory system, physical qualities.

Тренировка организма способствует воспитанию сопротивляемости организма к условиям мышечной деятельности за счет изменения функционального состояния двигательного аппарата, совершенствование нервной регуляции, совершенствованием координационной функции нервной системы.

Оптимизация деятельности нервной системы определяется изменением уровня нервной регуляции тонических рефлексов, влияния на мышечную структуру и проявление тетаниче-ского сокращения, усиление трофической регуляции, функционального соотношения мышц антагонистов, быстроты сокращения, синергизма мышц. На спринтерской дистанции время работы составляет минимальное время, а при марафонской - часы. С учетом этих факторов принято выделять несколько классов работ по мощности. Бег на короткие дистанции относится к работе максимальной мощности, на средних дистанциях работа оценивается как субмаксимальная, на стайерских - как большая, и бег на марафонской

дистанции - как работа умеренной мощности. Умеренная мощность работы с применением кардиолидера характерна для бега на сверхдлинную дистанцию, отличительной чертой которого является соответствие кислородного запроса возможностям кардиореспираторной системы кислород-обеспечения, т. е. формирование истинно устойчивого состояния [1].

Определенный интерес представляет особенность системы крови в этой работе. Действительно, если признать нормальной концентрацией сахара в крови человека 0,1 % или 100 мг %, то энергообеспечение этой работы, продолжающейся более 2 часов, приведет к падению сахара крови сначала до 0,6 % или к гипогликемии, сопровождающейся появлением галлюцинаций, что небезопасно для бегуна.

Наблюдается обильное потоотделение, которое объясняется переходом механической энергии движения в тепловую, при которой термоотдача уступает теплообразованию и температура тела бегуна может достигать 38 °С и

выше. Выделительная функция характеризуется появлением гемолизированной крови в моче после бега. Осмотическое давление, естественно, в системе падает. По окончании бега отмечается развитие запредельного торможения в коре больших полушарий, играющих охранительную роль. Восстановление систем организма после длинной дистанции длится насколько суток. Происходят мозжечковые расстройства под влиянием длительных кинестезических и вестибулярных влияний на мозжечок, что проявляется в виде тошноты и рвоты, равно как и при длительном плавании стилем кроль.

Большая мощность работы развивается при беге на длинные дистанции, кислородный запрос достигает 6 л/мин. Между кислородным запросом и кислородным потреблением, при гладком беге (примерно 5000-10 000 м ) возникает ложно устойчивое состояние, приводящее к накоплению кислородной задолженности, которая может привести к отказу от работы, хотя тренированные бегуны продолжают бег даже при кислородной задолженности 21,5 л, имея потребление кислорода в 5,5 л/мин. Система кровообращения исчерпывает себя в работе умеренной мощности, хотя может достигаться минутный объем крови, равный 30-40 л.

Значительное увеличение легочной вентиляции до 140 л/мин при ограниченной возможности получения кислорода (недостаток кислорода может достигать 50 % от запроса), и растущей задолженности, равной 10-15 л) сопровождается ростом концентрации молочной кислоты в организме (до 220 мг%), которая нейтрализуется щелочными резервами крови. Обилие молочной кислоты воспринимается хеморецепторами, что может положить конец работе по причине развития утомления аппарата управления (центральная нервная система). Энерготраты при работе большой мощности в 8-10 раз меньше, чем при спринтерском беге (расчет на 1 сек. бега), энергообмен связан с аэробными процессами при явном кислородном голодании [2].

Концентрация глюкозы в крови на первой половине дистанции падает, а на финише может превышать нормальную величину, так как ее утилизация отстает от мобилизации гликогена печени в глюкозу. Таким образом, динамика кон-

центрации глюкозы в крови бегуна на длинную дистанцию обосновывает известную практику приема раствора глюкозы перед забегом для снижения падения ее концентрации во время бега (на начальной стадии). Выделительная система характеризуется наличием молочной кислоты в моче и белка в период восстановления, учитывая, что предел работы определяет кислородная задолженность. Субмаксимальная мощность характерна для гладкого бега на средние дистанции. Кислородный запрос может достигать 9 л/мин, в то время как потребление кислорода у начинающего бегуна не превышает 3 л/мин. Если учесть, что потребление кислорода наступает не сразу, то на первой минуте кислородная задолженность может достигать 7 л, а начиная со второй минуты по 6 литров ежеминутно. Следовательно, за 3 минуты гладкого бега на средней дистанции суммарный кислородный долг составит 19 л, т. е. предельную величину, что может положить конец работе.

Система кровообращения при этой работе характеризуется минутным объемом крови, достигающим 30 л, а с ростом тренированности -35 л. Артериальное давление повышается на 40-70 мм рт. ст. (максимальное) выше нормы. Дыхательная система характеризуется ростом легочной вентиляции до 100-140 л/мин по описанной ранее причине. Она едва поспевает за короткое время развить предельные возможности. Естественно, что при этом возникает ложное равновесие между кислородным запросом и кислородным потреблением. В системе крови накапливается молочная кислота, превышая норму в 10-15 раз (до 250 мг%), что обуславливает падение щелочных резервов крови на 40-50 % от исходной величины. По причине роста кислородной задолженности дыхательный коэффициент превышает единицу. В восстановительный период в моче обнаруживается наличие молочной кислоты, белка, но не столь продолжительно (до 2 ч), как после работы умеренной мощности. Максимальная мощность развивается при беге на дистанцию 100 м. Кислородный запрос составляет около 22 л при истинном потреблении -20 % от суммарного кислородного запроса. Предельная кислородная задолженность нарушает гомеостаз, что воспринимается хеморецепторами

с сигнализацией об этом (обратной афферента-цией) в кору больших полушарий. Между временем бега и мощностью работы (по запросу на кислород и его потреблением) обнаруживается обратная зависимость.

Следовательно, в условиях бега дистанции 100 м все системы организма не успевают развить своих предельных возможностей из-за короткого времени. Дыхание отличается высокой частотой при дыхательном коэффициенте, равном 2 единицам. Молочная кислота достигает 100 мг%, что выше нормы (10 мг%). Восстановительный период сравнительно невелик и колеблется в пределах 20-40 мин. Эффективное управление соревновательной деятельностью связано с постоянной информацией спортсмена об эффективности его действий, выдерживания технико-тактических планов, особенностях выступления основных конкурентов. В каждом виде спорта существует своя система эффективного управления. В некоторых видах она достаточно проста и позволяет спортсмену корректировать свои действия на основе объективно получаемой информации со стороны тренеров, судей, соперников и партнеров. Такое положение, например, имеет место во многих циклических видах (конькобежный спорт, лыжный спорт, велосипедный спорт и др.), в которых спортсмен или команда постоянно получают информацию о выдерживании заданного технико-тактического плана, указания тренера по коррекции действий, сведения о выступлениях основных соперников. Огромные возможности для эффективного управления соревновательной деятельностью в различных видах спортивной деятельности, своевременные предпосылки для этого создают частые паузы, порядок замены игроков. В различных видах спорта возможности для разнообразного эффективного управления соревновательной деятельностью крайне ограничены либо в силу скоротечности соревновательной деятельности (например, бег на короткие дистанции), либо в силу затрудненности передачи информации (например, плавание). Решение всего комплекса стратегических задач специализированной спортивной тренировки может стать реальностью только при условии широкого внедрения в практику учебно-тренировочной деятельности автоматизированных

систем управления физическими нагрузками, позволяющими каждому занимающемуся достаточно быстро и основательно, без ущерба для здоровья адаптироваться к индивидуально приемлемым (по параметрам необходимости и достаточности) нагрузкам, предъявляемым в строгом соответствии с текущим морфофункциональным состоянием и особенностями ответной реакции организма занимающегося в процессе организации каждого тренирующего воздействия. Как вспомогательное тренировочное средство кардиолидер позволяет объективно оценить «энергетическую стоимость» упражнений. Часто интересное с виду упражнение иногда не дает должного тренирующего эффекта. А упражнение менее увлекательное, наоборот, позволяет совершенствовать не только технико-тактическую подготовку, но и физические качества. Бег, как один из видов физической нагрузки циклического типа, характеризуется вовлечением в деятельность практически всей скелетной мускулатуры. При этом в зависимости от дистанции имеет место различный характер энергозатрат общая мощность, длительность нагрузки, ее распределение во времени и общее время работы. На спринтерской дистанции время работы составляет минимальное время, а при марафонской -часы. С учетом этих факторов принято выделять несколько классов работ по мощности. Бег на 100 м относится к работе максимальной мощности, на средних дистанциях работа оценивается как субмаксимальная, на стайерских - как большая, и бег на марафонской дистанции - как работа умеренной мощности. Умеренная мощность работы характерна для бега на сверхдлинную дистанцию, отличительной чертой которого является соответствие кислородного запроса возможностям кардиореспираторной системы.

Развитие двигательных качеств затрагивает и вегетативные системы обеспечения и другие системы, перестраивая их. Например, тренировка на силу изменит химический состав и толщину мышечных волокон, а тренировка на воспитание качества быстроты изменит лабильность клеток центральной нервной системы, волокон скелетных мышц. Тренировка, направленная на воспитание качества выносливости стимулирует кардиореспираторную, эндокринную систему [3].

Сила есть общее качество, которое проявляется через уровень напряжения скелетной мускулатуры, варьируя от граммов до килограммов, гипертрофируясь под действием упражнений с тяжестями, меняя свой химический потенциал (рост миозина, проявление его как аденозинтри-фосфотазы). Воспитание силы происходит за счет увеличения мобилизации двигательных единиц в мышцах агонистах, торможения мышц антагонистов в координируемых движениях, усиления симпатического влияния вегетативной нервной системы. Динамическая работа и статические усилия имеют определенное значение в формировании качеств силы. Так, изометрический режим работы обеспечивает до 80 % прироста силы при меньшем приросте силы от динамической работы.

Быстрота проявляется в скорости движения, темпе, времени сенсомоторной реакции, что используется в практике определения параметров этого качества. Его можно определить протяженностью пути, выполняемого испытуемым на специальном приборе в единицу времени. Можно определить быстроту числом двигательных реакций в единицу времени (теппинг-тест) и величиной скрытого времени двигательной реакции на условный сигнал.

Выносливость характеризуется временем выполняемой работы, сохранением работоспособности и повышением сопротивляемости организма утомлению. Выносливость спринтера проявляется к сопротивлению анаэробным условиям работы. Марафонская дистанция требует от бегуна сопротивляемости возникающей гипогликемии.

Морфология выносливости состоит в перестройке мышц, связок, костей, внутренних органов, а биохимия выносливости формируется в зависимости от причин возникающего утомления (истощение энергоресурсов, кислородная недостаточность, образование продуктов распада при работе). Выносливость оценивается в виде общей выносливости, т. е. длительности работы определенной интенсивности и скоростной выносливости, что проявляется способностью поддерживать высокий темп работы в условиях анаэробных процессов и мощной обратной им-пульсации и т. п.

Статическая выносливость - это способность непрерывно поддерживать напряжение скелетных мышц, а силовая выносливость проявляется при выполнении динамической работы со значительными нагрузками, приходящими на кардио-респираторную систему. Развитие выносливости построено на совершенствовании координации двигательных и вегетативных функций, росте функциональных возможностей систем вегетативного обеспечения, прежде всего. Повышение выносливости зависит от степени развития кардиореспираторной системы, системы крови, запасов энергоресурсов, мощности аэробных и анаэробных процессов в работе, координации двигательных и вегетативных функций.

Ловкость проявляется сложностью, точностью координационных отношений, экстраполяций новых двигательных актов на фоне старых коорди-наций и основывается на условно-рефлекторных и безусловно-рефлекторных координациях. Возможен «перенос» результатов ловкости в одних движениях на симметричные не упражнявшиеся мышцы, что основано на генерализации условно-рефлекторных связей, взаимодействии центров симметричных конечностей. Существует взаимосвязь между развитием, воспитанием силы, скорости движения и выносливости в условиях разнообразных тренировок. Ловкость, как двигательное качество, является вторичным качеством, зависящим от развития силы, быстроты, выносливости.

Развитие ловкости связано с функциональным состоянием нервной системы, скорости переработки поступающей информации, скорости программирования моторных действий.

Ловкость проявляется точностью движений в пространстве и времени, точностью пространственной и временной, быстротой и точностью движений на внезапные сигналы.

Способность человека выполнять движения с максимальной амплитудой обычно определяют термином «гибкость». Как двигательно-коорди-национное качество, гибкость можно определить также и как способность человека изменять форму тела и его отдельных звеньев, в зависимости от двигательной задачи. Основу гибкости как координационно-двигательного качества составляют следующие компоненты: особенности

строения суставно-связочного аппарата; состояние возбудимости и растяжимости мышц; степень мышечно-суставной чувствительности.

Высокая возбудимость и лабильность мышц повышает их растяжимость, без чего невозможно проявление гибкости. Под воздействием тренировочных нагрузок происходят как морфологические, так и биохимические изменения в работающих мышцах, что приводит к повышению возбудимости и лабильности мышц.

При выполнении движений, связанных с проявлением гибкости, происходит повышение про-приоцептивной чувствительности в результате выработки тонкой дифференцировки сигналов, что позволяет увеличивать прирост показателей гибкости с учетом конкретных ее проявлений.

Гибкость тела - показатель его молодости. С возрастом обычно подвижность крупных звеньев тела увеличивается с 7 до 13-14 лет и, как правило, стабилизируется до 16-17 лет, а затем имеет устойчивую тенденцию к снижению в юношеском возрасте.

Мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы. Функциональные особенности сердца касаются всех его функций: автоматии, возбудимости, проводимости и сократимости. Наибольший интерес представляет сократительная функция миокарда, которую оценивают в основном по показателям кардиодинамики и гемодинамики.

Для количественной оценки кардиодинамики применяется фазовый анализ систолы левого желудочка. Он заключается в измерении продолжительности периодов и фаз систолы.

У спортсменов, тренирующихся на выносливость, длительность основных фаз систолы существенно отличается от зарегистрированных у большинства здоровых людей. Эти особенности кардиодинамики получают наибольшее отражение в так называемом полном фазовом синдроме гиподинамии (ПФСГ) миокарда, который выражается главным образом в удлинении фазы изово-люмического сокращения, снижении скорости повышения давления в желудочке, относительном укорочении периода изгнания, увеличении КДО и массы миокарда. ПФСГ миокарда является одним из проявлений принципа экономичности сердечной деятельности у спортсменов и ука-

зывает на то, что спортивное сердце в условиях покоя работает более экономично во время каждой систолы. Более экономичен у спортсменов и процесс опорожнения сердца: основная часть систолического объема крови выбрасывается в самом начале периода изгнания.

У лиц, занимающихся преимущественно ско-ростно-силовыми видами спорта, кардиодина-мика мало отличается от той, которая характерна для здоровых нетренированных людей.

Сократительная функция миокарда оценивается по тому количеству крови, которое выбрасывается из сердца в покое и при нагрузке по показателям гемодинамики. Как известно, ударный объем крови у здоровых нетренированных людей чаще всего колеблется в пределах 40-90 мл, у спортсменов в пределах 50-100 мл (у некоторых спортсменов в условиях покоя эти величины составляют 100-140 мл). Таким образом, есть основание говорить, что у спортсменов в условиях покоя обнаруживается тенденция к увеличению ударного объема крови. Имеется два механизма, объясняющих эту тенденцию. Один из них связан с антропометрическими особенностями спортсменов: чем больше у них рост и вес или, иными словами, чем больше площадь поверхности тела, тем больше и ударный объем крови. Другой механизм увеличения ударного объема крови у спортсменов связан с характером спортивной деятельности. Наибольшие величины систолического объема обнаруживаются у спортсменов с высоким уровнем общей физической работоспособности (у лыжников, велосипедистов, стайеров и т. д.).

У лиц с относительно невысоким уровнем общей физической работоспособности величины ударного объема крови также относительно меньше (как правило, в нормальных пределах).

Главный гемодинамический показатель минутный объем кровообращения характеризует уровень кровоснабжения тканей и связанную с этим доставку к ним кислорода и выведение из них углекислоты. В условиях покоя у здоровых нетренированных людей этот показатель, зарегистрированный при горизонтальном положении тела, обычно равен 3-6 л/мин, при вертикальном

положении тела, когда несколько уменьшается венозный возврат крови к сердцу, 2,5-5 л/мин.

У спортсменов величина минутного объема кровообращения колеблется в весьма широких пределах: от 3 до 10 л/мин (при вертикальном положении тела). Брадикардия у спортсменов может быть чрезвычайно выраженной - до 29-34 уд/мин. Имеются отдельные наблюдения еще более низкого ритма. У многих спортсменов брадикардия наблюдается на протяжении всего времени бодрствования. У некоторых же в середине и в конце рабочего дня при исследовании в вертикальном положении или в положении сидя брадикардия не выявляется.

Уменьшение ЧСС у спортсменов препятствует «изнашиванию» миокарда и имеет важное оздоровительное значение. На протяжении суток, в течение которых не было трениро-

вок и соревнований, сумма суточного пульса у них на 15-20 % меньше, чем у лиц того же пола и возраста, не занимающихся спортом. Характерно, что даже в дни напряженных тренировок, когда отмечается выраженная тахикардия, суточная сумма пульса оказывается все-таки меньше, чем у нетренированных людей.

Функциональные характеристики сердечнососудистой системы особенно демонстративны при физической нагрузке. Так минутный объем кровотока при максимальных нагрузках может повышаться до 25-40 л/мин (зарегистрированы даже величины, равные 42 л/мин). При непредельных физических нагрузках повышение минутного объема кровообращения в широком диапазоне мощностей линейно связано с интенсивностью мышечной работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Козлов Р. С. Индивидуализация физической нагрузки применения методом кардиолидирования // Р. С. Козлов. Вестник МГТУ. - 2015. - Вып. 2. - С. 70-74.

2. Козлов Р. С. Применение кардиолидера в тренировочном процессе в различных видах спорта // Р. С. Козлов. Вестник МГТУ. - 2015. - Вып. 1. - С. 88-93.

3. Свечкарёв В. Г. Совершенствование двигательных возможностей человека посредством современных автоматизированных систем управления в физическом воспитании и спорте // В. Г. Свечкарёв. Социальная политика и социология. - 2013. - № 2 (93). -С. 319-330.