Физиологическое содержание утомления (Дефицит АТФ)

Содержание

Сущность утомления как физиологического процесса

Физиологическое содержание утомления (Дефицит АТФ)

Нередко общая усталость появляется при отсут­ствии утомления. На первый взгляд это может пока­заться странным. Однако память практически каждо­му из читателей может подсказать подобные ситуа­ции. Возьмем, к примеру, школьников.

Они часто жа­луются, что быстро устают в классе. Специалисты уста­новили, что это далеко не всегда связано с истинным утомлением. Гигиенисты пишут об особой форме школьной усталости. Она развивается зимой в душ­ных классах со спертым, «мертвым» воздухом.

Доста­точно посидеть в таком помещении полчаса  час, и возникают сонливость, вялость, плохое настроение. Собственно утомления здесь нет, его вызывает только работа. При заболевании нервной системы усталость иногда становится хронической.

Врачи тогда говорят об астеническом состоянии. Утомления здесь тоже нет.

Еще одна особенность  при легкой, но однооб­разной деятельности утомление возникает и разви­вается значительно быстрее, чем при разнообразном труде. К тому же оно имеет, как правило, локальный характер. Устают только отдельные работающие орга­ны, обычно руки, спина, зрение или слух.

Это связано с особенностями монотонной работы, вызывающей по­вышенное нервно-психическое напряжение. Имеют значение и особенности психики человека. Общитель­ные люди, стремящиеся к активному контакту с внеш­ним миром (экстраверты), особо чувствительны к монотонии.

Замкнутые люди, углубленные в свои внут­ренние переживания, меньше подвержены ее дейст­вию. Причины локальной усталости лежат в утомлении нервных центров. Она развивается значительно рань­ше, чем периферическое утомление мышц.

Чем тяже­лее работа, тем большее значение приобретает пери­ферический компонент.

С позиций физиологии утомление  это диспро­порция между расходованием и восстановлением энер­гетических веществ. Чувствуем ли мы это? Конечно. Усталость появляется обычно в тот момент, когда организм израсходовал большую долю энергоресур­сов, а их активное пополнение еще не началось.

Как только включаются энергетические резервы, возбуж­дается кора головного мозга и работать становится легче  открывается «второе дыхание». Это  ста­дия компенсируемого утомления. Если же нагрузка продолжается, то чувство усталости нарастает, «третье дыхание» не возникает, и работа выполняется за счет силы воли.

Это  стадия некомпенсированного утом­ления.

Воля контролируется корой больших полушарий, в которой развивается охранительное торможение. Оно защищает мозг от избыточного количества сигна­лов от рабочих органов и предохраняет его от повреж­дения. Чрезмерная работа приводит к стадии парабиотического торможения в коре больших полуша­рий. Тогда уже не срабатывает и воля  человек вы­нужден прекратить работу.

Таким образом, повышение работоспособности и ускорение роста производительности труда должны быть связаны не только с его облегчением, но и уме­нием человека получать радость от деятельности, ак­тивно преодолевать утомление, включать свои ре­зервы.

Утомление и функциональные резервы организма

Проблема утомления является одной из актуальных в физиологии и неразрывно связана с представлениями об адаптации, о работоспособ­ности, восстановлении и функциональных резервах организма.

С медико-биологических позиций утомление целесообразно связать с особенностями мобилизации и использования функциональных резервов клеточного, ткане­вого, органного, системного и организменного уровней.

Функциональные резервы адаптации могут быть представлены в виде гетерогенной, биосоциальной системы, фундаментом которой выступает подсистема биохимических резервов, а вершиной  подсистема психологи­ческих резервов. Базовым (центральным) звеном системы является под­система физиологических резервов, объединяющая составляющие элементы системы функциональных резервов за счет нейрогуморальной регуляции.

В процессе адаптации к деятельности мобилизация функциональных резервов организма осуществляется в соответствии с особенностями деятельности, уровнем и спецификой адаптированности и текущего функ­ционального состояния организма.

Возникновение утомления обусловлено исчерпанием определенной очереди мобилизуемых функциональных резервов адаптации. Продолжение деятельности на фоне развивающегося утомления обеспечивается включением более высокого уровня эшелона мобилизуемых резервов адаптации.

Исчерпание функциональных резервов адаптации происходит сообразно характеру деятельности или действия адаптогенного фактора.

Динамика утомления. переутомление

Утомление  временное снижение работо­способности, вызванное предшествующей деятельностью. Оно проявляется в уменьше­нии мышечной силы и выносливости, воз­растании количества ошибочных и лишних действий, изменении частоты сердечных со­кращений и дыхания, увеличении артериаль­ного давления, времени переработки посту­пающей информации, времени зрительно-моторных реакций.

При утомлении ослабля­ются процессы внимания, его устойчивость и переключаемость, ослабляются выдержка, настойчивость, снижаются возможности па­мяти, мышления. Выраженность изменений состояния организма зависит от глубины утомления. Изменения могут отсутствовать при незначительном утомлении и приобре­тать крайне выраженный характер при глубо­ких стадиях утомления организма.

Субъективно утомление проявляется в виде ощущения усталости, вызывающего же­лание прекратить работу или снизить величи­ну нагрузки.

Различают 3 стадии утомления. В первой стадии производительность труда практичес­ки не снижена, чувство усталости выражено незначительно.

Первая, начальная стадия отличается тем, что постоянное возрастание за счет увеличения волевого напряжения уровня возбуждения всех централь­ных (корковых, подкорковых, спинальных) структур моторного аппарата обеспечивает рекрутирование дополнительных нейромоторных единиц и таким образом осуществляет компенсацию снижения величины сокра­тительного эффекта наиболее легко утомляемых (из состава задействован­ного в выполняемую деятельность нейромоторного пула) волокон в рабо­тающих мышцах.

Во второй стадии производительность труда снижена существенно, чувство усталости выражено ярко.

Вторая стадия утомления характеризуется активным торможением мышечной деятельности со стороны программно-контрольного механизма (акцептор результатов действия по П.К. Анохину) при наличии высокого уровня активации всех центральных структур моторной системы и наличии определенных резервов в мышечной системе, создающих возможность еще некоторое время продолжать выполнение мышечной работы.

В третьей стадии производительность труда может быть снижена до нулевых показателей, а чувство усталости сильно выражено, сохраняется после отдыха и иногда еще до возобновления работы.

Конкретный момент прекращения деятельности определяется про­граммно-контрольным механизмом в соответствии с характером мотивации и некоторыми другими условиями выполнения этой деятельности.

Эту стадию иногда характеризуют как стадию хронического, патологического утомления, или переутомления. Переутомле­ние проявляется в снижении производитель­ности труда, творческой активности и умст­венной работоспособности, росте заболевае­мости. Происходит и изменение периодики продукции биологически активных веществ.

Различают 4 степени переутомления: начи­нающееся, легкое, выраженное и тяжелое. Меры борьбы с ними должны соответство­вать выраженности психофизиологических проявлений. Так, начинающееся переутомле­ние хорошо компенсируется при четкой рег­ламентации времени труда и отдыха.

Легкая степень переутомления эффективно снимает­ся в период очередного отпуска при рациональном его использовании. Выраженное переутомление требует срочного лечения в са­натории, а тяжелая степень переутомления требует лечения в условиях клиники.

В зави­симости от характера труда различают физи­ческое и умственное утомление.

Функциональные системы трудовой дея­тельности человека отражают интеграцию центральных и периферических структур и механизмов, определяющих эффективное до­стижение полезных результатов труда.

Утом­ление сопряжено с определенными измене­ниями, возникающими как в эфферентном, так и в центральном звеньях этих функцио­нальных систем. В историческом плане пер­выми были разработаны теории утомления периферического звена.

Теория Шиффа свя­зывала развитие утомления с недостаточнос­тью энергетических запасов  гликогена, жирных кислот (теория истощения). Теория Ферворна связывала развитие утомления с недостатком кислорода (теория удушения). Пфлюгер объяснял утомление появлением в мышцах молочной кислоты или токсинов утомления (теория засорения).

Современные исследования дают основание считать, что все вышеизложенные причины утомления могут иметь место при напряженной физи­ческой работе. В результате в мышцах может наблюдаться процесс разобщения электроме­ханического сопряжения.

При работе малой и средней интенсивности утомление развивается в центральном звене  в синапсах спинальных центров ра­ботающих мышц, а также в клетках коры большого мозга, формирующих произволь­ные (рабочие) движения.

Эти положения нашли отражение во множестве вариантов центрально-нервной теории утомления. Со­гласно одному из них, к нейронам коры большого мозга поступает огромный поток сигналов от работающих мышц, зрительного, слухового и других анализаторов.

Одновре­менно на эти же нейроны действуют метаболиты из работающих мышц, снижая их ла­бильность. Сочетанное действие этих факто­ров приводит к угнетению активности нейро­нов коркового отдела двигательного анализа­тора.

Развитие торможения в центральных механизмах управления приводит к сущест­венным сдвигам в состоянии регуляторных систем на периферии, в эффекторах.

Механизмы утомления при физической работе во многом сходны с таковыми при ра­боте умственной. В обоих случаях лимитиру­ющим звеном является утомление в центральных механизмах, которые могут быть общими для физического и умственного труда.

Поэтому физическое и умственное утомле­ние существенно влияют друг на друга.

При физическом утомлении умственная деятель­ность малопродуктивна, равно как при умст­венном утомлении снижается физическая ра­ботоспособность, поскольку в обоих случаях имеет место существенное эмоциональное напряжение, сопровождаемое сходными ве­гетативными сдвигами.

Таким образом, различия между умствен­ным и физическим утомлением имеют отно­сительный характер. Поэтому и в методах профилактики утомления при различных видах труда много общего.

Утомление и неутомляемость

Проблема утомления и восстановления, в разработку которой Г.В.Фольборт внес столь существенный вклад, продолжает оставаться одной из наиболее актуальных в теоретическом и практическом отношении. Четыре правила Фольборта, признанные И.П.

Павловым, сыграли большую роль в формировании исходных позиций нескольких поколений физиологов и не утратили своего значения по настоящее время. Первое из них гласит: «Работоспособность органа не является его постоянным свойством, а определяется в каждый данный момент уровнем, около которого колеблется баланс процессов истощения и восстановления».

После длительной или напряженной деятельности работоспособность снижается, что подтверждено как жизненной практикой, так и многочисленными экспериментами на мышцах и железах.

Вместе с тем известно, что, в отличие от скелетных мышц, или пищеварительных желез, кардио-респираторная система функционирует непрерывно на протяжении всей жизни организма. Физиологическую неутомляемость сердца И.М.Сеченов положил в основу научного обоснования восьмичасовой длительности рабочего дня  еще в 1895 г.

, когда его фактическая длительность составляла от 12  до 14 ч. При этом И.М.Сеченов исходил из того, что ритмическая деятельность сердца состоит их систолы и диастолы, длительность которых при частоте пульса 75 уд./мин соотносится как 3/5.

Длительность диастолы становится достаточной для полного восстановления сократительной способности миокарда.

Деятельность дыхательного центра продолговатого мозга и главной дыхательной мышцы – диафрагмы могут служить еще одним примером относительной физиологической неутомляемости.

В отличие от соотношения длительности систолы и диастолы в миокарде, соотношение длительности фаз вдоха и выдоха менее экономно: при нормальном спокойном дыхании с частотой 12 циклов в минуту составляет 5/6 или даже 9/10.

Тем не менее, несмотря на более короткий период отдыха и дыхательный центр и диафрагма в обычных условиях работают в режиме физиологической неутомляемости.

Одним из механизмов неутомляемости системы, состоящей из утомляющихся элементов, может быть структурная организация, предусматривающая наличие дежурных единиц.

Такая система требует определенной избыточности функциональных единиц, каждая из которых получает возможность восстановления своего энергетического потенциала за время, значительно превышающее длительность фазы отдыха в системе.

Патологические процессы, связанные с деструкцией части органа или с хирургическим удалением, снижают число резервных функциональных единиц, создают предпосылки для утомления физиологически неутомляемых образований.

Вторым механизмом неутомляемости следует считать одновременное протекание филогенетически наиболее древних анаэробных и более молодых – аэробных процессов освобождения энергии, типичное для миокарда или нейронов продолговатого мозга.

Развитие утомления в физиологически неутомляемых системах проявляется в нарушениях ритма и является признаком обратимых или необратимых патологических изменений. В системе дыхания нарушения ритма проявляются в частом возникновении вставочных вдохов, укорочении дыхательных периодов, частой смене характера дыхания. Фазовый анализ кардио- и пневморитма позволяет осуществлять раннюю диагностику утомления в системе дыхания и кровообращения.

Источник: http://student.zoomru.ru/bjd/sushhnost-utomleniya-kak-fiziologicheskogo-processa/134073.1047096.s2.html

Почему происходит утомление? Отвечает наука

Физиологическое содержание утомления (Дефицит АТФ)

Почему происходит утомление? Что происходит с организмом во время занятий спортом? На этот вопрос эсть ответ у спортивных физиологов, которые уже более века изучают организм спортсменов.

Утомление — важнейшая проблема физиологии спорта.

Знание механизмов утомления и стадий его развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работоспособность спортсменов и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение высоких спортивных результатов. Существует огромное количество теорий происхождения утомления.

 Что такое утомление?

Утомление – это функциональное состояние организма, вызванное умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения – усталости. Исходя из этого, принято выделять два основных вида утомления – физическое и умственное, хотя такое деление достаточно условно.

Таким образом, главным и объективным признаком утомления человека является снижение его работоспособности. При утомлении работоспособность снижается временно, она быстро восстанавливается при ежедневном, обычном отдыхе. Состояние утомления имеет свою динамику – усиливается во время работы и уменьшается в процессе отдыха (активного, пассивного и сна).

Утомление следует рассматривать как естественное нормальное функциональное состояние организма в процессе труда.
Другим важным критерием оценки утомления является изменение функций организма в период работы. При этом в зависимости от степени утомления функциональные сдвиги могут носить различный характер.

В начальной стадии утомления клинико-физиологические и психофизиологические показатели отличаются неустойчивостью и разнонаправленным характером изменений, однако их колебания, как правило, не выходят за пределы физиологических нормативов.

При хроническом утомлении, и особенно переутомлении, имеет место однонаправленное значительное ухудшение всех функциональных показателей организма с одновременным снижением уровня профессиональной деятельности человека.

Основные теории возникновения утомления

К основным теориям возникновения утомления отностя следующие:

  • теория истощения энергетических ресурсов в мышцах,
  • теория засорения мышц продуктами обмена,
  • теория отравления метаболитами,
  • теория задушения (вследствие недостатка кислорода).

Все эти так называемые локально-гуморальные теории не полностью вскрывают механизмы утомления, так как в качестве его основной причины рассматривают лишь местные изменения в мышечной ткани, и частные сдвиги принимаются за общие процессы. Однако каждая из этих теорий правильно отражала одну из многих сторон сложного процесса утомления.

Наиболее распространенная в нашей стране центрально-нервная теория утомления, сформулированная И.М. Сеченовым в 1903 году, всесторонне развития и дополненная А.А. Ухтомским, связывает возникновение утомления только с деятельностью нервной системы, в частности, коры больших полушарий.

При этом предполагалось, что основой механизма утомления является ослабление основных нервных процессов в коре головного мозга, нарушение их уравновешенности с относительным преобладанием процесса возбуждения над более ослабленным процессом внутреннего торможения и развитием охранительного торможения.

Современные электрофизиологические и биохимические методы исследования и полученные на их основе экспериментальные данные не позволяют свести причины утомления к изменениям в каком-то одном органе или системе органов, в том числе нервной системе.

Следовательно, приписывать возникновение первичного утомления какой-либо одной системе неправомерно.

В зависимости от состояния функций организма и характера деятельности человека первичное возникновение утомления вариативно и может наблюдаться в различных органах и системах организма.

Факторы утомления

Основным фактором, вызывающим утомление, является физическая или умственная нагрузка, падающая на афферентные системы во время работы.

Зависимость между величиной нагрузки и степенью утомления почти всегда бывает линейной, то есть чем больше нагрузка, тем более выраженным и ранним является утомление.

Помимо абсолютной величины нагрузки, на характере развития утомления сказывается еще и ряд ее особенностей, среди которых следует выделить: статический или динамический характер нагрузки, постоянный или периодический ее характер и интенсивность нагрузки.

Наряду с основным фактором (рабочей нагрузкой), ведущим к утомлению, существует ряд дополнительных или способствующих факторов. Эти факторы сами по себе не ведут к развитию утомления, однако, сочетаясь с действием основного, способствуют более раннему и выраженному наступлению утомления.

К числу дополнительных факторов можно отнести: факторы внешней среды (температура, влажность, газовый состав, барометрическое давление и др.

); факторы, связанные с нарушением режимов труда и отдыха; факторы, обусловленные изменением привычных суточных биоритмов, и выключение сенсорных раздражений;

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

Один из основных признаков утомления – снижение работоспособности, которая в процессе выполнения различных физических упражнений изменяется по разным причинам, поэтому и физиологические механизмы развития утомления неодинаковы. Они обусловлены мощностью работы, ее длительностью, характером упражнений, сложностью их выполнения и пр.

Что происходит в организме?

При выполнении циклической работы максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности и развития утомления является уменьшение подвижности основных нервных процессов в ЦНС с преобладанием торможения вследствие большого потока эфферентной импульсации от нервных центров к мышцам и афферентных импульсов от работающих мышц к центрам.

 Разрушается рабочая система взаимосвязанной активности корковых нейронов. Кроме того, в нейронах падает уровень содержания АТФ и креатинфосфата, и в структурах мозга повышается содержание тормозного медиатора — гамма-аминомасляной кислоты.

Существенное значение в развитии утомления при этом имеет изменение функционального состояния самих мышц, снижение их возбудимости, лабильности и скорости расслабления.

При циклической работе субмаксимальной мощности ведущими причинами утомления являются угнетение деятельности нервных центров и изменения внутренней среды организма.

Причина этого — большой недостаток кислорода, вследствие которого развивается гипоксемия, снижается рН крови, в 20-25 раз увеличивается содержание молочной кислоты в крови.

Кислородный долг достигает максимальных величин — 20-22 л.

Недоокисленные продукты обмена веществ, всасываясь в кровь, ухудшают деятельность нервных клеток. Напряженная деятельность нервных центров осуществляется на фоне кислородной недостаточности, что и приводит к быстрому развитию утомления.

 Циклическая работа большой мощности приводит к развитию утомления вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций.

На протяжении нескольких десятков минут должна поддерживаться весьма напряженная работа сердечно-сосудистой и дыхательной систем для обеспечения интенсивно работающего организма необходимым количеством кислорода.

При этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода и кислородный долг достигает 12-15 л. Суммарный расход энергии при такой работе очень велик, при этом расходуется до 200 г глюкозы, что приводит к некоторому ее снижению в крови. Происходит также уменьшение в крови гормонов некоторых желез внутренней секреции (гипофиза, надпочечников).

Длительность выполнения циклической работы умеренной мощности приводит к развитию охранительного торможения в ЦНС, истощению энергоресурсов, напряжению функций кислородтранспортной системы, желез внутренней системы и изменению обмена веществ.

В организме снижаются запасы гликогена, что ведет к уменьшению содержания глюкозы в крови. Значительная потеря организмом воды и солей, изменение их количественного соотношения, нарушение терморегуляции также ведут к понижению работоспособности и возникновению утомления у спортсменов.

В механизме развития утомления при длительной физической работе могут играть определенную роль изменения белкового обмена и снижение функций желез внутренней секреции. При этом в крови снижается концентрация глюко- и минералкортикоидов, катехоламинов и гормонов щитовидной железы.

Вследствие этих изменений, а также в результате длительного влияния монотонных афферентных раздражений в нервных центрах возникает торможение.

Угнетение деятельности этих центров приводит к снижению эффективности регуляции движений и нарушению их координации. При длительном выполнении работы в разных климатических условиях развитие утомления, кроме того, может быть ускорено нарушением терморегуляции.
При различных видах ациклических движений механизмы развития утомления также неодинаковы.

В частности, при выполнении ситуационных упражнений, при разных формах работы переменной мощности большие нагрузки испытывают высшие отделы головного мозга и сенсорные системы, так как спортсменам необходимо постоянно анализировать изменяющуюся ситуацию, программировать свои действия и осуществлять переключение темпа и структуры движений, что и приводит к развитию утомления.

В некоторых видах спорта (например, футбол) существенная роль принадлежит недостаточности кислородного обеспечения и развитию кислородного долга.

При выполнении гимнастических упражнений и в единоборствах, утомление развивается вследствие ухудшения пропускной способности мозга и снижения функционального состояния мышц (уменьшается их сила и возбудимость, снижается скорость сокращения и расслабления).

При статической работе основными причинами утомления являются непрерывное напряжение нервных центров и мышц, выключение деятельности менее устойчивых мышечных волокон и большой поток афферентных и эфферентных импульсов между мышцами и моторными центрами.

При утомлении, которое является нормальным функциональным состоянием организма во время работы, его признаки полностью исчезают во время обычного (регламентированного) отдыха.

При длительной или интенсивной работе, нарушении режимов труда и отдыха симптомы утомления аккумулируются, и оно может переходить в хроническое утомление и переутомление.

Хроническое утомление и переутомление

Хроническое утомление – это пограничное функциональное состояние организма, которое характеризуется сохранением к началу очередного трудового цикла субъективных и объективных признаков утомления от предыдущей работы, для ликвидации которых необходим дополнительный отдых.

Хроническое утомление возникает во время длительной работы при нарушении режимов труда и отдыха.

Основными субъективными признаками его являются ощущение усталости перед началом работы, быстрая утомляемость, раздражительность, неустойчивое настроение; объективно при этом отмечается выраженное изменение функций организма, значительное снижение спортивных результатов и появление ошибочных действий.

При хроническом утомлении необходимый уровень спортивной работоспособности может поддерживаться лишь кратковременно за счет повышения биологической цены и быстрого расходования функциональных резервов организма.

Для ликвидации неблагоприятных изменений функций организма и сохранения спортивной работоспособности необходимо устранить нарушения режимов тренировок и отдых и предоставить спортсменам дополнительный отдых.

При несоблюдении этих мероприятий хроническое утомление может перейти в переутомление.

Переутомление – это патологическое состояние организма, которое характеризуется постоянным ощущением усталости, вялостью, нарушением сна и аппетита, болями в области сердца и других частях тела. Для ликвидации этих симптомов дополнительного отдыха недостаточно, и требуется специальное лечение.

Наряду с перечисленными, объективными признаками переутомления являются резкие изменения функций организма, часть которых выходит за пределы нормальных колебаний, потливость, одышка, снижение массы тела, расстройства внимания и памяти, атипичные реакции на функциональные пробы, которые часто не доводятся до конца.

Главным объективным критерием переутомления является резкое снижение спортивных результатов и появление грубых ошибок при выполнении специальных физических упражнений. Спортсмены с признаками переутомления должны быть отстранены от тренировок и соревнований и подвергнуты медицинской коррекции.

 Осуществленная в последние годы физиологами труда количественная оценка работоспособности различных специалистов позволила установить, что снижение прямых и косвенных ее показателей до 15% по сравнению с исходными свидетельствует о развитии в организме явлений утомления, 16-19% – говорит о наличии хронического утомления, а снижение на 20% и более указывает на возникновение переутомления.

Источник: http://vespo.com.ua/sportscience/utomlenie-v-sporte-chto-proishodit-s-organizmom/

Утомление при физических нагрузках – Диагностер

Физиологическое содержание утомления (Дефицит АТФ)

Утомление – это временное снижение работоспособности, вызванное глубокими биохимическими, функциональными, структурными сдвигами, возникающими в ходе выполнения физической работы, которое проявляется в субъективном ощущении усталости. В состоянии утомления человек не способен поддерживать требуемый уровень интенсивности и (или) качества (техники выполнения)  работы или вынужден отказаться от ее продолжения.

С биологической точки зрения утомление – это защитная реакция, предупреждающая нарастание физиологических изменений в организме, которые  могут стать опасными для здоровья или жизни.

Механизмы развития утомления многообразны и зависят в первую очередь от характера выполняемой работы, ее интенсивности и продолжительности, а также от уровня подготовленности спортсмена. Но в каждом конкретном случае могут выделяться ведущие механизмы утомления, приводящие к снижению работоспособности.

При выполнении разных упражнений причины утомления неодинаковы. Рассмотрение  основных причин утомления связано с двумя основными понятиями:

  1. Локализация утомления, т. е. выделение той ведущей системы (или систем), функциональные изменения в которой и определяют наступление состояния утомления.
  2. Механизмы утомления, т. е. те конкретные изменения в деятельности  ведущих функциональных систем, которые обусловливают развитие утомления.

Три основные системы где локализуется утомление

  1. регулирующие системы — центральная нервная система, вегетативная нервная система и гормонально-гуморальная система;
  2. система вегетативного обеспечения мышечной деятельности — системы дыхания, крови и кровообращения, образование энергетических субстратов в печени;
  3. исполнительная система — двигательный (периферический нервно-мышечный) аппарат.

Механизмы утомления

  • Развитие охранительного запредельного) торможения;
  • Нарушение функции вегетативных и регуляторных систем;
  • Исчерпание энергетических резервов и потеря жидкости;
  • Образование и накопление в организме лактата;
  • Микроповреждения мышц.

Развитие охранительного (запредельного) торможения

При возникновении в организме во время мышечной работы биохимических и функциональных сдвигов с различных рецепторов (хеморецепторов, осморецепторов, проприорецепторов и др.) в ЦНС по афферентным (чувствительным) нервам поступают соответствующие сигналы.

При достижении значительной глубины этих сдвигов в головном мозге формируется охранительное торможение, распространяющееся на двигательные центры, иннервирующие скелетные мышцы.

В результате в мотонейронах уменьшается выработка двигательных импульсов, что в итоге приводит к снижению физической работоспособности.

Субъективно охранительное торможение воспринимается как чувство усталости. Усталость снижается за счет эмоций, действия кофеина или природных адаптогенов. При действии седативных средств, в том числе препаратов брома охранительное торможение возникает раньше, что приводит к ограничению работоспособности.

Нарушение функции вегетативных и регуляторных систем

Утомление может быть связано с изменениями в деятельности вегетативной нервной системы и желез внутренней секреции. Роль, последних особенно велика при длительных упражнениях (А. А. Виру). Изменения в деятельности этих систем могут вести к нарушениям в регуляции вегетативных функций, энергетического обеспечения мышечной деятельности и т. д.

При выполнении особенно продолжительной физической работы, возможно снижение функции надпочечников. В результате уменьшается выделение в кровь таких гормонов как адреналина, кортикостероидов, вызавающих в организме сдвиги благоприятные для функционирования мышц.

Рис. 1. Гормоны в крови при нагрузке 65% от МПК

Причиной развития утомления могут служить многие изменения, в деятельности, прежде всего дыхательной и сердечно-сосудистой систем, отвечающих за доставку кислорода и энергетических субстратов  к работающим мышцам, а также за удаление из них продуктов обмена. Главное следствие таких изменений — снижение кислородтранспортных возможностей организма работающего человека.

Снижение функциональной активности печени также способствует развитию утомления, поскольку во время мышечной работы  в печени  протекают такие важные процессы как гликогенез, бета–окисление жирных кислот, кетогенез, глюконеогенез, которые направлены на обеспечение мышц важнейшими источниками энергии: глюкозой и кетоновыми телами. Поэтому для спортивной практики используют гепатопротекторы для улучшение обменных процессов в печени.

Таблица 1. Внешние признаки утомления при физических напряжениях

ПризнакиНебольшое физическое утомлениеЗначительное утомление (острое переутомление I степени)Резкое переутомление (острое переутомление II степени)
ДыханиеУчащенное (до 22-26/мин на равнине и до 3-6/мин на подъеме)Учащенное (38-46/мин), поверхностноеРезкое (более 50-60/мин), учащенное, через рот, пере­ходящее в отдельные вдохи, сменяющееся беспорядоч­ным дыханием
ДвижениеБодрая походкаНеуверенный шаг, легкое покачива­ние, отставание на маршеРезкие покачивания, появ­ление некоординированных движений, отказ от дальней­шего движения
Общий вид, ощущенияОбычныйУсталое выражение лица, нарушение осанки (сутулость, опущенные плечи), снижение интереса к окружающемуИзможденное выражение лица, резкое нарушение осанки («вот-вот упадет»), апатия, жалобы на резкую слабость (до прострации), сильное сердцебиение, головная боль, жжение в груди, тошнота, рвота
МимикаСпокойнаяНапряженнаяИскаженная
ВниманиеХорошее, безошибочное выполнение указанийНеточное вы­полнение команд, ошибки при пере­мене направленияЗамедленное, неправильное выполнение команд; воспринимается только громкая команда
Пульс110—150 уд/мин160—180 уд/мин180-200 уд/мин и более

Исчерпание энергетических резервов и потеря жидкости

Как известно, выполнение физической работы сопровождается большими энергозатратами, и поэтому при мышечной деятельности происходит быстрое исчерпание энергетических субстратов. Под этим понимается та часть углеводов, жиров и аминокислот, которая может служить источником энергии при выполнении мышечной работы.

Такими источиками энергии считается мышечный креатинфосфат, который может полностью использован при интенсивной мышечной работе, большая часть мышечного и печеночного гликогена, часть запасов жира, находящаяся в жировых депо, а также аминокислоты, которые начинают окисляться при очень продолжительных нагрузках.

Энергетическим резервом можно считать поддержание в крови во время физической работы необходимого уровня глюкозы.

Рис. 5. Энергетическая емкость различных источников

Исчерпание энергетических субстратов, ведет к снижению выработки АТФ и снижению баланса АТФ/АДФ. Снижение этого показателя в нервной системе приводит к нарушению формирования и передачи нервных импульсов, в.т.ч. управляющих скелетной мускулатурой. Такое нарушение в функционировании НС является одним из механизмов развития охранительного торможения.

Снижение скорости синтеза АТФ в клетках скелетных мышц и миокарда нарушает сократительную функцию миофибрилл, следствием чего становится снижение мощности выполняемой работы.

Для поддержания энергетических ресурсов при выполнении продолжительной работы (лыжные гонки, марафон и др. шоссейные велогонки) организуется питание на дистанции.

Обильное  потоотделение во время длительных спортивных упражнений сопровождается значительной потерей хлоридов и изменением количественного соотношения ионов натрия, калия и кальция, хлора и фосфора в крови и тканях тела, что так же ведет к понижению работоспособности.

Утомление при длительной работе в условиях высокой температуры и высокой влажности окружающей среды может усиливаться в результате перегревания. Это нарушает  деятельность центральной нервной системы и может привести к тепловому удару (головная боль, помутнение сознания, а также в тяжелых случаях потеря его).

Фактором, способствующим развитию утомления, является и охлаждение организма.

Образование и накопление в организме лактата

Молочная кислота в наибольших количествах в организме образуется при выполнении нагрузок субмаксимальной мощности, что существенно влияет на функционирование мышечных клеток.

В условиях повышенной кислотности снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности. Снижается активность белков-ферментов АТФ-азная активность миозина и активность кальциевой АТФ-азы (кальциевый насос). Изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран.

Лактат приводит к набуханию мышечных клеток, вследствие поступления в них воды что снижает сократительные возможности мышц.

Предполагается, что лактат связывает часть ионов Са и тем самым ухудшает управление процессами сокращения и расслабления мышц, что особенно сказывается на скоростных свойствах мышц.

Таблица 2. Подключение различных механизмов энергообеспечения в зависимости от продолжительности нагрузки максимальной мощности

Продолжительность нагрузкиМеханизмы энергообеспеченияИсточники энергииПримечания
1-5 сАнаэробный алактатный (фосфатный)АТФ
6-8 сАнаэробный алактатный (фосфатный)АТФ + КрФ
9-45 сАнаэробный алактатный (фосфатный) + анаэробный лактатный (лактатный)АТФ, КрФ + гликогенБольшая выработка лактата
45-120 сАнаэробный лактатный (лактатный)ГликогенПо мере увеличения продолжительности нагрузки выработка лактата снижается
120-240 сАэробный (кислородный) + анаэробный лактатный (лактатный)Гликоген
240-600 сАэробныйГликоген + жирные кислотыЧем больше доля участия жирных кислот в энергообеспечении нагрузки, тем больше ее продолжительность

Микроповреждение мышц

Периферическое утомление может быть обусловлено не только метаболическими факторами, но и микроповреждениями мышечных волокон вследствие частых сильных сокращений.

Важно!!! Полагают, что такие микроповреждения приводят к послетренировочной  миалгии — «крипатуре».

Эксцентрические мышечные сокращения приводят к более выраженным микроповреждениям чем концентрические или изометрические.

Определенный вклад в микроповреждении мышц при длительной эксцентрической нагрузке (например бег на длинные дистанции) могут вносить другие факторы:

  • истощение ресурсов,
  • изменения транспорта кальция,
  • и образование активных форм кислорода,
  • перекисным окислением липидов (ПОЛ).

Незначительная часть О2, поступающего в организм из воздуха, превращается в активные формы, называемые свободными радикалами. Свободные радикалы, обладая высокой химической активностью, вызывают окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот.

Чаще всего окислению подвергается, липидный слой биологических мембран. Такое окисление называется перекисным окислением липидов (ПОЛ). Предполагают, что к повышению скорости свободно-радикального окисления приводит ацидоз и стрессорные гормоны. Чрезмерная активация ПОЛ негативно влияет на мышечную деятельность.

Так повышаемая проницаемость мембран нервных волокон и саркоплазматического ретикулума миоцитов затрудняет передачу двигательных нервных импульсов и снижает сократительные способности мышцы.

  Повреждение клеточных цистерн, содержащих ионы кальция, приводит к нарушению функции кальциевого насоса и ухудшения расслабляющих свойств мышц.

При повреждении митохондральных мембран снижается эффективность тканевого дыхания.

Таблица 3. Характеристика количественных критериев ресинтеза АТФ

КритерииПути ресинтеза АТФ
КреатинфосфатныйЛактатныйАэробный
Максимальная мощность, кал/мин.

кг

900-1100750-850350-450
Время развертывания1-2 с20-30 с3-4 мин
Время поддержания максимальной мощности8-10 минут2-3 минутДесятки минут
Максимальная энергоемкость, кал/кг150250Бесконечная

Таблица 4. Зоны относительной мощности работы

ПоказательЗоны относительной мощности работы
МаксимальнаяСубмаксимальнаяБольшаяУмеренная
Предельное время работы20 сОт 20 с до З-5 минОт 3-5 до 30 минБольше 30 минут
Предельные энерготраты, Ккал/с41.5-0.60.5-0.4До 0.3
Суммарные знерготраты, Ккал80150-450750-500До 2-3 тысяч и более
Характер энергообеспеченияАнаэробный, алактатныйАнаэробно- аэробныйАэробно- анаэробныйАэробный
Потребление кислородаНезначитель­наяВозрастает к максимальнойМаксимальнаяПропорциональ­но мощности
Вентиляция легких и кровообращениеНезначитель­наяВозрастает к максимальнойМаксимальнаяПропорциональ­но мощности
Отношение кислородного потребления к запросу

Источник: http://diagnoster.ru/sportmed/trenirovka/utomlenie/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.