Утомление, восстановление, питание

Проблема утомления является одной из центральных и сложных в биологии и медицине. Она имеет большое практическое значение. Вместе с тем эта проблема включает в себя ряд обще физиологических закономерностей и представляет значительный теоретический интерес.

В последние годы в физиологии наметился системный подход к оценке различных функциональных состояний, который (в противовес прежним, таким, как гуморально-локалистические  и центрально-корковая теории утомления) предполагает количественный и качественный анализ взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов на различных «этажах» организации живого организма.

 

Известно, что управление какой-либо системой взаимодействующих факторов предполагает учет ведущих узловых связей, вносящих основной вклад в развитие того или иного процесса. Число взаимодействующих факторов подчас бывает велико (все их практически трудно изучить), вместе с тем не все они равноценны и существенны. Системный подход предполагает выделение наиболее важных взаимодействий (выражаясь языком П. К- Анохина, взаимо-содействующих звеньев) в системе управления.

В соответствии с «теорией функциональной системы» (П. К. Анохин, 1968) организм в условиях мышечной деятельности рассматривается как функциональное объединение различно локализованных структур и процессов на основе конечного приспособительного эффекта, итогом которого может быть и спортивный результат.

При системном подходе, не умаляя важной роли центральной нервной системы в развитии утомления, нельзя недооценивать и роли местных факторов, т. е. изменений функционального состояния нервно-мышечного аппарата.

Известно, что нервная клетка является источником двигательных импульсов и трофических влияний. В процессе мышечной деятельности как в нервной клетке, так и в работающих органах, мышцах расходуются энергетические потенциалы и изменяется внутренняя среда организма (гомеостазис). Поэтому в условиях развивающегося утомления состояние нервной клетки является итогом влияния процессов, происходящих как в самой нервной клетке, так и на периферии, т. е. в работающих органах. Ухудшение кровоснабжения мышц, угнетение активности ферментов, биохимические и биофизические изменения рецепторов и сократительных структур мышцы, нарушения гормональной функции эндокринного аппарата, кислородное голодание тканей, выраженное снижение энергетических резервов — все это вносит весомый вклад в развитие утомления.

Мышечная деятельность разнообразна. Различают статические и динамические нагрузки, упражнения различной мощности, движения циклического и ациклического характера, стандартные и ситуационные действия, силовые и скоростно-силовые упражнения. Поэтому природа утомления сложна. Утомление бегуна-марафонца отличается от утомления метателя молота или тяжелоатлета.

Существуют многочисленные попытки классифицировать утомление. Так, различают 4 основных вида утомления:

умственное (например, при игре в шахматы);

сенсорное (например, у стрелков при напряженной функции анализаторов);

эмоциональное (в различных видах спортивной деятельности);

физическое (вызванное напряженной мышечной деятельностью).

В свою очередь, физическое утомление в зависимости от числа мышц, участвующих в работе, разделяют на 3 вида:

1) локальное утомление — число работающих мышц составляет 2/3 от всей мышечной массы;

2) региональное утомление — от 6/3 до 2/3;

3) глобальное (общее) —свыше2/3.

В специальной литературе сообщаются интересные факты о том, что при локальной статической и динамической работе первичным фактором, ограничивающим работоспособность, является утомление периферического нервно-мышечного аппарата, связанное с «изменениями в собственно-сократительном аппарате мышц» (Я.М. Коц, 1975, 1977). В этом случае периферическое утомление, развивающееся в процессе работы вплоть до момента отказа от нее, компенсируется за счет непрерывного усиления центральной импульсации к работающим мышцам.

При упражнениях, оказывающих регионарное, а тем более глобальное воздействие, развитию утомления способствует значительная интенсификация дыхания и кровообращения, развивающаяся кислородная недостаточность, а также «наводнение» организма продуктами мышечного метаболизма.

Итак, в зависимости от характера спортивной деятельности причинами утомления могут быть: 1) изменения в деятельности центральной нервной системы, возникающие в результате значительной импульсации от работающих мышц; 2) локальные нарушения обмена веществ, биохимические и биофизические сдвиги в периферическом нервно-мышечном аппарате; 3) гормональные изменения, связанные, например, с ослаблением функции некоторых желез внутренней секреции; 4) предельное усиление в течение продолжительного времени функций дыхания и кровообращения.

В настоящее время исследователи пытаются посредством количественного анализа выявить в каждом конкретном случае истинные причины утомления, которые приводят к снижению работоспособности. Одним из направлений поиска является изучение координаций функций при утомлении. Еще А. А. Ухтомский (1927) указывал, что утомление есть расстройство регуляции функций: «Дело идет о синхронизации по ходу реакции приборов, которые по своей исходной природе асинхронны и станут опять асинхронными по миновании реакции».

Нарушение взаимодействия функций при развитии утомления может выражаться в увеличении энергетических трат на единицу произведенной работы, в снижении максимального уровня аэробной и анаэробной производительности, в нарушении координации движений. Наиболее отчетливо эти изменения выражены у спортсменов невысокого класса.

В беге, спортивной ходьбе, конькобежном спорте нарушение координации движений во время утомления выражается в изменении опорного и полетного времени (продолжительность времени опоры увеличивается, а время полета уменьшается). В этом случае утомленные мышцы не в состоянии выполнить быстрое и резкое усилие, необходимое для эффективного отталкивания. В итоге уменьшается длина бегового шага.

На начальном этапе развития утомления снижение силы мышечных сокращений может быть восполнено увеличением темпа движений. С помощью учащения движений удается на некоторое время сохранить прежнюю скорость бега. Этот период получил наименование компенсаторной, или скрытой, фазы утомления.

Проф. А. А. Виру (1974) эту стадию развития утомления предлагает разделить на три фазы: 1) фаза простого преодоления чувства усталости, когда нет необходимости в компенсаторных изменениях; 2) фаза деэкономизации работы (включаются дополнительные моторные единицы); 3) фаза двигательной компенсации утомления.

Известно, что компенсаторные возможности организма невелики, поэтому на заключительных этапах работы, несмотря на увеличение частоты движений, скорость падает. Организм спортсмена вступает в фазу некомпенсированного утомления. Завершающий период работы может характеризоваться снижением как усилия, так и частоты движений. Это период явного утомления. В наибольшей мере это проявляется у малоквалифицированных спортсменов.

Существуют представления о том, что нарушение координации движений, расстройство взаимодействия функций при утомлении у спортсменов высокого класса, как правило, не встречаются. Действительно, нередко выдающиеся спортсмены на заключительных отрезках дистанции демонстрируют отличную технику движений и финишируют с высокой скоростью. Но здесь важно отметить следующее. Проф. В. С. Фарфель (1972), исследуя двигательные проявления утомления на длинных дистанциях, наблюдал у некоторых бегунов на финише заметное повышение скорости бега как результат увеличения частоты и длины шагов. Последнее он объясняет тем, что «спортсмены приходят к финишу, не доводя себя до предельного утомления». Следовательно, в данном случае высокая скорость и хорошая техника движений на финише являются в значительной степени выражением своеобразной раскладки сил, т. е. результатом особой тактики бега.

Однако подобный финишный эффект непродолжителен и обходится организму спортсмена не дешево. Вот некоторые факты. Исследовались спортсмены при непрерывной работе на велоэргометре в течение 40 мин. Темп педалирования был настолько высоким, что работа заканчивалась в состоянии значительного утомления. При этом спортсмены 3—4 раза производили: кратковременные (15 сек) задержки дыхания на вдохе, максимальные ускорения (1 мин), переключение передачи (ручное педалирования). Оказалось, что по мере увеличения продолжительности работы, т. е. по мере нарастания утомления, «стоимость» подобных «включений» в работу повышалась. Организм на эти «включения» реагировал очень напряженной деятельностью сердечнососудистой и дыхательной систем. Это рассматривалось как результат ухудшения эффективности взаимодействия функции в условиях утомления. Этот вывод согласуется с представлениями известного исследователя утомления В. В. Розенблата: «…в ряде случаев еще до заметного количественного и качественного снижения работоспособности в ходе утомления можно отметить возрастание физиологических затрат на единицу выполненной работы».

Современная физиология спорта исследует не только возможные механизмы утомления, но и апробирует «средства борьбы» с утомлением. Изучаются не только традиционные способы (которые, кстати, несмотря на свой «зрелый возраст», обоснованы крайне недостаточно), но и нетрадиционные, новые пути повышения работоспособности.

Одним из условий высокой работоспособности является способность к своевременному и полному расслаблению мышц. «В чем секрет ваших успехов?» — спросили выдающегося в прошлом спортсмена, мирового рекордсмена по скоростному бегу на коньках Я. Андерсона. «В умении расслабляться»,— ответил конькобежец.
Между утомлением и способностью к расслаблению мышц существует тесная связь, так как обычно мышечное расслабление рассматривают как выражение тормозного процесса соответствующих структур центральной нервной системы. При этом в нервных центрах происходит активизация восстановительных процессов, и это обеспечивает отдых в ходе деятельности. Наоборот, при неполном расслаблении мышц происходит излишняя трата энергии, что приводит к более быстрому возникновению утомления.

Характер мышечного расслабления зависит от ряда причин:

1) от скорости выполнения движений — с увеличением скорости движений способность к расслаблению ухудшается; 2) от величины произведенной работы — в условиях развивающегося утомления расслабление становится менее полным; 3) от степени овладения двигательным навыком — для ранних этапов освоения движений характерна излишняя напряженность.

Установлена высокая способность ряда спортсменов к произвольному сокращению и расслаблению мышц. Оказалось, что латентное время произвольного расслабления более продолжительно, чем скрытый период произвольного сокращения. В наибольшей степени это характерно для спортсменов невысокой  квалификации. Под влиянием тренировки наблюдается сближение латентного времени произвольного сокращения и расслабления мышц, которое происходит в основном за счет заметного сокращения времени расслабления. Вывод очевиден: в процессе спортивной тренировки следует больше внимания уделять совершенствованию мышечного расслабления (В. Л. Федоров).

В борьбе с утомлением также используются инерционные силы, которые позволяют спортсмену кратковременно «выключиться из борьбы». В беге подобный способ «выключения» получил наименование «свободного хода». В отличие от обычного бега он характеризуется уменьшением степени напряжения тех мышц, на которые приходится основная нагрузка. При этом спортсмен, не снижая скорости, пробегает несколько метров по инерции, а затем вновь переходит на обычный бег. По данным В. В. Михайлова и В. Ф. Попова (1973), во время «свободного хода» уменьшение электрической активности мышц ног происходит исключительно в фазах полета, в то же время продолжительность периодов расслабления изменяется незначительно. Считают, что наибольший эффект дает использование инерционных сил при выполнении упражнений в условиях пересеченной местности (лыжный спорт, велосипедные гонки на шоссе, кросс и др.).

Важным фактором, обеспечивающим реализацию высоких функциональных возможностей, является рациональная раскладка сил в ходе спортивной борьбы. В настоящее время доказана большая эффективность равномерной работы по сравнению с переменным режимом деятельности. Так, переменная работа с колебаниями темпа ±5% и выше менее результативна по сравнению с равномерной работой. Аналогичное наблюдается также при другом режиме переменной работы, которая, например, характерна для велосипедистов: изменение темпа и величины усилия при неизменной мощности работы (В. В. Михайлов, 1971).

Как уже отмечалось, «кислородный голод», возникающий при интенсивной мышечной деятельности, может приблизить утомление. В последние годы был апробирован ряд средств, способствующих повышению устойчивости организма к недостатку кислорода. Так, исследовалось влияние задержки дыхания, осуществляемой в ходе мышечной деятельности. Установлено, что задержка дыхания во время спортивных упражнений вызывает более значительные изменения внутренней среды организма. Это повышает тканевую устойчивость к недостатку кислорода и соответствующие компенсаторные реакции организма.

Повышению устойчивости организма к недостатку кислорода способствует также тренировка в высокогорных условиях. Данные ряда исследователей свидетельствуют о том, что при пониженном барометрическом давлении происходит сложная морфологическая и функциональная перестройка, которая может обеспечить расширение функциональных возможностей организма.