Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных функциональных систем и организма в целом под воздействием направленной физической нагрузки или тренировки

Движение — способ существования материи, важнейший ее атри­бут. Двигательная функция организма - одна из основных функций, обеспечивающих адекватность жизни организма на Земле, что практи­чески всегда предполагает интенсивную мышечную деятельность. Это единственная функция, обеспечивающая активное воздействие чело­века на внешнюю среду.

Движение обладает чрезвычайной многоликостью, начиная от про­странственного перемещения и кончая мышлением. Организм челове­ка принципиально рассчитан на постоянное движение. Именно поэто­му движение рассматривается как основной признак жизни, как стер­жень всей жизнедеятельности и поведения человека, как формирую­щее начало в его развитии.

Мышечная деятельность является врожденным фактором. Двигательное развитие не происходит само собой с дости­жением определенного возраста. Двигательное развитие — это результат движений. Оно достигается большим количеством движений. С рождения у ребенка сразу начинает функционировать двигательный анализатор, ему свойственна высокая двигательная активность. Развитие, обретаемое в движении, касается не только двигательного аппарата, оно способствует и развитию головного мозга, влия­я на развитие умственных способностей.

В организме человека все прекрасно сбалансировано. Нам необхо­дим вполне определенный объем физических нагрузок, определенное количество разнообразных питательных веществ, определенное время сна и отдыха. Если человек получает слишком много нагрузок, пищи и отдыха, тогда нарушается равновесие систем и расстраиваются функ­ции. Нет равновесия, нет здоровья и благополучия.

Физические возможности организма человека весьма велики. Поэтому проблема ФКиС призвана рассмат­риваться как одна из приоритетных, имеющая жизненно важное зна­чение.

Это обусловлено объективными процессами. Научно-техничес­кий прогресс, порождающий дефицит двигательной активности челове­ка, решительно требует выработки механизма восполнения этого де­фицита, угрожающего здоровью, благополучию и самой жизни милли­онов людей. Двигательный голод и некоторые болезни века побудили по-новому осознать жизненный смысл двигательной ак­тивности. Так, по некоторым наблюдениям, среди лиц, которые затрачивают на ходьбу в течение дня более часа, ишемическая болезнь сердца возникает в 5 раз реже, чем у тех, которые ходят ежедневно менее одного часа.

Мы достигли большого прогресса в науке и технике, более цивили­зованного политического и социального устройства. Но по части физи­ческой выносливости и жизненной энергии далеко отстали от предков. В течение мно­гих тысячелетий человек формировал себя в физической работе. Общепризнанно, что дефицит движений у человека - фактор патологический, способный привести к расстройствам различ­ных органов и систем. Объем мышечных усилий в работе человека 100 лет назад составлял 96%, в наши дни - 1%.

Сейчас с драматической внезапностью ломается модель, созданная эволюцией. Многие ученые справедливо считают, что одним из факторов, спо­собствующих высокой заболеваемости, является утрата человеческим организмом приспособленности к интенсивным физическим нагрузкам.

Концепция о взаимосвязи физических нагрузок и состояния здоровья человека является общепризнан­ной. И это неудивительно, так как движение является естественным и наиболее сильным стимулятором многих жизненно важных функций организма, непременным услови­ем его жизнеспособности.

Сбалансированность за счет физической активности — естествен­ное предназначение организма человека. Регулярные физические нагрузки помогают людям обрести следую­щие преимущества:

- большую жизненную энергию;
- полноценный и приятный отдых;

- способность справиться с последствиями психических стрессов;

- меньшую подверженность депрессии, ипохондрии, мнительности;

- хорошее самочувствие;

- улучшение пищеварения;

- уверенность в собственных силах;

- красивую фигуру;

- крепкие кости;

- глубокий полноценный сон;

- благоприятное течение беременности и родов;

- замедление процессов старения;

- повышенную работоспособность, упорство в достижении целей;

- меньше заболеваний и болезненных ощущений.

Физические упражнения:

- положительно сказываются на умственной ра­ботоспособности и состоянии вегетативной сферы организма, деятель­ности внутренних органов, нормализуют обменные процессы, спо­собствуют сохранению постоянства внутренней среды;

- предупреждают характерные для гипокинезии расстройства, вызывая явления адаптации и повышение резистентности сердечно-сосудистой системы и всего организма к дей­ствию неблагоприятных факторов окружающей среды;

- формируют гармоническое взаимодействие двигательных, вегетативных и психических функций;

- предупреждают трофические расстройства и дегенеративные изменения многих систем организма, в частности развитие атрофии мышц;

- приводят к более экономичному и более эффективному режиму работы сердца, эффективному использованию компенсаторных механизмов, улучшают утилизацию макроэнергетических соединений в сердечной мышце и других органах, улучшают со­кратительные свойства белков сердечной мышцы за счет более эко­номного использования энергии и усиления окислительных процессов;

- развивают энергосберегающий эффект и повышают функциональные резервы сердечной мышцы;

- улучшают кровоснабжение скелетных мышц, что приводит к более полноценному и экономному использо­ванию питательных веществ, удалению конечных продуктов обмена веществ (устранение усталости);

- усиливают деятель­ность и скелетной мускулатуры, и сердечной мышцы;

- возбуждают многочисленные рецепторы в мышцах и суставах, которые рефлекторным путем воздействуют на ЦНС, которая, в свою очередь, контролирует деятельность внутренних органов. Поток раздражений с рецепторов мышц и суставов вызывает перестройку функционирования внутренних органов, акти­вирует окислительно-восстановительные процессы, способствует бо­лее рациональному и полному использованию тканями кислорода и более полному выведению из организма конечных продуктов обмена веществ.

При этом занятия физической культурой влияют не только на организм человека, но и на его мировоззрение, на формирование высоких духовных и нравственных черт, характер человека, на его общественную актив­ность, на общество в целом. Плюс положительный эффект, который оказывает физическая культура на улучшение социально-психологичес­кого климата в коллективе, в борьбе с пьянством, нар­команией, хулиганством и другими негативными явлениями.

Можно выделить ряд механизмов, обеспечивающих влияние тонуса скелетных мышц и мышечных движений на функции внутренних органов.

1) Так, мышечная си­стема через нервную систему оказывает стимулирующее влияние на многие внутренние органы, в то время как при отсутствии мышечной деятельности исключаются эти стимулирующие влияния, вследствие чего ухудшаются функции ряда органов и систем, ускоряются процес­сы старения организма. Работа мышц оказывает многообразное воздей­ствие на организм человека, отличаясь интенсивными процессами об­мена веществ, работающие скелетные мышцы вызывают резкое увели­чение расхода энергии, стимулируя деятельность внутренних органов, особенно сердца и сосудов.

2) Во взаимодействии целостного организма с окружающей средой осо­бенно большая роль принадлежит двигательной функции — активной мышечной деятельности. Существуют биохимические механизмы сроч­ной адаптации к физическим нагрузкам. Наряду с этими срочными ме­ханизмами включаются в действие и более долговременные механизмы. Все эти механизмы обеспечивают повышение утилизации кислорода кро­ви и возможность возрастания энергетического обеспечения мышеч­ной деятельности.

Надежда на то, что биологическая потребность в постоянной мы­шечной деятельности может быть удовлетворена приемом каких-либо лекарств, бессмысленна. Работа мышц оказывает столь многообразное и разностороннее влияние на организм, на все его органы и системы, что заменить его чем-либо другим невозможно.

3) Мышечные сокращения являются постоянной ответной реакцией на многочисленные раздражители внешней и внутренней среды орга­низма. В этой связи следует вдуматься в самую существенную сторону учения И.М. Сеченова об органах чувств — в идею тесного взаимодей­ствия ощущений и движений. Исходя из учения, самодвижение становится причиной новых и чрез­вычайно важных ощущений, которые, в свою очередь, имеют значение регуляторов движений. Именно этим механизмом и объяснено коррегирующее влияние двигательных ощущений. Сеченову принадлежат замечательные слова: «Определенному ряду движений всегда соответствует в сознании определенный ряд чувственных знаков. Запечатляясь в памяти, они образуют ряд нот, по которым или, точнее, под контролем которых разыгрывается соответствующая двига­тельная пьеса».

4) Современной наукой уста­новлено, что влияние физических нагрузок на ЦНС осуществляется непрерывно и многообразно, т.к. между деятельностью ЦНС и работой ОДА человека существует очень тесная связь. В скелетной мускулатуре находятся специфические нервные окончания (проприорецепторы), которые при мышечных сокращениях по прин­ципу обратной связи посылают в мозг стимулирующие импульсы. С одной стороны, задача импульсов, идущих от проприорецепторов, состоит в том, чтобы сигнализировать мозгу о реализации совершаемых движений (например, таких как поднимание руки, сжа­тие кистей и т.п.). С другой — специфические нервные клетки одновре­менно повышают общий тонус коры головного мозга, в результате чего возрастает его общая функциональная способность. Известно, что многие люди думают лучше при ходьбе, чем сидя, что ораторы склонны сопровождать речь жестикуляцией, а актеры предпочитают учить свою роль во время прогулок.

5) Двигательная активность стимулиру­ет и интеллектуальную деятельность человека, повышает продуктив­ность умственного труда. Еще Аристотель считал, что продуктивной умственная работа ста­новится тогда, когда она сочетается с движениями. Он создал школу так называемых перипатетиков, то есть гуляющих. Аристотель проводил уроки во время прогулок.

6) Благодаря высокоразвитым функциям мозга, человек приобрел свой­ства восстанавливать свою работоспособность во время физической и умственной активности. Еще И.М. Сеченовым было доказано, что ак­тивный организм быстрее восстанавливает свои силы, чем пассивный.

7) Мышечная система яв­ляется наиболее мощным источником нервной импульсации, тонизи­рующей ЦНС, и в первую очередь ее эмоциональные центры. Поэтому недогрузка лишает эти центры того положительного заряда, который необходим человеку для преодоления жизненных «психологических барьеров». В этих условиях многие отрицательные раздражители приобретают сверхсиль­ный характер и действуют невротизирующим образом.

8) Интенсивная мышечная деятельность способна в значительной мере нейтрализовать изменения гомеостаза, вызванные эмоциональным на­пряжением, и погасить возникающую «эмоциональную бурю». Недаром и житейские наблюдения, специальные исследования свидетельствуют о важнейшей роли мышечной работы в качестве средства, снижающе­го напряжение.

9) Физические нагрузки успокаивают и даже помогают переносить ду­шевные травмы. Современным людям нужен способ сохранения душевного спокойствия и свободы от тревог. Но находящийся под давлением интеллект и эмоции постоянно выходят из равновесия, подобно некоему психологическому маятнику. Периодически многие утрачивают эмоциональную гармонию, что снижает уровень жизненной энергии, целеустремленность. Решение проблемы часто оказывается невероятно простым: требуется всего-на­всего хороший сон, физическая нагрузка и рациональное питание.

10) Довольно часто раздражительность и потеря желания работать мо­гут быть результатом низкой двигательной активности. Люди, начавшие бегать, плавать или использовать другую нагрузку на выносливость, обычно становятся более настойчивыми. При этом проис­ходит не только увеличение физических ресурсов организма, но и рас­ширение психических резервов человека.

Древние греки высекли когда-то на камне слова: «Хочешь быть здо­ровым — бегай. Хочешь быть красивым — бегай. Хочешь быть умным — бегай».

В Мюнхене был проведен интересный эксперимент, в результате которого все 750 малышей, научившиеся плавать раньше, чем ходить, по уровню умственного развития оказались выше среднего. То же было отмечено и в развитии малышей, начавших ходить со дня рождения. Известно, что движения, особенно движения пальцев рук, сами по себе необыкновенно сильно стимулируют развитие мозга.

В последнее время иссле­дования врачей и физиологов спорта приблизили нас к необходимому научному пониманию единства психического и физического здоровья. Участники оздоровительных программ аэробики отмечают: улучша­ется сон, появляется ощущение внутреннего благополучия, уменьша­ется напряжение, снимается депрессия, повышается самооценка, по­является удовлетворенность жизнью, развива­ется умение справляться со стрессом. Физиолог спорта Сайм сделал вывод: «Бег трусцой - хорошее профилактическое средство для людей с повышен­ной возбудимостью». Аэробные упражнения действительно положительно влияют на эмоциональное и психологическое равновесие личности.

Однако не следует провозглашать только культ тела. Древнегрече­ский философ Сенека говорил: «Угождайте же телу лишь настолько, насколько нужно для поддержания его крепости, и такой образ жизни считайте единственно здоровым и целебным. Слишком многое порабо­щает раба собственного тела — того, кто слишком за него боится и все мерит его меркой. Чрезмерная любовь к нему тревожит нас страхами, обременяет заботами, обрекает на позор. К тому же груз плоти, вырас­тая, угнетает дух и лишает его подвижности... тело, хоть без него и не обойтись, для нас более необходимо, чем важно... Наш царь — это душа». Именно душа управляет телом. Следовательно, внимание к телу оправ­дано лишь при том условии, если это способствует укреплению психи­ки. Таким образом, при всей важности крепкого и здорового тела, спо­собствующего развитию крепости и силы духа, ведущая, главенствую­щая роль в жизни человека отводится именно духу.

11) Физические тренировки усиливают иммунную защиту организма, повышают его устойчивость к инфекционным болезням, к воздействию различных неблагоприятных факторов внешней среды.

«Гимнастика есть целительная часть медицины» (Платон). Современная медицина рассматривает лечебную физкультуру как одно из основных средств функционального лечения различных заболеваний. «Физические упражнения могут заменить множество лекарств, но ни одно лекарство не может заменить физические упражнения» (А. Мосер).

Другими словами, без необходимого объема двигательной активно­сти рождающийся незрелый человеческий плод не может пройти все необходимые фазы формирования, а во взрослом периоде человек не может накапливать структурную энергию, необходимую для нормальной жизнедеятельности.

Поэтому возникает важнейшая социально-педагогическая задача - определить оптимальные, минимально и максимально возможные режимы двигательной активности.

Минимальные границы должны характеризовать тот объем движений, который необходим человеку, чтобы сохранить нормальный уровень функционирования организма. Этому уровню должен отвечать двигательный режим оздоровительно-профилактического характера. Оптимальные границы должны определить тот уровень физической активности, при котором достигается наилучшее функциональное состояние организма, высокий уровень выполнения учебно-трудовой и социальной деятельности. Такой режим носит оздоровительно-развивающий характер. Максимальные границы должны предостерегать от чрезмерно высокого уровня физических нагрузок, который может привести к переутомлению, перетренировке, к резкому снижению уровня работоспособности в учебно-трудовой деятельности. Назовем такой режим индивидуально адаптированным к максимальным возможностям студентов. Поэтому для студентов-спортсменов, ориентированных на достижение высоких спортивных результатов, необходимо планировать индивидуальный режим обучения, жизнедеятельности, тренировки, обеспечивающий сочетание всех его компонентов.

Установлено, что в среднем двигательная активность студентов в период учебных занятий (8 мес) составляет 8000-11000 шагов в сутки; в экзаменационный период (2 мес) — 3000-4000 шагов, а в каникулярный период 14000-19000. Очевидно, что уровень двигательной активности студентов во время каникул отражает естественную потребность в движениях, ибо в этот период они свободны от учебных занятий. Исходя из этого, можно отметить, что уровень их двигательной активности в период учебных занятий составляет 50-65%, в период экзаменов – 18-22% биологической потребности. Это свидетельствует о реально существующем дефиците движений на протяжении 10 мес в году.

Учебные занятия по физическому воспитанию (два раза в неделю) в среднем обеспечивают возможность движений в объеме 4000-7300 шагов, что не может компенсировать общий дефицит двигательной активности за неделю. К сожалению, в выходные дни малоподвижный образ жизни доминирует у большинства студентов, а двигательный компонент составляет менее 2% бюджета свободного времени.

У студентов-спортсменов среднесуточный объем двигательной активности составляет 16000-24000 шагов. Его повышение до 28000-32000 шагов на учебно-тренировочных занятиях затрудняет восстановление. Как следствие, у них существенно снижается в последующие дни объем повседневной двигательной активности до 2500-4000 шагов. Такое явление отражает процесс саморегуляции двигательной активности, внутреннее содержание которого составляет взаимодействие процессов утомления и восстановления.

Следует учитывать сезонные колебания двигательной активности - зимой она снижается на 5—-5% по отношению к лету. У студентов, отнесенных к основной медицинской группе, она выше, чем у тех, кто распределен в специальную медицинскую группу, в среднем на 17-28%. У мужчин двигательная активность выше, чем у женщин, в среднем на 25-30%. Нейродинамические особенности (баланс между возбуждением и торможением) также влияют на объем двигательной активности. У лиц с преобладанием возбуждения наблюдается более высокий уровень двигательной активности, чем у лиц с преобладанием торможения над возбуждением (в 2-3 раза). Лица с уравновешенностью этих процессов по уровню двигательной активности занимают среднее положение.

В соответствии с программой профилактики основных факторов риска среди молодежи гиподинамической считается ситуация, при которой студент уделяет физическим упражнениям до 4 ч в неделю, т.е. занимается только в рамках учебных занятий по физическому воспитанию. Оптимальным двигательным режимом для студентов является такой, при котором мужчины уделяют занятиям 8-12 ч в неделю, а женщины 6-10 ч. При этом на целенаправленные занятия физическими упражнениями желательно затрачивать не менее 6-8 ч мужчинам и 5-7 ч женщинам. Остальное время дополняется физической активностью в различных условиях бытовой деятельности. Важный фактор оптимизации двигательной активности -самостоятельные занятия студентов физическими упражнениями (утренняя гимнастика, микропаузы в учебном труде с использованием упражнений специальной направленности, ежедневные прогулки, походы выходного дня и т.д.). Необходимые условия самостоятельных занятий — свободный выбор средств и методов их использования, высокая мотивация и положительный эмоциональный и функциональный эффект от затраченных физических, волевых, эмоциональных усилий.

Таким образом, чтобы выполнять указанный двигательный режим, необходима двигательная деятельность в объеме 1,3-1,8 ч в день. За счет использования двигательной активности с относительно высокой интенсивностью можно сократить ее продолжительность. Так, двухчасовую прогулку со скоростью 4,5 км/ч заменяет 15-минутный бег со скоростью 10 км/ч или 30 мин игры в баскетбол. В качестве компонента двигательной активности не следует забывать и столь популярные у молодежи танцы. Их высокий эмоциональный эффект сопряжен и с хорошим функциональным эффектом (пульсовой режим 120-140 удар/мин).