Физиологические особенности и закономерности совершенствования отдельных систем организма

Установлено, что активная мышечная деятельность вызывает усиление деятельности всех систем организма, особенно сердечно-сосудистой и дыхательной. При любой деятельности человека все его органы и системы действуют согласованно в тесном единстве. Глав­нейшая роль в регуляции отводится нервной системе.

Нервная система действует по принципу рефлекса. Ответную реакцию организма на раздражения, поступающие из внешней или внутренней среды, осуществляемую и контролируемую центральной нервной системой, называют рефлексом. Всякое мышечное движение имеет рефлекторную природу. Рефлекторным же путем регулируется деятельность всех внутренних органов и систем. Путь, по которому проводятся нервные импульсы, называют рефлекторной дугой. Рефлекторная дуга состоит из пяти частей: рецептора (воспринимающий «прибор»), чувствительного пути, участка центральной нервной системы, двигательного пути и рабочего органа.

Вся деятельность человека протекает по принципу взаимосвязи условных рефлексов и динамических стереотипов с безусловными рефлексами.

Унаследованные рефлексы, от рождения заложенные в нервной системе, называют безусловными. Примером простейшего двигательного безусловного рефлекса является коленный рефлекс.

И.П. Павлов показал, что существуют рефлексы, которые приоб­ретаются организмом в течение жизни. Рефлексы, формирующиеся в результате сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называют условными.

Двигательный навык — форма двигательных действий, выработанная по механизму условного рефлекса в результате соответствующих систематических упражнений. Формирование двигательного навыка последовательно проходит три фазы: генерализации, концен­трации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширением возбудительного процесса. Это расширение происходит за счет вовлечения в работу лишних групп мышц, неоправданно большим напряжением работающих мышц и т. п. Движения скованы, угловаты, некоординированы и неточны, неэкономичны.

Фаза генерализации сменяется фазой концентрации, когда излишне разлитое возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в нужных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся скупыми, точными, свободными, их выполнение становится значительно более стабильным.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы ав­томатическим и не требует деятельного контроля сознания. Такой на­вык отличается высокой стабильностью выполнения всех составляю­щих его движений. Автоматизация навыков делает возможным выпол­нение одновременно нескольких двигательных действий. Например, жонглер удерживает равновесие, стоя на седле скачущей лошади, ба­лансирует поставленной на лоб пирамидой различных предметов и вдобавок жонглирует несколькими булавами.

Координация движения — согласованная деятельность мышечных групп, относящихся к разным сегментам тела. Саморегуляция скелетных мышц осуществляется за счет физиологических механизмов, находящихся непосредственно в мышечных волокнах. Эти механизмы обеспечивают изменение кровообращения в различных участках капиллярного русла, регулируют участие двигательных единиц в сокращениях и т. д.

Двигательная единица состоит из мотонейрона (двигательной нервной клетки), нервного волокна и группы мышечных волокон.

В образовании двигательного навыка участвуют различные ана­лизаторы: двигательный, вестибулярный, слуховой, зрительный, тактильный.

Любые отклонения действительного движения от задуманного плана тотчас же оказываются замеченными (по большей части бессознательно), и нервная система «принимает меры» к компенсации ошибки. Характеристики протекания движения мозг получает, обработав данные, которые поступает от анализаторов (особенно проприоцептивного). Центральная нервная система создает программу движения, а затем сличает, сравнивает с ней действительный ход выполнения этой программы с помощью обратной связи от работающего органа к регулирующим нервным центрам.

Двигательный навык будет наиболее эффективным с точки зре­ния достижения цели (в труде, спорте, искусстве и т. д.), если он сформирован с оптимальным диапазоном, что обеспечит его наилучшую адаптацию к любым условиям деятельности.

В процессе тренировки (упражнения) различные органы и систе­мы совершенствуются, налаживается их взаимодействие. Цель уп­ражнения составляют физиологические, биохимические и морфологи­ческие сдвиги, возникающие под влиянием многократно повторяю­щейся мышечной работы и отражающие единство расхода и восстановления функциональных и структурных ресурсов в организме человека. Эти изменения оцениваются как прогрессивные, если они способствуют оздоровлению организма и повышают его работоспособ­ность.

Одновременно и в соответствии с формированием двигательно­го навыка и величиной физических нагрузок изменяется функция внут­ренних органов и систем.

Двигательная активность, занятия физическими упражнениями, спортом оказывают существенное влияние на состояние и развитие сердечно-сосудистой системы. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тренировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая с большой нагрузкой, при выполнении спортивных упражнений сердце неизбежно тренируется. Расширяются границы его возможностей, и оно приспосабливается к переброске намного большего количества крови, чем это может сделать сердце нетренированного человека. В процессе тренировки происходит увеличение массы сер­дечной мышцы и размеров сердца.

Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови. Пульс — волна, распространяемая по эластичным стенкам ар­терий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60-80 ударов минуту. Регулярные физические нагрузки вызывают урежение пульса в покое. Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200-220 уд./мин. Нетренированное сердце такой частоты дос­тигнуть не может.

Артериальное давление (АД) создается силой сокращения желудочков сердца и силой стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы); и мини­мальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). В норме в покое кровяное давление равно 120/70 мм ртутного столба. При физических нагрузках максимальное давление может повышаться до 200 мм рт. столба. По­сле прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро вос­станавливается, а у нетренированных долго остается повышенным, и если интенсивная работа продолжается, то может наступить обморок.

Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте. При удалении от сердца кровяное давление понижается. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносным сосудам.

Систолический объем крови — количество крови, выбрасы­ваемое левым желудочком сердца при каждом его сокращении.

Минутный объем крови — количество крови, выбрасываемое желудочком в течение одной минуты. Объем крови измеряется в мил­лилитрах.

Движение крови в организме происходит по двум замкнутым сис­темам сосудов, соединенных с сердцем, — малому и большому кругам кровообращения.

Путь крови от правого желудочка через артерии, капилляры и вены легких до левого предсердия называется легочным или малым кругом кровообращения.

Путь крови от левого желудочка через артерии, капилляры и ве­ны всех органов тела до правого предсердия называют большим кругом кровообращения.

В покое полный кругооборот кровь совершает за 21-22 сек., при физической работе за 8 сек. и меньше. В результате увеличения ско­рости кровотока значительно повышается снабжение тканей тела ки­слородом и питательными веществами.

Движению крови по венам способствует сокращение скелетных мышц, окружающих вены (мышечный насос). Кровь по венам продви­гается только к сердцу. Движению ее в противоположном направлении препятствуют кармановидные полулунные клапаны, расположенные внутри вен. Мышечный насос способствует более быстрому отдыху сердца после интенсивной мышечной нагрузки.

Снабжение клеток кислородом и удаление из них углекислого га­за осуществляется кровью. Обмен газами между кровью и воздухом происходит в легких (рис. 13). Систему органов дыхания составляют легкие, расположенные в грудной клетке, и воздухоносные пути: носо­вая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи.

Во время мышечной работы для увеличения газообмена усили­ваются функции дыхания и кровообращения. Совместная работа сис­тем дыхания и кровообращения оценивается следующим рядом пока­зателей работоспособности.

Частота дыхания (смена вдоха и выхода и дыхательной пау­зы) в покое составляет 16-20 циклов. При физической работе частота дыхания увеличивается в среднем в 2-4 раза.

Жизненная емкость легких (ЖЕП) — наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. У разных людей жизненная емкость легких неодинакова. Её опреде­ляют при медицинских осмотрах при помощи спирометра. Жизненная емкость легких составляет у женщин 3 000-3500 мл, у мужчин — 3800-4200 мл. У людей, занимающихся физической культурой, она значительно увеличивается и достигает у женщин 5 000 мл, у мужчин 7 000 мл.

Потребление кислорода — количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 минуту. Максимальное потребление кислорода (МПК) — наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предель­но тяжелой для него работе. МПК является важным критерием функ­ционального состояния дыхания и кровообращения.Способность организма к МПК имеет предел, которой зависит от возраста, состояния сердечно-сосудистой, дыхательной системы, от активности протекания процессов обмена веществ, и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности.

У нетренированных людей МПК находится на уровне 2-3,5 л/мин. У занимающихся спортом МПК может достигать 4-6 л/мин, и более. МПК является показателем аэробной (кислородной) производи­тельности организма, т.е. его способности выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве поступающего в организм кислорода для получения необходимой энергии.

Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребности в энергии, наступает кислород­ное голодание или гипоксия.

Различают следующие виды гипоксии:

· гипоксическая, обусловленная снижением парциального дав­ления кислорода в артериальной крови до такой степени, что насыще­ние гемоглобина кислородом существенно уменьшается. Это происхо­дит, например, на больших высотах;

· двигательная гипоксия — возникает при интенсивной мышеч­ной нагрузке;

· анемическая гипоксия — обусловлена снижением кислородной емкости крови, например, при кровопотере или отравлении угарным газом;

· циркулярная (застойная) гипоксия наблюдается при местных нарушениях кровообращения, сердечной недостаточности, шоке;

· гистотоксическая гипоксия — при отравлении цианидами, ко­гда прекращаются процессы транспорта и использования кислорода в тканях при нормальном его содержании в крови.

Полное прекращение поступления к тканям кислорода называет­ся аноксией.

Кислородное снабжение организма представляет собой слажен­ную систему.