Утомление

 

Ещё И. П. Павловым были вскрыты  ряд закономерностей течения  восстановительных процессов, не потерявших значения в настоящее время.

 

1. В работающем органе  наряду с процессами разрушения  и истощения происходит процесс  восстановления, он наблюдается  не только после окончания  работы, но уже и в процессе  деятельности.

 

2. Взаимоотношения истощения  и восстановления определяются  интенсивностью работы; во время  интенсивной работы восстановительный  процесс не в состоянии полностью  компенсировать расход, поэтому  полное возмещение потерь наступает  позднее, во время отдыха.

 

3. Восстановление израсходованных  ресурсов происходит не до  исходного уровня, а с некоторым  избытком (явление избыточных компенсаций).

 

Наиболее ранние наблюдения, касающиеся восстановительных процессов  после работы, имеют полуторавековую  давность. Ещё в 1845 г. было установлено, что телесное движение оказывает  большое и длительное влияние  на выделение углекислоты. Позднее  было показано, что это последействие  проявляется в повышенном потреблении  кислорода, повышенной температуре  тела и других признаках. Однако эти  наблюдения носили случайный характер и не являлись результатом специальных  исследований, направленных на изучение восстановительных процессов.

 

Взгляды И.П. Павлова развил его ученик Ю. В. Фольборт (1951), который  заключил, что повторные физические нагрузки могут вести к развитию двух противоположных состояний:

 

если каждая последующая  нагрузка приходится на ту фазу восстановления, в которой организм достиг исходного  состояния, то развивается состояние  тренированности, возрастают функциональные возможности организма; если же работоспособность  ещё не вернулась к исходному состоянию, то новая нагрузка вызывает противоположный процесс - хроническое истощение. Постепенное исчезновение явлений утомления, возвращение функционального статуса организма и его работоспособности к дорабочему уровню либо превышение последнего соответствует периоду восстановления. Продолжительность этого периода зависит от характера и степени утомления, состояния организма, особенностей его нервной системы, условий внешней среды. В зависимости от сочетания перечисленных факторов восстановление протекает в различные сроки - от минут до нескольких часов или суток при наиболее напряжённой и длительной работе.

 

В зависимости от общей  направленности биохимических сдвигов  в организме и времени, необходимом  для их возвращения к норме, выделяются два типа восстановительных процессов - срочное и отставленное. Срочное восстановление распространяется на первые 0,5-1,5 часа отдыха после работы; оно сводится к устранению накопившихся за время упражнения продуктов анаэробного распада и оплате образовавшегося долга; отставленное восстановление распространяется на многие часы отдыха после работы. Оно заключается в усиливающихся процессах пластического обмена и реставрации нарушенного во время упражнения ионного и эндокринного равновесия в организме. В период отставленного восстановления завершается возвращение к норме энергетических запасов организма, усиливается синтез разрушенных при работе структурных и ферментных белков. В целях рационального чередования нагрузок необходимо учитывать скорость протекания восстановительных процессов в организме спортсменов после отдельных упражнений, их комплексов, занятий, микроциклов. Известно, что восстановительные процессы после любых нагрузок протекают разновременно, при этом наибольшая интенсивность восстановления наблюдается сразу после нагрузок. По данным В. М. Зациорского (1990), при нагрузках разной направленности, величины и продолжительности в течение первой трети восстановительного периода протекает около 60%, во второй -30% и в третьей - 10% восстановительных реакций. Восстановление функций после работы характеризуется рядом существенных особенностей, которые определяют не только процесс восстановления, но и преемственную взаимосвязь с предшествующей и последующей работой, степени готовности к повторной работе. К числу таких особенностей относят: неравномерное течение восстановительных процессов; фазность восстановления мышечной работоспособности; гетерохронность восстановления различных вегетативных функций; неодинаковое восстановление вегетативных функций, с одной стороны, и мышечной работоспособности - с другой (Гиппенрейтер Б.С., 1966; Розенблат В.В., 1975; Волков В.М., 1977; Граевская Н.Д., 1987, и др.).

 

Отличительной особенностью протекания восстановительных процессов  после тренировочных и соревновательных нагрузок является неодновременное (гетерохронное) возвращение после проделанной  тренировочной нагрузки различных  показателей к исходному уровню. Установлено, что после выполнения тренировочных упражнений продолжительностью 30 с с интенсивностью 90% от максимальной восстановление работоспособности обычно происходит в течение 90-120 с. Отдельные показатели вегетативных функций возвращаются к дорабочему уровню через 30-60 с, восстановление других может затянуться до 3-4 мин и более.

 

Подобная тенденция наблюдается  и в ходе восстановления после  выполнения программ тренировочных  занятий, участия в соревнованиях. Гетерохронизм восстановительных  процессов обусловлен различными причинами, в первую очередь - направленностью тренировочной нагрузки.

 

Данные, изложенные в табл. 5, свидетельствуют о процессах  восстановления, которые протекают  с различной скоростью и завершаются  в разное время (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986).

 

Таблица 5. Время, необходимое  для завершения восстановления различных  биохимических процессов в период отдыха после напряжённой мышечной работы

Процессы 

Время восстановления

 

Восстановление О2 – запасов в организме 

10-15с

 

Восстановление алактатных анаэробных резервов в мышцах 

2-5мин

 

Оплата алактатного О2 - долга 

3-5 мин

 

Устранение молочной кислоты 

0,5-1,5ч

 

Оплата лактатного О2 - долга 

0,5-1, 5ч

 

Ресинтез внутримышечных запасов гликогена 

12-48ч

 

Восстановление запасов  гликогена в печени 

12-48ч

 

Усиление индуктивного синтеза  ферментных и структурных белков 

12-72ч

 

 

Интенсивность протекания восстановительных  процессов и сроки восполнения  энергетических запасов организма  зависят от интенсивности их расходования во время выполнения упражнения (правило  В.А. Энгельгартда). Интенсификация процессов  восстановления приводит к тому, что  в определенный момент отдыха после  работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсации, или сверхвосстановления. Протяженность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме.

 

Важным фактором, определяющим характер восстановительных процессов, является возраст. Ряд исследователей считают, что у детей восстановительный  период после определенных мышечных нагрузок короче, чем у взрослых (Волков В.М., 1972).

 

Некоторые авторы после проведения функциональных проб не установили достоверных  различий в продолжительности восстановления у спортсменов различного возраста. Однако в другом исследовании, в котором для повышения величины нагрузки увеличивали интенсивность, продолжительность и число повторений упражнений, изменяли время отдыха, было показано, что чем меньше возраст обследуемых лиц, тем в большей мере замедляется восстановление вегетативных функций и мышечной работоспособности при многократном повторении бега на 30,100 и 200 м. В то же время у детей в возрасте 11-16 лет после выполнения индивидуальных нагрузок преимущественно на быстроту восстановление протекает быстрее, чем у взрослых (Волков В.М., 1977).

 

Следует отметить, что для  понимания природы восстановительных  процессов важны представления  о следовых изменениях после тренировочных  нагрузок. В связи с этим многие исследователи пытались заменить термин "восстановление" понятием "следовой процесс", или "последействие" (Волков В.М., 1972).

 

В первых работах, посвящённых  анализу последействия напряжённых  тренировочных занятий и соревнований, в основном рассматривались изменения  состава крови. Так, были установлены  фазный характер миогенного лейкоцитоза и значительная его продолжительность. В более поздних исследованиях крови отмечается, что период восстановления картины крови у спортсменов продолжается 3-5 дней, а по некоторым данным 5-7 дней. В исследованиях В. П. Филина (1951) показано, что через 24часа после скоростных и скоростно-силовых упражнений реакция пульса, артериального давления, а также показатели ЭКГ в ответ на дополнительную нагрузку соответствовали исходным данным.

 

Время восстановления максимального  потребления кислорода (МПК) зависит  от уровня тренированности и объёма предшествующей работы (Гиппенрейтер Б.С., 1966). В исследованиях М. Я. Горкина  с соавт. (1973) по данным внешнего дыхания, силы мышц, морфологических показателей  крови и других параметров делаются вывод, что установление высоких  спортивных результатов возможно при  повторении больших нагрузок в период повышенной работоспособности. Указывается, что показателями полного возврата организма к исходному уровню надо считать восстановление наиболее поздно нормализующихся функций. Подобные представления ориентируют на использование  больших тренировочных нагрузок не чаще одного раза в 5-7 дней.

 

В процессе выполнения тренировочных  нагрузок расходуются кислородный  запас организма, фосфагены (АТФ  и КФ), углеводы (гликоген мышц и печени, глюкозы крови) и жиры. После работы происходит их постепенное восстановление (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990).

 

Уже через несколько секунд после прекращения работы кислородные "запасы" в мышцах и крови  восстанавливаются. Парциальное напряжение кислорода в альвеолярном воздухе  и в артериальной крови не только достигает предрабочего уровня, но и превышает его. Быстро восстанавливается  также содержание кислорода в  венозной крови, оттекающей от работавших мышц и других активных органов и  тканей тела, что указывает на достаточное  их обеспечение кислородом в послерабочий период (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990).

 

Восстановление фосфагенов, особенно АТФ, протекает очень быстро (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990). Известно, что запасы АТФ мышцы составляют около 5 ммоль х кг, а запасы КФ - около 20 ммоль х кг. Скорость гидролиза  АТФ актомиозином равна приблизительно 3 ммоль КФ в секунду на 1 кг мышечной массы. Уже на протяжение 30 с после прекращения работы восстанавливается до 70 % израсходованных фосфагенов. а их полное восполнение заканчивается за несколько минут, причём почти исключительно за счет энергии аэробного метаболизма, т. е. благодаря кислороду, потребляемому в быстрой фазе восполнения кислородного долга. Чем больше расход фосфагенов за время работы, тем больше требуется кислорода для их восстановления (для восстановления 1 моля АТФ необходимо 3,45 О?).

 

Восстановление АТФ зависит  в основном от скорости, с которой  актомиозин использует АТФ. Это определяет мощность процесса. Продолжительность  такой нагрузки ограничена содержанием  КФ в мышце.

 

В работе Р. Маргариа с соавт. (1969) было показано, что при интенсивных  кратковременных нагрузках в  пределах 4-15 с накопления лактата  в крови не происходит, так как  анаэробный гликолиз при такой работе не участвует в образовании энергии. Затем были получены данные о том, что анаэробный гликолиз включается даже при нагрузке такой длительности. Оказалось, что функции гликолиза  заключаются не только в восстановлении АТФ (или, скорее, КФ) после интенсивного мышечного сокращения. При увеличении числа и длительности таких сокращений АТФ, ресинтезированная гликолизом, может быть непосредственно использована актомиозином. Однако скорость синтеза АТФ в результате гликолиза невысока. Это во многом объясняет ограничение возможности спортсмена поддерживать свою максимальную скорость на протяжении дистанции бега на 100 м или сходной с ними дистанции в других видах спорта (Мищенко B.C., 1990).

 

Специальные лабораторные исследования с использованием биопсии в условиях нагрузки максимальной интенсивности  на велоэргометре, моделирующей спринтерскую дистанцию, показали, что гликолитические  процессы активизируются уже через 6 с такой нагрузки (Boobis L, Broors S., 1987).

 

Расчёты показывают, что в  беге на 100 м энергия для первых 4-6 с бега образуется в системе  АТФ-КФ. Последние же 3-4 с бега резко активизируются реакцией гликолиза. Уменьшение скорости бега квалифицированных спринтеров начинается тогда, когда истощаются запасы высокоэнергетических фосфатов и большая часть энергии начинает поступать за счёт энергии гликолиза (Hirvonen J., RehunenS., Rusko H., 1987). Более быстрые спортсмены характеризуются способностью использовать АТФ-КФ уже в начале спринтерской работы.

 

Специальные исследования (Costill D., 1985) показали, что после спринтерского  бега концентрация лактата и пирувата в широкой мышце бедра увеличивается  в 19-26 раз. Имеет место сразу после  бега значительное снижение содержания КФ в мышце (на 64%), а также АТФ (на 37%).

 

Специальная спринтерская тренировка в течение 8 недель приводит к увеличению скорости анаэробного образования  АТФ. Это увеличение (по расчётам прироста концентрации лактата и пирувата в мышце под влиянием тренировки) составляет около 20% (табл. 6).

 

Таблица 6. Изменение мышечных метаболитов гликогена мышц в  широкой мышце бедра (ммоль х  кг') при "длинном" спринте (30 с) под  влиянием спринтерской тренировки (Boobis L.H., Broors S., 1987)

Показатели 

До тренировки 

После тренировки

  

В покое 

После работы 

В покое 

После работы

 

Гликоген

 

КФ

 

АТФ

 

Пируват

 

Лактат 

310±42

 

85,1 ±9 

 

26.5 ±3 

 

0,9 ±0,6

 

3,9+1 

214,5±46

 

28,0 ±11,0

 

19,2± 10

 

3,8 ±1,6

 

86,0 ± 26 

346,1 ±56

 

84,6 ±4,8

 

24,0 ± 2.5

 

1,0 ±0.4

 

4,7±3,1 

256,1 ±38

 

25,5 ±7 

 

17,0±5,6

 

3,9 ±1,6

 

103,6 ±24,6

 

 

Как видно из табл. 6, спринтерская тренировка не влияла на содержание АТФ  и КФ в покое. Однако степень их исчерпания после 30-секундного спринта  несколько увеличилась, на этом фоне повышалась концентрация лактата в мышцах и артериальной крови. Следует отметить, что значительный анаэробный гликолиз имеет место и при более коротких (ниже 15 с) спринтерских нагрузках максимальной интенсивности (Hirche Н., 1973; Hirvonen J., Rehunen S., Rusko H., 1987; Мищенко B.C., 1990).

 

Так, у группы спортсменов  при лабораторной (7 с) и естественной беговой нагрузке (50 м - 6,2 с) отмечалось увеличение концентрации лактата в  крови до 3,7 и 6,8 ммоль х л-1 соответственно. При беге на 100 м (за 11,6 с) концентрация лактата повышается в среднем до 8,9 ммоль х л-1 Максимальная концентрация у спортсменов данной группы при средней длительности предельной лабораторной нагрузки 52с составила 13,1 ±2,4 ммоль хл-1. Таким образом, при беге на 100 м концентрация лактата составляет 68% от индивидуальной максимальной.