Утомление

Утомление — состояние организма, возникающее вследствие выполнения работы и проявляющееся в снижении работоспособ­ности. Оно выражается в уменьшении силы или быстроты мы­шечных сокращений, в замедлении расслабления мышц, в нару­шении точности, координации движений, в увеличении времени реагирования на раздражители и т. п. Работоспособность может быть пониженной даже в том случае, если работа совершается в полном объеме, но выполнение ее требует все большего напря­жения физиологических функций организма (повышенных энер­гетических затрат, более частого дыхания и сердцебиений и т. п.).

Факторы утомления. В основе утомления лежат разнообраз­ные причины.

В пределах нервной клетки, синапса, мышечного волокна утомление может быть следствием изменения мембранного потенциала, нарушения соотношения между ионами калия и на­трия и между одновалентными и двухвалентными ионами. Уста­новлено, например, что по мере развития утомления количество ионов калия в работающей мышце уменьшается. От этого нару­шается нормальное соотношение между калием и натрием и из­меняется мембранный потенциал.

Причиной утомления могут быть изменения в системе энер­гетического обеспечения мышцы. Хотя полного истощения энер­гетических запасов в мышце никогда не происходит, тем не ме­нее уменьшение этих запасов способствует развитию утомления мышцы. Это относится в первую очередь к углеводным запасам в мышцах и печени. По мере расходования гликогена печени уменьшается поступление сахара в кровь и восполнение расхо­дуемого в мышцах гликогена оказывается недостаточным.

Фактором утомления могут быть и нарушения в ферментной системе мышц, от которой зависит скорость распада энергетиче­ских веществ, главным образом фосфорсодержащих соединений. На распад и ресинтез АТФ и КрФ влияют гормоны, преимуще­ственно гормоны коркового слоя надпочечников. При длитель­ной напряженной работе уменьшается поступление этих гормонов в кровь, что также может способствовать наступлению мышечно­го утомления.

Утомление быстрее наступает при недостаточности дыхания тканей, т. е. ограниченном поступлении кислорода. Последнее происходит вследствие недостаточного усиления кровообращения. По этой причине аэробные процессы резко отстают от анаэроб­ных. В мышце накапливаются продукты анаэробного распада, и это создает препятствие для дальнейшей работы мышц.

Процессы утомления развиваются не только в самом работа­ющем органе, в мышце, но и в нервных центрах и других систе­мах. Развитие утомления может усилиться при изменении соста­ва крови: уменьшении содержания в ней гемоглобина, повыше­нии осмотического давления вследствие перехода воды в мышцы и удаления ее с потом, повышения кислотности, поступления из мышц в кровь больших количеств молочной кислоты. Все эти из­менения в крови сказываются в первую очередь на работоспособ­ности нервных центров.

Причины утомления могут лежать в недостаточной функции желез внутренней секреции, главным образом надпочечников. Уменьшение образования адреналина и кортикостероидов влечет за собой снижение мышечной работоспособности.

Утомление может возникать и от того, что нарушается нор­мальная работа рецепторов, подающих информацию о движении в нервные центры, и ухудшается рефлекторная регуляция физи­ологических процессов.

Помимо этого, понижение работоспособности может быть вы­звано различными воздействиями внешней среды. Высокая на­ружная температура или резкое ее понижение, недостаточное охлаждение тела или его перегревание — все это может стать причиной быстрого наступления утомления. Фактором снижения работоспособности при работе в горных условиях является по­ниженное парциальное давление кислорода, а при подводном плавании, наоборот, повышенное давление.

Следовательно, причиной утомления могут быть нарушения нормальной деятельности любых органов.

Был период в физиологии, когда считали, что утомление вызывается одной какой-то общей причиной. Предполагалось, например, что при работе в орга­низме возникают специальные вещества утомления, особые яды усталости. Однако исследования показали, что в работающих органах образуются только те вещества, которые характерны для обычного, нормального обмена веществ этого органа, и никаких особых веществ утомления, или отравляющих ядов ус­талости, не существует.

Обнаружилось, что нельзя свести все разнообразие форм проявления утом­ления при различных видах физической и умственной деятельности человека к одной-единственной причине. Выше было показано, что этих причин множество и разные причины могут вызывать различные проявления утомления. Поэтому важно для каждого вида спорта определить те факторы, которые играют решающую роль в развитии утомления у спортсмена.

При изучении утомления возникало немало споров о том, где именно раз­вивается процесс утомления — в самом ли работающем органе, или в нервных центрах, или в системе гуморальной регуляции. Сейчас установлено, что утом­ление может развиваться во всех органах и системах организма, но их роль при этом различна. Анализируя причины утомления, развивающегося при раз­личных спортивных упражнениях, важно установить, в каких именно физиоло­гических системах, органах раньше всего возникает утомление.

Обилие факторов утомления и исключительное множество форм движений еще не означает, что для каждого движения име­ется своя причина утомления, не имеющая сходства с причинами утомления при других движениях. Возможно объединение различных движений в группы, характеризующиеся примерно оди­наковым характером утомления и, следовательно, примерно оди­наковыми его причинами. Рассмотрим некоторые из этих групп мышечной деятельности.

Особенно ярко проявляется утомление при статиче­ской работе. Статическая работа, или статическое усилие, представляет собой изометрический режим мышечной деятель­ности, при котором мышца только напрягается, но не производит движений. Такая форма деятельности очень утомительна, и утомление наступает тем скорее, чем больше величина развивае­мого мышцей напряжения. При максимальном ее напряжении утомление возникает буквально на первой же секунде. При не­сколько меньшей величине статического усилия оно может про­должаться секунды или десятки секунд. Установлено, что во время большого статического напряжения значительно повыша­ется внутримышечное давление. Напряженные мышечные во­локна сдавливают кровеносные сосуды с такой силой, что про­исходит резкое уменьшение кровоснабжения мышц и может быть даже полная остановка движения в них крови. Повышение дав­ления в напряженной мышце настолько велико, что сдавливают­ся не только тонкие стенки венул, но и упругие мышечные стенки артериол. Резкое уменьшение кровообращения в мышце влечет уменьшение или прекращение подачи в мышцу кислорода. По этой причине большое статическое усилие представляет собою анаэробный процесс. Сильный распад энергетических веществ, не компенсируемый окислительным ресинтезом, быстро приводит к накоплению продуктов этого распада. Вследствие отсутствия кровотока эти продукты не вымываются из мышцы и концентра­ция их резко возрастает, что выражается в понижении работоспо­собности мышечной ткани. Сдавливание кровеносных сосудов, или ишемия (греч. ишо — задерживать), сказывается и на состоянии органов чувств двигательного аппарата, в частности такая ишемия вызывает болевое ощущение, достигающее иногда настолько значительной силы, что уже одно это заставляет прекратить статическое усилие. Характерно, что с развитием утомления при статической работе изменяется характер биотоков мышц. На электромиограмме заметно увеличение амплитуды колебаний потенциала действия.

При рассмотрении причин утомления при динамиче­ской работе необходимо принимать во внимание, какова относительная мощность этой работы. Физиологические механиз­мы утомления в разных зонах мощностей различны.

При работе максимальной мощности утомление наступает быстро — в течение первых 10—20 сек. — вследствие двух основных причин. Одна из них заключается в особенностях мышечного химизма. Максимальная мощность характеризуется анаэробностью химических реакций и накоплением продуктов анаэробного распада, что и является важным фактором утомления. Другая причина лежит в нервных центрах. Для того чтобы вызвать мышечные сокращения максимальной силы, амплиту­ды и частоты, необходимы очень большое возбуждение соответст­вующих нервных центров, точное взаимодействие между центра­ми мышц-антагонистов, исключительно частая смена процессов возбуждения и торможения. Все эти процессы не могут долго со­вершаться на максимальном уровне. В результате управление мышечной деятельностью нарушается, что и вызывает снижение мощности работы мышц.

При работе субмаксимальной мощности всту­пают в действие новые факторы утомления. Вследствие большей ее длительности значительное количество молочной кислоты диффундирует из мышц в кровь, что вызывает ее значительное подкисление. Такая кровь создает неблагоприятные условия для нормальной деятельности нервных центров. Кроме того, при суб­максимальной мощности работы резко повышаются требования к функциям систем дыхания и кровообращения. Недостаточно высокие возможности этих систем могут ограничивать работо­способность организма и вызывать снижение мощности работы. При работе большой мощности недостаточность ды­хания и кровообращения может играть еще большую роль в развитии утомления. Сердце, функционирующее на пределе своих возможностей, начинает снижать свою работоспособность, если работа длится многие минуты. Это проявляется главным об­разом в уменьшении систолического объема, что, в свою очередь, вызывает снижение минутного объема, а следовательно, и умень­шение снабжения организма кислородом.

Иные факторы утомления могут вступать в действие при очень продолжительной работе умеренной мощности. То, что было особенно характерно для работы субмаксимальной и большой мощностей — накопление в крови молочной кислоты, отсутствует при работе умеренной мощности. Однако во время работы умеренной мощности может произойти снижение уровня сахара в крови, чего не было при других мощностях. Это проис­ходит вследствие относительного истощения углеводных ресур­сов печени и мышц. Низкий же уровень сахара в крови — фак­тор, снижающий работоспособность, в первую очередь работо­способность нервных центров.

Все сказанное выше показывает, как различны могут быть причины утомления при работах разной мощности. Но оно в то же время говорит о том, что в пределах одной и той же зоны от­носительной мощности причины утомления могут быть одина­ковыми для разных форм циклических движений. Например, весьма сходны причины утомления при плавании на 100 м и бе­ге на 400—500 м. Утомление в обоих случаях развивается в тече­ние одного и того же времени, которым характеризуется прохож­дение дистанции, — около 1 мин. Вместе с тем утомление при ра­боте максимальной мощности почти ничего общего не имеет с утомлением, наступающим вследствие многочасовой работы уме­ренной мощности.

Проявления утомления на дистанции. Для анализа утомления при циклических движениях важно регистрировать его проявле­ния на дистанции, причем не только во время тренировки, но и во время соревнований. Среди способов регистрации проявлений утомления на дистанции есть методы, основанные на сложных измерениях с применением радиотелеметрии, и есть более про­стые, всем доступные. Последние представляют собой регистра­цию изменений скорости передвижения на дистанции и основ­ных величин, от которых зависит скорость. Этими величинами являются частота циклов движений (частота шагов при ходьбе и беге, при беге на коньках и ходьбе на лыжах, частота гребков в плавании и гребле, частота вращения педалей в велоспорте) и длина пути, проходимого за каждый цикл (длина шагов, отре­зок пути, проплываемый за один цикл гребков, и т. п.). Для то­го чтобы измерить все три величины (скорость, длину шагов и их частоту), достаточно определить по секундомеру время про­хождения отрезка дистанции и число шагов на этом отрезке. Зная эти две величины, можно рассчитать три остальные, по­скольку У — 1-1, где V — скорость, / — частота шагов, / — длина шагов. В свою очередь, \ = п: 1, а / = 5: п, где п — измеренное чис­ло шагов на отрезке дистанции, г — время прохождения этого отрезка, 5 — длина отрезка дистанции.

Практически удобнее всего при регистрации признаков утом­ления на длинных дистанциях записывать время прохождения каждого круга стадиона или длины бассейна и за это же время подсчитывать число шагов.

^ Обычно одним из первых признаков начинающегося утомле­ния оказывается уменьшение длины шагов. При этом, однако, ско­рость не меняется, потому что в такой же мере увеличивается частота шагов. Причина начавшегося уменьшения длины ша­гов— уменьшение силы мышечных сокращений. При появлении этого первого признака утомления происходит переключение на большую частоту, но меньшую силу мышечных сокращений (рис. 34).

Следующей, часто встречающейся фазой развития утомления на дистанции является уменьшение длины шагов, но уже не компенсируемое соответствующим увеличением их частоты, в связи с чем скорость передвижения на дистанции начинает сни­жаться.

При все более развивающемся утомлении уменьшаются оба сомножителя скорости: и длина и частота шагов. Вследствие это­го скорость передвижения резко снижается.

Описанные три случая изменения параметров скорости на дистанции при утомлении отражают различную степень утомле­ния. Самое слабое его проявление — это уменьшение длины ша­гов при увеличении их частоты и сохранении постоянства ско-

рости. Такая степень утомления названа фазой компенси­рованного утомления. Более глубоким развитием утом­ления характеризуется фаза некомпенсированного утомления, когда уменьшение длины шагов не сопровож­дается увеличением их частоты. Последняя степень утомления отличается резким снижением скорости, сопровождающимся

 

Рис. 34. Схема изменений скорости, длины и частоты шагов на

дистанции при развитии утомления:

/ — отсутствие утомления, // — компенсированное утомление, Ш — не­компенсированное утомление, IV — истощение

 

уменьшением как длины, так и частоты шагов. Эта наиболее глу­бокая степень утомления (она часто приводит к сходу с дистан­ции, но у высококвалифицированных спортсменов встречается: сравнительно редко) названа фазой истощения.

Изменения скорости, частоты и длины шагов и их соотноше­ний могут происходить на дистанции не вследствие утомления, а и по другим причинам (например, в связи с тактикой).

Существуют и другие признаки утомления, развивающегося на дистанции. Они регистрируются более сложным путем. Напри­мер, при утомлении обнаруживаются изменения в электромио-грамме. Установлено, что во время утомительной работы общая биоэлектрическая активность мышц возрастает. Это выражает­ся в увеличении амплитуды осцилляции на электромиограмме. Из проявлений вегетативных процессов на дистанции при утомлении наибольший интерес представляет изменение частоты сердечных сокращений. Как было сказано, частота их в извест­ных пределах изменяется примерно пропорционально изменению-мощности работы или скорости передвижения на дистанции.

При постоянной скорости постоянна и частота сокращений серд­ца. Но при наступлении утомления, даже если скорость сохраня­ется неизменной, частота сокращений сердца иногда возрастает (правда, не во всех случаях). Часто происходит повышение час­тоты дыханий, сопровождающее увеличение легочной венти­ляции.

Утомление и выносливость. С понятием утомление тесно свя­зано понятие выносливость. Это одна из форм работоспособно­сти, а именно способность к длительному совершению работы. Главным препятствием к выполнению такой работы является возникающее в процессе нее утомление. Поэтому выносливость следует рассматривать как способность преодолевать это препят­ствие, отодвигать момент наступления утомления, продолжать работу несмотря на наступившее утомление.

Поскольку физиологические причины утомления при разных видах или мощностях работы различны, постольку различны и физиологические механизмы выносливости. Например, факторы, определяющие выносливость в беге на 400 м, резко отличаются от факторов, определяющих выносливость в марафонском беге. В первом случае это может быть способность совершать рабо­ту, несмотря на резкое увеличение кислородной задолженности, накопление в организме продуктов анаэробного распада, изме­нения в химизме крови, во втором — способность поддерживать на высоком уровне аэробные процессы, обеспечиваемые усилен­ной легочной вентиляцией и большой величиной минутного объ­ема крови, а также сохранять нормальный уровень сахара в кро­ви или, если он все-таки снизился (вследствие уменьшения угле­водных резервов), продолжать работу, несмотря на возникшую гипогликемию.

Главным условием развития выносливости является работа до утомления. Если человек всегда прекращает работу еще до того, как возникло утомление, то выносливым он не станет. Кро­ме того, важно учитывать, что выносливость в известной мере специфична: выносливость в беге на 400 м развивается в упраж­нениях именно в беге на эту или близкие к ней дистанции, но не на сверхдлинные дистанции; в то же время выносливость мара­фонца развивается с помощью бега на длинные и сверхдлинные дистанции.

Отдых

Восстановление. Отдых — это состояние организма, наступа­ющее после работы. Во время отдыха организм переходит от со­стояния работы к состоянию покоя. Такой переход различных физиологических функций называется восстановлением (например, восстановление дыхания, пульса), а продолжитель­ность восстановления — восстановительным периодом. Процесс восстановления характеризуется в большинстве случаев

определенным ходом кривой, представленной на рис. 35. В этой кривой видны две ее части. Первая характеризуется быстрым спадом, вторая — медленным, постепенным возвращением куров-ню покоя.

Не всегда переходный процесс от уровня работы к уровню покоя подчиняется указанной закономерности. Бывает, что на­чальная часть кривой вместо крутого спада представляет собой более постепенный, пологий спуск. Обычно это связано с недо­статочной тренированностью организма.

 

 

1 ____I____1____1____₁____,____ _л _____Л____________