Система дыхания при тренировках и физических нагрузках

Категория: Спорт | Статистика | Рейтинг

Хорошо известно, что процесс адаптации при спортивной тренировке характеризуется экономизацией расхода энергии на работу и функций системы дыхания, рассматриваемой как функциональная система обеспечения организма кислородом. При напряженных физических нагрузках значительно увеличивается роль системы в удалении метаболитов энергетических процессов и общее напряжение механизмов дыхательного гомеостазиса. Необходимо учитывать, что в процессе спортивной тренировки должно происходить также повышение верхних пределов реакций системы дыхания (ее мощности) и повышение общей эффективности реакций на основе оптимизации ее уровня, кинетики и структуры в соответствии не только с метаболизмом, но и с возможностями и специфическими условиями функционирования эффекторных органов. Это определяется тем, что предельные уровни мощности нагрузок, применяемых в тренировке в спорте, требуют крайне высоких уровней реакций, высокой степени реализации резервов функциональных систем и, прежде всего, системы дыхания. Вместе с тем, высокие тренировочные нагрузки являются непременным условием процесса повышения аэробной производительности организма и специальной работоспособности при работе на выносливость. То есть, значительная часть спортивных тренировочных нагрузок выполняется в состоянии утомления, часто на фоне выраженного утомления. Поэтому необходимым условием эффективности тренировочных нагрузок является развитие способности противостоять утомлению, компенсировать его проявления в процессе нагрузки.

Все указанные факторы высоких функциональных возможностей спортсменов, которые достигаются в результате спортивной тренировки, должны быть реализованы через адекватные изменения реактивных свойств системы обеспечения организма кислородом и удаления метаболитов (системы «доставки» и «очищения»). Приспособление реактивных свойств системы дыхания выступает при этом как исполнительный механизм гомеостатической регуляции. Характер оптимизация реактивных свойств в процессе адаптации основывается на возрастающих возможностях исполнительных органов кардиореспираторной системы, а также метаболических и сократительных возможностей мышц и других органов, связанных с обеспечением энергетического метаболизма. Одновременно, такая оптимизация реактивных свойств является условием эффективного развития исполнительных органов и возможностей энергетического метаболизма в процессе спортивной тренировки.

Реактивные свойства оказывают модифицирующее влияние на способ реализации имеющегося у спортсмена общего биоэнергетического, двигательного и функционального потенциала при тренировочных физических нагрузках. На этой основе в процессе специализированной тренировки происходит формирование основных компонентов функциональных возможностей системы дыхания спортсменов применительно к требованиям соревновательной деятельности - кинетики (подвижности), пределов реакций (мощности), устойчивости высоких уровней реакций и экономичности. Указанные компоненты функциональных возможностей интегрируют в себе физиологические, метаболические и двигательные проявления специальной работоспособности (сократительных свойств мышц, их силовых возможностей, аэробной и анаэробной мощности, метаболической емкости и др.). Комплекс таких компонентов составляет основу специальной работоспособности в условиях конкретной соревновательной деятельности (дистанции соревнований и т.п.).

Одной из новых сторон понимания сущности влияния спортивной тренировки на организм является определение роли регуляторных механизмов кумуляции специфических эффектов повторяющихся воздействий тренировочных нагрузок конкретного вида спорта. Приведенная схема основывается на результатах исследований данной работы и указывает на сущность регуляторных механизмов формирования тренировочного эффекта. Этот механизм определяет накопление однотипных (в определенном диапазоне) способов реагирования. На этой основе происходит оптимизация физиологической реактивности при той или иной направленности тренировки в спорте. Другими словами (пользуясь терминами теории управления в биологических системах), речь идет об обучении системы наиболее эффективным способом реагировать на специфические требования физических нагрузок (и других условий) вида спорта. Способ реагирования в этом случае наиболее полно можно описать комплексом физиологических реактивных свойств системы.

Как показали исследования, спортивная тренировка в одном из видов спортивных специализаций в течение ряда лет накладывала свой отпечаток на уровень чувствительности вентиляторных и циркуляторных реакций к гипокснческому и гиперкапническому раздражителям. Для квалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость, была характерна сниженная вентиляторная и циркуляторная реакции на гипоксический и гиперкапнический стимулы как в покое, так и при физических нагрузках различной мощности. Чувствительность к гипоксии и гиперкапнии оставалась у квалифицированных спортсменов более низкой при всех субмаксимальных уровнях мощности нагрузки. В ряде случаев обнаруживалась тенденция снижения чувствительности реакции к гипокапнии в результате систематического воздействия физических нагрузок «сверхмаксимальной» мощности с высоким анаэробным лактатным компонентом энергообеспечения работы. Для высокотренированных спортсменов была характерна большая устойчивость дыхательной реакции к увеличению гипоксической, гиперкапнической стимуляции, времени ее действия, а также к гипокапнии. При этом начальная часть вентиляторного ответа в течение нагрузки,
связанная, прежде всего, с ролью периферических хеморецепторов, была более устойчивой, чем последующая его часть. Указанные черты устойчивости к сдвигам дыхательного гомеостазиса были связаны с работоспособностью.

Отмечалось также снижение роли ацидемических сдвигов как стимула дыхательной реакции в условиях метаболического ацидоза при тяжелой физической нагрузке. Менялась и скорость реакции на указанные гуморальные стимулы. Отмечалась значимая обратная связь чувствительности дыхательных реакций со степенью экономизации как в покое, так и при физической нагрузке. Скорость, устойчивость реакций на гипоксию и гиперкапнию имели значимую прямую связь со скоростью и устойчивостью реакций на физическую нагрузку.

Эти данные указывают на то, что снижение чувствительности реакций к химической стимуляции при высоких степенях адаптации является одним из факторов повышения пределов устойчивости регуляции функций КРС. Поэтому снижение чувствительности реакции является важным фактором оптимизации физиологической реактивности для развития функциональных возможностей организма. Оно отражает одну из сторон увеличения функционального диапазона системы. Об этом свидетельствует высокая степень обратной связи чувствительности реакций к химическим раздражителям с максимальной величиной потребления 02, пределами реакций функций системы (вентиляции легких и центральной циркуляции), а также с работоспособностью (специальной выносливостью) спортсменов.

Если для высокой экономизации функциональных реакций вполне понятна необходимость снижения их чувствительности к адекватным стимулам, то для развития высокой мобилизационной способности и расширения верхних пределов реагирования такое снижение чувствительности едва ли целесообразно. Высокая мобилизационная способность системы дыхания обеспечивается комплексом факторов, главным из которых является увеличение (и специализированность) нейрогенных стимулов реакций.

Увеличение в процессе тренировки мобилизационных свойств функций системы дыхания, кроме этих факторов, обеспечивается положительным воздействием гипоксического и гиперкапнического стимулов реакции. Оно существенно ускоряет начальную часть реакции, ее кинетику. Еще одним важным фактором является увеличение потенцирующей роли . Об этом свидетельствует снижение соотношения рН и рС02 артериальной крови (при мощности нагрузки на уровне достижении V02max) У квалифицированных спортсменов в период высшей тренированности. Поддержанию высоких пиковых уровней реакции способствует также снижения чувствительности к гипокапнии, уменьшение ее угнетающего действия.

При интенсивной спортивной тренировке первостепенное значение для потенциирования реакций КРС приобретает специализированность нейрогенных влияний. У спортсменов высокого класса стабильный, высокоспециализированный характер нейрогенных стимулов является непременным признаком оптимальной адаптации и высокой специальной работоспособности. Одновременно происходит настройка химической чувствительности для точной регуляции дыхательной компенсации метаболического ацидоза.

Исследования указывают на некоторые механизмы такой настройки, которые характерны для квалифицированных спортсменов. Так, для них были Характерны большие, чем у нетренированных лиц, циклические колебания в крови в дыхательном цикле, которые связываются с функцией каротидных хеморецепторов как дифференциальных рецепторов. У спортсменов имело место также более выраженное кратковременное снижение показателей дыхательного гомеостазиса в начальной части интенсивной нагрузки. Эти колебания вместе с нейрогенными факторами выступают как элементы компенсации сниженной чувствительности к химическим стимулам. Это необходимо для увеличения стимуляции реакций при том же среднем уровне Ра02 в артериальной крови.

Умеренная артериальная гипоксемия при нагрузке и увеличение дыхательных колебаний р02 у высокотренированных спортсменов могут быть составной частью механизма оптимизации взаимодействия химических раздражителей реакции, направленной на экономизацию функций. Такая экономизация реализуется через увеличение возможностей утилизации С>2 на всех этапах его массопереноса в организме спортсменов. Чувствительность к гипоксии у высокотренированных спортсменов существенно нарастала лишь при тяжелой нагрузке на фоне утомления. При этом отмечалась тенденция к снижению устойчивости вентиляторного ответа на С02.

При увеличении тренированности спортсменов в процессе тяжелой физической нагрузки отмечалось не только более позднее нарастание концентрации лактата в крови и начало фазы декомпенсированного метаболического ацидоза, но и снижение влияния ацидемических сдвигов на дыхательную реакцию. Такая динамика чувствительности к (С02-Н+)-комплексу была связана с оптимизацией процесса компенсации метаболического ацидоза. Та же степень ацидемии и сдвигов НСОз" при достижении высшей тренированности сопровождалась большим РСО2 крови, вызывала меньшее увеличение «избыточного» УЕ и прироста МОК при достижении V02max. При этом складывались такие отношения альвеолярной вентиляции и МОК, которые обеспечивали большую утилизацию 02 в легких при тех же ацидотических сдвигах. Это повышало экономичность и общую эффективность кардиореспираторной системы.

Таким образом, совершенствование активации (стимуляции) функций системы дыхания при напряженной физической тренировке связано с повышением чувствительности и устойчивости к одним факторам и снижением к другим, с определенным характером взаимодействия в «контурах регуляции». Их оптимизация и определяет оптимизацию реакций функций при физических нагрузках. Она связана с непрерывным сравнением «сенсорного притока» и «двигательных приказов». Причем как в головном мозгу, так и в спинальных двигательных нейрональных образованиях.

Вот как в настоящее время представляется активация вентиляторной реакции при физической нагрузке. Ведущими интегральными факторами активации реакции является венозный приток С02 в легкие, а также афферентация к стволу мозга из сокращающихся мышц, модифицированную степенью повышения интенсивности обменных процессов в мышечной ткани. К этому добавляется афферентация о сдвигах р02, рС02, рН по принципу обратной связи из специфических хеморецепторов артериального русла, а также из механорецепторов стенки грудной клетки и легких. На все это накладывается им- пульсация из двигательной зоны коры головного мозга, которая дает «сигнальные копии» произвольных движений дыхательной мускулатуры. Последние встречаются с непроизвольными эфферентными импульсами для дыхательной мускулатуры из ствола мозга на уровне спинальных двигательных нейронов моторных единиц дыхательных мышц. Складывающийся в процессе адаптации к напряженным физическим нагрузкам характер интеграции таких активирующих воздействий определяет управляющее воздействие и формирует такой уровень альвеолярной крови и вентиляции альвеол, который обеспечивает дыхательный гомеостазис артериальной крови.

Реальный механизм активации вентиляторной реакции навернжа еще более сложный. Об этом свидетельствуют уже имеющиеся данные, например о том, что активирующий вентиляцию сигнал (стимул) зависит не только от уровня гомеостатических параметров крови, но и в значительной мере от синхронизации во времени циклических импульсов о сдвигах химизма крови и импульсации с механорецепторов растяжения легких и грудной клетки. Десинхронизация таких импульсов угнетает дыхательную реакцию и ее согласованность с циркуляторной реакцией. Описаны комплексы узкоспециализированных рецепторных образований в легких и дыхательных путях, которые участвуют как в функции управления вентиляцией, так и в ее координации с функционированием не только сердечно-сосудистой, других висцеральных систем, но и двигательной системы.

В динамике напряженной спортивной тренировки возникают альтернативные соотношения между таким приспособлением регуляции функций, которое экономизирует реакции (через механизмы снижения чувствительности и повышения порогов реакции), и таким, которое обеспечивает их высокий максимальный уровень и мобилизационные свойства (через механизм увеличения нейрогенных компонентов реакции и усиления взаимодействия раздражителей). Такого рода регулирующие влияния находятся в конкурентных отношениях. С одной стороны, очевидна необходимость высокой резистентности к сдвигам внутренней среды организма, а с другой - сохранения в процессе адаптации достаточной чувствительности системы. Важной стороной увеличения максимальных возможностей системы является оптимизация реакций, связанная с особенностями вида физической нагрузки и условий ее выполнения. В этом случае характер увеличения максимальных возможностей системы хорошо согласуется с представлением о конечном приспособительном эффекте, полезном именно для данной ситуации .

Видно, что в процессе напряженной спортивной тренировки на выносливость прослеживается закономерность временного (преходящего) снижения чувствительности реакций, их кинетики и устойчивости реактивных свойств при утомлении. В процессе длительных периодов тренировки может наблюдаться устойчивая тенденция к снижению важных сторон реактивных свойств. В связи с этим в процессе тренировки могут возникать условия, когда тренировочный эффект будет снижаться из-за неблагоприятного изменения (снижения) реактивных свойств. То есть, при этом могут снижаться стимулы («drive») реакций на тренировочные нагрузки. Из-за этого снижаются верхние пределы реакций, их кинетические свойства, что ограничивает возможности повышения в процессе тренировки мощностных характеристик кардиореспираторных реакций и адаптационных механизмов повышения доставки кислорода («борьбы за кислород»). На этом фоне преимущественно развивается способность переносить («терпеть») недостаток кислорода и резистентность к гипоксическим и ацидотическим сдвигам гомеостазиса. Это, свою очередь, может еще в большей степени приводить к снижению чувствительности реакций и кинетических реактивных свойств системы дыхания. Особенно наглядно это видно при тренировке подростков и юношей.

Имеются основания считать, что устойчивый тренировочный эффект сохраняется до тех пор, пока на достаточно высоком уроне сохраняется чувствительность реакций, их кинетика и устойчивость. Диапазон оптимальности таких изменений определяется дисциплиной спорта (в диапазоне от спринта до марафона), индивидуальной (врожденной) физиологической реактивностью и возрастом. С использованием такого подхода могут быть объяснены случаи «выгорания» («burnout») спортсменов, когда резко снижается потенциал дальнейшей адаптации, и получены новые критерии оценки и избегания таких явлений в спортивной тренировке. На этом пути анализа могут быть разработаны как новый тип критериев контроля напряженности и направленности (специфичности) тренировки в спорте, так и специальные внетренировочные воздействия для оптимизации чувствительности реакций, их кинетики и устойчивости.

Результаты серии экспериментов показали, что мобилизационное влияние специально подобранных неспецифических средств (специальных массажных манипуляций, парных упражнений и тренировочных упражнений для дыхательных мышц) проявлялось в изменениях реакции на сдвиги дыхательного гомеостазиса, в изменениях реактивных свойств и уровня функционирования КРС при физической нагрузке. Наиболее существенные изменения имели место в характеристиках физиологической реактивности КРС на гиперкапническую стимуляцию. Под влиянием комплекса массажных манипуляций и парных упражнений отмечалось снижение чувствительности кардиореспираторной реакции на С02-Н+-стимул в сочетании со снижением порогов вентиляторной реакции. Существует мнение, что такой характер изменений отражает повышение чувствительности центральных хеморецепторов [62]. В то же время специальные упражнения тренировки вдыхательных мышц приводили к ускорению восстановления сниженной утомлением чувствительности К СС>2-Н+-комплексу и к повышению кинетических свойств реакции КРС.

Таким образом, использование вспомогательных средств коррекции реактивных свойств КРС показывает их эффективность для повышения мобилизационной готовности и для оптимизации реактивных свойств в условиях утомления, вызванного высокими спортивными тренировочными и соревновательными нагрузками.

Все это позволяет считать, что совершенствование регуляции функций в процессе спортивной тренировки является весьма важным фактором повышения функциональных возможностей системы дыхания и специальной работоспособности. Такое совершенствование является одним из важнейших компонентов комплексного тренировочного эффекта и имеет значительные резервы. На это указывает неожиданно высокая информативность некоторых частных регуляторных параметров - чувствительности, порогов реакции, их кинетических свойств и других показателей вегетативной регуляции для прогнозирования предельных возможностей кардиореспираторной системы у спортсменов.

Представленные в данной работе изменения реактивных свойств КРС и системы дыхания в целом являлись результатом кумуляции длительно повторяющихся в процессе тренировки сдвигов основных гомеостатических параметров и высокого напряжения систем поддержания дыхательного гомеостазиса. Вместе с тем, общий уровень отличий указанных характеристик спортсменов различной специализации включал и влияние многолетнего естественного и направленного спортивного отбора, в основе которого лежит индивидуальный тип физиологической реактивности.

Таким образом, можно констатировать, что сущность гомеостатических механизмов адаптации к напряженной спортивной тренировке заключается в следующем:

1) в изменчивости чувствительности и устойчивости реакций, а также их скорости к сдвигам дыхательного гомеостазиса (или высокому напряжению механизмов его поддержания) в процессе отдельной физической нагрузки и в процессе тренировочных занятий;

2) в связи указанных изменений с тяжестью нагрузки, а также с ее видом (характером);

3) в наличии периода последействия изменений чувствительности, устойчивости, скорости реакций к сдвигам дыхательного гомеостазиса;

4) в наличии суммации (кумуляции) однородной направленности изменений чувствительности, устойчивости, кинетики (скорости) реакций;

5) в различном влиянии С02-Н+ стимулов, гипоксических и других химических, а также нехимических (нейрогенных) стимулов на компоненты структуры реакции на физическую нагрузку - ее уровень (пик), устойчивость, кинетику (скорость).

В конечном итоге происходит специализированное приспособление стимулов реакций, ориентированное на целесообразную для конкретных условий физической нагрузки реализацию целостной реакции по всем компонентам ее структуры - скорости развертывания, максимальному уровню, устойчивости, экономичности с учетом биомеханических, обучаемых, средовых и других ограничений. Формирование эффективного соотношения указанных факторов гомеостатической регуляции в условиях спортивной тренировки происходит через механизм приспособления нейрогуморальных стимулов реакций. Оно составляет сущность оптимизации физиологической реактивности системы дыхания и увеличения функциональных возможностей организма.

Систематизация и обобщение полученных таким образом данных, их логический анализ позволяют сделать заключение, что общая производительность системы дыхания (аэробная производительность организма) и функциональные возможности организма в целом при предельной интенсивности физической

нагрузки, моделирующей соревновательную, зависит от следующих физиологических реактивных свойств:

1) кинетики (скорости развертывания) функциональных реакций в начале физической нагрузки, то есть, от их подвижности, понимаемой как способность быстро и адекватно реагировать, воспроизводить в своих реакциях изменения кислородного и общего энергетического запроса на работу при варьировании ее интенсивности.

2) функциональной устойчивости, понимаемой как способность поддерживать высокий уровень функциональных реакций при различных степенях несоответствия кислородного запроса на работу и потребления О2, а также от устойчивости (резистентности) к сдвигам внутренней среды организма, главным образом, ацидемическим.

3) функциональной «цены» (экономичности) комплекса физиологических реакций, их соотношения с кислородным и общим энергетическим запросом на работу.

4) верхних пределов (пика) кардиореспираторных реакций и потребления кислорода (их мощности отражающих способность выведения процессов массопереноса респираторных газов и мышечного метаболизма на уровень, который обеспечивает достижение как можно более высоких значений потребления О2 (ТО ЄСТЬ V02max).

5) способности как можно более полной реализации имеющегося энергетического, функционального потенциала на основе оптимизации реактивных свойств кардиореспираторной системы, их приспособления к специфике соревновательной деятельности и условиям выполнения физической нагрузки.

Указанные факторы составляют сущность функциональной производительности системы дыхания и аэробной производительности организма (ее основных компонентов) в условиях напряженных физических нагрузок, типичных для спорта. Указанный комплекс физиологических свойств лимитирует специальную работоспособность спортсмена. Роль отдельных компонентов может заметно отличаться при разных видах спортивных дисциплин и различной индивидуальной реактивности спортсменов.

Полученные данные позволяют считать, что описанные изменения реактивных свойств системы дыхания направлены на увеличение диапазона гомео- статической регуляции. Они могут быть объективно охарактеризованы комплексом показателей, отражающих различные стороны реактивности системы дыхания. Их дифференцированный учет, позволяющий количественно описать «индивидуальный профиль» реактивности системы дыхания, может отражать степень адаптации лиц различного возраста и физического состояния (тренированности). На этом пути исследований представляются новые возможности количественной оценки потенциала адаптации спортсменов и могут быть выработаны новые критерии адаптации к напряженным спортивным физическим нагрузкам.

Можно думать, что дальнейшее изучение тех изменений регуляции функций системы дыхания, которые связаны с влиянием спортивной тренировки, позволит лучше понимать пути оптимизации физиологической реактивности системы для повышения ее функциональных возможностей.

www.avangardsport.at.ua - Детская акробатика

Публичная электронная библиотека

Рады видеть Вас, Гость

Система дыхания при тренировках и физических нагрузках

Комментарии

Комментировать

Читайте также в библиотеке: