V.2. Роль афферентации (обратных связей) в формировании и сохранении двигательного навыка




В сложном нервном механизме формирования двигательных актов и управления ими важное место принадлежит информации, получаемой из внешней среды и от различных частей тела и систем организма.

Обратные связи и их роль в формировании и совершенствова­нии техники движений. Нервная система, вызывая через пусковые двигательные и вегетативные нервы какую-либо деятельность, бла­годаря наличию обратных связей сразу же начинает получать от управляемых органов (мышц, сердечно-сосудистой системы и т.д.), а также из внешней среды информацию о совершившемся действии. Сигналы обратных связей, являясь важнейшим фактором корреляции движений, поступают в ЦНС через органы чувств и поэтому называются также сенсорными коррекциями (Н. А. Бернштейн).

Различают внутренние обратные связи, которые сигнализируют о характере работы мышц, сердца и других систем организма, и внешние, несущие информацию о деятельности из внешней среды (точность метания, направление движения мяча в футболе, изменение положения тела противника в борьбе и т.д.).

Внутренние обратные связи при выполнении физических упражнений осуществляются преимущественно через двигательную (про-приоцептивную), вестибулярную и интероцептивную сенсорные си­стемы, внешние — через зрительную, слуховую и тактильную.

Существенное значение для совершенствования техники дви­жений имеет и так называемая сторонняя информация, получаемая от тренера и других лиц в результате наблюдения за движениями. Помимо наблюдений в настоящее время широко ис­пользуется различного рода инструментальная техника, тензомет­рия, электромиография, цикло- или киносъемки, видеомагнитофонные записи и т. д., позволяющие оценивать пространственные и вре­менные параметры двигательного акта. Особую ценность полученные данные имеют тогда, когда эта информация является «срочной», т. е. используется для улучшения техники движения непосредственно вовремя выполнения упражнения, или при после­дующих повторениях его (В. С. Фарфель).

Интеграция в центральной нервной системе афферентных и других факторов, предшествующих программированию движения. Двигательный акт на всех этапах подготовки и выполнения связан с интеграцией в ЦНС афферентных и других факторов. П. К. Ано­хин выделяет четыре основных фактора: 1) мотивацию, 2) память, 3) обстановочную информацию и 4) пусковую информацию.

В трудовой и спортивной деятельности людей особенно боль­шое значение имеют различного рода социально обусловленные виды мотивации. Благодаря следам в нервной системе (памяти) предшествующий опыт оказывает сильнейшее влияние на оценку любых событий и ситуаций. Большую роль в процессе интеграции играет обстановочная информация. Информация об обстановке, поступающая из окружающей среды, и о состоянии различных функций организма является, несомненно, весьма существенным компонентом правильного программирования в ЦНС различных действий.

Наконец, существенное значение имеет пусковая направляю­щая, т. е. сигналы, какими в спорте являются выстрел, звук свистка, движение флажка, команда и др. Однако многие пусковые раз­дражители, требующие ответных двигательных актов, весьма слож­ны; они представляют собой не единичный сигнал, а ситуацию определенного характера. Это всегда сильно затрудняет афферент­ный синтез. Например, в разных Видах единоборства и спортив­ных игр новые действия нужно' начинать многократно. При этом начало и характер ответных движений определяются не каким-либо отдельным сигналом, а всей создавшейся ситуацией, т. е. совокуп­ностью многих (в ряде случаев десятков и даже сотен) раздражи­телей. При выполнении разных физических упражнений использова­ние информации, получаемой из внутренней и внешней среды путем обратных связей, имеет специфические особенности. При мед­ленном выполнении двигательных актов обратные связи способствуют корригированию данного движения или какой-либо его фазы. При сложных многофазных движениях, которые выполняются быстро (например, гимнастических), обрат­ные связи играют меньшую роль в текущей коррекции в результате недостатка времени. Наконец, при очень кратковремен­ных движениях (в частности, баллистических — метаниях, брос­ках) обратные связи могут корригировать длительный акт только при его повторениях.

Программирование двигательного акта с учетом состояния исполнительных приборов. Интеграция таких факторов, как па­мять, обстановочная и пусковая информация и функциональное состояние центральных и периферических исполнительных прибо­ров, является основой для программирования сложных движений.

Экспериментальные исследования показали, что безусловные двигательные рефлексы могут полноценно осуществляться даже при отсутствии обратных связей. Прочно сформировавшиеся простые условнорефлекторные движения также могут выполняться при включении обратных связей, осуществляемых двигательной сенсорной системой. Следовательно, ранее хорошо закрепленные программы дают возможность осуществлять такие движения без сенсорной коррекции. Но образование в этих условиях новых дви­жений чрезвычайно затруднено. Программы движений, характери­зующихся высокой степенью сложности и точности (к ним при­надлежат многие спортивные упражнения), без коррекции путем обратных связей полноценно осуществляться не могут. Следова­тельно, программирование постоянно сменяющих друг друга фаз сложных движений требует обязательной сигнализации в ЦНС о состоянии двигательного аппарата и различных вегетативных систем.

Программирование движений по своей трудности в разных видах спорта неодинаково. Это связано, во-первых, со степенью сложности двигательного акта, во-вторых — со степенью его новиз­ны, в-третьих — с длительностью времени для программирования. Если движение совершалось ранее многократно и навык уже хорошо освоен, то повторное программирование даже сложных двигательных актов (например, в гимнастике, при метаниях) со­вершается относительно легко. При новых же движениях, например в спортивных играх и единоборстве, процесс программирования более трудный. Это обусловлено необходимостью вследствие непре­рывного изменения обстановки осуществлять программирование, как и афферентный синтез, в течение весьма короткого времени, а также каждый раз в каком-то новом варианте, поскольку дви­жения, как правило, не являются стандартными.

Эффективность выполнения движений требует соответствия двигательной программы функциональным возможностям мышц и обеспечивающих их работу вегетативных органов. Рассогласова­ние между программой и фактическим выполнением движения осо­бенно усиливается при изменении состояния периферических испол­нительных приборов (мышц, кардиореспираторной и других систем организма). Функциональные же возможности периферических органов, в частности мышц, постоянно изменяются. Это требует своевременного поступления соответствующей информации в нерв­ные центры. Только тогда нервная система может создать полно­ценную программу, обеспечивающую эффективное выполнение дви­гательных задач. В отдельных случаях недостаточная эффектив­ность выполнения упражнений может быть обусловлена несоответ­ствием программирования в ЦНС состоянию периферических аппа­ратов, в том числе мышц.

Лучшие результаты в таких упражнениях, как прыжки в высоту, прыжки с шестом, поднятие тяжестей, достигаются, как правило, не при первом, а при повторном их выполнении. Это отчасти свя­зано с тем, что во время решения начальных, более легких задач (при меньшей высоте, меньшем весе) нервная система получает точную информацию о фактическом состоянии периферического мышечного аппарата. Поэтому специальная разминка перед вы­полнением любых сложнокоординированных упражнений обеспечи­вает нервные центры дополнительной информацией о состоянии исполнительного двигательного аппарата.

V.3. Двигательная память

Нервные процессы, связанные, с одной стороны, с поступлением в ЦНС через сенсорные системы определенного комплекса аффе­рентных импульсов, с другой же — с посылкой через эфферентные Нервы специального комплекса импульсов к исполнительным орга­нам, оставляют После себя следы (э н граммы), составляющие двигательную и другие виды памяти. В физиологическом аспекте память представляет собой функцию ЦНС, обеспечивающую хра­нение и переработку вновь поступающей информации, интегриро­вание ее с ранее приобретенной информацией и извлечение ее из «хранилища» для удовлетворения той или иной возникшей потреб­ности. В этом «хранилище» наряду с другими видами информации содержатся и сформированные путем обучения программы коорди­нированного управления мышцами, связанные с техникой выполне­ния различных физических упражнений.

Для выполнения физического упражнения важное значение имеет запоминание программ управления сокращением мышц. В таких программах учитываются непрерывно изменяющиеся про­странственно-временные отношения между различными нервными центрами, управляющими движениями. Это обусловлено тем, что спортивные упражнения характеризуются неодновременным вклю­чением и выключением участвующих в деятельности мышц и раз­личной степенью вовлечения в нее двигательных единиц.

Нервные процессы, связанные с памятью, включают несколько компонентов, каждый из которых имеет самостоятельное значение: 1) восприятие информации, поступающей из разных сенсорных систем; 2) переработку и синтез этой информации; 3) фиксацию (хранение) результатов переработки информации; 4) извлечение из памяти нужной информации и 5) программирование ответных реакций. В некоторых случаях у спортсменов извлечение из памяти нужной информации временно затрудняется (в частности, при сбивающих факторах и отрицательных эмоциях, нарушающих нор­мальную деятельность нервной системы). Вследствие этого ухудша­ется выполнение физических упражнений.

Различные параметры двигательного акта запоминаются и из­влекаются из памяти неодинаково. В существенной мере это зави­сит от объема и специфики поступающей информации. Например, силовое Напряжение при статических усилиях воспроизводится с отклонениями от заданного на 15—25%, а при движении — зна­чительно точнее. Это обусловлено тем, что при статических усилиях импульсация по обратным связям приходит в ЦНС только от рецеп­торов мышц, а при движениях в протекании обратных связей при­нимают участие и рецепторы суставов, реагирующие на угловое смещение, что позволяет более точно определять степень напря­жения мышц (В. С. Фарфель). Достаточно хорошо в памяти сохраняются последовательность и вре­менные параметры осуществления различных фаз двигательного акта.

Эффективность запоминания и последующая точность воспроиз­ведения временных и простран­ственных параметров физических упражнений связаны со многими факторами: степенью, обученности, сложностью двигательного акта, числом повторений движе­ния на занятии, величиной ин­тервалов между ними, длитель­ностью перерывов между трени­ровками, эмоциональным состоя­нием и др.

Так, при пассивном и активном обу­чении простому движению — воспроизве­дению амплитуды движения но дуге в лучезапястном суставе—величина оши­бки значительно увеличивается в первые 6 часов после тренировки. Через 12 ч. дальнейшее увеличение ошибки менее зна­чительно.

При обучении сложным гимнастиче­ским упражнениям после перерывов в 6, 12 и 24 ч процент успешных попы­ток увеличивается, но спустя 48 ч выполнение упражнения значительно ухудшается. Это говорит о том, что ежедневная тренировка бо­лее эффективна, чем тренировка через день. При параллельном обучении на одном занятии двум гимнастическим уп­ражнениям забываемость увеличивается, особенно в тех случаях, когда эти уп­ражнения значительно отличаются друг от друга (А. В. Менхин).

В процессе обучения обязательным упражнениям в фигурном катании на коньках также было выявлено, что дви­гательная память при перерывах в занятиях в 1 день значительно лучше, чем в 2, 4 и 10 дней. Наибольшее улучшение точности наблюдалось при выполнении фигур тремя сериями по 5 попыток в каждой с интервалами между сериями в 3 мин (И. В. Абсалямова).

V.4. Автоматизация движений

Совершенствование техники спортивных движений теснейшим образом связано с автоматизацией многих компонентов двигатель­ного акта т. е. с выполнением их без осознавания. В организме осуществляется большое число не всегда осознаваемых рефлек­торных актов, возникающих непроизвольно. Это так называемые первичные автоматизмы, связанные с различными безусловнорефлекторными реакциями, регулирующими вегетативные и некоторые двигательные функции (мигание, глотание и др.). Наряду с этим имеются и вторичные автоматизмы, т. е. реакции, которые ранее протекали с осознаванием и лишь потом получили возможность осуществляться автоматически. К ним относятся, в частности, дви­гательные навыки. Сформировавшиеся двигательные навыки харак­теризуются хорошо закрепленными временными связями, и многие, их компоненты могут осуществляться без осознавания, т. е. автоматизированно.

Рассматривая автоматизацию навыка, следует разграничивать осознавание общих сторон двигательного акта, связанных с пере­мещением крупных звеньев тела, и частных, касающихся положе­ния мелких структурных элементов, работы отдельных мышц и их двигательных единиц, участвующих в движении. Деятельность мел­ких мышечных структур, как и отдельных функциональных мотор­ных единиц или их небольших групп, обычно не осознается чело­веком. Без специальной тренировки не отражается в сфере сознания и деятельность многих отдельных мышц. Хорошо осознаются дви­жения только крупных звеньев и тела в целом. Весьма слабо отра­жаются в сознании вегетативные компоненты навыков.

В нервной системе процессы управления автоматизированными и неавтоматизированными компонентами движения тесно связаны друг с другом. При обучении и тренировке сознательный контроль за общим характером осуществления движений имеет весьма важ­ное значение. Сознательное формирование стоящих перед спорт­сменом задач, в частности связанных с общей структурой движе­ний, положительно воздействует и на многие из тех автоматизиро­ванных процессов в нервных центрах, мышцах и вегетативных органах, которые совершенно не осознаются человеком. Па доведе­нии до сознания особенностей вы­полнения физических упражнений (например, характера совершен­ных спортсменом ошибок), осно­вано значение срочной информа­ции, получаемой, в процессе или сразу после окончания упражне­ния (В. С. Фарфель).

Следует указать, что детали двигательного акта, выполненного автоматизированно, после завер­шения движения могут частично и далее полностью осознаваться (например, действия вратаря или борца при внезапной опасной си­туации).

Поле осознания у человека от­носительно узкое, оно не может одновременно воспринимать большое количество различных по своему характеру компонентов двигательного акта. Когда поле со­знания занимают одни компоненты моторного акта, одновременно из него вытесняются другие. Поэтому при обучении технике движе­ния нужно возможно большее число этих компонентов доводить до автоматизированного выполнения. Тогда можно будет вклю­чать в иоле сознания спортсмена только самое главное, связанное с основными задачами выполнения упражнения. Детали же должны осуществляться автоматизированно.

V.5. Спортивная техника и энергетическая экономичность выполнения физических упражнении

Экономичность энергетических затрат при двигательной де­ятельности достигается за счет совершенствования координации двигательных и вегетативных функций.

В первую очередь энергозатраты снижаются за счет совершен­ствования техники выполнения физических упражнений. При не­совершенной технике вследствие возникновения в нервных центрах процессов иррадиации в движении могут принимать участие лишние мышцы и лишние двигательные единицы. Такая работа ха­рактеризуется повышением расхода энергии. С улучшением техники выполнения двигательного акта в результате процессов концентра­ции в нервной системе в работу вовлекаются лишь необходимые мышечные волокна. В результате энергозатраты уменьшаются.

У спортсменов, хорошо владеющих техникой движений, экономизация энергозатрат обусловлена улучшением координации не только двигательных, но в некоторой мере и вегетативных функций. Они мобилизуются в процессе двигательной деятельности, главным образом по механизму безусловных рефлексов. Вместе с тем при образовании двигательного навыка может происходить изменение характера протекания вегетативных безусловных рефлексов, при­способление их не вообще к мышечной работе, а именно к данному виду двигательной деятельности. В результате снижаются энерге­тические затраты на обеспечение работы сердца, дыхательных мышц и некоторых других вегетативных органов. Эти особенности функций вегетативных органов, приобретенные в процессе формиро­вания навыков, и составляют условнорефлекторные дыхательные (М. Е. Маршак, А. Б. Гандельсман, К. М. Смирнов и др.), сердечно сосудистые (В. В. Васильева, В. И. Георгиев и др.) и другие вегета­тивные компоненты двигательного акта.

V 6. Физиологическое обоснование принципов обучения спортивной технике

Эффективность обучения спортивной технике тесно связана с целым рядом педагогических принципов обучения, соблюдение кото­рых возможно только при условии учета физиологических закономерностей функционирования организма, особенно тех, которые связаны с деятельностью нервной и мышечной систем.

Принцип постепенного усложнения техники движений. При осуществлении спортивных движений функционируют очень слож­ные временные связи, управляющие одновременной деятельностью многих мышц. Такие связи образуются постепенно, по мере широ­кого использования ранее образованных двигательных рефлексов (см. V.1). Существенна при этом роль подготовительных упражне­ний, позволяющих усвоить отдельные фрагменты движения и затем включить их в целостную систему разучиваемого сложного двига­тельного акта.

Центральная нервная система по механизму экстраполяции способна сразу программировать новые по своему характеру дви­гательные акты, но лишь в относительно ограниченных пределах. Когда разучиваемое упражнение недостаточно связано с ранее приобретенным опытом, для выработки программ в ряде случаев необходимо поступление в ЦНС по обратным связям специальной информации. Без соответствующей предварительной подготовки че­ловек не может правильно программировать сложные взаимоот­ношения в деятельности мышц, осуществляющих этот двигательный акт. Но если такое упражнение выполнить несколько раз с помощью тренера, ЦНС благодаря обратным связям получит информацию о динамике последовательных изменений в положении звеньев тела и в работе соответствующих мышц. Это позволит сформировать в нервных центрах такую программу их деятельности, которая в дальнейшем будет использована спортсменом для самостоятель­ного выполнения движения.

Принцип многократного систематического повторения упраж­нений. Временные связи, являющиеся основой двигательных на­выков, формируются и совершенствуются при обязательном повто­рении упражнения. Важное значение при этом имеют число повторе­ний и интервалы как между повторениями, так и между тренировоч­ными занятиями. Не только недостаточное, но и чрезмерное число повторений (с ним связано развитие утомления) затрудняет фор­мирование навыка. То же нужно отметить и в отношении интерва­лов между тренировочными занятиями. По мере роста тренирован­ности число повторений упражнения на одном занятии и частоту занятий можно увеличить.

Принцип разносторонней технической подготовки. Временные связи, образующиеся в процессе формирования двигательного на­выка, при многократном стереотипном выполнении движений могут способствовать сужению экстраполяции. Это сужение, возникающее при односторонней тренировке, ограничивает возможность изменять характер движений адекватно изменениям ситуаций. Между тем изменение внешней обстановки (особенности трассы или снаряда, возникновение препятствий и т.д.) и состояния спортсмена (эмо­циональное перевозбуждение, утомление, травма и др.) могут вы­звать несоответствие стереотипной программы выполнения движе­ния новой ситуации. Вследствие этого двигательный акт может быть неполноценным.

Обучение стереотипному выполнению только ограниченного числа физических упражнений тормозит также и развитие тренируемости.

Принцип индивидуализации обучения. Генетические особенно­сти, детерминирующие способность быстро обучаться новым слож­ным движениям, у разных спортсменов могут значительно разли­чаться. Весьма различным у них может быть также и фонд ранее приобретенных навыков. Оба эти фактора предопределяют необхо­димость индивидуального подхода как при спортивном отборе, так и при обучении технике спортивных движений.

Раздел третий Спортивная работоспособность. В особых условиях внешней среды

Глава VI

Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную работоспособность

Во время напряженной и продолжительной спортивной нагрузки (например, марафонского бега) теплопродукция в работающих мышцах в 15—20 раз превышает теплопродукцию основного обме­на. Практически все образующееся в мышцах тепло передается в кровь и переносится с нею в ядро тела, повышая его температуру до 39—40° и даже более (рабочая гипертермия). Терморегуляция организма направлена в таких случаях на усиление теплоотдачи — передачу избытка тепла поверхности тела путем усиления крово­обращения в сети кожных сосудов, откуда тепло отдается в окру­жающую среду (главным образом за счет испарения пота).

Повышенные температура и влажность окружающего воз­духа серьезно затрудняют теп­лоотдачу, создавая риск пе­регревания тела. Чем выше внешняя температура, тем боль­ше подъем температуры тела. В жаркий и влаж­ный день температура тела у марафонца может достигать 41°. Усиленное испарение пота вызывает нарушение водного баланса тела — дегидратацию. Большую нагрузку испытывает сердечно-сосудистая система. Поэтому в таких условиях сни­жается спортивная работоспо­собность и возникает угроза перегрева организма — теплового удара.

Снижение спортивной работоспособности при повышенных температуре и влажности воздуха определяют три основных фак­тора: 1) перегревание тела, 2) быстрая дегидратация и 3) снижение кислородтранспортных возможностей сердечно-сосудистой системы.

VI.1. Физические механизмы теплоотдачи в условиях повышенных температуры и влажности воздуха

Значение разных путей отдачи телом тепла в окружающую среду неодинаково в условиях покоя и при мышечной деятельно­сти и меняется в зависимости от физических факторов внешней среды.

В условиях покоя с повышением внешней температуры сверх комфортной (около 18°С) усиливается теплопроведение с кон­векцией. Только когда температура воздуха превышает 30°, т.е. приближается к температуре кожи, начинает усиливаться тепло­отдача путем испарения пота. В жаркий день потери тепла прове­дением с конвекцией минимальны, так как мала разность темпера­тур между окружающим воздухом и кожей. Когда внешняя темпе­ратура превышает температуру поверхности тела (около 33°), на­правление теплообмена меняется на противоположное, и поверх­ностные ткани тела получают тепло из окружающей среды. Солнеч­ная радиация создает дополнительные термические нагрузки на организм.

В условиях работы основным путем отдачи тепла явля­ется испарение пота с поверхности кожи. По мере повышения внешней температуры роль этого механизма нарастает. Скорость испарения пота определяется скоростью потообразования и неко­торыми физическими характеристиками окружающей среды, среди которых наиболее существенна относительная влажность воздуха. Скорость испарения пота зависит от разности между влажностью кожи (Рк) и влажностью атмосферного воздуха (Ра). Увеличение скорости Потообразования вызывает повышение Рк и таким образом ускоряет испарение пота при данных внешних условиях. При вы­сокой влажности воздуха градиент влажности между кожей и воз­духом (Рк—Ра) уменьшается и испарение пота замедляется. Когда давление водяных паров в окружающем воздухе превышает 40 мм рт. ст., испарение пота с поверхности кожи равно нулю. Поэтому даже при очень высокой температуре воздуха, но при относительно небольшой его влажности спортсмен не испытывает таких трудностей, как при низкой температуре воздуха и высокой влажности. Около 5% теплоотдачи при субмаксимальных аэробных нагрузках происходит за счет испарения воды с воздухоносных пу­тей. При повышении влажности окружающего воздуха этот меха­низм теплоотдачи также ослабевает.

Таким образом, повышенная температура окружающей среды уменьшает температурный градиент между воздухом и кожей, а также между кожей и ядром тела, создавая затруднения для теп­лоотдачи. Эти затруднения тем больше, чем ближе внешняя темпе­ратура к температуре кожи. Аналогичным образом повышенная влажность окружающего воздуха создает барьер для потери тепла путем испарения. Одновременное повышение температуры и влаж­ности воздуха может приводить к чрезмерному повышению темпе­ратуры тела при напряженной и продолжительной спортивной деятельности.

VI.2. Физиологические механизмы усиления теплоотдачи в условиях повышенных температуры и влажности воздуха

В условиях повышения температуры и влажности воздуха уси­ление теплоотдачи осуществляется двумя основными физиологиче­скими механизмами: 1) усилением кожного кровотока, что увели­чивает перенос тепла от ядра к поверхности тела и обеспечивает снабжение потовых желез водой, и 2) усилением потообразования.

VI. 2.1. Кожный кровоток и температура кожи

Кожный кровоток у взрослого человека при комфортных условиях внешней среды составляет в покое около 0,16 л/м /мин, во время работы — до 1 л/м2/мин, а при очень высокой внешней температуре может достигать 2,6 л/м2/мин. Это означает,, что в очень жарких условиях до 20% сердечного выброса может направ­ляться в кожную сосудистую сеть для предотвращения перегрева­ния тела. В комфортных условиях при такой же работе эта доля сердечного выброса достигает лишь 5%. Мощность нагрузки практически не влияет на температуру кожи. Средняя температура кожи при работе на велоэргометре (в помещении) есть линейная функция внешней температуры (в пределах от 5 до 35°).

Температура кожи линейно связана с величиной кожно­го кровотока. Усиленный кровоток в коже повышает ее температу­ру, и если температура окружающей среды ниже, чем температура кожи, то повышаются потери тепла проведением с конвекцией и радиацией. Повышение, кожной температуры уменьшает также влияние внешней радиации на тело.

Движение воздуха усиливает отдачу тепла конвекцией и испаре­нием. В результате средняя кожная температура снижается и, таким образом, увеличиваются температурные градиенты «ядро— кожа» и «кожа — окружающая среда», что еще более облегчает условия для теплопотерь конвекцией и радиацией. При высокой температуре воздуха его дополнительное движение делает рабо­чую гипертермию умеренной. Благодаря усиленной конвекции воз­духа при езде на велосипеде средняя температура кожи значитель­но ниже, а теплоотдача выше, чем при беге. Скорость потообразования и потоотделения зависит от целого ряда факторов. Главными из них являются скорость, энергопродук­ции и физические условия окружающей среды (температура и влажность воздуха). Если одна и та же физическая нагрузка вы­полняется при разных внешних температурах (не считая очень высоких и очень низких), внут­ренняя температура тела ос­тается одинаковой, а скорость потоотделения возрастает как линейная функция средней тем­пературы кожи. На­оборот, при постоянной внеш­ней температуре средняя тем­пература кожи постоянна, а скорость потоотделения линей­но связана с внутренней тем­пературой тела, которая, в свою очередь, есть функция мощности нагрузки. Следова­тельно, чем больше мощность выполняемой работы, тем выше скорость потоотделения при той же средней температуре кожи. Таким образом, скорость потоотделения зависит как от температуры ядра тела, так и от температуры его оболочки.

Высокая влажность воздуха даже при относительно невы­сокой его температуре затруд­няет испарение пота: усили­вается потообразование без эффективного потоиспарения. В условиях покоя при темпе­ратуре воздуха 43° секреция пота увеличивается более чем в 3 раза, если относительная влажность воздуха повышает­ся с 30 до 84%. Во время нетяжелой работы повышение влажности воздуха с 30 до 57% почти удваивают скорость потообразования.

При интенсивной спортив­ной деятельности скорость по­тоотделения очень большая. Например, во время марафон­ского бега при небольшой от­носительной влажности воздуха скорость потоотделения у трени­рованного спортсмена достигает 20—25 мл/мин (1200—1.500 мл/ч). При прочих равных условиях увеличение скорости движения воз­духа ускоряет процесс потоиспарения. При повышенной влажности воздуха в безветренную погоду испарение пота замед­ляется, скорость потообразования падает, что приводит к допол­нительному повышению температуры тела.

По мере пребывания в жарких условиях происходит постепенное снижение скорости («утомление») потообразования. Это наблюдается даже в тех случаях, когда потери воды с потом полностью возмещаются выпитой водой. Снижение ско­рости потообразования более выражено в условиях повышенной влажности воздуха, чем при жарком сухом воздухе. Природа такого, «утомления» процесса потообразова­ния пока не выяснена. Если у человека после повторного пребывания в сауне (сухой жаркий воздух) происходит «утомление» потообразования, то мышечная работа еще способна вызвать у него достаточно интенсивное потоотделение. Высушивание кожи периодическим се вытиранием или.за счет увеличения ско­рости движения воздуха ускоряет в этих условиях процесс потоотделения.

Следует отметить, что при одинаковых физических нагрузках и внешней температуре потоотделение у женщин меньше, чем у мужчин.

VI.2.3. Водно-солевой баланс

Одним из самых тяжелых последствий усиленного потоотделе­ния во время мышечной работы, выполняемой в условиях повышен­ных температуры и влажности воздуха, является нарушение водно-солевого баланса организма. Оно заключается в быстрой потере воды телом, т. е. в развитии острой дегидратации (обезво­живания), а также в изменении содержания в водных простран­ствах тела ряда электролитов (солей).

Дегидратация может быть вызвана разными причинами: пре­быванием в условиях повышенной температуры внешней среды (термическая дегидратация), продолжительной и интенсив­ной мышечной работой (рабочая дегидратация) и комбинацией этих двух условий, т. е. интенсивной мышечной работой при повы­шенной температуре (терморабочая дегидратация). Разные формы дегидратации вызывают неодинаковые изменения в функ­циях разных тканей и систем организма.

При рабочей дегидратации особенно заметно снижение физической работоспособности. Значительная рабочая дегидратация развивается лишь при длительных (более 30 мин) и достаточно интенсивных упражнениях (субмаксимальной аэробной мощности), особенно если они выполняются в условиях повышенных температуры и влажности воздуха. При тяжелой, но кратковременной работе даже в условиях повышенных температуры и влажности воздуха сколько-нибудь значительная дегидратация не успевает развиться. Поддержание температуры тела в допустимых пределах для организма важнее, чем сохранение воды. При продолжительной тяжелой работе, сопровождающейся сильным потоотделением, может возникать большой дефицит воды в теле. Например, мара­фонцы могут терять во время соревнований в жарких условиях до 6 л воды с потом. Даже при некотором восполнении потерь воды приемом жидкостей па дистанции вес тела у марафонцев снижается в среднем на 5%, а в предельных случаях — на 8% с потерей 13—14% общего количества воды. Общие потери воды в резуль-тате мышечной работы можно легко оценить, сравнив вес тела до и после работы (с учетом выпитой в этот промежуток воды).

Человек, потерявший большое количество воды, неустойчив к жаре, его работоспособность снижается. Даже уменьшение веса тела на 1—2% из-за потери воды снижает физическую работоспо­собность, особенно у нетренированного человека. В условиях де­гидратации организм хуже регулирует температуру тела, так что при одинаковой нагрузке температура тела у обез­воженных людей (потеря 3—4% веса тела) выше, чем у нормаль­но гидратированных. Чем выше степень дегидратации, тем больше температура тела во время работы. При дегидратации с потерей 3% веса тела уменьшается активность потовых желез.

Одним из наиболее важных отрицательных последствий де­гидратации является уменьшение объема плазмы крови. При рабочей дегидратации с потерей 4% веса тела объем плазмы уменьшается на 16—18%. Соответственно уменьшается объем циркулирующей крови, что приводит к снижению венозного возврата и как следствие — к падению систолического объема. Для компенсации последнего повышается ЧСС.

Другим следствием уменьшения объема плазмы крови является гемоконцентрация с повышением показателя гематокрита и вязкости крови, что увели­чивает нагрузку на сердце и может снижать его производи­тельность.

Одним из тяжелых послед­ствий большой потери воды те­лом является уменьшение объема межклеточной (тканевой) и внутри­клеточной жидкостей. В клетках с пониженным со­держанием воды и измененным равновесием электролитов на­рушается нормальная жизне­деятельность. Это, в частности, относится к скелетным и сер­дечной мышцам, сократитель­ная способность которых в условиях дегидратации может значительно снижаться.

Физиологические механиз­мы, контролирующие поддержание нормального водно-солевого баланса во всем теле и его водных пространствах, многообразны. Уменьшение содержания воды в плазме повышает в ней концентра­цию электролитов и других веществ, что ведет к повышению осмотического давления плазмы. В процессе работы осмолярность плазмы крови непрерывно повышается также вследствие выхода в кровь низкомолекулярных метаболических продуктов и ионов калия из активных мышечных клеток. В результате часть жидкости перемещается из межклеточных (тканевых) пространств в сосуды, восполняя илазмопотери. Благодаря этому удается вос­станавливать объем плазмы и поддерживать его на относительно постоянном уровне после периода снижения в начале работы. По мере развития термической дегидратации (в отличие от рабочей) объем плазмы непрерывно уменьшается.

При высокой внешней температуре в результате усиления кожного кровотока происходит интенсивная фильтрация жидкости из кожных капилляров во внесосудистые (тканевые) пространства кожи. Это ведет к интенсивному вымыванию белка, которого в этих пространствах относительно много, в лимфоток и оттуда в крове­носную систему. Переход белка в кровь увеличивает ее онкотическое давление, что вызывает усиление адсорбции воды в крове­носные капилляры из межклеточных (внесосудистых) водных пространств, помогая таким образом поддерживать объем цирку­лирующей плазмы (крови). Вымывание белка из кожных тканевых пространств в кровь автоматически компенсирует усиленную потерю воды плазмой крови, вызванную интенсивным потоиспарением.

Во время выполнения мышечной работы уменьшается почечный кровоток, причем тем больше, чем выше интен­сивность работы и в некоторых пределах чем выше темпе­ратура и влажность воздуха. Параллельно, хотя и в меньшей степени, падает скорость фильтрации воды в почечных клубочках, т. е. снижается скорость образования мочи. Уменьшение почечного кровотока и скорости мочеобразования при работе в жарких условиях усиливает задержку воды почками (антидиурез). Одним из механизмов такой задержки является повышенное вы­деление из г



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: