Меню Рубрики

Вклад мышечного аппарата в развитие утомления

Мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии. Это положительно сказывается на умственной и физической работоспособности человека. Однако при значительном увеличении физической нагрузки и ее интенсивности, когда нагрузка не соответствует функциональным возможностям организма, наступает утомление. Оно представляет функциональное состояние, временно возникающее под влиянием длительной и интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности.

Утомлением называется состояние, возникающее вследствие работы и проявляющееся в ухудшении двигательной и вегетативной функций, их координации и понижении работоспособности. Это состояние проявляется в субъективном ощущении усталости. Во время утомления человек не способен поддерживать требуемый уровень мощности выполняемой работы или качества работы (техники выполнения упражнения). Поэтому может отказаться от ее продолжения. Утомление носит обратимый характер. После периода отдыха работоспособность восстанавливается до прежнего уровня.

Утомление может выполнять функцию стимулятора, мобилизующего резервы организма, его органы и системы, а также восстановительные процессы. Оно может быть острым — проявляться в короткий промежуток времени; хроническим — носить длительный характер (вплоть до нескольких месяцев); общим – характеризующим изменение функций всего организма; локальным – затрагивающим какую-либо ограниченную группу мышц, органа, анализатора.

К внешним признакам утомления относятся: нарушение координации движений, падение производительности, одышка, чрезмерная потливость, покраснение кожных покровов. Все это обусловлено как ухудшением работоспособности некоторых органов, так и расстройством координации их деятельности нервной системой, проявляющимися в различных формах. Во-первых, могут изменяться показатели деятельности различных органов и систем. Например, уменьшаются минутный объем дыхания, минутный объем крови, потребление кислорода и т.д. Во-вторых, вследствие нарушения координации деятельности отдельных органов нервной системой может наблюдаться более высокая, чем необходимо, степень мобилизации этих органов. Это проявляется в меньшей экономичности.

Теории утомления.Физиологи XIX столетия придавали большое значение химическим изменениям в работающих мышцах. Поэтому возникли теории утомления, связанные с изменениями в скелетной мускулатуре:

— теория истощения энергетических ресурсов,

Сторонники теории истощения энергетических ресурсов считали, что причина возникновения утомления непосредственно локализована в скелетных мышцах и связана с истощением АТФ и КрФ.

Теория “задушения” свидетельствовала о нарастающем недостатке кислорода.

Теория “засорения” была связана с продуктами распада энергетических веществ.

Причиной теории “отравления” считалось накопление мышечных ядов.

С начала XX в. стала преобладать центрально-нервная теория утомления, которая и в настоящее время интенсивно разрабатывается современными физиологами.

Причины утомления.При рассмотрении причин утомления следует выделить 2 основных понятия. Первое – локализация утомления, т.е. выделение той ведущей системы, функциональные изменения в которой определяют наступление состояния утомления. Второе – механизмы утомления, т.е. конкретные изменения в деятельности ведущих функциональных систем, которые обуславливают развитие утомления.

По локализации утомления можно рассматривать 3 основные группы систем:

1) регулирующие системы – ЦНС, вегетативная нервная система, гормонально-гуморальная система,

2) система вегетативного обеспечения мышечной деятельности – системы дыхания, крови, кровообращения,

3) исполнительная система – опорно-двигательный аппарат.

Во время выполнения физических упражнений происходят функциональные изменения в нервных центрах, которые управляют мышечной деятельностью и регулируют ее вегетативное обеспечение. Быстрее всего утомляются корковые нервные центры. Проявлением этого являются нарушения в координации функций и возникает субъективное ощущение усталости. Утомление нервных клеток есть проявление запредельного, охранительного торможения, которое является результатом интенсивной или продолжительной работы, т.к. возникает сильная афферентная импульсация от проприорецепторов работающих мышц, суставов, связок и т.д., достигающих всех уровней ЦНС, вплоть до коры. Утомление связывают с изменениями в деятельности вегетативной нервной системы и желез внутренней секреции. Роль желез внутренней секреции особенно велика при упражнениях на развитие выносливости. В результате изменений в деятельности желез внутренней секреции происходят нарушения вегетативных функций, энергетического обеспечения и т.д.

Одной из причин утомления могут быть изменения в деятельности систем вегетативного обеспечения – сердечнососудистой и дыхательной. Поэтому происходит снижение кислородтранспортных возможностей организма.

Утомление может быть связано с работающими мышцами. В этом случае оно является результатом изменений, возникающих либо в сократительном аппарате мышечных волокон, либо в нервно-мышечных синапсах, либо в системе электромеханической связи мышечных волокон.

Таким образом, в основе развития утомления при мышечной деятельности человека лежит взаимосвязь и взаимообусловленность центральных и периферических факторов как рефлекторного, так и гуморального характера.

При выполнении упражнений анаэробного характера максимальной мощности важную роль в развитии утомления играет механизм, связанный с истощением внутримышечных запасов фосфагенов.

При выполнении упражнений анаэробного характера субмаксимальной мощности, а также максимальной аэробной мощности ведущую роль в энергообеспечении работающих мышц играет анаэробный гликолиз, в результате которого образуется молочная кислота. Таким образом, ведущим механизмом при выполнении этих упражнений является образование молочной кислоты и снижение рН крови.

При выполнении анаэробных и максимальных аэробных упражнений определенную роль в развитии утомления играет истощение энергетических ресурсов, например гликогена в мышцах и печени. Однако расход мышечного гликогена при этих видах физических упражнений небольшой, всего до 30 % от исходного уровня. Поэтому не может рассматриваться как ведущий фактор в утомлении при данных упражнениях.

При выполнении упражнений околомаксимальной и субмаксимальной аэробной мощности углеводы служат основным энергетическим субстратом работающих мышц, используемым в окислительных реакциях. Механизм, связанный с истощением мышечного гликогена, является основным при выполнении этих упражнений. При выполнении упражнений средней аэробной мощности снижается содержание глюкозы в крови и развивается гипогликемия, что может привести к нарушению в деятельности ЦНС и развитию утомления. Чем выше исходное содержание гликогена в мышцах и печени, тем позднее наступает гипогликемия и связанное с ним утомление. Прием углеводов во время прохождения дистанции предотвращает или отдаляет наступление гипогликемии. Однако если углеводы принимаются за несколько минут до старта, то повышается выброс инсулина в кровь, и это способствует развитию гипогликемии и наступлению утомления.

При выполнении аэробных упражнений малой мощности значительную роль в энергообеспечении наряду с углеводами играют жиры. Их значение тем больше в энергообеспечении, чем ниже мощность выполняемой работы.

Фазы утомления.В утомлении выделяют 2 фазы. Первая фаза – скрытое или преодолеваемое утомление, когда работа может поддерживаться на прежнем уровне. Это происходит в результате нарастающего возбуждения в корковых центрах и благодаря волевому напряжению работающего. В некоторых случаях эту фазу отмечают как компенсированную, когда нет явно выраженного снижения работоспособности, т.к. включаются резервные возможности организма. Вторая фаза – явное или непреодолимое утомление, которое наступает при продолжении работы. Еще ее называют некомпенсированная фаза утомления, когда резервные возможности организма исчерпаны и работоспособность значительно снижается. При этом может возникнуть обморочное состояние. Во время второй фазы проявляется защитная функция утомления, направленная на прекращение выполнения упражнений, которые не соответствуют функциональным возможностям организма спортсмена. В этом случае проявляется биологическое значение утомления, состоящее в том, что оно приводит к возникновению торможения в нервных клетках, обеспечивая защиту ЦНС и всего организма от перенапряжения и истощения.

Дата добавления: 2014-11-06 ; Просмотров: 2257 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Вернемся к нашей задаче – рассмотрим механизмы развития физического утомления. Физическое утомление, которое является частным случаем утомления вообще, но основным видом утомления при занятиях физической культурой и спортом, связано, прежде всего, с развитием функциональных нарушений в ходе непосредственной мышечной деятельности. Внешние проявления, при развития такого утомления, будут связаны с функциональными нарушениями самого двигательного аппарата.

Вспомним, что функциональной единицей двигательного аппарата является нейромоторная (двигательная) единица – комплекс из мотонейрона (двигательного нейрона) и группы мышечных волокон, с которыми нейрон связан через синапс, и сокращение которых запускает. Для понимания механизма развития утомления следует выяснить меру участия каждой из этих структур, что можно сделать, поочерёдно исключая элементы двигательных единиц из сократительного процесса. Такими элементами будут: нервный центр, двигательный нейрон, нейромышечный (мионевральный) синапс и мышечные волокна.

При изучении сократительной деятельности мышцы не изолированной, а связанной с нервной системой, очевидным становится тот факт, что при работе двигательного аппарата утомление возникает раньше в нервных звеньях — структурах центральной нервной системы, затем в синаптических окончаниях нервных волокон двигательных нейронов — и в последнюю очередь в самой мышце. Причем, нервные волокна при этом характеризуются относительной неутомляемостью

Экспериментальным доказательством этого может служить следующий опыт.

Если предложить человеку ритмически производить подъем груза мышцей (регистрируя результат например, на эргографе Моссо, рис.2), то через некоторое время возникает утомление – амплитуда мышечных сокращений начинает заметно снижаться. Однако, электрическое раздражение пороговой силы, приложенное к соответствующему двигательному нерву, на этом фоне, заставит мышцу сокращаться с прежней амплитудой. Это свидетельствует о том, что утомление возникает, прежде всего, в нервных центрах.

Через некоторое время мышца перестает отвечать и на раздражение, приложенное к двигательному нерву. Вместе с тем в ответ на электрическое раздражение, приложенное к самой мышце, она способна некоторое время сокращаться с прежней амплитудой. Следовательно, вторым звеном, в котором возникает процесс утомления, являются окончания двигательного нерва — мионевральная (синаптическая) передача.

Рис 2. Регистрация сокращений на эргографе Моссо.

Следовательно, мышца утомляется в последнюю очередь. При этом, имеет место очень сложный комплекс изменений как в возбудимой системе мышцы, (что находит свое выражение в уменьшении интенсивности токов действия и увеличении их продолжительности, заметном уменьшении скорости распространения возбуждения), так и, в сократительной способности ее двигательных единиц, в миофибриллах и других белковых системах обеспечивающих сокращение, а также в ходе энергетических процессов, обусловливающих активность миофибрилл.

В более простом варианте пронаблюдать роль каждого из этих элементов в развитии утомления можно и на нервно-мышечном препарате лягушки, но в этом случае невозможно оценить роль центрального звена. Зато на нервно-мышечном препарате можно изучить развитие утомления в зависимости от характера сократительой деятельности. Так, если утомлять мышцу, подвергая ее длительному ряду одиночных раздражений, то с течением времени амплитуда одиночных сокращений падает, длительность каждого сокращения нарастает, степень расслабления уменьшается, накапливается остаточное сокращение — контрактура. Тетаническое сокращение мышцы при продолжительной деятельности изменяется следующим образом: амплитуда сокращения постепенно уменьшается до полного прекращения; в момент утомления сплошной тетанус, особенно при условии слабых тетанизирующих раздражителей, становится зубчатым. При утомлении после прекращения тетанизирующего раздражения всегда следует контрактурное последствие.

В целостном организме, при нормальном кровоснабжении, утомление в мышце возникает позже, чем в условиях сосудистой изоляции мышц. При нормальном функционировании центральных и периферических аппаратов мышца работает более или менее длительное время без утомления. Субмаксимальные сокращения и сравнительно небольшие (оптимальные) нагрузки, являются теми наиболее благоприятными условиями, при которых мышца может работать длительно, и утомление не наступает в течение многих часов.

В условиях динамической нагрузки, при работе, лежащей ниже предела утомления, во время рабочих движений за счет достаточного времени расслабления мышц макроэргические фосфаты, используемые при сокращении, могут регенерировать, а конечные продукты обмена – удаляться. Время расслабления соответствует необходимому времени восстановления. Так как в этом случае остаточные явления утомления отсутствуют, такая работа называется не утомительной. При динамической работе, лежащей выше предела утомления, возможность непрерывного восстановления отсутствует, так как длительность периодов расслабления меньше, чем время, необходимое для восстановления. Восстановление запасов энергии и удаление молочной кислоты происходят не полностью и возникает накопление остаточного утомления. Мышца использует свои макроэргические субстраты и накапливает конечные продукты метаболизма, причем утомление нарастает. Выраженность мышечного утомления при динамической работе, лежащей выше пределов утомления, может быть определена на основании физиологических показателей (например, времени восстановления, пульсовой суммы восстановления; см. выше).

Утомление при статической работе.В этом случае мышечное утомление вызвано в основном неадекватным кровотоком. Если сила мышечного сокращения превышает 15%изометрического максимума, приток кислорода перестает соответствовать потребности в нем и мышечное утомление прогрессивно нарастает.

Современные концепции утомления складываются из представлений о многоструктурности и неоднозначности функциональных изменений в отдельных системах во время работы. В зависимости от вида работы, ее напряженности, продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным физиологическим системам.

Изменения в гуморальной системе регуляции могут стать ведущими факторами утомления при напряженной мышечной работе, связанной с эмоциональным стрессом.

При длительной истощающей работе наряду с предельными затратами энергии продолжение работы может лимитировать и утомление системы гипоталамус – гипофиз – надпочечники.

Нарушения в центральном звене регуляции физиологических функций могут играть существенную роль в развитии утомления при кратковременной мышечной работе скоростного характера. В результате мощного потока проприоцептивных и хеморецептивных импульсов в ЦНС развивается запредельное торможение (первичное утомление). Чрезмерная частота нервных импульсов к исполнительным приборам истощает и генерирующие их нервные клетки. Уже через несколько секунд работы падает лабильность нервных центров, в результате чего снижается и скорость выполнения упражнений.

Снижение скорости ресинтеза АТФ вследствие накопления продуктов промежуточного обмена может рассматриваться как главный фактор, ограничивающий продолжительность интенсивной работы. В скелетных мышцах поддерживается относительно постоянная концентрация АТФ, расходование ее инициирует компенсаторные процессы: повышается активность окислительных ферментов. Углеводы, свободные жирные кислоты и аминокислоты окисляются в митохондриях. При этом освобождается энергия, которая идет на ресинтез АТФ или запасается в макроэргических связях креатинфосфата (КрФ). При работе в анаэробных условиях ресинтез АТФ идет с накоплением молочной кислоты.

Читайте также:  Как определить утомление при статической работе

Переключение на анаэробные источники энергии при работе определяется не только ее интенсивностью, но и уровнем тренированности спортсмена. Чем ниже этот уровень, тем быстрее совершается переход на менее экономичный способ получения энергии, тем быстрее развивается некомпенсируемое утомление. Избыток молочной кислоты в мышцах может приводить к разобщению процессов образования энергии в окислительном цикле и накоплению ее в фосфагенах – АТФ и КрФ. Поэтому спортсмен с невысоким уровнем тренированности отказывается от работы значительно раньше, чем истощаются энергетические ресурсы. Молочная кислота служит источником водородных ионов. Их избыток в сократительном аппарате мышц препятствует образованию актомиозиновых мостиков, само сокращение мышцы затрудняется.

Подключение гликолиза к энергообеспечению происходит при высокой мощности работы через 20-30с после ее начала. Накапливающиеся при этом продукты обмена угнетают лилолитические процессы, тормозят окислительное фосфорилирование. Накопление лактата вмышцах является, по-видимому, главным фактором развития утомления при работе субмаксимальной мощности,

При работе большой мощности главной причиной развития утомления является относительная гипоксия ткани, а также постепенное накопление продуктов гликолиза и их угнетающее действие на аэробный обмен в мышцах, на процессы нервной регуляции двигательной функции. Парадоксальное на первый взгляд развитие гипоксии в условиях предельного потребления кислорода и переход на использование энергии гликолиза объясняется тем, что потребность в кислороде при работе большой мощности намного выше максимально возможного его потребления. Часть энергии организм вынужден черпать из анаэробного расщепления глюкозы – гликолиза. Отсюда избыток молочной кислоты.

При работе умеренной мощности на первое место в развитии утомления выходит истощение энергетических ресурсов – главным образом гликогена в печени и в работающих мышцах. Нарушения в регуляторных влияниях ЦНС являются, вероятно, вторичными.

Сдвиги в химизме внутренней среды в результате накопления продуктов промежуточного обмена отражаются в первую очередь на состоянии функций высших корковых и подкорковых регуляторов физиологических функций. Образуется порочный круг нарушения регуляторных механизмов. Первичные метаболические расстройства усугубляются нарушением регуляторных влияний со стороны ЦНС.

Строгая количественная оценка значимости отдельных факторов в развитии утомления при конкретных видах мышечной работы является одним из важных элементов управления тренировочным процессом. Выделение ведущего фактора возможно при правильном подборе тестирующих проб и методик исследования.

Утомление у детей школьного возраста развивается быстрее, чем у взрослых, вследствие ряда особенностей деятельности ЦНС. У детей быстрее нарушаются процессы внутреннего торможения, в особенности дифференцировочного и запаздывающего. При этом ухудшается внимание, появляется двигательное беспокойство, сменяющееся резким спадом активности в результате развития охранительного торможения и понижения возбудимости корковых клеток, Дети отказываются от работы задолго до развития критического состояния, связанного с накоплением продуктов промежуточного распада и тем более истощением энергетических источников.

В занятия с детьми не следует включать однообразную, монотонную работу. Необходимо чередовать различные виды работы, облегчающие восстановление по механизму активного отдыха. Учитывая, что работоспособность у детей падает от первого урока к последнему, от понедельника ксубботе, в режиме дня следует предусмотреть соответствующее содержание физических и умственных нагрузок, а также средства и методы их активизации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Приспособление организма человека и животных к постоянно меняющимся условиям внешней среды осуществляется за счет сложнейших рефлекторных реакций, важное место среди которых занимают двигательные процессы. Основные физиологические свойства скелетных мышц.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

ЛУБЕНСКОЕ МЕДИЦИНСКОЕ УЧИЛИЩЕ

НА ТЕМУ: ПОНЯТИЕ О ДВИГАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ. УТОМЛЕНИЕ И ЕГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Выполнила: студентка группы Ф-31

ПОНЯТИЕ О ДВИГАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ

Приспособление организма человека и животных к постоянно меняющимся условиям внешней среды осуществляется за счет сложнейших рефлекторных реакций, важное место среди которых занимают двигательные процессы. Перемещение в пространстве, нахождение пищи, трудовая деятельность, защита от врагов, продолжение рода невозможны без мышечной работы. В осуществлении ряда вегетативных функций таких, как пищеварение, дыхание, кровообращение и т. д., всегда принимают участие мышцы.

Роль двигательной активности описал И. М. Сеченов в своей работе «Рефлексы головного мозга»: «Все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению» .

Двигательные функции выполняются специальной системой тканей и органов, получившей название двигательного аппарата.

Двигательный аппарат состоит из сочлененных костей скелета и сложной системы поперечно-полосатых мышц, приводящих в движение костные рычаги. С функциональной точки зрения к двигательному аппарату должны быть отнесены мотонейроны и их аксоны, проводящие нервные импульсы к мышечным волокнам. Частью двигательного аппарата являются и нервно-мышечные синапсы.

Нервно-мышечная часть двигательного аппарата получила название нервно-мышечной системы организма.

Нейромоторная единица. Анатомической и функциональной единицей скелетных мышц является нейромоторная единица. Под нейромо торной единицей следует понимать двигательный нейрон и иннервируемую им. группу мышечных, волокон (рис. 60).

В состав нейромоторной единицы может входить различное количество мышечных волокон, что зависит от специализации мышцы. Чем тоньше работа, тем меньшее количество мышечных волокон включено в нейромоторную единицу. Так, в составе нейромоторных единиц мышц глазного яблока обнаруживают 3—4 волокна, в мышцах же спины — несколько тысяч мышечных волокон. Двигательная единица работает как единое целое, импульсы, посылаемые мотонейроном, приводят в действие все образующие ее мышечные волокна.

Виды мышц. У позвоночных и человека существует три вида мышц: поперечнополосатые мышцы скелета, поперечнополосатая мышца сердца и гладкие мышцы внутренних органов, сосудов, кожи.

Основная функция скелетных мышц — сократительная лежит в основе бесконечно разнообразной двигательной деятельности человека. За счет сократительной функции осуществляется перемещение тела в пространстве и поддержание определенной его позы,

Скелетные мышцы являются своеобразным органом чувств. В толще мышц и сухожилий расположены многочисленные рецепторы. Наиболее изученными являются проприорецепторы (собственно рецепторы мышц), которые реагируют на растяжение и сокращение мышц. Кроме того, в мышцах обнаружены хемо- и терморецепторы.

За счет сокращения мимических мышц проявляются те или иные эмоциональные состояния человека. Мышцы являются депо воды и солей я, следовательно, участвуют в регуляции водно-солевого обмена в организме.

При сокращении мышц часть энергии АТФ переходит в тепловую энергию, тем самым мышцы участвуют в терморегуляции. Наряду с клетками печени мышцы являются депо гликогена. В мышечной ткани осуществляются процессы синтеза и ресинтеза гликогена, АТФ, креатин-фосфата. Наконец, мышцы являются депо кислорода за счет миоглобина, который находится в мышечных клетках. Кислород миоглобина используется в случае интенсивной физической нагрузки.

Скелетные мышцы состоят из большого количества мышечных волокон. Волокно поперечнополосатой мышцы имеет вытянутую форму, диаметр его от 10 до 100 мкм, длина волокна от нескольких сантиметров до 10—12 см. Мышечная клетка окружена, тонкой электрогенной мембраной — сарколеммой, содержит саркоплазму (протоплазму) и многочисленные ядра. От электрогенной мембраны отходят элементы проводящей системы мышечного волокна. Сократительной частью мышечного волокна являются длинные мышечные нити — миофибриллы, проходящие внутри волокна от одного конца до другого, имеющие поперечную исчерченность. Миофибриллы имеют диаметр около 1 —1,7 мкм, они отделены друг от друга тонким слоем протоплазмы.

Под световым микроскопом миофибриллы представляют собой образования, состоящие из правильно чередующихся между собой темных дисков А и светлых дисков I (рис, 61). Диски А —анизотропные,обладают

двойным лучепреломлением и состоят из нитей сократительных белков — актина и миозина. Диски I — изотропные, не обладают двойным лучепреломлением, в них обнаруживаются только нити актина. В средней части сар-комера расположены диски А, по периферии — диски I.

Деятельность поперечнополосатой мускулатуры регулируется центральной нервной системой и ее ведущим отделом — корой большого мозга. Мышца снабжена чувствительными, двигательными и симпатическими нервными волокнами. Через двигательные окончания мышцам передаются импульсы от мотонейронов спинного мозга или клеток коры большого мозга. Эти импульсы приводят мышечные волокна в действие. Окончания чувствительных волокон связаны с проприорецепторами, расположенными в мышцах, сухожилиях, суставах, связках. Через симпатические нервные волокна центральная нервная система регулирует процессы обмена веществ в мышце и влияет таким образом на ее функциональное состояние.

В период относительного покоя скелетные мышцы полностью не расслабляются и сохраняют умеренную степень напряжения, которую называют мышечным тонусом.

Причиной мышечного тонуса являются поступающие к мышце редкие нервные импульсы от мотонейронов передних рогов спинного мозга, которые попеременно возбуждают различные нейромоторные единицы. Ритмическая активность мотонейронов поддерживается за счет расположенных выше нервных центров, а также нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов мышц.

Основные физиологические свойства скелетных мышц. Мышечная ткань, как и все возбудимые ткани, обладает следующими физиологическими свойствами: возбудимостью, проводимостью, рефрактерностью, лабильностью. Специфическим свойством мышечной ткани является сократимость.

Возбудимость мышечной ткани ниже, чем возбудимость нервной. Возбуждение, возникшее в каком-либо участке мышечного волокна, распространяется вдоль него. Скорость распространения возбуждения в мышечной ткани также намного ниже. Так, скорость распространения

потенциала действия в поперечнополосатых мышцах теплокровных составляет около 5 м/с, а в двигательных нервных волокнах — 80—120 м/с.

Рефрактерный период мышечной ткани более продолжителен, чем рефрактерный период нервной ткани. Длительность рефрактерного периода нерва 14 мс, а поперечнополосатой мышцы около 35 мс.

Лабильность мышечной ткани значительно ниже, чем лабильность нервной. Действительно, икроножная мышца лягушки может воспроизводить 200—250 волн возбуждения в 1 с, а седалищный нерв — 500—1000.

Под сократимостью следует понимать способность мышечного волокна изменять свою длину и степень напряжения в ответ на раздражение пороговой силы. При изотоническом сокращении в основном изменяется длина мышечного волокна. Степень же напряжения его не претерпевает существенных изменений, При изометрическом сокращении значительно возрастает напряжение мышечного волокна, длина же его практически не изменяется.

В целостном организме сокращение мышц никогда не бывает чисто изотоническим или чисто изометрическим, так например, сгибая конечность в суставе, мышцы укорачиваются и вместе с тем меняют степень своего напряжения.

Одиночное мышечное сокращение, его фазы. Характер сокращения скелетной мышцы зависит от частоты раздражения (или от частоты поступления нервных импульсов). Различают одиночное и тетаническое сокращение мышц.

Раздражение мышцы, или иннервирующего ее двигательного нерва одиночным стимулом вызывает одиночное мышечное сокращение (рис. 62). Запись кривой одиночного мышечного сокращения производят на ленте кимографа. Сокращение начинается не тотчас же после нанесения раздражения, а через определенный промежуток времени, который называют латентным, или скрытым, периодом возбуждения. Следовательно, латентный период— время, прошедшее от нанесения раздражения до момента начала реакции мышцы. Латентный период одиночного сокращения икроножной мышцы лягушки составляет 0,01 с. Фаза сокращения длится 0,04 с, период расслабления более продолжителен, чем сокращение, и составляет 0,05 с. Продолжительность всего одиночного мышечного сокращения икроножной мышцы лягушки — 0,1—0,12 с.

Суммация мышечных сокращений, тетанус зубчатый и гладкий. В естественных условиях к мышечным волокнам поступают не одиночные, а ряд нервных импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Длительное, слитное сокращение мышцы получило название тетанического сокращения, или тетануса. К тетаниче-скому сокращению способны только скелетные мышцы. Гладкие мышцы и поперечнополосатая мышца сердца неспособны к тетаническому сокращению вследствие наличия продолжительного рефрактерного периода.

Тетанус возникает вследствие суммации одиночных мышечных сокращений. Для того чтобы возник тетанус, необходимо действие повторных раздражений (или нервных импульсов) на мышцу еще до того, как закончится ее одиночное сокращение.

Если раздражающие импульсы сближены и каждый из них приходится на тот момент, когда мышца- только начала расслабляться, но не успела еще полностью расслабиться, то возникает зубчатый тип сокращения, который получил название неполного, несовершенного тетануса (клонус) (рис. 63).

Если раздражающие импульсы сближены настолько, что каждый последующий приходится на время, когда мышца еще не успела перейти к расслаблению от предыдущего раздражения, то есть происходит на высоте ее сокращения, то возникает длительное непрерывное сокращение, получившее название гладкого, совершенного тетануса (см. рис. 63),

Совершенный тетанус — нормальное рабочее состояние скелетных мышц обусловливается и оступяением из центральной нервной системы нервных импульсов с частотой 40—50 в I с. Зубчатый тетанус возникает при частоте нервных импульсов до 30 в 1 с. Если мышца получает 10—20 нервных импульсов в 1 с, то она находится в состоянии мышечного тон у с а, то есть умеренной степени напряжения.

Тетаническое сокращение скелетных мышц имеет преимущества перед одиночным сокращением: оно сильнее и продолжительнее, что дает возможность сохранить определенное положение тела, держать груз и т. д.

Кроме тетанического сокращения встречается еще одна разновидность длительного сокращения мышц, которая получила название контрактуры. Контрактура продолжается и при снятии раздражителя. Контрактура мышцы наступает при нарушении обмена веществ или изменении свойств сократительных белков мышечной ткани.

Значение тетанического сокращения в трудовой деятельности человека чрезвычайно велико, о чем свидетельствует образное выражение крупного отечественного физиолога А. Ф. Самойлова: «. все, что составляет наше богатство в индустрии и в искусстве, . все, что сделано «руками» человека, сделано тетаническим сокращением мышцы. только тетанусом мышца и служит нам: тетанус и есть миссия мышцы» .

Читайте также:  Устойчивость к утомлению в зависимости от уровня физической подготовки

Химические превращения в мышцах при сокращении. В основе мышечного сокращения лежит превращение химической энергии в механическую. Химические процессы, совершающиеся в мышце, могут происходить без кислорода и с его участием.

Кислородная (аэробная фаза) химических превращений Связана с процессами окисления молочной кислоты до углекислого газа и воды. При этом распадается только ‘Д молочной кислоты. Выделяющаяся энергия используется для превращения оставшейся части молочной кислоты в глюкозу и далее в гликоген. Следовательно, несмотря на Цепь сложнейших химических превращений, затраты организма при мышечном сокращении сводятся в конечном итоге к. потере части глюкогена. В процессе сокращения не вся химическая энергия переходит в межа-I ническую, 40% ее превращается в тепловую.

Физиологические особенности гладких мышц. Гладкие мышцы образуют стенки (мышечный слой) внутренних органов и кровеносных сосудов.

Микроскопическое строение гладких и поперечнополосатых мышц различно. В миофибриллах гладких мышц нет поперечной исчерченности. Это обусловлено хаотичным расположением сократительных белков в волокнах гладких мышц. Волокна гладких мышц относительно короче — от 50 до 200 мкм.

Физиологические свойства гладких мышц в связи с особенностями их строения и уровня обменных процессов значительно отличаются от физиологических свойств поперечнополосатых мышц.

Гладкие мышцы менее возбудимы, чем поперечнополосатые. Возбуждение по ним распространяется с небольшой скоростью — 2—15 см/с. Возбуждение в гладких мышцах может передаваться с одного волокна на другое, в отличие от нервных волокон и волокон поперечнополосатых мышц.

Сокращение гладкой мускулатуры происходит более медленно и длительно. Так, сокращение гладкой мускулатуры кишечника кролика может продолжаться 5 с, еще более медленно протекает расслабление. Вследствие продолжительности сократительного акта гладкая мышца даже под влиянием редких раздражителей может переходить в состояние длительного сокращения, которое напоминает тетанус скелетных мышц. Характерными для гладких мышц являются также длительные тонические сокращения.

Рефрактерный период в гладких мышцах более продолжителен, чем в скелетных (до нескольких секунд).

Важным свойством гладкой мышцы является ее большая пластичность, то есть способность сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Данное свойство имеет существенное значение, так как некоторые органы брюшной полости (матка, мочевой пузырь, желчный пузырь) иногда значительно растягиваются.

Характерной особенностью гладких мышц является их способность к автоматической деятельности, которая обеспечивается нервными элементами, заложенными в стенках гладкомышечных органов.

Адекватным раздражителем для гладких мышц является их быстрое и сильное растяжение, что имеет большое значение для функционирования многих гладкомышечных органов (мочеточник, кишечник и другие полые органы).

Особенностью гладких мышц является также их высокая чувствительность к некоторым биологи-

чески активным веществам (ацетилхолин, адреналин, нор-адреналин, серотонин и другие).

Гладкие мышцы ин нервируются симпатическими и парасимпатическими вегетативными нервами, которые, как правило, оказывают противоположное влияние на их функциональное состояние.

УТОМЛЕНИЕ И ЕГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Под утомлением следует понимать временное понижение работоспособности клетки, органа или организма, которое возникает в результате работы и исчезает после отдыха.

Утомление мышцы. Если на изолированную мышцу наносить одиночные ритмические раздражения индукционным током с частотой 1—2 раза в 1 с и на барабане кимографа записывать ее сокращения (ми о грамм у), то можно отметить следующие явления. В начале опыта наблюдается нарастание величины мышечных сокращений. Повышение работоспособности мышцы является результатом усиления обменных процессов, возбудимости и лабильности. Затем в течение продолжительного времени отмечается постоянная амплитуда сокращения мышцы. В дальнейшем отмечается постепенное снижение сократительного эффекта мышцы вплоть до отсутствия ее ответной реакции, что свидетельствует о развитии утомления (рис. 64).

Анализ миограммы показывает, что по мере развития утомления увеличивается продолжительность одиночного мышечного сокращения, главным образом, за счет замедленного расслабления мышцы. В дальнейшем увеличивается латентный период сокращения и порог раздражения. При развитии утомления значительно нарастает хронаксия мышцы. Причинами возникающего в мышце утомления являются накопление продуктов обмена веществ (молочная, фосфорная кислоты и др.), уменьшение запаса 1′ кислорода и истощение энергетических ресурсов.

Утомление нервно-мышечного препарата. На нерв наносят достаточно сильные (или частые) раздражения и на ленте кимографа регистрируют кривую мышечных сокращений. При длительном раздражении нерва наблюдается постепенное снижение амплитуды сокращения и даже отсутствие ответной реакции мышцы (см. рис. 64). Ослабление силы наносимого раздражения или уменьшение его частоты также не сопровождается ответной реак-

цией мышцы, что свидетельствует о развитии утомления в нервно-мышечном препарате (см. рис. 64).

Для того чтобы ответить на вопрос, в какой структуре нервно-мышечного препарата в первую очередь развивается утомление, начинают прямое раздражение мышцы стимулами исходной силы или частоты. В этом случае наблюдается восстановление механической реакции мышцы. Логично предположить, что утомление развилось либо в нерве, либо в нервно-мышечном синапсе. Н. Е, Введенским установлено, что нерв практически неутомляем. Следовательно, утомление в первую очередь развивается в области нервно-мышечного синапса, что связывают с истощением запасов медиатора в окончании нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата лягушки, то окажется, что функциональная подвижность нервно-мышечного синапса самая низкая (рис. 65). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление как в структуре с более низкой лабильностью.

Отечественные физиологи И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. А. Ухтомский, Л. А. Орбели подходили к проблеме утомления целостного организма с позиций ведущей роли центральной нервной системы. В организме, единство которого обеспечивается совместной деятельностью центральных и периферических нервных механизмов, утомление развивается прежде всего в нервных центрах.

На быстроту наступления утомления при длительном выполнении физической или умственной работы оказывают влияние режим жизни человека, условия его питания, сна, состояние центральной нервной системы, степень тренированности и т. д.

В конце прошлого столетия физиологи начали изучать отдельные проявления утомления. Итальянский ученый Моссо предложил эргографический метод исследования у человека процесса утомления, наступающего при мышечной работе, С помощью прибора эргографа было изучено влияние ритма выполняемой работы и величины поднимаемого груза на скорость возникновения утомления. Сущность эргографического метода состоит в том, что обследуемому предлагают путем разгибания и сгибания пальца верхней конечности, фиксированной в приборе, поднимать и опускать определенной величины груз в ритме ударов метронома. Движения пальца регистрируют на барабане кимографа. Кривую мышечных .сокращений, записанную с помощью эргографа, называют эргограммой (рис. 66). Было установлено, что на развитие утомления в первую очередь оказывает влияние оитм выполняемой работы. И. М. Сеченов изучал утомление, регистрируя сокращение мышц при поднятии груза на эргографе, сконструированном им самим. И. М. Сеченов обнаружил, что работоспособность «утомленной» руки во время ее отдыха восстанавливается полнее и лучше в том случае, если в этот период выполняет работу другая рука. Такое же влияние на работоспособность утомленной руки оказывает раздражение индукционным током афферентных нервов кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.

Анализ установленных фактов позволил й. М. Сеченову сделать заключение о том, что отдых, сопровождающийся умеренной работой мышечных групп, является более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем покой — пассивный отдых. В физиологии появилось понятие активный отдых.

Увеличение работоспособности после активного отдыха обусловлено повышением возбудимости нейронов центральной нервной системы под влиянием нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов, а также
адаптационно-трофическим воздействием симпатической нервной системы на утомленные мышечные группы (И. М. Сеченов, Л. А. Орбели).

Таким образом, лучшим способом борьбы с утомлением является смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.

1. Физиология / Под ред. С.А. Георгиевой. — 2-е изд. — Ф48 М.: Медецина, 1986. — 400 с.

Механизмы старения мозга, органов чувств, кожи, мышечных, хрящевых и костных тканей. Приспособление клеток и систем организма к меняющимся условиям среды обитания. Аюрведические методы и физиологические основы замедления процессов старения организма.

презентация [19,6 M], добавлен 14.07.2014

Вида мышц человека. Физические и физиологические свойства скелетных мышц. Амплитуда тетанического сокращения. Уровень кровяного давления и кровоснабжения органов. Вегетативная нервная система и ее медиаторы. Возбуждение гладкомышечных клеток тела.

реферат [20,3 K], добавлен 10.03.2013

Физиологические свойства скелетных мышц. Понятие о гормонах и их классификация. Функциональная характеристика неисчерченных мышц. Типы функционального влияния гормонов. Одиночное мышечное сокращение и его фазы. Гормональная регуляция и парагормоны.

контрольная работа [15,8 K], добавлен 14.05.2009

Основы биологии старения человека, физиологические особенности достигшего периода старости организма, его реакции на болезнетворные и лечебные факторы внешней среды. Первичные механизмы старения, их взаимосвязь в процессе жизнедеятельности организмов.

реферат [40,4 K], добавлен 18.07.2014

Состав и группы крови. Описание физиологических систем организма и принципов их работы. Активная и пассивная части опорно-двигательного аппарата. Свойство мышц менять степень эластичности под влиянием нервных импульсов. Процесс восстановления организма.

контрольная работа [23,8 K], добавлен 09.01.2011

Адаптация организма к постоянно меняющимся факторам внешней и внутренней среды. Регуляция секреции гормонов всех эндокринных желез. Механизм действия гормонов. Типы гормональных препаратов в зависимости от способа получения. Виды гормональной терапии.

презентация [2,1 M], добавлен 12.04.2017

Понятие и значение нервной системы в приспособлении организма к условиям окружающей среды, регуляции жизненно важных функции внутренних органов и обеспечении их согласованной деятельности. Главные антенатальные факторы риска. Этапы развития мозга.

презентация [2,6 M], добавлен 14.05.2015

Общее понятие химической терморегуляции и ее значение для поддержания постоянства температуры организма. Сущность гипотермии и ее основные стадии. Тепловые и холодовые рецепторы центральной нервной системы. Медикаментозное смещение теплового баланса.

реферат [50,1 K], добавлен 08.06.2014

Строение, функции и значение эндокринной системы. Общие анатомо-физиологические свойства желез внутренней и внешней секреции; нейрогуморальная регуляция. Классификация эндокринных органов. Влияние гормонов на обмен веществ, рост и развитие организма.

презентация [6,1 M], добавлен 19.04.2015

Принцип гомеостаза: сохранение постоянства внутренней среды организма при его приспособлении к резко изменяющимся окружающим условиям. Терморегуляционная функция гипоталамуса. Функциональная анатомия органа. Гипоталамус и сердечнососудистая система.

реферат [227,0 K], добавлен 05.05.2011

источник

Утомление — сложное явление, развивающееся во всем орга¬низме. Развивающееся в опыте утомление изолированной мышцы в связи с ее длительной работой выражается в постепенном уменьшении амплитуды сокращений, удлинении фазы расслабления, а также в том, что расслабление постепенно становится все менее полным — развивается контрактура. Спе-циальные исследования обнаружили, что в утомленной мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличи¬вается вязкость. Необходимо отметить, что эти признаки имеют место и при двигательной деятельности в мышцах всего орга-низма. Нервно-мышечный препарат содержит в себе три элемента: мышечное волокно, нервно-мышечный синапс и нервное волокно. Опыт показывает, что при утомлении нервно-мышечного препа¬рата изменение функциональных свойств наступает, в первую очередь, в нервно-мышечных синапсах, во вторую очередь, — непосредственно в мышечных волокнах. Что касается нервных проводников, то они, как впервые показал Н. Е. Введенский, практически «неутомимы». Изменение функциональных свойств нервно-мышечных синапсов выражается в нарушении процесса передачи возбуждения с нервных волокон на мышечные.

Существует несколько теорий развития утомления. Все они разрабатывались в условиях изолированной мышцы, на нервно-мышечном препарате. Одной из наиболее ранних теорий, пытавшихся объяснить про-исхождение утомления, была теория «истощения». Поскольку осуществление любой деятельности связано с превращениями энергии, предполагали, что утомление мышцы при ее работе есть следствие расхода энергетических веществ, т. е. результат истощения имеющихся в ней известных запасов этих веществ. Однако эксперименты показали, что значительное утомление изолированной мышцы наступает раньше, чем в действительности исчерпы¬ваются в ней запасы углеводов. Если же опыт проводится в условиях, когда мышца не отделена от организма и в ней поддерживается нормальное кровообращение, то содержание углеводов в утомленной мышце вообще мало отличается от исходных данных. Далее оказалось возможным восстановить работоспособность утомленной изолированной мышцы, промывая ее физиологическим раствором, который сам по себе не восполняет расхода энергетических веществ. Таким образом, теория «истощения» не дает должного объяснения утомления изолированной мышцы, тем более она неприемлема для объяснения утомления при мышечной деятельности целого организма.

Сущность теории «задушения» сводится к предположению, что утомление мышцы при работе вызывается нарастающей недостаточностью притока кислорода. Однако исследования показали, что мышца может совершать свою работу вообще без всякого доступа кислорода извне, например при нахождении изолированной мышцы в камере, наполненной азотом. Сокращение мышцы без доступа кислорода извне происходит за счет анаэробных процессов расщепления аденозинтрифосфата и креатинфосфата и распада гликогена до молочной кислоты. Утомление мышцы в бескислородной среде наступает все же значительно быстрее, чем в обычных условиях.

Теория «засорения» основывается на том, что мышечная работа связана с усиленным распадом энергетических веществ, что приводит к известному накоплению промежуточных продуктов этого распада. Этому обстоятельству авторы теории «засорения» придавали исключительное значение, причем роль главного «засоряющего» вещества приписывали молочной кислоте. Но в двадцатых годах тешущего столетия было впервые установлено, что мышца может сокращаться и в том случае, если углеводный об¬мен в ней совершенно выключен и, следовательно, молочная кислота вовсе не образуется. При этом, утомление мышцы происходит быстрее, чем при ненарушенном углеводном обмене. Несомненно, что при некоторых видах работы накопление в организме недоокисленных продуктов мышечного обмена имеет место и играет свою роль в развитии утомления, но этим не исчерпываются причины утомления.

Читайте также:  Как влияет величина нагрузки на развитие утомления

Исторический интерес представляет теория «отравления». В 1912 г. немецким ученым было заявлено об открытии им «ядов утомления», якобы образующихся в мышцах во время работы. Указывалось, что будто бы возможно вызывать утомление у животных посредством впрыскивания им некоторых доз крови, взятой у утомленного животного. Обнаружение «ядов утомления» открывало принципиальную возможность выработки противоядий против утомления с помощью хорошо известных в микробиологии методов. Однако все опыты, послужившие осно-вой для провозглашения теории «отравления», оказались глубоко ошибочными и несостоятельными.

Перечисленные теории затрагивают только отдельные звенья сложного и многогранного процесса утомления. Утомление организма как результат сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. Мышечная работа  это целостная деятельность всего организма. Функционирование организма как целого и его взаимодействие с внешним миром осуществляется посредством нервной системы при веду¬щей роли ее высшего отдела — коры больших полушарий. Утомление организма вследствие мышечной работы является прежде всего результатом сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. И. М. Сеченов писал: «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы: я же помещаю его . исключительно в центральную нервную систему» (Сеченов И. М., 1935). Исследования отечественных физиологов — И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Н. Е. Введенского, А. А. Ухтом¬ского, Л. А. Орбели, Г. В. Фольборта и др. — убедительно обосно¬вывают то важное положение, что в возникновении и развитии утомления нервная система играет ведущую роль.

Утомление организма при мышечной работе, прежде всего, связано с утомлением центральной нервной системы, так как интенсивная мышечная деятельность является в то же время и интенсивной деятельностью нервных центров. Последняя в результате длительной напряженной работы нарушается. Выражением этого нарушения является изменение нормального взаимоотноше¬ния процессов возбуждения и торможения, причем тормозной процесс начинает преобладать. В результате расстраивается нор¬мальное течение рефлекторных процессов, нарушаются регуляция вегетативных функций и координация движений, двигательный аппарат постепенно приходит в недеятельное состояние (Павлов С.Е., 1999; Павлов С.Е. и др., 2001; Селье Г., 1960; Суркина И.Д. и др., 1991; Хмелева С.Н. и др., 1997).

Нервная система наиболее чувствительна к изменениям внутренней среды. Такие факторы утомления, как накопление в крови продуктов работы клеток, уменьшение содержания в крови сахара, недостаток при некоторых условиях кислорода в крови, понижают работоспособность организма не прямо, а глав¬ным образом опосредствованно — через центральную нервную систему Эти возможности коры больших полушарий и других отделов мозга, осуществляемые через посредство интрацентральных путей и вегетативных нервов, реализуются с помощью регулирую¬щих влияний на все органы и ткани, в том числе также и на центральную нервную систему. В активизации этих влияний ведущая роль принадлежит условнорефлекторным реакциям, возникающим при действии самых разнообразных сигнальных раздражителей.

Среди условных раз¬дражителей для человека огромное значение имеет словесный раздражитель, оказывающий свое влияние через вторую сигнальную систему коры больших полу¬шарий, взаимодействующую с первой сигнальной системой. Механизм влияния различных эмоциональных факторов на рабо¬тоспособность организма при утомлении должен рассматриваться в свете взаимодействия двух сигнальных систем. Различные ре¬чевые воздействия (словесные поощрения, призывы и т. д.) могут существенно влиять на течение явлений утомления.

Следует указать на интересные опыты с гипнотическим словесным внушением различных двигательных представлений при выполнении работы. Испытуемый в состоянии гипноза поднимал легкий или тяжелый груз, причем при поднимании легкого груза ему внушалось, что он поднимает тяжелый, а при поднимании тяжелого — внушалось, что он поднимает легкий. В первом случае — при совершении легкой работы на фоне внушенного представления о тяжелой работе — физиологические сдвиги были выше и утомление наступало значительно быстрей, чем в контрольных опытах с выполнением той же работы вне гипноза. Во втором случае —при совершении тяжелой работы на фоне внушенного представления о легкой работе — наблюда¬лось противоположное явление.

Опыты с выполнением работы на фоне тех или иных внушен¬ных двигательных представлений убедительно показывают, что утомление и усталость зависят от состояния центральной нервной системы и, прежде всего, от процессов в коре больших полушарий, которые могут изменяться условнорефлекторным пу¬тем, в частности через посредство второй сигнальной системы. В физиологии принято различать по¬нятия утомление и усталость. Утомление — состояние организма, возникающее вследствие работы и объективно характеризую¬щееся снижением работоспособности, усталость— это субъективная сторона проявления утомления, психическое пережива¬ние, связанное с утомлением, чувство утомления.

Степень усталости большей частью соответствует степени дей-ствительного снижения работоспособности, что в свою очередь связано с количеством и качеством проделанной работы. Однако нередки случаи, когда усталость и другие признаки утомления по своей выраженности друг другу не соответствуют, например, когда усталость чувствуется большая, а объективных данных для резкого снижения работоспособности нет, так как работа про¬делана незначительная. Это наблюдается, если работа совер¬шается без интереса и желания, без ясного представления цели данной работы или ближайших ее результатов. Могут быть дру¬гие случаи, когда налицо все данные для выраженного утомле¬ния, так как работа произведена большая, а усталость тем не менее не чувствуется. Это бывает тогда, когда выполнение работы сопровождается эмоциональным подъемом, обусловли¬ваемым заинтересованностью в работе, сознанием высокой цели и т. п.

Условия, в которых выполнялась утомительная работа (факторы внешней среды, обстановка, коллектив, время суток и т. д.), могут по механизмам временных связей приобрести сигнальное значение, способствуя в дальнейшем развитию утомления и усталости. Эти же условия могут стать и сигналами, противодействующими развитию утомления и усталости, если сама работа на первых порах не была утомительной. Значение условнорефлекторных механизмов в развитии утомления исключительно велико (Васильева В.В. и др.,1977; Волков В.М.,1976; Жбанков О.В. и др.,1999; Сашенков С.Л. и др., 1995). Существенное значение для развития явлений утомления имеют трофические воздействия центральной нервной системы через вегетативные нервы. Симпатические и парасимпатические нервы, как показал впервые Павлов на примере сердечной мышцы, осуществляют часть трофических влияний центральной нервной системы на органы. При раздражении симпатических нер¬вов изменяются функциональные свойства и повышается работо¬способность утомленных скелетных мышц. Последующие исследования вскрыли периферические меха¬низмы, с помощью которых реализуются адаптационно-трофиче¬ские влияния нервной системы на мышцу при ее утомлении. Было показано, что при раздражении симпатических нервов уси¬ливаются окислительные процессы, увеличивается образование аденозинтрифосфорной кислоты, повышается забуференность (щелочной резерв) ткани, повышается электропроводность мышцы и ее упруговязкие свойства. Импульсы по симпатиче¬скому нерву влияют также на функцию нервно-мышечного си-напса, улучшая процесс передачи возбуждения с нерва на мышцу, нарушающийся при утомлении. Трофические влияния центральной нервной системы (т. е. влияния на процессы обмена веществ) имеют всеобщее распро¬странение в организме. Сущность этих влияний может выра¬жаться в изменении функционального состояния различных органов. Возникающие безусловно- и условнорефлекторным путем стимулирующие трофические воздействия центральной нервной системы на все органы и ткани, играют важную роль в мышечной деятельности человека при производственной работе и спор¬тивной деятельности. Эти воздействия в зависимости от своей интенсивности могут в большей или меньшей мере противодействовать наступающему утомлению или, в известной степени, «снимать» уже наступившее утомление (Карпман В.Л. и др., 1988; Куликов В.П. и др., 1998; Озолин Н.Н. и др., 1993; Суздальницкий Р.С. и др., 2000).

Различают физическое и умственное утомление. Кроме того, выделяют первичное утомление, которое развивается достаточно быстро, в начале рабочей смены и является призна­ком недостаточного упрочения трудовых навыков; оно преодолимо в процессе работы, в результате чего возникает «второе дыхание» — значительное повышение работоспособно­сти. Различают вторичное, или медленно развивающееся утомление — собственно утомле­ние, которое возникает примерно спустя 2,5—3 часа от начала рабочей смены, а для его снятия необходим отдых. Переутомление, или хроническое утомление — еще один вид утомления. Оно обусловлено отсутствием надлежащего отдыха между рабочими днями; рассматривается многими как патологическое состояние; проявляется общим падением производительности трудя, увеличением заболеваемости, замедлением роста культурно-технического уровня и квалификации работающего; снижением творческой активности и умственной работоспособности, изменением в деятельности сердечно-сосудистой системы: повышением артериального давления и периферического сопротивления, изменением рит­мики продукции катехоламинов (в норме к ночи продукция катехоламинов снижается, а при переутомлении — нет). Согласно К.К. Платонову выделяют четыре степени пере­утомления — начинающееся, лёгкое, выраженное и тяжёлое, каждая из которых требует соответствующих методов борьбы. Так, для снятия начинающегося переутомления доста­точно регламентировать режим труда и отдыха. При легкой степени переутомления необ­ходимо дождаться отпуска и эффективно использовать его. При выраженном переутомле­нии необходим срочный отдых, лучше — организованный. При тяжелой степени переутом­ления необходимо лечение.

Теории утомления (причины и сущности утомления)

Любая целенаправленная работа представляет собой функционирование сложно организованной системы (функциональной системы), в которой можно выделить исполнительный и управляющий аппарат, эффективное взаимодействие между ними представляет ос­новное условие для получения полезного результата.

Исторически сложилось так, что наиболее исследовано было утомление, возникающее при физической работе. Поэтому все теории, в основном, касаются именно физического утомления, а не умственного.

Теории утомления делят на 2 группы: гуморально-локалистические и центрально-нервные.

Первыми возникни представления о том, что утомление обусловлено нарушениями в работающих мышцах, которые перестают воспринимать сигналы, идущие из ЦНС и вызывающие в норме сокращение. Опыты с изолированными мышцами, например, портняжной или икроножной мышцами лягушки показывают, что при ритмической электростимуляции мышцы можно наблюдать все три классические фазы работоспособности — врабатывания, устойчивой максимальной работоспособности и падения работоспособности, связанное с утомлением. Предполагалось, что такое утомление возникает из-за нехватки энергетичес­ких запасов — гликогена, жира (теория истощения Шиффа), или из-за недостатка кислоро­да (теория задушения Ферворна), или по причине засорения мышцы молочной кислотой или токсинами утомления (теория засорения Пфлюгера).

Справедлива ли эта теория для мышц, работающих в условиях целостного организма? Да, в тех случаях, когда мощность работы высокая, то основные причины отказа от работы (утомления) — это недостаток энергии, недостаток притока кислорода, накопление про­дуктов обмена, например, молочной кислоты. Доказано, что при тренировке — в процессе адаптации к физической нагрузке — в мышцах повышается мощность ферментов, участву­ющих в энергообразовании, происходит биохимическая адаптация, например, у спринте­ров повышается мощность ферментов, участвующих в гликолизе, а у стайеров — мощность ферментов цикла Кребса (Яковлев Н.Н., 1970—1980 гг.). Нами установлено, что в процессе утомления изолированной мышцы может происходить разобщение электромеханического сопряжения: в ответ на генерацию потенциала действия мышца не сокращается, так как передача деполяризации через систему Т-трубочек на цистерны саркоплазматического ретикулюма при утомлении изолированной мышцы блокируется (Циркин В.И., 1972). Любо­пытно, что при обработке изолированной мышцы глицерином происходит разобщение эле­ктромеханического сопряжения: такая мышца способна часами генерировать потенциал действия в ответ на электростимуляцию, но при этом она не сокращается и в ней не накап­ливаются продукты метаболизма, не истощаются запасы энергетических ресурсов.

При работе малой и средней мощности лимитирующим звеном, отказ от работы которо­го должен привести к утомлению, являются структуры, расположенные за пределами рабо­тающей мышцы: синапс, альфа-мотонейрон, нейроны экстрапирамидной и пирамидной си­стемы, нейроны коры, ответственные за формирование замысла движения. Это отражается в представлениях центрально-нервной теории утомления. Среди множества вариантов этой теории многие годы особой популярностью пользуется центрально-корковая теория утом­ления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата: накопление в мышцах молочной кислоты или другие процессы, происходящие в ней, не имеют значения для развития утомления, не яв­ляются его причиной. Основная причина утомления — это процессы утомления ЦНС и, главным образом, в двигательной коре больших полушарий. Предполагается, что в процес­се работы к нейронам коры больших полушарий поступают огромные потоки импульсов от работающих мышц: одновременно в крови появляются метаболиты работающих мышц, ко­торые вместе с потоком афферентной импульсации вызывают торможение нейронов корко­вого отдела двигательного анализатора. Это торможение, в конечном итоге, возникает в результате преобладания расхода энергетических веществ над их синтезом и по своей при­роде является вторичным торможением.

Современный уровень знаний позволяет считать, что представления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата требуют коррекции. Вряд ли, например, можно полностью согласиться, что утомление есть процесс вторичного торможения. В то же время, несомненно, что пред­ставление о нарушении работы корковых нейронов и нейронов других отделов ЦНС, участ­вующих в регуляции двигательной активности, является верным, но оно требует дальней­ших исследований. Очевидно, что в процессе тренировки (адаптации к физической работе) совершенствуются механизмы управления двигательной активностью, что отодвигает на­ступление утомления.

Итак, утомление при физической работе представляет собой временный отказ от рабо­ты в результате выхода из «строя», т. е. нарушения функционирования хотя бы одного из многочисленных звеньев двигательной системы. Чем выше мощность выполняемой рабо­ты, тем выше вероятность того, что таким звеном является нервно-мышечный аппарат.

При умственном утомлении, вероятно, тоже имеет место процесс торможения в нейро­нах, локализованных в различных отделах коры.

источник