Курсовая работа (т): Механизмы адаптации к физическим нагрузкам

Рисунок 2 - Суточная динамика умственной работоспособности

Работоспособность фазно изменяется на протяжении рабочей смены. Фаза врабатывания характеризуется повышением активности ЦНС и уровня обменных процессов в организме человека, усилением деятельности сердечно - сосудистой и дыхательной систем. Фаза врабатывания короче при физическом труде, чем при умственном.

Фаза относительно устойчивой работоспособности характеризуется оптимальным уровнем функционирования систем организма и максимальной эффективностью труда. Время устойчивой работоспособности тем меньше, чем больше физическая тяжесть и нервная напряженность труда.

Фаза снижения работоспособности связана с развитием утомления. В конце рабочего дня возникает фаза вторичного повышения работоспособности.

Дневная работоспособность. С утра (7.00) PWC снижена,примерно к 9 часам она возрастает и к 11 достигает максимума, после чего начинается спад к 13-14 часам . В 16.00 наступает менее выраженный подъём примерно до 19.00, затем снижается и приходит необходимость сна.

Недельная динамика. В понедельник работоспособность не самая высокая и дети не сильно активны. Вторник - наиболее высокаяPWC. Среда - сниженная. Четверг - в зависимости от предыдущих дней. Пятница наблюдается повышение PWC на эмоциональном уровне. Данный график не постоянен в году - это обуславливается временем и порой года.

Работоспособность - это свойство человека на протяжении длительного времени и с определённой эффективностью выполнять максимальное количество физической или умственной работы [4,5].

.2.1 Методы и принципы определения PWC

Работоспособность следует оценивать по критериям профессиональной деятельности и состояниям функций организма, другими словами, с помощью прямых и косвенных ее показателей.

Прямые показатели у спортсменов позволяют оценивать их спортивную деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т.д.), так и с качественной (надежность и точность выполнения конкретных физических упражнений) стороны. С этой точки зрения все методики исследования прямых показателей работоспособности подразделяются на количественные, качественные и комбинированные. С помощью комбинированных методик исследования можно оценивать как производительность, так и надежность, и точность спортивной деятельности.

К косвенным критериям работоспособности относят различные клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические показатели, характеризующие изменения функций организма в процессе работы. Другими словами по реакциям организма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физиологической ценой для человека обходится эта работа. Кроме этого, установлено, что косвенные показатели работоспособности впроцесса труда ухудшаются значительно раньше, чем ее прямые критерии.

При оценке работоспособности и функционального состояния человека необходимо также учитывать его субъективное состояние (усталость) - довольноинформативный показатель. Ощущая усталость человек снижает темп работы или вовсе прекращает ее. Этим самым предотвращается функциональное истощение различных органов и систем и обеспечивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека.

Обобщенные данные по оценке работоспособности человека с учетом его субъективного и функционального состояния, прямых и косвенных показателей работоспособности представлены в таблице 2(приложение Б), составленной И.А. Саповым, А.С. Солодковым, В.С. Щеголевым и В.И. Кулешовым (1986).

Определение уровня физической работоспособности у человека осуществляется путем применения тестов с максимальными и субмаксимальными мощностями физических нагрузок.

В тестах с максимальными мощностями физических нагрузок испытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением ее мощности до истощения (до отказа). К числу таких проб относят тест Vita Maxima, тест Новакки и др. Применение этих тестов имеет и определенные недостатки: во-первых, пробы небезопасны для испытуемых и потому должны выполняться при обязательном присутствии врача, и, во-вторых, момент произвольного отказа - критерий очень субъективный и зависит от мотивации испытания и других факторов.

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются с регистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. Тесты данной группы технически проще, но их показатели зависят не только от проделанной работы, но и от особенностей восстановительных процессов. К их числу относятся хорошо известные пробы С.П. Летунова, Гарвардский степ-тест, тест Мастера и др. Принципиальная особенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения имеется обратно пропорциональная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специальные номограммы [5].

В практике физиологии труда, спорта и спортивной медицины наиболее широкое распространение получило тестирование физической работоспособности по ЧСС. Это объясняется в первую очередь тем, что ЧСС является легко регистрируемым физиологическим параметром. Не менее важно и то, что ЧСС линейно связана с мощностью внешней механической работы, с одной стороны, и количеством потребляемого при нагрузке кислорода - с другой.

Есть следующие подходы:

Первый, наиболее простой, заключается в измерении ЧСС при выполнении физической работы какой-то определенной мощности (например, 1000 кГм∙мин-1). Идея тестирования физической работоспособности в данном случае состоит в том, что выраженность учащения сердцебиения обратно пропорциональна физической подготовленности человека, т.е. чем чаще сердечный ритм при нагрузке такой мощности, тем ниже работоспособность человека, и наоборот.

Второй подход состоит в определении той мощности мышечной работы, которая необходима для повышения ЧСС до определенного уровня. Такой подход является наиболее перспективным. Вместе с тем он технически более сложен и требует серьезного физиологического обоснования.

Сложности физиологического обоснования такого подхода к тестированию физической работоспособности обусловлены несколькими моментами: возможными пред патологическими изменениями сердечно-сосудистой системы; различными типами кровообращения, при которых одинаковое кровоснабжение мышц может обеспечиваться различной величиной ЧСС; неодинаковой физиологической ценой учащения сердечной деятельности при физических нагрузках, определяемой так называемым законом исходных величин и т. д.

Среди спортсменовэти различия в значительной степени сглаживаются сходством возраста, хорошим здоровьем, тенденцией к брадикардии в покое, расширением функциональных резервов сердечно-сосудистой системы и возможностей их использования при физических нагрузках. Это обстоятельство, по-видимому, определило использование в современном спорте теста PWC170, который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокращений в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или в степ-тесте 2-х пятиминутных нагрузок умеренной мощности с интервалом 3 мин, после которых измеряют ЧСС.

Расчет показателя PWC, та производится по следующей формуле:

где: W1 и W2 - мощность первой и второй нагрузки; и f2 - ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что ЧСС равная 170 уд.мин, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оптимальной рабочей зоны функционирования кардиораспираторной системы, а с методической - начало выраженной нелинейной зависимости на кривой ЧСС от мощности физической работы. Существенным физиологическим доводом в пользу выбора уровня ЧСС в данной пробе служит и тот факт, что при частоте пульса больше 170 уд.мин-1 рост минутного объема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным снижением систолического объема крови.

Проба PWC170 рекомендована Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ )для оценки физической работоспособности человека. Перспективы использования этой пробы в спорте очень широки, так как принцип ее пригоден для определения как общей, так и специальной работоспособности спортсменов.

Другой широко распространенной пробой является разработанный в США Гарвардский степ-тест. Этот тест рассчитан на оценку работоспособности у здоровых молодых людей, так как от исследуемых лиц требуется значительное напряжение. Гарвардский тест заключается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 41 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с). После окончания работы в течение 30 с второй минуты восстановления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

Более точно можно рассчитать ИГСТ, если пульс считать 3 раза - в первые 30 секунд 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления.

В этом случае ИГСТ вычисляют по формуле:

где: t - время восхождения на ступеньку (с),, f2, f3 - число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления.

Соответствующие полученные данные и показатели сравнивают с предложенными значениями в таблице 3.

Таблица 3 - Оценка физической работоспособности по индексу Гарвардского степ-теста (по Аулик И. В., Коцу Я.М.)

Одним из распространенных и точных методов является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК).

Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эквивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.

Аэробная возможность (аэробная мощность) человека определяется прежде всего максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше (при прочих равных условиях) абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. МПК зависит от двух функциональных систем: кислород-транспортной системы (органы дыхания, кровь, сердечно-сосудистая система) и системы утилизации кислорода, главным образом - мышечной.

Максимальное потребление кислорода может быть определено с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методом используются чаще всего велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При применении прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. Поэтому было разработано несколько методов непрямого определения МПК, основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности. Эта зависимость выражается графически на соответствующих номограммах. В дальнейшем обнаруженная взаимосвязь была описана простым линейным уравнением, широко используемым с научно-прикладными целями для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта:

МПК=1,7 РWС170 + 1240.

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В.Л. Карпман (1987) предлагает следующую формулу:

МПК = 2,2 PWCI70 + 1070.

и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреляции между ними очень высок (0.7-0.9 по данным различных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера. Тем не менее, названные константы могут быть рекомендованы в практических целях для анализа тренировочного процесса [6].

.3 Функциональная подготовленность

О функциональной подготовленности судят как по показателям в состоянии покоя, так и по изменениям различных функций организмапри работе. Для тестирования используют стандартные и предельные нагрузки, причем стандартные нагрузки подбираюттакие, которые доступны всем обследуемым лицам независимо от возраста и уровня тренированности. Предельные же нагрузки должны соответствовать индивидуальным возможностям человека.

В случае стандартных нагрузок регламентируется мощность и длительность работы. Задается частота педалирования на велоэргометре и величина преодолеваемого сопротивления, высота ступенек и темп восхождения пристеп - тестах, длительность работы и интервалы между пробами и т. п., т. е. всем обследуемым предлагается одинаковая работа. В этой ситуации лучше подготовленный человек, работая более экономно за счет совершенной координации движений, имеет небольшие энерготраты и показывает меньшие сдвиги. Стандартные нагрузки бывают общие, неспециализированные (различные функциональные пробы, велоэргометрические тесты, степ-тесты) и специализированные, адекватные упражнениям в избранном виде спорта (проплывание, пробегание отрезков с заданной скоростью или заданным временем, поддержание заданного статического усилия в течение необходимого времени и т. п.).

В случае выполнения предельных нагрузок тренированный спортсмен работает с большей мощностью, выполняет заведомо больший объем работы, чем неподготовленный человек. Несмотря на экономичность отдельных физиологических процессов и высокую эффективность дыхания и кровообращения, для выполнения предельной работы тренированный организм спортсмена затрачивает огромную энергию и развивает значительные сдвиги в моторных и вегетативных функциях, совершенно недоступные для неподготовленного человека.

Таким образом, особенности морфологических, функциональных и психофизиологических показателей организма человека в состоянии покоя характеризуют степень его функциональной подготовленности к определенной физической нагрузке. Также все показатели дополняются и анализируются в совокупности с медицинскими данными получаемые при обследованиях и врачебном контроле [6,7].

1.3.1 Показатели функциональной подготовленности

Изменения физиологических показателей у тренированных и нетренированных лиц при стандартных и предельных нагрузках имеют принципиальные различия.

При стандартной работе тренированный организм отличают от нетренированного следующие особенности:

более быстрое врабатывание,

меньший уровень рабочих сдвигов различных функций,

лучше выраженное устойчивое состояние,

более быстрое восстановление после нагрузки

У адаптированного к выполнению статической работы спортсмена меньше выражен феномен статических усилий - меньше подавление функций дыхания и кровообращения во время нагрузки и меньше послерабочее их нарастание, чем у других лиц.

В центральной нервной системе спортсмена отмечается высокий уровень лабильности нервных центров, оптимальная возбудимость и хорошая подвижность нервных процессов (возбуждения и торможения), высокая скорость восприятия и переработки информации, хорошая помехоустойчивостью и др. Этому способствуют, с одной стороны, сформированные в мозгу мощные рабочие доминанты, ас другой - большое количество нейропептидов и гормонов. Например, суточный выброс адреналина в соревновательном периоде у тренированных спортсменов может в 150 раз превышать показатели людей, не занимающихся спортом.