К первой группе относятся показатели, характеризующие легочные объемы и емкости. К легочным объемам относятся: дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем (количество воздуха, остающееся в легких после максимально глубокого выдоха). К емкостям легких относятся: общая емкость (количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха), емкость вдоха (количество воздуха, соответствующее дыхательному объему и резервному объему вдоха), жизненная емкость легких (состоящая из дыхательного объема, резервного объема вдоха и выдоха), функциональная остаточная емкость (количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха - остаточный воздух и резервный объем выдоха).
Ко второй группе относятся показатели, характеризующие вентиляцию легких: частота дыхания, дыхательный объем, минутный объем дыхания, минутная альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких, резерв дыхания или коэффициент дыхательных резервов. К третьей группе относятся показатели, характеризующие состояние бронхиальной проходимости: форсированная жизненная емкость легких (проба Тиффно и Вотчала) и максимальная объемная скорость дыхания во время вдоха и выдоха (пневмотахометрия).
В четвертую группу входят показатели, характеризующие эффективность легочного дыхания или газообмен. К этим показателям относятся: состав альвеолярного воздуха, поглощение кислорода и выделение углекислоты, газовый состав артериальной и венозной крови (Карпенко Л.И.,1964).
Общая емкость легких - количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха (4-6л). В ней выделяют четыре составляющих ее компонента:
Дыхательный объем – это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном вдохе (выдохе) и равное 400-500мл.
Резервный объем вдоха – воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха (1-3л).
Резервный объем выдоха – объем воздуха, который еще можно выдохнуть после обычного выдоха (1-1,5л).
Остаточный объем – это количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха и выходит только при пневмотораксе.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – сумма дыхательного воздуха, резервных объемов вдоха и выдоха (3,5-5л)
Минутный объем дыхания определяется как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.(6-8л)
1.2.2 Влияние физических нагрузок на внешнее дыхание
Работающие мышцы потребляют значительно больше кислорода, чем в покое, поэтому процессы доставки к ним кислорода, включая внешнее дыхание и перенос кислорода кровью, должны протекать более интенсивно. Во время напряженной работы поглощение кислорода может повышаться до 4 л/мин (в покое - 300 мл/мин). Это возможно лишь при существенном увеличении вентиляции легких. В тех пределах, в которых уровень метаболизма изменяется при длительной нагрузке, вентиляция легких возрастает прямо пропорционально поглощению кислорода.
Ряд данных свидетельствует о том, что определенное значение для увеличения вентиляции легких при физической нагрузке имеет центральная коиннервация дыхательных центров. Импульсы от двигательных центров проводятся не только к рабочей мускулатуре, но также к дыхательным центрам, вызывая возбуждение дыхательных нейронов. В условиях стационарного состояния, при котором дыхание и гемодинамика точно соответствуют интенсивности работы, величина вентиляции, по-видимому, определяется целым рядом факторов - не только центральной коиннервацией дыхательных центров, но и влиянием химических агентов, и афферентацией от механорецепторов и хеморецепторов работающих мышц. Скорость возврата показателей вентиляции легких к уровню покоя зависит в основном от химических факторов крови (Михайлов В.В., Козлов А.Б., Апсит С.О.,1977).
В системе дыхания под влиянием длительных физических нагрузок повышается эффективность и экономичность дыхательной функции, увеличивается ЖЕЛ, что обеспечивает быстрый рост МПК. Снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кислородного долга и продлить задержку дыхания.
При адаптации организма детей к физическим нагрузкам показатели дыхательной системы становятся подвижными. Точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки.
Ритмичное чередование вдоха и выдоха обусловлено взаимодействием различных групп нервных клеток. За чередование вдоха и выдоха отвечает "центр", расположенный в нижних отделах ствола мозга. При этом изолированный продолговатый мозг способен генерировать дыхательный ритм. Однако для стабилизации и координации этого ритма необходимо участие нервных образований, расположенных в среднем и верхних отделах моста ствола мозга. Экспериментально было показано, что в двух ограниченных участках продолговатого мозга с обеих сторон располагаются инспираторные нейроны, разряжающиеся незадолго до вдоха и в течении самого вдоха. Область, занимающая более латеральное положение, совпадает с ростральным отделом обоюдного ядра. Медиальная область, прилегающая к одиночному тракту, несколько меньше. Этот участок, где располагаются инспираторные нейроны, называется центром вдоха (Васильева В.В., Коссовская Э.Б., Попова Г.М., Трунин В.В.,1984).
В участке, расположенном вдоль обоюдного ядра, каудальнее инспираторной области, обнаружены экспираторные нейроны, которые разряжаются при выдохе и во время дыхательной паузы. Этот участок называется центром выдоха.
В медиальной инспираторной области, расположенной вдоль одиночного тракта, были обнаружены как альфа-нейроны, возбуждающиеся при вдохе, так и бета-нейроны, которые разряжаются не только одновременно с альфа - нейронами, но и во время их паузы. Активность бета-нейронов увеличивается при максимальном растяжении легких, поэтому полагают, что они оказывают тормозное действие на альфа-нейроны.
Поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма регулируется с помощью центральных и периферических хеморецепторов.
Таким образом, ритмическое чередование вдоха и выдоха связано с попеременными разрядами инспираторных и экспираторных нейронов. Во время активности инспираторных нейронов экспираторные нейроны не разряжаются, и наоборот. Это позволяет предположить, что инспираторные и экспираторные нейроны оказывают друг на друга реципрокное тормозное влияние.
Глава II. Организация и методики исследования
Исследование проводилось в 3 этапа:
1-й этап: на данном этапе был сделан выбор тематики предстоящей курсовой работы; выбрано исследование, которое будет проводиться; сформулированы гипотеза, цель и задачи исследования. Также был сделан теоретический анализ и обобщение данных литературных источников. И в итоге выведена гипотеза предстоящего исследования.
2-й этап: проведено педагогическое исследование.
Эксперимент был проведен с 8 по 12 декабря 2008 года на базе средней общеобразовательной школы 264 кировского района. В эксперименте приняло участие 10 девушек, в возрасте от 11-13 лет без специальной физической подготовленности.
Исследования проводились в естественных условиях, т.е. непосредственно после уроков в спорт зале школы: до и после нагрузки подсчитывались ЧД, время произвольной задержки дыхания.
3-й этап: статическая обработка полученных результатов и их анализ.
Методы исследования:
1. Анализ литературных источников.
2. Тестирование:
- исследование дыхательной системы
3. Педагогическое наблюдение.
4. Методы математического анализа.
Характеристика методов исследования:
Тест №1: исследование частоты дыхания.
Определение частоты дыхательных движений (ЧД) путем подсчета движения грудной клетки при дыхании. Вдох и выдох принимается за одно дыхание. ЧД в покое колеблется в пределах 12-18 раз в минуту, после нагрузки увеличивается до 20-30 раз в минуту. Испытуемые должны были в течение 30 сек. и 1 минуты выполнять приседания в среднем темпе, до и после определялась частота дыхания. До начала упражнений определялся ЧД за 15 сек. После выполнения - за первые 10 сек. каждой минуты восстановительного периода.
Тест №2: исследование времени произвольной задержки дыхания.