В настоящее время получены экспериментальные данные, не позволяющие локализовать причины утомления в каком - либо одном органе или системы органов, в том числе в нервной системе. Мышечная деятельность связана с вовлечением в деятельность многих органов. В многозвенной же системе, обеспечивающей производительность мышечной работы, снижение работоспособности может быть вызвано недостаточностью работы не только нервной системы, но и различных других рабочих звеньев: скелетных мышц, органов дыхания, сердца, желез внутренней секреции и др. Согласно современным представлениям о мышечном утомлении, оно связано, во-первых, с наличием "многосистемных" изменений функций, т.е. изменений не в каком - либо одном органе или системы органов, а во многих из них, и, во-вторых, с различным сочетанием деятельности органов, ухудшение функций которых наблюдается при том или ином виде физических упражнений.
Первичные и вторичные проявления утомления.
Поскольку в организме все проявления деятельности обусловлены одновременным вовлечением в работу целого ряда органов и систем органов, т.е. являются системными, нарушение тех или других функций при развитии утомления наблюдается в показателях работы многих органов.
Ухудшение функции того или другого органа может быть как первичным, так и вторичным. Первичное снижениефункций характеризуется тем, что орган начинает работать менее интенсивно вследствие изменений, возникающих непосредственно в нём самом. Например, некоторые мышечные волокна не способны длительно поддерживать сокращение и расслабляются даже в том случае, когда в них продолжают поступать импульсы из центральной нервной системы. При вторичном снижении функций та же мышца, даже если она полностью сохранила свои свойства, начинает плохо сокращаться в результате ухудшения регуляции её деятельности центральной нервной системы.
Начало утомление обусловлено большей частью первично возникающими изменениями в состоянии некоторых органов. При продолжении работы снижение функций многих систем органов вызывается уже вторичным путём. Например, при длительной мышечной работе таким вторичным путём может ухудшиться как состояние самих мышц и вегетативных систем органов, так и нервная регуляция их деятельности
Поскольку при мышечной работе в деятельность вовлекается большинство систем органов, то развитие утомления характеризуется причудливым сочетанием и первично и вторично вызванных изменений деятельности разных органов. Вследствие этого в ряде случаев очень сложно отличить первично возникающие изменения от вторичных. Иногда такая дифференциация возможна. Так, в горах первичной причиной, вызывающей возникновение у спортсменов утомления, является гипоксия, которая ухудшает возможность доставки кровью кислорода тканям организма. При низком уровне тренированности утомление первично проявляется в виде недостаточной деятельности сердца и неполноценного перераспределения крови и т.д.
Ярким примером значения первичных изменений вегетативных процессов для вторичного вызова ухудшения деятельности нервной и других систем является изменение содержания глюкозы в крови. Большое потребление во время длительной интенсивной мышечной работы (бег, лыжные гонки и д. р) глюкоза через некоторое время приводит к снижению содержания её в крови. Это снижение вторичным путём ведёт к ухудшению состояния мозга, весьма чувствительного понижению сахара в крови. В свою очередь, ухудшение состояния мозга может нарушить координацию самых различных двигательных и вегетативных функций, снижая тем самым эффективность выполнения физических упражнений. Таким образом, первичные изменения какой-либо одной вегетативной функции приводят к нарушению функций целого ряда органов и систем органов.
Во многих случаях, в частности при значительных по мощности усилиях, первичное утомление возникает в результате ухудшения функционального состояния самих мышц. Некоторым функциональным единицам в мышце свойственная высокая степень утомляемости, и они могут выключаться из деятельности спустя весьма короткое время после начала напряжения. Вследствие этого сила данной мышцы может быстро снижаться, иногда даже на протяжении нескольких секунд. Так, при статических усилиях с большим отягощением деятельности некоторых функциональных единиц прекращается через относительно короткое время. Поэтому спустя несколько секунд поддержание усилия становится невозможным (например, удержание штанги, угла на кольцах).
При возникновении утомления снижаются сила и скорость сокращения мышц, затягивается фаза расслабления, повышаются пороги возбудимости, снижается коэффициент полезного действия мышечного сокращения. При сильной же степени утомления после прекращения сокращения может наблюдаться не полное расслабление мышечных волокон, так называемая остаточная контрактура.
Важнейшая роль при утомлении принадлежит процессам, протекающим в центральной нервной системе. Деятельность нервной системы, как и других систем организма, может ухудшаться как первично, так и вторично.
При умственной работе, при трудных для спортсмена ситуациях, при боязни соперников и в некоторых других случаях изменения деятельности нервной системы являются первичным фактором, вызывающим утомление. Вторично деятельность нервной системы угнетается при увеличении в крови содержания недоокислённых продуктов обмена веществ, гипоксии, гипогликемии, изменений содержания гормонов в крови и т.д. В результате ухудшается программирование и координация двигательных и вегетативных функций, что приводит к снижению производительности работы спортсмена и возникновению чувства усталости.
Каждая клетка, каждый орган обладают способностью в известной мере противостоять утомлению. Но особая роль в этом отношении принадлежит нервной системе, которая, программируя и координируя все двигательные и вегетативные функции, может варьировать формы координации, заменяя в работе утомлённые клетки и органы утомлёнными или менее утомлёнными, повышать степень мобилизации ресурсов в работающих органах и тканях и т.д. Вследствие этого значительно отдаляется момент возникновения утомления и снижения работоспособности.
Преодолеваемое (скрытое) утомление. Смена форм координации движений ярко проявляется в ряде циклических упражнений: беге на коньках, плавании и др. В этих упражнениях, например, через некоторое время после начала отмечается даже при неизменной скорости движения учащение темпа и уменьшение длины преодолеваемого расстояния при каждом шаге, т.е. возникает новая форма координации (В.С. Фарфель [9]). В результате уменьшение длины шагов компенсируется участием их и общая скорость передвижения остаётся прежней. Снижение же скорости передвижения начинается лишь тогда, когда учащение темпа уже не компенсирует уменьшение шага или когда темп также начинает урежаться. Примечательно, что учащение темпа и уменьшение шага возникают ещё задолго до того времени, когда для спортсмена становится невозможным сохранять исходные величины этих показателей. Следовательно, такое рано возникающее изменение координации движений имеет профилактический характер, направлено на предупреждение или задержку развития явлений утомления.
Изменение координации двигательных и вегетативных функции, обусловливающее задержку развития утомления и протекающее без снижения эффективности работы (например, бег, гребля, плавание) квалифицируется как проявление преодолеваемого (скрытого) утомления.
В физиологическом механизме возникновения преодолеваемого утомления важная роль принадлежит условным рефлексам и развитию экстраполяции. Благодаря им хорошо тренированный человек значительно лучше использует возможности организма в отношении смены форм координации двигательных и вегетативных функций для предотвращения или отсрочки развития утомления.
Особенности утомления при разных видах физических упражнений. Специфика физиологических процессов при разных видах физических упражнений обусловливает различную природу возникновения утомления. Существенное значение при этом имеют характер упражнений, их длительность, мощность, сложность выполнения и др.
При циклической работе максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности являются развития торможения и уменьшение подвижность нервных процессов. Это торможение развивается в результате утомления, возникающего в центральной нервной системе под влиянием потока афферентных импульсов, посылаемых работающими мышцами. Немаловажное значение при этом имеет изменение функционального состояние самих мышц, снижение их возбудимости, лабильности и скорости расслабления.
Многообразны физиологические причины утомления при циклической работе субмаксимальной мощности. Так же как и при работе максимальной мощности, афферентная импульсация постепенно приводит к угнетению деятельности нервных центров. Этому способствует резкий недостаток кислорода. В связи с анаэробным характером внутриклеточного метаболизма в мышцах происходит накопление продуктов обмена. В частности, содержание молочной кислоты в крови может увеличиваться в 15-25 раз. Недоокислённые продукты обмена веществ, всасываясь в кровь, ухудшают деятельность нервных клеток.
При циклической работе большой мощности, т.е. при работе на уровне кажущегося устойчивого состояния, важная роль в развитии утомления принадлежит недостаточности кардио-респираторных функций, необходимости на протяжении длительного времени поддерживать весьма напряжённую работу сердца и дыхательного аппарата для обеспечения интенсивно работающего организма нужным количеством кислорода. Как известно, при этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода. Кислородный долг при работе данной мощности не так велик, как при работе субмаксимальной мощности, но всё же значителен, и, кроме того, действует длительно - на протяжении многих минут и даже десятков минут. Происходит также снижение в крови гормонов некоторых желез внутренней секреции, в частности коры надпочечников. Известную роль в угнетении функций нервных центров при преодолении спортсменов длинных дистанций может играть монотонное действие на нервные клетки афферентных импульсов, периодически поступающих из работающих мышц.