Способность мышц производить тот или иной вид сокращения зависит от типа волокон, из которых они состоят.
Большинство мышечных волокон способны производить как тонические, так и тетанические сокращения, однако в мышцах есть волокна, специализированные лишь по одному типу сокращения. Преобладание таких специализированных волокон превращает мышцу в статическую или динамическую.
От функции и структуры мышц зависит их кровоснабжение. Длительные тонические сокращения статически работающих мышц способствуют развитию густой сети артерий, ветвящихся по рассыпному типу. В динамических мышцах преобладают артерии магистрального типа с острыми углами отхода боковых ветвей. В капиллярах статически работающих мышц наблюдаются местные расширения (вздутия), являющиеся как бы запасными резервуарами для крови, необходимой для правильного обмена веществ в мышцах в период длительного тонического сокращения, когда приток крови задерживается.
Однако самое главное состоит в том, что под влиянием тренировки в динамическом или статическом режимах в мышцах происходят соответствующие морфологические изменения: тренировка статическими нагрузками приводит к преобладанию признаков, характерных для тонических волокон (группировка миофибрилл, увеличение саркоплазмы); динамический режим тренировок приводит к преобладанию признаков тетанических волокон (равномерное распределение миофибрилл, уменьшение саркоплазмы, уменьшение миоглобина).
Это, конечно, не значит, что биохимические и морфологические особенности настолько специфичны, что исключают возможность выполнения мышцами нагрузок другого типа. Наоборот, это приводит к увеличению диапазона их возможностей.
Из приведенных выше данных видно, что статические упражнения не являются нефизиологичными. Характер деятельности мышц, например, при поддержании позы и при осуществлении так называемых активных движений существенно различен. Это приводит и к соответствующим морфологическим изменениям в самих мышцах. Тренировка мышц в статическом и динамическом режимах увеличивает функциональные возможности опорно-двигательного аппарата.
Не следует, однако, считать, что перестройка мышц в процессе их деятельности, увеличение их объема есть конечная цель физической тренировки. Например, в различных системах атлетизма и культуризма главное внимание уделяется увеличению мышечной массы, но при этом движения становятся менее ловкими, уменьшается выносливость к длительным физическим нагрузкам. Повышенное содержание гликогена в мышечных волокнах в момент развития большой мощности приводит к созданию огромного кислородного долга, справиться с которым организму без соответствующей тренировки довольно трудно.
Специальные исследования рабочей гипертрофии мышц на щенках показали, что абсолютный вес, например портняжной мышцы, увеличивается на 42,8 %. Но это увеличение идет за счет перегруппировки мышечных волокон в более крупные пучки (при этом возрастает сила) и главным образом за счет увеличения толщины волокон, а не за счет их числа. Во всяком случае, если число мышечных волокон и увеличивается, то совсем незначительно. Именно этот факт и объясняет быстрое уменьшение силы и появление дряблости мышц после прекращения их "накачки".
Мышечная работа есть проявление деятельности всего организма в целом, перестройка, происходит во всех органах и системах и в первую очередь в центральной нервной системе.
Статические упражнения, являясь одной из форм произвольной мышечной деятельности, вызывают значительные изменения корковых процессов. При статических усилиях в коре мозга в области двигательного анализатора возникает ограниченный очаг возбуждения, поддерживаемый с одной стороны формированием волевых импульсов, с другой - возбуждениями, приходящими от работающих мышц.
Наиболее характерным результатом статических упражнений является заторможенность целого ряда функций из-за возникновения в центральной нервной системе отрицательной индукции. Выраженность индукционных (то есть взаимных) отношений тем сильнее, чем выше волевое усилие. Причем это состояние более отчетливо проявляется при максимальном напряжении небольшой группы мышц, чем при среднем усилии большой группы мышц, хотя расход энергии в последнем случае может быть во много раз больше, чем в первом. После прекращения статического усилия, все заторможенные прежде функции осуществляются на более высоком уровне.
Это явление известно как феномен Линдгарда. Объяснялось оно раньше усилением обмена веществ в мышцах после притока к ним свежей крови, доступ которой во время статической нагрузки был затруднен в результате сдавливания сосудов напряженными мышцами. Однако в настоящее время такое объяснение признается несостоятельным, так как при тренировке феномен Линдгарда сглаживается и исчезает; уходит также субъективное чувство усталости, а вместо него ощущается прилив бодрости и новых сил. Вероятно, возбужденностью ранее заторможенных центров и объясняется ощущение бодрости и свежести после выполнения статических упражнений.
Во время статических упражнений усиливаются некоторые функции организма. Так, резко увеличивается свертываемость крови, повышается количество лейкоцитов; происходят и другие изменения, свидетельствующие о повышенной мобилизации защитных свойств крови.
Происходит также нормализация всех функций организма. Так, повышенная или пониженная желудочная кислотность во время статической работы становится нормальной; нормализуется также желудочная эвакуация, независимо от того была она до работы ускоренной или замедленной. Эти и подобные наблюдения в клинике внутренних болезней позволили проф. Н.К. Верещагину сделать следующий вывод: "До сих пор врачи и слышать не хотели о статических нагрузках для больных, мы же теперь рекомендуем вводить элементы статических нагрузок в практику врачебной гимнастики".
Применение статических упражнений в практике спортивных тренировок показало их высокую эффективность. Так, восьмимесячные занятия с группой юношей в возрасте 16-17 лет (с включением в тренировочный цикл статических усилий) показали, что сила сгибателей кисти возросла на 31 %, сгибателей предплечья - на 28, разгибателей туловища - на 30 %. Статистически достоверно увеличилась статическая выносливость этих групп мышц. Прирост силы способствовал значительному улучшению результатов в контрольных упражнениях, требующих силовой выносливости. Все это одновременно не ухудшило показатели в беге, в прыжках (в длину и высоту) и толкании ядра. Не наблюдались задержки в физическом развитии: имелась достоверная прибавка в весе, росте, жизненной емкости легких. Специальный углубленный медицинский осмотр не обнаружил отрицательных последствий применения статических нагрузок. Исследование морфологической картины крови также показало, что к концу тренировок реакция на нагрузку оказалась более благоприятной.
Полученные данные не только доказывают безвредность применения статических напряжений, но и их целесообразность. Нет сомнения, что в здоровом организме статические нагрузки противодействуют возникновению патологического состояния.
физическая нагрузка гипертрофия мышца
Анализ продолжительности фаз сердечных сокращений показал, что при статических усилиях происходит урежение ритма. Разница в продолжительности сердечного цикла при силовых (статических) и скоростных (динамических) нагрузках обусловлена исключительно увеличением периода диастолы (расслабление сердечной мышцы). Что касается систолы (сокращение сердечной мышцы во время выброса крови), то она остается практически постоянной.
Статические упражнения, выполняемые с натуживанием, приводят к некоторому снижению частоты сердечных сокращений, но за время увеличенной диастолы происходит увеличение наполнения кровью полостей сердца, в результате чего возрастает величина систолического ударного объема.
Поэтому, несмотря на урежение пульса, величина минутного объема выбрасываемой крови восстанавливается до необходимого уровня.
Общим результатом занятий физическими упражнениями, особенно с включением статических видов, является замедление пульса. Увеличение времени диастолы (то есть фактически времени отдыха сердечной мышцы), безусловно, положительный фактор для работы сердца.
Таким образом, сочетание динамических и статических форм физических упражнений наиболее соответствует природе опорно-двигательного аппарата человека и является наилучшим методом физической тренировки для выработки силы, выносливости и координации движений.
1 - Физиология спорта. (составили А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб). Санкт-Петербург: СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта. 1999.
2 - Физиология мышечной деятельности. Под редакцией Я.М. Коца. - Москва: Физкультура и спорт, 1982.
3 - Физиология спорта. Физиологические особенности спортивных упражнений скоростно-силового характера (лекция Н.А. Масальгина). - Москва: изд. С.Г. И.Ф.К., 1979.