Реферат: Адаптация и циркадные ритмы

А. Д. Солдатов, К. Д. Чернов (1978), раскрывая содержательную сторону термина "нагрузка", попытались раскрыть ее через количественные характеристики спортивной деятельности и состояния спортсмена, ука­зав на причинно-следственную зависимость между ними.

По мнению И. Ю. Бондарчука (1988), под нагрузкой понимается прежде всего ко­личественная мера воздействия физических упражнений, сопряженная с "расходованием рабочих потенциалов" организма.

Брейзер В. В. в соавт. (1988), В. П. Фи­лип, В. С. Рубин (1988) и др. рассматрива­ют нагрузку и предлагают планировать ее, учитывая лишь один из параметров — это количество тренировочных дней или объем выполненной работы (будь то общая или спе­циальная физическая подготовка) и уровень тренированности (Н. П. Гусев, Ю. Н. Лысен­ко, 1989).

Мы склонны "внешнюю" нагрузку харак­теризовать как физическую, а "внутреннюю" называть функциональной нагрузкой.

Что касается понятия функциональная (нагрузка, то хотя этот термин очень часто употребляется в спортивной литературе, особенно в практике спорта высших достиже­ний, однако не удалось обнаружить его определения.

Наиболее часто употребляемые в теории и практике спорта понятия "тренировочная" и "спортивная" нагрузки также до сих пор имеют самые различные толкования.

Анализируя определение, данное Л. П. Матвеевым, можно отметить, что содержание, которое автор вкладывает в понятие "трени­ровочная нагрузка", значительно, шире, а сле­довательно и сам термин неадекватен содер­жанию, заключенному в этом определении. Термин, который смог бы наиболее полно от­разить содержание, вкладываемое в понятие "тренировочная нагрузка" — это, по моему мнению, "спортивная нагрузка".

Таким образом, предлагая заменить тер­мин "тренировочная нагрузка" на "спортив­ная нагрузка", можно дать определение последнему.

Спортивная нагрузка — это интегративное единство физической нагрузки и нагруз­ки функциональной, имеющей место при вы­полнении различных двигательных. действий спортсмена, связанных с выполнением кон­кретных физических упражнений. Вводимый здесь термин "спортивная нагрузка" харак­теризует нагрузку, которая характерна отра­жает двигательную деятельность. Что касает­ся других типов деятельности, то имеющая там место нагрузка будет, по-видимому, называться, в зависимости от вида деятельности, технико-конструкторской, научно-теоретиче­ской, художественно-эстетической, наряду с этим можно вычленить учебную и производ­ственную (трудовую) нагрузки. Однако, несмотря на различные виды деятельности, ос­новные составляющие компоненты нагрузки в принципе идентичны компонентам спортив­ной нагрузки.

Анализ приведенного выше определения спортивной нагрузки обнаруживает его двой­ственную природу, которая по определению Л. П. Матвеева имеет "внутреннюю" и "внеш­нюю" стороны. Отсюда следует, что спортив­ную нагрузку можно и нужно подразделять на два ее вида: физическую — "внешнюю" и функциональную — "внутреннюю", которые хотя и взаимосвязаны, но диаметрально про­тивоположны.

Термин "физическая на­грузка" более точно отражает ее смысловое содержание, нежели понятие "внешняя" нагрузка. Поэтому под физической нагрузкой следует понимать некую величину выполненной спортсменом определенным способом (методом) физической работы, выраженной в динамических, пространственных и временных ха­рактеристиках.

1.2. Функциональная нагрузка и ее особенности

Под функциональной нагрузкой мы будем понимать интегральную величину, отражающую психофизиологические, соматофизиологические, биохимические и прочие сдвиги, которые обуславливают повы­шенный уровень функцоинирования систем ор­ганизма, а также определенные величины раз­личных энергозатрат, которые чаше всего выра­жаются термином "рабочие потенциалы". Причем особый акцент следует сделать на неразрывности существования физической и функциональной нагрузок. Может быть поэ­тому физическую и функциональную нагруз­ки можно сравнить с двумя сторонами меда­ли. Такое сравнение подчеркивает, что одна сторона без другой существовать не может, ибо в этом случае нарушится целостность данного явления; поэтому и существование любой из этих сторон в отдельности невоз­можно. Таким образом, не может быть функциональной нагрузки без физической, и в то же время наличие физической нагрузки всег­да обуславливает нагрузку функциональную. Причем, эта обусловленность носит количест­венно-качественную взаимосвязь. Следователь­но, по величине функциональных сдвигов в организме можно относительно судить о ве­личине физической нагрузки. Здесь говорится относительно, потому что, как отмечают спе­циалисты в области физиологии спорта, одна и та же величина физической нагрузки всег­да сопровождается одними и теми же вели­чинами функциональных сдвигов при одном и том же исходном состоянии организма, а при различном исходном состоянии организ­ма одни и те же физические нагрузки вызы­вают неадекватные по величине функциональ­ные сдвиги в организме.

Таким образом, кратко охарактеризовав физическую и функциональную нагрузки, можно отметить, что "спортивная нагрузка" включает в себя определенную интегративную величину выполненной работы — "физи­ческую нагрузку" — и сопутствующие ей интегративные сдвиги в организме — "функцио­нальную нагрузку".

Нельзя отрицать и того, что процесс фи­зической подготовки, по существу своему, есть единство двух существенно различных хотя и взаимосвязанных процессов, а именно: трени­ровочного — как процесса накопления необходимых двигательных навыков и умений, а также сдвигов в организме, и соревнователь­ного — как процесса трансформации накопленных двигательных умений и навыков, а также положительных сдвигов в организме спортсмена с целью реализации их в макси­мально возможный спортивный результат, осуществляемый, как правило, лишь в процес­се спортивных соревнований. Поэтому физи­ческая нагрузка в свою очередь может быть подразделена на две разновидности: трениро­вочную и соревновательную. Что касается функциональной нагрузки, то, в силу своей специфики, она непосредственно не может быть подразделена на две выше названные разновидности, но всецело обуславливается либо спецификой (характером, величиной и прочее) тренировочной физической нагрузки, либо спецификой (характером, величиной и прочее) соревновательной физической на­грузки.

Следовательно, если физическая и функ­циональная нагрузки являются двумя качест­венно различными видами спортивной нагруз­ки, то тренировочная и соревновательная на­грузки выступают лишь как разновидности этих видов спортивной нагрузки.

Необходимо остановиться еще на двух моментах. Во-первых, следует различать вы­полненную физическую нагрузку и ту, кото­рую мы планируем, т. е. такую нагрузку, ко­торая при определенных условиях превраща­ется в действительность, но еще не преврати­лась в нее; возможность еще не реализована, но мы уже рассматриваем ее так, как если бы имели дело с чем-то уже существующим. Это относится как к физической, так и к функциональной нагрузкам.

Когда мы говорим о нагрузке, то чаще всего подразумеваем, что нагрузка уже вы­полнена, т. е. нагрузка реальная, уже имев­шая место. Но в то же время нам приходится нередко говорить о планируемой физической нагрузке. В отличие от реальных процессов, которые имеют место в первом случае, во вто­ром случае имеет место предполагаемая, т. е. возможная нагрузка. Поэтому она (нагрузка) выступает как идеальная модель будущей ре­альной нагрузки.

Глава 2. Адаптивные физиологические ритмы

Биоритмологический подход к феномену времени как к биологическому параметру и изучение закономерностей временной организации живых систем открывают новые возможности для регуляции и управления процессами, протекающими в организме.

Биологические ритмы — колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций. В их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних Факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение "синхронизаторы", или "датчики времени".

Физиологические ритмы — циклические колебания в различных системах организма. Они составляют основу жизни. Одни ритмы поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти. Другие появляются в определенные периоды жизни индивидуума, причем часть из них находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него. Ритмические процессы взаимодействуют друг с другом и с внешней средой.

Изменение ритмов, выходящих за пределы нормы, либо появление их там, где они раньше не обнаруживались, связано с болезнью.

Физиологические ритмы являются одной из основных форм проявления жизнедеятельности, наблюдаются у всех живых организмов и на всех уровнях организации живой материи — от субклеточных структур до целостного организма. Они, как правило, не являются строго периодическими колебаниями: в определенных пределах меняется их период, амплитуда, форма, уровень.

Наиболее близки к периодическим колебаниям физиологические ритмы, которые возникают при усвоении организмом ритмичных внешних сигналов (напр., световых мельканий), различные адаптивные ритмы.

Физиологические ритмы характеризуются широким спектром частот; их период варьирует от десятитысячных долей секунды до нескольких лет. Часто один и тот же показатель одновременно участвует в нескольких видах колебательных изменений (напр., пульсовые, дыхательные и суточные изменения артериального давления, волны различной частоты на ЭЭГ). Характерные для одной системы ритмы могут передаваться другой (напр., изменения частоты сердечных сокращений в ритме дыхания). Физиологические ритмы могут быть замаскированы апериодическими колебаниями исследуемого показателя (шумами) и другими ритмическими колебаниями, форма их часто бывает сложной. Поэтому разработаны специальные методы анализа, позволяющие выявлять и изучать скрытую периодичность физиологических процессов (гармонический анализ, автокорреляционный анализ, скользящее суммирование и др.).

Большинство физиологических ритмов связано с чередованием различных функциональных состояний соответствующих систем (напр., сокращение и расслабление мускулатуры, сон и бодрствование). Поэтому в различные фазы колебательного процесса отмечается разная реакция на внешние воздействия: разное направление смещения фазы суточного цикла при действии датчика времени в различные его моменты, отсутствие реакции на раздражение в рефракторный период и т.п.

Адаптивные физиологические ритмы выработались в процессе эволюции как форма приспособления организмов к циклически меняющимся условиям среды. Наиболее изучены околосуточные (циркадные) ритмы, циркадные ритмы отражают периодичность геофизических факторов, обусловленную вращением Земли вокруг своей оси. В течение суток закономерно изменяется, прежде всего, естественное освещение. Суточным колебаниям подвержены цикл день-ночь, температура и влажность воздуха, напряженность электрического и магнитного поля Земли, потоки разнообразных космических факторов, падающих на Землю в конкретный временной цикл. Под влиянием этих внешних факторов совершалась эволюция всех форм жизни на Земле, колебания их в настоящее время, как и миллионы лет назад, играют жизненно важную роль для всех без исключения обитателей Земли. Напр., для дневных животных восход Солнца — сигнал для активной деятельности: добывания пищи, строительства жилья, выращивания потомства, а с наступлением темноты активизируются животные, ведущие ночной образ жизни. И все животные "подстраиваются" к этому суточному ритму. А кто не сможет "вписаться" в этот режим, заданный природой, погибают. Для выживания любой организм должен соизмерить свой ритм с внешними ритмами. Адаптация конкретного организма или видовая адаптация к внешним условиям в широком биологическом смысле — это синхронизация жизненных процессов (ритмов) организма или целой популяции с внешними ритмами, таким образом, циркадная периодичность жизненных функций является врожденным свойством.

Для организма человека характерно повышение в дневные и снижение в ночные часы физиологических функций, обеспечивающих его физическую активность (частоты сердечных сокращений, минутного объема крови, артериального давления, температуры тела, потребления кислорода, содержания сахара в крови, физической и умственной работоспособности и др.). В обычных условиях наблюдаются определенные соотношения между фазами отдельных околосуточных ритмов. Поддержание постоянства этих соотношений обеспечивает согласование функций организма во времени, обозначаемое как внутреннее согласование. Помимо этого, под действием меняющихся с суточной периодичностью факторов среды (синхронизаторов, или датчиков времени) происходит внешнее согласование циркадных ритмов. Различают первичные (имеющие основное значение) и вторичные (менее значимые) синхронизаторы. У животных и растений первичным синхронизатором служит, как правило, солнечный свет, у человека им становится также социальные факторы.

Динамика околосуточных физиологических ритмов у человека и высших животных обусловлена не только врожденными механизмами, но и выработанным в течение жизни суточным стереотипом деятельности. Имеющиеся данные о возможности рассогласования по частоте отдельных циркадных ритмов дают возможность предположить существование целого ряда относительно независимых осцилляторов, каждый из которых регулирует ритм определенной, широко разветвленной функциональной системы. В многоклеточных организмах центральные регуляторы не возбуждают колебаний в периферических тканях, а только синхронизируют присущие каждой клетке организма циркадные ритмы по частоте и фазе. Регуляция физиологических ритмов у высших животных и человека осуществляется в основном гипоталамо-гипофизарной системой.

Циркадный механизм не универсален. Он различается в зависимости от биологического вида или даже от типа клеток у одного организма. Полагают, что циркадный механизм замыкается именно на уровне клетки в отличие, например, от менструального цикла, включающего нервные и эндокринные взаимодействия многих тканей. Клеточные механизмы можно изучать методами биохимии и генной инженерии. Существует множество биохимических способов воздействия на работу циркадных часов. Сначала использовались преимущественно световые импульсы. Так, для дрозофилы постоянного освещения — даже на уровне света неполной Луны — достаточно, чтобы остановить ход часов. При этом свет действует опосредованно, а не прямо на молекулы колебательного механизма. У большинства циркадных ритмов период почти совсем не зависит от уровня температуры, если только она остается в физиологически допустимых пределах. Более того, циркадные часы в отличие от подлинных независимых (по температуре) систем не защищены от перепадов температуры: малейшее изменение последней способно сдвинуть их фазу. Помимо света и перепадов температуры на период влияют многие химические вещества, изменяющие проницаемость мембран и нарушающие синтез белка. Их кратковременное введение приводит к сдвигу фазы. Однако затрагиваемые при этом процессы многочисленны и многообразны, и не ясно, чем может быть опосредовано их влияние на ход часов. Вероятно, ни сам АТФ, ни процесс его синтеза и распада не являются деталями механизма часов. То же можно сказать и о синтезе белков.

Глава 3. Адаптационные возможности организма под влиянием физических упражнений

3.1. Виды и механизм адаптации

3.1.1. Срочная и долговременная адаптация