Адаптация организма к физическим нагрузкам

Содержание 

 

Введение ………………………………………………………………….3

1. Адаптация организма к физическим нагрузкам…………………4 - 13

Заключение ……………………………………………………………….14

Список использованной литературы…………………………………….15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Эффективность адаптации в организме человека является основой здоровья и высокопродуктивной деятельности. Знание закономерностей адаптации человеческого организма к физическим нагрузкам – это основа эффективного использования физических упражнений для рациональной физической тренировки, которая направлена на сохранение и укрепление здоровья людей, повышение их работоспособности, реализации генетически запрограммированной программы долголетия.

Перестройка разных органов  и систем организма человека под  влиянием физических нагрузок проходит на микроскопичном и макроскопичном уровнях. Основой перестройки всех органов и систем организма являются общебиологические принципы, знание которых является необходимым условием для их правильной оценки.

Неумелое использование  физических нагрузок, которые улучшают физическое развитие человека, и способствует формированию таких качеств, как сила, смелость, ловкость, выносливость и гибкость может превратить их в фактор, который приносит вред. В связи с этим необходимо знать процессы в организме спортсмена, которые возникают под влиянием физических нагрузок.

Любая перестройка в  организме влияет на него в целом  и осуществляется с помощью общих  принципов реагирования живой системы. Основой жизнедеятельности любого организма является рефлекторный принцип его реагирования на раздражители. Это происходит как в случае простых рефлексов, так и в случае сложных рефлекторных актов, которые лежат в основе формирования движений спортсмена. По своей сути, реакция организма является сложным циклическим процессом, в котором участвуют разные структурные компоненты. Так во время выполнения спортсменом каких либо движений, работает не только нервная и мышечная системы, но и дыхательная, сердечно-сосудистая, выделительная, эндокринная системы, изменяется обмен веществ. Это говорит о том, что каждое движение спортсмена является результатом объединения большого количества разных морфологических элементов (костей, суставно-связочного аппарата, мышц, нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и эндокринной систем), которые направлены на достижение необходимого двигательного эффекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Адаптация  организма к физическим нагрузкам. 

Адаптация (от лат. adaptatio – приспособление) в общем  виде обозначает способность всего  живого приспосабливаться к условиям внешней среды. Адаптация выступает как свойство организма, которое обеспечивается автоматизированными системами. В каждой из этих систем выделяется несколько уровней адаптации – от субклеточного до органного. Но ее конечный эффект – повышение устойчивости системы к факторам внешней среды – сохраняется на каждом из уровней. Адаптация содержит в себе эффективную, экономную и адекватную приспособительную деятельность организма к воздействию различных факторов. В адаптации выделяются две противоборствующие особенности. С одной стороны, это отчетливые изменения, которые в той или иной мере затрагивают все системы организма, а с другой стороны – это сохранение гомеостаза, перевод организма на новый уровень функционирования при обязательном условии – сохранении динамического равновесия.

При рассмотрении адаптации необходимо отметить два важных фактора:

- возникновение  адаптации происходит под влиянием  раздражителя, который действует  на протяжении некоторого времени,  от нескольких минут до многих поколений;

- адаптация  характеризуется адекватными нарушениями  в организме (включая морфологические)  которые происходят в результате  изменений внешней среды. 

Принято различать две стадии адаптации:

1. функциональная  адаптация, характеризующаяся развитием адаптационных реакций в системах организма, когда приспособление идет на функциональном уровне, а морфологические изменения незначительные.

2. морфофункциональная  адаптация, которая отвечает такому  состоянию систем, когда наряду  с гиперфункцией имеет место выраженная морфологическая перестройка органов.

Выделяется  генотипическая и фенотипическая адаптация.

Генотипическая  адаптация, которая лежит в основе эволюции, является процессом приспособления к условиям внешней среды популяций (совокупности особей одного вида) с помощью наследственных изменений и природного отбора и происходит на протяжении нескольких поколений.

Фенотипическая  адаптация – приспособительский процесс, который развивается у  отдельной особи на протяжении жизни  в ответ на действие различных факторов внешней среды.

Основным  механизмом адаптации организма  является механизм стресс-реакции.

Стресс –  это неспецифическая, приспособительная  реакция организма на действие сверхпорогового  раздражителя. Различают следующие стресс-фазы:

1. Ориентировочная фаза, или фаза тревоги. Под влиянием АТГ происходит выброс адреналина. Наблюдается увеличение ЧСС, увеличение МОК, увеличение ЧДД, увеличение МОД, ДО. Происходит распад триглицеридов лейкоцитоз, тромбоцитоз. После того, как организм определится с характером угрозы, наступает 2я фаза.

2. Фаза резистентности  или устойчивости. Происходит нормализация  уровня адреналина, увеличивается  количество кортизола (гормон  коры надпочечников) – противовоспалительного  гормона. Под его влиянием увеличивается  синтез белка, что называется состоянием резистенции.

3. Фаза истощения.  Происходит истощение надпочечников,  уменьшается толщина коркового  слоя, мозгового слоя.

У человека адаптация  происходит в результате повторных  действий стресса.

Процесс адаптации  по механизмам развития разделяется на срочную и долговременную адаптации.

Срочная адаптация  – это процесс срочного функционального  приспособления организма к совершаемой  им работе.

Долговременная  адаптация – это процесс структурных  перестроек в организме, которые  происходят в результате накопления в нем эффектов многократно повторенной срочной адаптации.

В результате долговременной адаптации происходит увеличение мощности внутриклеточных систем транспорта кислорода, питательных и биологически активных веществ, завершается формирование доминирующих функциональных систем, наблюдаются морфологические изменения во всех органах, ответственных за адаптацию.

Срочная адаптация происходит в три стадии:

1. Активизируется  деятельность различных компонентов  функциональной системы, которая обеспечивает выполнение данной работы. Это выражается в резком увеличении ЧСС, уровня вентиляции легких, потребления кислорода и т. д.

2. Деятельность  функциональной системы протекает  при стабильных характеристиках  основных параметров ее обеспечения, в так называемом устойчивом состоянии.

3. Происходит  нарушение установившегося баланса  между запросом и его удовлетворением.  Это происходит в результате  утомления нервных центров, которые  обеспечивают регуляцию движений  и исчерпанием углеводных ресурсов организма.

Долговременные  адаптации тоже формируются стадийно.

1. Происходит  систематическая мобилизация функциональных  ресурсов организма спортсмена  в процессе выполнения тренировочных  программ определенной направленности  с целью стимуляции механизмов  долговременной адаптации на основе многократно повторяющейся срочной адаптации.

2. На фоне  планомерно возрастающих и систематически  повторяющихся нагрузок происходит  интенсивное протекание структурных  и функциональных преобразований  в органах и тканях соответствующей функциональной системы. В конце этой стадии происходит необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, которые обеспечивают эффективную деятельность функциональной системы в новых условиях.

3. Происходит процесс устойчивой долговременной адаптации, которая выражается в наличии необходимого резерва для обеспечения нового уровня функционирования системы, стабильности функциональных структур, тесной взаимосвязи регуляторных и исполнительных механизмов.

4. Происходит изнашивание отдельных компонентов функциональной системы в результате нерационально построенной, часто излишней тренировке, неполноценном питании и восстановлении.

Механизмы срочной  адаптации являются врожденными, наследственно  обусловленными. На проявлении срочной адаптации сказываются типологические особенности нервной системы. Поэтому у одних спортсменов стартовое состояние проявляется в высокой готовности к предстоящей работе, а у других как апатия или лихорадочно-возбужденное состояние.

Для адаптационных изменений долговременного характера характерно как проявление генетически обусловленных, так и не запрограммированных природой механизмов.

В общих чертах, механизм реакции человеческого  организма на выполнение физических нагрузок выглядит так: в результате действия сигналов, которые воспринимаются рецепторами, в кору головного мозга поступает афферентная импульсация, там возникают возбуждающие и тормозящие процессы, которые формируют функциональную систему, объединяющую определенные структуры головного мозга. Эта руководящая система мобилизирует определенные мышечные группы. В этом процессе участвуют все моторные уровни мозга: корковый моторный уровень (моторная кора), подкорковый моторный уровень, столбовой моторный уровень, в который входят двигательные центры продолговатого и среднего мозга, сегментарный моторный уровень, объединяющий двигательные центры спинного мозга и конечное звено – мотонейроны. Одновременно с мобилизацией мышц, эта цепочка управления действует и на центры кровообращения, дыхания и другие вегетативные функции.

В неадаптированном организме центральная руководящая  система действует неэффективно: координация движений, интенсивность  и длительность работы недостаточны. В первую очередь это связано  с недостаточными межцентральными связями и их малым количеством. В этом случае происходит неэффективная импульсация, стимулирующая не только мышцы, которые должны быть включены в работу, но и мышцы антагонисты. Одновременно происходит дискоординация в деятельности дыхания, кровообращения и мышц.

Благодаря систематическим  тренировкам, происходит расширение межцентральных связей всех моторных уровней мозга, формирование динамического стереотипа как налаженной системы нервных  процессов, которые формируются  по принципу условных рефлексов. При этом создается действующая система целостного регулирования выполнения определенной мышечной работы.

Адаптация центральной  регулирующей системы проявляется  в автоматизации движений, что  проявляется в выполнении хорошо закрепленных движений без контроля нервных центров, что является проявлением экономии. Благодаря накоплению фонда условных рефлексов, во время тренировок происходит расширение возможностей центральной нервной системы мгновенно создавать алгоритмы моторных актов, которые необходимы для эффективного решения неожиданных двигательных заданий.

К системе  регуляции движений относятся – центральная нервная система, периферическая нервная система и железы внутренней секреции.

Для регуляции  большинства движений человека простейшей рефлекторной дуги недостаточно. К различным моторным структурам ЦНС должна постоянно поступать информация от соответствующих рецепторов о положении, скорости, ускорении движения отдельных звеньев двигательной системы. Все это обеспечивает формирование обратной связи, что значительно повышает точность движений. Кроме этого человек может выполнять целенаправленные, осознанные движения, команды для которых зарождаются в коре больших полушарий.

Двигательными центрами спинного мозга являются его передние рога. В них каждой отдельной мышце соответствует популяция (пул) альфа- и гамма-мотонейронов, которые лежат в непосредственной близости друг от друга. В каждом сегменте спинного мозга расположены мотонейроны, которые иннервируют мышцы строго определенного участка тела. Основные функции пула это – замыкание рефлекса который выполняется самим спинным мозгом и преобразование управляющих сигналов от ЦНС в команды к мышечным волокнам.

В мышцах имеется два вида собственных рецепторов: мышечные веретена и сухожильные органы Гольджи. Оба типа проприорецепторов являются рецепторами растяжения. Выполняемые ими задачи различные. Сухожильные органы контролируют напряжение мышцы (силу сокращения), а мышечные веретена – ее длину. Мышечные веретена имеют более высокую возбудимость в сравнении с сухожильными органами, что обеспечивает выполнение рефлексов растяжения (сухожильные рефлексы), которые проявляются при растяжении мышцы.

Большинство рефлексов спинного мозга являются полисинаптическими. Среди них необходимо выделить тонические и фазные рефлексы. Тонические рефлексы постоянно поддерживают мышечный тонус. Фазные (быстрые) двигательные рефлексы возникают при раздражении разных рецепторов, даже внутренних органов. Самыми значительными двигательными центрами ствола головного мозга являются: латеральное вестибулярное ядро моста, красное ядро среднего мозга, некоторые ядра ретикулярной формации. Стволовые рефлексы обеспечивают две группы рефлексов – сохранение равновесия и нормальное вертикальное положение тела в состоянии покоя (статические рефлексы), и при движении тела в пространстве (статокинетические рефлексы).

Статические рефлексы делятся  на – позные (положение тела в  пространстве) и выпрямительные.

Позные рефлексы поддерживают определенную позу, положение в пространстве.

Вестибулярные тонические рефлексы проявляются в повышении или снижении тонуса мышц всех четырех конечностей, которое направленно на предупреждение возможного падения.

Статические рефлексы выпрямления  направлены на восстановление естественного  положения туловища.

Таким образом, задачей спинного мозга является поддержание мышечного тонуса, а с помощью стволовых двигательных рефлексов осуществляется перераспределение тонуса мышц между их различными группами. Позотонические рефлексы с помощью этого перераспределения обеспечивают поддержание определенного положения тела в пространстве, позы. Статические и статокинетические рефлексы обеспечивают изменение позы в покое или во время движения в пространстве. Важную роль в регуляции поддержания позы и координации всех сложных двигательных актов, в том числе и произвольных движений, играет мозжечок.

В прецентральной извилине коры больших полушарий располагается  ее основная двигательная область, в  которой имеется четко выраженная соматотопическая организация, заключающаяся  в правильной пространственной проекции мышц контрлатеральной половины туловища в определенных зонах извилины. Участвующие в регуляции движений нейроны имеются и в других зонах коры больших полушарий.

Двигательные области  коры больших полушарий отвечают за замысел врожденных и приобретенных целенаправленных движений. Главной задачей коры больших полушарий является выбор группы мышц, ответственных за выполнение движения в каком-либо суставе, а не за непосредственную регуляцию силы и скорости их сокращения. Эту задачу выполняют нижележащие центры, вплоть до мотонейронов спинного мозга. Моторная область коры больших полушарий, в процессе выработки программы движения, получает информацию от базальных ядер и мозжечка, которые посылают к ней свои корректирующие сигналы.

Базальные ганглии (полосатое тело и бледный шар) являются важным подкорковым связующим звеном между ассоциативными и двигательными областями коры больших полушарий, и участвующими в регуляции движений.

Человеческому организму, для  удовлетворения своих потребностей в условиях постоянного изменения внешней среды, необходимо ставить перед собой определенные задачи и в своей поведенческой деятельности добиваться намеченного результата. Для достижения полезного результата в ЦНС формируется группа нервных центров, которая называется функциональная система. Вначале происходит формирование замысла движения, который затем переводится в программу действий. Большое значение, в формировании замысла, принадлежит обстановочной афферентации, мотивации, памяти, в формировании которых участвуют многие отделы ЦНС, такие как ассоциативные, cенсорные, лимбические и другие. В реализации программы будущего движения включаются все этажи моторных центров ЦНС, начиная от двигательной области коры больших полушарий до мотонейронов спинного мозга. Чем сложнее движение, тем больше моторных центров принимает участие в его регуляции. Из этого следует, что система регуляции движений является многоуровневой.

При систематических занятиях спортом и интенсивных физических нагрузках функциональное состояние нервной системы и нервно-мышечного аппарата совершенствуется. Это позволяет спортсменам овладевать сложными двигательными навыками, развивать скорость, обеспечивать координацию движений и другое. При осваивании спортивных технических навыков, координация движений характеризуется согласованностью работы мышц (синергистов, агонистов и антагонистов), динамической стабилизацией движений, которые проявляются точными двигательными актами, своевременным выполнением движений, с максимальной экономией времени и силы. В сложной координации движений принимают участие лобные доли больших полушарий мозга, средний мозг, таламус, мозжечок, вестибулярный аппарат, спинной мозг, двигательные анализаторы и все проводящие пути соединяющие эти отделы нервной системы.

При умеренных  нагрузках наблюдаются неравномерный  диаметр нервных волокон. Утолщения  и сужения постоянно чередуются.

Интенсивные нагрузки приводят к разрастанию конечных окончаний по ходу нервного волокна, размер двигательных бляшек увеличивается.

При длительных интенсивных нагрузках происходит увеличение количества нервных окончаний до 3 – 4 на одно мышечное волокно.

Чрезмерные  нагрузки приводят к возникновению  состояния охранного торможения. При этом часть нервных веток, идущих к мышечным волокнам, разрушается, а размеры двигательных бляшек уменьшаются. Этот процесс является характерным для стадии перетренированности.

Несмотря на то, что во время выполнения физических нагрузок, основную регулирующую работу берет на себя нервная система, не менее активно участвует в этом процессе и эндокринная система. Она постоянно следит за состоянием внутренней среды, замечает любые изменения и быстро на них реагирует с целью предотвращения нарушения гомеостаза. Свой контроль эндокринная система осуществляет с помощью гормонов, которые она выделяет. Нервная и эндокринная системы совместно обеспечивают контроль, регуляцию и взаимодействие движений, а также все физиологические процессы, которые с этим связаны. Нервная система функционирует очень быстро, производя недлительные локальные влияния. В свою очередь эндокринная система работает намного медленнее, но оказывает более длительные и более общие влияния. В эндокринную систему входят все ткани и железы, секретирующие гормоны – это гипофиз, щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечная железа, поджелудочная и половые железы. Все эти железы выделяют гормоны непосредственно в кровь. Действие гормонов подобно химическим сигналам во всем организме. Они выделяются эндокринными клетками и транспортируются с кровью в специальные клетки мишени. Особенностью гормонов является то, что они перемещаются от клеток, из которых выделились и влияют на активность других клеток и органов. Одни гормоны действуют на множество тканей, а другие – только на отдельные клетки-мишени, это обусловлено наличием в клетках-мишенях специальных рецепторов. Это взаимодействие сравнимо с принципом взаимодействия замка и ключа.

Гормоны разделяются  на два основных типа: стероидные и  нестероидные. Стероиные гормоны  являются липидорастворимыми, большинство из них создаются из холестерина. Нестероидные гормоны – это белки, пептиды и аминокислоты.

Выделение гормонов носит кратковременный характер, что обусловливает колебания  уровней определенных гормонов плазмы на протяжении короткого отрезка  времени. Но вместе с этим колебание их уровней наблюдается и на протяжении более длительного времени.

Регуляция секреции большинства гормонов регулируется на основе негативной обратной связи. Выделение гормонов вызывает изменения  в организме, которые в свою очередь, тормозят их дальнейшую секрецию. Эта связь является основным механизмом, с помощью которого эндокринная система поддерживает гомеостаз.

При физических нагрузках происходят существенные изменения метаболических процессов  во всем организме, что сопровождается значительными изменениями секреции и концентрации ряда гормонов.

Одним из первых на физические нагрузки реагирует Мозговый шар надпочечников. Это проявляется  резким повышением секреции катехоламинов  – адреналина и норадреналина. Эти  гормоны участвуют в регуляции деятельности сердца, дыхательной системы, мобилизации энергетических ресурсов путем усиления гликогенолиза и гликолиза, окислительных процессов. Это говорит о том, что адреналин и норадреналин стимулируют активное участие ряда функциональных систем в обеспечении физической работы.

У спортсменов  усиление секреции катехоламинов наблюдается  и в предстартовый период как  психоэмоциональная реакция на ожидание состязаний. В некоторой степени  это полезное возбуждение, которое  сходно с разминкой, но при чрезмерном возбуждении или долгом ожидании старта может произойти наступление истощения реакции и в момент старта необходимого эффекта не будет.

Формирование  эффективной долговременной адаптации  гормональной системы организма  связано с увеличением показателей ее мощности и экономичности. Повышение мощности этой системы связано с гипертрофией мозгового шара надпочечников и увеличением в них запасов катехоламинов, гипертрофией коры надпочечников, в том числе пучковой зоны, которая секретирует глюкокортикоиды. Увеличение запасов катехоламинов приводит к их мобилизации при кратковременных нагрузках взрывного характера, предупреждает их истощение при длительных нагрузках. При увеличении способности коры надпочечников синтезировать кортикостероиды, обеспечивается их высокий уровень в крови при долговременных нагрузках и это повышает работоспособность спортсменов.

При долговременной напряженной работе значительную роль в обеспечении мышечных сокращений энергией играют гормоны, принимающие  участие в регуляции обмена жиров и углеводов: инсулин, глюкагон и соматотропин.

В эндокринной  системе существует определенная иерархия. Высшая ступень представлена гипоталамусом  – отделом мозга, где вырабатываются гормоны, руководящие работой гипофиза. Гормоны гипофиза руководят деятельностью периферических желез. Вместе с такой прямой связью здесь действует и обратная связь, которая проявляется в тормозном влиянии избыточной концентрации гормонов периферических желез на работу гипофиза и гипоталамуса. Гипофиз можно назвать промежуточным звеном между регулирующими центрами нервной системы и периферическими эндокринными железами.

Гипофиз или  нижний мозговой придаток – это  железа внутренней секреции, играющая ведущую роль в гормональной регуляции. Гипофиз расположен на нижней поверхности  головного мозга в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости. Турецкое седло покрыто отростком твердой мозговой оболочки головного мозга – диафрагмой седла, с отверстием в центре, через которое гипофиз соединен с воронкой гипоталамуса промежуточного мозга, посредством ее гипофиз связан с серым бугром. По бокам гипофиз окружен пещеристыми синусами. Гипофиз относится к центральным органам эндокринной системы и к промежуточному мозгу.

Гипофиз состоит  из двух различных по структуре и  происхождению долей: передней – аденогипофиза (составляет 70 – 80 % массы гипофиза) и задней – нейрогипофиза. Вместе с нейросекреторными ядрами гипоталамуса, гипофиз образует гипоталамо-гипофизарную систему, которая контролирует деятельность периферических эндокринных желез.

Связь между  гипоталамусом и аденогипофизом осуществляется специальной системой кровообращения, которая транспортирует выделяемые гипоталамусом стимулирующие  и тормозящие гормоны в переднюю часть гипофиза. Физические нагрузки являются значительным стимулом, повышающим интенсивность выделения всех гормонов аденогипофизом.

Передняя доля гипофиза выделяет шесть гормонов, которые можно разделить на две  группы: а) эффекторные гормоны (влияют на метаболические процессы и регулирующие рост и развитие организма), и б) тропные гормоны (регулируют секрецию других эндокринных желез).

Ростовой эффект ГР на хрящевую ткань опосредуется воздействием гормона на печень. Под  его влиянием в печени образуются факторы, которые называются ростовыми  факторами или соматомединами. Под влиянием этих пептидных факторов происходит стимуляция пролиферативной и синтетической активности хрящевых клеток (особенно в зоне роста длинных трубчатых костей).Гормон роста не только обеспечивает рост и гипертрофию мышц, содействуя транспорту аминокислот в клетки. Он еще оказывает прямое метаболическое влияние на жировой и углеводный обмен. ГР участвует липолизе и повышает устойчивость клеток к гормону поджелудочной железы – инсулину. Выброс ГР в кровь увеличивается во время глубокого сна, после мышечных упражнений, при гипогликемии и ряде других состояний. При выполнении работы аэробного характера уровень содержания гормона роста в организме повышается пропорционально интенсивности и остается повышенным некоторое время после завершения работы.

Остальные пять гормонов: адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиеротропный гормон (ТТГ), пролактин, фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ).

Тиеротропный  гормон стимулирует функцию щитовидной железы, вызывает ее увеличение, кровенаполнение, разрастание эпителия и выделение в кровь ее гормонов.

Адренокортикотропный  гормон (АКТГ) стимулирует пучковую и сетчатую зоны коры надпочечников, усиливая образование в них соответствующих  гормонов (кортикостероидов). Кроме  этого АКТГ оказывает и прямое действие на ткани и органы. Он вызывает распад белка в организме и тормозит его синтез, понижает проницаемость стенки капилляров. Под его влиянием уменьшаются лимфатические узлы, селезенка, щитовидная железа, снижается уровень лимфоцитов и эозинофилов в крови. Секреция АКТГ гипофизом усиливается при воздействии всех чрезвычайных раздражителей, которые вызывают в организме состояние напряжения (стресс).

Пролактин стимулирует  и поддерживает образование молока в молочных железах. В мужском  организме он стимулирует рост и развитие предстательной железы.