Физиологические закономерности тренировки силы скелетных мышц
Развитие физических качеств в разной мере зависит от врожденных особенностей. Вместе с тем в индивидуальном развитии ведущим механизмом является условно-рефлекторный.
Сила мышцы — это способность за счет мышечных сокращений преодолевать внешнее сопротивление.
В развитии мышечной силы имеют значение:
1) внутримышечные факторы,
§ Физиологический поперечник, зависящий от числа мышечных волокон (он наибольший для мышц с перистым строением);
§ Состав (композиция) мышечных волокон, соотношение слабых и более возбудимых медленных мышечных волокон (окислительных, малоутомляемых) и более мощных высокопороговых быстрых мышечных волокон (гликолитических, утомляемых);
2) особенности нервной регуляции. Нервная регуляция обеспечивает развитие силы за счет совершенствования деятельности отдельных мышечных волокон, двигательных единиц (ДЕ) целой мышцы и межмышечной координации. Она включает в себя следующие факторы.
— Увеличение частоты нервных импульсов, поступающих в скелетные мышцы от мотонейронов спинного мозга и обеспечивающих переход от слабых одиночных сокращений их волокон к мощным тетаническим;
— Активация многих ДЕ — при увеличении числа вовлеченных в двигательный акт ДЕ повышается сила сокращения мышцы;
— Синхронизация активности ДЕ — одновременное сокращение возможно большего числа активных ДЕ резко увеличивает силу тяги мышцы;
— Межмышечная координация — сила мышцы зависит от деятельности других мышечных групп: сила мышцы растет при одновременном расслаблении ее антагониста.
3) психофизиологические механизмы. Психофизиологические механизмы увеличения мышечной силы связаны с изменениями функционального состояния (бодрости, сонливости, утомления), влияниями мотиваций и эмоций, усиливающих симпатические и гормональные воздействия со стороны гипофиза, надпочечников и половых желез, биоритмов.
Важную роль в развитии силы играют мужские половые гормоны (андрогены), которые обеспечивают рост синтеза сократительных белков в скелетных мышцах,
К числу общих функциональных резервов мышечной силы отнесены следующие факторы: включение дополнительных ДЕ в мышце; синхронизация возбуждения ДЕ в мышце; своевременное торможение мышц-антагонистов; координация (синхронизация) сокращений мышц-антагонистов; повышение энергетических ресурсов мышечных волокон; переход от одиночных сокращений мышечных волокон к тетаническим; усиление сокращения после оптимального растяжения мышцы; адаптивная перестройка структуры и биохимии мышечных волокон (рабочая гипертрофия, изменение соотношения объемов медленных и быстрых волокон и др.).
Быстрота— это способность совершать движения в минимальный для данных условий отрезок времени. Различают комплексные и элементарные формы проявления быстроты.
Быстрота зависит от следующих факторов: лабильность — скорость протекания возбуждения в нервных и мышечных клетках; подвижность нервных процессов — скорость смены в коре больших полушарий возбуждения торможением и наоборот; соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в скелетных мышцах.
Уровень лабильности и подвижности нервных процессов определяет скорость восприятия и переработки поступающей информации, а лабильность мышц и преобладание быстрых двигательных единиц (ДЕ) — скорость мышечного компонента быстроты (сокращения и расслабления мышцы, максимальный темп движений).
В сложных ситуациях, требующих реакции с выбором, и при увеличении поступающей информации большое значение имеет пропускная способность мозга спортсмена — количество перерабатываемой информации за единицу времени. Величина ВДР прямо пропорционально нарастает с увеличением числа возможных альтернативных решений — до 8 альтернатив, а при большем их числе оно резко и непропорционально повышается.
В процессе спортивной тренировки рост быстроты обусловлен следующими механизмами: увеличение лабильности нервных и мышечных клеток, ускоряющих проведение возбуждения по нервам и мышцам; рост лабильности и подвижности нервных процессов увеличивающих скорость переработки информации в мозгу; сокращение времени проведения возбуждения через межнейронные и нервно-мышечные синапсы. синхронизация активности ДЕ в отдельных мышцах и разных мышечных групп; своевременное торможение мышц-антагонистов; повышение скорости расслабления мышц.
Выносливостью называют способность наиболее длительно или в заданных границах времени выполнять специализированную работу без снижения ее эффективности.
Развитие общей выносливости обеспечивается разносторонними перестройками в дыхательной системе. Повышение эффективности дыхания достигается: увеличением (на 10-20 %) легочных объемов и емкостей (ЖЕЛ достигает 6-8 л и более); нарастанием глубины дыхания (до 50-55% ЖЕЛ), увеличением диффузионной способности легких; увеличением мощности и выносливости дыхательных мышц;
Решающую роль в развитии общей выносливости играют морфофунк-циональные перестройки в сердечно-сосудистой системе, отражающие адаптацию к длительной работе: увеличение объема сердца и утолщение сердечной мышцы — спортивная гипертрофия; рост сердечного выброса (увеличение ударного объема крови); замедление частоты сердечных сокращений в покое (до 40-50 уд./мин и менее) в результате усиления парасимпатических влияний — спортивная брадикардия, что облегчает восстановление сердечной мышцы и последующую ее работоспособность,
В системе крови повышению общей выносливости способствуют.
— увеличение объема циркулирующей крови (в среднем на 20%) за счет, главным образом, увеличения объема плазмы, при этом адаптивный эффект обеспечивается: 1) снижением вязкости крови и соответствующим облегчением кровотока и 2) большим венозным возвратом крови, стимулирующим более сильные сокращения сердца,
— увеличение общего количества эритроцитов и гемоглобина (следует заметить, что при росте объема плазмы показатели их относительной концентрации в крови снижаются),
— уменьшение содержания лактата (молочной кислоты) в крови при работе, связанное, во-первых, с преобладанием в мышцах выносливых людей медленных волокон, использующих лактат как источник энергии, и во-вторых, обусловленное увеличением емкости буферных систем крови, в частности, ее щелочных резервов. При этом лактатный порог анаэробного обмена (ПАНО) так же нарастает, как и вентиляционный ПАНО.
Физиологические резервы выносливости включают в себя:
· мощность механизмов обеспечения гомеостаза — адекватная деятельность сердечно-сосудистой системы, повышение кислородной емкости крови и емкости ее буферных систем.;
· тонкая и стабильная нервно-гуморальная регуляция механизмов поддержания гомеостаза и адаптация организма к работе в измененной среде (так называемому гомеокинезу).
Источник
Сила– это способность организма преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий.
В развитии мышечной силы имеют значение:
1) внутримышечные факторы,
2) особенности нервной регуляции
3) психофизиологические механизмы.
Внутримышечные факторы развития силы включают в себя биохимические, морфологические и функциональные особенности мышечных волокон.
• Физиологический поперечник, зависящий от числа мышечных волокон.
• Состав мышечных волокон
• Миофибриллярная гипертрофия мышцы — т.е. увеличение мышечной массы, которая развивается при силовой тренировке в результате адаптационно-трофических влияний и характеризуется ростом толщины и более плотной упаковкой сократительных элементов мышечного волокна.
Нервная регуляция обеспечивает развитие силы за счет совершенствования деятельности отдельных мышечных волокон, двигательных единиц целой мышцы и межмышечной координации. Она включает следующие факторы.
• Увеличение частоты нервных импульсов, поступающих в скелетные мышцы от мотонейронов спинного мозга и обеспечивающих переход от слабых одиночных сокращений их волокон к мощным тетаническим.
• Активация многих ДЕ — при увеличении числа вовлеченных в двигательный акт ДЕ повышается сила сокращения мышцы.
• Синхронизация активности ДЕ— одновременное сокращение возможно большего числа активных ДЕ резко увеличивает силу тяги мышцы.
• Межмышечная координация — сила мышцы зависит от деятельности других мышечных групп: сила мышцы растет при одновременном расслаблении ее антагониста, она уменьшается при одновременном сокращении других мышц и увеличивается при фиксации туловища или отдельных суставов мышцами-антагонистами.
Психофизиологические механизмы увеличения мышечной силы связаны с изменениями функционального состояния, влияниями мотиваций и эмоций, усиливающих симпатические и гормональные воздействия со стороны гипофиза, надпочечников и половых желез; биоритмов.
Важную роль в развитии силы играют мужские половые гормоны, которые обеспечивают увеличение синтеза сократительных белков в скелетных мышцах, Их у мужчин в 10 раз больше, чем у женщин. Этим объясняется больший тренировочный эффект развития силы у спортсменов по сравнению со спортсменками.
Открытие эффекта андрогенов привело к попыткам ряда тренеров и спортсменов использовать для развития силы аналоги половых гормонов — анаболические стероиды. Однако, вскоре обнаружились пагубные последствия их приема. В результате действия анаболиков у спортсменов-мужчин подавляется функция собственных половых желез, а у женщин-спортсменок происходит изменение вторичных половых признаков по мужскому типу и нарушается специфический биологический цикл женского организма.
Попытки заставить мышцу развивать мощные тетанические сокращения с помощью электростимуляции также не привели к успеху. Эффект воздействия прекращался через 1 -2 недели, а искусственно вызванная способность развивать сильные сокращения не могла полноценно использоваться, так как не включалась в необходимые двигательные навыки.
Источник
Вопросы:
1. Физиологические основы тренировки мышечной силы.
2. Физиологические механизмы развития быстроты движений.
3. Выносливость, ее виды, показатели, критерии.
4. Физиологические механизмы проявления ловкости. Гибкость, ее виды и лимитирующие факторы.
1. Качество силы является одним из ведущих физических качеств спортсмена. Оно необходимо при выполнении многих спортивных упражнений.
Сила мышцы — это способность за счет мышечных сокращений преодолевать внешнее сопротивление. Различают абсолютную и относительную мышечную силу.
Абсолютная сила — это отношение мышечной силы к физиологическому поперечнику мышцы.
Относительная сила — это отношение мышечной силы к ее анатомическому поперечнику. В спортивной практике для оценки используют более простой показатель: отношение мышечной силы к весу тела спортсмена, т. е. в расчете на 1 кг.
Абсолютная мышечная сила необходима в собственно-силовых упражнениях (подъем штанги, «крест» в гимнастике и др.). Относительная мышечная сила определяет успешность перемещения собственного тела (например, в прыжках).
В развитии мышечной силы имеют значение внутримышечные факторы, особенности нервной регуляции и психофизиологические механизмы.
1. Внутримышечные факторы — биохимические, морфологические и функциональные особенности мышечных волокон.
— физиологический поперечник, зависящий от числа мышечных волокон;
— состав мышечных волокон: соотношение более возбудимых медленных мышечных волокон (окислительных, малоутомляемых) и более высокопороговых быстрых мышечных волокон (гликолитических, утомляемых);
— миофибриллярная гипертрофия мышцы — т.е. увеличение мышечной массы в результате утолщения сократительных элементов мышечного волокна — мио-фибрилл.
2. Нервная регуляция обеспечивает развитие силы за счет совершенствования деятельности отдельных мышечных волокон и межмышечной координации. Она включает следующие факторы:
— увеличение частоты нервных импульсов, поступающих в скелетные мышцы от мотонейронов спинного мозга и переход к тетаническим сокращениям;
— активация многих ДЕ — при увеличении числа вовлеченных в двигательный акт ДЕ повышается сила сокращения мышцы.
— межмышечная координация — сила мышцы зависит от деятельности других мышечных групп: сила мышцы растет при одновременном расслаблении ее антагониста, при фиксации туловища или отдельных суставов мышцами-антагонистами. Например, явление натуживания (выдох при закрытой голосовой щели), при подъеме штанги или метаниях.
3. Психофизиологические механизмы увеличения мышечной силы связаны с изменениями функционального состояния (бодрости, сонливости, утомления), влияниями мотиваций и эмоций, биоритмов. Важную роль в развитии силы играют мужские половые гормоны (андрогены), которые обеспечивают рост синтеза сократительных белков в скелетных мышцах. Их у мужчин в 10 раз больше, чем у женщин. Этим объясняется больший тренировочный эффект развития силы у спортсменов по сравнению со спортсменками, даже при абсолютно одинаковых тренировочных нагрузках.
Однако, применение анаболиков приводит к негативным эффектам. У спортсменов-мужчин подавляется функция собственных половых желез (вплоть до полной импотенции и бесплодия), а у женщин-спортсменок происходит изменение вторичных половых признаков по мужскому типу (огрубение голоса, изменение характера оволосения), возникают отклонения в длительности и регулярности месячного цикла, вплоть до полного его прекращения и подавления детородной функции.
У каждого человека имеются определенные резервы мышечной силы, которые могут быть включены лишь при экстремальных ситуациях (чрезвычайная опасность для жизни, чрезмерное психоэмоциональное напряжение и т.п.).
Разница между максимальной мышечной силой и максимальной произвольной силой называется дефицитом мышечной силы. У систематически тренирующихся спортсменов происходит увеличение физиологических резервов.
К числуфункциональных резервов мышечной силы относят факторы:
— включение дополнительных ДЕ в мышце;
— своевременное торможение мышц-антагонистов;
— координация (синхронизация) сокращений мышц-агонистов;
— повышение энергетических ресурсов мышечных волокон;
— переход от одиночных сокращений мышечных волокон к тетаническим;
— адаптивная перестройка структуры и биохимии мышечных волокон (рабочая гипертрофия, изменение соотношения объемов медленных и быстрых волокон и др.).
2. Значительная часть спортивных упражнений требует хорошего развития физического качества быстроты.
Быстрота — это способность совершать движения в минимальный для данных условий отрезок времени. Различают комплексные и элементарные формы проявления быстроты.
В естественных условиях спортивной деятельности быстрота проявляется обычно в комплексных формах, включающих скорость двигательных действий в сочетании с другими качествами.
К элементарным формам проявления быстроты относятся следующие:
— общая скорость однократных (одиночных) движений (прыжки, метания).
— время двигательной реакции — латентный (скрытый) период простой (без выбора) и сложной (с выбором) сенсомоторной реакции, реакции на движущийся объект.
— максимальный темп движений.
ВДР у высококвалифицированных спортсменов мало. Так, стартовое время у высококвалифицированных бегунов-спринтеров составляет около 140-150 мс у мужчин и 160-180 мс у женщин (у Бена Джонсона — 100 мс).
По теоретическим расчетам ВДР, равное 80-90 мс, составляет для человека предел его функциональных возможностей.
Факторами, влияющими на ВДР, являются врожденные особенности человека, его текущее функциональное состояние, мотивации и эмоции, спортивная специализация, уровень спортивного мастерства, количество воспринимаемой спортсменом информации.
Показателем быстроты является также теппинг-тест.
Быстрота зависит от следующих факторов.
— лабильность — скорость протекания возбуждения в нервных и мышечных клетках.
— подвижность нервных процессов — скорость смены в КБП возбуждения торможением и наоборот.
— соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в мышцах. При осуществлении реакции на движущийся объект (РДО) большое значение приобретают явления экстраполяции, позволяющие предвидеть возможные действия соперников или полет спортивных снарядов, что ускоряет подготовку ответных действий спортсмена.
В процессе спортивной тренировки рост быстроты обусловлен следующими механизмами:
— увеличение лабильности нервных и мышечных клеток.
— повышение лабильности и подвижности нервных процессов увеличивающих скорость переработки информации в мозгу.
— координация в деятельности мышц-антагонистов.
— повышение скорости расслабления мышц.
Для каждого человека имеются свои пределы роста быстроты, контролируемые генетически. В спорте существует явление стабилизации скорости движений («скоростной барьер») на некотором достигнутом уровне. Для преодоления этого предела применяются специальные средства: бег под горку, СОЛ, облегченные снаряды. Этим путем достигается дополнительное повышение лабильности нервных центров и работающих мышц.
3. Выносливость — способность длительно или в заданных границах времени выполнять специализированную работу без снижения ее эффективности.
Различают выносливость общую и специальную.
Общая выносливость характеризует способность длительно выполнять любую циклическую работу умеренной мощности с участием больших мышечных групп, а специальная выносливость проявляется в различных конкретных видах двигательной деятельности.
Физиологической основой общей выносливости является высокий уровень аэробных возможностей человека.
В свою очередь аэробные возможности зависят от:
— аэробной мощности (определяемой МПК);
— аэробной емкости — суммарной величины потребления кислорода на всю работу;
— аэробной эффективности (степень использования энергии аэробных процессов для выполнения работы).
Общая выносливость зависит от доставки кислорода работающим мышцам и, главным образом, определяется функционированием кислородтранспортной системы: сердечно-сосудистой, дыхательной и системой крови.
В дыхательной системе — повышаются легочные объемы и емкости (ЖЕЛ достигает 6-8 л и более), нарастает глубина дыхания увеличивается ДО
— В сердечно-сосудистой системе — увеличение объема сердца («спортивное сердце», что особенно характерно для спортсменов-стайеров) и утолщение сердечной мышцы — спортивная гипертрофия, рост сердечного выброса (СО), снижение ЧСС в покое (до 40-50уд./мин и менее — спортивная брадикардия).
В системе крови — увеличивается объем циркулирующей крови (в среднем на 20%, в основном за счет плазмы)), снижение вязкости крови, увеличение общего количества эритроцитов и гемоглобина, уменьшение содержания лактата (молочной кислоты) в крови при работе.
Несмотря на указанные адаптивные перестройки функций, в организме стайера происходят значительные нарушения постоянства внутренней среды (перегревание и переохлаждение, падение содержания глюкозы в крови и т. п.). Способность спортсмена переносить весьма длительные нагрузки обеспечивается его способностью «терпеть» такие изменения.
В скелетных мышцах у спортсменов, специализирующихся в работе на выносливость, преобладают медленные мышечные волокна (до 80-90 %). Рабочая гипертрофия протекает по саркоплазматическому типу, т.е. за счет роста объема саркоплазмы. В ней накапливаются запасы гликогена, липидов, миоглобина, становится богаче капиллярная сеть, увеличивается число и размеры митохондрий. Мышечные волокна при длительной работе включаются посменно, восстанавливая свои ресурсы в моменты отдыха.
Специальные формы выносливости характеризуются разными адаптивным перестройками организма в зависимости от специфики физической нагрузки.
Выносливость к статической работе — способность нервных центров и работающих мышц поддерживать непрерывную активность (без интервалов отдыха) в анаэробных условиях.
Силовая выносливость зависит от переносимости нервной системой и двигательным аппаратом многократных повторений натуживания.
Скоростная выносливость определяется устойчивостью нервных центров к высокому темпу активности. Она зависит от быстрого восстановления АТФ в анаэробных условиях за счет креатинфосфата и реакций гликолиза.
Выносливость в ситуационных видах спорта обусловлена устойчивостью центральной нервной системы и сенсорных систем к работе переменной мощности — «рваному» режиму, перестройкам ситуации, сохранению координации при постоянном раздражении вестибулярного аппарата.
Физиологические резервы выносливости включают в себя мощность различных механизмов обеспечения гомеостаза — адекватная деятельность сердечно-сосудистой системы, повышение кислородной емкости крови и емкости ее буферных систем, совершенство регуляции водно-солевого обмена выделительной системой и регуляции теплообмена системой терморегуляции, снижение чувствительности тканей к сдвигам гомеостаза.
4. Ловкость — способность выполнять сложнокоординационные движения и быстро переключаться с одного движения на другое при изменении ситуации.
Критериями ловкости являются координационная сложность, точность движений и быстрое их выполнение. В основе этих способностей лежат явления экстраполяции, предвидение возможной будущей ситуации, быстрая реакция на движущийся объект, высокий уровень лабильности и подвижности нервных процессов, умение легко управлять различными мышцами. В процессе тренировки для развития ловкости требуется варьирование различных условий выполнения одно и того же двигательного действия, использование дополнительной срочной информации о результате движений, формирование навыка быстрого принятия решений в условиях дефицита времени.
Гибкость — способность совершать движения в суставах с большой амплитудой.
Она зависит от морфофункциональных особенностей двигательного аппарата (вязкости мышц, эластичности связочного аппарата, состояния межпозвоночных дисков). Гибкость улучшается при разогревании мышц и ухудшается на холоде. Она снижается в сонном состоянии и при утомлении. Величина гибкости минимальна утром и достигает максимума к середине дня (12-17 час). Улучшение гибкости происходит, когда во время предстартового возбуждения повышается частота сердечных сокращений, нарастает кровоток через мышцы и в результате разминка происходит их разогревание.
Различают активную гибкость при произвольных движениях в суставах и пассивную гибкость — при растяжении мышц внешней силой. Пассивная гибкость обычно превышает активную. У женщин связочно-мышечный аппарат обладает большей гибкостью по сравнению с мужчинами, им легче осваивать многие сложные упражнения на гибкость (например, поперечный шпагат). У лиц зрелого и пожилого возраста раньше всего снижается гибкость позвоночника, но гибкость пальцев и кисти сохраняется дольше всего.
Источник