Физиологические закономерности тренировки силы скелетных мышц

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.

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.