1.2. Адаптационные изменения моторных функций у спортсменов высших достижений

В настоящее время есть ряд определений адаптации. На наш взгляд, наиболее полным является понятие физиологической адаптации, данное в третьем издании Большой Советской Энциклопедии, где сказано, что «Адаптация физиологическая — совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства его внутренней среды — гомеостаза». (М., 1969. Т.1. С. 216).

Структура

Побуждение к действию

Замысел действию

Схемы направленных движений

(приобретенные и врожденные)

Регуляция

позы

Моно – и полисинаптические рефлексы

Длина мышц.

Напряжение мышц

Подкорковые и корковые мотивационные зоны

Ассоциативные зоны коры

Ба­заль­ные ганг­лии

Мозжечок

Таламус

Двигательная

кора

Ствол мозга

Спинномозговые нейроны

Моторные

единицы

Функция

(выполняемая

изолированной структурой)

Роль в осуществлении

движения

Рис. 1. Общий план организации системы управления

движением.

Фронтальная и лимбическая кора

Париентальная, темпоральная, окципитальная ассоциативная кора

Моторная кора (поле 4 и 6)

Соматосенсорная кора (первичная и ассоциативная)

Таламус

Красное ядро, ретикулярная формация

Первичные зрительные и слуховые корковые поля

Амигдала, гипоталамус (серое вещество)		Функциональный генератор			Вестибулярные ядра
		Базальные Ганглии (плавные движения)	Мозжечок (саккадические движения)
							Тактильная рецепция

Вегетативная рецепция		Спинной мозг		Телерецепция
		Мышцы

Рис. 2. Связи стратегии и тактики и отбор структур для организации движений.

Значение проблемы адаптации в спорте определяется тем, что организм атлета должен приспосабливаться к физическим нагрузкам в относительно короткое время. Именно скорость наступления адаптации и ее длительность определяют со­стояние здоровья и тренированность спортсмена. В этой связи зна­чительный научный интерес для практики спорта представляет раз­работка системного обоснования адаптации организма в процессе достижения высшего спортивного мастерства.

Выраженность изменений функций организма в ответ на физическую нагрузку, прежде всего, зависит от индивидуальных осо­бенностей человека и уровня его тренированности. Изменения фун­кциональных показателей организма спортсменов могут быть пра­вильно проанализированы и всесторонне оценены только при рас­смотрении их в отношении к процессу адаптации.

По мнению ведущих специалистов в области спортивной физиологии, приспособительные изменения в здоровом организме бывают двух видов: 1) изменения в привычной зоне колебаний факторов среды, когда система функционирует в обычном составе, и 2) изменения при действии чрезмерных факторов с включением в фун­кциональную систему дополнительных элементов и механизмов. В литературе первая и вторая группы приспособительных изменений нередко называются адаптационными. По-видимому, более оправ­данным будет называть первую группу изменений обычными физи­ологическими реакциями, поскольку эти сдвиги не связаны с суще­ственными физиологическими перестройками в организме и не выходят за пределы физиологической нормы. Вторая группа при­способительных изменений отличается значительным использова­нием физиологических резервов и перестройкой функциональных систем, в связи с чем их целесообразно называть адаптационными сдвигами (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 1999; Голубев В.Н., 2002; Senda M. et al., 1999; Jackson M.J., McArdle A., 2000).

На современном этапе в динамике адаптационных изменений у спортсменов выде­ляются четыре основные стадии: физиологического напряжения, адаптированности, дезадаптации и реадаптации (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 1999).

Стадия физиологического напряжения организма характеризуется преобладанием процессов возбуждения в коре голов­ного мозга, что для мышечной системы определяется увеличением числа активных моторных единиц, включением дополнительных мышечных волокон, увеличением силы и скорости сокращения мышц, мобилизацией в мышцах гликоге­на, АТФ и креатинфосфата (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 1999; Jen Kendrup A.E., Li F., 2000).

Физиологическую основу стадии адаптированности определяет новый уровень функционирования различных систем для поддержания гомеостаза (Голубев В.Н., 2001; Солодков А.С., 1999; Fisher W.J., White M.J., 1999).

Стадия дезадаптации организма развивается вследствие интенсивных тренировочных нагрузок и отсутствия полноценного отдыха между ними (Солодков А.С., 1999; Jen Kendrup A.E., Li F., 2000).

Стадия реадаптации может возникнуть после значительного перерыва в тренировках, она характеризуется мобилизацией исходных свойств и качеств организма (Солодков А.С., 1999; Jen Kendrup A.E., Li F., 2000).

Выделяют два вида адаптации — срочную, но несовершенную, и долговременную, совершенную (Меерсон Ф.З., 1986; Медведев В.И., 2003). Срочная адаптация реализовывается на основе ранее сформировавшихся физиологических механизмов и программ (Zhao Ling, Xu Xiu-ying, 1999).

Адаптивная система, ответ­ственная за двигательную реакцию при срочной адаптации, характе­ризуется предельным напряжением ее звеньев и несовершенством самой двигательной реакции (Медведев В.И., 2003).

На уровне нервной и нейрогуморальной регуляции реализуется такое возбуждение корковых, подкорковых, стволовых и спинномозговых двигательных центров, которому соответствует значительная, но недостаточно коор­динированная двигательная деятельность. Этот процесс определяется как начальный этап формирования двигательного навыка (Сальников В.Н., 1999; Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 1999; Zoladz J., Radema K.A., 2000).

Для двигательной системы срочная адаптация проявля­ется включением дополнительных двигательных единиц и генерализованным вовлечением лишних мышечных групп. Вследствие чего, сила и скорость сокращения мобилизованных мышц оказываются ограниченными, координация мышц ещё недостаточно со­вершена (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., 1999; Zoladz J., Radema K.A., 2000).

Долговременная адаптация развивается постепенно, в результате длительных тренировок. Она возникает не на основе готовых физиологичес­ких механизмов, а на базе вновь сформированных программ регули­рования. Долговременная адаптация развивается на основе многократной реализации срочной адаптации. В результате обеспечивается осуществление организмом ранее недостижимых силы, скорости и выносливости при физических нагрузках (Солодков А.С., 1999; Давиденко Д.Н., 2000; Голубев В.Н., 2001; Jaric S., 2000).

Формиру­ются устойчивые двигательные динамические стереотипы, разви­вается экстраполяция, происходит уме­ренная гипертрофия в скелетных мышцах, причем либо миофибриллярная, либо саркоплазматическая, либо смешанная в зависимости от направленности тренировочного процесса (Коц Я.М., 1986; Arakawa Kikuo, 2000).

Проведенные в последние годы исследования механизмов и зако­номерностей адаптации людей к различным условиям деятельности показывают, что долговременная адаптация обя­зательно сопровождается следующими физиологическими процесса­ми: а) перестройкой регуляторных механизмов, б) мобилизацией и ис­пользованием резервных возможностей организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной тру­довой (спортивной) деятельности человека (Солодков А.С., 1991, 1999; Jackson M. J., Mc Ardle A., 2000).

Функциональная система, ответ­ственная за адаптацию к физическим нагрузкам, включает в себя три звена: афферентное, центральное регуляторное и эффекторное.

Афферентное звено функциональной системы адаптации состоит из рецепторов, а также чувствительных нейронов и совокуп­ностей афферентных нервных клеток в центральной нервной систе­ме. Все эти элементы нервной системы воспринимают раздражения из внешней среды и от самого организма и участвуют в осуществле­нии так называемого афферентного синтеза, необходимого для адаптации. Афферентный синтез возникает, по П.К.Анохину (1968), при взаи­модействии мотивации, памяти, обстановочной и пусковой инфор­мации. В спорте в одних случаях (например, у бегунов, лыжников, гимнастов) афферентный синтез для принятия решения о начале своих движений относительно прост, и это облегчает формирование адаптивной системы, в других же (единоборства, спортивные игры) – весьма сложен, и это затрудняет образование такой системы (Голубев В.Н., 1991, 2002; Nie-jin-lei, 2000).

Центральное регуляторное звено функциональной системы представлено нейрогенными и гуморальными процессами управления адаптивными реакциями. В ответ на афферентные сиг­налы нейрогенная часть звена включает двигательную реакцию и мобилизует вегетативные системы на основе рефлекторного прин­ципа регуляции функций. Афферентная импульсация от рецепторов к коре головного мозга вызывает возникновение положительных (возбудительных) и отрицательных (тормозных) процессов, которые и формируют функциональную адаптивную систему. В адаптиро­ванном организме нейрогенная часть звена быстро и четко реагирует на афферентную импульсацию соответствующей мышечной актив­ностью. В неадаптирован­ном организме такого совершенства нет, мышечное движение будет выполнено приблизительно (Голубев В.Н., 1991–1999, Прошняков В.Д., 1999).

Эффекторное звено функциональной системы адаптации включает в себя скелетные мышцы. Интенсивность и дли­тельность физических нагрузок на уровне скелетных мышц опреде­ляется тремя основными факторами: числом и типом активируемых моторных единиц; уровнем и характером биохимических процессов в мышечных клетках; особенностями кровоснабжения мышц, от чего зависит приток кислорода, питательных веществ и удаление ме­таболитов. Увеличение силы, скорости и точности движений в про­цессе долговременной адаптации достигается двумя основными про­цессами: формированием в центральной нервной системе функцио­нальной СУД и морфофункциональными изменениями в мышцах (гипертрофия мышц, увеличение мощности систем аэробного и анаэробного энергообразования, воз­растание количества миоглобина и митохондрий, уменьшение обра­зования и накопления аммиака, перераспределение кровотока и др. (Давиденко Д.Н., 1996; Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001; Gonzalez –Bono E. et al., 2000).

Интенсивное развитие спорта в современных условиях, характеризующееся непрекращающимся ростом спортивных результатов, связано с выполнением огромных тренировочных и соревновательных нагрузок, разработкой и внедрением новых средств и методов специальной подготовки и восстановления работоспособности спортсменов.

Достижение современных спортивных результатов сопряжено с дальнейшим ростом физических и психических нагрузок, которые переносят спортсмены при подготовке к соревнованиям и в период их проведения. Анализ системы спортивной подготовки последних лет свидетельствует, что её совершенствование на основе дальнейшего увеличения объемов тренировочной работы во многих видах спорта практически исчерпало свои возможности (Попов Г.И., 2000; Sinclair C.J.D., Geiger J. D., 2000).

Результаты научных исследований убедительно показывают огромный потенциал не только двигательной активности, но и других средств и методов спортивной тренировки в отношении роста спортивных достижений, расширения и повышения резервных возможностей человека, сохранения высокого уровня регуляторных механизмов его жизнедеятельности (Губа В.П., 2000; Сванишвили Р. И. и др., 2001; Jackson M. J., Mc Ardle A., 2000).

Бесконтрольное механическое наращивание объемов тренировочных нагрузок в последнее время подвергается критике со стороны ведущих ученых и тренеров, так как оно тормозит достижение спортивных результатов и приводит к развитию перенапряжения и перетренерованности спортсменов (Воробьев А.Н., 1987; Талыщев Ф.М., 1990; Вайцеховский С.М., 1993; Кузнецов В.В., 1994; Волков В.М. и др., 1994; Суслов и др., 1997).

Интенсивность, величина и направленность протекания адаптационных процессов в организме спортсмена определяется характером и величиной спортивных нагрузок. По характеру спортивные нагрузки подразделяются на тренировочные и соревновательные, специфические и неспецифические, общего, частичного и локального воздействия (Гордик М.А., 1990; Fink E. et al., 2000; Jackson M. J., Mc Ardle A., 2000).

Характер упражнений, применяемых в различных видах спорта, накладывает существенный отпечаток на формирование моторных функций организма спортсмена (Романова Н.Г., 1999; Senda M. et al., 1999).

Чем выше интенсивность упражнения и чем продолжительнее выполняется оно на этом уровне, тем больше затраты организма спортсмена и тем выше тренировочный эффект (Озолин Н.Г., Хоменков Л.С., 1990; Солодков А.С., 2000). Вместе с тем, чем выше интенсивность, чем значительнее нагрузка на ЦНС и на психическую сферу спортсмена (Baker A.J., Gleeson T.T., 1999). Следовательно, варьированием интенсивности нагрузки можно существенно изменять её влияние на органы и функциональные системы (Марищук В.Л., Джамгаров Т.Т., 1989; Озолин Н.Г., 1989; Инясевский К.А., 1990; Матвеев Л.П., 1991; Кузнецов В.В., 1993; Мотылянская Р.Е., 1997; Платонов В.Н., 1997).

Для установления оптимального соотношения объема и интенсивности тренировочных нагрузок на протяжении ряда лет спортивной подготовки требуется постоянно увеличивать уровень усилий, координационную сложность, психическую напряженность, фактический объем нагрузки (Озолин Н.Г., 1989; Воробьев А.Н., 1990; Матвеев Л.П., 1991; Плахтиенко В.А., 1993; Кулаков В.М., 1995). К аналогичным выводам на основе обобщения результатов исследований многолетней динамики тренировочных нагрузок и спортивных результатов в различных видах спорта пришли и другие отечественные и зарубежные специалисты (Выдрин В.М., Гужаловский А.А., 1986; Платонов В.Н., 1997; Zhao Ling, Xu Xiu-ying, 1999).

Дальнейшее увеличение нагрузок, подчеркивает Платонов В.Н. (1991), предполагает всё более тщательное соблюдение оптимального сочетания объема и интенсивности, а также волнообразности и цикличности динамики тренировочных нагрузок на всех этапах подготовки. Этот вывод получил широкое освещение в работах В.А.Волкова (1994), С.П.Евсеева (1995), H.Mohebbi и соавторов (2000).

Разная по объему и интенсивности физическая работа приводит к различной активации деятельности СУД. Таким образом, мобилизуется способность к избирательному развитию различных двигательных качеств (Солодков А.С., 1996; Kawabata Y. et al., 2000).

На основании своих экспериментальных данных Г.В. Фольборт (1952) выдвинул концепцию, согласно которой развитие адаптации к физическим нагрузкам является следствием оптимального чередования периодов работы и отдыха, когда неоднократное выполнение повторной работы в фазах суперкомпенсации приводит к нарастанию адаптационных сдвигов, характерных для состояния тренированности. Данное положение подтверждается и современными учеными (Голубев В.Н., 2001; Bokan B., 1997; Jackson M.J., Mc Ardle A., 2000).

В настоящее время доказано, что процессы восстановления протекают по типу постепенно затухающей синусоидальной кривой, когда фазы прироста работоспособности выше исходного уровня (суперкомпенсаторные фазы) чередуются с фазами повторного снижения (пессимальные фазы) (Голубев В.Н., 1986-2001).

Если бы после тренировочной работы функциональное состояние организма спортсмена всего лишь возвращалось к исходному уровню, исчезла бы возможность его совершенствования в избранном направлении путем целенаправленной тренировки (Верхошанский Ю.В., 1992; Матвеев Л.П., 1997; Платонов В.Н., 1997; Warber J.P., Patton J.F., 2000).

Прогрессирующее развитие тренированности спортсмена является результатом того, что следовые реакции, наблюдающиеся в организме после отдельных тренировочных нагрузок и возникающие в восстановительном периоде, не устраняются полностью, а сохраняются в функциональных системах организма спортсмена и служат основой повышения тренированности, то есть адаптации к систематическим физическим нагрузкам. Таким образом, тренированность тесно связана с адаптационными перестройками биологического характера в организме спортсмена, определяющими уровень возможностей различных функциональных систем (Fisher W.J., White M.J., 1999; Thayer R. et al., 2000).

Радикальное влияние на совершенствование теории и методики спортивной подготовки оказывает бурно развивающаяся теория адаптации (Меерсон Ф.З., 1986; Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; Агаджанян Н.А., 1989; Платонов В.Н., 1998 и др.)

Спортивная тренировка основана на принципе адаптации, то есть на способности живого организма приспосабливаться к различным условиям (Коган А.Б., 1990; Геселевич В.А., 1992; Соореr К., 1992; Веnnet Т., 1994; Kawabata Y. et al., 2000). Наилучшим показателем и важным практическим результатом адаптации является повышение работоспособности (Иоффе Л.А. и др., 1984; Дембо А.Г., 1988; Платонов В.Н., 1997).

Специалисты в области спорта единодушны во мнении. Что нагрузка является важным фактором, стимулирующим течение адаптационных процессов в организме, лежащих в основе повышения работоспособности систематически тренирующегося спортсмена (Озолин Н.Г., Воронкин В.И., 1989; Загрядский В.П., Сулимо-Самуйло З.К., 1992; Матвеев Л.П., 1997; Kawabata Y. et al., 2000).

Существо проблемы адаптации к физическим нагрузкам, в конечном счете, сводится к вопросу о механизмах, обеспечивающих тренированному организму преимущества над нетренированным. Эти преимущества изучались многими исследователями и характеризуются тремя основными чертами (Яковлев Н.Н., 1974; Виру А.А., Кырге П.К., 1983; Ector H. et al., 1989; Hughes J., 1994; Платонов В.Н., 1997; Солодков А.С., 2001).

Первая черта адаптированности состоит в том, что тренированный организм характеризуется более экономным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных, непредельных нагрузках.

Вторая черта адаптированности заключается в том, что тренированный организм может выполнять мышечную работу такой продолжительности или интенсивности, которая не под силу нетренированному.

Третья черта адаптированности состоит в способности тренированного организма достигать при максимальных нагрузках такого уровня функционирования физиологических систем, который недостижим для нетренированного организма (Платонов В.Н., 1987; Jaric S., 2000).

Понятие адаптации тесно связано с представлением о функциональных резервах, под которыми понимаются скрытые способности человеческого организма усиливать функционирование своих органов и систем в целях совершенствования необычайно большой работы (Мозжухин А.С., 1979; Агаджанян Н.А., 1993; Голубев В.Н., 2003). В связи с тем, что резервы включаются при нагрузках как целостная система, говорят о функциональных возможностях человека, подразумевая под ними все резервные возможности, которые могут быть реализованы организмом при максимальном усилении функций его физиологических систем.

Резервные возможности организма по своему происхождению могут быть разделены на большие классы: биологические и социальные. Биологические резервы являются общими для человека и животных (у человека они – результат эволюции, закрепленные фило- и онтогенетическим развитием), а социальные имеются только у человека и вырабатываются на основе социальной мотивации в человеческом обществе. Биологические резервы делятся на функциональные и структурные.

Функциональные резервы – это скрытые возможности организма человека, которые мобилизуются в период активной его деятельности и связаны со значительным изменением функционирования органов и систем.

Под структурными резервами подразумеваются возможности под воздействием нагрузок увеличения прочности костей и связок, количества митохондрий в клетках, утолщения миофибрилл и мышечных волокон, усиления васкуляризации скелетных и сердечных мышц и т.д. Это в свою очередь, оказывает существенное влияние на функциональные возможности организма спортсмена.

Функциональные резервы подразделяются на биохимические и физиологические, которые у человека имеют видовой, наследственный характер, и жизненный опыт может лишь обеспечить их более быструю и эффективную мобилизацию, а адаптация к стрессовым воздействиям (в том числе тренировочным и соревновательным) может, кроме того, увеличить их количество.

Под биохимическими резервами понимаются биохимические процессы, определяющие экономичность и интенсивность энергетического и пластического обменов и их регуляцию.

Физиологические резервы связаны с интенсивностью и длительностью работы органов и систем организма, их нейрогуморальной регуляцией, что находит выражение в таких качествах, как сила, выносливость, быстрота и ловкость (Мозжухин А.С., 1979; Медведев В.Ю., 2003).

Резервы организма имеют определенную иерархию. Так, биохимические резервы являются фундаментальными, определяющими эффективность реализации остальных резервов. Вместе с тем, следует иметь в виду, что вся эта иерархия функционирует как единое целое и один и тот же результат может обеспечиваться преимущественно за счет того или иного вида резервов. В связи с этим интегральный показатель применительно к напряженной двигательной деятельности оценивается лишь по результатам соревнований.

Все виды резервов крайне подвижны, могут возрастать в процессе тренировки и уменьшаться при её прекращении. Уровень развития и реализации разных видов резервов у спортсменов очень индивидуален, определяется спортивной специализацией и изменяется в период занятия спортом.

На уровне целостного организма резервные возможности проявляется в возможностях осуществления целостных реакций, обеспечивающих расширение задач различной сложности и приспособление к экстремальным условиям окружающей среды (Мозжухин А.С., 1984; Давиденко Д.Н., 1996). При этом повышение спортивного мастерства в результате систематической тренировки обеспечивается за счет функционирования двух взаимосвязанных подсистем.

Первая подсистема предполагает увеличение функциональных возможностей различных органов и систем на базе структурных и биохимических изменений. Вторая подсистема реализуется в совершенствовании координации их деятельности со стороны ЦНС и её саморегуляции (Верхошанский Ю.В., 1992; Mc Naughton L. et al., 1999).

По мнению А.С.Мозжухина (1984) и Д.Н.Давиденко (1996), первая подсистема обеспечивает специализированную двигательную деятельность за счет включения определенного ансамбля двигательных единиц (ДЕ), а вторая обеспечивает поддержание гомеостаза в таких пределах, при которых возможно эффективное функционирование первой подсистемы. Причем условие, обеспечивающее сохранение гомеостаза, состоит в том, чтобы возникшие при действии неблагоприятных факторов адаптивные сдвиги не выходили за пределы резервных возможностей организма.

При таком подходе показателем адаптированности организма выступает, с одной стороны, спортивный результат, являющийся системообразующим фактором, ради которого формируется и совершенствуется система резервов адаптации, а с другой ­– характер системной адаптивной реакции на нагрузку, в которой интегрируется в единое целое отдельные проявления скрытых возможностей органов и систем.

Указанная совокупность процессов, закономерно возникающая в ответ на воздействие значительных для организма факторов в любом организме, получила название общего адаптационного синдрома (Селье Г., 1960; Кокс Т., 1981; Hull Е. et al., 1984). Однако уровень проявления этих процессов зависит от уровня индивидуальной адаптации к тому или иному фактору. Поэтому изменения в организме нетренированного человека в ответ на физическую нагрузку будут отличаться от таковых у тренированного (Апчел В.Я., 2002).