Влияние биологических ритмов на физиологические процессы и работоспособность

Ритмичное протекание физиологических процессов — это свойство жи­вого организма. Практически все показатели жизнедеятельности — биохимические, физиологические, поведенческие — обнаруживают ритмические колебания в разных диапазонах частоты. Каждый орган, клетка, состав крови, гормоны, температура кожи и другие показатели имеют свои собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, неделях, месяцах и даже годах. Биоритмы отдельных органов и систем взаимо­действуют друг с другом и образуют упорядоченную систему ритмичес­ких процессов — организацию деятельности организма во времени.

Периодически изменяющиеся времена года, интенсивность солнеч­ной радиации и многие другие геофизические характеристики оказы­вают свое влияние на организм человека, и в соответствии с этим вли­янием организм меняет свои внутренние ритмы. Многие биоритмы (суточные, лунные и годовые) сформировались в ходе эволюции как целесообразное приспособление процессов жизнедеятельности орга­низма к окружающей среде. Выгодные для организма ритмы в процес­се эволюции закрепились генетически. Более того, в организме разви­лись специальные структуры, ответственные за регуляцию ритмов, как их еще называют — эндогенные часы.

Так, еще перед пробуждением несколько повышается температура тела, выделяется ряд гормонов, подготавливающих организм к бодрствованию, активизируется деятельность органов желудочно-ки­шечного тракта. У человека внутренним (эндогенным) водителем ритма является гипоталамус, ответственный за сохранение постоян­ства внутренней среды организма, тесно связанный с другими отдела­ми головного мозга и прежде всего с гипофизом.

Эндогенные биоритмы сохраняются и при перелетах на дальние расстояния — через несколько часовых поясов. При этом, несмотря на изменившиеся условия, организм продолжает как бы существовать в прежних параметрах, что создает колоссальные трудности, в частно­сти для спортсменов. Ведь им после пересечения 6—10 часовых по­ясов надо «выходить» на максимальные психофизические нагрузки в совершенно неудобные, иногда «ночные» часы для их индивидуаль­ных эндогенных ритмов.

Индивидуальный ритм жизни диктуется не только самой природой: сменой времен года, дня и ночи и другими параметрами, но и социаль­ными условиями — установленными часами работы и отдыха, периодич­ностью приема пищи и т.п., которые по физиологическим законам ус­ловных рефлексов также оказывают свое влияние на изменения уровня работоспособности. В настоящее время социальные ритмы оказывают все возрастающее, нередко негативное влияние на биологические, не считаясь с естественными физиологическими запросами организма.

Обычно высокий подъем работоспособности у человека наблюда­ется примерно с 8 до 12ис 17 до 19чс некоторым снижением в пери­од с 13 до 15 ч. Значительно снижаются психофизиологические пока­затели ночью и особенно в 3—4 ч (рис. 4.6).

Однако для большинства ритмов характерна индивидуальная из­менчивость. Многие, очевидно, слышали о делении людей на «жаво­ронков» и «сов»: по существу, это деление по типам ритмической ак­тивности. Первые более деятельны в ранние утренние часы, вторые — в вечерние. Конечно, более «физиологичен» суточный ритм «жаво­ронков». Он опирается на характерное для человека повышение фи­зической активности днем и уменьшение в ночные часы, когда сни­жается ЧСС, температура тела, потребление кислорода, содержание сахара в крови, артериальное давление.

Некоторые исследователи объясняют это генетической наслед­ственностью, связанной с гуморальной регуляцией организма. Так, по имеющимся данным, суточный выброс гормонов адреналина и норадреналина у «сов» в 1,5 раза выше, чем у «жаворонков». Это тот допинг, за счет которого обеспечивается вечерняя и ночная активность чело­века, не предусмотренная природой. И, как любой допинг, он не про­ходит для организма бесследно. Проведенные учеными исследования свидетельствуют, что активность человека в вечернее и ночное время оборачивается дорогой ценой. Например, инфаркты миокарда случа­ются у «сов» в полтора раза чаще, чем у «жаворонков». Единственное преимущество «сов» — это их лучшая приспособляемость к вынуж­денным нарушениям суточного ритма и большее сохранение привыч­ного уровня работоспособности, скажем, при пересечении несколь­ких часовых поясов при полетах на дальние расстояния. К тому же у них хорошие перспективы — к глубокой старости все постепенно ста­новятся «жаворонками».

Вместе с тем эксперименты ряда ученых показали, что, например, уровень сенсорных реакций вечером у «сов» такой же, как и утром, т.е. утром они могут справляться с любой работой не менее успешно, чем вечером. Поэтому, если вы причисляете себя к разряду «сов», постарай­тесь постепенно перестраивать режим дня в сторону утреннего типа.

Ритмика изменения работоспособности в течение недели следую­щая. Наиболее результативными являются вторник, четверг и пятни­ца, а нерезультативными — понедельник и суббота. Поэтому важно правильно составить распорядок дня и распределить работу в недель­ном цикле таким образом, чтобы наибольшая нагрузка соответствова­ла наибольшим возможностям организма. Знание и разумное исполь­зование биологических ритмов может существенно помочь в рациональной организации самостоятельных и самодеятельных заня­тий физической культурой и спортом, в правильном сочетании их с учебой (подробнее об этом см. гл. 11).

4.5. Физиологические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий

Центральная нервная система регулирует, управляет и совершенству­ет двигательную деятельность человека через двигательные единицы. Двигательная единица состоит из двигательной нервной клетки, нервного волокна и группы мышечных волокон. Каждая мышца включает в себя от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч дви­гательных единиц. Чем большее напряжение должна развить мышца, тем большее количество двигательных единиц включается в работу.

Посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импуль­сов в нервных клетках возникают процессы возбуждения и торможе­ния. Возбуждение — деятельное состояние клеток, когда они транс­формируют и передают электрические импульсы другим клеткам; торможение — обратный процесс, направленный на снижение биоэлек­трической активности и восстановление затраченной энергии. В про­цессе физической тренировки совершенствуется взаимодействие этих двух основных процессов. Именно посредством координации возбуж­дения и торможения регулируется работа многих мышечных групп и функциональных систем при формировании и совершенствовании ка­кого-то отдельного движения или его различных сочетаний в трудовой деятельности, а также в ходе специальной физической тренировки.

Напомним, что унаследованные рефлексы, заложенные от рожде­ния в нервной системе, называют безусловными. Примером простей­шего двигательного безусловного рефлекса является непроизвольное отдергивание руки при ожоге. Рефлексы, формирующиеся в результа­те сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называются условными.

Вся деятельность человека, в том числе и овладение двигательны­ми навыками, протекает по принципу взаимосвязи условных рефлек­сов с безусловными рефлексами. Рефлекторная природа двигатель­ной деятельности лежит в основе любого мышечного действия. Именно посредством рефлекса в реализацию конкретного движения вовлекаются все необходимые в данный момент мышцы, органы и си­стемы организма (рис. 4.8).

Как известно, у человека может быть выработано любое множест­во разнообразных условных рефлексов первого, второго и даже боль-

шего порядка, в том числе и связанных с формированием новых дви­жений до уровня двигательного навыка. Двигательный навык как ко­нечная цель обучения и совершенствования нового движения до ав­томатизма формируется по механизму условных рефлексов в результате многократных систематических упражнений.

Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база). В целом ряде случаев в быту, в профессиональном труде и особенно в различных видах спорта на уровне навыков фор­мируются так называемые двигательные стереотипы.

Двигательный стереотип — это стойкая последовательность авто­матического выполнения ряда движений на уровне навыка (напри­мер, подача мяча в волейболе — подброс мяча, удар по нему и т.п.). То есть образуется стойкая система нервных процессов — строго оп­ределенная последовательность рефлексов. Достаточно подейство­вать только первому раздражителю, как приходит в действие вся це­почка нервных процессов, участвующих в движении. И.П. Павлов подчеркивал высокую экономичность такого стереотипа, облегчаю­щего работу нервных клеток. В то же время стереотип достаточно консервативен. Он затрудняет разучивание новых двигательных действий с другой последовательностью движений. Недаром говорят: «Переучивать труднее, чем научить!» В создании этих мно­гочисленных рефлекторно-двигательных связей, в зависимости от особенностей движения, участвуют различные анализаторы: двига­тельный, вестибулярный, слуховой, зрительный, тактильный. Си­гналы — информация от этих анализаторов сенсорной системы — перерабатываются в ЦНС и по принципу обратной связи рефлектор­ного механизма поступают к исполнительному аппарату — мышце или группе мышц. В ходе своего становления-совершенствования каждое движение нуждается в постоянной коррекции на основе по­добной информации.

Этот физиологический процесс лежит в основе методики обучения и совершенствования движений. Он опирается, как уже указывалось, на повторность и систематичность тренировок и проходит три стадии (фазы): генерализации, концентрации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширением возбудитель­ного процесса. При этом происходит вовлечение в работу даже «лиш­них» групп мышц, неоправданно большое напряжение работающих мышц и т.п. Движения скованны, угловаты, некоординированные и неточны, неэкономичны.

В результате многократных повторных упражнений фаза генера­лизации сменяется фазой концентрации, когда возбуждение благо­даря дифференцированному торможению концентрируется в нуж­ных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся свободными, их выполнение значительно стабилизируется.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автомати­ческим и не требует деятельного контроля сознания. Такой навык от­личается высокой экономичностью и стабильностью выполнения всех составляющих его движений.

Весь процесс формирования двигательного навыка в зависимости от его особенностей сопровождается изменением физических нагру­зок, а следовательно, и соответствующими физиологическими пере­стройками в функциях целого ряда внутренних органов и систем. Но­вые сложные координации всегда формируются на фоне прежде сложившихся связей в ЦНС и опорно-двигательном аппарате. Вот почему гимнаст осваивает быстрее новое неизвестное движение, чем представители других видов спорта, а тем более не имеющие ранее об­ширного двигательного опыта.

Таким образом, благодаря физической тренировке значительно увеличиваются функциональные возможности организма, улучшает­ся регуляция протекающих в нем процессов и совершенствуются ме­ханизмы, поддерживающие и восстанавливающие постоянство его внутренней среды, повышаются резервные возможности, позволяю­щие лучше приспосабливаться не только к большим физическим пе­регрузкам, но и к перегреванию, переохлаждению, перепадам атмо­сферного давления, эмоциональным напряжениям и стрессам.

Тренировка приводит к увеличению способности органов чувств различать более мелкие характеристики динамики мышечных сокра­щений (веса и размеров предметов, амплитуды движений, положения

тела в пространстве и др.). При этом человек получает способность к лучшему усвоению новых движений и перестройке уже имеющихся. Тренированные люди при различных двигательных нагрузках расхо­дуют гораздо меньше энергии, чем нетренированные, и легче для се­бя могут выполнять более тяжелую и продолжительную работу.

Систематическая физическая тренировка оказывает свое влияние на должное соотношение в организме жировой и мышечной ткани. Это находит свое отражение в хорошем телосложении, в качествен­ных особенностях движений, в уровне развития физических качеств: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости.

Контрольные вопросы

1.Общая характеристика влияния двигательной активности на адаптаци­онные процессы и резервные возможности организма.

2.Адаптация организма как физиологическая основа функционального и двигательного совершенствования человека.

3.Общий эффект воздействия физических упражнений (нагрузки) на ор­ганизм человека.

4. Изменения в составе крови под влиянием физических упражнений.

5.Изменения в работе сердечно-сосудистой системы под влиянием физи­ческих упражнений.

6.Изменения отдельных показателей дыхательной системы под воздей­ствием физической нагрузки.

7.Гипоксия и ее виды.

8.Изменения в опорно-двигательном аппарате при физических нагрузках.

9.Обмен веществ в покое и при различных нагрузках.

10.Обмен энергии. Энергозатраты при различных видах двигательной де­ятельности.

11.Общая характеристика аэробных и анаэробных процессов при различ­ных физических нагрузках.

12.Физиологическая характеристика работы в различных зонах мощности.

13.Работоспособность. Утомление и усталость. Восстановление работо­способности.

14.Виды отдыха, направленные на восстановление работоспособности.

15.Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека.

16.Биоритмы и их влияние на работоспособность.

17.Физиологические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий.

18.Физиологическая характеристика отдельных фаз (этапов) совершен­ствования двигательных действий.