Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Втома та її фізіологічні причини. Запобігання перевтомленню м’язів. Чергування навантаження та відпочинку

Втомою (стомленням) називають тимчасове зниження працездатності клітин, органа чи цілого організму, яке настає внаслідок їх роботи і зникає після відпочинку. Стомлення ізольованих скелетних м’язів, яке виявляється поступовим зменшенням і припиненням скорочень, виникає внаслідок накопичення у м’язах (всередині волокон і в міжклітинному просторі) певних продуктів обміну речовин, переважно молочної (лактату), а також фосфатної кислот. Ці речовини порушують функцію м’язових і нервових структур, насамперед нервово-м’язову передачу. У свою чергу накопичення лактату зумовлюється нестачею Оксигену. Що стосується енергетичних ресурсів м’яза (глікогену для синтезу АТФ і креатинофосфату), то вони в таких умовах під час розвитку стомлення не вичерпуються.

В організмі стомлення рухового апарату розвивається складніше й залежить від багатьох чинників. Річ у тім, що in vivo м’яз отримує з кров’ю поживні речовини і звільняється від продуктів обміну речовин. Крім того, в цілому організм стомлення залежить також від тих процесів, що розвиваються в нервовій системі, яка керує руховою діяльністю. Вважають, що в природних умовах втома розвивається передусім унаслідок стомлення структур ЦНС, оскільки пряма стимуляція стомленого м’яза викликає нормальний скоротливий ефект. І. М. Сєченов (1903) довів, що відновлення працездатності стомлених м’язів руки людини після тривалої роботи прискорюється, якщо в період її відпочинку здійснювати роботу другою рукою. На відміну від звичайного (бездіяльного) відпочинку, такий відпочинок називають активним (феномен Сеченова). Це ще раз підтверджує, що стомлення розвивається насамперед у нервових центрах.

Доволі переконливим доказом значення нервових центрів у розвитку стомлення можуть бути досліди з навіюванням. Так, перебуваючи у гіпнотичному стані, піддослідний тривалий час може піднімати важку гирю, якщо йому навіяти, що в нього в руці легкий кошик. 1 навпаки, за навіювання піддослідному, що йому дали важку гирю, стомлення швидко розвивається під час підніманні легкого кошика. При цьому зміни в частоті скорочень серця, дихання та газообміну відповідають не реальній роботі, яку здійснює піддослідний, а тій, яка йому навіяна. Під час напруженої м’язової роботи через 5-7 хв після її початку часто настають особливі стани — «мертвої точки» і «другого дихання».

«Мертва точка» — це стан тимчасового зниження працездатності людини, а «друге дихання» — це стан, що настає після її подолання із суб’єктивним відчуттям полегшення під час виконання роботи. У стані «мертвої точки» стрімко зростає споживання Оксигену й виділення вуглекислого газу, прискорюється, стає більш поверхневим та уривчастим дихання, порушується координація рухів, знижується інтенсивність роботи, підвищуються витрати енергії, знижується ККД. Під час «другого дихання» різко підвищується потовиділення, поліпшується кровопостачання м’язів і периферична циркуляція крові, у м’язах зростає швидкість біохімічних процесів, яка забезпечує їх кращу працездатність. «Мертва точка» настає внаслідок тимчасового порушення на рівні ЦНС узгодженості у функції рухового апарату та внутрішніх органів. Стан «мертвої точки» переборюють завдяки значному вольовому зусиллю. Під час виходу з «мертвої точки» знижується гальмівний процес у мозку, відновлюється нормальний баланс нервових процесів, зміцнюється рухова домінанта, відновлюється коригувальна здатність кори головного мозку. Відомо, що фізичні вправи сприяють фізіологічній гіпертрофії м’язів, яка може бути саркоплазматичною або фібрилярною. Саркоплазматичний тип гіпертрофії м’язів — у м’язах збільшується об’єм саркоплазматичного матриксу й поживних речовин, зростають резерви глікогену, збільшується кількість капілярів. Проте це мало впливає на силу м’язів, хоча й підвищує їхню витривалість.

Міофібрилярному типу гіпертрофії м’язів властиве збільшення об’єму міофібрил, оскільки в них стає більше скоротливих міофіламентів. І хоча в цьому випадку фізіологічний та анатомічний діаметри м’язів зростають мало, проте м’язова сила значно збільшується. Саме такий тип гіпертрофії властивий, імовірно, м’язам диких тварин, які мають значну силу м’язів за їх невеликих розмірів. Робоча гіпертрофія м’язів може бути зумовлена зростанням як умісту саркоплазматичноо матриксу, так і кількості міофібрил, а отже, збільшенням діаметру волокна. Це виникає насамперед під час статичної роботи (силове навантаження без рухів). Останнім часом набув популярності культуризм — нарощування м’язової маси шляхом тривалого (найчастіше статичного) напруження м’язів. Надмірне нарощування м’язів може мати несприятливі наслідки (наприклад, параліч), оскільки у гіпертрофованій м’язовій тканині стискаються кровоносні судини й кров не може нормально циркулювати. Засобом запобігання втомі є чергування праці та відпочинку, нормальне харчування, уникнення усіляких зловживань.

Гіподинамія та її профілактика

Гіподинамія — це зниження навантаження на м’язи й обмеження загальної рухової активності організму. У ряді випадків замість поняття «гіподинамія» вживають термін «гіпокінезія». Гіподинамія виникає в результаті малорухливого способу життя, а саме внаслідок перевантаження школярів домашніми завданнями і відповідно скороченням часу для ігор і занять спортом, зростання автоматизації й механізації виробництва і відповідно зниження долі фізичної активності у трудовій діяльності, унаслідок щоденного користування транспортом для пересування навіть на близькі відстані, нераціональної організації відпочинку (наприклад, збільшення часу на перегляд телепередач). Причиною гіподинамії може бути вимушений постільний режим за медичними показаннями (наприклад, у гострому періоді міокарду, під час переломів хребта), а також тривале перебування у стані тривалої невагомості в космічних польотах, якщо космонавти недостатньо використовують профілактичні заходи у вигляді спеціальних фізичних вправ.

Під час гіподинамії в організмі людини виникають істотні зміни з боку основних життєво важливих систем (переважно в ЦНС, кровообігу, опорно-рухового апарату, обмінних процесів). Зниження аферентної імпульсації від м’язів, зміни в кровообігу головного мозку, порушення обмінних процесів несприятливо відбиваються на тонусі ЦНС і стані апарату регуляції вегетативних функцій організму. Виникає розбалансованість системи регуляції кровообігу. Це спостерігають під час гіподинамії в умовах строгого постільного режиму (за відсутності профілактичних заходів) — поступово розвивається асенізація організму, виникають синдроми вегетативно-судинних і трофічних порушень. Під впливом гіподинамії змінюється емоційна реактивність організму, знижується стійкість до стресових впливів. За гіподинамії виникають гіпертензивні реакції та порушення серцевого ритму у вигляді екстрасистоли та фібриляції передсердь. Тривала гіподинамія сприяє розвитку атеросклерозу, порушень венозного кровообігу. Характерні зміни опорно-рухового апарату — атрофія скелетних м’язів і декальцинація кісток. Тривала гіподинамія викликає зниження імунної реактивності організму.

Гіподинамія особливо небезпечна в дитячому віці. Вона затримує формування організму, негативно впливає на розвиток опорно-рухового апарату серцево-судинної, ендокринної та інших систем. Істотно знижується опірність до інфекції. У школярів мала рухливість, тривале перебування в одноманітній позі можуть викликати порушення постави.

Для усунення наслідків гіподинамії необхідна раціональна організація робочої діяльності та відпочинку (наприклад, виробнича гімнастика, щоденні прогулянки), систематичне заняття фізкультурою і спортом. Під час вимушеного лежачого режиму для запобігання шкідливим наслідкам гіподинамії застосовують комплекси спеціальних вправ лікувальної гімнастики, електростимуляцію м’язів, масаж; за переходу до звичайного способу життя призначають фізичні вправи, які забезпечують поступове наростання навантаження на опорно-руховий апарат і серцево-судинну систему, а також бальнеологічні процедури, що тонізують нервову й серцево-судинну системи.