Утомление при умственной и физической работе

Значительная группа видов физических упражнений выполняется хотя и относительно, но все же в строго постоянных (стандартных) условиях как на тренировках, так и на соревнованиях; двигательные акты при этом выполняются в определенной последовательности. В рамках определенных стандартных движений и условий их выполнения совершенствуются показатели результативности осуществления конкретных движении с проявлением силы, быстроты, выносливости, высокой координации. Есть также большая группа физических упражнений, особенностью основ движения которых является нестандартность, непостоянство условий их выполнения, постоянно меняющаяся ситуация, требующая мгновенной двигательной реакции (это единоборства, спортивные игры и т. п.).

Две большие группы физических упражнений, связанные с тем или иным видом спорта, со стандартностью или нестандартностью движений, в свою очередь, делятся по характеру воздействия их на организм на упражнения (движения,) циклического характера (ходьба, бег, плавание, гребля, передвижение на коньках, лыжах, велосипеде и т. п.) и упражнения ациклического характера (упражнения без обязательной слитной повторяемости определенных циклов, имеющие четко выраженное начало и завершение движения: прыжки, метание, гимнастические и акробатические элементы, поднимание тяжестей и т. д.). Общим для всех движений циклического характера является то, что все они могут представлять собой работу не только постоянной, но и переменной мощности с различной продолжительностью выполнения. Многообразный характер движений не всегда дает возможность определить точно мощность выполненной работы (т. е. количество работы в единицу времени, связанное с силой мышечных сокращений, их частотой и амплитудой), поэтому в таких случаях часто используется термин «интенсивность».

Понятно, что предельная длительность работы зависит от мощности и интенсивности выполняемой работы, ее объема. Характер ее выполнения самым непосредственным образом связан с развитием утомления в организме. Если мощность работы велика, то длительность ее мала вследствие быстро наступающего утомления, и наоборот. При работе циклического характера спортивные физиологи различают зону максимальной мощности работы (продолжительность ее не превышает 20-30 с, причем утомление и снижение работоспособности большей частью наступает уже через 10-15 с), субмаксимальной (продолжительность ее составляет от 20-30 с до 3-5 мин), большой (продолжительность от 3-5 до 30-50 мин) и умеренной (продолжительность 50 мин и более).

Особенности функциональных сдвигов организма при выполнении различных видов циклической работы в различных зонах мощности определяют спортивный результат. Так, например, основной характерной чертой работы в зоне максимальной мощности является то, что деятельность мышц протекает в бескислородных (анаэробных) условиях. Мощность работы настолько велика, что организм не в состоянии обеспечить ее совершение за счет кислородных (аэробных) процессов. Если бы такая мощность работы могла проходить за счет кислородных реакций, то органы кровообращения и дыхания должны были бы обеспечить доставку к мышцам свыше 40 л кислорода в 1 мин. Но даже у высококвалифицированного спортсмена при полном усилении функции дыхания и кровообращения потребление кислорода может только приближаться к 1/4 указанной цифры. В течение же первых 10-20 с работы потребление кислорода в пересчете на 1 мин достигает лишь 1-2 л. Поэтому работа максимальной мощности, как правило, выполняется «в.долг», который ликвидируется после окончания мышечной деятельности.

Процессы дыхания и кровообращения во время работы максимальной мощности не успевают усилиться до необходимого уровня, обеспечивающего нужное количество кислорода для пополнения энергией работающих мышц. Практически во время спринтерского бега делается лишь несколько поверхностных дыханий, а иногда такой бег может совершаться при полной задержке дыхания. При этом афферентные и эфферентные отделы нервной системы функционируют с максимальным напряжением, вызывая достаточно быстрое утомление клеток центральной нервной системы.

Причина утомления самих мышц связана со значительным накоплением продуктов анаэробного обмена и в частичном истощении энергетических веществ в них. Главная масса энергии, освобождающаяся при работе максимальной мощности, образуется за счет энергии распада АТФ и КФ. Кислородный долг, ликвидируемый в период восстановления после выполненной работы, используется на окислительный ресинтез (восстановление) этих веществ. Снижение мощности и соответственное увеличение продолжительности работы связано с тем, что помимо анаэробных реакций энергообеспечения мышечной деятельности разворачиваются также и процессы аэробного энергообразования. Это обеспечивает увеличение (вплоть до полного удовлетворения потребности) поступления кислорода к работающим мышцам. Так, например, при выполнении работы в зоне относительно умеренной мощности (бег на длинные и сверхдлинные дистанции) уровень потребления кислорода может достигать примерно 85% максимально возможного. При этом часть потребляемого кислорода используется на окислительный ресинтез АТФ, КФ и углеводов, часть - на непосредственное окисление жиров и углеводов. При длительной (иногда многочасовой) работе умеренной мощности углеводные запасы организма (гликоген) значительно уменьшаются, что приводит к снижению поступления глюкозы в кровь, отрицательно сказываясь на деятельности нервных центров, мышц и других работающих органов. Поэтому, чтобы восполнить израсходованные углеводные запасы организма в процессе длительных забегов, заплывов и т.д., предусматривается специальное питание растворами сахара, глюкозы, соками и т. п.

Ациклические движения, не обладая слитной повторяемостью циклов, представляют собой стереотипно последовательные фазы движений, имеющие четкое завершение. Их выполнение связано с проявлением силы, быстроты, высокой координации движений (движения силового и скоростно-силового характера). Успешность выполнения этих упражнений связана с проявлением либо максимальной силы, либо скорости, либо сочетания того и другого и, естественно, зависит от необходимого уровня функциональной готовности систем организма в целом. Укреплению и активизации защитных сил организма, стимуляции обмена веществ и деятельности физиологических систем и отдельных органов в значительной мере могут способствовать оздоровительные силы природы.

В повышении уровня физической и умственной работоспособности важную роль играет специальный комплекс оздоровительно-гигиенических мероприятий (пребывание на свежем воздухе, отказ от вредных привычек, достаточная двигательная активность, закаливание и т. п.). Регулярные занятия физическими упражнениями, одновременно являясь действенной формой активного отдыха, в процессе напряженной учебной деятельности способствуют снятию нервно-психических напряжений, а систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма. Все произвольные движения человека осуществляются с участием сознания. Обучение движению без активного участия сознания невозможно.

Двигательный аппарат человека управляется его центральной нервной системой. Таким образом, двигательный аппарат - это управляемая система, а центральная нервная система - управляющая. Между этими системами существует двойная связь: прямая, осуществляемая по эфферентным (центробежным, двигательным) нервным путям, и обратная, осуществляемая по афферентным (центростремительным, чувствующим) нервным путям. Нервная система управляет движениями на основании сигналов, поступающих от рецепторов двигательного аппарата, а также от органов чувств: зрения, слуха, вестибулярного аппарата, рецепторов кожи и отчасти внутренних органов. В плане управления движениями с точки зрения роли сознания и автоматических действий рассмотрим понятия «умение» и «привычка».

Двигательные привычки - это автоматически совершаемые движения, не связанные со специальным обучением, которые могут возникать без участия сознания. Они образуются как условные двигательные рефлексы в результате многократного, иногда случайного совпадения данного движения с каким-либо иным двигательным рефлексом. Это ставшее привычным движение может быть неэффективным, бесцельным и иногда даже вредным (например, обкусывание ногтей).

Двигательные умения человека, в отличие от двигательных привычек, характеризуются целесообразностью, эффективностью; они - результат сознательного обучения. Новое двигательное действие по мере прохождения своей начальной стадии осознанного обучения становится все более привычным, все меньше нуждается в неустанном контроле сознания. Вследствие многократного повторения и закрепления данного движения двигательное умение превращается в двигательный навык. При этом приобретаются черты, очень сходные с формированием привычки, и эти два явления становятся неразличимыми, и в том, и в другом присутствуют черты условного рефлекса.

Итак,двигательный навык- умение, появившееся в результате обучения, - многократного повторения определенного двигательного действия. Двигательный навык действует наряду с унаследованными - безусловными двигательными рефлексами. В физическом воспитании важно знать, какие безусловные рефлексы свойственны человеку, как они проявляются в спортивных движениях, в какой мере используются как база для выработки двигательных (спортивных) навыков и, главное, какую роль здесь играет сознание.

Защитные рефлексы- это кожно-двигательные рефлексы (потирательный, чесательный) или защитные автоматические действия в виде отдергивания конечности при болевом раздражении, откидывание головы и туловища при угрозе удара в голову, зажмуривание глаз, загораживание лица и тела руками при опасности столкновения или падения и др. В спортивной практике безусловные защитные рефлексы почти отсутствуют и не используются как база для выработки двигательных навыков. Защитные двигательные действия в спорте встречаются в изобилии, но не как безусловные рефлексы, а как специально выработанные защитные двигательные навыки, которые даже по структуре своей противоположны безусловным защитным рефлексам (например, прием мяча волейболистом, вратарем, прыжки в воду и через планку, падение с лошади, велосипеда и др.).

В практике физического воспитани часто требуется подавление безусловных защитных рефлексов (при начальном обучении плаванию - подавление отрицательных реакций на погружение головы в воду, связанных с защитным рефлексом, на температуру воды и другие особенности водной среды). Ориентировочные рефлексы проявляются у человека в движениях глаз и головы в направлении зрительного раздражителя, звукового раздражителя; хватательных движений рук ребенка в направлении источника этого раздражения; в приближении предмета или к предмету для его рассмотрения и опробования. В спортивной практике - это реакция на указания тренера, на судейский свисток, на сигналы партнеров по игре и т. п. Бывает немало случаев, когда этот рефлекс (например, рефлекс слежения за полетом мяча, ведение мяча в баскетболе, держа его в поле периферического зрения) необходимо тормозить.

Рефлекс на растяжение- в ответ на растяжение мышца реф-лекторно сокращается, благодаря чему восстанавливается ее исходная длина. Этот простейший двигательный механизм присутствует во всех движениях, характеризующихся достаточно быстрым растягиванием мышц (в каждом шаге бегуна, маховых движениях гимнаста, метателя, прыгуна и т. п.). Но после медленного растягивания мышцы возникает остаточное ее растяжение и повышается тонус ее антагониста. Таким образом, упражнения на растягивание, используемые в гимнастике и других видах спорта, выполняемые медленно, с задержками в фазе растяжения, могут быть эффективнее быстрых маховых движений. Рефлекторный тонус и произвольное расслабление.

Тонус мышц- это непроизвольное автоматическое напряжение, поддерживаемое поступающими к ним слабыми нервными импульсами. Благодаря мышечному тонусу автоматически без активного участия сознания поддерживаются многие позы тела (например, удержание прямого положения головы и туловища). При произвольном выполнении некоторых движений, особенно трудных и непривычных, может непроизвольно повышаться напряжение мышц, непосредственно не участвующих в данном движении («скованность тела»), что создает препятствие координации движений, в которых при напряжении одних мышц требуется расслабление других.

Способность к расслаблению- произвольному торможению непроизвольного мышечного напряжения есть результат двигательной тренировки. Такое умение дается подчас с трудом. Однако с помощью соответствующих педагогических приемов можно научить человека снимать избыточный мышечный тонус. Ритмический двигательный рефлекс хорошо изучен у животных (спинальных), когда после нескольких пассивных сгибаний и разгибаний его конечности ритмические движения продолжаются уже самим животным. У человека этот рефлекс был обнаружен только в отношении коленного сустава, причем у спортсменов он выражен слабо.

Шагательный рефлекс.Перекрестная координация, лежащая в основе шагательного рефлекса, является для ног человека наиболее элементарной, автоматической, а симметричная координация, необходимая для толчка двумя ногами, - более сложной; она связана с подавлением перекрестной координации и требует обучения. Автоматическая координация в движениях рук. Элементарной двигательной координацией для верхних конечностей человека является не перекрестная, свойственная нижним конечностям, а симметричная. Перекрестная координация в движениях рук требует обучения, причем, чем старше человек, тем оно доступнее и быстрее. Автоматическая координация в совместных движениях рук и ног. Автоматической координацией в совместных усилиях рук и ног являются односторонние, однонаправленные движения. При ходьбе вперед движения рук и ног совершаются перекрестно, иная координация движений рук и ног при ходьбе назад. Причина тому - отсутствие навыка. Обычная ходьба - это, конечно, навык. Первые движения рук при совершенствующемся навыке ходьбы бывают односторонними и однонаправленными с движениями ног. Но они биомеханически невыгодны: вызывают резкие перемещения общего центра тяжести, потерю равновесия и падение. Поэтому необходимо переключение на перекрестную координацию рук и ног. Такая координация при ходьбе - результат самообучения.

В спорте очень часто наблюдаются односторонние, однонаправленные движения рук и ног (бросок мяча в корзину с прыжка, прыжок в высоту, фехтование, бадминтон, бокс и т. п.). В практике физического воспитания важно иметь в виду, что односторонним автоматическим координациям не надо обучать, а перекрестные требуют специального обучения. В ряде случаев обучение новым движениям должно сопровождаться предварительным подавлением двигательных автоматов. Двигательный навык - динамический стереотип. Системность работы коры больших полушарий как проявление целостной деятельности ЦНС, отмеченная И. П. Павловым, выявляется в процессе тренировки в начале формирования двигательного навыка и достигает завершения, когда совершенствование сложного цепного двигательного навыка переходит в стадию автоматизированности или привычных движений.