Мышечная активность во время сна. Мышечная активность и сердечная деятельность, их взаимосвязь Факторы определяющие мышечную активность

Почему современные люди все меньше двигаются? Все чаще мы задаемся этим простым, но важным вопросом. Ответ лежит на поверхности - это обусловлено образом жизни, который продиктован внешними условиями:

• физический труд используется все реже;
• на производстве людей заменяют различные механизмы;
• становится все больше работников умственного труда;
• в быту используется большое количество приборов, например, стиральные и посудомоечные машины упростили работу до нажатия на пару кнопок;
• широкое использование различных видов транспорта вытеснило пешие и велосипедные прогулки;
• и, конечно, очень низкая двигательная активность детей, т. к. они отдают предпочтение компьютерным, а не подвижным играм на улице.

С одной стороны, широкое распространение механизмов значительно облегчило человеку жизнь. С другой стороны, оно же и лишило людей движения.

Мышечное «голодание» может быть опасней, чем авитаминоз или недостаток пищи. Но о последних организм сообщает быстро и доходчиво. Чувство голода совсем неприятно. А вот первое никак о себе не сообщает, может даже вызывать приятные ощущения: тело отдыхает, оно расслаблено, ему комфортно. Недостаточная двигательная активность организма приводит к тому, что мышцы дряхлеют уже в 30-летнем возрасте.

Недостаток физической активности сказывается на состоянии физического, психического и умственного здоровья современного человека.
Где же выход? Ведь прогресс остановить нельзя.

Проблема – в повышении двигательной активности.

Благодаря активной мышечной работе, снимается перенапряжение отдельных органов и систем. Улучшается процесс газообмена, кровь циркулирует по сосудам быстрее, а сердце работает более эффективно. Также двигательная активность успокаивает нервную систему, что повышает работоспособность человека. А это означает, что современное общество будет здоровым, активным, жизнь станет интересной и счастливой.

Сущность влияния движений на организм состоит в следующем. Движения, даже сравнительно несложные, осуществляются при участии большого числа мышц (например, в акте дыхания участвуют около 90 мышц). Работа одних мышц направлена на обеспечение основного двигательного акта (целенаправленное действие), сокращение других способствует тому, чтобы движение было координированным, деятельность третьей группы мышц создает наиболее выгодную для данного движения позу тела путем распределения мышечного тонуса. Двигательная деятельность представляет собой процесс, в котором участвуют не только мышцы, но и многие участки нервной системы от периферийных нервов - до высших центров коры больших полушарий мозга. Мышечная работа снимает нервное напряжение и улучшается настроение человека.

Тонус нервной системы и работоспособность головного мозга могут поддерживаться долгое время, если сокращение и напряжение различных мышечных групп ритмически чередуются с их последующими растяжением и расслаблением. Такой режим движений характерен для ходьбы, бега, передвижения на лыжах, коньках и др.

В результате недостаточной двигательной активности в организме человека нарушаются нервно-рефлекторные связи, заложенные природой и закреплённые в процессе тяжёлого физического труда, что приводит к расстройству регуляции деятельности сердечно-сосудистой и других систем, нарушению обмена веществ и развитию таких заболеваний как, например, атеросклероз и др.

Для нормального функционирования человеческого организма и сохранения здоровья необходима определённая "доза" двигательной активности.

Для успешной умственной работы нужен не только тренированный мозг, но и тренированное тело, мышцы, помогающие нервной системе справляться с интеллектуальными нагрузками. Устойчивость и активность памяти, внимания, восприятия, переработки информации прямо пропорциональны уровню физической подготовленности. Различные психические функции во многом зависят от определенных физических качеств - силы быстроты, выносливости и др. Следовательно, должным образом организованная двигательная активность и оптимальные физические нагрузки до, в процессе и после окончания умственного труда способны непосредственно влиять на сохранение и повышение умственной работоспособности. Для нормальной деятельности мозга нужно, чтобы к нему поступали импульсы от различных систем организма, массу которого почти наполовину составляют мышцы. Работа мышц создает громадное число нервных импульсов, обогащающих мозг потоком воздействий, поддерживающих его в рабочем состоянии. При выполнении человеком умственной работы усиливается электрическая активность мышц, отражающая напряжение скелетной мускулатуры. Чем выше умственная нагрузка и чем сильнее умственное утомление, тем более выражено мышечное напряжение.

Умственный труд требует от человека напряжение сенсорного аппарата, внимания, памяти, активизации процессов мышления. Для данного вида труда характерно значительное снижение двигательной активности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Гипокинезия является одним из условий формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц умственного труда. Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность.

Высокая работоспособность и жизнедеятельность организма поддерживается рациональным чередованием периодов работы и отдыха, в который должны входить занятия физической культурой.

Академик Н.С. Введенский разработал общие рекомендации, важные для успешного умственного труда.

1. Втягиваться в работу постепенно; как после ночного сна, так после отпуска.

2. Подбирать удобный для себя индивидуальный ритм работы. Оптимальным ученый считает равномерный, средний темп. Утомляет неритмичность и чрезмерная скорость умственного труда. При этом быстрее наступает утомление.

3. Соблюдать привычную последовательность и систематичность умственной работы. Ученый считает, что работоспособность значительно выше, если придерживаться заранее запланированного распорядка дня и смены видов умственного труда.

4. Установить правильное, рациональное чередование труда и отдыха. Это поможет более быстрому восстановлению умственной работоспособности, поддержанию ее на оптимальном уровне.

Наиболее эффективной формой отдыха считается отдых активный. Впервые значение активного отдыха научно обосновал И.М. Сеченов. Он обратил внимание на то, что сила руки после утомления восстанавливается быстрее, если другой, неутомленной рукой выполнять нетрудную работу. В дальнейшем ученые установили, что активный отдых применим не только к физической, но и к умственной работе. Особая роль здесь принадлежит мышечной деятельности, в процессе которой в работу вовлекаются нервные центры, отличные от тех, которые задействованы при различных формах интеллектуальной деятельности. Переключение с умственной работы на физическую позволяют, во-первых, сохранять и улучшать деятельность организма в целом, во-вторых, совершенствовать координационные механизмы в его функционировании.

Обычно к 70 годам регуляторные функции человека начинают ухудшаться. Однако согласно исследованиям эти функции лучше развиты у пожилых людей, которые в течение своей жизни занимались спортом. Это объясняется тем, что люди с хорошим здоровьем обычно более активные. 30-60 минут быстрой ходьбы в неделю могут помочь улучшить регуляторные функции даже пожилым людям, которые вели пассивный образ жизни. Подобные физические нагрузки также помогут снизить риск заболевания болезнью Альцгеймера. Физические упражнения способствуют увеличению количества капилляров в головном мозге, что улучшает кровоток. Нагрузки также стимулируют кровообращение, предотвращая сердечные приступы, улучшают память человека. Поэтому вместо того, чтобы тратить деньги на компьютерные программы, лучше заняться спортом, или, просто выключить компьютер и немного прогуляться на свежем воздухе.

Интенсивная двигательная деятельность, поддерживая структуру и функции органов и тканей, является абсолютно необходимым фактором для предотвращения дегенерации организма. Сегодня все более актуальной становится проблема искусственного удовлетворения потребности в мышечной деятельности. Наиболее доступным средством устранения "мускульного голода" являются занятия физической культурой, спортом. Поэтому каждый человек имеет большие возможности для укрепления и поддержания своего здоровья, для сохранения трудоспособности, физической активности и бодрости до глубокой старости.

Таким образом, физическая культура, первостепенной задачей которой является сохранение и укрепление здоровья, должна быть неотъемлемой частью жизни каждого человека.

С целью определения физической активности учащихся мною было проведено анкетирование, по результатам которой выяснилось: занимаются ли учащиеся 6 классов физкультурой и спортом и как регулярно, делают ли зарядку по утрам, занимаются ли физическим трудом вне школы и как влияет время сна на самочувствие учащихся.

В ходе анкетирования было опрошено 48 учащихся (6 «А» и 6 «Д» классы)

Анализ анкет показал:

а) занимаются физкультурой и спортом регулярно 70,83 % учащихся,

б) занимаются физкультурой и спортом не регулярно 18,75 % учащихся,
в) не занимаются физкультурой и спортом 10,42 % учащихся 6 классов (рис.1).

Рис.1

Для определения интеллектуального уровня использовались результаты методики ГИТ (групповой интеллектуальный тест, предназначенный для детей 10-12 лет – учащихся 5-6 классов), проводимого психологом.
Сопоставив результаты ГИТ с результатами исследования физической активности учащихся мы получили следующие данные:

Рис.2

Из 70,83% детей (35 чел.), которые занимаются спортом и физической культурой регулярно:

• 37,14% (13 чел.) имеют высокий уровень умственного развития,
• 51,43% (18 чел.) - возрастная норма,
• 11,43% (4 чел.) - ниже нормы.

Из 18,75% детей (9 чел.), которые занимаются спортом и физической культурой не регулярно:

• 11,11% (1 чел.) имеют высокий уровень умственного развития,
• 33,33% (3 чел.) - возрастная норма,
• 33,33% (3 чел.) - ниже нормы,
• 11,11% (1 чел.) – низкий.

Из 10,42% (4 чел.), которые не занимаются спортом и физической культурой:

• 25% (1 чел.) имеют высокий уровень умственного развития,
• 50% (2 чел.) - возрастная норма,
• 25% (1 чел.) - ниже нормы (рис.2).

Анализ полученных результатов показал, что в группе учащихся занимающихся физкультурой и спортом регулярно высокий интеллектуальный уровень достигает 37,14%, возрастная норма развития интеллектуального уровня превышает остальные группы. Процент учащихся с интеллектуальным уровнем ниже нормы в группе занимающихся физкультурой и спортом регулярно на 21,9% ниже, чем в группе занимающихся физкультурой и спортом не регулярно и на 13,57% ниже, чем в группе учащихся вообще не занимающихся физкультурой и спортом.

Не большой процент разницы интеллекта уровня ниже нормы среди испытуемых в группах занимающихся спортом регулярно и не занимающихся спортом вообще, может быть обусловлено тем, что в выборке учащихся, которые не занимаются спортом всего 4 человека. А это сильно влияет на показатели в процентном соотношении.

В ходе исследования мы также выяснили, что 6-7 часовой сон недостаточен для восстановления полноценной работоспособности ученика 6 класса. Из 48 опрошенных - 56,25% учащихся, согласно опросу плохо встают по утрам, так как ложатся спать поздно. А недостаток сна также сказывается на умственных возможностях организма, следовательно, 56,25% учащихся сознательно ограничивают умственные возможности своего организма.

Рис.3

Если рассматривать опрошенных, как две группы, одна из которых занимается спортом и физкультурой (35 чел.), а другая не занимается спортом и физкультурой (9+4=13 чел.). Каждую группу возьмем за 100 процентов. И вот, что мы видим, больший процент просыпающихся по утрам с трудом, именно те ребята, которые не занимаются спортом (рис.3).

Не занимаются спортом:

• просыпаются с трудом – 69,23%;
• просыпаются с легкостью – 30,77%.

Занимаются спортом:

• просыпаются с трудом – 51,43%;
• просыпаются с легкостью – 48,57%.

Вывод: Исследование подтвердило, что физическая активность влияет на умственные способности учащихся.

Заключение:

1. Физическая активность влияет на умственные способности человека.
2. Высокая работоспособность организма поддерживается рациональным чередованием периодов работы и отдыха.
3. Сон является необходимым условие восстановления умственной работоспособности человека.
4. Таким образом, умственная работоспособность человека зависит от физической активности и полноценного сна.

Список литературы

1. Богданов Г.П. Школьникам - здоровый образ жизни. - М, 1989 г. – 81 с.
2. Блинова Н.Г., «Практикум по психо-физиологической диагностике», г.Москва: гуманитарный исследовательский центр «Владос», 2000 г., 178 с.
3. Кузнецов В.С., «Коррекция состояния здоровья школьников средствами физической культуры», г. Москва: УЦ «Перспектива», 2012 г., 175 с.
4. Лебедева Н.Т., «Школа и здоровье учащихся», г. Минск: издательство «Университет», 1998 г. – 260 с.

Интернет-ресурсы:

1. vuzlit.ru,
2. moluch.ru,
3. sport.bobrodobro.ru

Постельный режим оказывает значительное нежелательное влияние на здоровых людей (как и у космонавтов в условиях невесомости), которое может превышать терапевтическое действие постельного режима у больных.

Так, например, в результате 3-недельного постельного режима у молодых здоровых людей ударный объем и ЧСС даже без нагрузки в положении лежа изменялись неблагоприятным образом. ЧСС повышалась, а сократительная способность миокарда снижалась.

Это следует считать неэкономичным типом реакции на гиподинамию. В положении стоя эти изменения усугублялись. Использование субмаксимальной нагрузки приводило к еще большим изменениям показателей кровообращения, причем нагрузка, выполняемая стоя, сопровождалась неадекватным снижением среднего артериального давления (АД), усиливающимся при максимальной нагрузке.

Отмеченные изменения свидетельствуют об уменьшении резервных возможностей кровообращения под влиянием гиподинамии, что может быть связано как с уменьшением массы миокарда, так и с ослаблением функциональных возможностей аппарата регуляции.

Недавние обзоры данных рандомизированных контролируемых исследований по влиянию постельного режима не показали улучшения состояния пациентов, соблюдавших предписанный им длительный постельный режим. Во многих случаях, наоборот, если не было обеспечено раннее начало двигательной активности, функциональное состояние организма ухудшалось.

Негативные эффекты длительного постельного режима и локальной иммобилизации становятся наиболее явными после 50 лет. Не только пожилые люди, но и пациенты с хроническими заболеваниями, а также инвалиды особенно подвержены негативным эффектам иммобилизации.

Например, у здоровых людей в результате длительного постельного режима развивается укорочение мышц спины и ног, особенно мышц, участвующих в движениях коленного и голеностопного суставов.

У пациентов с нарушением двигательного контроля, сопровождающимся слабостью конечностей и спастическим состоянием мышц, можно ожидать таких же осложнений, но они развиваются намного быстрее.

Здоровый человек может отреагировать на длительную гиподинамию в положении лежа атрофией, слабостью или ригидностью мышц и дискомфортом. У пациента с неврологическими нарушениями в результате длительного постельного режима значительно уменьшится независимое функционирование, поэтому предупреждение таких осложнений должно быть одним из основных принципов восстановления.

Глава 16. Мышечная активность.
из книги Лайнуса Полинга "Как жить дольше и чувствовать себя лучше"

Функции мышц в человеческом теле – производство работы и энергии, используя получаемые с пищей вещества, первую очередь углеводы и жиры.
Хорошему здоровью необходима хорошая мышечная активность. Нет ничего удивительного в том, что необходимым участником этого процесса является аскорбиновая кислота. Мышцы состоят примерно на 30% из белка актомицина, который в свою очередь состоит из двух видов фиброзных белков – актина и миозина. Мышцы способны выполнять свою работу только при определённых условиях – необходима энергия. Энергия добывается путём окисления питательных веществ – в первую очередь жиров.
В каждой клетке мышечных тканей имеются энергетические структуры – митохондрии, внутри которых происходит процесс окисления с образованием высокоэнергетических молекул АТФ и АДФ. Эти молекулы используются во множестве биохимических реакций, как источники энергии.
Необходимым компонентом для мышечной активности и производства энергии является КАРНИТИН. Это одна из многих ортомолекулярных субстанций человеческого тела – нормально присутствующая и необходимая для жизни. Это вещество было открыто в 1905 году русскими учёными Гулевичем и Кринбергом, изучавшими работу мышц. Они обнаружили это вещество в количестве 1% в красном мясе и в меньшем количестве в белом мясе и назвали его «carnis», лат. - «мясо».
Было установлено, что карнитин необходим для того, чтобы молекулы жира могли проникать внутрь митохондрии, где и происходит процесс окисления для производства энергии. Молекула карнитина вступает во взаимодействие с молекулой жира и молекулой коэнзима А – только этот комплекс способен проникнуть сквозь мембрану митохондрии. Внутри митохондрии происходит высвобождение карнитина, и он благополучно возвращается обратно в межклеточное пространство. Таким образом, карнитин служит «челноком» для проведения молекул жира внутрь митохондрии.
Уровень жира, который может сгореть определяется уровнем карнитина в мышцах, т.о. – карнитин – очень важная субстанция!
Мы получаем некоторое количество карнитина с пищей, особенно с красным мясом. Этим объясняется то, что именно красное мясо увеличивает мышечную силу. Мы способны так же синтезировать свой собственный карнитин из незаменимой аминокислоты лизина, который присутствует во многих белках, получаемых с пищей \ в основном с мясом \.
Синтез собственного карнитина возможен только с участием аскорбиновой кислоты. Оптимальный приём витамина С способен увеличить синтез карнитина из лизина. Количество карнитина в теле зависит от количества витамина С. Этим объясняется тот факт, что у тех моряков, у которых развивалась цинга, первым сигналом болезни была именно мышечная слабость.
Доктор Эван Камерон, лечивший раковых больных, приводит слова своего пациента: «Доктор, я сейчас чувствую себя сильным»,- через несколько дней после начала приёма по 10 г. аскорбиновой кислоты в день.
Человеческое тело состоит из мышц. Сердце – это мышца. Иммунная система способна выполнять свои функции «патрулирования» и уничтожения «чужих» благодаря актин-миозиновым волокнам, которые позволяют лейкоцитам активно двигаться.
Таким образом, роль витамина С для поддержания и улучшения здоровья не вызывает сомнения.

Энергетика мышечной деятельности.

Одно мышечное волокно может содержать 15 миллиардов толстых нитей. При том, что мышечные волокна активно сокращаются, в каждой толстой нити распадаются примерно 2500 молекул АТФ (нуклеотид, играющий важную роль в обмене энергии и веществ в организме) в секунду. Даже небольшие скелетные мышцы содержат тысячи мышечных волокон.

Основной функцией АТФ является передача энергии из одного места в другое, а не долгосрочное хранение энергии. В состоянии покоя скелетные мышечные волокна производят больше АТФ, чем они нуждается. В этих условиях АТФ передает энергию креатина. Креатин представляет собой небольшую молекулу, которую мышечные клетки собирают из фрагментов аминокислот. Передача энергии создает еще одно высокоэнергетическое соединение креатин фосфата (КФ).

АТФ + креатин АДФ + креатин фосфат

Во время мышечного сокращения происходит разрыв соединений АТФ, в результате этого образуется аденозиндифосфат (АДФ). Энергия, запасенная в креатинфосфате затем используется для «перезарядки» АДФ, превращая его обратно в АТФ через обратную реакцию.

АДФ + креатин фосфат + креатин

Фермент креатинфосфокиназа (КФК) облегчает эту реакцию. Когда мышечные клетки повреждены, происходит утечка КФК через клеточные мембраны в кровоток. Таким образом, высокая концентрация в крови КФК обычно указывает на серьезное повреждение мышц.

Отдыхающие скелетные мышечные волокна содержат примерно в шесть раз больше креатин фосфата как АТФ. Но когда мышечные волокна переживают устойчивое напряжение, эти энергетические запасы будут исчерпаны всего лишь примерно за 15 секунд. Мышечные волокна должны затем полагаться на другие механизмы для преобразования АДФ в АТФ.

Большинство клеток в организме генерируют АТФ через аэробный метаболизм в митохондриях и через гликолиз в цитоплазме. Аэробный метаболизм (сопровождающийся потреблением кислорода) обычно обеспечивает 95 % АТФ в покоящейся клетке. В этом процессе митохондрии поглощают кислород, АДФ, ионы фосфата и органические субстраты от окружающей цитоплазмы. Субстраты затем вводят цикл трикарбоновых кислот (также известный как цикл лимонной кислоты или цикл Кребса), ферментативный путь, который разрушает органические молекулы. Атомы углерода выпускаются, как двуокись углерода, атомы водорода курсируются дыхательными ферментами во внутренней митохондриальной мембране, где их электроны удаляются. После серии промежуточных шагов, протоны и электроны сочетаются с кислородом и образованием воды. В этом эффективном процессе высвобождается большое количество энергии и используется для создания АТФ.

Отдыхающие скелетные мышечные волокна полагаются почти исключительно на аэробный метаболизм жирных кислот, чтобы генерировать АТФ. Когда мышца начинает сжиматься, митохондрии начинают разрушение молекулы пировиноградной кислоты вместо жирных кислот. Пировиноградная кислота обеспечивается ферментативным путем гликолиза. Гликолиз является распадом глюкозы до пировиноградной кислоты в цитоплазме клетки. Этот процесс называется анаэробным, потому что он не требует кислорода. Гликолиз обеспечивает увеличение АТФ и генерирует 2 молекулы пировиноградной кислоты из каждой молекулы глюкозы. АТФ образуется в процессе гликолиза. Поскольку гликолиз может протекать в отсутствие кислорода, он может быть особенно важен, когда наличие кислорода ограничивает скорость производства митохондриальной АТФ. В большинстве скелетных мышц гликолиз является основным источником АТФ во время пиковых периодов активности. Расщепление глюкозы в этих условиях происходит в основном из резервов гликогена в саркоплазме. Гликоген представляет собой полисахарид цепочек молекул глюкозы. Типичные волокна скелетных мышц содержат большие запасы гликогена, которые могут составлять 1,5 % от общего веса мышц.

Энергопотребление и уровень мышечной активности.

В скелетных мышцах, при нахождении их в состоянии покоя, спрос на АТФ является низким. Более чем достаточно доступного кислорода митохондриям для удовлетворения этого спроса, в итоге они производят избыток АТФ. Дополнительный АТФ используется для создания запасов гликогена. Отдыхающие мышечные волокна поглощают жирные кислоты и глюкозу, которые доставляются кровотоком. Жирные кислоты расщепляются в митохондриях и АТФ генерируется для преобразования креатина в креатин фосфат и глюкозы в гликоген.

При умеренных уровнях физической активности увеличивается потребность в АТФ. Этот спрос удовлетворяется за счет митохондрий, когда скорость производства митохондриальной АТФ повышается, что увеличивает скорость потребления кислорода. Наличие кислорода не является ограничивающим фактором, потому что кислород может диффундировать (соединяться, смешиваться) в мышечном волокне достаточно быстро, чтобы удовлетворить митохондриальные потребности. Скелетные мышцы в этот момент зависят главным образом от аэробного метаболизма пировиноградной кислоты, чтобы генерировать АТФ. Пировиноградная кислота образуется в процессе гликолиза, который расщепляет молекулы глюкозы, полученные из гликогена в мышечных волокнах. Если запасы гликогена низки, мышечное волокно может также расщипить и другие субстраты, такие как липиды или аминокислоты. Пока спрос на АТФ может быть удовлетворен путем митохондриальной активности, обеспечивание АТФ гликолизом остается незначительным в общем энергетическом процессе мышечного волокна.

В пиковые уровни активности требуется много АТФ, в результате чего производство АТФ в митохондриях возрастает до максимума. Это максимальная скорость определяется наличием кислорода, а кислород не может диффундировать в мышечных волоконах достаточно быстро, чтобы дать возможность митохондрии для образования требуемого АТФ. В пиковых уровнях нагрузки митохондриальная активность может обеспечить лишь около одной трети от необходимого АТФ. Остальная часть приходится на гликолиз.

Когда гликолиз производит пировиноградную кислоту быстрее, чем она может быть использована в митохондрии, увеличивается уровень пировиноградной кислоты в саркоплазме. В этих условиях пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту.

Анаэробный процесс гликолиза позволяет клетке генерировать дополнительный АТФ, когда митохондрии не в состоянии удовлетворить текущие потребности в энергии. Тем не менее, производство анаэробной энергии имеет свои недостатки:

Молочная кислота представляет собой органическую кислоту, которая в жидкостях организма
диссоциирует на ионы водорода и отрицательно заряженного иона лактата. Таким образом, производство молочной кислоты может привести к снижению внутриклеточного рН. Буферы в саркоплазме могут противостоять рН сдвигам, но эти защиты ограничены. В конце концов изменения рН будут изменять функциональные характеристики ключевых ферментов.
Гликолиз является относительно неэффективным способом для генерации АТФ. В анаэробных условиях каждая молекула глюкозы генерирует 2 молекулы пировиноградной кислоты, которые превращаются в молочную кислоту. В свою очередь, клетка получает 2 молекулы АТФ через гликолиз. Если бы те молекулы пировиноградной кислоты катаболизировались бы аэробным способом в митохондриях, клетка получила бы 34 дополнительных молекул АТФ.

Мышечная усталость. Скелетные мышечные волокна устают тогда, когда они больше не могут сокращаться, несмотря на продолжение нервного импульса. Причина мышечной усталости изменяется в зависимости от уровня активности мышц. После коротких пиковых уровней деятельности, например таких, как 100-метровый забег на время, усталость может быть
результатом исчерпания запасов АТФ или от падения рН, который сопровождается накоплением молочной кислоты. После длительных напряжений, таких как марафон, усталость может включать физические повреждения саркоплазматического ретикулума, что мешает регуляции внутриклеточных + концентрации ионов Ca2. Мышечная усталость накапливается и последствия этого становятся более выраженными, поскольку все больше мышечных волокон начинают задействоваться этим состоянием. Результатом является постепенное снижение возможностей всех скелетных мышц.

Если мышечное волокно сокращается при умеренных уровнях и запросы АТФ могут быть удовлетворены через аэробный метаболизм, усталость не произойдет, пока запасы гликогена, липидов и аминокислот не будут исчерпаны. Этот тип усталости происходит с мышцами спортсменов долгих нагрузок, таких как марафонцы, после нескольких часов забегов на длинные дистанции.

Когда мышца производит внезапный, интенсивный всплеск активности на пиковых уровнях, большая часть АТФ обеспечивается путем гликолиза. После нескольких секунд до минуты, повышение уровня молочной кислоты снижает рН тканей и мышцы больше не могут функционировать нормально. Спортсмены, которые испытывают быстрые мощные нагрузки, такие как спринтеры в 100-метровом забеге, получают как раз этот тип мышечной усталости.

Для нормальной функциональности мышц требуется: 1) существенные внутриклеточные энергетические запасы, 2) нормальное кровообращение и 3) нормальная концентрация кислорода в крови. Все, что препятствует одному или более из этих факторов, будет способствовать преждевременной усталости мышц. Например, снижение кровотока от тесной одежды, расстройство кровообращения или потеря крови замедляет доставку кислорода и питательных веществ, ускоряя при этом накопление молочной кислоты, а также способствует мышечной усталости.

Восстановительный период. При сокращении мышечных волокон условия в саркоплазме меняются. Потребляются энергетические запасы, выделяется тепло и, если сокращение было пиковым, генерируется молочная. В период восстановления, условия в мышечных волокнах возвращаются к нормальным. Может занять несколько часов для того,чтобы мышечные волокона оправились от периода умеренной активности. После длительной деятельности на более высоких уровнях активности, полное восстановление может занять неделю. В период восстановления, когда кислорода имеется в изобилии, молочная кислота может быть переработана путем конвертации обратно в пировиноградную кислоту.

Пировиноградная кислота может быть использована или митохондрией для генерации АТФ, или в качестве субстрата для ферментов, которые синтезируют глюкозу и восстанавливают запасы гликогена.

В период нагрузок молочная кислота диффундирует из мышечных волокон в кровоток. Этот процесс продолжается после того, как напряжение закончилось, потому что внутриклеточные концентрации молочной кислоты все еще относительно высоки. Печень поглощает молочную кислоту и преобразует ее в пировиноградную кислоту. Приблизительно 30% этих молекул пировиноградной кислоты расщепляются, обеспечивая АТФ, необходимый для превращения других молекул пировиноградной кислоты в глюкозу. Молекулы глюкозы затем выпускаются в обращение, где они поглощаются скелетными мышечными волокнами и используются для восстановления их запасов гликогена. Эта перетасовка молочной кислоты в печени и глюкозы к мышечным клеткам называется циклом Кори.

В период восстановления кислород легко доступен и потребность тела в кислороде остается повышенной, выше нормального уровня покоя. Восстановительный период подпитывается от АТФ. Чем больше АТФ требуется, тем больше кислорода будет необходимо. Кислородный долг или избыточное послетренировочное потребление кислорода, созданное во время физических упражнений, является тем самым количеством кислорода, которое необходимо для нормального восстановления. Скелетные мышечные волокна, которые должны восстановить АТФ, креатинфосфат и гликоген, в концентрации своих прежних уровнях и клетки печени, которые генерируют АТФ, необходимый для превращения избыточной молочной кислоты в глюкозу, несут ответственность за большую часть дополнительного потребления кислорода. В то время, как кислородный долг восполняется, частота и глубина дыхания увеличиваются. В результате, вы будете продолжать дышать тяжело достаточно долго после прекращения интенсивных тренировок.

Тепловые потери мышечной активности генерирует значительные объемы тепла. Когда происходит катаболическая реакция, например, при пробое гликогена или реакций гликолиза, мышечные волокна захватывают только часть выделенной энергии. Остальная высвобождается в виде тепла. Отдыхающие мышечные волокна, опирающиеся на аэробный метаболизм, захватывают около 42 % энергии, выделяемой в катаболизме. Другие 58 % согревают саркоплазму тканевой жидкости и циркулирующую кровь. Активные скелетные мышцы выпускают около 85 % тепла, необходимого для поддержания нормальной температуры тела.

Когда мышцы становятся активными, их энерго-потребление резко возрастает. Поскольку производство анаэробной энергии становится основным методом АТФ, мышечные волокна уже менее эффективно поглощают энергию. В пиковых уровнях нагрузки, только около 30 % от выделенной энергии сохраняется в виде АТФ, а остальные 70 % согревают мышцы и окружающие их ткани.

Гормоны и мышечный метаболизм. Метаболическая активность в скелетных мышечных волокнах регулируется гормонами эндокринной системы. Гормон роста из гипофиза и тестостерон (основной половой гормон у мужчин) стимулируют синтез сократительных белков и расширение скелетных мышц. Гормоны щитовидной железы поднимают скорость потребления энергии при отдыхе. Во время интенсивной физической активности, гормоны надпочечники, особенно адреналин, стимулируют мышечный обмен веществ и увеличивают продолжительность стимуляции и силу сокращения.

Физиология мышечной деятельности

Ни один акт жизнедеятельности не осуществляется без мышечного сокращения, будь то сокращение сердечной мышцы, стенок кровеносных сосудов или движение глазного яблока. Мышцы - надежный биодвигатель. Их работа - не только простейший рефлекс, но и совокупность сотен сложнейших по координации пространственных перемещений.

У человека более 600 мышц, которые можно назвать универсальным тончайшим инструментом. С их помощью человек практически неограниченно воздействует на окружающий мир и реализует себя в многообразных видах деятельности. Например, мы не научились бы писать, если бы не были развиты мышцы руки и пальцев, не могли бы мастерить разнообразные предметы. Пальцы музыканта-виртуоза творят чудеса. Человек способен взметнуть на прямые руки штангу весом 265 кг. Акробаты и гимнасты в одном прыжке успевают прокрутить тройное сальто. Не менее удивительна способность мышц к длительной напряженной работе - выносливости: марафонскую дистанцию (42 км 195 м) сейчас даже женщины пробегают быстрее чем за 2 ч 30 мин.

В форме обратной связи мышцы влияют на тонус и уровень активности центральной нервной системы, которая совершенствовалась в течение сотен тысяч лет вместе с эволюционным усложнением поведенческих реакций.

Возможности мышечной системы огромны. Одна из главных ее особенностей в том, что ее работой можно управлять произвольно, то есть усилием воли. А через мышцы можно воздействовать в конечном итоге на процессы энергообеспечения. Ведь физическая работа совершается за счет внутренних энергетических ресурсов, источником которых служат углеводы, белки к жиры, поступающие с пищей.

Энергия, заключенная в потребляемых продуктах, переходит в результате цикла биохимических реакции во внутреннюю биоэнергию, а затем расходуется, например, на работу мышечной системы, умственную деятельность, а также на образование тепла. Ни на мгновение не прекращаются химические реакции, поддерживающие жизнь клеток нашего организма за счет постоянного потребление энергии.

Мышление, интеллектуальная работа также связаны с движением, только не с непосредственно физическим. В клетках мозга есть движение (на уровне обмена веществ) энергоносителей: возбуждается биоэлектрический «потенциал действия», кровь доставляет к мозгу вещества, богатые энергией, а затем удаляет продукты их распада. «Движение» в клетках мозга представляет собой изменение биоэлектрического потенциала и его поддержание благодаря непрерывно протекающим биохимическим реакциям - реакциям обмена, постоянно требующим доставки «энергосырья». Вот почему для продуктивной интеллектуальной работы так важно усиление кровотока.

В основе существования живых организмов лежит непрерывность обменных процессов - происходит своеобразный круговорот элементов жизнеобеспечения. Поэтому так важна роль мышечной деятельности - естественного фактора, ускоряющего интенсивность обменных процессов.

Что же такое мышечная деятельность и как она влияет на обмен веществ?

Мышца представляет собой жгут из очень тонких продольных волокон - миофибрилл, в состав которых входит сократительный белок актомиозин. Сокращение мышцы происходит за счет электромагнитных сил, заставляющих тонкие и толстые нити двигаться навстречу друг другу так же, как металлический сердечник втягивается в катушку электромагнита. Возбуждение, передаваемое биоэлектрическими импульсами по нервным волокнам со скоростью около 5 м/с, вызывает суммарное укорочение миофибрилл и увеличение поперечного размера мышцы.

Механизм мышечной работы с точки зрения биоэнергетики схематически показан на рис. 1.

Рис. 1. Биоэнергетический механизм мышечной работыю

Чем больше укорачиваются мышечные волокна и мощнее сокращение, тем выше уровень потребления энергии, заключенной в клетках мышц в вице аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ синтезируется в клеточных «энергостанциях» - митохондриях путем расщепления углеводов, жиров и белков, доставляемых кровью через капилляры.

Не менее важна и величина механического сопротивления, преодолеваемого мышцей. Это сопротивление определяет интенсивность нервно-мышечного импульса, а также обеспечивает равномерное растяжение мышечной ткани (при ее сокращении) от первоначальной длины до конечного размера. Значит, чем выше уровень нервно-мышечного возбуждения, тем больше расходуется биохимической энергии. Наибольший физиологический КПД достигается, если при движении костных рычагов, преодолевающих внешнее сопротивление, сохраняется одинаковое мышечное напряжение (работа в изотоническом режиме).

Важна также интенсивность мышечной работы, то есть ее количество в единицах времени, и ее длительность, которые обусловлены энергетическими возможностями организма.

Движение - одно из главных условий существования человека в окружающей среде, а возможно оно только за счет деятельности мышечной системы, значит, мышцы надо постоянно тренировать. Физиологическая активность любого организма зависит от его биологической мощности, а она, в свою очередь, от работоспособности мышц, «подчиняющихся» волевому управлению. Образно говоря, здоровье - зеркало нагрузок. Притча о Милоне Кротонском рассказывает о юноше, носившем на своих плечах быка, с ростом которого росла и сила Милона.

Нагрузкой на мышцы можно эффективно регулировать не только энергообмен, но и общий обмен веществ в организме. Это наиболее естественный способ «управления» биопотенциалом, вызывающий положительные изменения во всех органах и системах. А их состояние и определяет уровень нашего здоровья.

Психика как система управления поведением, в частности сложнейшими движениями скелетных звеньев, тесно связана с телом (соматика), прежде всего с мышцами, которые обладают способностью трансформировать внутренние энергетические ресурсы, содержащиеся в АТФ. Недаром в последние десятилетия сделан акцент на изучение организма с точки зрения психосоматики. Поэтому часто у людей физически не активных, у которых мышцы, в том числе и сердечная, не тренированы и не развиты, нарушаются не только процессы энергообмена, но и работа центральной нервной системы, «ответственной» за нормальное функционирование организма, так как от величины нервно-мышечного напряжения зависит интенсивность биохимических реакций и в нервных клетках, также постоянно нуждающихся в энергообеспечении. Другими словами, деятельность центральной нервной системы зависит и от работы мышц. Именно поэтому движение, физическая активность позволяют не только сохранять, но и повышать функциональные возможности организма, которые определяют уровень здоровья. Поэтому, если вы регулярно будете заниматься физическими упражнениями, ощутимые результаты скажутся довольно скоро. Что выбрать - решать вам самим. Попробуйте освоить атлетическую гимнастику без снарядов - может быть, это то, что вам нужно?

Физиология дыхания Дыхание состоит из двух фаз: вдох и выдох. Во время вдоха сокращаются мышцы диафрагмы и межреберные мышцы. Диафрагма прогибается вниз, надавливая на органы брюшной полости и увеличивая объем грудной клетки; в результате сокращения межреберных мышц