Воздействие физических нагрузок на развитие мышц человека в условиях севера

Чередование сокращений и расслаблений мышцы не нарушает кровообращения в ней, количество капилляров увеличивается, ход их остается более прямолинейным. Количество нервных волокон в мышцах, выполняющих преимущественно динамическую функцию, в 4—5 раз больше, чем в мышцах выполняющих преимущественно статистическую функцию. Двигательные бляшки вытягиваются вдоль волокна, контакт их с мышцей увеличивается, что обеспечивает лучшее поступление нервных импульсов в мышцу.

При пониженной нагрузке мышцы становятся дряблыми, уменьшаются в объеме, капилляры их суживаются, в результате чего мышечные волокна истощаются, двигательные бляшки становятся меньших размеров. Длительная гиподинамия приводит к значительному снижению силы мышц.[9]

При умеренных нагрузках мышцы увеличиваются в объеме, в них улучшается кровоснабжение, открываются резервные капилляры. По наблюдениям П.З. Гудзя, под влиянием систематической тренировки происходит рабочая гипертрофия мышц, которая является результатом утолщения мышечных волокон (гипертрофии), а также увеличения их количества (гиперплазии). Утолщение мышечных волокон сопровождается увеличением в них ядер, миофибрилл. Увеличение числа мышечных волокон происходит тремя путями: посредством расщепления гипертрофированных волокон на два—три и более тонких, вырастания новых мышечных волокон из мышечных почек, а также формирования мышечных волокон из клеток сателлитов, которые превращаются в миобласты, а затем в мышечные трубочки. Расщеплению мышечных волокон предшествует перестройка их моторной иннервации, в результате чего на гипертрофированных волокнах формируются одно—два дополнительных моторных нервных окончания. Благодаря этому после расщепления каждое новое мышечное волокно имеет собственную мышечную иннервацию. Кровоснабжение новых волокон осуществляется новообразующимися капиллярами, которые проникают в щели продольного деления. При явлениях хронического переутомления одновременно с возникновением новых мышечных волокон происходит распад и гибель уже имеющихся. Важное практическое значение при перетренированности имеет двигательный режим. Установлено, что гиподинамия действует отрицательно на мышцы. При постепенном же уменьшении нагрузок нежелательных явлений в мышцах не возникает. Широкое применение метода динамометрии позволило установить силу отдельных групп мышц у спортсменов и составить как бы топографическую карту. В таблице 1 приведены некоторые данные о силе различных групп мышц у спортсменов. Из таблицы видно, насколько значительно различные нагрузки влияют на развитие определенных групп мышц.

Таблица 1

Показатели силы некоторых мышц (в кг) у спортсменов

Все эти особенности связаны с неодинаковым биохимическими условиями в работе двигательного аппарата и требованиями, предъявляемыми к нему в различных видах спорта. При тренировке начинающих спортсменов необходимо обращать  особое внимание на развитие силы «ведущих» групп мышц.[10]

  Поскольку сила мышцы зависит от ее поперечного сечения, увеличение его сопровождается ростом силы данной мышцы. Увеличение мышечного поперечника в результате физической тренировки называется рабочей гипертрофией мышцы (от греч. "трофос"-питание). Мышечные волокна, являющиеся высокоспециализированными дифференцированными клетками, по-видимому, не способны к клеточному делению с образованием новых волокон. Во всяком случае, если деление мышечных клеток и имеет место, то только в особых случаях и в очень небольшом количестве. Рабочая гипертрофия мышцы происходит почти или исключительно за счет утолщения (увеличения объема) существующих мышечных волокон. При значительном утолщении мышечных волокон, возможно, их продольное механическое расщепление с образованием "дочерних" волокон с общим сухожилием. В процессе силовой тренировки число продольно расщепленных волокон увеличивается. Можно выделить два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон - саркоплазматический и миофибриллярный. Саркоплазматическая рабочая гипертрофия - это утолщение мышечных волокон за счет преимущественного увеличения объема саркоплазмы, т.е. не сократительной их части. Гипертрофия этого типа происходит за счет повышения содержания не сократительных (в частности, митохондриальных) белков и метаболических резервов мышечных волокон: гликогена, без азотистых веществ, креатин фосфата, миоглобина и др. Значительное увеличение числа капилляров в результате тренировки также может вызывать некоторое утолщение мышцы. Наиболее предрасположены к саркоплазматической гипертрофии, по-видимому, медленные и быстрые окислительные волокна. Рабочая гипертрофия этого типа мало влияет на рост силы мышц, но зато значительно повышает способность к продолжительной работе, т.е. увеличивает их выносливость. Миофибриллярная рабочая гипертрофия связана с увеличением числа и объема, миофибрилл, т.е. собственно-сократительного аппарата мышечных волокон. При этом возрастает плотность укладки миофибрилл в мышечном волокне. Такая рабочая гипертрофия мышечных волокон ведет к значительному росту МС мышцы. Существенно увеличивается и абсолютная сила мышцы, а при рабочей гипертрофии первого типа она или совсем не изменяется, или даже несколько уменьшается. По-видимому, наиболее предрасположены к миофибриллярной гипертрофии быстрые мышечные волокна.[7]

Очень важную роль в регуляции объема мышечной массы, в частности в развитии гипертрофии мышц, играют андрогены (мужские половые гормоны). У мужчин они вырабатываются половыми железами (семенниками) и в коре надпочечников, а у женщин - только в коре надпочечников. Соответственно у мужчин количество андрогенов в организме больше, чем у женщин. Роль андрогенов в увеличении мышечной массы проявляется в следующем.

Возрастное развитие мышечной массы идет параллельно с увеличением продукции андрогенных гормонов. Первое заметное утолщение мышечных волокон наблюдается в 6-7-летнем возрасте, когда усиливается образование андрогенов. С наступлением полового созревания (в 11-15 лет) начинается интенсивный прирост мышечной массы у мальчиков, который продолжается и после периода полового созревания. У девочек развитие мышечной массы в основном заканчивается с периодом полового созревания. Соответствующий характер имеет и рост мышечной силы в школьном возрасте.

Даже после коррекции показателей силы с размерами тела силовые показатели у взрослых женщин ниже, чем у мужчин. Вместе с тем если у женщин в результате некоторых заболеваний усиливается секреция андрогенов надпочечниками, то интенсивно увеличивается мышечная масса, появляется хорошо развитый мышечный рельеф, возрастает мышечная сила.[2]

Силовая тренировка связана с относительно небольшим числом повторных максимальных или близких к ним мышечных сокращений, в которых участвуют как быстрые, так и медленные мышечные волокна. Однако и небольшого числа повторений достаточно для развития рабочей гипертрофии быстрых волокон, что указывает на их большую предрасположенность к развитию рабочей гипертрофии (по сравнению с медленными волокнами). Высокий процент быстрых волокон в мышцах служит важной предпосылкой для значительного роста мышечной силы при направленной силовой тренировке. Поэтому люди с высоким процентом быстрых волокон в мышцах имеют более высокие потенциальные возможности для развития силы и мощности.

Тренировка выносливости связана с большим числом повторных мышечных сокращений относительно небольшой силы, которые в основном обеспечиваются активностью медленных мышечных волокон. Поэтому понятна более выраженная рабочая гипертрофия медленных мышечных волокон при этом виде тренировки по сравнению с гипертрофией быстрых волокон, особенно быстрых гликолитических.

Есть два способа напряжения мышц - динамический и статический. Под влиянием тренировки в динамическом или статическом режимах в мышцах происходят соответствующие морфологические изменения: тренировка статическими нагрузками приводит к преобладанию признаков, характерных для тонических волокон (группировка миофибрилл, увеличение саркоплазмы); динамический режим тренировок приводит к преобладанию признаков тетанических волокон (равномерное распределение миофибрилл, уменьшение саркоплазмы, уменьшение миоглобина).

Это, конечно, не значит, что биохимические и морфологические особенности настолько специфичны, что исключают возможность выполнения мышцами нагрузок другого типа. Наоборот, это приводит к увеличению диапазона их возможностей.

Из приведенных выше данных видно, что статические упражнения не являются нефизиологичными. Характер деятельности мышц, например, при поддержании позы и при осуществлении так называемых активных движений существенно различен. Это приводит и к соответствующим морфологическим изменениям в самих мышцах. Тренировка мышц в статическом и динамическом режимах увеличивает функциональные возможности опорно-двигательного аппарата.

Не следует, однако, считать, что перестройка мышц в процессе их деятельности, увеличение их объема есть конечная цель физической тренировки. Например, в различных системах атлетизма и культуризма главное внимание уделяется увеличению мышечной массы, но при этом движения становятся менее ловкими, уменьшается выносливость к длительным физическим нагрузкам. Повышенное содержание гликогена в мышечных волокнах в момент развития большой мощности приводит к созданию огромного кислородного долга, справиться с которым организму без соответствующей тренировки довольно трудно.[9]

Специальные исследования рабочей гипертрофии мышц на щенках показали, что абсолютный вес, например портняжной мышцы, увеличивается на 42,8 %. Но это увеличение идет за счет перегруппировки мышечных волокон в более крупные пучки (при этом возрастает сила) и главным образом за счет увеличения толщины волокон, а не за счет их числа. Во всяком случае, если число мышечных волокон и увеличивается, то совсем незначительно. Именно этот факт и объясняет быстрое уменьшение силы и появление дряблости мышц после прекращения их "накачки".

Мышечная работа есть проявление деятельности всего организма в целом, перестройка, происходит во всех органах и системах и в первую очередь в центральной нервной системе.

Статические упражнения, являясь одной из форм произвольной мышечной деятельности, вызывают значительные изменения корковых процессов. При статических усилиях в коре мозга в области двигательного анализатора возникает ограниченный очаг возбуждения, поддерживаемый с одной стороны формированием волевых импульсов, с другой - возбуждениями, приходящими от работающих мышц.

Наиболее характерным результатом статических упражнений является заторможенность целого ряда функций из-за возникновения в центральной нервной системе отрицательной индукции. Выраженность индукционных (то есть взаимных) отношений тем сильнее, чем выше волевое усилие. Причем это состояние более отчетливо проявляется при максимальном напряжении небольшой группы мышц, чем при среднем усилии большой группы мышц, хотя расход энергии в последнем случае может быть во много раз больше, чем в первом. После прекращения статического усилия, все заторможенные прежде функции осуществляются на более высоком уровне.[10]

Это явление известно как феномен Линдгарда. Объяснялось оно раньше усилением обмена веществ в мышцах после притока к ним свежей крови, доступ которой во время статической нагрузки был затруднен в результате сдавливания сосудов напряженными мышцами. Однако в настоящее время такое объяснение признается несостоятельным, так как при тренировке феномен Линдгарда сглаживается и исчезает; уходит также субъективное чувство усталости, а вместо него ощущается прилив бодрости и новых сил. Вероятно, возбужденностью ранее заторможенных центров и объясняется ощущение бодрости и свежести после выполнения статических упражнений.

Во время статических упражнений усиливаются некоторые функции организма. Так, резко увеличивается свертываемость крови, повышается количество лейкоцитов; происходят и другие изменения, свидетельствующие о повышенной мобилизации защитных свойств крови. Происходит также нормализация всех функций организма. Так, повышенная или пониженная желудочная кислотность во время статической работы становится нормальной; нормализуется также желудочная эвакуация, независимо от того была она до работы ускоренной или замедленной. Эти и подобные наблюдения в клинике внутренних болезней позволили проф. Н.К. Верещагину сделать следующий вывод: "До сих пор врачи и слышать не хотели о статических нагрузках для больных, мы же теперь рекомендуем вводить элементы статических нагрузок в практику врачебной гимнастики".

Применение статических упражнений в практике спортивных тренировок показало их высокую эффективность. Так, восьмимесячные занятия с группой юношей в возрасте 16-17 лет (с включением в тренировочный цикл статических усилий) показали, что сила сгибателей кисти возросла на 31 %, сгибателей предплечья - на 28, разгибателей туловища - на 30 %. Статистически достоверно увеличилась статическая выносливость этих групп мышц. Прирост силы способствовал значительному улучшению результатов в контрольных упражнениях, требующих силовой выносливости. Все это одновременно не ухудшило показатели в беге, в прыжках (в длину и высоту) и толкании ядра. Не наблюдались задержки в физическом развитии: имелась достоверная прибавка в весе, росте, жизненной емкости легких. Специальный углубленный медицинский осмотр не обнаружил отрицательных последствий применения статических нагрузок. Исследование морфологической картины крови также показало, что к концу тренировок реакция на нагрузку оказалась более благоприятной.

Полученные данные не только доказывают безвредность применения статических напряжений, но и их целесообразность. Нет сомнения, что в здоровом организме статические нагрузки противодействуют возникновению патологического состояния.