Физическое утомление

Длительные и интенсивные мышечные нагрузки приводят к временному снижению физической работоспособности организма -утомлению. Процесс утомления затрагивает изначально ЦНС, затем нервно-мышечный синапс и в последнюю очередь мышцу. Так, люди, которые недавно лишились руки или ноги, еще долгое время ощущают их наличие. Совершая мысленно работу отсутствующей конечностью, они вскоре заявляли о своей усталости. Это доказывает, что процессы утомления развиваются в ЦНС, поскольку никакой мышечной работы не производилось.

Утомление - это нормальный физиологический процесс, выработанный для защиты физиологических систем от систематического переутомления, которое является патологическим процессом и ведет к расстройству деятельности нервной и других физиологических систем организма. Рациональный отдых быстро способствует восстановлению работоспособности. После физической работы полезно сменить род деятельности, так как полный покой медленнее восстанавливает силы.

Развитие мышечной системы

Мышечная система ребенка в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц как структурных единиц мышечной системы происходит гетерохронно. Процесс «чернового» формирования мышц заканчивается к 7-8-й неделе пренатального развития. На этом этапе раздражение кожных рецепторов уже вызывает ответные двигательные реакции плода, что свидетельствует об установлении функциональной связи между тактильной рецепцией и мышечной системой. В последующие месяцы интенсивно идет функциональное созревание мышечных клеток, связанное с увеличением количества миофибрилл и их толщины. После рождения созревание мышечной ткани продолжается. Мышечная масса растет в основном за счет увеличения продольных и поперечных размеров мышечных волокон, а не количества миофибрилл, общее число которых увеличивается незначительно (около 10%). В частности, интенсивный рост волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатном периоде. Начиная с 14-15 лет микроструктура мышечной ткани практически не отличается от взрослой. Однако утолщение мышечных волокон может продолжаться до 30-35 лет.

Сначала развиваются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка на данном возрастном этапе. Развитие мышц верхних конечностей обычно предшествует развитию мышц нижних конечностей. Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мышцы плеча и предплечья формируются быстрее мелких мышц кисти. У годовалого малыша мышцы рук и плечевого пояса развиты лучше, чем мышцы таза и ног. Особенно интенсивно развиваются мышцы рук в 6-7 лет. Общая масса мышц быстро нарастает в период полового созревания: у мальчиков - в 13-14 лет, а у девочек - в 11-12.

В табл. 2.1 приведены данные, характеризующие массу скелетных мышц в процессе постнатального развития детей и подростков.

Таблица 2.1

Нарастание массы скелетных мышн с возрастом

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость, лабильность, сократимость и скорость проведения возбуждения мышечных волокон, изменяется мышечный тонус. У новорожденного отмечается повышенный мышечный тонус, а тонус мышц, вызывающих сгибание конечностей, преобладает над тонусом мышц-разгибателей. В результате руки и ноги грудных детей находятся чаще в согнутом состоянии. Интенсивное развитие и увеличение тонуса разгибателей, свойственные взрослому организму, происходят к 5 годам. У детей плохо выражена способность мышц к расслаблению, которая с возрастом увеличивается. С этим обычно связана скованность движений у детей и подростков. Только после 15 лет движения становятся более пластичными.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота, сила, ловкость, гибкость и выносливость. Их развитие происходит неравномерно (гетеро-хронно) и зависит от функционального состояния организма и тренировки. Для развития каждого качества имеются определенные сенситивные (чувствительные) периоды индивидуального развития, когда может быть получен максимальный прирост. Индивидуальная особенность формирования двигательных качеств и их проявление во многом обусловлены генетической программой. Прежде всего развиваются быстрота и ловкость движений. Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое человек в состоянии произвести за единицу времени. Быстрота определяется тремя показателями: скоростью одиночного движения, временем двигательной реакции и частотой движений. С физиологической точки зрения развитие быстроты обусловлено следующими факто-

рами: лабильностью (функциональной подвижностью) нервных центров и скелетных мышц, их энергетической обеспеченностью и соотношением быстрых и медленных волокон. Лабильность - предельный ритм импульсов, который нервные центры способны воспроизвести в единицу времени, что зависит от взаимоперехода возбуждения и торможения в двигательных центрах коры и в работающих мышцах. Энергетическое обеспечение движений осуществляется за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфагенов (АТФ и креатинфосфата), как наиболее скоростного энергетического механизма. Соотношение быстрых (белых) мышечных волокон, в которых происходит главным образом анаэробное расщепление фосфагенов, и медленных (красных), в которых осуществляется аэробное окисление углеводов, в определенной степени генетически запрограммировано, хотя и может изменяться в зависимости от характера двигательной активности.

Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4-5 лет и к 13-14 годам достигает уровня взрослого. К 13-14 годам уровня взрослого достигает и время простой двигательной реакции, которая обусловлена скоростью физиологических процессов в нервно-мышечном аппарате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7-10 лет она выше, чем у девочек, ас 13-14 лет частота движений девочек превышает этот показатель у мальчиков. Наконец, максимальная частота движений в заданном ритме также резко увеличивается в 7-9 лет. Наибольший прирост быстроты в результате тренировок наблюдается у детей от 9 до 12 лет.

До 13-14 лет завершается в основном развитие ловкости, которая связана со способностью детей и подростков осуществлять точные, координированные и быстрые движения. Следовательно, ловкость связана, во-первых, с пространственной точностью движений, во-вторых, с временной, в-третьих, с быстротой решения сложных двигательных задач. Развитие ловкости, начиная с 3-4 лет, быстро совершенствуется в первом и во втором детстве, чему способствует хорошая эластичность мышечных волокон и связочного аппарата у детей этого возраста. Наибольший прирост точности движений наблюдается с 4-5 до 7-8 лет. До 6-7 лет дети не в состоянии совершать тонкие точные движения в предельно короткое время. Затем постепенно развивается пространственная точность движений, а за ней - временная. Наконец, в последнюю очередь совершенствуется способность быстро решать двигательные задачи в различных ситуациях. Ловкость продолжает улучшаться до 17 лет. Интересно, что спортивная тренировка оказывает существенное влияние на развитие ловкости, и у 15-16-летних спортсменов точность движений в два раза выше, чем у нетренированных подростков того же возраста.

Гибкость - это степень подвижности отдельных частей человеческого тела относительно друг друга, которая выражается в амплитуде (размахе) движений. Она зависит от анатомических особенностей суставных поверхностей, характера их сочленений, эластичности тканей, окружающих суставы, а также от функционального состояния центральной нервной системы и двигательного аппарата. Способность воспроизводить амплитуду движений максимально увеличивается в 7-10 лет и после 12 лет практически не изменяется, а точность воспроизведения малых угловых смещений (до 10-15°) увеличивается до 13-14 лет.

Большое значение для развития силы имеет формирование костной и мышечной системы. Сила отдельных групп мышц развивается неравномерно, поэтому в каждом возрастном периоде существуют разные соотношения между силой различных мышц. У дошкольников сила мышц туловища больше, чем мышц конечностей. В связи с повышенным мышечным тонусом и превышением силы мышц-сгибателей над разгибателями у дошкольников и младших школьников затрудняется сохранение выпрямленных поз, поэтому они могут поддерживать вертикальную позу без утомления не более 2 мин. У младших школьников наибольшую силу имеют мышцы-сгибатели туловища, бедра и подошвы. Сила мышц-разгибателей этих частей тела возрастает к 9-11 годам. Слабое развитие «мышечного корсета» вызывает искривление позвоночника, нарушение осанки при несоблюдении гигиенических правил. Слабость развития мышц стопы приводит к плоскостопию. Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школьном возрасте, особенно интенсивно сила увеличивается с 10-12 до 16-17 лет. У девочек прирост силы происходит несколько раньше, с 10-12 лет, а у мальчиков - с 13-14. Тем не менее, мальчики по этому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек, но особенно четкое различие проявляется с 13—14 лет.

Позже других физических качеств развивается выносливость, характеризующаяся временем, в течение которого сохраняется достаточный уровень работоспособности организма без развития утомления. Факторами развития выносливости является степень сформированности кислородтранспортной системы организма - дыхательной, сердечнососудистой и системы крови. Эти системы обеспечивают снабжение организма кислородом и его транспорт к работающим мышцам, благодаря чему включаются механизмы аэробного энергообеспечения мышц. Существуют возрастные, половые и индивидуальные отличия в выносливости. Выносливость (особенно к статической работе) детей дошкольного возраста находится на низком уровне. Интенсивный прирост выносливости к динамической работе наблюдается с 11-12 лет. Так, если принять объем динамической работы школьников 7 лет за 100%, то у 10-летних он будет составлять 150%, а у 14-15-летних подростков - более 400% (М.В. Антропова, 1968). Так же интенсивно с 11-12 лет нарастает у школьников выносливость к статическим нагрузкам. В целом к 17-19 годам выносливость учащихся составляет около 85% от уровня взрослого. Сенситивным периодом развития выносливости является юношеский возраст, когда в достаточной мерс созревают функции кардиореспираторной системы. Своего максимального уровня она достигает к 22-25 годам.

В целом к 13-15 годам заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора, которое особенно интенсивно происходит в возрасте 7-12 лет.

При старении масса мышц снижается и к 70-90 годам составляет примерно 50% от уровня в зрелом возрасте. Это происходит за счет уменьшения диаметра мышечных волокон и количества жидкости в ткани. Параллельно также уменьшаются сила и быстрота сокращения мышц, их возбудимость, эластичность, гибкость, точность, выносливость, что выражается в уменьшении амплитуды и плавности движений, нарастании ригидности, нарушении координации (неловкая походка), уменьшении мышечного тонуса, замедлении движений. Это обусловлено удлинением потенциала действия в миоцитах, замедлением скорости проведения возбуждения, уменьшением силы нервных процессов и ухудшением энергетического обмена в клетках.