Zmęczenie
Zmęczenie fizyczne jest stanem fizjologicznym objawiającym się przejściowym zmniejszeniem sprawności ruchowej organizmu. Zmęczenie stanowi mechanizm zabezpieczający organizm przed nadmiernym wysiłkiem i tym samym przed nadmiernym zaburzeniem homeostazy ustroju. Zmęczenie fizyczne spowodowane jest intensywną pracą mięśni, w następstwie której zachodzą określone zmiany biochemiczne. Zmiany czynnościowe dotyczą także układu nerwowego i humoralnego przez co zakłócona zostaje homeostaza.
Zmęczenie jest spowodowane następującymi czynnikami:
- niedotlenienie pracujących tkanek;
- gromadzenie się metabolitów beztlenowej przemiany materii;
- wyczerpanie się zasobów glikogenu w mięśniach;
- odwodnienie miocytów;
- przesunięcia jonowe;
- hipoglikemia;
- zmiany w stanie czynnościowym OUN (znużenie neuronów → indukcja hamowania impulsu).
Znużenie jest subiektywnym objawem zmęczenia. Stopień znużenia najczęściej odpowiada stopniowi rzeczywistego obniżenia zdolności do ruchu i pracy. Istnieją jednak sytuacje w których te relacje są zaburzone. Znużenie wywołane jest bowiem przez czynniki psychiczne (emocjonalne). Człowiek ma zdolność wywołania u siebie stanu znużenia przy równoczesnym braku zmęczenia rzeczywistego (mięśni), np. brak psychicznej motywacji do wysiłku fizycznego (brak psychicznego zainteresowania ruchem w danej chwili) przy równoczesnej jego realizacji. Znużenie jest wówczas powodem małej wydajności i efektywności ruchu (pracy). Sytuacja odmienna: istnieje rzeczywiste zmęczenie mięśni przy równoczesnej podbudowie psychicznej, przejawiającej się celowością i chęcią wykonania efektywnego i wydajnego ruchu (pracy). Wówczas wykonany ruch (praca) nie przejawią obniżenia wydajności i efektywności. Wykonywaniu pracy (ruchu) towarzyszy napięcie emocjonalne związane z zainteresowaniem pracą, świadomością wielkiego celu. Są to przykłady które udowadniają wpływ I i II układu sygnałów oraz czynności myślowych na przebieg zmęczenia i znużenia oraz pośrednio (przez układ nerwowy) na samą pracę mięśni.
Na przebieg rozwoju zmęczenia oddziałują troficzne wpływy układu nerwowego. Przy drażnieniu nerwów współczulnych nasileniu ulegają procesy oksydacyjne, synteza ATP, zwiększeniu ulega rezerwa zasadowa i przewodnictwo elektryczne. Drażnienie nerwów współczulnych pobudza także przewodzenie impulsu z połączeniach synaptycznych.
W mięśniu zmęczonym zmniejsza się amplituda skurczów, wydłuża się faza rozkurczu, rozkurcz staje się niepełny, rozwija się przykurcz. Zmniejsza się pobudliwość (zwiększa się próg pobudliwości), wydłuża się okres pobudzenia utajonego (czas od chwili pobudzenia mięśnia do początku skurczu). Zmęczenie dotyczy w pierwszej fazie płytki ruchowej (synapsy mięśniowo-nerwowej).
Teorie zmęczenia
1. Teoria wyczerpania (Verworn`a i Schiff`a) - zmęczenie jest następstwem zużycia materiałów energetycznych w pracującym mięśniu. Badania wykazały, że zmęczenie mięśnia pojawia się przed wyczerpaniem się substancji energiodajnych (glikogenu, glukozy).
2. Teoria zakwaszenia (Pflüger`a) - zmęczenie jest wynikiem nagromadzenia się metabolitów przemian beztlenowych (kwasy, kreatyna, dwutlenek węgla).
3. Teoria neurogenna Pawłowa, Sjeczenowa, Orbelli`ego i Krestownikowa - zmęczenie jest efektem znużenia nerwowego i zahamowania przekaźnictwa nerwowego oraz nerwowo-mięśniowego. Stan zmęczenia jest wywołany zmianami głównie w układzie nerwowym. Duży udział w rozwoju zmęczenia bierze kora mózgowa i wegetatywny układ nerwowy.
4. Teoria zatrucia - zmęczenie jest rezultatem nagromadzenia się w pracującym mięśniu swoistych toksyn zmęczenia. Obecnie teoria ma historyczne znaczenie, bowiem obok typowych i znanych metabolitów nie wyodrębniono przewidywanych toksyn zmęczenia z mięśni intensywnie pracujących.
5. Teoria niedotlenienia - zmęczenie mięśnia podczas pracy jest wywołane narastającym niedotlenieniem (hipoksja w mięśniu) z powodu intensywnego wykorzystywania tlenu do oddychania wewnątrzkomórkowego.
Żadna z wymienionych teorii nie wyjaśnia w pełni przyczyn zmęczenia. Obecnie dominuje koncepcja syntetycznego podejścia do procesu zmęczenia, tzn. wyjaśniania jego przyczyn za pomocą wszystkich teorii, z wyłączeniem teorii zatrucia, która nie została udowodniona. Wraz z rozwojem biologii molekularnej pojawiają się kolejne teorie zmęczenia (np. teoria dehydratacji, teoria elektrolitowa, teoria mediatorowa, teoria łańcuchowa = wzajemnych powiązań), rozpatrujące ten proces na poziomie cząsteczkowym. Żadna jednak nie może być przyjęta bezkrytycznie i tak naprawdę można je podciągnąć do wcześniej opublikowanych już teorii (np. szeroko pojętej teorii neurogennej czy wyczerpania).
Zmęczenie wywołane umiarkowanym i cyklicznym wysiłkiem
Wysiłek fizyczny o umiarkowanej intensywności, trwający dłuższy czas powoduje sukcesywne zmęczenie ośrodków nerwowych regulujących i kontrolujących funkcjonowanie układu oddechowego i naczynioruchowego. Następstwem tego są zmiany fizjologiczne i biochemiczne w podległych im układach (tj. krążenia, oddychania). Metabolity zbyteczne i szkodliwe są usuwane na bieżąco, dzięki czemu nie nagromadzają się w pracujących tkankach.
Objawem zmęczenia jest hipoglikemia, czyli spadek stężenia glukozy we krwi. Zasoby glikogenu nie zostają jednak całkowicie wyczerpane. Hipoglikemia jest sygnałem indukującym procesy kompensacyjne związane z aktywacją dalszych zasobów glikogenu oraz przemianami lipidów i aminokwasów w cukry.
Szczególną wrażliwość na hipoglikemię wykazuje układ nerwowy i mięśniowy. Gwałtowana i znaczna hipoglikemia powoduje zakłócenie koordynacji czynności w ustroju co objawia się zaburzeniami aparatu ruchowego i procesów psychicznych.
Przyjęcie około 50-100 g cukru podczas wysiłku cofa objawy zmęczenia. W ten sposób można również zapobiec wystąpieniu zmęczenia. Najkorzystniej jest jednak podać cukier w trakcie wysiłku, a nie przed nim.
Zmęczenie wywołane wysiłkiem cyklicznym intensywnym
Przy wysiłku intensywnym zmęczenie ośrodków nerwowych, hipoglikemia, obniżenie wydajności układu oddechowego i krążenia zachodzą szybciej niż przy wysiłku umiarkowanym. Zużycie tlenu wzrasta maksymalnie, a samo zapotrzebowanie tkanek na tlen nie jest zapewnione. Praca mięśni odbywa się przy niedoborze tlenu; w związku z tym dług tlenowy wzrasta. W intensywnie pracującej tkance mięśniowej gromadzą się szkodliwe metabolity, które za pośrednictwem krwi, układu nerwowego i hormonalnego oddziałują na pozostałe organy wywołując w nich określone zmiany czynnościowe.
Zmęczenie wywołane wysiłkiem cyklicznym maksymalnie intensywnym
Tego typu wysiłki powstają przy wyścigach krótkodystansowych. Trwają one do 5 minut.
Im większa jest częstotliwość i siła skurczów tym szybciej występuje zmęczenie. Skurcze mięśniowe o dużej częstotliwości i sile są wynikiem intensywnej czynności ośrodków nerwowych. Procesy katabolizmu są szybsze niż anabolizmu. Gromadzą się metabolity szkodliwe i zbędne. Zaburzeniu ulega przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe. W mięśniach narasta dług tlenowy.
Zmęczenie przy wysiłkach statycznych
Powstaje przy wykonywaniu półprzysiadu, zwisu na ramie, wspieraniu się na poręczy. Czas trwania ćwiczeń statycznych jest ograniczony pojawieniem się stanu zmęczenia. W trakcie tego typu wysiłku w układzie nerwowym procesy pobudzania mięśnia trwają nieustannie (przy ćwiczeniach aktywnych zachodzą naprzemian procesy pobudzania i hamowania), bez rytmicznego hamowania. Powoduje to szybkie znużenie neuronowe i neuronowo-mięśniowe. Zasoby energetyczne i tlenowe mięśnia nie są zużyte w takim stopniu jak podczas wysiłku cyklicznego intensywnego. Dopiero po wysiłku obserwuje się tzw. zjawisko wysiłku statycznego (zespół objawów wysiłku statycznego), którego objawami są: znaczne przyspieszenie wentylacji płuc i czynności serca. Zespół wysiłku statycznego jest wywołany znużeniem nerwowym oraz chwilowym osłabieniem wentylacji płuc i krążeniem krwi w mięśniach jakie maja miejsce podczas napięcia mięśniowego.
Napięcie statyczne mięśni towarzyszy wielu czynnościom ruchowym. Przy braku odpowiedniego treningu powstaje niepożądane napięcie statyczne niektórych mięśni powodujące szybkie uczucie zmęczenia i lokalne odczuwanie bólu mięśniowego, np. nieprawidłowa technika biegania czy pływania prowadzi do bólu mięśni karku i grzbietu.
Długotrwałe utrzymywanie jednej pozycji (nieprawidłowe siedzenie) prowadzi do zaburzeń krążenia krwi i limfy oraz powstawania obrzęków, wysięków, w tym zapalnych i bólów mięśni.
Zatem przy uprawianiu ćwiczeń statycznych i jednostajnej pracy fizycznej związanej z napięciem statycznym określonych grup mięśni (np. długotrwałe stanie, siedzenie, kierowanie pojazdem) konieczne jest stosowanie odpowiednio dobranych ćwiczeń dynamicznych i rozluźniających mięśnie.
Przemęczenie i przetrenowanie
Zmęczenie fizyczne występuje w następstwie jednorazowego wykonania czynności ruchowej. Wielokrotne wykonywanie czynności ruchowej (sport zawodowy, praca fizyczna) bez należytego (prawidłowego, właściwego) odpoczynku doprowadza do sumowania (nakładania) się stanów zmęczenia i wystąpienia zespoły przemęczenia. Przemęczenie jest więc przewlekłym stanem zaburzenia homeostazy ustroju.
Przemęczenie powstałe na skutek wielokrotnego treningu fizycznego lub wielokrotnych zawodów sportowych nosi nazwę przetrenowania. Innymi słowy, przetrenowanie powstaje na skutek zsumowania (nałożenia) się objawów zmęczenia wywołanego wielokrotnym treningiem, w trakcie którego nie zastosowano właściwego odpoczynku.
Z pojęciem zmęczenia i przemęczenia spokrewnione jest pojęcie przeforsowania. Przeforsowanie jest to stan ostrego zmęczenia powstałym po jednorazowym wysiłku fizycznym, przekraczającym rzeczywistą (fizjologiczną) wydolność (wydajność) fizyczną organizmu.
Przetrenowanie występuje przy naruszeniu dyscypliny treningu, monotonii zajęć treningowych, słabym przygotowaniu emocjonalnym (przy słabej podbudowie psychicznej) sportowca i osłabieniu organizmu (choroby, stany pochorobowe, stres). W rozwoju przetrenowania uczestniczy aktywnie OUN, w którym następuje przeciążenie cyklów pobudzania i hamowania.
Objawy przetrenowania są następujące:
- utrata chęci do wykonywania danej czynności ruchowej (pracy, ćwiczeń fizycznych);
- senność;
- brak łaknienia;
- utrata uczucia radości mięśniowej;
- nerwice wegetatywne;
- chwiejność emocjonalna;
- spadek masy ciała;
- obniżenie pojemności życiowej płuc;
- zaburzenia czynności serca;
- zaburzenia koordynacji ruchów.
Właściwy trening stanowi najważniejszy środek profilaktyczny i zwalczający szybkie i nadmierne zmęczenie; zapewnia wykształcenie stanu adaptacyjnego, zmniejszającego niekontrolowane nasilenie zaburzeń homeostazy, odpowiedzialnej za wystąpienie stanu zmęczenia. Trening poprawia tolerancję wysiłkowych zmian fizjologicznych i dzięki temu podwyższa wydolność fizyczną organizmu.
Wypoczynek
Wypoczynek jest to ogólnoustrojowy zespół procesów i czynności zmierzających do przywrócenia homeostazy ustroju. Celem wypoczynku jest zatem zniesienie stanu zmęczenia.
W czasie wypoczynku nasileniu ulegają procesy anaboliczne, regeneracyjne, których zadaniem jest uzupełnienie materiałów zapasowych, usunięcie z tkanek metabolitów toksycznych i zbędnych, przywrócenie równowagi wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej. Procesy anaboliczne pochłaniają znaczne ilości energii, zatem wypoczynek jest procesem metabolicznie (wewnątrzkomórkowo) bardzo aktywnym, wymagającym prawidłowego odżywiania organizmu.
Wypoczynek może być bierny lub czynny.
Wypoczynek bierny polega na zaniechaniu wszelkich wysiłków fizycznych (sen) lub ograniczeniu ich do normalnych, codziennych (koniecznych) czynności życiowych.
Wypoczynek czynny to proces przywracania homeostazy przy zastosowaniu optymalnego ruchu (rekreacja - aktywny wypoczynek). Ruch powinien dotyczyć innych grup mięśni niż te zmęczone. Zasadą takiego wypoczynku jest przełączanie pracy jednych mięśni na pracę innych mięśni.
Z tematem wypoczynku czynnego związany jest eksperyment i tzw. efekt Sjeczenowa.
Sjeczenow doświadczalnie wykazał, że najskuteczniejszym odpoczynkiem jest, nie chwilowy spokój (spoczynek) pracującej ręki, lecz odpoczynek polegający na wprawieniu w ruch drugiej ręki. Zdolność do ruchu zginaczy prawej ręki ulega zwiększeniu przy jednoczesnym napięciu statycznym prostowników lewej ręki.
Zaobserwowany proces nosi nazwę efektu Sjeczenowa. Wg Sjeczenowa mechanizm działania tego efektu polega na bodźcowym pobudzaniu mięśnia zmęczonego do “odnowy biologicznej” przez inny pracujący mięsień. Wpływ na mięsień zmęczony odbywa się za pośrednictwem OUN. Z punktu widzenia bioenergetycznego ta koncepcja jest pozbawiona sensu, nie jest więc aktualna. Efekt Sjeczenowa sprowadza się raczej do psychicznej sugestii, zatem samo uczucie wypoczynku jest wówczas tylko pozorne. Oczywiście tego efektu nie można uogólnić i odnieść do wszystkich sytuacji. Nie jest to uniwersalne prawo, (dla wszystkich mięśni i sytuacji zmęczenia) jak niektórzy autorzy sugerują.
W latach czterdziestych XX wieku Folbort ogłosił inną koncepcję wyjaśniającą wypoczynek czynny. Zdaniem Folbort`a odpowiednio zastosowane ćwiczenia ruchowe określonych grup mięśni wytwarzają impulsy wzbudzające ośrodki korowe do wyzwalania procesów hamowania w mięśniach zmęczonych. Procesy hamowania umożliwiają mięśniom zmęczonym powrót do homeostazy. Koncepcja Folbert`a nie powinna być przyjmowana bezkrytycznie, bowiem nie została rzetelnie udowodniona.
Ponadto wypoczynek czynny nie jest w każdym przypadku zmęczenia efektywny i wskazany. Dobór właściwego rodzaju wypoczynku zależy od uprawianej dyscypliny sportu, rodzaju intensywnie wykonywanych ruchów oraz stopnia i rozległości zmęczenia. Wypoczynek czynny może być zastosowany przy umiarkowanym zmęczeniu psychicznym i zmęczeniu fizycznym lekkim.
W poważniejszych stanach zmęczeniowych zaleca się odpoczynek bierny z zastosowaniem odpowiednio dobranych zabiegów dodatkowych.
Oddziaływanie zmysłów na przebieg zmęczenia
Badania za pomocą ergografu wykazały możliwość zwiększenia krzywej skurczu pracującego mięśnia zmęczonego poprzez pobudzanie narządów zmysłów: wzroku, słuchu, węchu, dotyku. Efekt ten jest spowodowany tonizującym wpływem bodźców zmysłowych na OUN i układ nerwowy autonomiczny. Spotęgowaniu ulega więc oddziaływanie troficzne układu nerwowego na układ mięśniowy. Długotrwałe i monotonne oddziaływanie bodźców zmysłowych wkrótce powoduje znużenie nerwowe i zmniejszenie efektywności ruchowej pracującego mięśnia.
Oddziaływanie czynników emocjonalnych na przebieg zmęczenia
OUN koordynuje i reguluje czynności ruchowe poprzez obwodowy i autonomiczny układ nerwowy. Szczególne nasilenie tego wpływu można zaobserwować przy pobudzeniu emocjonalnym. Dodatni stan emocjonalny likwiduje znużenie i zmęczenie podczas pracy mięśni. Podczas pobudzenia emocjonalnego ośrodki korowe (kory mózgowej) i podkorowe oddziałują stymulująco na układ nerwowy wegetatywny, pobudzając procesy fizjologiczne narządów wewnętrznych. Działanie to realizuje się również przez układ hormonalny. Rezultatem tego jest wzmożenie pracy mięśni.
Czynnikami emocjogennymi (emocjotwórczymi) są m.in.: okrzyki publiczności, zachęty i pochwały trenera, poczucie współzawodnictwa (samouświadomienie potrzeby i celowości “bycia lepszym” od konkurencji).
Pojęcie homeostazy wg koncepcji Cannona
W 1932 roku Cannon wprowadził termin i pojęcie homeostazy. Zdaniem Cannona homeostaza jest wewnątrzustrojowym stanem równowagi (równowaga w środowisku wewnętrznym) procesów życiowych i parametrów fizykochemicznych tkanek, organów i układów narządów. Dzięki homeostazie organizm uzyskuje indywidualizację i stałość środowiska wewnętrznego, pomimo nieustannej ingerencji zmiennych czynników środowiskowych. Organizm poprzez homeostazę sprzeciwia się entropii, czyli stanowi nieuporządkowania materii.
Homeostaza jest możliwa dzięki integracji strukturalno-fizjologicznej organizmu oraz koordynacji procesów biochemicznych w ustroju. Te z kolei prawidłowości zapewnia układ humoralny i nerwowy. Wszelkie zmiany w środowisku zewnętrznym uruchamiają procesy kompensacyjne (wyrównujące, równoważące) mające na celu przywrócenie stanu równowagi fizjologicznej. Mechanizmy utrzymujące homeostazę działają na zasadzie sprzężenia zwrotnego.
Stres wg teorii Selye`go i Levitta
Wg Selye`go (1950 r.) stres jest to zespół nieswoistych reakcji organizmu na działanie szkodliwych czynników, zwanych stresorami np. zmęczenie, wahania temperatury, toksyny, emocje, uszkodzenie mechaniczne ciała, zakażenie. Stresory wywołują w organizmie zmiany strukturalne i chemiczne, podobne do tych, jakie występują po podaniu adrenokortykotropiny. Zespół zmian w ustroju wywołanych stresorami nosi nazwę zespołu ogólnej adaptacji.
Zespół ogólnej adaptacji obejmuje trzy etapy (fazy):
1. Reakcja alarmowa: pobudzenie podwzgórza do wydzielenia kotrykoliberyny, która wzbudza uwalnianie do krwi adrenokortykotropiny z przysadki mózgowej. Adrenokortykotropina pobudza korę nadnerczy do wydzielania glikokortykoidów.
2. Adaptacja lub faza oporu - zmiany w ustroju mające zapewnić przetrwanie (przeżycie) stresu.
3. Faza wyczerpania - gdy stresory działają zbyt długo dochodzi do choroby lub śmierci organizmu.
Teoria Sele`go niestety nie odzwierciedla dostatecznie odpowiedzi ustroju na stres. Omawia raczej objawy stresu, a nie konkretne mechanizmy obronne i ochronne przed stresem.
Pojęcie stresu bardziej rozwojowo i użytecznie (uniwersalnie) przedstawia teoria Levitta (1972 r.). Koncepcja stresu wg Levitta pierwotnie odnosiła się do roślin, jednakże śmiało można ją zastosować do zwierząt i człowieka. Podobnie zresztą było z teorią Selye`go opracowaną dla zwierząt, później jednak odniesioną do stresu roślin.
Wg Levitta stresem jest każdy czynnik środowiskowy mający zdolność wywołania potencjalnie szkodliwej zmiany fizycznej i biochemicznej w organizmie. Sama zmiana w organizmie nosi nazwę strainu. W teorii Levitta stres staje się stresorem. Natomiast to co Selye określał mianem stresu staje się u Levitta strainem. Takie pojęcie stresu niestety też nie jest pozbawione błędów.
Levitt wyróżnia stres ostry (działanie stresu jest silne, gwałtowne, czas trwania stresu jest krótki) i stres chroniczny (czas działania stresu jest długi).
W związku z tym istnieją dwa typy odpowiedzi na stres: strain elastyczny = odwracalny i plastyczny = nieodwracalny oraz dwa rodzaje odporności: elastyczna i plastyczna.
Strategie odpowiedzi organizmu na stres mogą być następujące:
1. Unikanie stresu. Organizm wyklucza czynniki szkodliwe, unika ich, zapobiega ich działaniu.
2. Tolerancja stresu:
- unikanie strainu (asymilowanie, tolerowanie, buforowanie);
- tolerancja strainu (reperacja, kompensacja).
Tolerancja polega na odporności dzięki zdolności organizmu do zachowania homeostazy wraz ze stresem (stresorem w ujęciu Selye`go). Organizm przeżywa dzięki tolerancji, procesom kompensacyjnym, ochronnym i regenerującym, znoszącym działanie stresu.
Istnieją 3 mechanizmy eliminujące i zmniejszające szkodliwe działanie stresu:
1. Asymilowanie czynnika stresowego - przyjmowanie stresora (stresu) i metabolizowanie go do mało szkodliwych postaci lub odkładanie do rejonów mało aktywnych metabolicznie (włosy, paznokcie, naskórek, kości).
2. Buforowanie toksycznych czynników stresowych i przez to unikanie strainu.
3. Tolerowanie stresu (stresora) - pomimo przyjęcia czynnika szkodliwego nie dochodzi do zaburzeń naturalnych przemian biochemicznych pod warunkiem, że nie zostanie przekroczony próg tolerancji.
Tolerancja strainu czyli zaburzeń metabolicznych jest możliwa dzięki procesom regeneracyjnym (reperującym), ochronnym i kompensacyjnym.
Następstwa stresu są różne. U ptaków i ssaków stres wyraźnie odzwierciedla się nie tylko w czynnościach wegetatywnych narządów (somatycznych), lecz także w psychice i tym samym w procesach myślowych. Objawami są wówczas niepokój, lęk, obniżenie poczucia własnej wartości, przygnębienie, pesymistyczne ocenianie rzeczywistości, brak wiary i nadziei na możliwość polepszenia sytuacji, bezsenność (depresja), brak koncentracji myślowej. Stres może objawiać się również odmiennie: gniew, podniecenie nerwowe, agresywność, podniecenie psychoruchowe. Spośród somatycznych (wegetatywnych) objawów można wymienić: zaburzenia perystaltyki przewodu pokarmowego, przyśpieszenie tętna i wentylacji płuc, nadmierne wydalanie potu, spadek masy ciała, mimowolne skurcze mięśni szkieletowych (drżenie mięśni), zaburzenia koordynacji ruchów i termoregulacji.
Trening w świetle teorii stresu
Trening to planowe systematyczne wykorzystywanie ćwiczeń fizycznych w celu efektywnego podwyższenia wydajności fizycznej organizmu. Rezultatem treningu jest zespół postępowych zmian anatomicznych i fizjologicznych w kierunku doskonalenia i adaptacji ustroju do intensywnych czynności ruchowych. Trening wyzwala potencjalne możliwości kompensacyjnych procesów w rezultacie czego zaobserwować można hiperkompensację. Stan taki regeneruje organizm z nadwyżką pod względem energetycznym. Systematyczne powtarzanie ćwiczeń fizycznych w higienicznych warunkach powoduje wytworzenie określonego nawyku ruchowego. Doskonalenie tego nawyku ruchowego związane jest z rozwojem określonych stosunków koordynacyjnych w OUN. Trening prowadzi także do zwiększenia pochłaniania tlenu i powoduje rozwój zmian adaptacyjnych w obrębie mięśni.
Trening zmniejsza zaburzenia homeostazy podczas intensywnego wysiłku fizycznego i zwiększa tolerancję na zmęczenie. Innymi słowy zwiększa adaptacje do stresu wysiłkowego i zmęczeniowego.
Rozpatrując trening w świetle teorii stresu Selye`go należy potraktować trening jako niepotrzebne narażenie organizmu na wysiłek i zmęczenie, bowiem te czynniki zmniejszają energię adaptacyjną organizmu, która jest ograniczona, a równocześnie niezbędna do przystosowania się. Trening zubaża organizm w energię adaptacyjną.
Zupełnie inaczej trening prezentuje się w świetle teorii Levitta. Trening można uznać za czynnik hartujący organizm i wyzwalający efektywne procesy reperacji oraz kompensacji (tolerancja strainu).
Trening a wydolność fizyczna organizmu
Trening uintensywnia i usprawnia aktywność ruchową oraz nasila dowóz tlenu i oddychanie tkanek, przez co zwiększa się ogólna wydolność fizyczna ustroju. Zdolność pobierania tlenu wrasta wówczas o 18-25%. Trening zwiększa objętość wyrzutową i minutową serca. Polepsza ukrwienie mięśni. Wzmaga tworzenie odgałęzień naczyń włosowatych w tkance mięśniowej (rozwija unaczynienie mięśni). W wyniku treningu powiększa się pojemność komór i przedsionków serca. Wzmożeniu ulegają procesy hemopoezy (tworzenia krwi), w wyniku czego zwiększa się ilość krążącej krwi. Następuje wzrost zawartości mioglobiny w miocytach. Ponadto u osób wytrenowanych obserwuje się zwiększone ciśnienie w obiegu małym, czyli płucnym, co niewątpliwie poprawia ukrwienie płuc i uefektywnia wymianą gazową. Odpływ krwi z trzewi zwiększa ukrwienie mięśni i skóry. Wzmożone wydzielanie potu zwiększa utratę nadmiaru ciepła. Trening przyczynia się do zwiększonego odkładania fosfokreatyny i glikogenu w mięśniach. Usprawnieniu ulega koordynacja ruchowa mięśni, polepsza się również czucie głębokie mięśni, przez co możliwe jest wykonywanie precyzyjniejszych ruchów.
We krwi osób dobrze wytrenowanych istnieje większa zasób moderatorów krwi, dzięki czemu organizm nie jest narażony na zachwianie równowagi kwasowo-zasadowej podczas wysiłku fizycznego. Stabilizuje to homeostazę organizmu i uodparnia na stres. Wzrasta maksymalna wentylacja płuc, bowiem zwiększa się pojemność oddechowa płuc.
Trening pobudza osteogenezę i mineralizację kości. Kości stają się grubsze i odporniejsze na urazy mechaniczne. Wzmocnieniu i rozwojowi ulegają także przyczepy mięśniowe, torebki stawowe, dzięki rozbudowie włókien kolagenowych i sprężystych.
Znaczenie rozgrzewki
Rozgrzewka polega na mobilizacji czynności fizjologicznych przed dużym wysiłkiem fizycznym. Rozgrzewka obejmuje zespół prostych ćwiczeń gimnastycznych. W wyniku rozgrzewki następuje termogeneza bezdrżeniowa i drżeniowa, co zwiększa ciepłotę ciała. Niewielkie podwyższenie temperatury ciała nasila procesy biochemiczne (enzymatyczne) w tkankach. Zmniejsza się lepkość tkanki łącznej w mięśniach, indukcji ulegają wrzecionka ścięgnowo-mięśniowe i nerwowo-mięśniowe, dzięki czemu następuje usprawnienie koordynacji. Włośniczki w tkance mięśniowej ulegają rozszerzeniu, dzięki czemu nasila się ukrwienie mięśni. Dzięki temu zwiększa się podaż tlenu i glukozy do miocytów. Przyspieszeniu ulega krążenie krwi i wentylacja płuc. W jamach i kaletkach stawowych zwiększa się ilość mazi, co polepsza ruchliwość aparatu stawowego. Poprzez układ hormonalny i nerwowy nasila się czynność gruczołów potowych, które aktywnie uczestniczą w termoregulacji i w usuwaniu szkodliwych (zmęczeniotwórczych) metabolitów poza ustrój.
Rozgrzewka pobudza również OUN, który warunkuje wykonanie koniecznego nawyku ruchowego.
Pojęcie nawyku ruchowego
Nawyk to wyuczony (nabyty) drogą wielokrotnego powtarzania ciąg bodźców i reakcji wykonywany automatycznie przy zmniejszonej kontroli świadomości. Nawyk powstaje więc przez ćwiczenie, na podstawie mechanizmu związków czasowych. Dla sportowców istotne są tak zwane nawyki czuciowo-ruchowe, dla matematyków - nawyki myślowe (np. mnożenie). Powstawanie nawyku wiąże się z tworzeniem nowej, złożonej koordynacji czynności ośrodków nerwowych. Koordynacja ta obejmuje regulację czynności ruchowych, humoralnych i naczyniowych organizmu. Nawyki są odruchami warunkowymi, cechującymi się utworzeniem strukturalnie nowych form reakcji efektorowych (wykonawczych), nabywanych zgodnie z mechanizmem związków czasowych i w wyniku samodzielnego (indywidualnego) ćwiczenia (wyuczenia, osobistego doświadczenia).
Znaczenie mechanizmu związków czasowychw kształtowaniu nawyków
Bodźce środowiska zewnętrznego i wewnętrznego oddziałując na analizatory OUN prowadzą do powstania związków czasowych. Pierwotnie obojętne bodźce zintegrowane z impulsami bezwarunkowymi stają się sygnałami warunkowymi. Powstawanie związków czasowych odbywa się w korze mózgowej. Impulsy dośrodkowe, powstające przy korzystnych i prawidłowych czynnościach ruchowych, wzmocnione zostają niektórymi odruchami bezwarunkowymi, przez co powstają pomiędzy nimi związki czasowe (zależności, korelacje). Natomiast czynności ruchowe nie mające wartości użytkowej, niekorzystne (błędne, nieskuteczne, chaotyczne) nie są wzmacniane odruchami bezwarunkowymi i nie tworzą związków czasowych; są eliminowane. Takie zjawisko obserwuje się podczas nauki chodzenia dziecka, podczas skomplikowanych ćwiczeń fizycznych. Zachodzi wtedy selekcja, czyli dobór ruchów dla skoordynowanych aktów ruchowych i utrwalanie ich zgodnie z mechanizmem związków czasowych.
W procesie kształtowania nawyków ruchowych obserwuje się udział metody prób i błędów. W toku tej procedury człowiek uczy się wykonywać te ruchy, które prowadzą do sukcesu, efektywności, korzyści. W naturalnych warunkach, początkowo organizm wykonuje ruchy chaotyczne, behawioralne, te które już ma wyćwiczone (wrodzone i nabyte w okresie dotychczasowej ontogenezy). Ruchy trafione, efektywne , umożliwiające osiągnięcie celu zostają zapamiętane i utrwalone. Im częściej będą wykorzystywane tym bardziej się utrwalą. Przy znalezieniu się w podobnej sytuacji życiowej zastosowane będą właśnie te pożądane, wyuczone ruchy (nawyki) przy równoczesnej eliminacji tych ruchów które okazały się błędne. Nawyki umożliwiają szybkie wykonywanie czynności ruchowych z niewielkim wysiłkiem, bez zbytniego zaangażowania psychiki.
Nawyki powstają również poprzez warunkowanie instrumentalne czyli wzmacnianie reakcji organizmu, a nie samego bodźca warunkowego. W tym procesie następuje uczenie się wykonywanie ruchu dzięki któremu osiągnięta zostanie korzyść lub nastąpi uniknięcie bodźca szkodliwego. Warunkowanie instrumentalne oparte jest na różnych popędach (biologicznych, społecznych). Organizm aktywnie i dowolnie uczestniczy w procesie uczenia. Jeśli dana, przypadkowo wykonywana czynność ma jakieś pożądane następstwa, wówczas organizm odtwarza te następstwa dowolnie powtarzając owa czynność. Jeżeli powtórzenie czynności wiąże się z nagrodą materialną lub psychologiczną wówczas ta metoda uczenia staje się szczególnie efektywna.
Udział I i II układu sygnałów w kształtowaniu nawyków ruchowych
Impulsy zmysłowe, sygnalizujące przedmioty oraz zdarzenia i wywołujące odruchy warunkowe składają się na I układ sygnalizacyjny.
Mowa i słowo pisane stanowią II układ sygnałów rzeczywistości. Bodźce tworzące II układ są symbolami bodźców konkretnych (rzeczywistych)Oba układy są ze sobą ściśle powiązane. Czynniki oddziałujące na narządy zmysłów i ich analizatory indukują pobudzenie w ośrodkach kory mózgowej odpowiedzialnych za słowną determinację tych czynników. Pobudzenie analizatora wzrokowego przy obserwowaniu demonstrowanych sposobów wykonania ćwiczenia zawsze prowadzi do wytworzenia związków odruchowo-warunkowych również i w stosunku do sygnałów II układu sygnalizacyjnego (odpowiednie słowne oznaczenia różnego rodzaju działań). Przy posługiwaniu się słownymi, mówionymi i napisanymi wskazówkami, wyjaśniającymi istotę i sposoby opanowania różnego rodzaju nawyków ruchowych i przy pokazie ćwiczeń powstają związki odruchowo-warunkowe w I i w II układzie sygnalizacyjnym.
Prawo wybiórczej generalizacji w układzie sygnalizacyjnym
Dotyczy tak zwanego zjawiska wybiórczej generalizacji opartego na wzajemnym oddziaływaniu (promieniowaniu) procesów nerwowych w obu układach sygnalizacyjnych. Podczas kształtowania odruchów warunkowych proces indukcji wybiórczo promieniuje (oddziałuje) z ośrodka korowego, pobudzonego przy bezpośrednim podrażnieniu (np. poprzez zmysł słuchu, wzroku, węchu), do korowego ośrodka odpowiadającego mówionemu lub pisanemu oznaczeniu słownemu (korowego ośrodka determinacji słownej danego bodźca). Wybiórcza generalizacja istnieje między I i II układem sygnalizacyjnym przy wytwarzaniu odruchów warunkowych na bezpośrednie bodźce i słowne ich określenia.
Funkcje analizatorów w tworzeniu nawyków ruchowych
Każdy analizator zbudowany jest z receptora, neuronów przewodzących impulsy i z ośrodka korowego w którym następuje analiza odebranych bodźców. Do OUN nieustannie dopływają impulsy z receptorów zewnętrznych i wewnętrznych (np. czuciowych, węchowych, wzrokowych, słuchowych). Są one analizowane w odpowiednich (właściwych) ośrodkach korowych. Każdy zespół bodźców docierający do OUN regularnie i w powtarzający się sposób wytwarza między sobą związki czasowe, pewne zależności, dzięki czemu kształtuje się między nimi synchronizacja i integracja oraz koordynacja na różnych piętrach organizacyjnych. W ten sposób kształtują się odruchy. Badania dowiodły, że wywołanie efektywnego odruchu nie nastąpi pod wpływem wyizolowanego, jednego bodźca, jeżeli był on ukształtowany zespołem bodźców. Każdy z analizatorów ma swój określony udział w wytworzeniu danego odruchu i brak któregoś powoduje zaburzenia koordynacji tego odruchu. Idealnym przykładem jest nauka używania klawiatury komputera, kalkulatora czy maszyny. W trakcie kształtowania nawyku pisania na klawiaturze uczestniczą analizatory wzrokowy, czuciowy, słuchowy, dotykowy i ruchowy. Wyłączenie któregoś (np. wzrokowego, a nawet słuchowego) powoduje zaburzenie odruchu pisania na klawiaturze. Oczywiście w drodze treningu i ćwiczeń można osłabić lub wzmocnić znaczenie (udział) wybranego analizatora. Nadal pozostaje jednak zależność między nimi (bezwzrokowe pisanie wymaga i tak wzrokowej kontroli efektu czynności; ponadto wzrok jest używany w trakcie pisania, jednakże w ułamkach sekundy, co usprawnia cały proces).
U osób oślepionych w odruchu pisania dominuje doskonała koordynacja bodźców czuciowych (dotyk), słuchowych i ruchowych.
Nawyk ruchowy a stereotyp dynamiczny
Przy realizacji nawyku ruchowego zachodzi szereg odruchów warunkowych tworzących skoordynowany złożony układ czynnościowy. Funkcjonalne usystematyzowanie powtarzających się i wzajemnie powiązanych czynności nerwowo-ruchowych wytwarza stereotyp dynamiczny. Stereotyp dynamiczny zmienia się w czasie ontogenezy. Innymi słowy stereotyp dynamiczny to złożony, zrównoważony układ czynności nerwowo-ruchowych, kształtujący się zgodnie z mechanizmem odruchów warunkowych i związków czasowych.
Stereotyp czynnościowy zmienia się pod wpływem ćwiczeń fizycznych, treningu, zmęczenia, choroby, przetrenowania. Zatem czynności i stany fizjologiczne bezpośrednio na niego oddziałują. Stres może zaburzyć pożądany i korzystny stereotyp dynamiczny. Odpowiedni trening może natomiast udoskonalić dotychczasowy stereotyp dynamiczny.
Jednakże należy pamiętać, że tworzenie nowych nawyków związane jest z wykorzystywaniem i modelowaniem istniejących koordynacji, czyli dotychczasowego stereotypu dynamicznego. Nabyte nawyki częściowo nakładają się na dotychczasowe. Zatem nie jest możliwe gruntowne przemodelowanie stereotypu dynamicznego organizmy poddanego treningowi, lecz jego doskonalenie, usprawnienie. Predyspozycje do wykonywania ćwiczenia są więc nadane przez stereotyp[ dotychczas rozwinięty. Wynika z tego więc znana prawidłowość: im młodszy organizm tym większe są możliwości kształtowania stereotypu dynamicznego (bo w organizmie młodym mniejsza jest ilość nawyków niekorzystnych do uprawy danej dyscypliny sportowej).
Trening zmierza między innymi do wyhamowania, przeróbki starych nawyków lub powiązań koordynacyjnych przy równoczesnym wyeksponowaniu i wyuczeniu nawyków pożądanych. Trening czynności ruchowych wykorzystuje tak zwaną plastyczność układu nerwowego: zdolność do hamowania, uefektywniania i przekształcania starych koordynacji.
Automatyzacja ruchów
Jest to zdolność wykonywania czynności ruchowych przy równoczesnym obniżeniu aktywności ośrodków korowych. Dzięki temu odruchy warunkowe mogą być realizowane podświadomie. Automatyzacji ulegają ruchy o charakterze nawykowym.
Za proces automatyzacji ruchów i powstawania nawyków ruchowych odpowiada układ pozapiramidowy. Układ piramidowy kieruje wykonywaniem ruchów świadomych.
Układ pozapiramidowy utworzony jest przez: jądro ogoniaste, gałkę bladą, wzgórze, jądro czerwienne i istotę czarną. Pomiędzy korą mózgowa i ośrodkami podkorowymi istnieje sprzężenie zwrotne przejawiające się w przewodzeniu impulsów.
Wędrówka impulsów:
1. Kora mózgu→ jądro ogoniaste→ gałka blada→ wzgórze; następnie powrót impulsu ze wzgórza do kory mózgu→ zmiana pobudliwości neuronów korowych (w polach ruchowych).
2. Kora mózgu→ jądro ogoniaste→ istota czarna; powrót, ale tylko do jądra ogoniastego.
3. Kora mózgu→ most→ móżdżek→ wzgórze→ powrót → kora mózgu.
Podczas przesyłania impulsu z jądra ogoniastego do istoty czarnej mediatorem jest substancja P (o działaniu pobudzającym) lub kwas gamma-aminomasłowy (o działaniu hamującym). Zwrotne impulsy o charakterze hamującym, z istoty czarnej do jąder ogoniastych przekazywane są przy udziale neurotransmitera dopaminy.
Zagadnienie wytrzymałości, siły, szybkości i zręczności w ćwiczeniach fizycznych
Ćwiczenia fizyczne i tym samym trening przyczyniają się do rozwoju cech jakościowych czynności ruchowych: siły, szybkości ruchów, wytrzymałości i zręczności.
Siła fizyczna organizmu (ogólna) jest suma siły wszystkich pracujących mięśni. Siła mięśnia jest natomiast sumą siły wszystkich komórek mięśniowych. Im więcej miocytów buduje dany mięsień tym siła jego jest większa. Rozwinięcie siły przez miesień wyraża się dążnością do jego skrócenia. Napięcie mięśnia z jego skróceniem jest skurczem izotonicznym. Siła skurczu izotonicznego jest mniejsza od siły uzyskiwanej podczas maksymalnego skurczu mięśnia bez skrócenia jego długości (skurcz izometryczny). Siłę mięśni określa się przez zmierzenie napięcia mięśniowego podczas skurczu izometrycznego lub pomiar skrócenia mięśnia przy danym obciążeniu. Do pomiaru siły służy dynamometr. Siła skurczu mięśnia zależy w dużej mierze od częstotliwości impulsów pobudzających miocyty.
Siła bezwzględna mięśnia jest siłą wszystkich kurczących się miocytów mierzona wielkością przekroju fizjologicznego (wielkość powierzchni poprzecznego przekroju mięśnia). Siła użyteczna stanowi tę część siły bezwzględnej, która jest niezbędna do wykonania określonej pracy. Zdolność mięśnia do wykonywania pracy, czyli siłę nośna mięśnia wyrazić można wzorem:
ciężar w gramach/cm2 przekroju mięśnia „razy” czas pracy
Siła wzrasta wraz z rozwojem mięśni i z rozwojem związków odruchowo-warunkowych (tworzenie nowych stosunków koordynacyjnych i utrwalanie starych).
Szybkość - czas wykonywania czynności ruchowej lub zespołu skoordynowanych czynności ruchowych oraz czas reakcji na bodziec; określa szybkość poruszania się w przestrzeni.
Najważniejszymi elementami warunkującymi pożądaną szybkość są: sprawność procesów nerwowych, stopień rozwoju nawyku i automatyzacji ruchów (mechanizm związków czasowych, przekaźnictwo nerwowe, integracja i zaawansowanie synchronizacji ruchowej). Prawidłowa szybkość czynności ruchowych możliwa jest wyłącznie przy dobrej kondycji psychofizycznej (fizjologicznej i anatomicznej). Niezbędna jest dostateczna podaż substancji regulujących (biopierwiastki, witaminy), energetycznych i budulcowych. Trening zwiększa szybkość i efektywność czynności ruchowych.
Wytrzymałość to cecha fizjologiczna charakteryzująca zdolność utrzymywania pracy mięśniowej na najbardziej efektywnym (wydajnym) poziomie w jednostce czasu. Szczególne znaczenie dla rozwoju (i zwiększenia) wytrzymałości ma trening. Trening podwyższa wydajność fizyczną, zwiększa adaptację do wysiłku fizycznego, zwiększa odporność na zmęczenie i stres zmęczeniowy.
Zręczność - zdolność do wykonywania złożonych pod względem koordynacyjnym i synchronizacyjnym aktów ruchowych. Zdolność i szybkość zmiany jednych czynności ruchowych w inne, zdolność reagowania ruchowego na niespodziewane bodźce.
Pojęcie wydolności fizycznej ustroju
Adaptacja układów do wysiłku (efekt treningowy)
Jest to zakres zdolności do wykonywania pracy mięśniowej bez zmęczenia i zaburzeń homeostazy. Oznacza odporność na zmęczenie oraz tolerancję na wysiłek fizyczny. Wydolność fizyczna zależy od sprawności, integracji, synchronizacji i koordynacji mechanizmów zapewniających podaż tlenu i składników energetycznych oraz odbiór metabolitów zmęczeniotwórczych oraz toksycznych. Zależy od zasobów energetycznych organizmu, głównie zawartości ATP, fosfokretyny, glukozy i glikogenu. Jest zależna od sprawności termoregulacji moderatorów i czynników psychologicznych (motywacyjnych).
Wydolność fizyczna jest mierzona za pomocą prób czynnościowych i charakteru zachowania się parametrów poszczególnych zespołów funkcji wewnątrzustrojowych.
Wydolność fizyczną organizmu można określić przez ustalenie tolerancji wysiłkowej, po obciążeniu wysiłkowym osobnika badanego, po którym wystąpią zaburzenia homeostazy, np. zaburzenia gospodarki kwasowo-zasadowej. Ważnym parametrem jest określenie maksymalnego poboru tlenu VO2 max. Im wyższy jest ten wskaźnik, tym większa jest wydolność fizyczna, bez nadmiernego zaburzenia homeostazy. Wartość VO2max waha się w granicach od 24-45% i zależy od wieku, płci, konstytucji ciała, trybu życia i wytrenowania.
Podczas wysiłku fizycznego następuje najpierw adaptacja organów i układów narządów do wzmożonej czynności ruchowej:
1. Układ oddechowy: nasilenie wentylacji płuc przez zwiększenie częstości oddechów. Dzięki temu następuje pokrycie zapotrzebowania tkanek na tlen oraz usuniecie dwutlenku węgla.
2. Układ wydalniczy: zmniejszenie wydzielania moczu, w celu zatrzymania wody w ustroju. Wzrost stężenia kreatyniny, fosforanów i potasu w moczu, niekiedy białkomocz, spowodowany rozszerzeniem porów śródbłonka włośniczek kłębuszka nerkowego oraz zmniejszeniem resorpcji zwrotnej białka. W ustroju zatrzymany jest sód i chlor.
3. Układ krążenia: wzrost objętości krwi przetłaczanej przez serce (wzrost pojemności minutowej serca), wzrost ciśnienia krwi, wzrost ekstrakcji tlenu z krwi krążącej. Wzrost stężenia kwasu mlekowego we krwi. W normalnych warunkach mięśnie zużywają około 50 ml tlenu w ciągu minuty. Przepłynięcie 1 l krwi przez tkankę mięśniowa dostarcza tyle właśnie tlenu. Jednakże 1 l krwi zawiera normalnie 200 ml tlenu, zatem mięśnie zabierając jedynie 50 ml, pozostawiają we krwi krążącej jeszcze 150 ml tlenu (mięśnie wykorzystały 25% tlenu z krwi). W czasie wysiłku przez mięśnie przepływa 20 l krwi w ciągu minuty. Ekstrakcja tlenu z krwi do mięśni wzrasta wówczas o 80-90%, co jest mechanizmem adaptacyjnym do wysiłku fizycznego. Podczas wysiłku fizycznego pojemność minutowa serca wrasta 3-6- krotnie. Pojemność wyrzutowa serca może osiągnąć wartość 100 ml, a ilość skurczów serca może wrosnąć z około 70 do 200 na minutę. Zmniejsza się przepływ krwi przez trzewia, z wyjątkiem jelit.
4. Układ pokarmowy: zahamowanie skurczów głodowych i wydzielania soków trawiennych. Nie ulega zahamowaniu resorpcja mleczka pokarmowego z jelit do krwi.
5. Układ hormonalny: wzmożone wydzielanie wazopresyny, somatotropiny, lipotropiny, glukagonu, testosteronu, 17-ketosteroidów, aldosteronu, trijodotyroniny, tyroksyny, adrenaliny, noradrenaliny i glikokortykosteroidów.
6. Układ nerwowy: początkowo dominacja układy współczulnego i pobudzenie kory mózgowej i układu siatkowatego. Potem następuje uruchomienie mechanizmów oszczędzania ustroju: hamowanie czynności ruchowych przez korę mózgową, dominacja układu przywspółczulnego.
Wydolność fizyczna ulega zwiększeniu przez wielokrotne powtarzanie danego wysiłku, czyli przez trening. Za każdym razem wysiłek fizyczny pozostawia śladowe zmiany i następstwa w strukturze i czynnościach tkanek. Zsumowanie się tych następstw powoduje adaptację fizjologiczną i strukturalną do danego wysiłku; innymi słowy wykształca się efekt treningowy.