Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Применение пульсовых критериев при оценке эффектов интервальной гипоксической тренировки пловцов 9
1.1. Гипоксия при мышечной деятельности 9
1.1.1 Физиологические механизмы возникновения гипоксии 13
1.1.2. Классификация гипоксических состояний 15
1.1.3. Степени гипоксической гипоксии 17
1.2. Адаптация организма к гипоксии и воздействия её на организме человека 23
1.2.1. Воздействия гипоксии на функции дыхания 27
1.2.2. Действие гипоксии на функции сердечно-сосудистой системы 31
1.2.3. Адаптационные реакции мышц на гипоксию 34
1.2.4. Эффективность применения интервальной гипоксической тренировки в спорте 36
1.3. Пульсовые критерия воздействия физических нагрузок и гипоксических состояний при мышечной работе 45
1.3.1. Градация тренировочных нагрузок на основе биоэнергетических показателей 51
1.3.2. Нормирование тренировочных нагрузок на основе критериев пульсовой стоимости упражнения 55
ГЛАВА 2 Задачи, методы и организация исследования 58
2.1. Задачи исследования 58
2.2. Методы исследования 58
2.2.1. Анализ литературных источников 59
2.2.2. Эргометрические методы 59
2.2.2.1. Хронометраж 59
2.2.2.2. Квалиметрический анализ тренировочных нагрузок 59
2.2.3. Пульсометрия 60
2.2.4. Оксигемометрия 61
2.2.5. Определения содержания молочной кислоты в крови 62
2.2.6.Измерение показателей кислотно-щелочного равновесия крови 62
2.2.7. Газометрические методы 62
2.2.8. Методы математической статистики 62
2.3. Гипоксические пробы 63
2.4. Эргометрические контрольные испытания 65
2.5. Тренировочные средства и методы, использованные в процессе экспериментальных исследований 65
2.5.1. Примеры программ тренировочных занятий 65
2.5.2. Интервальная гипоксическая тренировка 67
2.6. Организация и общий план проведения исследования 69
ГЛАВА 3 Физиологические критерии для оценки воздействия различных видов повторных физических нагрузок 71
3. 1. Предпосылки 71
3.2. Результаты исследования 71
ГЛАВА 4 Физиологические эффекты комбинированного применения повторных физических нагрузок и прерывистой гипоксии 88
4. 1. Предпосылки 88
4. 2. Результаты исследования 88
ГЛАВА 5 Показатели пульсовой стоимости упражнения при оценке комбинированного воздействия повторных физических нагрузок и прерывистой гипоксии 111
5.1. Предпосылки 111
5.2. Результаты исследования 111
5.2.1. Динамика объемов тренировочных нагрузок различного воздействия в период экспериментальной тренировки 111
5.2.2. Динамика частоты сердечных сокращений и показателей пульсовой стоимости при различных режимах интервальной гипоксической
тренировки 114
5.2.3 Эффективность сочетанного воздействия тренировочных нагрузок и различных режимов интервальной гипоксической тренировки 123
5.2.4. Изменение показателей спортивных достижений пловцов и результатов специальных тестов под влиянием ИГТ 131
ГЛАВА 6 Обсуждение результатов исследования 138
6.1. Значение тканевой гипоксии в генезисе адаптационных изменений, вызванных выполнением физических нагрузок 138
6.2. Гипоксия как фактор, потенцирующий тренировочный эффект нагрузок 139
6.3. Перспективы применения интервальной гипоксической тренировки в спорте высших достижений 141
Список литературы 148
Введение к работе
Актуальность исследования. В связи с интенсивным развитием научных исследований в области физической культуры и спорта, в настоящее время уделяется много внимания вопросам применения искусственно создаваемой гипоксии для потенцирования тренировочных эффектов нагрузок и её влияния на работоспособность спортсменов.
Как известно, абсолютные значения частоты пульса, обычно используемые при оценке состояния работоспособности и воздействия различных упражнений, не позволяют с достаточной точностью определить уровень энергетических затрат при выполнении работы. Однако, эффективность применения интервальной гипоксической тренировки может быть оценена по изменениям тех биохимических и физиологических показателей, которые отражают происходящие сдвиги в состоянии аэробного и анаэробного метаболизма при работе. Особый интерес в этом отношении представляет определение показателей суммарной пульсовой стоимости упражнения, которое может быть выполнено на основе непрерывный регистрации частоты сердечных сокращений с использованием портативных пульсовых мониторов. Проведение таких измерений при различных режимах интервальной гипоксической тренировки составило задачу настоящих исследований.
Рабочая гипотеза: Различные режимы интервальной гипоксической тренировки оказывают разнонаправленное воздействие на показатели физической работоспособности спортсменов.
Цель настоящей работы - Изучить особенности воздействия различных режимов интервальной гипоксической тренировки на показатели физической работоспособности спортсменов и разработать эффективную методологию педагогического контроля за воздействием тренировочных нагрузок.
7 Объект исследования: Методы педагогического контроля эффективности различных режимов интервальной гипоксическои тренировки.
Предмет исследования: Эффекты сочетанного применения различных режимов интервальной гипоксическои тренировки и тренировочных занятий преимущественно анаэробной и аэробной направленности в подготовке пловцов высокой квалификации.
Новизна. Установлены строгие количественные критерии для оценки эффективности интервальной гипоксическои тренировки с использованием показателей пульсовой стоимости упражнения. Выявлены наилучшие варианты сочетания различных режимов ИГТ с традиционными методами повторной и интервальной тренировки в плавании.
Теоретическая значимость. Изучение изменений в показателях пульсовой стоимости упражнения и установление их взаимосвязи с изменениями кислородного запроса и энергетических затрат при различных режимах интервальной гипоксическои тренировки позволяет оптимизировать процесс спортивный подготовки и добиваться более значительного прироста спортивных результатов.
Практическая значимость. Применение изученных способов оценки воздействия комбинированного применения физических нагрузок и прерывистой гипоксии позволяет существенно повысить эффективность используемых средств и методов специальной физической подготовки спортсменов. Непрерывный мониторинг воздействия различных режимов интервальной гипоксическои тренировки в условиях спортивной практики может быть организован на основе использования показателей суммарной пульсовой стоимости упражнения.
Основные положения, выносимые на защиту:
Различные режимы ИГТ позволяют направленно воздействовать на показатели аэробной и анаэробной работоспособности спортсменов.
8 Непрерывный педагогический контроль за воздействием различных режимов ИГТ может быть осуществлен с использованием показателей пульсовой стоимости упражнения, отражающих изменения в сфере энергетического обмена.
Показатели пульсовой стоимости упражнения могут быть использованы в качестве количественных критериев при градации гипоксических состояний при напряженной мышечной работе, а также при нормировании тренировочных и соревновательных нагрузок в разных видах упражнений.
Установление наиболее эффективных сочетаний различных режимов ИГТ с традиционными формами тренировки может быть достигнуто на основе построения целевых функций, отражающих изменения показателей работоспособности от объема выполненных тренировочных нагрузок.
Гипоксия при мышечной деятельности
Кислород обеспечивает необходимые условия для поддержания жизни. Проблема адаптации к гипоксии в горных условиях или при искусственно вызванных гипоксических состояниях, а также её роль в подготовке спортсменов привлекают в последние годы широкое внимание специалистов в области физической культуры и спорта. Под гипоксией понимается снижение содержания кислорода в организме или в отдельных его органах и тканях. Известно, что в газовой смеси, в том числе и в воздухе, каждый газ имеет определенное парциальное давление. В составе воздуха на уровне моря основные газы содержатся в следующих соотношениях: азота 78,08 %, кислорода 20,95 %, аргона 0,93 %, углекислого газа 0,03 %. С подъемом на высоту падает парциальное давление кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе и снижается количество кислорода, поступающего в кровь для доставки к тканям. При подъеме в горы увеличиваются частота и глубина дыхания, количество эритроцитов в крови, процент содержания в них гемоглобина, учащается работа сердца. Если при этом выполнять физические упражнения, то повышенное потребление кислорода мышцами и внутренними органами вызывает дополнительную тренировку физиологических механизмов. Эти механизмы обеспечивают кислородный обмен и устойчивость к недостатку кислорода. [114,115,118,119, 4]. Многие альпинисты отмечают трудности в выполнении работы в условиях высокогорья [166]. При мышечной деятельности высокой интенсивности возникает несоответствие между скоростью доставки кислорода к мышцам и их возросшими метаболическими потребностями. Это приводит к несоответствию доставки кислорода кислородному запросу ткани, развитию субкомпенсированной и декомпенсированной гипоксии, когда гипоксические участки в тканях занимают все больший объем микроциркуляторной единицы [73,109,114]. Основная функция кислорода в организме заключается в акцептировании электронов от цитохромоксидазного комплекса (ЦХО) в системе митохондриального дыхания [78, 22, 142]. Установлено [74, 134, 140, 27, 148], что максимальная скорость переноса кислорода по дыхательной цепи на митохондриальной мембране поддерживается неизменной до тех пор, пока напряжение кислорода во внутриклеточной среде не упадет ниже 3 - 5 мм рт.ст. Для того чтобы обеспечить это напряжение кислорода на митохондриальной мембране, на наружной клеточной мембране должен создаваться градиент парциального давления кислорода 15 - 20 мм рт.ст. На поддержание этого критического парциального давления кислорода в тканях и работают все физиологические системы организма, определяющие уровень его здоровья и функциональных возможностей [57, 64, 69,112]. Нормативные значения парциального давления кислорода на разных уровнях кислородного каскада организма составляют примерно следующие величины: альвеолы легких -110 мм рт.ст.; аортальный синус -105 - 90 мм рт.ст.; артериолы - 60 - 40 мм рт.ст.; тканевые капилляры - 40 - 30 мм рт.ст.; наружная клеточная мембрана - 20 -15 мм рт.ст.; митохондриальная мембрана - 5 -3 мм рт.ст. Говорить о недостатке кислорода или возникновении состояния гипоксии в организме имеет смысл только в том случае, если не выполняются условия нормального функционирования системы тканевого дыхания [50, 141, 145, 17]. С этой точки зрения многие действующие физиологические классификации гипоксических состояний и используемые количественные критерии для оценки этих состояний явно не соответствуют данной базовой установке. Во многих физиологических классификациях в качестве основного классифицирующего признака принимаются сравнительные величины парциального давления кислорода на разных уровнях кислородного каскада организма относительно "установленных физиологических норм". Например, если насыщение гемоглобина крови кислородом падает до 93%, то это состояние обозначается как гипоксемия, обычно сопровождающая развитие гипоксии тканей. В действительности же это не всегда так. Даже при выраженной гипоксемии у аборигенов гор парциальное давление кислорода в тканях может находиться вблизи нормальных величин и не сопровождаться развитием выраженной гипоксии [2, 9, 12, 47, 133, 135, 138]. Аналогичные факты установлены относительно парциального давления кислорода в альвеолах при различного рода респираторных нарушениях и при циркулярной недостаточности, замедляющей транспорт кислорода к тканям [6,10, 45,112]. Поэтому, если исходить из данных современной биоэнергетики [47, 78, 143], единственным и безусловным критерием отсутствия или наличия недостатка кислорода в организме является возможность поддержания неизменной скорости митохондриального дыхания при фиксированном парциальном давлении кислорода на наружной клеточной мембране. Если эти условия не выполняются, то можно утверждать, что имеет место тканевая гипоксия разной степени выраженности [23, 33, 58].
Задачи исследования
Для решения поставленных задач в ходе проводимых исследований были использованы следующие методы: 1) Анализ литературных источников. 2) Эргометрические методы. 3) Пульсометрия. 4) Оксигемометрия. 5) Определение содержания молочной кислоты в крови. 6) Измерение показателей кислотно-щелочного равновесия крови. 7) Газометрические методы. 8) Методы математической статистики. В ходе работы с научной литературой по изучению избранных вопросов нами было проработано 178 литературных источников из фондов научной библиотеки РГУФК и Российской Государственной библиотеки. В нашем эксперименте мы применяли следующие эргометрические методы исследования: хронометраж и квалиметрический анализ тренировочных нагрузок. Для определения скорости проплывания на отдельных тренировочных и тестовых дистанциях хронометрирование проводилось секундомером TYR «Z-100». По данным хронометрирования фиксировались результаты тренировочных и контрольных дистанций. В сфере наблюдения находились показатели тренировочной деятельности, к которым относились: время выполнения тренировочной нагрузки, продолжительность интервалов отдыха во время тренировки. Учет количества выполненной тренировочной работы проводился на основе обработки планов тренировки и дневниковых записей спортсменов. В ходе квалиметрического анализа фиксировался характер применяемых тренировочных нагрузок и параметры физической нагрузки - интенсивность и продолжительность выполнения упражнений, величина пауз отдыха, количество повторений в серии и количество серий. В соответствии со значениями установленных количественных характеристик физических нагрузок все применяемые в процессе тренировки упражнения были распределены по следующим четырем зонам /Волков Н. И., 2000/, различающимся по характеру физиологического воздействия: нагрузки преимущественно аэробного воздействия; нагрузки смешанного аэробно-анаэробного воздействия; нагрузки анаэробного гликолитического воздействия; нагрузки алактатного анаэробного воздействия; При определении количественных характеристик и направленности физиологического действия упражнения мы использовали подсчет выполненной тренировочной работы по времени действия нагрузки /Красовская С. В., 1992/. Регистрация частоты сердечных сокращений, во время упражнения в бассейне, проводилась с использованием кардиомониторов сердечного ритма S-610 фирмы Polar (Финляндия). Значения частоты пульса фиксировались непрерывно в состоянии покоя перед началом опыта, при выполнении упражнения и в период восстановления. При записи данных использовались 5-секундные интервалы времени. Результаты измерений вводились в компьютер с использованием инфракрасного интерфейса Polar (Финляндия). При проведении графоаналитических расчетов использовали стандартные пакеты программ Statistica и Excel. Пример записи ЧСС во время работы и восстановления с расчетом суммарных пульсовых показателей при выполнении упражнения с предельной длительностью 6 мин приведен на графике рис. 3.
Предпосылки
Воздействие применяемого упражнения определяется его типом и задаваемыми параметрами нагрузки (интенсивностью упражнения, его продолжительностью, величиной интервалов отдыха, общим числом повторений упражнения и характером отдыха). Варьируя вышеуказанные параметры нагрузки, можно создать любую степень физиологического воздействия, в том числе, и существенно изменить состояние тканевой гипоксии. Особенно большие возможности широкого варьирования физиологического состояния организма существуют при повторной мышечной работе. Именно по этой причине различные формы повторных нагрузок составляют основу современных методов спортивной тренировки. Исходя из вышесказанного, в задачи настоящего раздела исследования входило: 1. Изучать метаболические сдвиги при выполнении различных видов повторных физических нагрузок. 2. Классифицировать состояния тканевой гипоксии, возникающих при выполнении повторной мышечной работы. Физиологическое воздействие применяемых физических нагрузок определяется избранным соотношением её основных параметров и видов применяемых упражнений, их интенсивности и продолжительности, величины пауз отдыха, общего числа повторений упражнения, характера отдыха и т.п. Наиболее полно воздействие различных видов физических нагрузок проявляется в показателях биоэнергетического обмена. Общая сводка данных об эргометрических и биоэнергетических показателях в изученных видах повторных физических нагрузок приведена в таблице 6. Индивидуальные примеры динамики показателей аэробного и анаэробного метаболизма при выполнении различных видов повторных физических нагрузок приведены на графиках рис 6-11. Как видно из данных, приводимых в таблице 6, избранные для тестирования виды повторных физических нагрузок заметно различаются между собой, как по основным эргометрическим показателям (мощность, суммарное количество выполненной работы), так и по направленности происходящих метаболических сдвигов в организме. Наибольшая мощность работы и соответственно относительный метаболический уровень был достигнут при повторном выполнении 10-секундных максимальных упражнений через 1-минутный интервал отдыха. При выполнении этих упражнений не обнаружилось сколь-либо значительного изменения в показателях КЩР крови и соответствующих газометрических показателей, характеризующих усиление анаэробных реакций при работе (Ехс СОг, накопление лактата в крови и т.п.). Наибольшее усиление показателей аэробного обмена в этом виде повторной работы приходится на паузы отдыха между упражнениями. По характеру наблюдаемых физиологических изменений в организме этот вид имеет алактатную анаэробную направленность. Наиболее выраженные изменения показателей КЩР и иных показателей анаэробного обмена зафиксированы нами при выполнении 1-минутных предельных нагрузок через одну минуту отдыха. Относительный метаболический уровень этих упражнений составил около двух единиц
MMR. Наибольшая часть суммарного СЬ-запроса приходится на долю восстановительного излишка потребления кислорода. Уровень О2-запроса заметно превышает возможности его удовлетворения за счет максимальной мобилизации аэробных функций. Этот вид нагрузок оказывает по преимуществу гликолитическое анаэробное воздействие. Повторное выполнение 30-секундных упражнений через 30 секунд отдыха по уровню относительного метаболического запроса соответствовало значениям критической мощности, где достигается максимальное усиление аэробных функций. Уровень кислородного запроса в этом упражнении приближается к значениям МІЖ, однако значения текущего потребления значительно ниже этой величины, т.к. каждое 30-секундное упражнение совершается в режиме врабатывания, где скорость потребления кислорода непрерывно возрастает по ходу работы, но так и не достигает максимального уровня. Для этого вида нагрузок характерны относительно умеренные сдвиги в показателях КЩР и других показателях анаэробного обмена. По общему характеру наблюдаемых физиологических сдвигов в организме этот вид повторной нагрузки имеет смешанную аэробно-анаэробную направленность воздействия. При повторном выполнении 5-минутных упражнений через 5 минут отдыха, где относительная интенсивность упражнения не достигает значений критической мощности (около 85% от уровня МІЖ) отмечалось наибольшее значение суммарного Ог-запроса, которое примерно в равной степени удовлетворяется за счет потребления кислорода во время работы и отдыха. В этом виде упражнений отмечались наименьшие сдвиги анаэробных показателей и по общему характеру наблюдаемых физиологических сдвигов этот вид нагрузок вполне можно отнести к упражнениям преимущественно аэробного воздействия.
Предпосылки
Оценка "острого" воздействия различных видов повторных нагрузок в условиях искусственно вызванной гипоксической гипоксии. Сводка данных об основных эргометрических и биоэнергетических показателях, характеризующих реакцию на различные виды повторных нагрузок в контрольных и гипоксических условиях, приведена в таблицах 7. Наибольшая величина сдвигов показателей аэробного обмена при незначительных величинах закислення внутренней среды отмечается при повторном, выполнении нагрузок 5 минут работы через 5 минут отдыха. Близкие по характеру сдвиги отличаются в повторной работе 30 секунд через 30 секунд отдыха, выполняемой на уровне критической мощности. Несмотря на увеличение концентрации лактата крови и показателей кислотно-щелочного равновесия, достигающих критических значений, уровень потребления Ог в стационарном режиме работы заметно ниже зарегистрированной величины МІЖ. В целом, воздействие этого вида нагрузки носит смешанный аэробно-анаэробный характер. При повторном выполнении максимальных 10-секундных упражнений через одну минуту отдыха сдвиги в показателях аэробного обмена наименьшие, но здесь достигаются наибольшие величины закислення и образования лактата. Искусственно вызванная гипоксическая гипоксия мало изменяет общую направленность повторной нагрузки, заключающуюся в выполнении 5-минутных нагрузок через 5 минут отдыха, но заметно увеличивает вклад анаэробно-гликолитического процесса в общую энергетику работы при повторных нагрузках 30 секунд через 30 секунд отдыха и, особенно, в повторных выполнениях упражнений по 1 минуте через одну минуту отдыха, отмечена меньшая степень усиления анаэробного гликолиза при выполнении нагрузок в условиях гипоксии, в повторных нагрузках, заключающихся в пятиминутных работах через 5 минут отдыха, эти различия практически отсутствуют. Более детальная картина изменений отдельных биоэнергетических функций з ответ на выполнение различных видов нагрузок в нормальных и гипоксических условиях показана на графиках динамики изучаемых пункций, которые приведены на рис. 14 -22. В условиях проводимых экспериментов специфические эффекты повторных нагрузок суммировались с воздействием гипоксической гипоксии, создаваемой путем направленного изменения содержания ( во вдыхаемом воздухе. Величина гипоксического стимула, не оставаясь постоянной, изменялась по ходу работы. Динамику содержания Ог во вдыхаемом воздухе при выполнение повторной работы 5 минут через 5 минут отдыха" нормоксических и гипоксических условиях отображает рис. 14. В контрольных условиях (вдыхание атмосферного воздуха) содержание d во вдыхаемом воздухе сохранялось строго постоянным на протяжении всей работы. При дыхании через замкнутую систему с поглощением СОг и регулируемым содержанием ( за счет использования дюзы определенного диаметра (9 и 16 мм) концентрация 02 во вдыхаемом воздухе систематически снижалось по ходу работы. При дыхании через затиснутую систему с дюзой 16 мм исходное содержание Ог на вдохе составило 18-19 объемных процентов, к концу выполнения упражнения содержание Ог уменьшилось до 14-15 объемных процентов. При дыхании через замкнутую систему о дюзой 9 мм исходное содержание ( во вдыхаемом воздухе устанавливалось в пределах 17-18 объемных процентов, в конце выполнения упражнения оно снижалось до 10 объемных процентов, Динамика содержания О2 в выдыхаемом воздухе при выполнении повторных нагрузок в нормоксических и гипоксических условиях показана на рис. 15. Исходное содержание О2 в выдыхаемом воздухе перед началом нагрузки составило около 16 объемных процентов, и оно мало менялось от повторения к повторению упражнения. По ходу выполнения упражнения процентное содержание в выдыхаемом воздухе обнаруживало тенденцию к систематическому понижению, достигая к концу работы значения около 15 объемных процентов. При дыхании через замкнутую систему с дюзой определенного диаметра исходное содержанке ( в выдыхаемом воздухе перед нагрузкой постепенно уменьшалось от повторения к повторению упражнения, и это снижение было более выражено при дюзе меньшего диаметра.
