Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема оптимизации адаптации организма человека к физическим нагрузкам (Обзор литературы) 14
1.1. Оптимизация процессов адаптации организма человека к физическим нагрузкам посредством направленных воздействий на дыхательную функцию (регламентации дыхания) 14
1.2. Методы и средства направленного воздействия на дыхательную функцию при физических нагрузках 19
1.3. Функциональные реакции организма на регламентацию дыхания различнымиспособами» 26
1.4. Стратегия и тактика использования направленных воздействий на дыхательную функцию при специальной подготовке 34
1.5. Заключение 39
Глава 2. Организация и методы исследования
4 2.1. Организация исследований 41
2.2. Методы исследования 43
Глава 3. Функциональные реакции организма человека на регламентацию дыхания посредством произвольного контроля легочной вентиляции при мышечной работе и эффекты систематического использования произвольной гиповенти ляции в тренировке спортсменов
3.1. Функциональные реакции организма человека на регламентацию дыхания посредством произвольного контроля легочной вентиляции в условиях покоя и при выполнении мышечной работы 54
3.2. Динамика параметров функционального состояния спортсменов в результате систематического использования в тренировке произвольной гиповентиляции 67
3.3. Заключение 75
Глава 4. Функциональные реакции организма на дыхание в условиях увеличенного эластического сопротивления и эффекты его систематического использования в тренировке спортсменов 77
4.1. Реакция организма спортсменов на введение дополнительного эластического сопротивления дыханию в покое и при мышечной»работе 79
4.2. Влияние тренировки с увеличенным эластическим-сопротивлением дыханию на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов 85
4.3. Заключение 91
Глава 5. Реакции организма на дыхание в условиях дополнительного «мертвого» пространства и изменение функциональных возможностей организма при его систематическом использовании в тренировке спортсменов 93
5.1. Реакция организма спортсменов на дыхание при увеличенной «остаточной резервной емкости легких» (дополнительном «мертвом» пространстве) 94
5.2. Влияние тренировки с дыханием через дополнительное «мертвое» пространство на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов 101
5.3. Заключение 109
Глава 6. Заключение 111
Выводы 124
Практические рекомендации 127
Список литературы
- Стратегия и тактика использования направленных воздействий на дыхательную функцию при специальной подготовке
- Динамика параметров функционального состояния спортсменов в результате систематического использования в тренировке произвольной гиповентиляции
- Влияние тренировки с увеличенным эластическим-сопротивлением дыханию на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов
- Влияние тренировки с дыханием через дополнительное «мертвое» пространство на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема адаптации человека к специфической мышечной деятельности в настоящее время выступает в качестве одной из важнейших в прикладной физиологии (Меерсон Ф.З., 1981, 1986; Солодков А.С., 1990; Павлов С.Е., 1999, 2000; Кривощеков С.Г. и др., 2004). Это связано с освоением человеком все новых ареалов жизни и видов производственной деятельности, таких как высокогорье, подводный шельф, авиация и космос, когда все более необходимым становится быстрое и эффективное приспособление организма к экстремальным условиям обитания и деятельности (Солодков А.С., 1982; Баранов В.М., 1994; Шамардин А.И., 2000; Кочетков А.Г. и др., 2003).
В этой связи весьма актуализируются вопросы повышения эффективности процесса адаптации к экстремальным условиям специфической деятельности человека, как производственной, так и особенно, спортивной, которая характеризуется предельными величинами объемов и интенсивности тренирующих нагрузок, дальнейший рост которых лимитируется физиологическими возможностями организма человека (Платонов В.Н., 1988, 1997; Бальсевич В.К., 2001; Харитонова Л.Г. и др., 2005; Шамардин А.А. и др., 2008).
В этом плане крайне остро встает задача повышения эффективности процесса подготовки человека к напряженной специфической деятельности, оптимизации всех ее сторон, позволяющей существенно расширить диапазон адаптационных перестроек (Волков Н.И., 1998; Шамардин А.А. и др., 2008; Двоеносов В.Г., 2009). Эта задача может найти свое решение в использовании эргогенических средств.
Известно, что систематические физические нагрузки являются целенаправленным воздействием на организм, способствующим закреплению в функциональных системах изменений, характеризующих адаптогенный эффект, обусловливающим направленную тренировку устойчивости организма к различным экстремальным воздействиям и повышающими физическую работоспособность (Вазин А.Н. и др., 1978; Судаков К.В., 1984). Вместе с тем эффективность адаптации может быть значительно повышена за счет использования дополнительных функциональных нагрузок на организм в целом или на отдельные его функциональные системы, например, дыхания (тренировка в условиях среднегорья при «гипоксической гипоксии», повышенное сопротивление дыханию, дыхание через дополнительное «мертвое» пространство, произвольная гиповентиляция и др.), в покое и при мышечной работе (Кучкин С.Н., 1991; Уильямс М., 1997; Шамардин А.И., 2000; Милодан В.А., 2008; Горбанева Е.П. и др., 2009; Чемов В.В., 2010; Камчатников А.Г. и др., 2011).
Эти воздействия усиливают влияние тренировочных нагрузок на организм, способствуют формированию более совершенных адаптационных механизмов и повышению работоспособности. Они позволяют полнее раскрыть функциональные резервы организма спортсмена, обеспечивают интенсификацию процессов адаптации к факторам тренировочного воздействия, повышают эффективность специальной спортивной подготовки. При этом удается избежать критических степеней напряжения опорно-двигательного аппарата и регуляторных механизмов (Михайлов В.В., 1983; Кучкин С.Н., 1999; Шамардин А.А. и др., 2008; Баранов В.М. и др., 2008; Чемов В.В. и др., 2009, 2010; Горбанева Е.П., 2011; Udupa K. et al., 1975; Sadoul P., 1979; Makwana K. et al., 1988).
Особое внимание уделяется специальным воздействиям на дыхательную систему (искусственная гипоксия и гиперкапния, дыхание через дополнительное «мертвое» пространство, дыхание при повышенном аэродинамическом и эластическом сопротивлении, произвольная гиповентиляция), которые можно объединить под названием «регламентированные режимы дыхания» (Суслов Ф.П., 1983; Волков Н.И. и др., 1997; Шамардин А.А. и др., 2008; Чемов В.В. и др., 2009, 2011; D’Urzo A.D. et al., 1986). Выбор дыхательной системы для этих целей обусловливается ее уникальным статусом, поскольку именно дыхательная функция является своеобразным «входом» во внутреннюю среду организма (Бреслав И.С., 1975). Кроме того, дыхательная функция оказывает определенное влияние на состояние кровообращения и центральной нервной системы (Гора Е.П., 1992).
Таким образом, управляя параметрами дыхания, можно оказывать влияние на состояние внутренней среды, создавая благоприятные условия для оптимизации процесса адаптации, а также контролировать состояние ряда органов и систем (Гора Е.П., 1992; Шамардин А.А. и др., 2008; Камчатников А.Г. и др., 2011). Это во многом и предопределяет ее выбор для активного воздействия.
Однако, на данный момент использование средств целенаправленного воздействия на дыхательную систему в тренировке спортсменов пока еще не получило широкого распространения, и в первую очередь, ввиду малой изученности особенностей реакций организма на эти воздействия в различных условиях, в том числе и при мышечных нагрузках, и как следствие недостаточной разработанностью технологий их применения.
Исследования реакций организма на различные воздействия на дыхательную систему проводятся достаточно давно и в литературе в некоторой степени освещены основные закономерности и эффекты этих реакций (Бреслав И.С. и др., 1988; Солодков А.С., Савич А.Б., 1991; Двоеносов В.Г., 2003; Агаджанян Н.А., Двоеносов В.Г., 2008; Couture J. et al., 1977; D’Urzo A.D. et al., 1986; Greenberg H.E. et al., 1989). Однако анализ доступной литературы показал, что выше обозначенные сведения в публикациях приводятся фрагментарно, или не представлены совсем.
Ввиду изложенного выяснение характера и направленности этих реакций, изучение закономерностей совершенствования механизмов повышения функциональных возможностей организма человека, в процессе использования дополнительных эргогенических средств приобретает особую практическую значимость и может послужить основой для индивидуализации и оптимизации программ практического использования регламентированных режимов дыхания, а также для оценки функционального состояния дыхательной функции и организма в целом. При профессиональной и спортивной подготовке это может способствовать значительному повышению эффективности процесса адаптации.
Таким образом, актуальность настоящего диссертационного исследования обусловливается необходимостью изучения закономерностей, характера и направленности реакций организма на различные способы регламентации дыхательной функции, выяснение которых может лечь в основу научно обоснованных технологий повышения функциональных возможностей организма человека при его адаптации к спортивной и профессиональной деятельности.
Цель исследования: Изучить функциональные реакции организма человека на различные виды и способы регламентации легочной вентиляции и газообмена и выяснить физиологические эффекты систематической тренировки с их использованием.
Задачи исследования:
-
Выяснить характер и направленность функциональных реакций организма человека на различные условия регламентирования легочной вентиляции и газообмена в покое и при мышечной работе.
-
Установить характер влияния различных способов регламентации дыхания в покое и при физических нагрузках на интеграцию функциональных систем организма и степень напряженности регуляторных механизмов.
-
Осуществить сравнительный анализ характера реагирования дыхательной функции и организма в целом на различные способы регламентирования легочной вентиляции и газообмена.
-
Изучить физиологические эффекты систематической тренировки с использованием различных способов регламентации дыхания.
Научная новизна исследования заключается в том, что получены новые сведения о характере функциональных реакций организма человека на различные способы и виды регламентации легочной вентиляции и газообмена.
Выяснено, что реакции организма человека на различные регламентированные режимы дыхания различаются в зависимости уровня его физиологической активности, способа и степени регламентации.
Впервые установлено, что реакции организма проявляются в изменении газового гомеостаза, газообмена, эффективности и экономичности легочной вентиляции, интегрированности функциональных параметров и степени напряженности регуляторных механизмов.
Показано, что систематическое использование при физических нагрузках различных режимов регламентации дыхательной функции (произвольных режимов гиповентиляции, увеличенного эластического сопротивления дыхательным движениям, дыхания в условиях увеличенной остаточной емкости легких - дополнительного «мертвого» пространства) обеспечивает существенное повышение функциональных возможностей организма человека, выражающееся в увеличении физической работоспособности, обусловливаемого ростом аэробной производительности, повышением эффективности внешнего дыхания, газообмена и устойчивости к гипоксии и гиперкапнии.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследования. Полученные данные дополнят сведения о закономерностях и характере реакций организма человека на условия регламентирования легочной вентиляции и газообмена.
При этом установлено, что систематический тренинг с применением этих нагрузок в зависимости от их вида и степени регламентирования и физиологической активности организма обусловливает существенное повышение функциональных возможностей дыхательной системы и организма в целом.
Полученные данные могут быть использованы при разработке программ повышения функциональных возможностей организма спортсменов, при обосновании целенаправленной подготовки человека к экстремальным условиям обитания и деятельности в процессе специальной профессиональной подготовки. Практическое использование полученных сведений позволяет определить направления повышения уровня функциональных возможностей человека, в том числе при спортивной деятельности, определить круг средств, методов и режимов регламентации дыхания, а также может послужить основой для дифференциации их использования в различные периоды тренировочного цикла спортсменов, их избирательного подбора в соответствие с решаемыми в тренировке задачами, особенностями паттерна моторики в различных видах спорта и для контроля функциональной подготовленности спортсменов.
Сформулированные в работе положения и материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведениях физической культуры, на факультетах физического воспитания при подготовке и переподготовке специалистов в области физической культуры и спорта.
Внедрение результатов исследования. Основные результаты исследований внедрены в лекционный и практический курсы на кафедре физиологии и кафедре теории и методики футбола ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены и обсуждены на итоговых конференциях Волгоградской государственной академии физической культуры за 2009-2010 гг., на Международной научно-практической конференции специалистов подводного спорта «Восток-Россия-Запад. Подводный спорт. Современное состояние и перспективы развития» (Красноярск, 2010 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы подготовки квалифицированных пловцов» (Москва, 2011 г.), на VI Российской конференции с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 2011 г.), на расширенном межкафедральном заседании в рамках проблемной комиссии «Физиология, гигиена, экология, медицинская биология, микробиология, клиническая диагностика, медицина и спорт» Волгоградского государственного медицинского университета (сентябрь 2011 г.).
Публикации результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 25 научных работ, отражающих основное содержание исследований, в том числе 6 в изданиях, рецензируемых ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 156 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания организации и методов исследования, трех глав с изложением результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, содержащего 248 работ, включая 48 источников зарубежных авторов, содержит 10 рисунков и 16 таблиц.
Стратегия и тактика использования направленных воздействий на дыхательную функцию при специальной подготовке
В настоящее время практика спортивной тренировки не может эффективно решать свои основные задачипо развитию оптимальной адаптации организма к мышечным нагрузкам без дополнительной разработки и физиологического обоснования новых методов воздействия и использования адапто-генных средств (Бальсевич В.К., 2001; Шамардин А.А. и др., 2008; Чемов В.В., 2010). Вместе с тем привлечение эффективных современных, физиологически обоснованных технологий может позволить значительно расширить диапазон адаптационных перестроек при достигнутом объеме и интенсивности тренировочных нагрузок, и в конечном итоге — повысить уровень тотальной физической работоспособности, а значит и спортивных результатов (Же-лязков Цв., 1998; Шамардин А.И., 2000; Горбанева Е.П., 2008). Известно, что мышечные нагрузки способствуют закреплению в функциональных системах изменений, характеризующих адаптогенный эффект, и обусловливающих направленную тренировку устойчивости организма к различным экстремальным воздействиям (Вазин А.Н. и др., 1978). Систематическое использование физических нагрузок является целенаправленным воздействием на организм, оптимизирующим деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, и повышающим работоспособность (Судаков К.В., 1984). В тоже время эффективность адаптации может быть значительно повышена за счет использования дополнительных функциональных нагрузок на дыхательную систему (тренировка в условиях среднегорья при- «гипоксиче-ской гипоксии», повышенное сопротивление дыханию, дыхание через дополнительное «мертвое» пространство, произвольная гиповентиляция и др.) при мышечной работе (Крестовников,А.Н., 1951; Яхонтов Б.О., 1971; Кучкин G.H., 1986, 1991, 1999; Кучкин С.Н. и др., 1996; Шамардин-А.А. и дрі, 2008; Власов А.А. и др., 2008). Эти воздействия усиливают влияние тренировочных нагрузок на организм, способствуют формированию более совершенных адаптационных механизмов и повышению работоспособности (Летунов.СП., 1967; Кучкин С.Н., 1986; Кучкин С.Н. и др., 1996). Они позволяют полнее раскрыть функциональные резервы организма спортсмена (Волков Н.И. и др., 1998; Волков Н ., Олейников В., 2000; Шамардин А.И:, 2000; Дубровский СВ., 2000; Шамардин А.А. и др., 2008), обеспечивают интенсификацию процессов адаптации к факторам тренировочного воздействия, повышают эффективность непосредственной подготовки к главным соревнованиям (Платонов В.Н., 1997; Шамардин А.А. и др., 2008; Чемов В.В., 2010).
Это связано с тем обстоятельством, что физиологические механизмы-адаптации к действию на человека различных экстремальных факторов являются сходными. При этом ведущее место среди них занимают неспецифические реакции, в результате которых поддержание гомеостаза и выработка повышенной сопротивляемости к какому-либо одному фактору внешней ере 21
ды влекут за собой и одновременное возрастание устойчивости организма к некоторым другим неблагоприятным воздействиям. Другими словами, при адаптации в организме происходят в значительной мере тождественные функциональные сдвиги. Например, установлено, что физиологические изменения оказываются весьма сходными при гипоксической тренировке, физических нагрузках, закаливании- и в других случаях. При всех этих воздействиях в организме возникают приспособительные реакции, направленные, прежде всего на повышение неспецифической, его резистентности (Солодков А.Є., 1981).
Из этого теоретического положения следует практически важный вывод о том, что-в ускорении адаптации спортсменов к физическим нагрузкам, достижении высшего спортивного мастерства и предупреждении у них диза-даптационных расстройств ведущая -роль.принадлежит методам.и средствам повышения общей неспецифической реактивности, организма- (Солодков A.G., 1990).
В настоящее времячвсе большее количество исследователей и практи-ков утверждаются во мнении, что в современных условиях в тренировочном процессе спортсменов следует использовать.не только физические упражнения, но и в-обязательном порядке необходимо применять уже не как дополнительные, а как интегративно составляющие, средства целенаправленного воздействия на ключевые для определенной специфической спортивной деятельности функциональные процессы, свойства и функциональные системы (Платонов В.Н., 1997; Волков Н.И., 1998; Шамардин А.А. и др., 2008; Горба-нева Е.П., 2008; и др.). Более того, использование дополнительных эргогени-ческих средств становится в настоящее время необходимым элементом современных технологий тренировочного процесса в спорте (Платонов В.Н., 1997; Волков Н.И:, 1998; Шамардин А.А. и др., 2008; Чемов В.В., 2010).
Уже достаточно давно рекомендуется использовать гипоксические тренировки спортсменов в горных условиях (Летунов СП., 1967; Фарфель B.C., 1967; Коробков A.B., 1968; Суслов Ф.П., 1983; Иорданская Ф.А. и др., 1988; Булатова М.М., Платонов В.Н., 2000).
По мнению С.П.Летунова (1967), тренировка, развивающая резистентность организма к кислородной недостаточности, должна рассматриваться, как мощное средство повышения функциональных возможностей организма спортсменов и на этой основе их спортивно-технических результатов. Адаптация человека к высотной гипоксии является сложной интегративной реакцией, в которую вовлекаются различные системы организма. При этом наиболее выраженными оказываются изменения со стороны сердечно-сосудистой системы, аппарата кроветворения, внешнего дыхания и газообмена.
Очень часто организовать горную тренировку не представляется возможным. В этом случае используются специальные аппараты — гипоксикато-ры, которые позволяют осуществлять дыхание гипоксической газовой смесью. Довольно широко используются и относительно упрощенные устройства для создания условий гипоксии - это различные системы возвратного дыхания и дыхания через дополнительное «мертвое» пространство, которые могут быть снабжены-приспособлениями для частичного или полного поглощения, выделяемой в процессе дыхания углекислоты (ВолковН.И. и др., 1997).
При помощи этих устройств возможно реализовывать различные методологии использования искусственно вызванной гипоксии и ее комбинации с другими воздействиями в целях улучшения здоровья, повышения физической и умственной работоспособности, лечения и профилактики различного рода заболеваний (Волков Н.И. и др., 1997; Шамардин А.А. и др., 2008).
Эффект гипоксического воздействия определяется суммарной продолжительностью экспозиции и величиной снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. При острой гипоксии поддержание заданного уровня функционирования организма возможно в течении всего нескольких десятков секунд или минут. При менее выраженном падении Р02 развитие гипоксии и нормальное функционирование организма может продолжаться десятки минут или даже несколько часов. При определении оптимальных режимов гипоксической тренировки необходимо придерживаться одного общего принципа: сила и продолжительность гипоксического воздействия должны ограничиваться той физиологической нормой, при которой еще возможна эффективная компенсация происходящих функциональных сдвигов и быстрое восстановление после прерывания сеанса гипоксии (Волков Н.И. и ДР., 1997).
Во многих работах показано, что развитие адаптации к условиям гипоксии и повышение общей неспецифической резистентности организма существенно ускоряются в том случае, если общая доза гипоксического воздействия разделяется на несколько отдельных периодов гипоксической экспозиции, предъявляемых повторно через определенные периоды дыхания в нормоксических условиях (Березовский В.А. и др., 1992; Меерсон Ф.З., 1993; Волков Н.И., 1995; Волков Н.И. и др., 1997). Такая форма организации ги-поксических воздействий обозначается как прерывистая или интервальная гипоксическаятренировка (ИГТ). При этой форме гипоксической подготовки существует возможность широкого варьирования соотношений силы,и продолжительности отдельного гипоксического стимула (Волков Н.И. и др., 1997). Варьируя параметры.ИГТ, можно избирательно воздействовать на основные функции организма человека и направленно влиять на отдельные стороны обмена веществ. Это позволяет широко использовать ИГТ в целях профилактики и лечения различногорода заболеваний, улучшения состояния здоровья и повышения производительности труда (Волков Н.И. и др., 1997).
Динамика параметров функционального состояния спортсменов в результате систематического использования в тренировке произвольной гиповентиляции
Реакция сердечно-сосудистой системы на произвольное увеличение уровня текущей легочной вентиляции по показателю частоты сердечных со 63 кращений оказалась незначительной (снижение на 1,3%, р 0,05). Реакции со стороны внешнего дыхания и газообмена оказались существенно более выраженными. Так, легочная вентиляция-возросла-на 41,7% (р 0,05), что вполне понятно, так как её увеличение и являлось целью произвольного управления дыханием. Это увеличение достигалось как за счет учащения дыхания (на 18,7%, р 0,05), так и увеличения дыхательного объема (на 17,8%, р 0,05). При этом уровень потребления кислорода не изменился.
Состояние газового гомеостаза претерпело, весьма существенное изменение. Так, парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе достоверно увеличилось на 5,7% (р 0,05), а парциальное давление-углекислого газа снизилось, и весьма значительно - до 31,7± 1,0 мм рт.ст. (на 23,2%, р 0,05); что позволяет говорить о состоянии относительнойтипокапнии.
Практически неизменные величины потребления,кислорода и, частоты сердечных сокращений не изменили и величины, кислородного-пульса (произошло увеличение всего на 1,0%, р 0,05). Не изменилась и величина показателя ватт-пульса.
Гораздо более существенные сдвиги имели место по. показателям экономичности дыхательной функции. Экономичность внешнего дыхания» несколько снизилась, о чем свидетельствует уменьшение коэффициента соотношения объемно-временных параметров паттерна дыхания на 8,3% (р 0,05). Величины козффициентаі использования кислорода из вентилируемого воздуха и кислородного эффекта дыхательного цикла снизились более значимо, соответственно.на 31,1 и 19;8% (р 0,05).
Совершенно противоположная ситуация наблюдалась при произвольном снижении уровня текущей вентиляции в процессе выполнения- мышечной работы.
Прежде всего, наблюдалось небольшое, но достоверное снижение HR (на 4,0%, р 0,05). Урежение сердечного ритма в результате произвольной ги-повентиляции в литературе объясняется изменением тонуса вегетативной нервной системы (Кострубина Е.Н., 1970), а также повышением внутригруд-ного давления за счет гуморального воздействия и рефлекторного влияния с механо- и хеморецепторов сосудистых рефлексогенных зон, легочных сосудов и паренхимы легких (Лоога Р.Ю., 1975; Малкин В.Б., Логинова Е.В., 1984; Magel J.R. et al., 1982; Lin C.J., 1983).
Соответственно произвольному стимулу легочная вентиляция снижалась хотя и существенно (на 34,3%, р 0,05), но не в такой степени как она увеличивалась при произвольной гипервентиляции. Снижение легочной вентиляции осуществлялось исключительно за счет урежения дыхательных циклов (на 40,6%, р 0,05). При этом величина дыхательного объема компенсаторно увеличивалась (на 10,1% Р 0,05), что было обусловлено изовентиля-торной реакцией центрального механизма регуляции дыхания (Бреслав И.С., 1984). Это объясняется тем, что регуляция соотношения объемно-временных параметров внешнего дыхания осуществляется ш принципу реципрокных отношений. В случае, если объемный параметр, в силу каких-либо причин, уменьшается, то частотный компонент паттерна дыхания компенсаторно увеличивается. И наоборот, уменьшение частоты дыхания, приводит к увеличению дыхательного объема (Бреслав И.С., 1984).
Ввиду разнонаправленных изменений объемно временных параметров паттерна дыхания весьма существенно повышается экономичность внешнего дыхания, о чем свидетельствует достоверное увеличение коэффициента их соотношения (на 83 ,4%, р 0,05).
Весьма существенно изменилось и состояние газового гомеостаза организма. Так наблюдалось-достоверное снижение парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе (на 15,6%, р 0,05) при одновременном увеличении парциального давления углекислого газа (на 28,8% , р 0,05), т.е. наблюдались альвеолярная гипоксия и гиперкапния. При этом газообмен характеризовался, прежде всего, снижением валового потребления кислорода (на 13,4%, р 0,05) по сравнению с работой в условиях свободного дыхания. Ввиду изменения потребления кислорода и снижения текущей частоты, сердечных сокращений, уменьшилась и величина; кислородного пульса (на 9,9%, p 0i05)i тогда как показатель, ватт-пульса наоборот несколько возрос (наЗ,7%,р 0;05).
В тоже время обращает на себя, вполне закономерное, увеличение: показателей экономичности внешнего дыхания; Величины коэффициента ИС-. пользованиякислорода из вдыхаемого воздуха» и, кислородного эффекта дыхательного цикла возросли соответственно на 32,8 и 43,8% (р 0;05);
Известно; что при произвольном уменьшении частоты дыхания и компенсаторном росте дыхательного объема уменьшается-; минутный; объем мертвого пространства и соответственно увеличивается; объем- альвеолярной вентиляции;. На фоне изменений метаболизма;,происходящих на-тканевом и молекулярномгуровне при-произвольнойітиповентиляции«(БреславіИ;Є. идр:, 1972)значительныйфостэффективностишэкономичности1Внешнег6дыхания« представляется;вполне закономерным :,
Интегрированность межпараметрическиххвязейшрисвободном дыха-нииш произвольных дыхательныхманеврахвпроцессе выполнения мышеч-нойработы; представленанарисунке 3:2;
Прш свободном І дыхании; мышечная работа обусловливает весьма; существенную тесноту межпараметрических; связейі, Прш этом показатель «мощности» корреляции составляет довольно!большую величину в 5,72 у.е. Это вероятно; следует рассматривать как следствие мощного внешнего воздействия на организм;.обусловливаемого собственно мышечной работой (їїет дымитМЖ): и др:, 1988; Медведев Д.В., 2007; Власов А.А. и др:, 2011).
Произвольная гипервентиляция, равное как и произвольная гиповенти-ляция, осуществляемая1 в процессе выполнения физической нагрузки, приводят к некоторому ослаблению межпараметрических связей (см. рис. 3.2)и к уменьшению величины показателя «мощности» корреляции, соответственно до 5,19 и 5,24 у.е.
Влияние тренировки с увеличенным эластическим-сопротивлением дыханию на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов
Для оценки изменения уровня интегрированности всех изучаемых показателей в результате экспериментальной тренировки был рассчитан показатель «мощности» корреляции.
В результате выяснилось, что систематическое использование произвольной гиповентиляции в исследуемой группе привело к увеличению тесноты функциональных взаимосвязей между исследуемыми факторами. Показатель «мощности» корреляции увеличился с 4,91 в начале экспериментальной.тренировки, до 5,23 — в ее конце (увеличение составило 6,5%). Это можно рассматривать, как отмечалось выше, в качестве развития процесса функциональной оптимизации (Судаков» К.В. и др., 1995; Исаев АЛ. и др., 1997).
В тоже время в контрольной группе этот показатель увеличился В гораздо меньшей степенис 5,16 до 5,31 у.е. (прирост составил всего.2,9%). Анализ характера произвольного- управления дыханием до и после процесса обучения и четырехнедельной гиповентиляционной тренировки показал следующее: до эксперимента испытуемые как. контрольной, так и экспериментальной групп при урежении дыхания непроизвольно увеличивали дыхательный объем: После гиповентиляционной тренировки в опытной группе проявилась способность более четко ограничивать компенсаторное увеличение глубины дыхания. Если до тренировки в опытной группе дыхательный объем при урежении дыхания увеличивался на 17,0% по отношению к величине дыхательного объема в устойчивом состоянии при свободном дыхании, то после тренировки глубина дыхания увеличивалась незначительно. Это, по-видимому, связано со способностью управлять уровнем дыхательного потока, что особенно важно.для пловцов, так как они осуществляют форсированный вдох при быстром плавании в течение 0,3 - 0,5 с (Фарфель B.C., 1975). 3.3. Заключение
Таким образом, полученные результаты позволяют констатировать, что в покое и при мышечной работе произвольное увеличение легочной вентиляции осуществляется спортсменами довольно в широких пределах, как за счет учащения дыхания, так и за счет увеличения дыхательного объема. Произвольное увеличение легочной вентиляции приводит к состоянию относительной гипокапнии и существенному снижению эффективности и экономичности внешнего дыхания и газообмена.
Снижение эффективности внешнего дыхания, вероятно, является отражением усиления внешних воздействий, нарастания» напряженности в работе регуляторных механизмов и увеличения физиологической стоимости реакции организма на произвольные дыхательные маневры. Можно предположить, что произвольная гипервентиляция, сопровождаемая1 существенным увеличением активности» дыхательной мускулатуры, и неизбежным сдвигом газового гомеостаза в сторону гипокапнии; обусловливают с одной стороны усиление регулирующих влияний, прежде всего, произвольного (волевого) характера, на систему внешнего-дыхания, а с другой — стремлением естественных механизмов регуляции к оптимизации функционирования аппарата внешнего дыхания.
Произвольная гиповентиляция в условиях покоя и в процессе выполнения мышечной работы, осуществляется, в несколько меньшем размере, чем произвольная гипервентиляция. Гиповентиляция достигается исключительного за счет урежения дыхательных циклов и сопровождается компенсаторным ростом величины дыхательного объема. Полученные результаты свидетельствуют о том, что1 произвольная гиповентиляция при физической нагрузке вызывает выраженные изменения газового гомеостаза организма в сторону развития альвеолярной гипоксии и гиперкапнии. Одновременно наблюдается существенное повышение эффективности и экономичности, как внешнего дыхания, так и газообмена.
Интегированность функциональных параметров при произвольной ги-повентиляции несколько больше по сравнению с условиями свободного дыхания и значительно меньше по сравнению с условиями произвольной гипервентиляции.
Существенное повышение эффективности и экономичности внешнего дыхания при произвольном снижении легочной вентиляции обусловливает снижении физиологической стоимости функциональных реакций организма.
Систематическое использование произвольной гиповентиляции в тренировочном процессе пловцов позволяет значительно повысить уровень максимальной работоспособности, что сопровождается повышением эффективности легочной вентиляции и оптимизации процесса адаптации1 к эндогенной гиперкапнии. Гиповентиляционная тренировка способствует обучению навыку произвольного управления дыханием. Это выражается в ограничении компенсаторного увеличения дыхательного.объема на фоне урежения дыхания, за счет чего возможно более существенное снижение уровня текущей вентиляции при интенсивной мышечной работе.
Анализ динамики уровня интегрированности изучаемых показателей в результате экспериментальной тренировки обнаружил увеличение тесноты функциональных взаимосвязей между исследуемыми показателями, что отражает развитие процессов функциональной оптимизации.
Из выше указанного следует, что использование тренировки с произвольной гиповентиляцией позволяет повысить эффективность воздействия тренировочных нагрузок без дальнейшего роста их объема и интенсивности.
Влияние тренировки с дыханием через дополнительное «мертвое» пространство на функциональное состояние и физическую подготовленность спортсменов
Как нами уже отмечалось выше дыхание в условиях увеличенной «остаточной резервной/емкости легких» (через ДМП) ранее уже использовалось в тренировке спортсменов. Однако, такие тренировки проводились исключи-тельноі с участием представителей циклических видов спорта: пловцов, бегунов, гребцов, велосипедистов и др. (Яхонтов Б.О., 1971; Кучкин С.Н., 1986, 1999; Солопов И.Н., 1988; Солодков А.С., Савич А.Б., 1991). Вместе с тем в большинстве видов спорта и при профессиональной деятельности различного характера, чаще всего встречаются физические нагрузки по своей биомеханической структуре относящиеся к смешанным двигательным актам. В этом плане наиболее целесообразно, с точки зрения дальнейшего практического применения, выяснить эффекты тренировки с ДМП, применяемой, в видах спорта, именно с таким характером движений. Одной из наиболее удобных моделей такого паттерна локомоций являются-спортивные игры, в.частности - футбол. Полученные результаты, описанные выше, позволили предположить возможность и высокую эффективность» использования дыхания через дополнительное «мертвое» пространство-в качестве дополнительного адап-тогенного фактора в тренировке спортсменов футболистов.
Выяснение эффективности и направленности функциональных реакций организма на систематическое использование в тренировке футболистов увеличенной «остаточной резервной емкости легких» (ДМП) і и явилось основной задачей этого раздела исследований-.
На основе анализа научно-методической литературы была разработана экспериментальная программа использования направленных воздействий на дыхательную функцию в тренировочном процессе спортсменов, которая учитывала рекомендации по объему тренировочных нагрузок выполняющихся в
102 условиях создающих дополнительную нагрузку на дыхательную систему (Яхонтов Б.О., 1971; кучкин С.Н., Бакулин С.А., 1985; Кучкин С.Н., 1991, 1999; Солодков А.С., Савич А.Б., 1991; Шамардин А.А. и др., 2008).
На основании литературных данных дозировка дополнительных воздействий на дыхательную систему, была определена в пределах 25 % от общего объема тренировочной работы. При этом в обязательном порядке учитывался принцип постепенности: с первой до последней недели тренировок дополнительные воздействия опробовались.и использовались в объеме до 25 %. Условия дыхания через ДМГЬ создавались посредством специального устройства состоящего- из дыхательной маски, воздухопровода, и пластиковой емкости объемом 1,0л, имеющей на конце отверстие диаметром 30 мм.
Дыхание через ДМП использовалось при нагрузках различной направленности.
Первый вариант использовался! при выполнении физических упражнений, применяемых для развития» аэробной производительности, являющейся основой для, совершенствования выносливости. Дополнительная І нагрузка в виде дыхания через ДМП использовалась в начале: тренировки .перед пробе-ганием.кроссовых упражнений)на фоне скоростных-отрезков, например, 2 по-100 м. Это осуществлялось с целью дополнительного стимулирования анаэробных процессов1 для создания-повышенного уровня-кислых продуктов в крови, спортсменов. Как известно, метаболиты анаэробного обмена являются стимуляторами аэробных механизмов энергообеспечения и выполнение-длительной работы на фоне их повышенной, концентрации позволяет в.наиболь-шей мере разворачиваться1 дыхательным процессам. Кислые продукты являются как-бы дополнительным «топливом» для аэробного-фосфорелирования (Кучкин С.Н:, Бакулин G.A., 1985).
Второй вариант экспозиции дыхания в условиях ДМП предусматривал его использование при упражнениях, направленных на развитие скоростной выносливости. В этом случае ДМП применялось на последних 2-3 отрезках в сериях с целью достижения более существенных сдвигов во внутренней среде, и на этой основе формирования более совершенных механизмов устойчивости к таковым сдвигам (Кучкин С.Н., 1999).
Предусматривалось использование дыхания через ДМП и во время тренировочных двухсторонних игр. Основной задачей, которую при этом предполагалось решить, являлось моделирование в тренировке физиологических и биохимических сдвигов в организме, характерных именно для соревновательной деятельности. Известно, что физические нагрузки, выполняемые в тренировке и соревновательной игре, вызывают различные по выраженности реакции организма: соревновательные упражнения всегда сопровождаются более глубокими- изменениями в функциональных системах и состоянии организма (Граевская Н.Д., 1969; Солопов И.Н., Герасименко А.П., 1998).
Эффект воздействия систематической1- тренировки» при1 дыхании через дополнительное «мертвое» пространство объемом 1000 мл при физических нагрузках выяснялся в экспериментальной тренировке с участием двух групп футболистов (контрольной и исследуемой, ПО 11 человек в каждой). Дыхание через ДМП участниками исследуемой группы использовалось в течение 8 недель в каждом занятии при кроссовой работе и в двухсторонних играх.
В таблице 5.3 представлены показатели внешнего дыхания, силы и выносливости респираторной мускулатуры у спортсменов исследуемой и контрольной групп, зарегистрированные в начале и в конце физиолого-педагогического эксперимента.
В результате экспериментальной тренировки при дыхании через ДМП в исследуемой группе спортсменов весьма значительно возросли все изучаемые показатели внешнего дыхания. Прежде всего, обращает на себя внимание существенное увеличение показателей силы и выносливости дыхательной мускулатуры у спортсменов ис 104 следуемой группы. Так, статическая сила инспираторных мышц возросла на 8,7 % (р 0,05), а экспираторных - на 8,5 % (р 0,05).
Статическая силовая выносливость в результате тренировки повысилась еще в большей степени как при инспирации, так и при экспирации, соответственно на 40,3 и 64,3 % (р 0,05). Динамическая выносливость дыхательных мышц (продолжительность поддержания 50 % от величины максимальной вентиляции легких) увеличилась на 47,1 % (р 0,05).
