Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы «функциональные особенности дыхательной мускулатуры человека и методы оптимизации ее состояния» 11
1.1. Функциональные особенности дыхательной мускулатуры 11
1.2. Утомление и тренировка дыхательных мышц 19
1.3. Повышение функциональных возможностей (тренировка) дыхательных мышц 24
1.4. Заключение 32
Глава 2. Методы, организация исследований и контингент испытуемых 33
2.1. Методы исследования 33
2.2. Организация исследования 42
2.3. Контингент испытуемых 43
Глава 3. Зависимость функциональных возможностей дыхательной мускулатуры от индивидуальных особенностей организма 44
3.1. Сравнительный анализ величин времени двигательной реакции мышц кисти руки и дыхательной мускулатуры у спортсменов 44
3.2. Влияние половых различий на функциональные возможности дыхательной мускулатуры спортсменов 51
3.3. Заключение 55
Глава 4. Влияние привычной специфической мышечной деятельности на функциональные характеристики дыхательной мускулатуры спортсменов... 56
4.1. Функциональные возможности дыхательной мускулатуры у спортсменов различной специализации 57
4.2. Зависимость функциональных показателей дыхательной мускулатуры от степени подготовленности (квалификации) спортсменов 63
4.2. Заключение 67
Глава 5. Повышение функциональных возможностей респираторной мускулатуры посредством использования дыхания с увеличенным сопротивлением 69
5.1. Влияние применения резистивного респираторного сопротивления на функциональное состояние дыхательных мышц и физическую работоспособность спортсменов 71
5.2. Эффект систематического использования дыхания с повышенным эластическим сопротивлением в тренировке спортсменов 77
5.3. Заключение 81
Заключение 83
Выводы 97
Практические рекомендации 99
Список литературы 100
- Утомление и тренировка дыхательных мышц
- Сравнительный анализ величин времени двигательной реакции мышц кисти руки и дыхательной мускулатуры у спортсменов
- Функциональные возможности дыхательной мускулатуры у спортсменов различной специализации
- Влияние применения резистивного респираторного сопротивления на функциональное состояние дыхательных мышц и физическую работоспособность спортсменов
Введение к работе
Актуальность исследования. Неуклонный рост достижений в современном спорте предопределяет крайнюю степень напряженности тренировочной деятельности, параметры которой достигли критических величин, дальнейший рост которых существенно превышает ресурсы физиологических возможностей организма человека и лимитируется социальными факторами (В.Н.Платонов, 1988, 1997; А.И.Шамардин, 2000; И.Н.Солопов, Е.С.Садовников, 2000; В.К.Бальсевич, 2001; И.Н.Солопов, 2002). В связи с этим весьма остро встает задача разработки новых технологий повышения функциональной подготовленности, поиска альтернативных подходов к использованию эффективных дополнительных средств, позволяющих существенно расширить диапазон адаптационных перестроек при достигнутом уровне объемов и интенсивности тренировочных нагрузок и повысить эффективность специфической мышечной деятельности в спорте (И.Н.Солопов, 1996, 1998; А.И.Шамардин, 2000; В.К.Бальсевич, 2001; И.Н.Солопов, А.И.Шамардин, 2003).
Как известно, одним из определяющих интенсивную мышечную работу факторов, является производительность системы кислородного снабжения организма, которая в первую очередь лимитируется возможностями сердечно-сосудистой системы (В.Л.Карпман и др., 1974, 1988; С.Н.Кучкин, С.А.Бакулин, 1985 и др.). Однако, в определенной мере, лимитирующим фактором может выступать и производительность дыхательной системы (С.Н.Кучкин, 1986), а во многих случаях именно лимитирующая роль дыхательной системы выступает решающим фактором, влияющим на эффективность мышечной деятельности. Особенно это заметно при напряженной длительной работе со значительным увеличением легочной вентиляции. При этом наблюдаются два негативных момента: 1) Резкое снижение эффективности работы дыхания за счет прогрессирующего потребления
кислорода самой дыхательной мускулатурой (S.M.Tenney, R.E.Reese, 1968; G.Grimby, 1976; И.В.Аулик, 1979; С.Н.Кучкин, 1986, 1999) и 2) Прогрессирующее утомление дыхательных мышц (М.А.Куракин, 1977; J.Loke et al., 1982; D.F.Rochester, 1985).
Выше обозначенные обстоятельства заставляют мобилизовывать еще не использованные резервы, искать новые средства повышения функциональной подготовки спортсменов. Одним из таких резервов является оптимизация работы дыхательной мускулатуры посредством специальной тренировки с целью развития силы и выносливости, повышения эффективности и экономичности ее работы. Такие попытки уже предпринимались и связаны с использованием специальных дыхательных упражнений, произвольного контроля вентиляции, дыхания различными газовыми смесями, дыхания в условиях увеличенного сопротивления и др. (С.Н.Кучкин, 1984, 1991; В.С.Сверчкова, 1985; С.Н.Кучкин, С.А.Бакулин, 1985; MJ.Belman, R.Shadmehr, 1988; И.Н.Солопов, С.Н.Кучкин, 1991; И.Н.Солопов и др., 1993; И.Н.Солопов, 2002, 2004). Однако в этих работах показан только эффект от применения выше обозначенных средств. Вместе с тем, для разработки различных программ оптимизации функции дыхания и их практического использования, особенно в практике спортивной тренировки, могут иметь большое значение функциональные характеристики дыхательных мышц (как основных эффекторов дыхания), их взаимосвязь с индивидуальными особенностями организма, знание закономерностей их адаптации к нагрузкам. По данным вопросам имеются только единичные работы (В.Я.Назаркин, А.С.Солодков, 1991; И.Н.Солопов, С.Н.Кучкин, 1991).
Актуальность изучения функциональных возможностей дыхательной мускулатуры обусловливается еще и тем, что дыхательные мышцы являются эффекторным звеном центрального дыхательного механизма, вследствие чего их функциональная оценка в определенной степени отражает
нейрональную организацию дыхательного центра (EJ.M.Campbell et al., 1970; Л.Л.Шик, 1973; J.T.Sharp, 1985; Г.Г.Исаев, 1994, и др.). Кроме того, именно с состоянием дыхательной мускулатуры связывают происхождение одышки, дыхательных ощущений, что особенно важно при повышенной нагрузке на дыхательные мышцы - при интенсивной мышечной работе и в клинике (Л.Л.Шик, 1973; A.Guz, 1975; KJ.Killian et al., 1982; P.T.Macklem, 1984; A.Grassino, 1985; И.С.Бреслав, К.С.Рымжанов, 1987; N.K.Burki, 1987 и др.).
В этой связи представляет несомненный интерес изучение функциональных возможностей дыхательных мышц, их реакций на различные нагрузки и маневры. Весьма важно иметь представление о взаимосвязи функционального состояния дыхательной мускулатуры с индивидуальными особенностями организма человека, влиянии на функциональные характеристики дыхательных мышц привычной специфической (спортивной) деятельности.
Таким образом, актуальность исследования функционального состояния и функциональных возможностей дыхательной мускулатуры, взаимосвязи их характеристик с индивидуально-типологическими особенностями организма обусловливается необходимостью оптимизации функции дыхания при напряженной спортивной деятельности, специальной профессиональной подготовке и в клинике, и недостаточной изученностью данных вопросов.
Цель исследования. Изучить характер взаимосвязи функционального состояния дыхательной мускулатуры спортсменов с индивидуально-типологическими особенностями организма и определить эффективность оптимизирующего влияния целенаправленного тренинга в условиях увеличенного сопротивления дыханию.
Задачи исследования:
Произвести сравнительный анализ функциональных возможностей инспираторной и экспираторной дыхательной мускулатуры и мышц кисти руки.
Установить влияние половых особенностей на функциональное состояние дыхательной мускулатуры у спортсменов.
Выяснить зависимость функциональных возможностей дыхательных мышц от характера привычной специфической мышечной деятельности спортсменов и степени их подготовленности.
Определить эффективность влияния на функциональное состояние дыхательной мускулатуры целенаправленной тренировки в виде дыхания с увеличенным сопротивлением.
Гипотеза. Функциональные возможности дыхательной мускулатуры спортсменов обусловливаются половыми особенностями организма, находятся в зависимости от характера привычной специфической деятельности, степени функциональной подготовленности и могут быть повышены и оптимизированы при специальном целенаправленном тренинге в условиях дыхания с сопротивлением.
Научная новизна. Впервые проведен сравнительный анализ
функциональных возможностей дыхательных мышц и мышц кисти руки у
спортсменов и количественно охарактеризованы основные их параметры.
Установлена взаимосвязь функционального состояния дыхательной
мускулатуры с индивидуально-типологическими особенностями
спортсменов разного пола, различной специализации и уровня подготовленности. Показана высокая эффективность влияния целенаправленного тренинга с увеличенным резистивным и эластическим сопротивлением дыханию на функциональные возможности дыхательной мускулатуры и физическую работоспособность спортсменов.
Теоретическая и практическая значимость. Установленные в работе факты расширяют представления о физиологических закономерностях функционирования дыхательной мускулатуры у людей разного пола, находящихся на разном уровне адаптированности к мышечным нагрузкам и в связи со специфической спортивной деятельностью различного характера.
Полученные результаты могут быть использованы для разработки программ целенаправленного повышения функциональных возможностей дыхательной мускулатуры, что может быть использовано при оптимизации дыхательной функции в спортивной практике, при специальной профессиональной подготовке и в клинике, для разработки адекватной индивидуальным особенностям организма системы комплексного контроля функционального состояния дыхательной функции спортсменов. Сформулированные в работе положения могут быть использованы в учебном процессе ВУЗов физической культуры, при повышении квалификации и переподготовке тренеров.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
Функциональные возможности дыхательной мускулатуры несколько ниже функциональных возможностей мышц кисти, что выражается в более продолжительном времени двигательной реакции, более низких величинах силовых и скоростно-силовых параметров.
Состояние дыхательной мускулатуры мужчин спортсменов находится на более высоком функциональном уровне по сравнению с таковым, обнаруживаемом у женщин спортсменок.
Уровень скоростных, силовых и скоростно-силовых возможностей дыхательных мышц различается у представителей разных спортивных специализаций и находится в прямой зависимости от уровня долговременной адаптации к специфической мышечной деятельности -уровня специальной тренированности.
4. Систематическая мышечная тренировка на фоне использования дозированного дыхания с увеличенным сопротивлением дыханию обеспечивает существенный рост функциональных возможностей дыхательной мускулатуры, сопровождающийся значительным увеличением физической работоспособности спортсменов.
Утомление и тренировка дыхательных мышц
Функциональные резервы системы дыхания не безграничны, хотя вентиляция легких может весьма значительно увеличиваться при самых различных функциональных нагрузках. Однако уже при сочетании небольшой резистивной нагрузки с легкой мышечной работой развивается относительная гиповентиляция и как следствие - гиперкапния и респираторный ацидоз. При этом паттерн дыхания характеризуется переходом на частое поверхностное дыхание. Возникает тяжелейшая одышка, как результат сигнализации рецепторов дыхательных мышц о рассогласовании между напряжением мышечных волокон и недостаточном их укорочением из-за непомерной нагрузки. Возникающая дыхательная недостаточность, по аналогии с сердечной, обусловлена неспособностью к полноценному сокращению (утомлением) дыхательных мышц (Г.Г.Исаев и др., 1990). Сократительная способность дыхательных мышц может существенно понизиться и в связи с ухудшением их кровоснабжения (Н.А.Александрова и др., 1991).
Утомление скелетных мышц может быть определено как особое функциональное состояние мышцы, при котором снижена ее способность генерировать максимальное усиление. При этом отмечается временный, обратимый характер данного явления (В.В.Розенблат, 1975).
В применении к дыхательным мышцам под утомлением обычно понимают их неспособность поддержать необходимое плевральное или (для диафрагмы) трансдиафрагмальное давление. Утомление дыхательных мышц может полностью зависеть от нарушения процессов сокращения в мышце и нервно-мышечной связи при адекватных центральном побуждении и мышечной возбудимости. Утомление дыхательных мышц наблюдается, когда потребление энергии в мышце превышает скорость энергоснабжения, что возможно при снижении содержания кислорода в крови, недостаточности кровотока в дыхательных мышцах, уменьшении концентрации гемоглобина в крови, невозможности извлекать кислород из крови (C.Roussos, M.Aubier, 1981).
До недавнего времени считалось, что основным фактором ограничения физической работоспособности при напряженной мышечной деятельности циклического характера является производительность сердечнососудистой системы. Однако накапливается все больше данных, получаемых в экспериментальных исследованиях, показывающих, что развитие утомления дыхательных мышц и, в первую очередь, диафрагмы может быть одним из факторов, ограничивающих максимальную физическую работоспособность даже у здорового человека, особенно если мышечная работа сочетается с инспираторной резистивной нагрузкой, с условиями дыхания под повышенным давлением (A.Grassino, 1979; A.Grassino, F.Bellemare, 1979, 1981; C.Roussos et al., 1979; P.T.P.Bye et al., 1983; С.Н.Кучкин, 1986; M.B.Hershenson et al., 1989; Н.П.Александрова, 1992; Г.Г.Исаев, М.О.Сегизбаева, 1997).
Клинические наблюдения утомления дыхательных мышц - довольно частый симптом при хронических обструктивных заболеваниях (A.Grassino, 1985; A.Ramhrez-Sarmiento et al., 2002). Экспериментально установлено, что у больных с заболеваниями легких при дозированной физической нагрузке наблюдается утомление дыхательных мышц (H.Worth et al., 1978; H.Worth, U.Smidt, 1979; N.T.Cooke et al., 1983; C.Roussos, 1985), что ограничивает работоспособность вентиляторного аппарата и общую физическую работоспособность (H.Worth, U.Smidt, 1979;N.Braun, 1984).
При длительной мышечной работе, обусловливающей необходимость продолжительного поддержания легочной вентиляции на высоком уровне, также наступает существенное утомление дыхательной мускулатуры (М.А.Куракин, 1977, 1996; C.G.Gallagher et al., 1985), что иногда выступает фактором лимитирующим эффективность деятельности (G.L.Warren et al., 1989; A.W.Sheel et al., 2001). В ряде исследований отмечали утомление дыхательных мышц в процессе длительной спортивной деятельности, например, при стайерском (М.А.Куракин, 1977, 1996), марафонском (J.Loke et al., 1982) и сверхмарофонском беге (D.Machler, J.Loke, 1981; G.Warren et al., 1989).
Весьма часто наблюдаются явления снижения работоспособности дыхательной мускулатуры, обусловленной ее утомлением, при профессиональной деятельности. Так, было установлено утомление дыхательных мышц у профессиональных музыкантов на волынке (T.M.Gibson, 1979), снижение статической выносливости дыхательной мускулатуры у хоровых певцов (В.В.Яременко, 1989).
Показано, что утомление дыхательной мускулатуры определяется в основном интенсивностью упражнения (G.R.Sharpe et al., 1996).
Прежде всего, утомление дыхательных мышц проявляется в их неспособности обеспечивать требуемый объем вентиляции и сказывается в снижении инспираторного потока при максимальных усилиях (D.F.Rochester, 1985). Утомление диафрагмы (понимаемое, как невозможность поддерживать заданное усилие) во время дыхания с усилием превышающем 40% максимальной величины развивается тем скорее, чем больше усилие и чем большую долю дыхательного цикла занимает вдох. Развитие утомления в диафрагме проявляется в уменьшении энергии высокочасто-ного (100-400 Гц) и увеличении энергии низкочастного (10-40 Гц) компонентов электромиограммы диафрагмы (M.J.Belman, G.C.Sieck, 1982).
Сравнительный анализ величин времени двигательной реакции мышц кисти руки и дыхательной мускулатуры у спортсменов
Сравнение работоспособности дыхательной мускулатуры (инспира-торных и экспираторных мышц) с работоспособностью скелетных мышц проводили в специальных исследованиях (D.K.McKenzie, S.C.Gandevia, 1982; S.C.Gandevia et al., 1983; J.D.Miller et al., 2005). В частности, было установлено, что в отличие от скелетной мускулатуры и экспираторных мышц, инспираторы быстрее восстанавливаются после работы и имеют большую сопротивляемость утомлению. Это объясняется как спецификой структуры их волокон, так и особенностями центральной организации их мотонейронов (S.C.Gandevia et al., 1983).
Сопоставление времени ответных реакций дыхательных и мышц кисти руки осуществлялось только в единичных исследованиях (А.И.Ройтбак и др., 1977; В.И.Миняев, 1978), и в основном эти вопросы рассматривались в аспекте произвольного контроля дыхательной мускулатуры. Кроме того, исследовались нормальные здоровые люди, регулярно не занимающиеся спортом.
Мы поставили задачу сравнить показатели времени двигательной реакции дыхательной мускулатуры и мышц кисти руки именно у спортсменов. С этой целью были обследованы 55 молодых спортсменов со спортивной квалификацией от II спортивного разряда до мастеров спорта.
Как известно, время двигательной реакции на какой-либо раздражитель складывается из двух компонентов: латентного времени и моторного времени реакции. Латентное (скрытое) время исчисляется от момента подачи раздражителя до начального момента мышечного сокращения. Считается, что это время отражает скорость протекания нервных процессов в центральной нервной системе, и тем самым является показателем ее функционального состояния. Моторный компонент отсчитывается от начала движения до его окончания и характеризует скорость мышечного сокращения, т.е. функциональное состояние мышечных волокон. И если моторный компонент будет различаться от специализации тех или иных мышц, то латентный компонент будет оставаться постоянным не зависимо от вида деятельности (В.С.Фарфель, 1975).
Измеряемое в нашем исследовании время простой двигательной реакции (ВДР) по характеру ближе к латентному компоненту, так как оно исчисляется от начала подачи сигнала до осуществления простого движения - нажатия кнопки прибора. Поэтому мы сочли возможным измерять ВДР мышц кисти руки руки, как модели мышц кисти руки вообще.
Определение ВДР мышц кисти правой руки и инспираторной и экспираторной мускулатуры показало следующее.
Абсолютные величины ВДР мышц кисти руки соответствуют таковым, приведенным в литературе (Е.И.Бойко, 1964; В.И.Миняев, 1978), см. табл. 3.1.1. При этом подтверждается тот факт, что ВДР в ответ на световой раздражитель несколько продолжительней, чем ВДР в ответ на звуковой раздражитель (Р 0,05).
Выяснилось, что ВДР дыхательных мышц, как инспираторных, так и экспираторных, статистически достоверно продолжительней (на 45-65%) ВДР мышц кисти руки в ответ, как на световой, так и на звуковой раздражитель (Р 0,05).
Объяснение этому факту, В.И.Миняев (1977, 1978), также отмечавший этот факт, видит в следующем: Во-первых, двигательные функции дыхательного аппарата (дыхательных мышц и центров, управляющих ими) в процессе эволюции специализированы, прежде всего, на выполнении ритмичных неинтенсивных дыхательных движений (В.Д.Глебовский, 1961; P.Andersen, T.A.Sears, 1964), обеспечивающих вентиляцию легких в энергетически оптимальном режиме. Известно, что у человека дыхательные мышцы выполняют познотоническую и речевую функции, также не требующие максимально быстрых сокращений (В.И.Миняев, 1977, 1978). Следовательно, одной из причин замедленности произвольных дыхательных движений (в отличие от движений рукой) является «неспособность» дыхательных мышц к такому быстрому сокращению, на какое «способны» мышцы руки. Кроме того, было установлено (В.Д.Глебовский, 1961; Р.Гранит, 1973), что быстрые двигательные единицы в мускулатуре руки отличаются от медленных по скорости сокращения в 2,8 раза, а в межреберных мышцах это различие всего 1,9 раза.
Второй возможной причиной замедленности реакций дыхательной мускулатуры, является то, что скорость дыхательных движений зависит не только от функционального состояния дыхательных мышц и управляющих ими центров, но и от ряда биомеханических факторов - эластического и неэластического сопротивления, сопротивления (тяжести) внутренних органов (М.Навратил и др., 1967; EJ.M.Campbell, 1968; Л.Л.Шик, 1973). Мышцам руки при выполнении заданных программ подобного рода сопротивлений преодолевать не приходится (В.И.Миняев, 1978).
Следует отметить еще одно обстоятельство, наблюдавшееся в наших исследованиях. Выяснилось, что ВДР инспираторных мышц несколько меньше ВДР экспираторных, при этом ответные реакции на световой раздражитель были статистически значимыми (табл. 3.1.1).
Эти различия, вероятно, обусловлены особенностями структуры инспираторных мышечных волокон и спецификой организации системы нервной регуляции их деятельности (D.K.McKenzie, S.C.Gandevia, 1982). Кроме того, возможным объяснением этому факту может быть то, что вдох в нормальных условиях в покое осуществляется за счет активной работы инспираторных мышц, в то время как выдох - в основном пассивен, т.е. без заметного сокращения дыхательных мышц. Отсюда, вероятно, и лучшая управляемость именно инспираторных мышц, и как следствие у этих мышц и ВДР короче.
Нами обнаружены достоверные различия величины ВДР дыхательных мышц в ответ на световой и звуковой раздражитель также как и у мышц кисти руки (Р 0,05). В ответ на световой стимул ВДР было несколько продолжительней, чем ВДР в ответ на звуковой стимул.
Зависимость ВДР от физической природы раздражителя и от особенности деятельности того органа чувств, для которого данный раздражитель является адекватным, была обнаружена давно. Отмечается, что ВДР на свет более продолжительно, чем на звук (А.Байлс, 1947, цит. по: Е.И.Бойко, 1964).
Функциональные возможности дыхательной мускулатуры у спортсменов различной специализации
В целом ряде работ имеются сведения о влиянии специфики привычной деятельности на характер (паттерн) дыхания человека, чувствительность к гиперкапнии и гипоксии, например у водолазов и спортсменов (D.A.Lally et al., 1974; О.Г.Газенко и др., 1984). Известно, что у спортсменов вообще, и у пловцов в частности, с ростом подготовленности и спортивной квалификации происходит изменение базального паттерна дыхания, оно становится более редким и более глубоким (И.Н.Солопов, 1988; И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996). В специальных исследованиях установлены различия в точности произвольного контроля дыхательными движениями у спортсменов различной специализации. Отмечается, что наибольшая точность воспроизведения дыхательного объема обнаруживается у пловцов. Несколько менее точны в воспроизведении заданных величин дыхательного объема гимнасты. В группе легкоатлетов ошибка воспроизведения дыхательного объема оказывается больше, чем у пловцов и гимнастов. Самая низкая точность была обнаружена в группе боксеров (И.Н.Солопов, 1998).
Исходя из этого, вполне возможно предположение о влиянии привычной специфической деятельности и на функциональные показатели дыхательной системы, в частности дыхательных мышц.
С целью выяснения наличия или отсутствия различий в функциональных возможностях дыхательной мускулатуры спортсменов разных спортивных специализаций, нами был осуществлен сравнительный анализ величин показателей времени двигательной реакции инспираторных и экспираторных мышц у боксеров, футболистов, легкоатлетов-бегунов и пловцов. Скоростно-силовые возможности дыхательной мускулатуры оценивались в трех группах спортсменов: у пловцов, бегунов и футболистов.
Все обследованные спортсмены были приблизительно одного возраста (17-25 лет) и одного уровня подготовленности (I спортивный разряд - мастера спорта). В таблице 4.1.1. представлены средние величины времени двигательной реакции инспираторных и экспираторных мышц в ответ на световой и звуковой раздражители у представителей четырех различных спортивных специализаций. Кроме того, для сравнения измерялись величины ВДР мышц правой руки, также в ответ на световой и звуковой раздражители. Из представленных данных следует, что наименьшие величины ВДР дыхательной мускулатуры, как инспираторов, так и экспираторов, отмечаются у представителей специализации бокс. Эти различия статистически достоверны в большинстве позиций (см. табл. 4.1.1). Наибольшие величины ВДР дыхательных мышц наблюдаются у футболистов. Различия по сравнению с представителями других спортивных специализаций достоверны по большинству показателей. Бегуны и пловцы по средней величине показателей ВДР дыхательной мускулатуры находятся на промежуточном месте. Показатели ВДР в этих группах, представителей циклических видов спорта, весьма схожи по величине и не существенно различаются между собой (Р 0,05). В таблице 4.1.2 представлены средние величины показателей ско-ростно-силовых возможностей дыхательной мускулатуры у спортсменов трех различных спортивных специализаций, полученных посредством методов пневмоманометрии и пневмотахометрии. Из представленных данных можно видеть, что наибольшие величины силы дыхательной мускулатуры, как инспираторной, так и экспираторной наблюдаются у представителей, циклических видов спорта — плавания и бега. При этом у пловцов отмечаются наибольшие показатели силы, хотя они достоверно и не различаются с показателями бегунов. Объяснение этого обстоятельства состоит, по-видимому, в том, что представители плавания и бега, во время тренировочной и соревновательной деятельности осуществляют весьма длительное время поддержание легочной вентиляции на высоком уровне. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость длительной мощной работы дыхательной мускулатуры. Высокие показатели силовых возможностей дыхательных мышц спортсменов в циклических видах спорта являются следствием адаптации аппарата внешнего дыхания, и в частности респираторной мускулатуры, к такой работе. Анализ величин максимальных инспираторных и экспираторных потоков обнаруживает некоторое преобладание первых над вторыми у спортсменов всех специализаций. Это вполне согласуется с литературными данными. Было показано, что если у лиц, не занимающихся спортом, объемная скорость выдоха несколько преобладает над объемной скоростью вдоха, то у. спортсменов, наоборот, мощность вдоха больше, чем мощность выдоха (М.И.Абрамов, 1964; И.Н.Солопов, 1988; И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996).
Обращает на себя внимание то обстоятельство, что наибольшие величины силы дыхательной мускулатуры обнаруживается у пловцов. Это вполне объяснимо, так как представители плавания при выполнении специфической тренировочной и соревновательной работы осуществляют легочную вентиляцию в условиях водной среды, которая обусловливает повышенное гидродинамическое давление на грудную клетку, и как следствие, дополнительную нагрузку на дыхательную мускулатуру (В.С.Фарфель, 1975; И.Н.Солопов, 1988; И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996). Показано, что представители динамических видов спорта способны показывать большие величины пиковой легочной вентиляции, по сравнению с представителями статических видов спорта (И.С.Бреслав, 1995). Установлено, что именно плавательная тренировка способствует увеличению силы и выносливости дыхательной мускулатуры (T.L.Clanton et al., 1987; И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996).
Еще один момент заслуживает особого внимания. У пловцов, по сравнению с представителями легкой атлетики (бег) и футбола, весьма существенно (Р 0,05) выше величина максимальной скорости инспиратор-ного потока (ПТ вд.). В то же время, величина максимальной скорости экспираторного потока (ПТ выд.) у пловцов не отличается от таковой, наблюдаемой у представителей легкой атлетики и футбола. Надо отметить, что это не случайно, и объяснение этому состоит в том, что условия биомеханики движения при плавании вынуждают пловцов совершать быстрый, мощный вдох в течение 0,25 - 0,5 с, на протяжении которых пловцы вдыхают около 2-3 литров воздуха (М.И.Абрамов, 1964; В.С.Фарфель, 1975; И.Н.Солопов, 1988; И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996). Вследствие этого мощный вдох «взрывного» характера становится непременным условием высокой техники плавания и необходимым компонентом производительности дыхательной системы. Выдох, наоборот, осуществляется медленно и несравненно продолжительнее вдоха (И.Н.Солопов, С.А.Бакулин, 1996). Таким образом, весьма значительное превосходство пловцов по показатели скорости максимальной инспираторного потока, является результатом приспособления биомеханики дыхания и инспираторных мышц к весьма специфическому характеру акта дыхания при плавании.
Влияние применения резистивного респираторного сопротивления на функциональное состояние дыхательных мышц и физическую работоспособность спортсменов
Для выяснения эффективности использования в тренировочном процессе дыхания с повышенным эластическим сопротивлением, был организован физиологический эксперимент с участием 20 юных футболистов (13 - 14 лет). Были сформированы контрольная (9 человек) и экспериментальная (11 человек) группы практически одинаковой физической подготовленности. Тренировка продолжалась шесть недель, в течение которых обе группы тренировались по одинаковой тренировочной программе. В отличие от контрольной группы, участники экспериментальной в 10-25 % всего объема тренировочной работы выполняли в условиях дыхания с дополнительным эластическим сопротивлением дыхательным движениям. Для этого спортсмены опытной группы тренировались в специальных жилетах, создававших дополнительное эластическое сопротивление, степень которого подбиралась индивидуально и контролировалась уменьшением величины ЖЕЛ на 10 %.
До и после экспериментальных тренировок в контрольной и экспериментальной группах проводилось контрольное тестирование функциональных возможностей дыхательной мускулатуры и определение физической работоспособности юных спортсменов.
В таблице 5.2.1 представлены средние величины показателей силы и выносливости респираторной мускулатуры и внешнего дыхания у юных спортсменов экспериментальной и контрольной групп, зарегистрированные в начале и в конце экспериментальной тренировки с дополнительным эластическим сопротивлением дыханию.
Следует отметить, что систематическая тренировка при повышенном эластическом сопротивлении дыхательным движениям оказывает мощное воздействие, прежде всего на показатели силы и выносливости дыхательных мышц. В экспериментальной группе максимальная статическая сила инспираторной и экспираторной мускулатуры возросла соответственно на 28,2 и 48,8 % (Р 0,01).
Еще в большей степени увеличились показатели статической выносливости инспираторных (на 60,8 %, Р 0,01) и экспираторных (на 59,9%, Р 0,05) мышц. Показатель динамической выносливости респираторной мускулатуры в опытной группе возрос еще в большей мере - в среднем на 110,3 % (Р 0,01). Эти изменения были вполне ожидаемы и подтверждаются литературными данными (С.Н.Кучкин и др., 1996; А.И.Шамардин, 2000; С.В.Дубровский, 2000; И.Н.Солопов, 2004).
Вместе с тем, объемные показатели дыхательной системы (ЖЕЛ, МВЛ) изменились незначительно. Величина фактической ЖЕЛ в экспериментальной группе увеличилась в среднем на 3,4 % (Р 0,05), а величина фактической МВЛ возросла на 9,4 % (Р 0,05). Это вполне закономерно, так как ограничение дыхательных движений посредством специального жилета, создающего дополнительное эластическое сопротивление, не способствовало увеличению дыхательного объема даже при интенсивных мышечных нагрузках.
В контрольной группе эти показатели менялись разнонаправленно и незначительно. В таблице 5.2.2 представлена динамика средних величин показателей общей физической работоспособности, аэробной производительности и мышечной выносливости у юных спортсменов в экспериментальной и контрольной группах.
Как можно видеть, все показатели, отражающие уровень физической работоспособности в экспериментальной группе возросли весьма существенно. Увеличение показателя PWCno, рассматриваемого нами в качестве интегрального показателя физической подготовленности, произошло в среднем на 12,8 % (Р 0,01). В контрольной группе это увеличение составило в среднем 6,3 % (см. табл. 5.2.2).
Весьма существенно в экспериментальной группе возрос показатель общей выносливости, определяемой в модифицированном тесте Купера - 6-минутный гладкий бег. Этот показатель в экспериментальной группе возрос более значительно, чем в контрольной, соответственно на 15,9 % (Р 0,01) и 6,7 % (Р 0,05), что согласуется с данными литературы, где рядом авторов показано значительное увеличение физической работоспособности и выносливости у людей после курса инспираторной резистивной тренировки (R.Pardy et al, 1981; L.J.Sonne, J.A.Davis, 1982; С.В.Дубровский, 2000; И.Н.Солопов, 2004).
Основой роста физической работоспособности, на наш взгляд, явилось существенное увеличение аэробной производительности у юных спортсменов экспериментальной группы. Показатели абсолютной величины максимального потребления кислорода, в экспериментальной группе возросли в среднем на 10,5 % (Р 0,05), тогда как в контрольной — на 6,2% (Р 0,05). Такой высокий прирост характеризует срочный резерв повышения аэробных возможностей организма.
Выше обозначенные положительные изменения в физической подготовленности юных спортсменов, на наш взгляд, явились следствием сиcтематического использования в тренировке дозированного дыхания при повышенном эластическом сопротивлении, которое выступало в качестве дополнительного, к основным физическим нагрузкам, тренирующего средства.
Результаты, полученные в ходе проведения физиологических экспериментов по выяснению эффекта влияния на функциональные возможности дыхательной мускулатуры и физическую работоспособность спортсменов систематического использования дыхания с увеличенным рези-стивным и эластическим сопротивлением показали следующее.
При использовании в тренировке повышенного резистивного сопротивления у спортсменов экспериментальной группы достоверно возросли показатели силы и скоростно-силовых возможностей дыхательных мышц. Показатели максимальной статической силы как инспираторных, так и экспираторных мышц статистически существенно возросли соответственно на 19,8 и 15,2 % (Р 0,05), против исходного уровня. Средние величины показателей скоростно-силовых возможностей, определяемых методом пневмотахометрии, также достоверно увеличились на 14,5 и 13,8 % (Р 0,05). В результате специальной тренировки достоверно укоротились и показатели двигательной реакции инспираторных и экспираторных дыхательных мышц. Обнаружилось существенное увеличение физической работоспособности.
