Что влияет на утомление мышц в процессе ее работы
Утомление мышц
Содержание
Утомление мышц [ править | править код ]
Утомление — это обратимое состояние организма, характеризующееся снижением работоспособности и/или физического, психического или душевного самочувствия (Steinacker, 2003).
Утомление может по-разному отрицательно влиять на спортивную работоспособность. Физическая активность в течение продолжительного времени или многостороннее и неоднократное выполнение заданий на координацию движений, требующих концентрации, могут привести к утомлению центральной нервной системы, которое проявляется в нарушении восприятия раздражителя и ослабленной реакции на его действие, в результате чего подобное задание не может быть выполнено. Такую форму утомления называют центральным утомлением.
Oт центрального утомления следует отличать мышечное утомление, которое также называют периферическим утомлением. В большинстве случаев оно тесно связано с центральным утомлением, и эти два вида утомления обычно тесно связаны друг с другом. Мышечное утомление является результатом воздействия интенсивной или продолжительной мышечной нагрузки. Формы его проявления разнообразны и имеют прямое отношение к виду предшествующей нагрузки. Так, физиологические причины утомления после 100-метрового бега и после марафона будут абсолютно разными.
Обычно в спорте понятие утомления используется для описания снижения мышечной работоспособности. Одновременно утомление инициирует процессы регенерации, приводящие к восстановлению мышечной работоспособности. Способность к восстановлению после нагрузки — это характерная черта мышечного утомления, отличающая его от мышечной слабости, например, вследствие заболевания мышц (миопатии).
Запомните: Важным признаком, отличающим мышечное утомление от мышечной слабости, является способность мышц к регенерации и восстановлению мышечной силы после нагрузки (Green, 1997).
Физиологические основы мышечного утомления имеют комплексный характер и требуют дальнейшего изучения. Причинами утомления мышц помимо изменения в проведении импульса могут быть уменьшение энергетических запасов, накопление продуктов обмена веществ и изменения сократимости мышечных волокон. Кроме того, ученые не исключают, что причиной утомления мышц может быть смещение ионного равновесия между внутриклеточным пространством и ин-терстицием. Разные причины утомления мышц часто присутствуют одновременно, но каждая из них, в зависимости от формы нагрузки, имеет свою долю в общем процессе утомления. Многосторонний характер мышечного утомления осложняет возможность точного измерения этого состояния. Широко используются такие методы, как измерение снижения мышечной работоспособности, анализ крови, биопсия мышц, электромиография и опросники субъективных ощущений утомления (Nicol et al„ 2006).
Факторы воздействия на мышечное утомление так же многогранны, как и методы измерения. Решающую роль играют такие параметры, как продолжительность, интенсивность и вид мышечной нагрузки. Важными характеристиками являются тренированность, возраст, пол, конституция, а также внешние факторы, например температура и атмосферное давление (Glaister et al., 2005).
Энергетическое утомление [ править | править код ]
Энергетическому утомлению подвержены все компоненты системы энергетического снабжения. По данным биопсии мышц было показано, что утомление после многочисленных максимальных сокращений было связано с исчерпанием запасов креатинфосфата. Утомление при этом было установлено как на основе субъективных параметров (ощущение утомления), так и объективных показателей (снижение мышечной работоспособности). Также после многочисленных высокоинтенсивных сокращений мышц можно измерить сокращение запасов АТФ в мышцах. Поскольку энергетическая система постоянно синтезируют АТФ, его концентрация снижается незначительно и медленнее, чем концентрация креатинфосфата. Уменьшение концентрации обоих энергоносителей при кратковременной нагрузке, по всей видимости, синергетически влияет на возникновение состояния утомления (Green, 1997).
Запасы АТФ в мышцах поддерживаются за счет аэробной и анаэробной ферментации гликогена и жирных кислот. При нагрузках более нескольких секунд гликоген является основным источником АТФ. При более продолжительных нагрузках, как было показано при биопсии, утомление повышается одновременно с уменьшением мышечных запасов гликогена. При продолжительных нагрузках количество гликогена постоянно уменьшается и организм переходит на синтез энергии за счет метаболизации жиров. Количество гликогена наиболее заметно уменьшается в течение первых 75 мин нагрузки, что оказывает соответствующее влияние как на субъективные, так и на объективные показатели утомления. Марафонцы, пробежав дистанцию 29-35 км, ощущают резкое увеличение утомления, которое помимо психологических факторов обусловливается, по-видимому, низким содержанием гликогена в мышцах. Биопсия мышц показала, что расщепление гликогена в мышце происходит неравномерно. Так, при нагрузке, направленной на развитие выносливости, исчерпываются запасы гликогена в мышечных волокнах типа I, в то время как в мышечных волокнах типа II даже после марафона остается достаточный резерв гликогена (Green, 1997).
Непрерывный расход мышечных запасов гликогена влечет за собой все большее поступление глюкозы из крови и печени в мышцы. Поскольку процесс транспорта глюкозы из печени протекает относительно медленно, высокий расход мышечного гликогена при интенсивной нагрузке приводит к недостатку глюкозы в печени, что, в свою очередь, является причиной быстрого утомления. Таким образом, создается впечатление, что снижение уровня гликогена оказывает только опосредованное влияние на утомление. Более правдоподобным представляется предположение о том, что здесь речь идет только о первой ступени каскада утомления. Для того чтобы в условиях окислительного энергообмена поддержать процесс метаболизма в цикле лимонной кислоты и дыхательной цепи, необходимо определенное количество мышечного гликогена. Особое значение имеет при этом постоянное производство восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАД+), необходимое для поддержания окислительного метаболизма (Wagenmakers, 1998). При снижении синтеза НАД+ наступает резкое утомление, несмотря на достаточное количество жирных кислот. Подобным образом ведет себя и оксалацетат, ограничивающий метаболизм жиров.
Утомление в связи с накоплением продуктов обмена веществ [ править | править код ]
Накопление промежуточных и конечных продуктов гликолиза и окислительного метаболизма, как и наличие субстратов, вносит свой вклад в возникновение субъективного и объективного утомления. При очень кратко длящихся и быстрых сокращениях мышц одновременно снижается концентрация креатинфосфата и увеличивается количество креатина и свободного фосфата. Утомлению мышц особенно способствует повышение концентрации внутриклеточного фосфата. При расслаблении эта реакция идет в обратном направлении и креатинфосфат образуется заново.
Еще одним известным промежуточным продуктом обмена веществ является молочная кислота, которая образуется при интенсивной нагрузке краткой или средней продолжительности. Повышение кислородного долга приводит к экспоненциальному повышению концентрации молочной кислоты, которая в результате диссоциации образует лактат и ионы водорода (Н+) (Wagenmakers, 1998). Когда физиологическая буферная емкость исчерпывается, ионы Н+ способствуют снижению показателя кислотности (pH) в мышцах и крови, т. е. их закислению. Базовый уровень pH, при физиологических условиях составляющий 7,1, при изнуряющей мышечной нагрузке может снижаться до 6,6-6,4, что оказывает отрицательное влияние на активность различных ферментов, участвующих в обмене веществ и энергии. Важным ферментом, зависящим от уровня pH, считается фосфофруктокиназа (ФФК), которая участвует в процессе гликолиза и непосредственно влияет на скорость образования АТФ. Снижение pH до 6,4 приводит к быстрому уменьшению содержания АТФ и, таким образом, к утомлению мышц. По всей видимости, снижение pH при нагрузках продолжительностью не более минуты является основной причиной утомления, которое проявляется в неспособности мышц к дальнейшим сокращениям. Такая форма утомления наблюдается, например, когда у спортсмена, пробежавшего 400 м, на финишной прямой высота махового движения коленом становится значительно меньше. На восстановление оптимального значения pH после интенсивной нагрузки в спринте уходит около 30-35 мин (Ross et al., 2001).
Процессы нервно-мышечного утомления [ править | править код ]
Ранее считалось, что причиной мышечного утомления является изменение положения заряженных частиц в мышцах. Это было основано на данных, показывающих, что после повторяющейся и продолжительной нагрузки изменялся процесс распространения возбуждения, а также соотношение ионов в мышечных волокнах и интерстициальной жидкости. Было отмечено, что после продолжительной нагрузки содержание ионов калия (К+) в интерстициальной жидкости увеличивалось, что приводило к сокращению величины потенциала действия. Также был описан важный механизм изменения внутриклеточных сигнальных процессов. Исследователи показали, что уменьшение потенциала действия при утомлении оказывает отрицательное влияние на выброс внутриклеточного кальция в саркоплазматический ретикулум (Clausen, Nielsen, 2007). Вследствие этого снижаются возбудимость и сократимость мышц. И наоборот, было продемонстрировано, что вещества, которые прямо или косвенно активируют АТФ-зависимый натрий-калиевый насос, поддерживают выброс кальция, что позволяет отсрочить наступление утомления (McKenna et al., 1996).
Вышеописанные формы утомления опираются на механизмы, действующие внутри мышечных волокон. Еще один вид мышечного утомления заключается в изменении процесса передачи возбуждения в области нервно-мышечного соединения. Это видно по изменению ЭМГ-сигнала при росте утомления. Причина изменения нервно-мышечной передачи пока неизвестна. Полагают, что изменение передачи потенциалов действия обусловлено снижением концентрации нейромедиатора ацетилхолина в синаптической щели. Возможными причинами этого могут быть уменьшение выделения либо синтеза ацетилхолина или гиперактивность холестериназы, фермента, расщепляющего ацетилхолин. Еще одной причиной нервно-мышечного утомления может быть десенсибилизация постсинаптической мембраны мотонейронов из-за постоянного возбуждения. Обратная сенсибилизация постсинаптической мембраны возможна только после прекращения нагрузки.
ГДЗ биология 8 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: § 11 Работа мышц и её регуляция
Стр. 48. Вспомните
№ 1. Что такое рефлекс и рефлекторная дуга?
Рефлекс – это реакция живого организма на раздражитель внутренней или внешней среды, которая происходит при участии нервной системы.
Рефлекторная дуга или нервная дуга – это нервный путь, который проходят нервные импульсы в процессе рефлекса. Состоит из рецептора, афферентного звена, центрального и эфферентного звена, эффектора.
№ 2. Какова роль скелетных мышц в осуществлении рефлексов?
В скелетных мышцах содержится два типа нервных рецепторов, которые могут воспринимать напряжение. Это сухожильный орган Гольджи и мышечные веретена.
Скелетные мышцы являются звеном рефлекторной дуги. Благодаря рефлексу растяжения они путем поддержания мышечного тонуса обеспечивают сохранение положения тела. Также такой рефлекс позволяет предотвратить повреждения, когда мышца в ответ на раздражитель отвечает на неожиданное или внезапное увеличение длины.
Стр. 51. Лабораторная работа. Влияние статической и динамической работы на утомление мышц
Берем груз массой 2 кг (можно использовать пластиковую бутылку объемом 2 л, наполненную водой) и держим его на вытянутой руке на уровне плеч. Отмечаем время, когда рука начинает опускаться, дрожать и совсем опустилась. Наступило утомление.
При удерживании груза массой 2 кг в первые секунды рука была неподвижной. Через 40 секунд рука стала опускаться, но я ее приподнимала рывком. Спустя еще несколько секунд в руке стали появляться дрожь и болевые ощущения. Через 50 секунд после начала исследования рука устала, и я ее опустила. Вид утомления в данном случае – утомление при статическое работе.
После отдыха берем тот же груз в руку и поднимаем его на уровень плеч и опускаем вниз. Отмечаем время наступления утомления в этом случае.
В целом на выполнение упражнения ушло 1,5 минуты. В первые 10 – 30 секунд поддерживать ритмичность движений было просто, рука уставала и отдыхала, когда груз опускался. Но в конце эксперимента поднимать руку с грузом становилось все тяжелее, движения становились медленнее. Такой вид утомления называется утомлением при динамической работе.
Вывод
После выполнения упражнений с грузом 2 кг, можно сделать вывод, что утомление при статической нагрузке (удерживание груза на определенном уровне) наступает быстрее. Так происходит, потому что мышца в сокращенном состоянии находится долгое время, а периоды отдыха – расслабления не наступают. При динамической нагрузке усталость наступает медленнее, потому что периоды сокращения и расслабления мышц чередуются.
Стр. 51. Лабораторная работа. Значение активного отдыха для восстановления работоспособности мышц
Поднимаем и опускаем правой рукой груз массой 2 кг с частотой 60 раз в минуту до полного утомления.
Время наступления утомления – 54 секунды.
Поднимаем и опускаем левой рукой груз массой 2 кг (правая в это время отдыхает).
Время наступления утомления – 49 секунд.
Вновь берем груз в правую руку и работаем до наступления утомления (частота 60 раз в минуту).
Время наступления утомления – 46 секунд.
Вывод
При первом выполнении упражнения правой рукой утомление наступило через 54 секунды. При смене рук и выполнении упражнения левой рукой утомление наступило через 49 секунд. После отдыха груз снова был взят в правую руку. Утомление после выполнения упражнения наступило через 45 секунд. Таким образом, чем меньше отдых для мышц, тем быстрее они утомляются при повторном выполнении упражнений с тем же весом.
Стр. 51. Вопросы после параграфа
№ 1. Какова роль мышц синергистов и антагонистов?
Мышцы-синергисты – это мышцы одного сустава, которые работают (тянут) в одном и том же направлении. Например, латеральная широкая мышца бедра, прямая мышца бедра, трёхглавая мышца голени.
Мышцы-антагонисты – это две мышцы или две группы мышц одного сустава, которые осуществляют тягу при сокращении противоположные стороны. Например, двуглавая мышца плеча, трехглавая мышца плеча, малая круглая и большая грудная мышца, четырехглавая мышца бедра.
№ 2. Какие механизмы регуляции работы скелетных мышц вам известны? Что лежит в их основе?
Сокращение скелетных мышц приводит в движение какую-то определенную часть организма и тем самым обуславливает поддержание его в определенной позе и передвижение в пространстве. Механизм сокращения состоит из суммы сокращений отдельных мышечных волокон, которые реагируют на раздражитель благодаря чувствительным и двигательным волокнам, нервам.
Когда возникает раздражитель, нервные импульсы от рецепторов кожи, мышц, суставов по отросткам чувствительных нейронов передаются в центральную нервную систему. Далее из головного и спинного мозга по отросткам двигательных нейронов импульсы поступают к мышцам и заставляют ее сокращаться. Такое сокращение скелетных мышц в организме называется рефлекторным. Работа мышц, которая происходит по желанию человека, называется произвольной и контролируется головным мозгом.
Важно, что работа всех скелетных мышц, которые обслуживают какой-то определенный сустав в теле, осуществляется строго согласовано. Согласованность работы мышц сгибателей и разгибателей возможна только благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения, которые происходят в нервных клетках спинного мозга.
№ 3. Что влияет на утомление мышцы в процессе её работы?
Утомлением мышц в процессе работы называют временное понижение их работоспособности. Чем чаще происходит сокращение мышцы, тем быстрее в ней развивается утомляемость. Связано это с выработкой и накоплением молочной кислоты, чрезмерным расходом запасов гликогена и снижением интенсивности синтеза АТФ.
При чередовании сокращения и расслабления мышцы ее работоспособность возвращается на прежний уровень быстрее, потому что в промежутках между сокращениями происходит восстановление клеток мышечных волокон.
№ 4. Что физиологи понимают под активным отдыхом?
Под активным отдыхом физиологи понимают спортивно-двигательную активность, которая предполагает умеренные физические нагрузки, обязательную нагрузку для мышц и, как следствие, неизменное удовольствие от ощущения себя сильным и здоровым человеком.
Большую ценность в качестве активного отдыха представляют водные виды спорта, бег, пилатес, катание на роликах, игра в баскетбол или футбол и многое другое. При этом важно чередовать нагрузку на разные группы мышц, подбирая оптимальную нагрузку и ритм, чтобы сохранить работоспособность тела при наименьшем утомлении.
№ 5. Какие особенности гладких мышц обусловливают их роль в организме человека?
Гладкие мышцы являются составляющей частью стенок ряда полых внутренних органов (желудок, кишечник, кровеносные сосуды и т.д.). Они принимают участие в обеспечении всех функций, которые выполняют эти органы. В частности, регулируют кровоток в тканях и органах, перемещение жидкостей и химуса, а также контролируют проходимость бронхов для поступающего воздуха и сокращение матки при родах, размеры зрачков и т.д.
Гладкие мышцы не имеют поперечной исчерченности. Их клетки укорачиваются в результате относительного скольжения нитей. А скорость скольжения и расщепления в них аденозинтрифосфата в них в 100 – 1000 раз меньше, нежели в скелетных мышцах. Именно поэтому сокращаются они очень медленно – в течение нескольких десятков секунд. Но в то же время, на процесс тратится меньше энергии и вырабатывается меньше продуктов обмена. За счет этого гладкие мышцы могут находиться долгое время в сокращенном состоянии, поэтому утомление в них практически не развивается. Сокращение гладких мышц происходит непроизвольно, то есть, не зависит от воли организма.
Стр. 51. Подумайте
Почему после продолжительного смеха или изнурительного кашля человек начинает испытывать болезненные ощущения в области живота?
При продолжительном смехе или изнурительном кашле происходит активное сокращение мышц брюшной полости при отсутствии отдыха, что ведет к их быстрой утомляемости. Перенапряжение и утомляемость мышц является причиной появления болезненных ощущений в области живота.
УТОМЛЕНИЕ И УСТАЛОСТЬ
Усталость — это реакция организма, которая оберегает человека от утомления и переутомления. Это субъективная реакция, чувство, обычно отражающее утомление. Усталость замедляет физические и психические процессы человека, которые проявляются в виде временном снижении работоспособности.
Симптомы усталости
Выделяет следующие проявления усталости:
Утомление — это физиологическое и психическое состояние организма, возникающее в результате длительной или напряженной деятельности. Оно может наблюдаться, как и при физической, так и при умственной работе.
Физическое утомление характеризуется нестабильной работой различных групп мышц, происходит сокращение силы, уменьшение скорости и точности движений.
Умственное утомление характеризуется ухудшением работы когнитивных функций человека, например, отсутствие концентрации внимания, скорости мыслительных процессов.
Симптомы при усталости и утомляемости идентичны, но при утомлении также выделяют:
Причины
Причинами возникновения утомления, как правило, называют: нарушение сна, питания, работы, отдыха, значительные стрессовые ситуации, физические травмы.
Проблема усталости и утомляемости крайне опасна, так как может вызвать сильный невроз, эмоциональное выгорание на работе, а как следствие приобрести синдром хронической усталости, что вылечить самостоятельно будет практически невозможно.
Эмоциональное выгорание — состояние психического и физического истощения организма, возникающее в ответ на эмоциональное перенапряжение при работе с людьми.
Синдром хронической усталости (СХУ) или переутомление — это болезнь, которая наступает после длительного отсутствия отдыха и воздействия на него вредных факторов окружающей действительности.
Основные симптомы заболевания в период обострения характеризуется:
Основные симптомы переутомления свидетельствуют нам о том, что синдром хронической усталости делает возможным развитие у человека психических расстройств, которые не только сильно снижают качество жизни, но и которые могут быть опасными для жизни человека, в случае, с депрессией, или весомо влиять на когнитивные и коммуникативные функции человека.
Физические проявления переутомления
Из физиологических симптомов также выделяют повышенное или пониженное давление, желудочно-кишечные расстройства (диарея, запоры, боли, синдром раздраженного кишечника), ослабление иммунитета, нарушение сна (человек после пробуждения не чувствует сил, постоянно сонлив), бледность.
Даже если Вы принимаете специальные средства для восстановления организма в период утомления или усталости, ВАЖНО помнить, что наступает адаптация и постепенное снижение активности лечебных средств и веществ, т.е. организм перестает реагировать на их действие.
Если Вы заподозрили наличие у вас синдрома хронической усталости, настоятельно рекомендуем обратиться к специалистам, так как данное заболевание не проходит даже при наличии продолжительного отдыха и может существенно влиять на физическое и психическое здоровье человека.
Как избежать
Профилактика усталости и утомления базируется на минимизации вызывающих их причин. Она заключается в следующих действиях:
Что делать если отдых не приносит облегчения
В таких случаях рекомендуют обращаться к врачу для выявления причин затянувшегося состояния утомления и усталости. Чувство усталости может быть первым симптомом многих заболеваний и поэтому важно это выявить как можно раньше.
По всем вопросам, связанных с психическим здоровьем, жалобами на усталость и утомление, пожалуйста, обращайтесь к нам. Мы постараемся Вам помочь.
Роспотребнадзор (стенд)
Роспотребнадзор (стенд)
Утомление и его профилактика
Утомление и его профилактика
Профилактика утомления, перенапряжения и сохранения здоровья работников физического труда должна включать комплекс мероприятий.
Наиболее радикальным средством в профилактике физического перенапряжения является совершенствование техники и технологии, направленное на соответствие конструктивных особенностей оборудования, ручного инструмента и других средств труда, а также организации рабочих мест современным требованиям эргономики. Иными словами, оборудование и рабочие места, предназначенные для работников различных профессий, должны соответствовать антропометрическим данным, физиологическим и психологическим особенностям человека и отвечать требованиям ГОСТ на работы, выполняемые в положении сидя или стоя (ГОСТ 12.2.033-78; ГОСТ 12.2.032-78). Большое значение в профилактике мышечных напряжений имеет своевременная проверка (метрологическая и т.п.) величин прилагаемых усилий на различные органы управления (рычаги, маховики и т.д.) и ручные инструменты (гайковерты, перфораторы, отбойные молотки и др.), которые должны отвечать соответствующей нормативно-технической документации.
Особую значимость для предупреждения перенапряжения НМА имеют рациональные режимы труда и отдыха, установленные в соответствии с характером и условиями труда, динамикой функционального состояния работающих. Рациональный режим помимо перерыва на обед (который не входит в длительность cмены) должен включать регламентированные перерывы, общая продолжительность которых зависит от вида физической нагрузки. Чем тяжелее работа, тем раньше после начала смены должны быть введены регламентированные перерывы, а продолжительность их должны быть больше. Регламентированные перерывы входят в длительность рабочего дня.
Для профессиональных групп, трудовая деятельность которых связана с локальными мышечными нагрузками (оператоторы ВДТ, перфораторщики, наборщики типографий и др.), в режим труда и отдыха целесообразно включать 2-3 регламентированных перерыва продолжительностью 15-20 минут.
Для профессий, связанных с региональными нагрузка (станочники, штукатуры, формовщики мелких изделий и многие другие), в режим труда и отдыха следует вводить не менее 3-х peгламентированных перерывов общей продолжительностью не менее 20 минут.
Для профессиональных групп, трудовая деятельность которых связана с общими (глобальными) мышечными нагрузками (шахтеры, грузчики, формовщики крупных изделий и др.), в режим труда и отдыха целесообразно включать не менее 3-х регламентированных перерывов общей продолжительностью не менее 35 минут.
Регламентированные перерывы следует заполнять производственной гимнастикой, направленной на расслабление основных работающих мышц, проведение самомассажа, гидромассажа рук (ног) или пассивного отдыха.
Для лиц физического труда, связанных с непрерывным производственным процессом и имеющих сменный график работы, следует предусматривать полноценный отдых между сменами.
Большое значение в комплексной профилактике профессиональной и общей заболеваемостей, укрепления здоровья работающих имеют занятия, проводимые во вне рабочее время в специально созданных «Центрах восстановления работоспособности» (ЦВР). Занятия в ЦВР проводятся под контролем врача. Подготовленные инструкторы составляют комплексы физических упражнений на тренажерах, обновляют и совершенствуют программы целенаправленной гимнастики и нервно-мышечной релаксации с учетом характера физического труда и физической подготовленности работающих. Физические упражнения целесообразно выполнять стоя, если работать приходится в позе сидя; сидя и лежа, когда работа осуществляется в позе стоя.
В целях предупреждения развития профессиональной патологии опорно-двигательного аппарата и периферической нервной системы следует проводить (в соответствии с приказом МЗ и СР РФ № 83 от 16.08.2004г.) предварительный медицинский осмотр для отбора лиц, принимаемых или переводимых с другой специальности в профессии, связанные с физическим трудом. Кроме того, для выявления ранних проявлений поражений ОДА профессионального и общего характеров, предупреждения их прогрессирования и осложнений следует проводить периодические медицинские осмотры (1 раз в 1-2 года) лиц, работающих с физическими нагрузками (приказ Минздравсоцразвития РФ № 83 от 16 августа 2004 г. «Об утверждении перечней вредных и (или) опасных производственных факторов и работ, при выполнении которых проводятся предварительные и периодические медицинские осмотры (обследования), и порядка проведения этих осмотров (обследований)).