Современные научные подходы к изучению кардиореспираторной системы при адаптации к двигательной деятельности

Современные научные подходы к изучению кардиореспираторной системы при адаптации к двигательной деятельности

Проблема адаптации является значимой для физиологии труда и спорта. Ее изучение целесообразно проводить на примере исследования кардиореспираторной системы. Наше исследование направлено на выявление современных научных подходов к изучению кардиореспираторной системы при адаптации к двигательной деятельности.

Аннотация статьи
спортсмены
адаптация
обеспечение организма кислородом
функциональные нагрузки
двигательная деятельность
кардиореспираторная система
Ключевые слова

Введение. Проблема адаптации к различным видам двигательной деятельности является ключевой для физиологии труда и спорта, т.к. разнообразные ее виды предъявляют к организму человека неодинаковые требования, состоящие в получении необходимого количества энергии для выполнения работы. Процесс обеспечения организма энергией происходит в течение всей жизни - аэробным или анаэробным путем. Если он идет с участием кислорода, то ведущим системообразующим фактором в адаптационной перестройке организма являются аэробные реакции [4, 7, 9]. Эту функцию в организме выполняют кровообращение и дыхание, которые составляют кардиореспираторную систему. Формирование ее протекает в результате естественного роста и развития в постнатальном онтогенезе и двигательной деятельности [2, 3, 6].

Целью исследования явилось выявление современных научных подходов при изучении кардиореспираторной системы во время адаптации к двигательной деятельности.

Методика и организация исследования. Нами обследовались спортсмены в возрасте 15-60 лет, занимающиеся видами спорта на выносливость. В качестве функциональной пробы применялось активное изменение положения тела. Работу на велоэргометре мощностью 200 Вт мы рассматривали как пороговую, а нагрузку мощностью 300 Вт – как максимальную. В исследованиях использовали неинвазивные методы, на которые в свое время обратил внимание И.П.Павлов. Определение показателей частоты сердцебиений и сердечного выброса производили методом тетраполярной грудной реографии по Кубичеку [8], в модификации Ю.С.Ванюшина [3]. Величины частоты дыхания, дыхательного и минутного объемов дыхания определяли пневмотографическим способом. Показатели газообмена измеряли при помощи газоанализаторов на кислород и углекислый газ. Коэффициент использования кислорода (КИО2) и артерио-венозную разницу по кислороду (АВРО2) находили расчетным путем. Одновременная регистрация всех этих показателей во время двигательной деятельности обеспечила комплексность наших исследований [2, 3, 5].

Результаты исследования и их обсуждение.

В результате исследования выявлены компенсаторно-адаптационные реакции кардиореспираторной системы и их значение при различных функциональных пробах и нагрузках. При смене положения тела, а такую нагрузку можно рассматривать как минимальную, целый ряд параметров кардиореспираторной системы принимает участие в компенсаторно-адаптационных реакциях, и в этом случае нельзя выделить основной фактор в адаптации. Работу на велоэргометре мощностью в 200 Вт можно принять за пороговую нагрузку, в результате которой выявлены базовые системы и функции организма спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, и их участие в компенсаторно-адаптационных реакциях зависит от возраста спортсменов. В некоторых случаях нами наблюдалось увеличение нескольких показателей кардиореспираторной системы, что проявилось в группе спортсменов, имеющих высокие тотальные размеры тела при индивидуально подобранной велоэргометрической нагрузке, мощность которой доходила до 300 Вт. Такая нагрузка рассматривалась нами как максимальная, в результате которой нарастает напряжение двигательной мускулатуры и миокарда.

Следующим этапом наших исследований было выявление ведущих механизмов, направленных на обеспечение организма кислородом. Результаты наших исследований показали, что при мышечной деятельности снабжение организма кислородом находится от возрастных особенностей спортсменов. К наиболее совершенным можно отнести механизмы, связанные с увеличением показателей МОК и КИО(табл.), которые характерны для групп юношей и взрослых спортсменов, а для групп подростков и спортсменов в возрасте 36-60 лет - с повышением величин МОД. Для того, чтобы судить об эффективности кислородного обеспечения, целесообразно введение комплексного показателя, учитывающего реакцию сердечно-сосудистой и дыхательной систем. За критерий оценки взаимодействия этих систем предлагаем коэффициент кардиореспираторной системы, который с увеличением мощности работы снижался. Наиболее значительное снижение проявилось в группах подростков и спортсменов 36-60 лет, что свидетельствует у них ведущей роли дыхания в обеспечении организма кислородом. Это считается малоэффективным способом, т.к. большая часть кислорода, доставляемая в организм, идет на удовлетворение энергетических потребностей мышц дыхательной системы.

Таблица

Показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем при нагрузке ступенчато-повышающейся мощности в группах спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливости

Нагрузка

Показатели

Возрастные группы

1 гр.

15-16 лет

2 гр.

17-21 лет

3 гр.

22-35 лет

4 гр.

36-60 лет

Исходное

состояние

МОД

МОК

КИО2

9,73±0,81

4,77±0,28

21,36±1,98

10,24±0,40

4,95±0,24

22,73±0,82

9,59±0,61

5,29±0,19

23,71±1,15

10,15±0,47

5,23±0,27

22,44±0,61

50 Вт

МОД

МОК

КИО2

25,76±1,74

8,46±0,50

28,52±1,86

22,85±0,87

9,62±0,49

34,30±1,37

23,41±1,00

9,95±0,44*

34,76±1,03

27,25±1,01х.

8,88±0,42

32,35±0,81

100 Вт

МОД

МОК

КИО2

40,35±3,04

10,53±0,41

33,39±2,02

33,11±1,27+

13,30±0,38+

39,45±1,43+

33,50±1,44*

13,59±0,39*

39,85±1,30*

37,87±0,89х.

12,22±0,42.^

38,18±0,93^

150 Вт

МОД

МОК

КИО2

54,15±3,21

12,35±0,56

36,35±2,56

45,96±1,28+

16,92±0,43+

43,31±1,28+

46,49±1,60*

17,44±0,54*

43,36±1,20*

56,55±2,15х.

16,28±0,47^

39,89±1,03х.

200 Вт

МОД

МОК

КИО2

68,57±3,84

12,90±0,87

40,82±1,64

59,34±1,48+

20,38±0,46+

44,30±1,00

59,55±1,79*

20,03±0,57*

47,67±1,17*o

75,65±3,26х.

18,93±0,69^

40,37±1,21x.

Примечание:

+ - достоверность различий между группами 1 и 2;

* - достоверность различий между группами 1 и 3;

^ - достоверность различий между группами 1 и 4;

о - достоверность различий между группами 2 и 3;

х - достоверность различий между группами 2 и 4;

. - достоверность различий между группами 3 и 4.

Функциональное взаимодействие изучалось нами на примере кардиореспираторной системы. В результате нами был предложен способ распределения спортсменов по типам реагирования кардиореспираторной системы. За его основу была рекомендована реакция сердечно-сосудистой и дыхательной систем на велоэргометрическую нагрузку мощностью в 200 Вт.

У спортсменов обоего пола были выявлены следующие типы реагирования кардиореспираторной системы на физическую нагрузку: инотропный, хронотропный, респираторный, хронотропно-респираторный и инотропно-респираторный. Самыми распространенными типами среди мужчин оказались инотропный и хронотропный, а среди женщин – хронотропный. Оптимальными являются типы, связанные с увеличением инотропной функции сердца. В этом случае имеется реальная возможность для роста физической работоспособности и спортивных результатов за счет увеличения функциональных резервов системы кровообращения, которая проявляется в повышении хронотропной реакции сердца.

Выводы

  1. При минимальной нагрузке (смена положения тела) целый ряд кардиореспираторных показателей принимает участие в компенсаторно-адаптационных реакциях, среди которых нельзя выделить основной фактор при адаптации.
  2. При нагрузке на велоэргометре мощностью в 200 Вт выявлены базовые системы и функции организма у спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, и их значимость в компенсаторно-адаптационных реакциях организма зависит от возраста.
  3. Одновременное увеличение нескольких показателей кардиореспираторной системы у спортсменов, имеющих высокие тотальные размеры тела, проявляется при максимальной нагрузке.
  4. К наиболее совершенным способам по обеспечению организма кислородом следует отнести механизмы с увеличением показателей МОК и КИО2, которые проявились в группе юношей 17-21 лет и в группе спортсменов 22-35 лет, а в группах подростков 15-16 лет и спортсменов в возрасте 36-60 лет – с повышением величин легочной вентиляции (МОД).
  5. За критерий взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем рекомендуется использовать коэффициент оценки кардиореспираторной системы на физическую нагрузку.
  6. Распространенными типами реагирования кардиореспираторной системы среди мужчин оказались инотропный и хронотропный, а среди женщин – хронотропный. Оптимальным типом реагирования считается инотропный, связанный с увеличением УОК, способствующий росту физической работоспособности и спортивных результатов за счет увеличения функционального резерва системы кровообращения.
Текст статьи
  1. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. – М.: Наука, 1980. – 197 с.
  2. Ванюшин М.Ю., Ванюшин Ю.С. Адаптация кардиореспираторной системы спортсменов разных видов спорта и возраста к физической нагрузке. Монография Казань: Изд-во ООО «Печать-Сервис-XXI век», 2011. - 138 с.
  3. Ванюшин Ю. С., Хайруллин Р. Р. Кардиореспираторная система в онтогенезе при адаптации к функциональным нагрузкам. Монография. Казань. Изд-во «Отечество», 2016. - 200 с.
  4. Петров Р.Е, Мутаева И.Ш., Ионов А.А. Определение и оценка аэробного порога и потенциальных возможностей сердечной системы лыжников-гонщиков (юношей) на основе использования ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузки / Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта – международный рецензируемый научный журнал, адресованный специалистам сферы физической культуры и спорта. Том 13 №3. 2018/ С. 187-199.
  5. Федоров Н.А. Динамика показателей кардиореспираторной системы спортсменов при физических нагрузках // Современные тенденции развития науки и технологий: сборник научных трудов по материалам VI Международной научно- практической конференции 30 сентября 2015 г. – № 6, часть III. С.101-102.
  6. Bassett Jr., D.R., Howley E.T., Limiting factors for maximum oxygen and determinants of endurance performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2000; 32(1): 70-84.
  7. Hedman K., Tamas E., Henriksson J., Bjarnegard N., Brudin L., Nyl E. Female athletes heart: Systolic and diastolic function related to circulatory dimensions. Scandiavian Journai of Medicine & Science in Sports. 2015; 25(3): 372-381.
  8. Kubicek, W.G. Development and evalution of an impedance cardic output system / W.G. Kubicek, I.N. Karnegis, R.P. Patterson et. al. // Aerosp. Med. – 1970. – V. 37. - №12. – p.1208-1212.
  9. Prakahs K., Sharma S. The Electrocardiogram in Highly Trained Athletes. Clinics in Sports Medicine. 2015; 34 (3): 419-431.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 24 июля по 30 июля
Осталось 4 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
03 августа
Загрузка в eLibrary
03 августа
Рассылка печатных экземпляров
11 августа