Главная
Конференции
Естественно-научные и технические исследования как основной фактор развития инновационной среды
Современные научные подходы к изучению кардиореспираторной системы при адаптации...

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

Автор(-ы):

Ванюшин Юрий Сергеевич

Федоров Николай Александрович

Секция

Биологические науки

Ключевые слова

адаптация
кардиореспираторная система
двигательная деятельность
спортсмены
функциональные нагрузки
обеспечение организма кислородом

Аннотация статьи

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.

Текст статьи

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.

Список литературы

  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.

Поделиться

2815

Ванюшин Ю. С., Федоров Н. А. Современные научные подходы к изучению кардиореспираторной системы при адаптации к двигательной деятельности // Естественно-научные и технические исследования как основной фактор развития инновационной среды : сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 28 янв. 2021г. Белгород : ООО Агентство перспективных научных исследований (АПНИ), 2021. С. 14-17. URL: https://apni.ru/article/1848-sovremennie-nauchnie-podkhodi-k-izucheniyu

Похожие статьи

Другие статьи из раздела «Биологические науки»

Все статьи выпуска
Актуальные исследования

#22 (204)

Прием материалов

25 мая - 31 мая

осталось 4 дня

Размещение PDF-версии журнала

5 июня

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

14 июня