1 — рецептор; 2 — чувствительный нерв; 3 — спинной мозг; 4 — двигательный нерв; 5 — мышца
Многие рефлекторные движения человек способен выполнять с рождения, но большинство из них в течение первых месяцев жизни исчезают. Эти безусловные рефлексы называются врожденными. Биологический смысл некоторых из них вполне понятен: например, сосательный рефлекс младенцу необходим, иначе было бы весьма затруднительно накормить новорожденного ребенка. Той же цели (поесть) служит поисковый рефлекс: ребенок вертит головкой, ища материнскую грудь, когда его берут на руки.
Менее ясен смысл других рефлексов новорожденных: хватательного, или «обезьяньего», рефлекса ползания, плавания, шагового рефлекса и др. Все это — двигательные реакции на раздражение определенных участков тела, которые почему-то полностью исчезают как раз к тому времени, когда у ребенка возникает реальная потребность что-либо хватать, куда-либо ползти, ходить или, тем более, плавать.
Безусловные врожденные рефлексы (те, которые не исчезают) со временем превращаются в условные. Например, ребенок перестает делать сосательные движения, если поднесенный к его губам предмет несъедобен, да и хватает он не все подряд, а только то, что ему, по его мнению, нужно. Помимо этого у него появляется множество новых условных рефлексов, в которых непременно участвует головной мозг. С его вмешательством все усложняется, и даже простая рефлекторная дуга превращается в так называемое рефлекторное кольцо (или цикл).
Пусковым стимулом для любого движения по-прежнему и в любом случае является какой-то фактор внешней среды, который действует в определенной ситуации и вызывает то или иное стремление или желание. Иными словами, человек (конкретно — его головной мозг) принимает решение и совершает определенное движение, то есть сокращает определенные мышцы. Информацию о результате этого движения головной мозг получает по многим каналам. Если результат удовлетворительный — очень хорошо: все участники этой цепи запоминают, что они делали, чтобы при случае повторить. Если же движение не приводит к желаемому результату, то выбирается другой путь.
В этом примерно и заключается процесс физической тренировки — в образовании двигательного навыка, которая проходит три стадии. Первая (генерализованная) стадия характеризуется широким распространением возбуждения и вовлечением в работу всех, каких только можно (в том числе и ненужных) мышечных групп. Во второй стадии процессы возбуждения и торможения концентрируются в моторных зонах, и координация различных элементов движения улучшается — формируется так называемое двигательное умение. Движение получается уже довольно хорошо, но ведущую роль все еще играет мышление. Постепенно данное действие (упражнение) становится привычным и наступает третья стадия: образуется двигательный стереотип, и действие теперь совершается автоматически и отличается высокой степенью координации. Это и есть двигательный навык.
Иметь много двигательных навыков очень удобно, так как на их основе можно приобретать новые, более сложные двигательные, умения, которые, в свою очередь, тоже становятся двигательными навыками, и так далее. В результате человек (например, спортсмен) способен совершать настолько сложные (в гимнастике), быстрые (в беге или плавании) или мощные (в тяжелой атлетике) движения, что мы следим за ними как завороженные, не в силах оторваться от этого зрелища.
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЙ
Этим вопросом занимается биохимия — наука чрезвычайно сложная. Если коленный рефлекс можно изобразить на схеме так, что поймет и ребенок, то распад гликогена в мышцах или образование молочной кислоты изобразить, конечно, тоже можно, но это уже мало кто поймет. Даже студенты-отличники в медицинских институтах боятся экзаменов по биохимии. Между тем биохимия — это основа основ, это то, что происходит со всеми молекулами организма, то, что называется обменом веществ. Обмен веществ — понятие, которое у всех на слуху, используется оно постоянно («нарушения обмена веществ», «обменные заболевания» и т. п.), но далеко не все представляют себе, что это такое.
Суть обмена веществ прекрасно отражена в его названии. Живой организм постоянно обменивается различными веществами с окружающей средой. Из окружающей среды он берет всякие вещества, причем некоторые использует в готовом виде, а некоторые «разбирает на кирпичики», чтобы потом из этих кирпичиков «сложить» (синтезировать) другие нужные ему вещества. Одновременно вещества, которые ему уже не нужны, он тоже в себе «разбирает на кирпичики» и эти кирпичики выкидывает в окружающую среду (а какие-то вещества выкидывает прямо так, не разбирая).
Таким образом, мы едим вовсе не для того, чтобы наполнить желудок и кишечник вкусной пищей, а после «выбросить» ее из себя сами знаете каким путем. Мы дышим не для того, чтобы заполнить воздухом «пузырьки» (альвеолы) легких. Из пищи нам нужны питательные вещества, которые являются «кирпичиками» для построения собственных тканей и «топливом». Чтобы «топливо» могло сгореть, необходим кислород — ради него мы и наполняем воздухом легкие. И все это делается ради того, чтобы в каждой клетке организма мог происходить этот самый обмен веществ. Нас в данном случае интересует то, что происходит в мышцах.
Основным «топливом» для мышечного сокращения является химическое соединение, называемое АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), однако ее запасы в организме относительно невелики — их хватило всего на 0,1 секунды работы мышц. К счастью существуют удивительно быстрые и разные механизмы ее восполнения. При этом даже интенсивные тренировки не увеличивают запасы АТФ, но зато существенно влияют на механизмы ее распада и восстановления.
Источников восполнения запасов АТФ существует три, и в разных условиях вступают в действие разные механизмы.
Креатиновый путь — самый быстрый, самый оперативный. Для этого механизма не нужен кислород, он не дает побочных продуктов распада. Но хватает его на 30 секунд умеренной мышечной работы или на 6–8 секунд работы предельной.
Лактатный путь тоже не требует кислорода; расходуется гликоген мышц и печени, запасы которого несколько увеличиваются при тренировке. Лактатный путь обеспечивает от 20–30 секунд до 2–3 минут работы, а иногда его хватает и на значительно большее время. Это зависит от характера мышечной деятельности. Лактатный путь — не экономный, он вызывает накопление молочной кислоты в организме и «закисляет» кровь — приводит к сдвигу рН в кислую сторону.
Этот путь является основным при выполнении силовых, скоростных и скоростно-силовых нагрузок, которые продолжаются в течение относительно короткого временного отрезка.
Аэробный путь ресинтеза АТФ можно сравнить с действием тяжелой артиллерии. Он начинает работать не сразу, а по мере поступления кислорода к мышцам. Возможности этого механизма зависят от системы дыхания и, особенно, от системы кровообращения. «Пищей» для его осуществления являются белки, жиры организма, многие ферменты, различные кислоты — то есть резервы поистине неисчерпаемы.
Другим преимуществом аэробного механизма является почти полное отсутствие побочных продуктов распада.
Возможности использовать этот путь энергообеспечения нагрузки у разных людей различны, и их можно измерить. Для этого определяется максимальное потребление кислорода — МПК. Именно МПК измеряют при велоэргометрии и тредмил-тесте.
Тренировка, особенно в видах спорта, требующих выносливости, увеличивает МПК в два раза и более.
Таким образом, все физические нагрузки можно подразделить на два вида:
□ анаэробные, при которых осуществляется креатиновый и лактатный ресинтез и восполнение АТФ происходит без кислорода. Это короткие мощные нагрузки — бег на короткие дистанции, подъем тяжестей, кратковременные гимнастические упражнения.
При такой тренировке гипертрофируются мышцы, но она не оказывает положительного влияния на сердце, сосуды, легкие. Наоборот, сердечно-сосудистая и дыхательная системы при мощных анаэробных нагрузках как бы получают удар хлыстом. На деле это может привести к подъему артериального давления или приступу стенокардии;
□ аэробные нагрузки — небольшой или средней интенсивности физические упражнения, выполняемые в течение довольно длительного временного отрезка, чаще всего так называемого циклического характера: бег, плавание, ходьба на лыжах.
При таких нагрузках в гораздо меньшей степени изменяются мышцы, но существенно увеличиваются возможности многих систем организма.
Однако все хорошо в меру. Чрезмерные по длительности и интенсивности аэробные нагрузки могут привести к патологической гипертрофии сердечной мышцы, что также опасно, в первую очередь внезапными нарушениями сердечного ритма, иногда без каких-либо предвестников.
