Причины возникновения утомления.

Что означает понятие утомления во время физической нагрузки? Ощущения утомления очень отличаются при выполнении работы до изнеможения в течении 45-60 с, например, забег на дистанцию 400 м, от тех, которые человек испытывает при продолжительном изнурительном мышечном усилии, например, марафонском беге. Понятие утомления используется для характеристики общего ощущения усталости, сопровождающегося снижением уровня физической активности.

Большинство попыток охарактеризовать и описать основные причины возникновения утомления, а также места его возникновения утомления, а также места его возникновения, касаются

- энергетических систем (АТФ - КФ, гликолиз и окисление);

-накопления промежуточных продуктов метаболизма;

-нервной системы;

-нарушения сократительного механизма волокон.

Ни один из этих параметров в отдельности не может объяснить все аспекты утомления. Например, хотя отсутствие необходимого количества энергии может привести к снижению способности мышц производить физические усилия, энергетические системы сами по себе не могут быть причиной возникновения всех форм утомления. Так, чувство усталости, которое мы испытываем в конце рабочего дня, не имеет ничего общего с наличием АТФ. Утомление может возникать и под действием стресса, окружающих условий, изменяющих гомеостаз. На многие вопросы, касающиеся утомления, пока еще не получены ответы.

Энергетические системы и утомление

Энергетические системы - очевидная арена исследований возможных причин возникновения утомления. Когда мы ощущаем усталость, то часто говорим: "У меня иссякла энергия". Однако такое использование понятия "энергия" слишком далеко от его физиологического значения. Какую роль в узком смысле играет энергия в возникновении утомления во время физической нагрузки?

Истощение запасов креатинфосфата

Креатинфосфат используется в анаэробных условиях для восстановления энергобогатой АТФ по мере ее расходования, следовательно, для поддержания запасов АТФ в организме. Биопсические исследования мышц бедер человека показали, что во время повторяющихся сокращений мышц возникновение утомления совпадает с истощением запасов КФ. Хотя подобные виды деятельности обеспечиваются энергией АТФ, ее запасы во время мышечных усилий истощаются не так быстро, как запасы КФ, поскольку в образовании АТФ принимают участие и другие системы. Однако после истощения запасов КФ способность организма быстро восполнять запасы использованной АТФ серьезно нарушается. Использование АТФ продолжается, но возможность системы АТФ-КФ восполнять расходуемую АТФ значительно уменьшается. В результате уровни АТФ также понижаются. В состоянии изнеможения могут быть истощены запасы как КФ, так и АТФ.

Чтобы задержать возникновение утомления, спортсмену необходимо контролировать интенсивность усилий исходя из наиболее оптимальной скорости выполнения физического упражнения. чтобы не допустить преждевременного истощения запасов КФ и АТФ. Если начальная скорость очень высока, запасы АТФ и КФ быстро уменьшатся, что приведет к раннему утомлению и неспособности сохранить скорость на заключительных стадиях дистанции. Тренировка и опыт позволяют находить оптимальную скорость, при которой обеспечивается наиболее эффективное использование АТФ и КФ в течении всей мышечной деятельности.

Истощение запасов гликогена.

Поддержание уровней АТФ обеспечивается также аэробным и анаэробным расщеплением мышечного гликогена. В видах спорта, в которых интенсивные мышечные усилия длятся всего несколько секунд, мышечный гликоген является основным источником энергии для синтеза АТФ. К сожалению, его запасы ограничены и быстро истощаются.

Как и в случае с КФ, скорость истощения запасов мышечного гликогена зависит от интенсивности физической нагрузки. Увеличение интенсивности приводит к снижению уровня мышечного гликогена. Во время бега на спринтерские дистанции, например, мышечный гликоген расходуется в 35 - 40 раз быстрее, чем при ходьбе. Наличие мышечного гликогена может быть ограничивающим фактором даже при средних усилиях. Для удовлетворения высоких потребностей мышцы в энергии во время физической нагрузки необходимо постоянное поступление гликогена.
Мышечный гликоген быстрее используется в первые минуты физической деятельности. Например, если бег будет в одном темпе, интенсивность использования гликогена в икроножной мышце будет максимальной в первые 90 мин. В самом начале физической деятельности, испытывается средняя степень стресса, когда запасы гликогена еще достаточно велики, несмотря на высокую интенсивность его использования. Не испытывается значительного утомления до тех пор, пока запасы мышечного гликогена почти не истощаются. Таким образом, возникновение ощущения утомления при продолжительной физической нагрузке совпадает со снижением уровня мышечного гликогена. Частично возникновение чувства утомления обусловлено истощением запасов мышечного гликогена.

Запасы гликогена могут истощиться в наиболее часто используемых волокнах. Это ведет к сокращению числа волокон, способных производить мышечное усилие, необходимое для выполнения физических упражнений.

Истощение запасов гликогена и глюкоза крови.

Один лишь мышечный гликоген не в состоянии обеспечить достаточное количество углеводов при физических нагрузках продолжительностью несколько часов. Значительное количество энергии во время физических нагрузок, требующих проявления выносливости, обеспечивает глюкоза, которая поступает в мышцы с кровью. Запасы гликогена в печени расщепляются, что обеспечивает постоянное поступление глюкозы в кровь. В первые моменты выполнения упражнений для образования энергии для образования энергии необходимо относительно немного глюкозы крови, однако позднее вклад глюкозы в образование энергии значительно увеличивается. Чтобы обеспечить адекватное потребление глюкозы мышцам, по мере увеличения продолжительности физической нагрузки, печени приходится расщеплять больше гликогена.

Запасы гликогена в печени ограничены, и она не может быстро расщеплять глюкозу из других субстанций. Следовательно, когда потребление мышцами глюкозы превышает образование ее печенью, уровни глюкозы крови понижаются. Не имея возможности получить достаточное количество глюкозы из крови, мышцы вынуждены более интенсивно использовать свои резервы гликогена, что ускоряет истощение его запасов в мышцах и приводит к раннему возникновению утомления.

Промежуточные продукты метаболизма и утомление

Молочная кислота - промежуточный продукт гликолиза, и она аккумулируется в мышечном волокне только во время кратковременного мышечного усилия высокой интенсивности. Наличие молочной кислоты само по себе не является причиной утомления. Если она не выводится, то расщепляется, превращаясь в лактат, и ведет к аккумуляции ионов водорода, что, в свою очередь, приводит к подкислению мышц и в конечном итоге - к ацидозу.

Спортивные физиологи пытаются на основании измерения показателей лактата крови определить интенсивность и объем тренировок, обеспечивающих оптимальные тренировочные стимулы. Показатели лактата крови зависят от интенсивности его образования, диффузии и окисления. На эти процессы может влиять множество факторов, поэтому целесообразность использования показателей лактата для определения объема и интенсивности тренировочных занятий несколько спорна.

Нервно-мышечное утомление.

При определенных обстоятельствах утомление может возникать вследствие неспособности активировать мышечные волокна. Это - функция нервной системы. Нервный импульс передается по концевой пластинке двигательного нерва к мышце, чтобы активировать мышечную мембрану и заставляет саркоплазматический ретикулум выделять кальций. Есть два возможных нервных механизма, которые могут нарушить этот процесс и способствовать возникновению утомления.

Нервная передача.

Утомление может возникнуть на концевой пластинке двигательного нерва мышцы, предотвращая передачу нервного импульса к мембране мышечного волокна.  Это может быть связано с несколькими процессами. Большинство из этих причин нервно - мышечной блокады связаны с нервно - мышечными расстройствами. Существует также предположение, что утомление может возникать в результате задержки кальция.

Центральная нервная система.

ЦНС также может быть местом возникновения утомления. Лимитирующими факторами мышечной деятельности при выполнении физической нагрузки могут быть и психологические факторы. Вовлечение в работу мышц частично зависит от сознательного управления. Психологическая травма изнурительной физической нагрузки может сознательно подавить предрасположение человека выносить боль. ЦНС может снизить интенсивность нагрузки до терпимого уровня, чтобы "защитить" человека. Испытываемый дискомфорт утомления предшествует возникновению физиологических ограничений в мышцах. Большинство людей, если только для них не характерен высокий уровень мотивации, прекращают выполнение упражнений, прежде чем наступит физиологическое изнеможение их  мышц. Чтобы достичь пика мышечной деятельности, спортсмены должны на тренировках отрабатывать выполнение упражнений в наиболее оптимальном темпе, а также тренировать толерантность к утомлению.