Физиологические эффекты двигательной активности.

Двигательная деятельность имеет исключительное физиологическое назначение, т.к. движение является наиболее эффективным средством приспособления к среде. Поведение живых существ чаще всего представляется в виде координированных мышечных действий. И.М. Сеченову принадлежит утверждение о том , что “все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное сокращение” .Однако роль мышечной системы не ограничивается передвижением. Мышца - орган с двойной ролью: рабочей машины и органа чувств. Согласно И.М. Сеченову мышца является анализатором пространства и времени. Будучи органом чувств она воспитывает в порядке своих свойств все другие “органы чувств...”. Для подтверждения этого положения приводятся факты, показывающие, что мышца имеет эволюционно более древнее происхождение, чем нервная система. Усложнение мышечной деятельности в процессе эволюции потребовало усложнения мышечной системы и управления деятельностью мышц. Как первоначальное звено рефлекторной дуги мышца стимулировала дальнейшее усложнения организмов путем “...появления и усовершенствования органов чувств и центральной нервной системы“. Мышцы на “темном мышечном чувстве” воспитывали нашу мысль. Эти взгляды подтверждаются специфической организацией двигательного анализатора, получающего информацию от мышц, сухожилий, связок, суставов. В лаборатории И.П. Павлова были выполнены исследования, показавшие морфо - функциональные особенности корковой проекции двигательного анализатора: перемежающееся расположение афферентных и эфферентных элементов и обилие афферентных связей с другими анализаторами. Благодаря обилию афферентных и эфферентных связей моторной коры с другими анализаторами, с различными уровнями экстрапирамидной системы и обратным влияниям от мышц, обеспечивается ее особая роль в меж - и внутрианализаторной интеграции. Это подтверждается способностью моторной коры к конвергенции мультисенсорных импульсов. Имеются данные о связи моторной коры с лимбической системой, причем порог реакции нейронов сенсомоторной коры на раздражение гипоталамических центров в три раза ниже порога реакции нейронов в затылочной области.

Влияние физической активности на функциональное состояние центральной нервной системы и психическую деятельность.

Афферентная импульсами от проприоцепторов играет чрезвычайно важную роль для поддержания тонуса центральной нервной системы. В своей последней работе “К вопросу о влиянии раздражения чувствующих нервов на мышечную работу человека” И. М. Сеченов показал значение импульсов, возникших в работающих мышцах, для поддержания адекватного условиям функционального состояния нервных центров. По его мнению, в результате возникших при работе мышц афферентных импульсов происходит “зарядка энергией нервных центров”. Большую роль неосознаваемых кинестетических импульсов для поддержания общего тонуса центральной нервной системы и в частности коры больших полушарий отмечал И.П. Павлов. С этим связано существенное влияние на психическое состояние частичной перцептивной депривации. Установлено, что одна только иммобилизация, без ограничения зрительных и слуховых раздражений снижает эффективность счетных операций, внимания, приводит к персеверации мыслей и образов, нарушению чувства времени, появлению тревоги, раздражительности, психо - эмоциональной лабильности, расстройству схемы тела, деперсонализации и иногода к сложным галлюцинациям.Иммоболизация переносится даже более тяжело, чем обычные условия сенсорной изоляции. В экспериментах на животных было показано, что перерезка зрительных, слуховых, вестибулярных, обонятельных нервов и даже блуждающего нерва существенно не отражается на афферентной ретикулярной импульсации в кору головного мозга, в то время как устранение импульсов от кожи до мышц, иннервируемой пятой парой черепномозговых нервов немедленно приводит к торможению ретикуло - кортикальных восходящих влияний.Благодаря тесным структурно - функциональным связям моторного анализатора с лимбической системой мышцы принимают участие в регуляции эмоциональных состояний. “Генерализированные двигательные реакции” или “эмоциональное поведение” является необходимым компонентом срочного этапа адаптации организма к стрессорным ситуациям, включая психо - эмоциональный стресс. Ограничение двигательных реакций на этом этапе снижает приспособительные возможности и увеличивает риск возникновения стрессорных повреждений. Еще И.П. Павловым было замечено, что определенная физическая деятельность сопровождается принятыми ощущениями, возникновением особого эмоционально - позитивного состояния, обозначенного им как “мышечная радость”. Мышечная активность способствует снижению тревожности, эмоционального напряжения, оказывает антистрессорный эффект и нормализует психоэмоциональную сферу, снижает агрессивность, увеличивает уверенность в себе и улучшает самооценку, способствует снятию фрустраций. Эмоциональное возбуждение закономерно подготавливает организм к мышечной активности, хотя и не сводится к ее вегетативно - энергетическому обеспечению. После физической активности возникает состояние нервно - мышечной релаксации, имеющее выражение терапевтический эффект при психо - эмоциоанальном напряжении. В то же время напряжение поперечно - полосатых мышц способствует развитию диффузной тревоги и активации поперечно - полосатой и автономной мускулатуры по системе обратной связи. Таким образом, мышечная деятельность оказывает существенное влияние и является необходимой для поддержания адекватного тонуса центральной нервной системы и психо - эмоционального состояния, функционирования сенсорных систем и обеспечения целенаправленного поведения.

Влияние физической активности на состояние внутренней среды организма

Выраженное воздействие движение оказывает на внутреннюю среду. Оно сопровождается смещением пластических констант от уровня характерного для гомеостаза покоя к состоянию, соответствующему гомеостазу деятельности. Выраженность изменений во внутренней среде при движении зависит от интенсивности мышечной деятельности и индивидуальной реактивности организма на физическую нагрузку, которая отражает уровень тренированности. Поэтому об интенсивности (величине) нагрузки судят по состоянию физиологических параметров, отражающих реакцию на нее организма. Чаще всего для этой цели используют частоту сердечных сокращений или потребление кислорода. Причем величину нагрузки выражают в процентах к индивидуальному максимуму этих параметров.Различают физическую работу легкой и средней тяжести, субмаксимальную и супермаксимальную. При физической деятельности легкой и средней тяжести потребление кислорода составляет 20 - 30 % и 30 - 60 % от максимального значения, соответственно. К субмаксимальной относят работу с потреблением кислорода 70 - 90 % от максимального. Максимальная нагрузка соответствует мощности при дальнейшем увеличении которой потребление кислорода более не возрастает, то есть достигает максимума. Это значение потребления кислорода принимают за 100 % . Возможно непродолжительное увеличение нагрузки выше уровня соответствующего максимальному потреблению кислорода. При продолжительном воздействии максимальными нагрузками происходит смещение “жестких” констант внутренней среды. Выраженность реакции на нагрузку зависит от ее величины, но направленность изменений при любых нагрузках однотипна.Наиболее подробно изучена реакция на физическую нагрузку сердечно - сосудистой и дыхательной систем. Это связанно с тем, что состояние именно этих систем определяет способность к выполнению работы - физическую работоспособность. При переходе от состояния покоя к состоянию деятельности учащаются сердечные сокращения, возрастает систолический и минутный объем сердца, систолическое и пульсовое артериальное давление, венозный приток крови к сердцу, снижается периферическое сосудистое сопротивление, происходит перераспределение кровотока в пользу мышечной системы. При этом учащается дыхание, возрастает дыхательный и минутный объемы, количество потребленного кислорода.При относительно непродолжительных нагрузках легкой и средней тяжести, когда энергообеспечение мышечной деятельности осуществляется аэробно, путем окисления жирных кислот и глюкозы, существенных изменений биохимических параметров не обнаруживается. Дальнейшее увелечение интенсивности нагрузки сопровождается переключением на анаэробный путь энергообеспечения, за счет гликолиза. Включение анаэробного механизма сопровождается увеличение в крови концентрации кислых продуктов обмена, в основном молочной кислоты (лактата), что обозначается как порог аэробного обмена. Субмаксимальная, максимальная и супермаксимальная нагрузки, протекают в условиях анаэробного энергообеспечения и сопровождаются увеличением в крови концентрации лактата и сдвигом кислотно - щелочного равновесия. При этом смещается такая “жесткая” константа, как рН.Рассмотренные изменения во внутренней среде не исчерпывают их многообразия. Анализ целесообразности, цели и значения реакции вегетативных систем организма на мышечную деятельность затруднителен без использования системного подхода. Наиболее плодотворным методом системного анализа является теория функциональных систем. Функциональные системы организма представляют динамические, саморегулирующиеся организации, все основные компоненты которых взаимодействуют и обеспечивают достижение полезных для организма результатов. Полезный приспособительный результат является системообразующим фактором и ведущим показателем деятельности функциональных систем.Мышечная деятельность обеспечивается сложной иерархией функциональных систем, включающих большой спектр взаимодействующих систем низшего порядка, достаточный и необходимый для достижения определенного биологического или социально значимого конечного приспособительного результата. Основными компонентами этой системы являются: функциональная система мышечного сокращения, конечным результатом которой является скоординированное сокращение и расслабление различных мышц тела , приводящее к перемещению всего организма и его частей; функциональная система энергетического обеспечения движения; функциональная система пластического обеспечения мышечной деятельности; комплекс функциональных систем обеспечения оптимальных количеств форменных элементов крови, оптимальной массы крови, рН, кровяного давления, терморегуляции, свертывания крови, мочеобразования и мочевыделения и другие. Каждая из систем имеет свои конечные результаты, которые взаимодействуя между собой, обеспечивают конечный приспособительный результат мышечной деятельности в целом. Двигательная активность обеспечивается функциональными системами различного уровня, дающими соответствующие полезные результаты: метаболические, гоместатические, поведенческие и социальные. Поведенческие и социальные результаты двигательной деятельности образуют системы высшего порядка, которые основаны на системах, имеющих конечной целью получение метаболических и гомеостатических результатов. Достижение этих результатов обеспечивает соответствие интенсивности мышечной деятельности возросшим обменным потребностям организма, направленным на ее осуществление. Взаимодействие функциональных систем в процессе мышечной деятельности нарушает гомеостаз покоя и формирует качественно новое состояние внутренней среды - гомеостаз деятельности, который осуществляет энергетическое обеспечение мышечной деятельности и одновременно создает условия для восстановления гомеостаза покоя. Эволюционно движение возникло как эффективный инструмент поддержания постоянства внутренней среды: обеспечение внешней среды питательными веществами и засорение ее продуктами обмена требовало активного перемещения для обогащения внешней среды с целью сохранения постоянства внутренней. Однако усложнение организмов и их поведения требовало увеличения двигательной активности и удельного веса мышечной ткани, что сопровождалось нарушением гомеостаза покоя для обеспечения полезного приспособительного результата. В конце концов у высших животных движение превратилось в самый сильный фактор воздействия на внутреннюю среду. Более того, движение и связанное с ним нарушение равновесия по внутренней среде стало необходимым условием поддержанием этого равновесия. Другими словами мышечная деятельность явилась условием сохранения постоянства внутренней среды. Периодическое “возмущение” внутренней среды в связи с движением стало необходимым для поддержания устойчивого равновесия во внутренней среде. Поэтому гипокинезия неминуемо приводит к нарушению гомеостаза и патологическим процессам.В ходе эволюции движение приобрело двоякую функцию. Возникнув как инструмент поведения, обеспечивающий реализацию потребностей организма, оно превратилось в важнейший фактор регуляции внутренней среды. Мышечная деятельность стала не только самым эффективным, но и самым физиологическим способом совершенствования регуляторных механизмов человека. Приведенные выше положения находят подтверждения в физиологических потребностях индивидуального развития. На основе анализа биоэнергетических концентраций М. Рубнера, Э. Бауэра, И. Пригожина, Л. Больцмана и А. Зотина, а так же собственного эксперементального материала И.А. Аршавский (1982) пришел к выводу о том, что если бы метаболические циклы в живых системах, состоящие из катаболических и анаболических фаз, имели характер завершенного кольца, то никакого движения внутренней энергии в ходе онтогенеза и следовательно процессов роста и развития не было бы. Им сформулированно энергетическое правило скелетных мышц, физиологический смысл которого заключается в том, что каждое движение, начиная с зиготы, стимулируется ли оно эндогенно или экзогенно, является фактором функциональной индукции избыточного анаболизма. Последний имеет две формы. Первая заключается в избыточном накоплении массы, что обуславливает процесс роста и тем самым и увеличение в системе внутренней энергии. Вторая выражается в избыточном накоплении структурно - энергетических потенциалов, или структурной энергии, увеличивающей в процессе онтогенеза свободную энергию.Особенности энергетики и соответствующий уровень физиологических отправлений различных вегетативных систем, органов и организма в целом в каждом возрастном периоде определяется текущими особенностями функционирования скелетной мускулатуры. Ранее значение двигательной активности для энергетики живого подчеркивал Н.А. Бернштейн (1990). Он писал: “Организм в развитии и действиях стремится к максимуму негэнтропии. В этом смысле активность организма есть борьба за негэтропию”.Таким образом, движение наряду с реализацией текущих потребностей организма оказывает воздействие на его метоболические процессы, обеспечивающие декодирование индивидуальной генетической программы, рост и развитие.