Изучением работоспособности и утомления мышц занимался павлов. Физиология утомления

Работоспособность - это свойство человека на протяжении дли­тельного времени и с определенной эффективностью выполнять максимальное количество физической или умственной работы. На протяжении рабочей смены работоспособность меняется в широких пределах. Это связано с тем, что на нее влияют как внешние, по отношению к человеку факторы (характер труда, условия окружаю­щей среды, режимы труда и отдыха, рабочая поза, организация трудового процесса с точки зрения эргономики), так и внутренние (мотивация, степень совершенства трудовых навыков, функциональ­ные резервы человека).

В производственной обстановке работоспособность изменяется на протяжении рабочей смены и условно подразделяется на четыре фазы. Первая фаза - фаза врабатывания, во время ко­торой повышается активность ЦНС, возрастает уровень обменных процессов в организме работающего, усиливается деятельность сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем. Продолжительность этой фазы зависит от вида деятельности. Она всегда короче при физи­ческом труде, чем при умственном. Причем, чем физически тяжелее работа, тем быстрее происходит врабатывание.

Вторая фаза - фаза относительно устойчивой работоспособности, характеризуется оптимальным, с точки зрения достижения полезного результата, уровнем функционирования обеспечивающих работу систем организма, максимальной эффективностью труда. Продолжительность периода устойчивой работоспособности зависит от физической тяжести и нервной напряженности труда (чем тяжелее работа, тем короче период устойчивой работоспособности), от психофизиологического со­стояния человека, от гигиенических условий труда.

Третья фаза - фаза снижения работоспособности, связанная с развитием утомления. Четвертая фаза - фаза вторичного повышения работоспособности в конце рабочего дня. В ее основе лежит условнорефлекторный механизм, связанный с предстоящим концом рабо­ты и последующим отдыхом. Аналогичным образом меняется про­фессиональная работоспособность человека и на протяжении рабо­чей недели.

Причиной снижения работоспособности на протяжении рабочего дня, недели или года является утомление. Во время работы утомление проявляется в уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации движений, в возрастании затрат энер­гии при выполнении одной и той же работы, в замедлении скорости переработки информации, ухудшении памяти, затруднении процессов сосредоточения и переключения внимания с одного вида деятельности на другой. Субъективно утомление проявляется в ощущении усталос­ти, вызывающего желание прекратить работу или снизить нагрузку.

При динамической работе с интенсивностью, лежащей ниже пред­ела утомления, восстановление макроэргических фосфатов, испо­льзуемых при сокращении мышц, происходит на протяжении самой работы, во время расслабления мышц (микропауз). Если продолжи­тельность расслабления мышц соответствует времени, необходимому для синтеза АТФ и удаления из них продуктов метаболизма, то такая работа является малоутомительной. При динамической работе большой интенсивности возможность непрерывного восстановления АТФ в процессе самой работы отсутствует. Это объясняется тем, что длительность периодов расслабления мышцы меньше, чем вре­мя, необходимое для текущего восстановления ее энергетического потенциала. Восстановление запасов энергии и удаление молочной кислоты из мышц происходят неполностью.

Физиологические механизмы нервно-психического утомления точно не известны. Типичными симптомами такого утомления являются замедление передачи и осмысления информации, снижение эффек­тивности умственной деятельности в целом, ослабление сенсорных и сенсомоторных функций. Подобное утомление не только снижает работоспособность, но иногда приводит к снижению социальной активности человека, раздражительности, эмоциональной нестабиль­ности, беспричинной тревоге и даже депрессии.

Нервно-психическое утомление возникает в следующих ситуациях:

1) при длительной и напряженной умственной работе, требующей усиленной концентрации внимания, решения сложных производствен­ных задач в условиях дефицита времени;

2) при тяжелом физическом труде;

3) при однообразной монотонной работе;

4) при труде в условиях слабой освещенности, повышенной температуры, шума и вибрации;

5) при частых конфликтных ситуациях в коллективе, от­сутствии интереса к работе, несоответствии психофизиологических возможностей человека характеру его трудовой деятельности.

В отличие от мышечного утомления, утомление центрального происхождения (нервно-психическое) может быстро исчезать. Это происходит, например, в ситуациях, когда один вид деятельности сменяется другим; человек попадает в стрессовые ситуации, угрожа­ющие его жизни; если появляется новая информация, повышающая интерес к работе. Поскольку утомление в нервно-психической сфе­ре может проходить столь быстро, это свидетельствует о том, что его первопричиной не являются ни уменьшение энергетических суб­стратов в нервных структурах, ни накопление в них продуктов метаболизма, ни недостаточное кровоснабжение головного мозга.

Любой вид труда не будет приводить к развитию переутомления и перенапряжения и, напротив, окажет положительное влияние на работоспособность и здоровье человека, если придерживаться фи­зиологических принципов его рациональной организации.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Физиология возбудимых тканей

Значение изучения раздела.. Раздел Физиология возбудимых тканей изучается первым в курсе нормальной физиологии Возбудимые ткани играют важную..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Общая физиология возбудимых тканей
Раздражимость- способность живой мате­рии активно изменять характер своей жизне­деятельности при действии раздражителя. Ре­акции отдельных клеток, тканей на действие раздражителя м

Структурно-функциональная организация клеточной мембраны
По определению Робертсона, клетку можно рассматривать как трифазную систему, которая состоит из нуклео-цитоплазматического матрикса, мембранной фазы и внешней фазы. На мембраны приходится около 2/3

Ионные каналы
Ионные каналы образованы белками, они весьма разнообразны по устройству и меха­низму их действия. Известно более 50 видов каналов, каждая нервная клетка имеет более 5 видов каналов. Состояние актив

Электрические явления в тканях
1.2.1.Открытие «животного электричества» В конце XVIII в. (1786 г.) профессор анато­мии Болонского университета Луиджи Гальвани провел ряд опытов, положивших начало целена

Локальный потенциал (локальный ответ)
При раздражении возбудимой ткани не всегда возникает ПД. В частности, если сила раздражителя мала, деполяризация не достигнет критического уровня, естественно, не возникнет импульс­ное - распростра

Законы раздражения возбудимых тканей
Ответная реакция возбудимой ткани на действие раздражителя зависит от двух групп факторов: от возбудимости возбудимой ткани и от характеристик раздражителя. Возбудимость клетки изменяется

1.Изменится ли величина потенциала покоя, если внутри нервной клетки искусственно увеличивать на 30% концентрацию ионов К+? А. потенциал покоя снизится до 0

Физиология нервных волокон и нервов
2.1.1. Структура нервного волокна Нервные волокна представляют собой от­ростки нейронов, с помощью которых осу­ществляется связь между нейронами, а также

Высокая лабильность
2.1.7. Аксонный транспорт Наличие у нейрона отростков, длина которых может достигать 1 м (например, аксоны, иннервирующие мускулатуру конечностей), со­зда

Функциональная роль аксонного транс­порта
− Антеградный и ретроградный транс­порт белков и других веществ необходимы для поддержания структуры и функции аксо­на и его пресинаптических окончаний, а так­же для таких процессов, как аксо

Синаптическая передача возбуждения
Синапс (греч. synapsis - соединение) - специализированная структура, обеспечи­вающая передачу возбуждающих или тормоз­ных влияний между двумя возбудимыми клетками. Через синапс нар

Тесты 1-2 уровня для самоконтроля знаний

Б) воспитательные: выявление условий работы человека, повышающих
работоспособность мышц.

в) развивающие - продолжить формирование у учащихся умения
сравнивать, сопоставлять, обобщать факты из разных областей науки и
переносить знания из одной области деятельности в другую.

Оборудование: видеофрагмент «Работа мышц», дидактические карточки, гантели, динамометр, секундомер. Презентация (приложение)

Класс перед уроком разбивается на 5 группы по 5- 6 человек в каждой. Задания по дидактическим карточкам выполняются группой.

В начале урока ставится проблемный вопрос, на который ученики должны ответить:

«Каким образом мышцы совершают работу?» «От чего зависит работа мышц и утомление?

Ход урока

А) механизм работы мышц.

Для того, чтобы ответить на первый вопрос,вам необходимо вспомнить из курса физики, что такое работа? Какие используются механизмы для совершения работы? Работа - это сокращение мышцы, при котором она может поднимать или перемещать какой-либо груз. (А= m h n )

Сейчас вы вспомнили, что такое механическая работа и знаете, что для её совершения используются простые механизмы, называемые рычагами. Давайте с вами подумаем, а в живой природе мы встречаемся с рычагами? Приведите примеры.

На данных рисунках показать примеры действия рычагов в теле человека.

На рисунке (Рычаг II рода, показывает, как мы можем удержать груз в руке. Вес груза уравновешивается силой мышцы).

Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, - флексторы - находятся спереди, а производящие разгибание - экстензоры - сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние – сгибание.

Итак, мышцы при напряжении и сокращении совершают работу. Но ведь любой механизм требует контроля? и любая работа требует определённых затрат энергии.

Для того, чтобы ответить на первую часть вопроса просмотрим фрагмент видеофильма.

Итак, какая система регулирует работу мышц? (спинной и головной мозг);

Где находятся центры движения мышц? (кора больших полушарий; передняя центральная борозда)

Мы выяснили какая система контролирует работу мышц. Но вы так же из курса физики знаете, что любая работа требует определённых затрат энергии

За счет какой энергии работают мышцы? Поперечно-полосатые мышцы - это «двигатели» в которых химическая энергия превращается в механическую.

Откуда же берется химическая энергия в мышцах? Просмотрим видеофрагмент.

– в мышечных волокнах происходит распад органических веществ при участии кислорода, в результате которого выделяется энергия

Известно, что мышцы используют на движение 33% химической энергии, а 67% энергии расходуется в виде тепла. Вот почему на холоде человек старается больше двигаться, подогревая себя за счет энергии, вырабатываемой мышцами.

Б) Утомление

Может ли мышца работать бесконечно? Почему?

Временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы, называется утомлением. Установлено, однако, что утомление наступает прежде всего не в самой мышце, а в центральной нервной системе. В нервной системе и в мышцах временно изменяется обмен веществ. При длительной работе накапливаются вещества, которые препятствуют проведению возбуждения и сокращению мышц. Необходим отдых, чтобы восстановить работоспособность участков нервной системы и мышц. Работоспособность мышц находиться в прямо пропорциональной зависимости от быстроты утомления. Какие же факторы влияют на быстроту утомления мышц? - величина нагрузки, вид работы(статическая или динамическая) и ритм. Чтобы выяснить, как конкретно влияют эти факторы на работоспособность мышц, вам предлагается исследовать эту проблему опытным путем.

Но сначала давайте выясним, какие опыты вы бы предложили сами.

Перед вами находятся карточки с алгоритмом работы на задание вам даётся 10 мин.

(работа по группам)

Практическая работа №1

«Влияние величины нагрузки на развитие утомления».

Задание: Последовательно сгибайте руку с гантелями разной массы(1, 3, 6 кг.) с одной и той же скоростью. В каждом случае сосчитайте число движений, отметьте время наступления утомления (в секунду) и вычислите проделанную работу (A = F S n, F = 1 кг = 10 H, 1 кг = 1 9,8 H =10 Н

Где S - расстояние; n - число движений.) Полученные данные занесите в таблицу.

Практическая работа №2

«Влияние ритма работы на развитие утомления»

Задание: Сгибайте руку с гантелями одной массы в разном темпе: редком, среднем и частом. Число движений, время наступления утомления и выполненную работу запишите в таблицу.

продолжительность прослеживается

при среднем ритме работы.

Практическая работа №3

«Влияние вида мышечных сокращений на развитие утомления».

Задание:

а) Возьмите груз массой 3-5 кг и держите его вытянутой рукой на уровне плеча. Заметьте время, когда рука начнет опускаться.

б) Возьмите тот же груз в руку и поднимайте его на тот же уровень и опускайте. заметьте время утомления в этом случае.

в) Сравните динамическую и статическую работу.

Вывод: Мышцы быстрее утомляются при статичес т.к. при однообразном положении мышцы в ней накапливаются продукты распада и утомляется нервна система, в результате чего появляются болевые ощущения.

Для организма статическая работа утомительна тем,что при длительном статическом напрч\яжении мышц сдавливаются кровеносные сосуды, питающие их Через сдавленные артерии ухудшается снабжение мышц кислородом и питательными веществами, а через сдавленные вены нарушается отток крови, содержащей продукты распада.

При динамической работе поочерёдно сокращаются различные группы мышц. Нервная система управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это даёт им возможность работать экономно.

Практическая работа №4

«Влияние тренированности мышц на развитие утомления»

Способность мышц выполнять работу зависит от их тренированности, которая повышает мышечную силу, действует благоприятно на мы­шцы и на состояние скелета.
В данной группе работу выполняют два ученика: один занимается в спортивной секции, другой - только на уроках физкультуры.

Вывод. Чем лучше развиты мышцы, тем продолжительнее их работа, несмотря на увеличение нагрузки, и медленнее наступает утомление.

Два человека поспорили, как лучше нести груз: переменно правой и левой рукой без отдыха или нести его в правой руке, потом отдыхать и снова нести в той же руке?

Ответьте, - когда скорее восстановилось рабочее состояние правой руки, при отдыхе или при работе левой рукой? Какое значение для мышечной системы имеет активный отдых?

А теперь мы с вами проведем другой опыт - демонстрирующие опыты с динамометром.

На доске:

I Правая рука отдых 30 сек Правая рука
II Правая рука левая Правая рука

Какой вывод? - Правая рука лучше отдыхает, когда работает левая, т.к возбуждение, возникающее при работе левой руки вызывает в центрах правой руки головного мозга процесс торможения, и отдых правой руки становится полноценнее. Над изучением влияния различных факторов на работоспособность человека работал русский ученый физиолог И.М. Сеченов, создатель известной вам работы «Рефлексы головного мозга». И.М. Сеченов является создателем «Физиологии труда».

Быстрее восстанавливается работоспособность правой
руки при работе левой рукой. Активный отдых быстрее
снимает утомление мышц, которые принимали
участие в работе

(Для работы мышц необходимы нервные импульсы и энергия, которая образуется в результате окисления органических веществ в присутствии кислорода. )

Проверка усвоения нового материала

Почему при ручной стирке белья спина устаёт больше, чем руки.

Мышцы спины функционируют в статическом режиме, то есть способствуют сохранению одной и той же позы длительное время. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При одновременном сокращении многих мышечных волокон работа не может быть очень продолжительной – мышцы устают. Руки совершают динамическую работу. Мышцы сокращаются поочерёдно.

1. От чего зависит работа мышц?

2. Что такое утомление?

3. Какие условия влияют на развитие утомления?

4. С помощью чего восстанавливается работоспособность мышц? К чему приводит малоподвижный образ жизни?

Работа мышц необходимое условие их жизнедеятельности. Длительная бездеятельность мышц ведёт к их атрофии и потери ими работоспособности. Тренировка мышц способствует увеличению их объёма, силы и работоспособности, что влияет на развитие всего организмаПодумайте, достаточно ли в вашем режиме дня двигательной активности.

Выставляются оценки за самостоятельные ответы и работу каждой группы.

Домашнее задание .

Подумайте и составьте физические упражнения, которые бы развивали различные группы мышц, для сохранения правильной осанки и работоспособности мышц.

Зарубежные ученые, видя, что одними гуморальными теориями утомления не объяснить, стали заниматься изучением утомляемости нервных проводников. Они утверждали, что под влиянием длительного прохождения импульсов возбуждения (например при раздражении электрическим током) нервные проводники утомляются.

Русский же физиолог Н. Е. Введенский, подвергнув критике ряд ошибок в опытах западных ученых, доказал на фактах, что нервные проводники практически неутомляемы и что в нервах физиологическое проведение возбуждения происходит с минимальной тратой энергии. Следовательно, причина утомления крылась не в мышце и не в нервном проводнике. Естественно, что мысль ученых обратилась к изучению работоспособности нервных клеток.

Одним из первых, кто на ярком и интересном опыте сумел показать, куда тянутся нити утомления, был И. М. Сеченов. Усиленное изучение вопросов физиологии труда в нашем отечестве началось именно его блистательными работами. Прекрасные исследования И. М. Сеченова «Участие нервной системы в рабочих движениях человека» и «Очерк рабочих движений человека» и по сей день служат настольными руководствами для исследователей, изучающих физиологию труда. Занимаясь вопросами утомления, И. М. Сеченов искал не только причины утомления, но и стремился найти рациональные меры борьбы с этим состоянием.

Вообразим Ивана Михайловича Сеченова, сидящего за простым прибором, несколько напоминающим описанный выше эргограф. Только на сеченовском эргографе работал уже не один палец, а вся рука, движения которой были подобны тем, какие совершаются при пилке дров. Груз в определенном ритме поднимается и опускается с каждым взмахом руки. Проходит 4 часа, рука уже сделала 4800 движений, высота поднятия груза все более и более уменьшается, надвигается утомление. С этим неотвратимым явлением решает вступить в борьбу пытливый ум ученого, он ищет то «целебное лекарство», которое бы могло устранить утомление.

Ученый находит, что кратковременная работа левой руки снимает утомление правой руки гораздо быстрее, чем длительный отдых.

И. М. Сеченов объяснил это следующим образом: кратковременная работа левой (не работающей) рукой рождает в чувствующих нервах мышц импульсы возбуждения, несущиеся в центральную нервную систему, где они как бы перестраивают работу нервной системы, возбуждая и освежая ее, настраивая на новый плодотворный рабочий ритм. Если это так, рассуждал И. М. Сеченов, значит и легкое электрическое раздражение левой руки также должно снимать утомление. На самом деле так и оказалось: как внешние благотворные раздражения, сообщающие нам хорошее и приятное настроение (песня и музыка, соревнование и интерес к работе), вызывая возбуждение анализаторов, * повышают работоспособность нервной системы и нашего мозга, так и незначительная работа незанятой трудом левой рукой или слабые электрические раздражения ее уменьшают утомление. Таким образом И. М. Сеченов показал, что сущность утомления коренится в процессах, происходящих в центральной нервной системе.

Изучением явления, открытого И. М. Сеченовым, занимались и занимаются многие советские физиологи (Н. К. Верещагин, С. И. Крапивенцева, М. Е. Маршак, Г. В. Попов, А. Д. Слоним и др.). В последнее время, например, советский ученый Ш. А. Чахнашвили показал, что восстановление работоспособности утомленной руки происходит не только при активном отдыхе, связанном с деятельностью другой руки, но и при кратковременной работе, производимой во время отдыха нижними конечностями, мышцами туловища и шеи, жевательными мышцами. Оказалось, что сокращение мышц шеи (при движении головы) в течение 10-секундного отдыха увеличивает восстановление работоспособности утомленной руки на 61-75% по сравнению с «пассивным» отдыхом той же продолжительности.

* Анализатор представляет собой комплексное образование, включающее в себя рецептор, чувствительный нерв и нервный центр в коре больших полушарий. Рецепторы (от латинского слова recipio - воспринимаю) это чувствительные нервные окончания в мышце или другом органе (глаз, ухо). Восприятие внешних и внутренних раздражений осуществляется не рецепторами, как таковыми, а всей системой анализатора в целом. Учение об анализаторах впервые введено в физиологическую науку .

Способность человека совершать длительное время физическую (мышечную) работу называют физической работоспособностью. Величи­на физической работоспособности человека зависит от возраста, пола, трени­рованности, факторов окружающей среды (температуры, времени суток, со­держания в воздухе кислорода и т.д.) и функционального состояния организ­ма. Для сравнительной характеристики физической работоспособности раз­личных людей рассчитывают общее количество произведенной работы за 1 минуту, делят его на массу тела (кг) и получают относительную физиче­скую работоспособность (кг*м/мин на 1кг массы тела). В среднем уровень физической работоспособности юноши 20 лет составляет 15,5 кг*м/мин на 1кг массы тела, а у юноши-спортсмена того же возраста он достигает 25. В последние годы определение уровня физической работоспособности широко используют для оценки общего физического развития и состояния здоровья детей и подростков.

Длительные и интенсивные физические нагрузки приводят к вре­менному снижению физической работоспособности организма. Это фи­зиологическое состояние называют утомлением. В настоящее время пока­зано, что процесс утомления затрагивает, прежде всего, ЦНС, затем нерв­но-мышечный синапс и, в последнюю очередь - мышцу. Впервые значение нервной системы в развитии процессов утомления в организме было отмече­но И.М.Сеченовым. Доказательством справедливости этого заключения мож­но рассматривать обстоятельство, что интересная работа долго не вызывает утомления, а неинтересная - весьма быстро, хотя мышечные нагрузки в пер­вом случае могут даже превосходить работу, совершаемую тем же самым че­ловеком во втором случае.

Утомление представляет собой нормальный физиологический про­цесс, выработанный эволюционно для защиты систем организма от сис­тематического переутомления, которое является патологическим процессом и характеризуется расстройством деятельности нервной системы и других физиологических систем организма.

7.2.5. Возрастные особенности мышечной системы

Мышечная система в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц как структурных единиц мышечной системы происходит гетерохронно, т.е. сначала образуются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка в данном возрастном этапе. Процесс "чернового" формирования мышц заканчивается к 7-8 неделе пренатального развития. После рождения процесс формирования мышечной системы продолжается. В частности, интенсивный рост мышечных волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатный период. К 14 -16 годам микроструктура скелетной мышечной ткани практически полностью созревает, но утолщение мышечных волоков (со­вершенствование их сократительного аппарата) может продолжаться до 30 -35 лет.

Развитие мышц верхних конечностей опережает развитие мышц нижних конечностей. У годовалого ребенка мышцы плечевого пояса и рук развиты значительно лучше, чем мышцы таза и ног. Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мышцы предплечья фор­мируются раньше мелких мышц кисти. Особенно интенсивно мышцы рук развиваются в 6 - 7 лет. Очень быстро общая масса мышц нарастает в пе­риод полового созревания: у мальчиков - в 13-14 лет, а у девочек - в 11- 12 лет. Ниже приведены данные, характеризующие массу скелетных мышц в процессе постнатального онтогенеза.

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани. Изменяется мышечный тонус. У новорожденного отмечается повы­шенный мышечный тонус, а мышцы-сгибатели конечностей преобладают над мышцами-разгибателями. В результате руки и ноги грудных детей находятся чаще в согнутом состоянии. У них плохо выражена способность мышц к расслаблению (с этим связана некоторая скованность движений детей), кото­рая с возрастом улучшается. Только после 13 - 15 лет движения становятся более пластичными. Именно в этом возрасте заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота, сила, ловкость и выносли­вость. Их развитие происходит неравномерно. Прежде всего, развиваются быстрота и ловкость.

Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое ребенок в состоянии произвести за единицу времени. Она определя­ется тремя показателями:

1) скоростью одиночного движения,

2) временем двигательной реакции и

3) частотой движений.

Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4 -5 лет и к 13-15 годам достигает уровня взрослого. К этому же возрасту уровня взрослого достигает и время простой двигательной реакции, которое обу­словлено скоростью физиологических процессов в нервно-мышечном ап­парате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7 -10 лет она выше, чем у девочек, а с 13 - 14 лет частота движений девочек превышает этот показатель у мальчиков. Наконец, максимальная частота движений в заданном ритме также резко уве­личивается в 7 - 9 лет. В целом, скорость движений максимально развивается к 16-17 годам.

До 13- 14 лет завершается в основном развитие ловкости, которая свя­зана со способностью детей и подростков осуществлять точные, координиро­ванные движения. Следовательно, ловкость связана:

1) с пространственной точностью движений,

2) с временной точностью движений,

3) с быстротой решения сложных двигательных задач.

Наиболее важен для развития ловкости дошкольный и младший школь­ный период. Наибольший прирост точности движений наблюдается с 4 - 5 до 7 - 8 лет. Интересно, что спортивная тренировка оказывает благотворное влияние на развитие ловкости и у 15 - 16 летних спортсменов точность дви­жений в два раза выше, чем у нетренированных подростков того же возраста. Таким образом, до 6 - 7 лет дети не в состоянии совершать тонкие точные движения в предельно короткое время. Затем постепенно развивается про­странственная точность движений, а за ней и временная. Наконец, в послед­нюю очередь совершенствуется способность быстро решать двигатель­ные задачи в различных ситуациях. Ловкость продолжает улучшаться до 17-18 лет.

Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школь­ном возрасте, особенно интенсивно сила увеличивается с 10 - 12 лет до 16 -17 лет. У девочек прирост силы активируется несколько раньше, с 10 - 12 лет, а у мальчиков - с 13 - 14 лет. Тем не менее, мальчики по этому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек.

Позже других двигательных качеств развивается выносливость, характеризующаяся тем временем, в течение которого сохраняется достаточ­ный уровень работоспособности организма. Существуют возрастные, поло­вые и индивидуальные отличия в выносливости. Выносливость детей до­школьного возраста находится на низком уровне, особенно к статической работе. Интенсивный прирост выносливости к динамической работе наблюдается с 11 - 12 лет Так, если принять объем динамической работы детей 7 лет за 100%, то у10-летних он составит 150%, а у 14-15-летних - более 400%. Так же интенсивно с 11-12 лет у детей нарастает выносливость к статическим нагрузкам. В целом, к 17-19 годам выносливость составляет около 85% от уровня взрослого. Своего максимального уровня она достигает к 25 - 30 го­дам.

Развитие движений и механизмов их координации наиболее интен­сивно идет в первые годы жизни и в подростковый период. У новорожденно­го координация движений очень несовершенна, а сами, движения имеют толь­ко бузусловно-рефлекторную основу. Особый интерес вызывает плаватель­ный рефлекс, максимальное проявление которого наблюдается примерно к 40 дню после рождения. В этом возрасте ребенок способен совершать в воде плавательные движения и держаться на ней до 1 5 минут. Естественно, что го­лова ребенка должна поддерживаться, так как его собственные мышцы шеи еще очень слабы. В дальнейшем рефлекс плавания и другие безусловные рефлексы постепенно угасают, а им на смену формируются двигательные на­выки. Все основные естественные движения, свойственные человеку (ходь­ба, лазанье, бег, прыжки и т.д.) и их координация формируются у ребенка в основном до 3 - 5 лет. При этом большое значение для нормального развития движений имеют первые недели жизни. Естественно, что и в дошкольном возрасте координационные механизмы еще очень несовершенны. Несмотря на это, дети способны овладевать относительно сложными движениями. В ча­стности, именно в этом возрасте они учатся орудийным движениям, т.е. дви­гательным умениям и навыкам пользоваться инструментом (молотком, ключом, ножницами). С 6 - 7 лет дети овладевают письмом и другими дви­жениями, требующими тонкой координации. К началу подросткового перио­да формирование координационных механизмов в целом завершается, и все виды движений становятся доступными для подростков. Конечно, совер­шенствование движений и их координации при систематических упражнени­ях возможно и в зрелом возрасте (например, у спортсменов, музыкантов и др.).

Совершенствование движений всегда тесно связано с развитием нервной системы ребенка. В подростковом периоде очень часто координа­ция движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Обычно к 15 - ] 6 годам это временное ухудшение бесследно исчезает. Общее формирование координационных механизмов заканчивается в конце подро­сткового возраста, а к 18 - 25 годам они полностью достигают уровня взрос­лого человека. Возраст в 18-30 лет считают «золотым» в развитии моторики человека. Это возраст расцвета его двигательных способностей.

Под утомлением следует понимать временное понижение работоспособности клетки, органа или организма, которое возникает в результате работы и исчезает после отдыха.

Утомление мышцы . Если на изолированную мышцу наносить одиночные ритмические раздражения индукционным током с частотой 1-2 раза в секунду и на барабане кимографа записывать ее сокращения (миограмма ), то можно отметить следующие явления. В первый период опыта наблюдается нарастание величины мышечных сокращений. Повышение работоспособности мышцы является результатом увеличения обменных процессов, возбудимости и лабильности. Затем в течение продолжительного времени наблюдается постоянная амплитуда сокращений мышцы. В дальнейшем отмечается постепенное снижение сократительного эффекта мышцы вплоть до отсутствия ее ответной реакции, что свидетельствует о развитии утомления (рис. 68).

Анализ миограмм показывает, что по мере развития утомления увеличивается продолжительность одиночного мышечного сокращения, главным образом за счет замедленного расслабления мышцы. В дальнейшем увеличивается латентный период сокращения и порог раздражения. При развитии утомления значительно нарастает хронаксия мышцы. Причинами возникающего в мышце утомления являются накопление продуктов обмена веществ (молочная, фосфорная кислоты и др.), уменьшение запаса кислорода и истощение энергетических ресурсов.

Утомление нервно-мышечного препарата . На нерв наносят достаточно сильные (или частые) раздражения и на барабане кимографа регистрируют кривую мышечных сокращений. При длительном раздражении нерва наблюдается постепенное снижение амплитуды сокращений и даже отсутствие ответной реакции мышцы (см. рис. 68). Ослабление силы наносимого раздражения или уменьшение его частоты также не сопровождается ответной реакцией мышцы, что свидетельствует о развитии утомления в нервно-мышечном препарате (см. рис. 68, Б).

Для того чтобы ответить на вопрос, в какой структуре нервно-мышечного препарата в первую очередь развивается утомление, перейдем к прямому раздражению мышцы стимулами исходной силы или частоты. В этом случае наблюдается восстановление механической реакции мышцы. Логично предположить, что утомление развилось либо в нерве, либо в мионевральном синапсе. Работами Н. Е. Введенского установлено, что нерв практически неутомляем. Следовательно, утомление в первую очередь развивается в области мионеврального синапса нервно-мышечного препарата лягушки, что связывают с истощением запасов медиатора в терминали нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата, то окажется, что функциональная подвижность мионеврального синапса самая низкая (рис. 69). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление, как в структуре с более низкой лабильностью.

Отечественные физиологи И. М. Сеченов, И. П.Павлов, А. А. Ухтомский, Л. А. Орбели к проблеме утомления целостного организма подходили с позиций ведущей роли в ней центральной нервной системы. В организме, единство которого обеспечивается совместной деятельностью центральных и периферических нервных механизмов, утомление развивается раньше всего в нервных центрах.

На быстроту наступления утомления при длительном выполнении физической или умственной работы оказывают влияние режим жизни человека, условия его питания, сна, состояния центральной нервной системы, степень тренированности и т. д.

В конце прошлого столетия физиологи начали изучать отдельные проявления утомления. Итальянский ученый Моссо предложил эргографический метод исследования у человека процесса утомления, наступающего при мышечной работе. С помощью прибора эргографа было изучено влияние ритма выполняемой работы и величины поднимаемого груза на скорость возникновения утомления. Сущность эргографического метода состоит в том, что обследуемому предлагают путем разгибания и сгибания пальца верхней конечности, фиксированной в приборе, поднимать и опускать определенной величины груз в ритме ударов метронома. Движения пальца регистрируют на барабане кимографа. Кривую мышечных сокращений, записанную с помощью эргографа, называют эргограммой (рис. 70). Было установлено, что на развитие утомления в первую очередь оказывает влияние ритм выполняемой работы.

И. М. Сеченов изучал утомление, регистрируя сокращение мышц при поднятии груза на эргографе, сконструированном им самим. И. М. Сеченов обнаружил, что работоспособность утомленной руки во время ее отдыха восстанавливается полнее и лучше в том случае, если в этот период выполняет работу другая рука. Такое же влияние на работоспособность утомленной руки оказывает раздражение индукционным током афферентных нервов кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.

Анализ установленных фактов позволил И. М. Сеченову прийти к заключению о том, что отдых, сопровождающийся умеренной работой мышечных групп, является более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем покой - пассивный отдых . В физиологии появилось понятие активный отдых .

Увеличение работоспособности после активного отдыха обусловлено повышением возбудимости нейронов центральной нервной системы под влиянием нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов, а также адаптационно-трофическим воздействием симпатической нервной системы на утомленные мышечные группы (И. М. Сеченов, Л. А. Орбели).

Таким образом, лучшим способом борьбы с утомлением является смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.