Автореферат: Физиологические аспекты оптимизации постнагрузочного восстановления и повышения эрготермической резистентности человека при напряженной двигательной деятельности

Физическая нагрузка с возрастающей мощностью в разных микроклиматических режимах вызывала одинаковые по характеру изменения РЭГ показателей несмотря на различия их исходных уровней. Однако в большей степени изменения отмечались в процессе работы в жарком влажном микроклимате, что проявлялось снижением реографического дикротического и диастолического индексов, а также вено-артериального отношения до минимальных значений к моменту отказа. Одновременно наблюдалось непрерывное увеличение максимальной скорости быстрого наполнения крупных артерий и средней скорости медленного наполнения средних артерий головного мозга, достигающих максимального уровня к периоду отказа. Параллельно отмечался быстрый рост ре-ографического систолического индекса и венозного оттока из региона при максимуме в конце цикла нагрузки мощностью 200 Вт, после чего начиналось его снижение. В целом, совокупность обнаруженных сдвигов свидетельствовала о развитии к концу заданной работы во влажной нагревающей среде резко выраженной гипотонии крупных, средних и мелких артерий, артериол и вен, а также об избыточном кровенаполнении мозговых сосудов и ухудшении венозного оттока крови из бассейна головного мозга. При такой же работе в комфортном или теплом микроклимате выявленные различия (по сравнению с жарким влажным микроклиматом) проявлялись стабилизацией показателей РЭГ на уровнях, достигнутых после 3-го цикла нагрузки. Таким образом, приведенные данные позволяют заключить, что по динамике и абсолютным значениям РЭГ показателей можно судить о сохранении ауторегуляции мозгового кровотока или приближающейся утраты этой ауторегуляции.

Как показали психофизиологические исследования, мышечная работа возрастающей мощности при режиме 1 к моменту отказа от ее выполнения не оказывала существенного влияния на состояние ЦНС, нервно-мышечного аппарата и субъективный статус обследуемых. Вместе с тем, при режиме 2 отмечалось снижение точной координации движений, ухудшение самочувствия и активности, а при режиме 3 происходили достоверные изменения всех анализируемых показателей, которые свидетельствовали о развитии возбуждения в ЦНС, снижении сенсомоторной координации и статической мышечной выносливости, а также ухудшении самочувствия, активности и настроения.

Таким образом, динамическая работа ступенчато повышающейся мощности в условиях комфортного, теплого и жаркого микроклимата сопровождалась стремительными и резкими сдвигами со стороны внешнего дыхания, энергопродукции, системной кардиогемодинамики и церебрального кровообращения на фоне слабо или умеренно выраженных изменений ЦНС, теплового и субъективного состояния и физической работоспособности человека.

Обоснование выбора информативных критериев оценки переносимости предельной физической нагрузки субмаксимальной мощности в разных условиях теплоотдачи

В процессе проведенных исследований установлено, что в комфортном (режим 1) и теплом (режим 2) микроклимате возможная продолжительность работы субмаксимальной мощности оказалась приблизительно одинаковой и составляла 603 мин. При этом, основной причиной преждевременного отказа от продолжения работы явилось появление мышечного дискомфорта в работающих мышцах нижних конечностях и желание в связи с этим прекратить исследование.

С другой стороны, выполнение одной и той же работы в разных микроклиматических условиях сопровождалось разнонаправленными по характеру динамики изменениями показателей теплового состояния обследуемых. Так, в первые 20 мин физической нагрузки при режиме 1 происходило повышение Тor на 0,5±0,07°С, СВТ кожи на 2,8±0,2°С, СТТ на 0,5±0,06°С и Q на 1,7 кДж/кг. В дальнейшем эти показатели практически не изменялись и удерживались до конца работы на уровнях, достигнутых в начальном ее периоде. Такая динамика анализируемых параметров свидетельствовала о том, что через 20 мин воздействия интенсивной физической нагрузки наступала термостабилизация организма при повышенном его теплосодержании, отличающемся от исходного не более чем на 2,0±0,3 кДж/мин. Отсюда следует, что при режиме 1 условия для теплоотдачи являются близкими к оптимальным, поскольку система терморегуляции обеспечивает поддержание температурного гомеостаза человека.

При режиме 2 на 10-й мин работы регистрировалось более выраженное увеличение СВТ кожи, которая в ходе дальнейшего выполнения работы медленно нарастала и к моменту отказа достигала 35,2±0,2°С. Температура тела (Тor) в первые 10 мин работы оставалась на уровне исходной (36,6±0,05°С), после чего происходило ее постепенное повышение до 37,0±0,06°С. Со стороны СТТ и Q также отмечался замедленный рост значений, конечные величины которых указывали на умеренный перегрев организма человека. В таких условиях гипертермии, обусловленной работой с большим расходом энергии и уменьшением испарительной теплоотдачи при повышенной влажности воздуха, ухудшалось состояние ЦНС, снижалась физическая работоспособность, а также отмечалось уменьшение статической выносливости мышц кисти и предплечья.

Дальнейшее повышение температуры и влажности воздуха (режим 3) приводило к резкому ограничению теплоотдачи. В результате предельная длительность работы сокращалась до 52±4 мин и ее выполнение сопровождалось непрерывным возрастанием величин показателей теплового состояния организма. При этом основной причиной развившейся гипертермии явилось резкое ограничение теплопотерь путем потоиспарения при высокой влажности воздуха и дополнительное образование метаболического тепла за счет возрастания интенсивности газоэнергообмена в последние 10 мин физической нагрузки. Следствием явилось статистически значимое снижение способности к точной координации движений и уменьшение статической выносливости мышц кисти и предплечья относительно исходных значений.

Таким образом, изменения показателей теплового состояния организма в ходе работы субмаксимальной мощности при различных параметрах микроклимата можно рассматривать как информативные критерии для оценки степени гипертермии, развившейся в этих условиях. В качестве таких критериев в табл. 7 приведены конечные величины показателей теплового состояния спортсменов, позволяющих диагностировать: отсутствие перегрева (режим 1), умеренный перегрев (режим 2), значительный перегрев (режим 3).

Согласно дальнейшим исследованиям переносимость действия интенсивной физической нагрузки и ее сочетания с затрудненной теплоотдачей оказалась тесно связанной с результативностью функционирования сердечно-сосу-дистой системы (рис. 4). Так, при всех микроклиматических режимах в течение первых 10 мин физической нагрузки происходило резкое увеличение исходной ЧСС, которая в дальнейшем либо оставалась на относительно стабильном уровне (режим 1), либо медленно нарастала (режимы 2 и 3). Систолический объем крови в начальном периоде нагрузки отчетливо уменьшался, а затем удерживался на одном уровне, составляя 7275 мл (режим 1) и 6568 мл (режим 2), или продолжал снижаться, приближаясь к 5458 мл (режим 3) в момент отказа от продолжения работы. Для динамики МОК характерным оказался первоначальный рост значений (до 10 мин) с последующей стабилизацией на разном уровне в зависимости от условий окружающего микроклимата.

Таблица 7. Величины показателей теплового состояния спортсменов к концу непрерывной работы субмаксимальной мощности при трех микроклиматических режимах (M±m)

Из полученных данных следует, что только в микроклимате с оптимальными условиями теплоотдачи, обеспечивающими поддержание температурного гомеостаза человека при мышечной работе субмаксимальной мощности возможна стабилизация основных параметров деятельности сердца. Такое постоянство свидетельствует о наступлении через 10 мин работы периода устойчивого состояния («Study State»), когда производительность сердца соответствует энергетическим потребностям организма при определенном виде физической нагрузки в конкретных микроклиматических условиях. В то же время по мере повышения температуры и влажности окружающей среды от уровня оптимальных возрастает напряжение сердечной деятельности и снижается ее эффективность, особенно при резко выраженном ограничении испарительной теплоотдачи. Это подтверждали характер динамики и показателей, отражающих системное артериальное давление и общее периферическое сосудистое сопротивление (рис. 5).

В динамике СГД наблюдались следующие фазы: «подъем» - первые 10 мин работы (режимы 1 и 2); «стабилизация» - последующие 50 мин (режим 1) или 40 мин (режим 2); «снижение» - последние 10 мин работы (режим 2). При режиме 3 СГД характеризовалось непрерывным снижением (рис. 6). Сходный характер приобретала динамика ОПСС (рис.6).

Рис. 4. Динамика ЧСС, СО крови и МОК при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах:

1 - комфортный микроклимат (Т=18±1°С, =68±1%, V=0,3±0,1м/с);

2 - теплый влажный микроклимат (Т=25±1°С, =75±1%, V=0,3±0,1м/с);

3 - жаркий влажный микроклимат (Т=31±1°С, =85±1%, V=0,3±0,1м/с).

Рис. 5. Динамика АДс АДд при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах.

Рис. 6. Динамика СГД и ОПСС при мышечной работе субмаксимальной мощности в трех микроклиматических режимах.

Таким образом, на основании анализа полученных результатов представляется возможным выделить 3 варианта динамики системного АД, интегративным показателем которого считается СГД: относительная стабилизация на повышенном уровне (оптимальный микроклимат); относительная стабилизация, сменяющаяся срывом (теплый микроклимат); непрерывное снижение (жаркий влажный микроклимат). При этом выделенные варианты динамики СГД могут быть обусловлены разнонаправленными сдвигами МОК (подъем и стабилизация на разных уровнях) и ОПСС (резкое падение и стабилизация на пониженном уровне или непрерывное снижение).

Наиболее интересным представляется третий вариант динамики, в котором уже в первые 10 мин интенсивной мышечной работы в условиях жаркой и влажной среды происходит терморегуляторное расширение кожных сосудов, приводящее к увеличению емкости сосудистого русла кожи. Возникающее при этом относительное уменьшение объема циркулирующей крови вызывает рост МОК за счет резкого увеличения ЧСС и снижения СО. В результате быстрого падения ОПСС уменьшается АДд, и повышается АДс. При дальнейшей работе с энерготратами порядка 46 кДж/мин повышение теплопродукции приводит к интенсификации потоотделения, в результате чего рабочая нагрузка на сердечно-сосудистую систему постоянно нарастает, а результативность функционирования непрерывно снижается. Об этом свидетельствовала и динамика СГД, которая характеризовалась неуклонным уменьшением значений на фоне продолжающегося роста ЧСС и снижения СО, ОПСС, АДд. При этом АДс удерживалось на повышенном, а МОК на относительно низком уровне. В совокупности, выявленные разнонаправленные сдвиги на сочетанное воздействие физической и термической нагрузок могут свидетельствовать о значительном снижении компенсаторных возможностей системы кровообращения. Именно этим объясняется сокращение предельной длительности непрерывной работы субмаксимальной мощности до 52±4 мин. Отсюда следует, что значения показателей кардиогемодинамики перед наступлением отказа от продолжения работы большой мощности можно рассматривать в качестве значимых оценочных критериев функционального перенапряжения организма человека во влажной нагревающей среде (табл. 8).

Таблица 8. Величины показателей функционального перенапряжения организма обследуемых при непрерывной работе субмаксимальной мощности в условиях жаркого влажного микроклимата (М±m)

Согласно проведенным реоэнцефалографическим исследованиям, оптимальные условия для поддержания баланса между притоком артериальной крови в головной мозг и оттоком венозной крови из региона обеспечивались в комфортном микроклимате. На это указывали начальные (до работы) меньшие значения МСБН, ССМН, РСИ, ВО и большие значения РДИ, В/А, ДИ (режим 1) относительно данных при режимах 2 и 3 (табл. 9).

Начало интенсивной мышечной работы (10 мин) в комфортном (режим 1) и теплом (режим 2) микроклимате сопровождалось резким увеличением МСБН кровью мозговых артерий крупного калибра, после чего значения этого показателя до 50 мин продолжали расти и далее незначительно уменьшались в последние 10 мин нагрузки. Одновременно с началом исходные значения РДИ, ДИ и В/А быстро снижались, а затем сохранялись на пониженном уровне до конца нагрузки. Для РСИ были характерны две фразы: «фаза подъема» - в течение 40 мин работы и «фаза стабилизации» - оставшиеся 20 мин. Резкий подъем ВО крови из региона отмечался на 10-й мин, который в дальнейшем сменялся медленным нарастанием до момента прекращения работы.

Описанная динамика РЭГ показателей указала на то, что при выполнении работы субмаксимальной мощности в микроклиматических условиях, исключающих возможность перегрева человека (режим 1) или вызывающих его умеренный перегрев (режим 2), развивается процесс относительной стабилизации суммарного пульсового кровенаполнения головного мозга. При этом происходило увеличение скорости кровенаполнения крупных и средних мозговых артерий, а также падение тонуса мелких, артерий и артериол. В результате постепенное повышение систолического притока крови в головной мозг сменялось его стабилизацией на новом уровне за счет резкого подъема венозного оттока в начале работы и его дальнейшим замедленным нарастанием.

Таблица 9. Величины реоэнцефалографических показателей у спортсменов до и в конце непрерывной работы субмаксимальной мощности при трех микроклиматических режимах (М±m)