Деятельность сердечно-сосудистой системы при физической нагрузке

Увеличение выброса адреналина из мозгового вещества надпочечников в сосудистое русло стимулирует работу сердца и суживает сосуды внутренних органов. Все это способствует нарастанию величины АД, увеличению кровотока через сердце, легкие, мозг.

Адреналин возбуждает симпатическую нервную систему, которая усиливает деятельность сердца, что также способствует повышению АД. Во время физической активности кровоснабжение мышц возрастает в несколько раз.

Скелетные мышцы при своем сокращении механически сдавливают тонкостенные вены, что способствует увеличенному венозному возврату крови к сердцу. Кроме того, повышение активности нейронов дыхательного центра в результате нарастания количества углекислого газа в организме приводит к увеличению глубины и частоты дыхательных движений. Это же в свою очередь увеличивает отрицательное внутригрудное давление — важнейший механизм, способствующий венозному возврату крови к сердцу.

При интенсивной физической работе минутный объем крови может составлять 30л и более, это в 5−7 раз превышает минутный объем крови в состоянии относительного физиологического покоя. При этом ударный объем сердца может быть равен 150−200 мл и более. Значительно увеличивается число сердечных сокращений. По некоторым данным, пульс может возрасти до 200 в 1 мин и более. АД в плечевой артерии повышается до200 мм рт.ст. Скорость кругооборота крови может увеличиваться в 4 раза.

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена группами «светлых» клеток «, расположенных среди экзокринной ткани, которые называются островками поджелудочной железы, или островками Лангерганса. Масса этой ткани в поджелудочной железе не превышает 1−2%. Больше содержит ее хвостовой отдел железы. Островки, особенно их центральная часть, хорошо оснащенные капиллярами. Иннервация поджелудочной железы осуществляется ветвями симпатичных, блуждающего и спинальных нервов. Непосредственно в островках заканчиваются постганглионарные симпатические и парасимпатические волокна. В островках поджелудочной железы выделяют три основных типа клеток (бета-, альфа-и дельта-), которые различаются по характеру секреторных гранул и видом производимых гормонов. Основную массу островков Лангерганса составляют бета-клетки.

Гормоны островков поджелудочной железы. В бета-клетках синтезируется гормон инсулин (в форме проинсулина), в альфа-клетках — глюкагон, в дельта-клетках — соматостатин. Кроме того, из экстрактов ткани поджелудочной железы выделены гормоны ваготонин, центропнеин, бомбезин и липокаин.

Инсулин — белковый гормон, в состав которого входит цинк. Он является первым гормоном и первым белком, синтезированным искусственно.

Инсулин участвует в регуляции углеводного, белкового и липидного обмена. Под его воздействием уменьшается концентрация сахара в крови — возникает гипогликемия. Это связано с тем, что инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, усиливая поступление глюкозы внутрь клетки (за исключением клеток головного мозга), способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах, снижает глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот). Кроме влияния на углеводный обмен, инсулин стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетки. Он также участвует в регуляции жирового обмена, способствуя образованию высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена (липогенеза), а также усиливая способность жировой ткани и клеток печени к захвату свободных жирных кислот и накопление их в форме триглицеридов (липидогенез).

В механизме действия инсулина на углеводный обмен важную роль играют специфические рецепторы, расположенные на плазматической мембране клеток-мишеней. Взаимодействие инсулина с рецепторами реализуется через подавление аденилатциклазы и активации тирозинкиназы, которая способствует проникновению инсулина в клетку и повышению активности гексокиназы (первая стадия гликолиза). Кроме этого, активизируется пентозный шунт с последующим образованием НАД (НАДФ)-никотинамидных коферментов, которые нужны для осуществления липогенеза.

Глюкагон усиливает гликогенолиз в печени и повышает уровень глюкозы в крови за счет активации цАМФ. В этом глюкагон является антагонистом инсулина и синергистов адреналина. Глюкагон способствует глюконеогенеза, ускоряет окисление жирных кислот в печени.

Таким образом, инсулин увеличивает потребление глюкозы клетками, способствует превращению глюкозы в гликоген, уменьшая таким образом количество сахара в крови. Благодаря действию инсулина содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне, благоприятном для протекания процессов жизнедеятельности. При недостаточном образовании инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что приводит к развитию болезни сахарный диабет. Не использованный организмом сахар выводится с мочой. Больные пьют много воды, худеют. Для лечения этого заболевания необходимо вводить инсулин. Глюкагон —является антагонистом инсулина и оказывает противоположное действие, т. е. усиливает расщепление гликогена до глюкозы, повышая ее содержание в крови.

Другие горомоны имеют следующее значение на организм:

Ваготонин повышает тонус блуждающих нервов, их активность.

Хентропнеин возбуждает дыхательный центр, способствует расслаблению гладких мышц бронхов, вследствие чего их просвет увеличивается.

Центропнеин повышает способность гемоглобина эритроцитов связывать кислород и улучшает его транспорт.

Липокаин участвует в мобилизации жира из депо.

Бомбезин стимулирует выделение пепсина желудком и отвечает за насыщение организма.

Полноценное регулирование углеводного и жирового обмена крайне важно для организма, поэтому такие заболевания как сахарный диабет, ожирение, возникающие при нарушении функций поджелудочной железы, грозят человеку разнообразными тяжелыми последствиями.

Изучение высшей нервной деятельности у детей позволило Н. И. Красногорскому в зависимости от силы, уравновешенности и подвижности нервных процессов, взаимодействия между корой и подкорковыми образованиями головного мозга, а также соотношений между сигнальными системами выделить четыре типа нервной деятельности.

• 1. Сильный, уравновешенный, оптимально возбудимый, быстрый тип. Характеризуется быстрым образованием условных рефлексов, прочность этих рефлексов значительная. Дети этого типа способны к выработке тонких дифференцировок. Безусловнорефлекторная деятельность их регулируется функционально сильной корой. Дети этого типа имеют хорошо развитую речь, с богатым словарным составом.
• 2. Сильный, уравновешенный, медленный тип. У детей этого типа условные связи образуются медленнее, угасшие рефлексы восстанавливаются также медленно. Дети этого типа характеризуются выраженным контролем коры над безусловными рефлексами и эмоциями. Они быстро обучаются речи, только речь у них несколько замедленная. Активны и стойки при выполнении сложных заданий.
• 3. Сильный, неуравновешенный, повышенно возбудимый, безудержный тип. Характеризуется недостаточностью тормозного процесса, сильно выраженной подкорковой деятельностью, не всегда контролируемой корой. Условные рефлексы у таких детей быстро угасают, а образующиеся дифференцировки неустойчивы. Дети такого типа отличаются высокой эмоциональной возбудимостью, вспыльчивостью, аффектами. Речь у детей этого типа быстрая, с отдельными выкрикиваниями.
• 4. Слабый тип с пониженной возбудимостью. Условные рефлексы образуются медленно, неустойчивы, речь часто замедленная. Легкотормозимый тип. Характерна слабость внутреннего торможения при сильно выраженных внешних тормозах, чем объясняется трудность привыкания детей к новым условиям обучения, их изменениям. Дети этого типа не переносят сильных и продолжительных раздражений, легко утомляются.

Мы уже указывали на то, что одной из отличительных черт типов высшей нервной деятельности человека является их пластичность. Пластичность клеток коры больших полушарий, их приспособляемость к меняющимся условиям среды, является морфофункциональной основой преобразования типа. И. П. Павлов считал пластичность типов важнейшей особенностью, позволяющей воспитывать, тренировать и переделывать характер людей.

Дошкольный возраст (первое детство). Это возраст от 3 до 7 лет. Годичные прибавки роста в этот период составляют в среднем 5—8 см, массы — около 2 кг, окружности грудной клетки — 1—2 см. Заметно меняются пропорции тела. К 6—7 годам высота головы составляет 7е длины тела. В возрасте семи лет позвоночник еще гибок, процессы окостенения в нем не завершены.

С 6—7 лет начинается быстрое развитие мышц кистей рук. Особенно интенсивно развиваются мышцы, обеспечивающие прямостояние и ходьбу. К семи годам поперечный размер волокон в этих мышцах становится больше, чем во всех других. Средняя сила мышц обеих рук к шести годам у мальчиков 10,3 кг, правой руки — 4 кг, а левой — 2 кг. Отмечается большая двигательная активность. Движения носят обобщенный характер. Начинают вырабатываться простейшие бытовые двигательные навыки и трудовые движения. Тонус сгибателей преобладает над тонусом разгибателей. Это приводит к тому, что при длительном сидении ребенку трудно держать спину выпрямленной.

К 3—5 годам масса головного мозга по сравнению с массой мозга новорожденного (380—400 г) увеличивается в 3 раза и к семи годам достигает 1250—1300 г. К 2,5 годам пирамидные клетки приобретают характерную для взрослого форму. Продолжительность активного внимания и умственной работоспособности невелика, у детей 5—7 лет она в среднем не превышает 15 мин.

К концу дошкольного периода абсолютные размеры сердца и его масса увеличиваются, а относительно массы тела уменьшаются. Продолжается рост кровеносных сосудов. Относительное сужение просвета кровеносных сосудов вызывает некоторое повышение кровяного давления с возрастом. Развитие симпатической иннервации сердца опережает развитие парасимпатической иннервации. Поэтому у дошкольников частота пульса больше, чем у взрослых, и особенно увеличивается при мышечной деятельности и эмоциях.

К семи годам в основном заканчивается формирование легочной ткани, возрастает глубина дыхания и снижается его частота. К 6—7 годам частота дыхательных движений составляет 20—22 в минуту. Жизненная емкость легких с возрастом увеличивается, в 4 года она составляет около 1100 см 3, а к семи годам достигает 1300—1400 см 3.

С 6—7 лет начинается смена молочных зубов постоянными. Желудочно-кишечный тракт к этому периоду достигает значительного развития.

В дошкольном возрасте еще у многих детей сохраняется дальнозоркая рефракция. Нарастает острота слуха.

В развитии детей дошкольного возраста важнейшая роль принадлежит игровой деятельности и речи. Речь ребенка-дошкольника становится более сложной, с богатым запасом слов.

Дети начинают правильно употреблять падежи, глагольные формы, усваивая их в речевых стереотипах, которые они воспринимают от окружающих лиц.

Возраст от 3 до 5 лет представляет в развитии высшей нервной деятельности ребенка существенные отличия от предыдущего периода. Прежде всего изменяется характер ориентировочных реакций — теперь они определяются вопросом: что это такое?

В выработке новых реакций ребенка теперь все большее значение приобретает использование ранее образованных связей.

Возрастает сила нервных процессов — это видно по снижению тенденции к генерализации возбуждения и по развитию четких индукционных отношений между процессами возбуждения и торможения.

Внешнее торможение перестает играть такую большую роль, как это было ранее. Все большее значение приобретает внутреннее торможение, хотя прочность получаемого тормозного эффекта все еще невелика. Особенно трудной оказывается выработка запаздывательного торможения и следовых рефлексов.

Дети этого возраста вырабатывают большое количество динамических стереотипов. Возможности переделки выработанных стереотипов к пяти годам возрастают. Возросшие сила и подвижность нервных процессов допускают уже переделку стереотипов без особенно больших трудностей. Прочность системы условных связей в стереотипах в возрасте пяти лет оказывается в 2 раза меньшей, чем в 3 года.

На 5-м году жизни появляются первые попытки осмыслить слова, довольно высокого уровня развития достигает способность ребенка обобщать словом многие явления внешнего мира.

С 5 до 7 лет в связи с интенсивным морфофункциональным созреванием коры больших полушарий существенно возрастают сила и подвижность нервных процессов. Дети теперь способны сосредоточивать внимание в течение 15—20 мин и более. Выработанные условные реакции менее поддаются внешнему торможению. Угашение и дифференцирование вырабатываются почти вдвое быстрее, длительнее становятся периоды удержания тормозного состояния. Однако выработка всех видов условного торможения представляет еще большую трудность для нервной системы.

К семи годам ребенок в состоянии удерживать программы действий из ряда движений.

У детей описываемого возраста значительно возрастает роль подражательного и игрового рефлекса. Играя в куклы, дети точно копируют жесты, слова, манеры воспитателей, родителей, старших ребят.

Младший школьный возраст (второе детство). Это возраст от 7 до 11 лет. Развитие в младшем школьном возрасте идет относительно равномерно. Длина тела увеличивается в среднем на 4—5 см в год, масса — на 2—3 кг, окружность грудной клетки—на 1,5—2 см. Увеличивается мышечная сила рук, возрастает сила мышц нижних конечностей.

Характерным для этого возраста является развитие крупных мышц туловища, дети способны к движениям с большим размахом и затрудняются в выполнении мелких и точных движений (акт письма). В 9—10 лет происходит окостенение костей запястья, развиваются мышцы кистей рук, начинают усиленно формироваться мелкие, точные движения рук.

Продолжается окостенение и рост скелета. Однако слабость глубоких мышц спины и большая гибкость позвоночного столба являются одной из причин нарушений осанки у детей при неправильной позе при письме, из-за несоответствия размеров школьной мебели пропорциям тела.

Семилетний возраст известен как период смены молочных зубов на постоянные, происходит дальнейшее развитие пищеварительной системы. Снижаются энергетические траты организма, урежается деятельность сердца и дыхательной системы.

К семилетнему возрасту завершается в основном дифференцирование нервной ткани в коре больших полушарий головного мозга. Нервные клетки приобретают характерную форму и становятся похожими на клетки взрослого человека. Усиленно развиваются ассоциативные волокна, связывающие разные отделы коры головного мозга.

Нервные процессы обладают уже значительной силой и уравновешенностью. Достаточно хорошо выражены все виды внутреннего торможения. Дифференцирование раздражителей происходит легко, быстро упрочаются условнорефлекторные связи. Однако внутреннее торможение по-прежнему требует упражнения, тренировки в целях усиления.

В связи с отмеченной ранее некоторой незрелостью регулирующих влияний коры на подкорковые структуры мозга в этом возрасте отмечается несовершенство механизмов, определяющих активное внимание и сосредоточенность. Обучение чтению и письму способствует усилению пользования словом как интегрирующим раздражителем.

К семи годам устанавливаются у детей настоящая ходьба и бег с хорошо выраженным симптомом «полетности», Двигательные условные реакции часто сопровождаются сопутствующими движениями рук, ног и туловища, но их значительно меньше, чем в 4—6 лет.

Как и в дошкольном периоде, в младшем школьном возрасте процессы возбуждения преобладают над процессами торможения, что приводит к сравнительно быстрой истощаемости нервных клеток, быстрому развитию утомления.

К10—11 годам развитие коры головного мозга достигает, по существу, уровня взрослого человека. Она приобретает главенствующую роль в корково-подкорковом взаимодействии, что можно рассматривать как важнейший фактор формирования высших нервных и психических функций у ребенка.

Подростковый возраст (12—15 лет девочки, 13—16 лет мальчики). Границы подросткового возраста достаточно условны и в жизни наблюдаются значительные индивидуальные вариации как темпов развития, так и сроков наступления тех или иных характерных особенностей этого периода. Фактически это может быть на 1—2 года раньше. Подростковый период своим своеобразием и темпом резко отличается от всех других этапов жизни человека. С физиологической точки зрения подростковый период характеризуется интенсивным ростом, повышенным обменом веществ, резким повышением деятельности желез внутренней секреции.

Подростковый период — период полового созревания. Активизируется деятельность гипофиза, особенно его передней доли, гормоны которого стимулируют рост тканей и функционирование других желез внутренней секреции (половых, щитовидной, надпочечников). Их деятельность обусловливает «скачок в росте», развитие половых органов и появление вторичных половых признаков. У мальчиков «ломается» голос, пробиваются усы и борода, появляются волосы на лобке и в подмышечной впадине, начинаются поллюции. У девочек развиваются грудные железы, начинает осуществляться менструальная функция.

В связи с усилением функции гипофиза и надпочечников улучшаются адаптационные возможности организма к условиям среды, повышается сопротивляемость по отношению к инфекциям, охлаждению и т. д.

В подростковый период дети увеличиваются в длину на 5—8 см в год. Девочки растут наиболее активно в 11—12 лет (их рост в это время увеличивается до 10 см в год), рост мальчиков наиболее интенсивно идет в 13—14 лет, и после 15 лет в росте они обгоняют девочек.

Увеличение роста идет в основном за счет роста трубчатых костей конечностей, кости грудной клетки растут медленнее, отчего у подростков часто можно видеть плоскую, а иногда и впалую грудь, что затрудняет дыхание.

Вместе с ростом увеличивается и масса тела. Девочки прибавляют в год 4—8 кг, особенно заметна прибавка в 14—15 лет; у мальчиков прибавка в массе составляет 7—8 кг в год. Однако темпы роста массы несколько отстают от темпа роста скелета, что сказывается на внешнем виде подростка (фигура вытянута, нескладна, костлява).

Перестройка опорно-двигательного аппарата сопровождается обилием лишних движений, недостаточной их координированностью, общей неловкостью, угловатостью, вместе с тем подростковый возраст — это оптимальный возраст для овладения техникой сложных двигательных актов.

В подростковом периоде растут легкие, совершенствуется дыхание (хотя ритм его остается учащенным), значительно увеличивается жизненная емкость легких. В подростковом возрасте окончательно формируется тип дыхания. У мальчиков — брюшной, а у девочек — грудной. Важно научить подростков правильно дышать, управлять своим дыханием во время работы, физических упражнений.

Усиленный рост органов и тканей предъявляет усиленные требования к деятельности сердца. Оно тоже в этот период интенсивно растет, но рост кровеносных сосудов отстает от темпов роста сердца. Поэтому у подростков часто повышается кровяное давление, нарушается ритм сердечной деятельности, быстро наступает утомление. Это усугубляется при пребывании подростков в душных помещениях, большой физической нагрузке. Недостаточное кровоснабжение мозга, наблюдаемое иногда у подростков, может привести к кислородному голоданию и, как следствие, ухудшению внимания, восприятия, памяти. Неблагоприятно сказываются на функционировании сердечно-сосудистой системы подростков отрицательные эмоции — горе, страх и др.

Подростковый возраст требует внимательного и дифференцированного подхода при дозировании физической нагрузки.

Изменения во внутренней среде организма, усиленное функционирование желез внутренней секреции меняют и функциональное состояние нервной системы подростка.

Усилившаяся функция щитовидной железы повышает уровень обмена веществ и расход энергии в организме, меняет возбудимость центральной нервной системы, что выражается в повышенной раздражительности, легкой утомляемости, расстройствах сна. Сложные взаимоотношения желез внутренней секреции и гипоталамуса в подростковом возрасте создают условия для повышенной активности подкорковых структур и некоторого нарушения корково-подкоркового взаимодействия.

В поведении подростков отмечается явное преобладание возбуждения, реакции по силе и характеру часто неадекватны вызвавшим их раздражителям. Появляется широкая генерализация возбуждения: все реакции теперь сопровождаются дополнительными сопутствующими движениями рук, ног и туловища (особенно у мальчиков).

Речь подростков замедляется, процесс образования условных связей на словесные сигналы затрудняется, что заставляет предполагать ослабление высшего функционального уровня корковой деятельности — второй сигнальной системы. У девочек в 11—13 лет отчетливо снижается тонус коры головного мозга, и выражено это снижение сильнее, нежели у мальчиков. Резкие нарушения вегетативных функций, сердцебиения, сосудистые расстройства, одышки являются показателем усиления подкорковых влияний и ослабления тонуса коры головного мозга.

В периоде полового созревания наблюдается ослабление всех видов внутреннего торможения. Вот почему одной из важных задач воспитателя подростков является развитие коркового торможения, «воспитание тормозов».

Правильный, здоровый режим, спокойная обстановка, доброжелательность и понимание со стороны окружающих людей, занятия, интересные для подростка, занятия физической культурой, как одно из наиболее мощных средств нормализации функций организма, являются основными условиями, для того чтобы переходный период прошел без серьезных функциональных расстройств и связанных с ними осложнений.