Анатомія, фізіологія дітей з основами гігієни та фізкультури - Антонік В.І. - 5.2. Особливості реакцій організму дітей на фізичне навантаження

зична активність забезпечується перш за все роботою м'язів. В свою чергу м'язова діяльність потребує активізації багатьох функціональних систем організму, особливо дихальної та серцево-судинної систем. Значно прискорюються також, процеси обміну речовин, процеси виділення, особливо потовиділення. Фізичні навантаження здатні стимулююче впливати на саму опорно-рухову систему, вдосконалювати рухові якості. Але слід пам'ятати, що стимулюючий та тренувальний вплив на розвиток дітей здатні здійснювати лише такі фізичні навантаження, які відповідають віковим можливостям і, перш за все, віковим можливостям опорно — рухового апарату дітей.

У дошкільному віці рухові якості і особливо витривалість м'язової системи відносно низькі і діти не здатні довго виконувати динамічну та статичну роботу. Здатність витримувати фізичні навантаження в деякій мірі починає формуватись у дітей у віці 6-9 років. В 11-12 років найбільш інтенсивно розвивається м'язова працездатність. Так, як що у 10 років діти здатні виконувати динамічної роботи на 50 % більше, ніж у 7 років, то у віці 14—15 років вже на 300-400 %. Потужність можливої роботи за період з 7 до 11 років зростає всього на 30 %, а в період з 11 до 16 років — більш ніж на 200 %. У цей же період у дітей стрімко наростає працездатність до статичних навантажень, хоча загальний її рівень і в 16 років не перебільшує 70 % такої у дорослих людей.

За даними А. Г. Хрипкової із співавт. (1990) вікові особливості м'язової працездатності невід'ємно пов'язані з особливостями вищої нервової діяльності, що відбувається на процесах тренування. Так, тренування по однаковому виду роботи потребує у 14-річних підлітків в 2 рази більше часу, ніж у дорослих. Потужність роботи підлітків не перебільшує 70 % тієї, що можуть виконувати дорослі, тоді як час на відпочинок і відновлення функцій після цієї роботи підліткам погрібний у 4 рази більший, ніж дорослим.

При динамічній роботі стомлюваність як хлопців, так і дівчат однієї вікової групи розвивається майже з однаковою швидкістю. В той же час сила та витривалість м'язів у дівчат в середньому нижча, ніж у хлопців. Дівчата здатні також виконувати значно меншу за об'ємом роботу, ніж їх однолітки — хлопці, до того ж функціональні порушення в організмі дівчат в наслідок роботи в переважній кількості випадків більш суттєві, що потребує більшого часу на відпочинок. У дівчаток повільніше відбувається адаптація до фізичних навантажень (тренувань), швидше падає працездатність у процесі фізичних навантажень. Не достатній термін відпочинку дітей як після тривалого розумового, так і фізичного (під час тренувань у спортивних секціях) навантажень приводить до накопичення стомлення і навіть до хронічного перевтомлення, ознаками якого є зниження працездатності, активності, зниження захисних сил (імунітету), функціональні розлади в організмі і т. п. Основні можливі ознаки появи різних ступенів перевтомлення наведені у табл. 23.

Оптимальним віком для початку систематичних фізичних тренувань (занять спортом) вважається вік 9-10 та 13-14 років, що обумовлено віковими періодами найбільш інтенсивного формування рухової системи та рухових якостей. Високі спортивні досягнення (особливо у гімнастиці, танцях, катанні на ковзанах і т. д.) діти можуть проявити вже у підлітковому віці, але слід пам'ятати, що цей період пов'язаний із статевим дозріванням і глибокими функціональними перебудовами в організмі дітей, тому мало тренованих дітей слід обмежено навантажувати роботою, яка потребує максимальної сили та витривалості.

Фізичні вправи є найефективнішим засобом вдосконалення рухового апарату людини, бо саме вони найкраще сприяють формуванню рухових умінь та навичок. Фізіологічний сенс тренувальних вправ полягає в утворенні динамічного стереотипу. На початку виконання тих чи інших невідомих вправ збудження в корі мозку та в рухових центрах дуже поширене, тому рухи можуть мати не скоординований характер, виглядати не врівноваженими та не адекватними, що обумовлене скороченням багатьох м'язів, які навіть не мають ні якого відношення до певного рухового акту. В наслідок цього розвивається загальне гальмування, що швидко приводить до загального втоми.

Згодом, за рахунок подальших тренувань, збудження у корі локалізуються і активізують лише обмежену кількість м'язів, безпосередньо пов'язаних з тим чи іншим руховим актом. Поступово рухи стають більш чіткими, вільними, координованими та економними, що досягається утворенням стереотипів (автоматизму) тих чи інших рухових

Таблиця 23

Основні симптоми стану організму при різних ступенях перевтоми (за В. І. Бобрицькою, 2000)

дій. Продовжуючи відповідні тренування можна досягати збільшення потужності та сили саме тих м'язів, які виконують певні вправи, що проявляє таку закономірність їх розвитку, як системогенез. Саме в цьому і полягає ефект тренування. Разом з розвитком конкретних функцій, фізичні тренування позитивно впливають на розвиток багатьох інших систем, що забезпечують життя: серцево-судинної, дихальної і так далі. В результаті одну і ту ж роботу тренована людина виконує з меншими функціональними втратами. При фізичному навантаженні у спортсменів звично зростає не тільки частота скорочень серця, а і потужність їх роботи; не тільки частота дихань, а і їх глибина — що в цілому краще забезпечує організм обмінними процесами при менших загальних витратах енергії і сили. В цьому реалізуються такі закономірності розвитку, як "системогенез" та "енергетичне правило м'язів".

Фізичні тренування дітей розвивають не тільки їх фізичну силу і витривалість, але й сприяють укріпленню загального здоров'я, позитивно впливають на загальний фізичний і розумовий розвиток та психічний стан.

Найбільш інтегральним показником фізичного розвитку дітей є оцінка їх фізичної працездатності, яку можна визначити, наприклад, за методикою степп-тесту. Ця методика не потребує складних пристосувань і може бути реалізована в будь-яких умовах.

Відомо, що найбільш адекватним показником важкості фізичного навантаження є частота серцевих скорочень (або частота пульсу), яка знаходиться майже у прямій залежності від потужності роботи. Лінійна ділянка такої залежності спостерігається у межах від початкового (до робочого) пульсу до рівня 170 ударів на хвилину. Якщо рівень навантаження буде продовжувати зростати, то більше 170 ударів на хвилину пульс вже буде збільшуватись по експоненті, тобто не лінійно.

У різних осіб (в залежності від віку, статі, тренованості) пульс досягає 170 ударів за хвилину при різній потужності роботи. На цій підставі розроблений тест визначення фізичної працездатності PWC170 (Physical Working Capasity -170).

Сенс тесту PWC170 полягає у тому, щоб визначити, якої потужності роботу (у кілограмометрах за хвилину — кГм/хв.) може розвинути індивідуально кожна людина при пульсі 170 ударів за хвилину, що і приймається, за рівень працездатності. На практиці прийнято приводити цей показник до одного критерію у всіх обстежених, наприклад, визначати у перерахунку на 1 кг маси тіла.

З іншого боку, якщо прийняти частоту пульсу за критерій рівня фізичного або розумового навантаження, то пульс 170 ударів за хвилину відповідає субмаксимальному рівню такого навантаження. Таким чином, за допомогою тесту PWC170 можна визначити, яка робота для будь якої людини буде субмаксимальною (табл. 24).

Таблиця 24

Критерії важкості та напруженості праці за частотою пульсу і енерговитратами (В. В. Розенблат, 1975)

Існує два шляхи визначення фізичної працездатності за тестом PWC170 Перший з них полягає в тому, що людина повинна виконувати фізичну роботу, поступово збільшуючи рівень навантаження (наприклад, за допомогою велоергометра) поки пульс не досягне 170 ударів за хвилину. Зафіксований при цьому рівень навантаження і буде характеризувати фізичну працездатність. Однак цей шлях визначення працездатності відносно складний, потребує спеціального обладнання і тривалого часу досліджень.

Другий шлях — розрахунковий. Людина виконує два дозованих навантаження різної важкості, меншої за субмаксимальну. Далі, на підставі

фактичного рівня обох навантажень і відповідної для них динаміки частоти пульсу,- розраховують, яку роботу людина може виконати при пульсі 170 ударів за хвилину за формулою 13:

Методика досліджень полягає в наступному: людина повинна виконати два фізичних навантаження, кожне тривалістю 3 хвилини. Між навантаженнями дається відпочинок на протязі 3 хвилин. Навантаження найпростіше дозувати за допомогою степп-тесту (піднімання на сходинку). Для досліджень треба виготовити дерев'яний стілець висотою 30-35 см. У крайньому випадку можна використовувати одну із сходинок- міжповерхових драбин будинку або спортивні стільці, враховуючи їх фактичну висоту.

Фізична робота виконується суворо за правилами (рис. 35). Знаючі вік, стать і масу тіла людини, а також висоту сходинки і кількість циклів підйому-спуску за ] хвилину, розраховують потужність роботи за формулою 14:

Дозування фізичного навантаження можна здійснювати також шляхом присідань, наприклад, 20 і 30 разів за 1 хв. Рівень навантаження у цьому випадку з певною помилкою (яка, однак, нівелюється при однаковому підході при масових обстеженнях), розраховується за формулою 15;

N = 0,5Н • 0,5Р ; п • К, (кГм/хв), (15)

де N — потужність роботи (кГм / хв); Н — довжина тіла людини (м); Р— маса тіла людини (кг); п — кількість присідань; К— коефіцієнт присідань-підйомів.

Коефіцієнт К у формулах 14 та 15 залежить від віку та статі людини (дитини) і враховує, що робота виконується не тільки під час підйому на сходинку (підйому після присідання), а й частково під час спуску з неї (або при присіданні). Значення коефіцієнту А" для людей (дітей) різного віку визначається за табл. 25.

•Приклад розрахунку потужності роботи: хлопчик 9 років з масою тіла 38 кг на 3-й хв степп-тесту зробив 15 циклів підйому-спуску на сходинку висотою 0,3 м (30 см). Тоді потужність виконаної ним роботи буде дорівнювати: N = 38 • 0,3 * 15 • 1,2 = 205,2 кГм / хв.

Для більш точного визначення PWC170 бажано застосовувати таке навантаження, щоб частота пульсу на 2-й хвилині першого навантаження була в межах 110-130, а другого навантаження 140-160 ударів за хв. Цього можна досягти, змінюючи кількість циклів підйому-спуску (присідань), що в свою чергу залежить від віку, маси тіла і фактичного фізичного стану людини.

Таблиця 25

Значення коефіцієнту підйому-спуску на сходинку (або присідань-підйомів) для школярів різного віку і статі (А. А. Гуминський, 1990)

В табл. 26 наведена кількість циклів підйомів—спусків, що рекомендується при визначенні PWC170 дітей різного віку, статі і маси тіла.

Особливо відповідальним моментом досліджень працездатності вважається контроль частоти пульсу при навантаженні. Підрахунок проводять пальпаторно на зап'ястку руки на протязі 10 або 15 с наприкінці 3-ї хв кожного навантаження, або невідкладно той час після виконання останнього циклу 3-ї хв кожного навантаження. Отримані результати збільшують відповідно у 6 або 4 рази, щоб отримати значення пульсу за 1 хв. Необхідно також точно підраховувати фактичну кількість циклів підйому-спуску (присідань) впродовж 3-ї хв кожного навантаження, так як ці данні використовуються у формулах 14 або 15 для підрахунку об'єму виконаної роботи. Ритм виконання навантаження і фактичну кількість циклів роботи контролює дослідник, користуючись секундоміром і, при необхідності, корегує темп роботи піддослідного командами: "Швидше", або "Повільніше". Найчастіше за першу хвилину людина звикає до темпу роботи і далі без зайвого напруження виконує завдання у потрібному темпі до кінця 3-ї хв. Трьох хвилинне виконання роботи саме і необхідне

Таблиця 26

Кількість підйомів-спусків, що рекомендується для хлопців і дівчат різного віку для визначення PWCl7Qnpu степп-тесті (А. А. Гуманський, 1990)'

для того, щоб людина звикла до темпу роботи, а пульс після впрацьовування досяг сталого стану. Між навантаженнями дається 3-х хвилинний відпочинок для того, щоб організм заспокоївся і ритм роботи серця встановився на вихідному рівні норми спокою. Роботу слід починати по команді дослідника: "Почали" (при цьому включається секундомір). На протязі першої хвилини дослідник може задавати темп степп-тесту гучними підрахунками "раз", "два", "три" і т. д. В кінці 3-ї хв подається команда: "Стоп" і як найшвидше вимірюється пульс, як це було описано вище. Під час виконання підйомів — спусків дитина може поміняти ногу, якою піднімається на сходинку.

Розрахований за формулою 14 або 15 рівень першого (/V.) і другого (N2) навантаження та виміряний в кінці 3-ї хв пульс першого (f) і другого (J2) навантаження далі використовуються для підрахунку фізичної працездатності дитини за вищевказаною формулою 13.

До початку досліджень доцільно перевірити у людини пульс відносного спокою. Якщо пульс перебільшує 100 ударів за хвилину, то дослідження працездатності (до виявлення причини цього або нормалізації пульсу до рівня вікової норми) проводити не рекомендується.

Отримані результати розрахунку PWC170 порівнюють з віковими та статевими нормативами, які розроблені з врахуванням рекомендацій А. А. Гуминського з співавт. (1990) і наведені у табл. 27.

Таблиця 27

Нормативи фізичної працездатності людей різного віку та статі за тестом PWCI?0y перерахунку на 1 кг маси тіла (А. А. Гуминський, 1990)

Якщо фактичні значення PWC170 перебільшують вікову норму, то це свідчить про підвищений (гарний) рівень працездатності і навпаки.

Характеризуючи фізичну працездатність слід зауважити, що наведена вище методика її визначення дає лише орієнтовне уявлення про цей феномен, так як людина складається не тільки із м'язів та систем забезпечення їх діяльності, а ще має розум і такі психоемоційні якості як сила волі, мотивації, прагнення, здатність до мобілізації зусиль та ін. У зв'язку з цим працездатність, в тому числі фізична є поняттям дуже багатогранним. Зовнішнім проявленням високої працездатності можуть буди високі досягнення у спорті, у фізичній праці, досягнення по максимуму роботи, яку може виконати людина до виникнення значних фізіологічних зрушень.

Приблизну оцінку рівня фізичної працездатності можна одержати, підіймаючись сходами. Треба вийти на 4-й поверх у середньому темпі ходи без зупинки. Якщо людина легко подолала цей підйом і відчуває, що ще є резерв — дається оцінка "добре". Якщо ж людина задихалась, то це означає, що рівень її здоров'я знижений.

Згідно рекомендаціям В.І. Бобрицької (2000) рівень фізичної працездатності орієнтовано можна оцінити пробою з 20-ма присіданнями. Для цього треба підрахувати стабільний пульс сидячи за 10 с, далі у продовж 30 с треба зробити 20 присідань, піднімаючи руки вперед. Після цього знову треба сісти і зафіксувати час відновлення пульсу до вихідних значень, підраховуючи його за відрізками часу в 10 с. Якщо частота пульсу відновилась швидше, як за 1 хв. дається оцінка "відмінно", до 2 хв. — "добре", повільніше як за 3 хв. — "погано". Таку ж оцінку можна дати шляхом проведення проби з затримкою дихання. Треба зробити 1-2 глибокі вдихи — видихи, а потім глибоко вдихнути (не максимально!) і затримати дихання на скільки це можливо. Якщо дихання затримується на > 60 с — оцінка "відмінно", 40-59 с — "добре", <39 с — "погано" (для жінок на 10 с менше).

Слід пам'ятати, що кількісні характеристики працездатності дітей і підлітків не завжди об'єктивні, так як у них ще не достатньо розвинута здатність до вольових напружень. Діти часто кидають роботу за довго до досягнення межі напруженої діяльності.

М'язова працездатність в цілому залежить від м'язової сили і витривалості, а також від стану вегетативних компонентів організму, то б то від стану діяльності серцево — судинної системи, дихання, терморегуляції, обміну речовин та наявності стереотипів рухів. Між цими компонентами існують певні взаємовідношення. Тому для більшої точності вікової характеристики фізичної працездатності підлітків А. А. Маркосян (1974) рекомендує враховувати чотири елементи:

• рівень розвитку сили (показники динамометрії1);.

• рівень розвитку різних видів моторики (оцінюється кількістю або швидкістю тих чи інших рухів за 1 хвилину);

• рівень розвитку функцій серцево — судинної і дихальної систем;

• рівень розвитку витривалості і здатності до короткострокового розвитку потужності (саме це характеризує показник

У зв'язку з вищесказаним виникає потреба інтегрально оцінювати рівень розвитку кардіо-респіраторної системи дітей. Для цього можна використовувати показник максимального вживления кисню (МВК), який визначається за формулою 16, рекомендованою А. А. Гуминським із співавт. (1990):

де: А — емпіричний коефіцієнт, який враховує вік і стать дитини, визначається за табл. 28; N— потужність фізичної роботи, яку можна виконати, наприклад, за допомогою степп-тесту, або присідань; / — частота пульсу в кінці виконаної роботи N; h — поправка до пульсу, яка враховує вік і стать дитини, визначається за табл. 28; К— віковий коефіцієнт, значення якого наведені у табл. 29.

Якісну оцінку рівня розвитку кардіо-респіраторноїсистеми на основі визначення МВК проводять за критеріями, наведеними у табл. ЗО.

Данні, необхідні для розрахунку МВК, в тому числі потужність навантаження і відповідну частоту пульсу на це навантаження, рекомендується визначати за методикою степп-тесту, яка описана вище для оцінки фізичної працездатності. До того ж, одні і ті данні степп-тесту можна використовувати як для розрахунку PWC.W так і для визначення МВК. Враховуючі, що найбільш точні і об'єктивні результати дає визначення

МВК при пульсі 135-155 скорочень за хвилину, то найкраще для розрахунку MB К використовувати данні другого навантаження по методиці визначення PWC170 В остаточному вигляді МВК представляють у перерахунку на і кг маси тіла дітей.

Показником, протилежним працездатності, є втома, тобто тимчасове зменшення працездатності організму, його окремих органів або систем. Фізична втома звично настає після тривалої напруженої або короткострокової, але занадто інтенсивної фізичної роботи (динамічної або статичної).

Таблиця 28

Значення поправочних коефіцієнтів для розрахунку МВК в залежності від віку і статі дітей (А. А. Гуминський з співавт., 1990)

Таблиця 29

Значення коефіцієнту К для визначення МВК у дітей різного віку (А. А. Гуминський з співавт., 1990)

Таблиця ЗО

Критерії оцінки рівня розвитку кардіо-респіраторної системи за показником максимального вживання кисню (МВК/кг), мл/кг (А. А. Гуминський з співавт., 1990)

Показником втоми є перш за все зменшення фізичної сили або працездатності, що може бути обумовлено як змінами у самому м'язі, так і із змінами у центральній нервовій системі (у нервових центрах). Крайнім випадком стомлення того чи іншого м'язу є його тривале скорочення і тимчасова не здатність до повного розслаблення, що називається контрактурою.

Участь нервової системи у процесах розвитку втоми пов'язана, в основному, з накопиченням продуктів розпаду, або з виснаженням медіаторів у нервових синапсах. Відновленню працездатності за рахунок ЦНС значно сприяють зміна виду діяльності (активний або пасивний відпочинок) позитивні емоції і мотивації та ін.

Процеси втоми на рівні м'язів пов'язані з виснаженням енергоносіїв і перш за все аденозінтрифосфорної кислоти (АТФ) і з накопиченням у м'язах продуктів анаеробного розпаду глікогену, особливо молочної кислоти, для виведення якої потрібен певний час. До речі, відчуття болю у м'язах, які напружено працювали, може тривати декілька діб і обумовлено, в певній мірі, накопичення молочної кислоти. Відновленню працездатності м'язів сприяє спокій (відпочинок), помірна розминка м'язів, цільовий масаж, а також білково-вуглеводна їжа.

Маленькі діти (до 4-х років) дуже швидко втомлюються при м'язових навантаженнях. З п'яти років здатність до фізичної роботи дітей поступово починає збільшуватись разом з зростанням енергетичних можливостей скелетних м'язів та із структурно-функціональним дозріванням

елементів центральної нервової системи га самих м'язів. Але у дітей дошкільного та молодшого шкільного віку ще не завершується остаточна диференціація скелетних м'язів, тому в цілому у дітей 6-9 років фізична працездатність у 2,5-3 рази нижча, ніж у дітей 15-16 років.

Переломний момент у розвитку фізичної працездатності дітей відбувається у 12-13 років, коли спостерігаються суттєві зміни в морфології м'язових волокон та в енергетиці скорочень: стрибкоподібно зростає м'язова витривалість, а разом з цим, здатність до тривалого виконання навантажень з меншим ризиком стомлення.

Слід зазначити також, що фізична працездатність (як і розумова працездатність) дітей має певні коливання на протязі доби: найвищі її рівні спостерігаються з 10 до 14 години, а також з 17 до 19 години. В період з 7 до 10 години ранку та з 16 до 17 години спостерігаються періоди наростання працездатності (фази вираховування), а в періоди з 14 до 16 години та з 19 години вечора працездатність падає (фази "стомлення"), У продовж тижня також виділяють періоди оптимальної працездатності (вівторок, середа, четвер), періоди наростання працездатності (неділя, понеділок) та періоди стомлення (п'ятниця, субота). Найменша працездатність для більшості людей у нічні години (з 23.00 до 6.00 годин ранку) та в п'ятницю. Суттєво знижується фізична працездатність і на протязі 1-1,5 годин після приймання їжі. На динаміку працездатності людей в певній мірі впливають індивідуальні біологічні ритми кожної особи. Вказана вище динаміка працездатності властива так званим нормохронікам. У людей, які відносяться до "жайворонків" найбільш висока працездатність зміщена на 1,5-2 години на початок дня, а для "сов" — на той же термін другої половини дня. Вказану періодизацію працездатності слід враховувати при організації занять з фізичної культури та спортивних тренувань.