Книга: Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная
Назад: 4. физиологические особенности урока физической культуры в школе
Дальше: 6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста

5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам

Зрелый и пожилой возраст – это закономерно наступающие этапы индивидуального развития человека. Процессы созревания и старения происходят непрерывно, неравномерно и неодновременно. Они затрагивают не в равной степени различные ткани, органы и системы организма.
Как указывалось ранее, к первому периоду зрелого возраста относят мужчин и женщин от 21 до 35 лет, ко второму периоду – женщин в возрасте 36–55 лет и мужчин – 36–60 лет; пожилыми считаются женщины в возрасте 56–74 лет, а мужчины – 61–74 лет. Период от 75 до 90 лет относят к старческому возрасту, а людей старпге 90 лет – к долгожителям. В данном разделе мы будем преимущественно рассматривать физиологические особенности организма людей второго периода зрелого возраста и пожилых.

5.1. Старение, продолжительность жизни, адаптивные реакции и реактивность организма

Механизмы и закономерности старения организма изучает геронтология. Существует целый ряд теорий старения на клеточном, молекулярном и организменном уровнях. Общим в большинстве этих теорий является признание роли возрастных мутаций в генетическом аппарате клетки. Однако большинство исследователей считают, что старение на клеточном и молекулярном уровне происходит медленнее, чем в целостном организме. По выражению А. Комфорта (1967): «Хвост кенгуру стареет медленнее, чем сам кенгуру».
Основные теории старения сводятся к следующему. В соответствии с теорией «изнашивания», во второй половине жизни человека под знаком инволюции происходит «изнашивание» клеток, тканей и систем организма (как деталей у машины) и ослабление регуляторных процессов. При этом с возрастом несколько раньше нарушается нервная регуляция, а затем – гуморальная. Слабой стороной этой теории является то, что организм человека в процессе жизни не только изнашивается, но самовосстанавливается и саморегулируется.
К описанной выше близка теория растраты жизненной энергии. В соответствии с энергетическим правилом М. Рубнера, энергетический фонд человека предопределен генетически, и в течение жизни он только тратится. Если полностью следовать этой теории, то можно считать, что чем ниже двигательная активность и меньше траты энергии, тем медленнее наступает старение и продолжительнее жизнь.
Коллоидно-химическая теория старения постулирует положение о том, что клетки и ткани имеют коллоидную структуру, которая в процессе жизни разрушается, образуя вредные химические вещества. Эти токсические вещества, отравляя организм, вызывают его старение. Для того чтобы замедлить инволюционные процессы, необходимо удалять из организма разрушенные коллоиды и создавать новые. Но как это делать, авторы теории не указывали.
В конце XIX – начале XX века широкое распространение в России и за рубежом получила теория аутоинтоксикации (самоотравления), разработанная лауреатом Нобелевской премии (1908) И.И. Мечниковым и изложенная в его знаменитых книгах: «Этюды о природе человека» и «Этюды оптимизма». Наряду с другими причинами, влияющими на продолжительность жизни (вредные привычки, неблагоприятные факторы внешней среды и др.), автор считал, в частности, что самоотравление кишечными ядами наступает вследствие жизнедеятельности микробов толстого кишечника, которые вызывают образование токсичных веществ (фенол, индол, скотол), которые и приводят к отравлению организма и наступлению преждевременной старости. С целью профилактики старости И.И. Мечников рекомендовал ограничивать белковое питание и в рацион больше вводить фруктов, овощей и продуктов, содержащих молочнокислые бактерии (простокваша, кефир), а также осуществлять очищение организма. При этом ученый сделал еще один исключительно важный вывод: надо продлевать жизнь, а не старость. Другими словами, он сформулировал понятие об активном долголетии, о том периоде жизни, когда у человека сохраняются и физические и умственные силы, – когда он способен к творчеству.
Некоторые ученые придерживаются теории неполноценности соматических клеток. Авторы этой теории выделяют две группы клеток: а) половые – наиболее важные, полноценные и активные, которые обеспечивают сохранение вида; б) соматические – свои жизненные ресурсы отдают первым, быстрее истощаются и стареют. Эта теория восходит к положению, высказанному И.И. Мечниковым (1903) о развитии дисгармоний у людей пожилого возраста. Главной причиной их является противоречие между долго не угасающим половым инстинктом и довольно быстро исчезающей способностью к удовлетворению полового чувства, между жаждой жизни и возможностью жить. Дисгармонии формируют у человека состояние пессимизма, в свою очередь усиливающего эти дисгармонии. В связи с этим И.И. Мечников заключает, что наши желания часто несоизмеримы с нашими возможностями, и это сокращает жизнь!
Таким образом, имеется ряд теорий старения, каждая из которых, во-первых, отражает взгляды авторов на инволюционные изменения, а во-вторых, рассматривает эти изменения на определенных уровнях организма. Можно полагать, что этот сложный биологический процесс имеет полиморфную природу и объяснить его развитие какой-то одной причиной не представляется возможным.
Естественно, скоростью старения, наряду с социально-экономическими и медицинскими факторами, определяется и продолжительность жизни людей. Средняя продолжительность жизни в разных странах неодинакова. Так, в Голландии, Швеции, США и Японии средняя продолжительность жизни составляет около 80 лет. В Советском Союзе (данные 1987 г.) средняя продолжительность жизни составляла у женщин 72 года, у мужчин -64. Начиная с 1990 г. в России продолжительность жизни начала падать: в 1996 г. у женщин она в среднем равнялась 68 годам, у мужчин – 57. Примерно такие же показатели продолжительности жизни в последние годы отмечаются и у жителей Санкт-Петербурга.
Максимальная продолжительность жизни, по расчетам В.В. Фролысиса (1975), может достигать 115–120 лет. Это делает обоснованной перспективу увеличения активного долголетия и продолжительности жизни на 40–50 %. Английский врач-геронтолог Джустин Гласе в книге «Жить 180… Это возможно» указывает, что для этого необходимо: рациональное питание и правильное дыхание; движения и здоровый образ жизни; уменьшение стрессов и мотивация на долгую жизнь.
После 20–25 лет (конец формирования организма) начинаются процессы инволюции, которые затрагивают все клетки, ткани, органы, системы организма и их регуляцию. Все возрастные изменения сводятся к трем типам: показатели и параметры, снижающиеся с возрастом; мало изменяющиеся и постепенно возрастающие.
К первой группе возрастных изменений относят сократительную способность миокарда и скелетных мышц, остроту зрения, слуха и работоспособность нервных центров, функции пищеварительных желез и внутренней секреции, активность ферментов и гормонов. Вторую группу показателей составляют уровень сахара в крови, кислотно-щелочной баланс, мембранный потенциал, морфологический состав крови и др. К показателям и параметрам, с возрастом постепенно возрастающим, следует отнести синтез гормонов в гипофизе (АКТГ, вазопрессин), чувствительность клеток к химическим и гуморальным веществам, уровень холестерина, лецитинов и липопротеидов в крови, артериальное кровяное давление.
Важнейшей физиологической характеристикой лиц молодого возраста является гомеостазис (относительное постоянство внутренней среды организма), для зрелых и пожилых людей – гомеорезис (возрастные изменения основных параметров организма). Наиболее существенные возрастные изменения возникают у людей в 50–60 лет; в это время чаще развиваются и различные заболевания.
Исследованиями последних лет показано, что с возрастом меняется способность организма приспосабливаться к обычным факторам среды, что в конечном итоге у пожилых людей приводит к развитию реакций хронического стресса. Анализируя изменения организма при старении и при стрессе, В.М. Дильман (1976) установил, что многие из них идентичны. Автором была предложена так называемая элевационная теория старения (лат. элевация – «подъем», «смещение вверх»), основанная на том, что активность гипоталамического отдела мозга, ведающего регуляцией внутренней среды организма, с возрастом не снижается, а, напротив, увеличивается. Это выражается в повышении порогов к гомеостатичесому торможению, нарушении метаболизма и развитии хронического стресса. На основе этой теории предлагаются некоторые практические мероприятия, направленные на улучшение адаптивных возможностей пожилых людей (активный отдых, оптимальные физические нагрузки, биологически активные вещества).
Повышение порогов восприятия различных раздражений (гипоталамический порог по В.М. Дильману) обусловлено прежде всего снижением реактивности организма пожилых людей. Эти возрастные физиологические особенности приводят к изменению гомеостаза, развитию стрессовых реакций, ухудшению функций различных органов и систем, снижению умственной и физической работоспособности. Снижая порог восприятия гипоталамуса, Л.Х. Гаркавн с сотрудниками (1990) установили улучшение функций организма, повышение фагоцитарной активности лейкоцитов, уровня половых гормонов и работоспособности у пожилых людей.

5.2. Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата, вегетативных и сенсорных систем

После завершения развития организма начинаются процессы инволюции. Они затрагивают все ткани, органы и системы, а также их регуляцию. У большинства людей 45–50 лет начинается остеопороз (разрежение) ткани трубчатых костей, потеря ими солей кальция, истончение кортикального слоя и расширение костно-мозгового канала, что способствует перелому костей. Возрастная деформация позвонков и истончение межпозвоночных дисков приводят к развитию остеохондрозов и радикулитов. В суставах отмечаются деструктивные изменения хряща, огрубление синовиальной сумки, уменьшение синовиальной жидкости и снижение эластичности связок. Все это способствует возникновению артритов, артрозов, уменьшению подвижности в суставах, появлению суставных болей, разрыву связок.
Возрастные изменения в скелетных мышцах характеризуются их атрофией, замещением мышечных волокон соединительной тканью, уменьшением кровоснабжения и оксигенации мышц, понижением функциональной активности мышечных белков, ферментов и ухудшением метаболизма в мышцах, уменьшением количества наиболее мощных и быстрых мышечных волокон II-б типа (рис. 63). Эти изменения приводят к снижению силы и скорости мышечных сокращений. В тех частях опорно-двигательного аппарата и мышечной системы, которые в процессе жизни подвергаются умеренным регулярным нагрузкам (бедро, голень, их мышцы), деструктивные изменения выражены в меньшей степени.

 

Рис. 63. Возрастная динамика количества быстрых волокон в мышцах
(по: Э. Ларссен и др., 1979)

 

Морфологический состав крови, как указывалось ранее, с возрастом существенно не изменяется. И все-таки данные последних лет свидетельствуют об определенной возрастной эволюции показателей периферической крови. После 50 лет несколько снижается уровень гемоглобина, количество эритроцитов и их осмотическая стойкость, а также уменьшается перенос кровью кислорода. В этом возрасте наблюдается умеренная лейкопения (особенно – лимфопения), что приводит к снижению иммунитета и возможности развития ряда заболеваний. Количество тромбоцитов меняется мало, однако свертываемость крови повышается вследствие ферментных изменений, что может приводить к развитию тромбофлебитов и тромбозов.
Функциональные возможности сердечно-сосудистой системы с возрастом понижаются. Это обусловлено уменьшением сократительной способности миокарда и ухудшением его кровоснабжения, увеличением дилатации предсердий и желудочков, ослаблением роли нервных механизмов регуляции и повышением гуморальных. У пожилых людей уменьшается васкуляризация всех органов и тканей, так как понижается эластичность сосудов и повышается их тонус вследствие снижения в стенках сосудов эластина и увеличения коллагена и солей натрия и кальция. После 35–40 лет в стенках сосудов обнаруживается холестерин, а максимум его отмечается в 60–70 лет, что приводит к развитию атеросклероза. Развитию атеросклероза способствуют несбалансированное питание, малоподвижный образ жизни, стресс. Однако заметим, что атеросклерозболезнь, свойственная, но не обязательная даже в пожилом возрасте! У мужчин атеросклероз развивается на 10 лет раньше, а инфаркты миокарда у них встречаются в 4 раза чаще, чем у женщин. Это обусловлено повышенным содержанием в крови женщин эстрогенов, которые задерживают отложение холестерина в стенках сосудов. Вследствие снижения эластичности сосудов возрастает периферическое сопротивление кровотоку, уменьшается его скорость и повышается артериальное давление.
Частота сердечных сокращений после 40–50 лет увеличивается. Вследствие снижения сократительной способности миокарда уменьшается УОК, а в организме должен поддерживаться на достаточном уровне МОК, что в какой-то мере и достигается увеличением ЧСС. Уровень артериального давления растет, при этом в большей степени диастолическое, что обусловлено повышением тонуса сосудов; пульсовое давление, естественно, снижается. Одной из наиболее важных медицинских проблем является контроль за динамикой артериального давления у пожилых людей и знание его нормальных возрастных показателей. С этой целью профессор Военно-медицинской академии З.М. Волынский с сотрудниками (1954) обследовали 109 тыс. жителей Ленинграда и вывели формулу «идеального» артериального давления для людей в возрасте от 20 до 70 лет: систолическое АД = 102 + 0,6 х возраст, диастолическое АД = 63 + 0,4 х возраст. В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения нормальное артериальное давление у людей зрелого и пожилого возраста не должно превышать 140/90 мм pm. cm.
Органы дыхания с возрастом также претерпевают некоторые функциональные и морфологические изменения. Эти изменения выражаются в понижении эластических свойств легочной ткани, уменьшении силы дыхательных мышц и бронхиальной проходимости, развитии пневмосклероза, что приводит к снижению вентиляции легких, нарушению газообмена, появлению одышки, особенно при физических нагрузках. В возрасте 60 лет (по сравнению с 25-летними) общая емкость легких снижена примерно на 1000 мл, ЖЕЛ – на 1500 мл, остаточный объем после максимального выдоха увеличен на 15–20 %. Но в целом функции дыхательной системы (например, по сравнению с сердечно-сосудистой) являются достаточно стабильными и даже в глубокой старости обеспечивают потребности метаболизма в кислороде.
Пищеварительная система наибольшего функционального развития достигает к 25 годам, высокой остается до 40–45 лет, затем снижаются секреторная, кислотообразующая, моторная и всасывательная функции. Например, если в возрасте 25 лет отсутствие свободной соляной кислоты в желудочном соке встречается в 3–4% случаев, то у 60-70-летних – уже в 26–28 %. Функции печени с возрастом изменяются несущественно.
После 20–25 лет отмечается постепенное снижение почечного кровотока, клубочковой фильтрации, реабсорбции и экскреторной функции канальцев; несколько позднее наблюдается инволюция нефронов. Эти изменения приводят к уменьшению диуреза. Хотя он становится чаще вследствие повышения порога раздражения рецепторов мочевого пузыря, а также отмечается задержка выведения мочевины, мочевой кислоты, креатинина, солей.

 

Рис. 64. Возрастная динамика основного обмена
(no: W.M. Boothby et al, 1936)

 

Все виды обмена веществ (белковый, углеводный, жировой и минеральный) с возрастом снижаются. Снижение метаболизма обусловлено ухудшением доставки кислорода и питательных веществ к тканям. Названные сдвиги приводят к уменьшению энергообмена и падению физической работоспособности (рис. 64). Пониженный уровень метаболизма сопровождается некоторым снижением температуры тела и кожи, нарушением терморегуляции, особенно химической.
По мере старения организма снижаются функции сенсорных систем. Это проявляется в ухудшении зрения, слуха, уменьшении болевой, температурной и тактильной чувствительности рецепторов кожи, повышении порогов вкусовой и обонятельной чувствительности. Наиболее выраженные возрастные изменения претерпевают зрительная и слуховая сенсорные системы. Известно, что с возрастом снижается эластичность хрусталика, и к 45–50 годам аккомодация глаза уменьшается в 4–5 раз (рис. 65). Это приводит к развитию дальнозоркости и понижению остроты зрения; кроме того, повышаются пороги цветоощущения и цветоразличения, сужаются границы полей зрения. Ухудшения функций слуховой сенсорной системы проявляются в том, что уже после 35–40 лет снижается слуховая чувствительность, особенно в области высоких частот.

 

Рис. 65. Возрастная динамика аккомодации глаза
(модиф. по: А.Г. Хрипкова и др„1990)

 

После 60 лет плохо воспринимаются и низкочастотные звуки. Большинство возрастных нарушений слуха обусловлены изменениями, происходящими в звуковоспринимающем аппарате внутреннего уха (уменьшение эластичности основной мембраны улитки и повышение порогов восприятия рецепторов кортиева органа).

5.3. Возрастные особенности регуляторных систем

Как известно, существует два основных механизма регуляции функций – гуморальный и нервный.
Гуморальный механизм осуществляется за счет химических веществ, находящихся в циркулирующих в организме жидкостях (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Основными химическими регуляторами функций являются гормоны – физиологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции.
Большинство желез внутренней секреции созревает довольно рано, но неодновременно. Так, гипофиз достигает полного развития уже к 15 годам, и все образуемые им гормоны наиболее активны до 40–45 лет, затем активность большинства из них постепенно снижается. Активность некоторых гормонов гипофиза (АКТГ, вазопрессин) с возрастом даже увеличивается.
Надпочечники максимального веса достигают к 35–40 годам. В это время наиболее активна функция их коркового слоя, вырабатывающего, в частности, глюкокортикоиды, минералокортикоиды и аналоги половых гормонов. Мозговой слой надпочечников созревает несколько раньше и его функциональная активность (катехоламины) велика уже в детском возрасте, достаточна в зрелом и снижается в пожилом (после 55–60 лет).
Поджелудочная железа (смешанного типа) созревает к 10–12 годам, а с 30–35 лет начинается инволюция, особенно ее эндокринной функции. Это проявляется снижением образования инсулина, что нередко приводит к развитию возрастного сахарного диабета.
Несколько позже (с 50–60 лет) ухудшается также и внутрисекреторная функция поджелудочной железы, что подтверждается уменьшением образования и падением активности ее ферментов – липазы, амилазы и протеаз.
Щитовидная железа окончательно формируется к 15–20 годам; ее функции высокими остаются примерно до 50 лет, затем развивается умеренная атрофия железистой ткани и снижение уровня тироксина и трийодтиронина. Наступившие сдвиги приводят к уменьшению уровня обмена веществ, что проявляется, в частности развитием ожирения и падением физической работоспособности.
Максимальная функциональная активность половых желез отмечается в возрасте 20–40 лет, с 45 до 65 лет функции этих желез умеренно снижаются, но процессы носят сугубо индивидуальный характер. Для мужчин и женщин в возрасте после 65–70 лет введен специальный термин «третий пол» – или «третий возраст», когда количество андрогенов и эстрогенов у тех и других достаточно низкое, что уравнивает их в физической и психической активности.
Возрастное снижение функций эндокринных желез приводит к развитию трех «нормальных» болезней старения – гиперадаптозу, климаксу и ожирению. Гицерадаптоз (избыточность стрессовой реакции) развивается вследствие повышения порога чувствительности гипоталамуса к гормонам защиты (в частности, к гормону надпочечников – кортизону). Поэтому неблагоприятные факторы, которые в молодом возрасте были вполне переносимыми, в пожилом – становятся избыточными и возникает гиперадаптоз. В пожилом возрасте человек живет в более узком диапазоне изменений внешней и внутренней среды.
Климакс (прекращение репродуктивной функции) наиболее выражен у женщин и наблюдается после 45–50 лет, хотя эти изменения носят индивидуальный характер. Физиологическая суть этого процесса состоит в том, что с возрастом повышается порог чувствительности полового центра гипоталамуса к эстрогенам и в конечном итоге нарушается овуляторный цикл.
Возникновение ожирения с возрастом обусловлено тем, что повышается порог чувствительности пищевого центра гипоталамуса к насыщению (глюкозе и жирным кислотам). Поэтому у людей зрелого возраста аппетит не снижается и даже растет, а окисление веществ вследствие гормональных перестроек и снижения двигательной активности уменьшается и происходит накопление жира в организме.
Нервный механизм регуляции эволюционно более молодой. Он отличается от гуморального тем, что нервные импульсы распространяются по нервным путям с достаточно большой скоростью (от 0,5 до 120 м/с) и идут по конкретным нервным волокнам к строго определенным органам и системам организма. Нервная регуляция функций складывается из сложнейших взаимоотношений безусловных и условных рефлексов.
Центральная нервная система является наиболее устойчивой, интенсивно функционирующей и долгоживущей системой организма. Ее функциональная активность обеспечивается длительным сохранением в нервных клетках нуклеиновых кислот, оптимальным кровотоком в сосудах мозга и достаточной оксигенацией крови. Однако в возрасте после 30 лет нервная система ежедневно теряет 30–50 тыс. нейронов.
Правда, в последние годы появились сообщения о том, что нервные клетки головного мозга восстанавливаются. В частности, в 1999 г. сотрудниками Принстонского университета США было показано, что зрелый мозг продуцирует новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день в течение всей жизни. Этот процесс был назван нейрогенезом. Новые клетки начинают размножаться в субвентрикулярной зоне мозга, оттуда мигрируют в кору – к местам «постоянной прописки», где и созревают до взрослого состояния. Можно полагать, что активность продукции новых нейронов зависит от тренировки мозга (чтение, заучивание стихов, решение различных умственных задач, а не многочасовой просмотр телевизора!). Кстати заметим, что в молодом возрасте головной мозг человека содержит от 14 до 25 миллиардов нейронов. Максимальная масса головного мозга отмечается у женщин в возрасте 15–19 лет, у мужчин – от 20 до 29 лет.
Электрическая активность головного мозга от 30 до 60 лет характеризуется некоторым учащением альфа-ритма; после 60 лет несколько снижается частота и амплитуда этого ритма, растет выраженность бета-ритма и медленных компонентов электроэнцефалограммы. В это время отмечается также снижение чувствительности мозга к гипоксии, ослабевает процесс внутреннего торможения. Названные функциональные особенности проявляются удлинением латентного периода сенсомоторных реакций, снижением быстроты одиночного движения и темпа движений, что в конечном итоге приводит к ухудшению быстроты, ловкости и координации движений.
Условно-рефлекторная деятельность человека в возрасте до 65–70 лет существенно не отличается от молодых. Лишь после 70 лет отмечаются затруднения в образовании условных рефлексов, их непрочность и непостоянство, тогда как старые, давно образованные рефлексы достаточно стабильны. В это время наблюдается также неустойчивость основных нервных процессов, ослабление их силы, подвижности и концентрации. Основным фактором перечисленных изменений прежде всего является снижение тонуса коры больших полушарий. Этим объясняется уменьшение психической и физической активности, повышенная утомляемость, эмоциональная неустойчивость, снижение мнестической деятельности (восприятие, хранение и воспроизведение информации), усиление процессов забывания.
Интенсивность интеллектуальных функций человека зависит от двух основных факторов: внутреннего (одаренность) и внешнего (образование). Постоянная умственная деятельность замедляет инволюционные процессы в коре головного мозга. Оптимум развития интеллекта приходится на возраст 18–20 лет. Если принять его у 20-летних за 100 %, то в 30 лет он составит 96 %, в 40 лет – 87 %, в 50 лет – 80 % и в 60 лет – 75 % (Ананьев Б.Г., 1960). Считается также, что вербально-психические функции возрастают в зрелом возрасте, достигая максимума к 40 годам и начинают снижаться после 60 лет. Снижение интеллектуальных функций сопровождается ухудшением находчивости, воображения и изобретательности, снижением абстрактного анализа, сложных мыслительных операций и сенсорных восприятий. Лицами в возрасте после 60 лет трудно осваивается новая дея-тедьность, плохо находятся обходные пути решения поставленных задач, с трудом интегрируется различная информация в одно целое. Однако пожилые люди легко решают некоторые проблемы на основе жизненного опыта, знаний, большого объема накопленной информации и словарного запаса.
В заключение хотелось бы подчеркнуть, что возрастные инволюционные изменения – неизбежный процесс, ждет всех живущих и к этому необходимо относиться с пониманием и терпением. С другой стороны, следует помнить, что активная жизненная позиция человека, систематический умственный и физический труд существенно отодвигают и уменьшают все геронтологические проблемы.

5.4. Физиологические особенности адаптации людей зрелого и пожилого возраста к физическим нагрузкам

Занятия физическими упражнениями и связанные с этим изменения функций и эмоциональные реакции благоприятно влияют на организм людей зрелого и пожилого возраста. Наиболее ярко положительное воздействие проявляется, когда характер, объем, ритм, интенсивность и другие качества упражнений устанавливаются с учетом тренированности, личностных особенностей и функционального состояния занимающихся. В то же время физические нагрузки должны обеспечивать коррекцию возрастных нарушений и профилактику патологических изменений в организме.

5.4.1. Особенности формирования двигательных навыков и центральной регуляции движений

Возрастные изменения, происходящие в органах и системах организма, особенно отчетливо проявляются при физических нагрузках. В полной мере это относится и к сдвигам, происходящим в центральной нервной системе. Так, И.П. Павлов, анализируя симптомы возрастного снижения реактивности мозга, указывал, что с возрастом отмечается падение способности точно координировать выполнение нескольких действий одновременно. С другой стороны, регулярные занятия физическими упражнениями лицами зрелого и пожилого возраста повышают функциональные возможности организма и коррегируют уже развившиеся неблагоприятные изменения в органах и системах. В частности, при занятиях физическими упражнениями улучшается работа вегетативных и анимальных систем, поддерживаются механизмы нервной и гуморальной регуляции функций и сохраняется установившийся стереотип жизнедеятельности. Для лиц, прекративших профессиональную деятельность, лучшим способом профилактики болезней и сохранения функциональной активности являются регулярные занятия физическими упражнениями.
Установлено, что люди зрелого и пожилого возраста, хорошо физически подготовленные, успешно разучивают и запоминают упражнения как при рассказе, так и при показе.
У недостаточно подготовленных лиц запоминание строится преимущественно на показе. Таким образом, способность к разучиванию и запоминанию физических упражнений, а следовательно, и выработка двигательных навыков зависят не столько от возраста занимающихся, сколько от уровня их физической подготовленности. Наблюдения показывают, что у людей в возрасте 40–50 лет процесс формирования новых двигательных навыков идет достаточно быстро, после 50 лет – замедляется. Поэтому у лиц пожилого возраста формирование двигательных навыков должно быть сочетанным: словесная инструкция должна подкрепляться показом разучиваемого упражнения. Это положение отражает общие физиологические закономерности образования двигательного навыка на основе взаимодействия конкретнообразной (первой) и абстрактно-понятийной (второй) сигнальных систем.
Роль второй сигнальной системы проявляется на всех этапах образования и осуществления двигательных навыков при постоянном активном влиянии как речевого отчета, так и внутренней речи, связанной с продумыванием упражнений. Для успешного овладения новыми двигательными навыками лицами зрелого и пожилого возраста большое значение имеет запас разнообразных двигательных действий, приобретенных ранее, в том числе и не связанных прямо с разучиваемыми упражнениями. Как правило, люди, разносторонне физически подготовленные, быстрее и лучше овладевают новыми двигательными навыками.
У людей зрелого и пожилого возраста большие затруднения вызывает выполнение различных игровых приемов, сложнокоординированных движений, что связано с ослаблением внимания и ухудшением автоматичности двигательных актов. Существенно затруднены выполнения физических упражнений, если они осуществляются в быстром темпе. Чтобы успешно выполнить последующее движение, необходимо значительно замедлить предыдущее. Таким образом, образование новых двигательных навыков у лиц рассматриваемого возраста зависит прежде всего от запаса ранее приобретенных навыков, активности второй сигнальной системы (внутренней речи) и характера центральной регуляции движений.
Центральная регуляция движений во многом индивидуальна, но общие ее физиологические закономерности у людей зрелого и пожилого возраста характеризуются: ослаблением кортикальных и ретикулярных влияний; снижением торможения в коре головного мозга, функций экстрапирамидных систем и таламуса; ухудшением лабильности мотонейронов спинного мозга и восстановительных процессов в ЦНС; замедлением проведения возбуждения по нервам и в синапсах; снижением синтеза медиаторов и др. По механизму обратных связей на функции нервных центров оказывает влияние ослабление импульсации с проприорецепторов. При этом определенные структурные изменения отмечаются и в мышцах, которые выражаются в уменьшении числа миофибрилл и быстрых мышечных волокон, снижении силы мышц и др.
Многие характеристики центральной регуляции движений определяются уровнем снабжения кислородом нервной системы. Вследствие сосудистых нарушений с возрастом кислородное обеспечение ухудшается, что проявляется развитием дегенеративных изменений в нейронах головного, спинного мозга и в проводящих путях. Естественно, такие структурные нарушения могут вызывать существенные изменения функций нервной системы и их регуляторных влияний на двигательный аппарат.

5.4.2. Возрастные изменения физических качеств

Изменения физических качеств с возрастом достаточно индивидуальны. Можно встретить людей среднего и пожилого возраста, у которых состояние нервно-мышечной системы носит явные признаки увядания, тогда как у других людей того же возраста функциональные показатели высокие. Например, у некоторых лиц сила мышц снижается после 20–25 лет, когда поступательное биологическое развитие организма заканчивается; у других после 40–45 лет. В первую очередь с возрастом ухудшаются быстрота, гибкость и ловкость; лучше сохраняются – сила и выносливость, особенно аэробная. Существенные коррективы в возрастную динамику двигательных качеств вносят занятия физической культурой и спортом, которые отодвигают наступление инволюционных процессов.
Быстрота с возрастом ухудшается по всем составляющим ее параметрам (латентному периоду сенсомоторных реакций, скорости одиночного движения и темпа движений). От 20 до 60 лет время латентного периода возрастает в 1,5–2 раза. Наибольшее падение скорости движения отмечается в возрасте от 50 до 60 лет, а в период 60–70 лет наступает некоторая стабилизация. Темп движения наиболее заметно снижается в возрасте от 30 до 60 лет, в период 60–70 лет он мало изменяется, а в более старшем возрасте – существенно замедляется. Создается впечатление, что в возрасте 60–70 лет возникает какой-то новый уровень жизнедеятельности, который обеспечивает определенную, хотя и несколько сниженную скорость движений. У лиц, регулярно выполняющих физические нагрузки, снижение всех показателей быстроты идет более медленными темпами. Например, у тренированных лиц в возрасте 50–60 лет снижение быстроты составляет 20–40 %, а у нетренированных – 25–60 % от исходных величин, полученных в 18-20-летнем возрасте.
Сила различных групп мышц достигает максимальных значений к 18–20 годам, остается на высоком уровне до 40–45 лет, а к 60 годам снижается примерно на 25 % (рис. 66). Инволюция силы как физического качества может быть оценена по ее показателям в отдельных движениях и по перестройке топографии различных групп мышц. К 60 годам в большой степени снижается сила мышц туловища, что обусловлено прежде всего нарушением трофики нервно-мышечного аппарата и развитием в нем деструктивных изменений.

 

Рис. 66. Сила кисти в зрелом возрасте
(по: Е. Asmussen, 1968)

 

У лиц, не занимающихся выполнением физических упражнений, наибольшее снижение силы отмечается в возрасте от 40 до 50 лет, у регулярно тренирующихся – от 50 до 60 лет. Преимущество тренированных людей становится наиболее ощутимым в возрасте 50–60 лет и старше. Например, у лиц, занимающихся спортом или физическим трудом, сила кистей рук при динамометрии даже в возрасте 75 лет составляет 40–45 кг, что соответствует в среднем уровню 40-летнего человека. Снижение мышечной силы связано с ослаблением функций симпатоадреналовой системы и половых желез (уменьшается образование андрогенов). Эти возрастные изменения приводят к ухудшению нейрогуморальной регуляции мышц и снижению в них уровня метаболизма.
Скоростно-силовые качества также с возрастом снижаются, но вклад того или иного качества (силы, быстроты) в общую двигательную реакцию зависит от характера упражнений. Например, при прыжках в длину с возрастом больше снижается сила, при метаниях – скорость. При выполнении большинства физических упражнений скоростно-силовые качества взаимосвязаны и влияют друг на друга. Тренировка скоростносиловой направленности в большей мере развивает эти качества человека и мало влияет на развитие выносливости. И наоборот, тренировка выносливости вызывает ее повышение, мало затрагивая системы и механизмы, ответственные за проявления мышечной силы. Именно поэтому люди зрелого и пожилого возраста при занятиях физическими упражнениями должны использовать различные комплексы, позволяющие противодействовать инволюционным изменениям большинства органов и систем.
Выносливость по сравнению с другими физическими качествами с возрастом сохраняется более длительное время. Считается, что ее снижение начинается после 55 лет, а при работе умеренной мощности (с аэробным энергообеспечением) нередко она остается достаточно высокой в 70–75 лет. Это подтверждают широко известные факты участия людей такого возраста в длительных забегах, заплывах, туристических походах. При выполнении упражнений скоростного, силового и скоростно-силового характера (с анаэробным энергообеспечением) выносливость снижается уже после 40–45 лет. Это обусловлено тем, что развитие выносливости зависит прежде всего от функциональной полноценности органов кровообращения, дыхания и системы крови, т. е. от кислородтранспортной системы, которая при выполнении вышеназванных упражнений тренируется недостаточно. Регулярные занятия физическими нагрузками на выносливость (бег, лыжи, плавание) заметно отдаляют ее снижение, упражнения силового характера (гири, гантели, эспандер) мало влияют на возрастную динамику выносливости.
Гибкость характеризуется способностью выполнять движения с максимальной амплитудой. Без специальной тренировки это качество начинает снижаться уже с 15–20 лет, что нарушает подвижность и координацию в различных формах сложных движений. У лиц пожилого возраста, как правило, гибкость тела (особенно позвоночника) существенно снижена. Тренировка позволяет сохранять это качество долгие годы. При попытке восстановить гибкость лучший результат наблюдается у тех, кто имеет хорошую физическую подготовленность.
Основным проявлением ловкости является точность двигательной ориентации в пространстве. Это качество также снижается довольно рано (с 18–20 лет); специальные тренировки замедляют снижение ловкости и она остается на высоком уровне в течение многих лет.

5.4.3. Особенности адаптации к физическим нагрузкам вегетативных и регуляторных систем организма

Физические упражнения являются мощным средством сохранения на высоком уровне всех функциональных параметров организма.
Движения – это наиболее физиологичный атрибут жизни. Мышечная деятельность вызывает напряжение всех функциональных систем, сопровождается гипоксией, что тренирует механизмы регуляции, улучшает восстановительные процессы, совершенствует адаптацию к неблагоприятным условиям среды.
Влияние мышечной активности настолько велико, что под ее длительным воздействием изменяются активность генетического аппарата и биосинтез белка, замедляется старение и предупреждаются многие заболевания; организм делается менее восприимчивым к вредным факторам. Эти положения достаточно хорошо известны, хотя в жизнь претворяются с трудом. Приведем высказывания по этому поводу двух широко известных людей. Римский поэт Квинт Гораций в своем знаменитом «Памятнике» еще до нашей эры писал: «Если не бегаешь, пока здоров, придется побегать, когда заболеешь». А французский писатель Альфред Мюссе в романе «Исповедь сына века», изданном в 1836 г., указывает: «Физические упражнения могут заменить множество лекарств, но ни одно лекарство в мире не может заменить физических упражнений».
Какова же роль физических упражнений для людей зрелого и пожилого возраста с физиологических позиций? Под влиянием умеренных и постоянных физических нагрузок совершенствуются механизмы регуляции различных органов и систем, а функции организма носят более экономный характер. Последнее проявляется в снижении частоты сердечных сокращений и уровня артериального давления, увеличении диастолы миокарда, повышении коэффициента использования кислорода и уменьшении кислородной стоимости работы. Применение физических упражнений способствует улучшению кровоснабжения различных тканей, особенно скелетных мышц, что снижает гипоксические явления. Развитие положительных эмоций и повышение устойчивости гипоталамо-гипофизарной системы обеспечивают антистрессовый эффект. На более продолжительное время замедляется снижение физических качеств и сохраняется умственная и физическая работоспособность. Все это способствует развитию активного долголетия, предупреждению заболеваний, старения и продлению жизни людей.
Адаптация вегетативных систем у людей зрелого и пожилого возраста имеет достаточно выраженные особенности. Так, развитие миогенного лейкоцитоза, эритроцитоза и тромбоцитоза выражено меньше и особенно слабо проявляется лимфоцитарная реакция. У лиц этого возраста повышено разрушение форменных элементов крови, а восстановление их затягивается на более длительный срок.
У людей, регулярно выполняющих физические нагрузки, отмечается более экономная деятельность сердечно-сосудистой системы, длительное время сохраняются на оптимальном уровне ее основные функциональные константы. В частности, у них более стабильные показатели частоты сердечных сокращений, не наблюдается значительного повышения артериального давления, сохраняются сократительная сила миокарда, его метаболизм, возбудимость и проводимость. У этих лиц не отмечается существенного снижения ударного и минутного объемов кровотока, его скорости и объема циркулирующей крови.
У людей, не занимающихся регулярно физическими упражнениями, даже незначительные нагрузки вызывают резкую тахикардию, повышение артериального давления, снижение ударного объема крови и общего кровотока, а иногда может развиваться сердечно-сосудистая недостаточность. При этом достигаемая во время работы максимальная частота сердечных сокращений у людей зрелого и пожилого возраста заметно снижается (рис. 67).
Показатели функций внешнего дыхания при регулярных занятиях упражнениями остаются достаточно высокими у лиц пожилого возраста. Это проявляется сохранением у них должной глубины дыхания и легочной вентиляции, ЖЕЛ, МОД и максимальной вентиляции легких. У лиц, не занимающихся регулярно, физические нагрузки сопровождаются резкой одышкой, недостаточной вентиляцией легких и снижением оксигенации крови.
Функции пищеварительной и выделительной систем у людей, ведущих активный образ жизни, остаются достаточно стабильными. В частности, у них длительное время сохраняются секреторная и моторная функции желудочно-кишечного тракта, достаточно стабильны фильтрация и реабсорбция в почках, отсутствуют выраженные отеки, которые чаще всего являются следствием сердечно-сосудистой или почечной недостаточности. Малая же двигательная активность сопровождается ухудшением функций органов пищеварения и выделения.

 

Рис. 67. Максимальная ЧСС в зрелом и пожилом возрасте

 

В пожилом возрасте все виды обмена веществ (белковый, углеводный, жировой и энергетический) снижены. Основным проявлением этого является избыточное содержание в крови холестерина, липопротеидов и молочной кислоты (даже при незначительных нагрузках). Регулярные умеренные физические нагрузки повышают уровень метаболизма и существенно снижают показатели холестерина и липопротеидов, уменьшая возможность развития атеросклероза. В то же время физические нагрузки, даже умеренной мощности, но проводимые эпизодически, сопровождаются избыточным накоплением молочной кислоты и снижением уровня глюкозы в крови, сдвигом pH в сторону ацидоза, повышением недоокисленных продуктов в крови и моче (креатинин, мочевина, мочевая кислота и др.). Даже умеренная работа у людей старше 40 лет энергетически обеспечивается главным образом за счет анаэробного гликолиза, что обусловлено ухудшением удовлетворения кислородного запроса.
Функции регуляторных систем организма (железы внутренней секреции и ЦНС) с возрастом также снижаются. После 40–45 лет ухудшаются функции гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы, после 50 лет – функции щитовидной и половых желез. Умеренные регулярные физические нагрузки задерживают снижение функций этих желез; значительные нагрузки, а также выполнение упражнений лицами, не адаптированными к ним, угнетают деятельность желез внутренней секреции.
Параметры центральной нервной системы и высшей нервной деятельности наиболее устойчивы и менее подвержены возрастным инволюционным процессам. Оздоровительная физическая культура активирует функции ЦНС и ВНД, тяжелая физическая работа – угнетает их. Естественно, возрастные изменения функций ЦНС и эндокринной системы ухудшают нервную и гуморальную регуляцию всех вегетативных систем организма.

5.4.4. Влияние физических нагрузок на функциональное состояние, работоспособность и сохранение здоровья людей

Физические упражнения являются хорошим средством сохранения всех параметров функционального состояния организма людей зрелого и пожилого возраста. Под функциональным состоянием человека в физиологии труда и спорта понимают совокупность наличных характеристик тех функций и качеств, которые обусловливают успешность его жизнедеятельности.
Основными функциональными состояниями, связанными с двигательной активностью, принято считать утомление, хроническое утомление, переутомление (перетренированность), психоэмоциональную напряженность, монотонию, гипокинезию и гиподинамию. Все функциональные состояния делят на три типа: нормальные (утомление), пограничные (хроническое утомление) и патологические (переутомление).
Совершенно очевидно, что в пожилом возрасте быстрее развивается утомление, и оно легче переходит в переутомление. Пожилые люди больше подвержены психоэмоциональным переживаниям, вся их жизнь и деятельность более монотонны, им чаще сопутствуют гиподинамия и гипокинезия. У пожилых людей особую роль приобретают два последних фактора, которые приводят к снижению функций органов и систем и уменьшению энерготрат. Эти физиологические сдвиги сопряжены с более интимными нарушениями в организме, связанными с уменьшением потребления кислорода и коэффициента его использования, снижением тканевого дыхания, общего газообмена и энергообмена. В конечном счете существенно падает работоспособность, особенно у мужчин (рис. 68). Регулярное применение физических упражнений предупреждает или существенно снижает эти нарушения.
С физиологической точки зрения, изменение функционального состояния и снижение работоспособности у людей пожилого возраста обусловлены многими факторами. Прежде всего, у них наблюдается замедление скорости кровотока, уменьшение объема циркулирующей крови и ее оксигенации, развитие гипоксии органов и тканей. Небольшие запасы гликогена в мышцах и печени приводят к падению уровня глюкозы в крови, снижению окислительных процессов и энергообмена. Отмечается также замедление восстановительных реакций и развитие склеротических изменений в сосудах и тканях организма. В результате этого снижаются прямые показатели работоспособности (количество и качество выполненной работы) и ее косвенные критерии (клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические), которые свидетельствуют о возрастании физиологической цены выполняемой работы.

 

Рис. 68. Физическая работоспособность в зрелом и пожилом возрасте

 

Значение физических упражнений и мышечной активности следует рассматривать прежде всего в свете теории моторно-висцеральных рефлексов, сформулированной Р.М. Могендовичем в 1947 г. Согласно этой теории, моторика выступает как ведущая система, которая определяет уровень деятельности всех основных систем организма. Основываясь на данной теории, представляется возможным оценивать взаимодействие двигательной и вегетативной систем, осуществлять профилактику неблагоприятных функциональных изменений, заболеваний и преждевременного старения.
В настоящее время существует целый ряд подходов к оценке состояния здоровья, физической подготовленности и выносливости человека. Например, хорошо известен тест здоровья, принятый медико-биологической программой ЮНЕСКО, который рекомендует учитывать возраст человека, его массу тела, курение, употребление алкоголя, выносливость к статическим нагрузкам, пульс в покое и характер его восстановления после динамической нагрузки. За каждый показатель начисляются очки и на основе их суммы выносятся соответствующие рекомендации по особенностям питания, двигательной активности и специальной физической тренировке.
Все авторы многочисленных способов и средств продления активного долголетия и профилактики старения на первое место ставят физические тренировки. Так, американский физиолог А. Танни из десяти рассмотренных для этих целей средств (питание, курение, продуктивная работа, оптимизм, любовь и внимание к людям, тренировка ума и др.) опять-таки ведущим считает использование оптимальных физических нагрузок. С физиолого-педагогической точки зрения оптимальной нагрузкой является наименьший ее объем, который позволяет достигать возможно высокого полезного результата.
Наиболее доступные и достоверные критерии оценки оптимальности оздоровительных нагрузок – частота сердечных сокращений и % МПК (уровень потребления кислорода).
В настоящее время существуют неоднозначные мнения по величине этих констант, но принципиально важно то, что все авторы рекомендуют при этом учитывать возраст, уровень тренированности и состояние здоровья человека. Если обобщить данные большинства специалистов в этой области, то можно рекомендовать средние величины частоты сердечных сокращений для лиц разного возраста при занятиях оздоровительной физической культурой.
Так, лицам в возрасте до 20 лет рекомендуются нагрузки при частоте пульса не более 140 уд./мин, 30-летним – до 130, 40-летним – до 125, 50-летним – до 120, а 60-летним и старше – до 100–110 уд./мин. Н.А. Амосов допускает большие нагрузки людям зрелого и пожилого возраста, достаточно хорошо тренированным, с частотой пульса 130–150, а для начинающих – не более 120 130 уд./мин. При выполнении специальных физических упражнений, оздоровительной ходьбе и беге потребление кислорода у лиц пожилого возраста должно составлять 50–60 % МПК (у более молодых людей может достигать 60–75 %).
Роль и значение физической культуры в сохранении здоровья, профилактике преждевременного старения и продлении активного долголетия определяются рядом физиологических изменений у лиц, регулярно выполняющих рекомендуемые физические нагрузки. У таких людей улучшается оксигенация крови, органов и тканей, предупреждается регионарная гипоксия, повышается уровень метаболизма и выведение из организма конечных продуктов обмена веществ. У этих лиц остаются на высоком уровне биосинтез белка, ферментов и гормонов, что существенно замедляет процессы старения организма. Профилактика ишемической болезни сердца, атеросклероза и ожирения обусловлены снижением уровня холестерина и липопротеидов при достаточных мышечных нагрузках. Последние, повышая функциональную активность мышц («мышечный наш», или «периферические сердца», по Н.И. Аринчину), улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы. Сохраняются и совершенствуются регуляторные и адаптивные механизмы, активность иммунной системы, а в конечном итоге повышается устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов среды, снижается возможность возникновения ряда заболеваний, сохраняются умственная и физическая работоспособность.
Этот раздел хотелось бы закончить словами древних мудрецов: «Хочешь быть здоровым – бегай, хочешь быть красивым – бегай, хочешь быть умным – бегай». От себя добавим, что бегать надо тоже с умом!
Назад: 4. физиологические особенности урока физической культуры в школе
Дальше: 6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста

Антон
Перезвоните мне пожалуйста по номеру 8(963)344-98-23 Антон.