ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ И СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ухтинский государственный технический университет
(УГТУ)
С. Г. Кривощеков, М. И. Бочаров
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ И СОСТОЯНИЯ
ОРГАНИЗМА (краткий курс лекций)
Учебное пособие
Ухта 2010
Учебное издание
Сергей Георгиевич Кривощеков
Михаил Иванович Бочаров
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ И СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
(краткий курс лекций)
Учебное пособие
УДК 612.821 : 572.02 (075.8)
К 82
Кривощеков, С. Г. Функциональные резервы и состояния организма (краткий курс лекций)
[Текст] : учеб. пособие / С. Г. Кривощеков, М. И. Бочаров. – Ухта : УГТУ, 2010. – 79 с.
ISBN 978-5-88179-619-8
Учебное пособие содержит сведения о биологических основах развития функциональных резервов, адаптации и стрессе, физиологических возможностях висцеральных систем, психофизиологических резервах и активационных процессах восприятия окружающего
мира, типологических особенностях человека, роли функциональной асимметрии мозга в
процессах адаптации, значении методов биоуправления в медицине и спорте, а также факторах, определяющих здоровье человека. Пособие предназначено для студентов физкультурных вузов и может быть полезным методистам и тренерам спортивных школ.
Учебное пособие рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
Ухтинского государственного технического университета.
Рецензенты: С. И. Сороко – зав. лаб. сравнительных эколого-физиологических исследований УРАН Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН,
чл.-корр. РАН, докт. мед. наук, профессор; В. Н. Мельников – ведущий научный сотрудник
ГУ НИИ физиологии СО РАМН, докт. биол. наук.
Редактор К. В. Коптяева
Технический редактор Л. П. Коровкина
© Ухтинский государственный технический университет, 2010
© Кривощеков С. Г., Бочаров М. И., 2010
ISBN 978-5-88179-619-8
План 2010 г., позиция 45. Подписано в печать 30.11.2010. Компьютерный набор.
Гарнитура Times New Roman. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. 4,7. Уч.-изд. л. 4,2. Тираж 120 экз. Заказ № 247.
Ухтинский государственный технический университет.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.
Отдел оперативной полиграфии УГТУ.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее пособие по курсу «Функциональные резервы и состояния организма» является важным дополнением к общепрофессиональным дисциплинам специальности 032101 «Физическая культура и спорт». Предлагаемый курс
предполагает раскрытие основных физиологических и психофизиологических
процессов регуляции функционирования организма при разных состояниях, его
потенциальных возможностей. Известно, что функциональные резервы организма человека включают биохимические, физиологические и психические
процессы, которые образуют иерархическую систему, фундаментом которой
являются биохимические, а вершиной – психологические резервы. Стержнем
этой системы являются физиологические резервы, так как на основе функционирования физиологических систем разворачиваются все остальные резервы
организма. В свою очередь, функциональное состояние – особое явление, которое характеризует значительные колебания уровня жизненной активности человека (сон, спокойное или напряженное бодрствование, оперативный покой,
психоэмоциональная напряженность, острый или хронический стресс, монотония, утомление, специфические психологические состояния).
Основные положения, описанные в пособии, позволяют расширить представления обучающихся о структурно-функциональных резервах человеческого
организма, психофизиологии функциональных состояний, физиологических
механизмах, обеспечивающих жизнедеятельность человека при действии экстремальных и субэкстремальных факторов внешней среды, а также в условиях
физической и психической нагрузки.
Необходимость изучения данной дисциплины обусловливается потребностью современного специалиста в знании принципов и изменчивости функциональных резервов отдельных систем организма под влиянием внешних воздействий, в том числе мышечной нагрузки, что, например, принципиально важно
учитывать при организации и планировании тренировочной и соревновательной деятельности.
Основная цель дисциплины – научить будущих специалистов использовать полученные знания в практической деятельности, при разработке корригирующих, реабилитационных, оздоровительных и тренировочных программ, для
преодоления состояний психического и физического стресса.
3
Раздел I. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
СОСТОЯНИЙ
Лекция 1. Структурно-функциональные резервы организма человека
и животных
В соответствии с законами адаптации живые организмы приспосабливаются к разнообразным условиям существования, что приводит к изменению
многих анатомо-морфологических и физиологических показателей как на уровне целого организма, так и в отдельных органах, тканях, клетках и субклеточных уровнях. В живом организме существуют установленные природой взаимоотношения между органическими формами и функциями. Органическая
форма предопределяет функцию, и, наоборот, функция формирует и преобразует органическую форму. Без этих природных взаимозависимостей между формой и функцией не могло быть адаптации организма к изменениям и возрастающим требованиям окружающей среды.
Резервы организма животных формировались в процессе эволюции под
влиянием изменений факторов окружающей среды.
Выделяют:
• генетические резервы;
• клеточные резервы;
• органные резервы;
• интегративные организменные резервы – регуляции физиологических,
психических функций, резервы межсистемных взаимодействий.
Эволюция резервов организма. В течение многих тысячелетий в генетическом аппарате животных закреплялись мутации, обеспечивающие большие
потенциальные возможности в проявлении физических качеств тех или иных
видов. В этом потоке видообразования застывали на многие поколения популяции животных, закрепивших в своем генетическом коде сочетания признаков,
благоприятных для существования. Из этого следует, что основа эволюции – генотипическая адаптация. Основа этого тезиса заложена в следующих закономерностях:
• любой группе животных и растений свойственна изменчивость. Естественный отбор изменений, основанный на генетических отличиях, может повлиять на последующие поколения в популяции;
• число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их
числа, которое может найти себе пропитание, выжить и оставить потомство.
4
Поскольку численность каждого вида в естественных условиях постоянна, следует предполагать, что большая часть потомства в каждом поколении гибнет;
• поскольку рождается больше особей, чем может выжить, существует конкуренция за пищу и местообитание;
• наследственные изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущества перед другими, менее
приспособленными организмами. Концепция выживания наиболее приспособленных – суть естественного отбора по Дарвину (1809-1882);
• выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом
«удачные» изменения передаются по наследству.
В процессе эволюции животного биологический, морфологический и физиологический прогресс организма как целого идет параллельно. На основе наследственной изменчивости, мутации и естественного отбора сформировались
современные виды животных.
Демонстрацией использования структурно-функциональные резервов в
животном мире служат следующие «правила адаптации животных»:
• правило Бергмана – пойкилотермные организмы, близкие в систематическом отношении, по мере удаления от высоких широт к экватору становятся
более крупными, а гомойотермные наоборот – более мелкими (морфофункциональный резерв);
• правило Ренша – у тропических южных животных шерстяной покров и
жировая прослойка развиты гораздо в меньшей степени, чем у северных (соматический резерв);
• правило Алена – у животных, обитающих на юге, меняется форма тела,
обеспечивающая лучшие условия теплоотдачи – увеличиваются размеры ушей,
длина хвоста и конечностей (соматический резерв);
• правило Гессе – животные, обитающие в условиях холодного климата,
имеют большую массу сердца, чем их южные сородичи (резервы висцеральных
систем).
Предки человека, в отличие от животных, не имели признаков явной специализации, но были исключительно универсальны. Парадокс эволюции человека состоял в том, что если бы гоминоиды были лучше специализированы (например в двигательном отношении) и имели какие-то преимущества перед другими видами, то не появился бы человек. Отсутствие у гоминоидов явной специализации обусловило развитие разнообразных психофизиологических резервов – рассудочной деятельности, памяти, эмоций, функциональной асимметрии
мозга, и предопределило двигательный универсализм.
5
В свою очередь подсистема физиологических резервов может быть рассмотрена не только в аспекте функциональных систем, которые ее формируют
(система организации движения, система поддержания гомеостаза), но и как результат, формирующий и регулирующий деятельность соответствующей функциональной системы.
При таком подходе физиологические резервы могут быть классифицированы на:
• резервы развития физических качеств (силы, быстроты и выносливости);
• резервы, включаемые при работе разной мощности (максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной);
• резервы по очередности их включения (первый включается в повседневной
деятельности, второй – во время тренировок и соревнований, третий – в борьбе
за сохранение жизни).
Есть основания полагать, что физиологическими механизмами включения
(активизации) резервов первого уровня являются условные и безусловные рефлексы, резервы второго уровня обеспечиваются нейрогуморальными механизмами эмоций, резервы третьего уровня создаются безусловными рефлексами и
гуморальными механизмами, которые включаются организмом в борьбе за выживание.
Функциональные резервы организма спортсмена. Определение границ
адаптации и резервных возможностей организма спортсменов – один из наиболее актуальных разделов спортивной физиологии. Относительно спортивной
тренировки адаптацию рассматривают как процесс направленного развития
функциональных возможностей (резервов) организма спортсменов. В спортивной физиологии на первый план выходит оценка психофизиологических резервов, которые обеспечивают эффективность спортивной деятельности.
Систему функциональных резервов спортсмена можно представить в виде 4 подсистем резервов: 1) биохимических, 2) физиологических, 3) спортивнотехнических, 4) психологических. Две первые системы по своей сути являются
биологическими, а две вторые – социальными, хотя и функционируют на основе биологических (физиологических) функциональных систем.
Максимальная мобилизация системы физиологических резервов наблюдается при работе до произвольного отказа с повышенной мотивацией к ее выполнению. Оценка физиологических резервов показывает, что имеются существенные различия в мобилизации резервов между хорошо и плохо тренированными спортсменами, а также между спортсменами различных спортивных
специализаций. Это объясняется тем, что в процессе долговременной трени6
ровки (адаптации) происходит приспособление структуры и динамических характеристик функциональных систем, которые являются наиболее эффективными для реализации энергетических возможностей организма.
Рост функционального резерва представляет физиологическую сущность
долговременной адаптации организма и заключается в оптимизации реактивных свойств систем, направленной на целевую реализацию возможностей организма. Системообразующим фактором при этом является приспособительный
полезный результат – высокоэффективное, устойчивое и экономное энергообеспечение работы, что в наибольшей степени влияет на конечный спортивный результат.
Установлено, что выраженность реакций организма в ответ на физическую нагрузку зависит как от уровня тренированности, так и от индивидуальных особенностей человека. Вероятной основой индивидуальных различий являются наследственные особенности реактивности и метаболизма, которые
находятся под генетическим контролем. Все это обеспечивает специфику нервно-мышечного аппарата, состояния вегетативного баланса, индивидуальнотипологические характеристики высшей нервной деятельности.
При адаптации организма к изменяющимся факторам внешней среды и, в
частности, к напряженным физическим нагрузкам возникают глубокие сдвиги
внутренней среды организма (гипоксические, гиперкапнические, гипокапнические, ацидемические), которые по принципу обратной связи активируют физиологические процессы регуляции и функции газообмена кардиореспираторной системы (КРС). Выраженность реакций КРС в условиях выполнения физических нагрузок («критическая» мощность нагрузки, максимальный уровень
потребления кислорода, анаэробный компонент энергообеспечения нагрузки, а
также показатели функциональной устойчивости и восстановления после работы) характеризует чувствительность организма к физической нагрузке и резервы этой системы.
Высокая степень тренированности обеспечивается не только верхними
границами потребления кислорода, легочной и альвеолярной вентиляции, систолического объема крови и транспорта газов артериальной кровью, но и специфическими для каждого вида нагрузки особенностями реактивности КРС.
Таким образом, оценка функциональных (интегративных) резервов организма спортсмена осуществляется, главным образом, по следующим четырем
направлениям:
1) уровень физической работоспособности;
7
2) реакции кардиореспираторной системы на тестирующие нагрузки разного
характера;
3) особенности вегетативной регуляции физиологических функций организма;
4) особенности нейродинамических функций и уровень эмоциональной напряженности.
Структурно-функциональные резервы организма и восстановительные процессы. Функциональные резервы организма проявляются и в характеристиках восстановительных процессов. Способность к восстановлению при
мышечной деятельности является естественным свойством организма, существенно определяющим его резервы. Поэтому скорость и характер восстановления различных функций после физических нагрузок являются одним из критериев структурно-функциональных резервов.
Во время мышечной деятельности в организме спортсменов происходят
связанные друг с другом анаболические и катаболические процессы, при этом
диссимиляция преобладает над ассимиляцией.
Показано, чем больше энергетические траты во время работы, тем интенсивнее процессы их восстановления. Однако, если истощение функциональных
потенциалов в процессе работы превышает оптимальный уровень, то полного
восстановления не происходит. При несоответствии реакций обновления в
клетках катаболическим процессам в организме могут возникать структурные
изменения, ведущие к расстройству функций и даже повреждению клеток.
Важно подчеркнуть, что вследствие функциональных и структурных перестроек, осуществляющихся в процессе восстановления, функциональные резервы
организма расширяются и наступает сверхвосстановление (суперкомпенсация).
Закономерности восстановления. Как и любой процесс, происходящий
в организме, восстановление регулируется двумя основными механизмами –
нервным (за счет условных и безусловных рефлексов) и гуморальным. Вместе с
тем на разных этапах деятельности человека их роль неодинакова. Нервный
механизм регуляции, как более быстрый, прежде всего, направляет и осуществляет восстановление в период самой деятельности и в раннем периоде восстановления. С помощью нервного механизма преимущественно регулируется
нормализация внутренней среды организма главным образом через сердечнососудистую и дыхательную системы (доставка кислорода, питательных веществ, удаление продуктов обмена). Более медленный гуморальный механизм
регуляции обеспечивает, прежде всего, восстановление водно-солевого обмена,
запасов глюкозы и гликогена, а также ферментов и гормонов.
8
Основные физиологические закономерности восстановительных процессов: неравномерность, гетерохронность, фазовый характер восстановления работоспособности, избирательность восстановления и ее тренируемость.
Неравномерность восстановительных процессов. Сразу после окончания
работы ликвидация кислородной задолженности организма (восстановление)
идет быстро, затем скорость ее уменьшается и наблюдается фаза медленного
восстановления.
В основе гетерохронности восстановления лежит принцип саморегуляции, обусловленный тем, что неодновременное протекание различных восстановительных процессов обеспечивает наиболее оптимальную деятельность целостного организма.
Фазность восстановления выражается в изменении уровня работоспособности.
Избирательность восстановительных процессов определяется характером энергообеспечения. После работы преимущественно аэробной направленности восстановительные процессы показателей внешнего дыхания, фазовой
структуры сердечного цикла, функциональной устойчивости к гипоксии происходят медленнее, чем после нагрузок анаэробного характера.
Восстановительные процессы, происходящие в различных органах и системах, подвержены тренируемости. Другими словами, в ходе развития адаптированности организма к нагрузкам восстановительные процессы ускоряются,
повышается их эффективность. У нетренированных лиц восстановительный период удлинен, а фаза сверхвосстановления выражена слабо. У высококвалифицированных спортсменов отмечаются непродолжительный период восстановления и более значительные явления суперкомпенсации. Эти изменения восстановительных процессов можно то же рассматривать как критерии диапазона
функционального резерва.
Лекция 2. Биологические закономерности формирования
функциональных состояний организма
Состояние в самом широком понимании – это реакция функциональных
систем на внешние и внутренние воздействия, направленная на получение полезного для организма результата.
Состояния характеризуют разные функциональные уровни: физиологический, психофизиологический, психический. На физиологическом уровне наблюдаются состояния покоя, возбужденности (активированности) и заторможенности. Ни поведение, ни различные психофизиологические показатели, взятые по отдельности, не могут достоверно дифференцировать одно состояние от
9
другого. Так, изменения в висцеральных системах (например увеличение частоты сердечных сокращений), могут наблюдаться при различных состояниях
(утомление, тревога, страх), а сокращение времени простой сенсомоторной реакции может свидетельствовать как об оптимальном, так и о неоптимальном
(монотония) состоянии человека. Одному и тому же переживанию могут соответствовать разные формы поведения. Например, поведение отдельных людей
при одном и том же состоянии может быть разным вследствие различий в проявлении волевых качеств, помогающих преодолевать нежелательные формы
поведения (желание убежать при появлении опасности, либо броситься в бой;
прекратить работу при появлении усталости, либо во что бы то ни стало довести ее до конца и т. д.). Каждому неблагоприятному состоянию противостоит
какое-либо волевое качество: состоянию неуверенности – решительность; состоянию страха – смелость; состоянию утомления и монотонии – терпеливость;
состоянию фрустрации – упорство и настойчивость; состоянию злости – выдержка.
Нередко функциональное состояние (ФС) определяется как фоновая активность ЦНС, в условиях которой осуществляется та или иная деятельность.
Однако это определение нельзя считать достаточным. Во-первых, оно носит
общий характер и не учитывает структурно-функциональную неоднородность
ЦНС. Во-вторых, вводя в качестве критерия «условия осуществления деятельности», оно сужает круг функциональных состояний организма человека, исключая из их числа все те, которые непосредственно не связаны с деятельностью (например сон или медитация). Наконец, обобщенность этого определения не позволяет выявить базовые критерии, по которым можно проводить
дифференциацию различных ФС организма. Поэтому используется несколько
подходов для характеристики функциональных состояний.
Комплексный подход рассматривает функциональное состояние как системный ответ организма, обеспечивающий его адекватность требованиям деятельности. А. С. Солодков и Е. Б. Сологуб (2008) дают такое определение ФС
организма: это «совокупность характеристик его физиологических и психофизиологических качеств, которые несут наибольшую нагрузку в обеспечении
профессиональной и поведенческой деятельности человека». Такое определение предполагает, что для оценки ФС требуется интегральная оценка многих
функций организма.
На основании множественной регистрации психофизиологических индикаторов (ЭЭГ, ЧСС, ЭМГ, дыхательных движений и др.) функциональное состояние определяется как комплекс поведенческих проявлений, сопровождаю10
щих различные аспекты деятельности человека. При этом ФС характеризуется
своим собственным уникальным сочетанием показателей и реакций (однозначным многомерным вектором). Недостатком данного подхода можно считать отсутствие критериев конкретного функционального состояния, поскольку используется лишь внешнее описание и перечисление психофизиологических характеристик.
Эргономический подход. Иногда состояния организма человека оцениваются по результатам трудовой и профессиональной деятельности. Существуют и прогностические критерии развития нежелательных ФС: монотония,
стресс или высокая степень утомления. Выделяют два класса ФС: состояние
адекватной мобилизации, состояние динамического рассогласования.
Состояние адекватной мобилизации отмечается, когда все системы организма работают оптимально и соответствуют требованиям деятельности. Это
состояние относят к «оперативному покою», характеризующему готовность к
деятельности, при которой организм человека за короткий отрезок времени
способен перейти в ту или иную форму физиологической активности для выполнения конкретной деятельности. Оно сопровождается повышением тонуса
нервных центров, которые имеют отношение к построению движений, связанных с предполагаемыми двигательными действиями, а также напряжением некоторых вегетативных функций.
Состояние динамического рассогласования характеризуется тем, что различные системы организма или не полностью обеспечивают его деятельность,
или работают на излишне высоком уровне, требуя дополнительных затрат
энергетических ресурсов (развивается при экстремальных состояниях – реактивные, пограничные или патологические).
Психофизиологический подход опирается на представление о существовании модулирующих систем мозга. Акцент делается на функциональной специализации отдельных систем организма: ретикулярная формация ствола мозга
способна оказывать как возбуждающее, так и тормозное влияние на вышележащие отделы мозга и спинальные (например двигательные) рефлексы; таламус отвечает за локальную активацию коры мозга; лимбическая система ответственна за эмоциональные состояния человека.
Теория функциональных систем (ТФС). Центральное понятие – «системообразующий фактор», под которым понимался полезный приспособительный эффект в отношении взаимодействия организма и среды. В качестве детерминанты поведения в ТФС рассматривается не прошлое по отношению к
поведению «событие – стимул», а «будущее – результат» (Анохин, 1974).
11
Лекция 3. Биологические ритмы. Сон
Биологическая ритмичность – явление универсальное и связанное с основными колебаниями физической среды: свет, температура, влажность, атмосферное давление, приливы-отливы, электромагнитные возмущения. Она обнаружена у всех живых организмов (простейших, растений и животных), и это
свидетельствует о древнем ее происхождении и основополагающем значении.
Разные организмы, обитая в ритмично меняющейся среде, формировали
соответствующие ей, но присущие только каждому организму физиологические
и поведенческие стереотипы его жизнедеятельности, что находило отражение в
генетическом коде.
Ритмичность присуща как активности целого организма и сообщества их,
так и частям организма (системам, органам, клеткам и органоидам клетки).
Биологические ритмы можно определить как статистически достоверные
изменения различных показателей физиологических процессов волнообразной
формы. Основными параметрами биоритмов являются: период – время между
двумя одноименными точками в волнообразно изменяющемся процессе;
акрофаза – точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение
исследуемого показателя; мезор – уровень среднего значения показателей
изучаемого процесса; амплитуда – степень отклонения исследуемого
показателя в обе стороны от средней.
Обычно выделяют следующие виды ритмов: ультрадианный – с
периодом меньше 20 ч; циркадный (околосуточный) – с периодом от 20 до 28 ч;
дианный или, по отечественной терминологии, суточный – с периодом в 24 ч;
инфрадианный – с периодом больше 28 ч; циркатригинтанный
(околомесячный) – с периодом в 30 дней ± 5 дней; цирканнуальный – с
периодом около 1 года. Существует также представление о многодневных
ритмах: физическом – с периодом в 23 дня, эмоциональном – 28 дней,
интеллектуальном – 33 дня. Кроме того, имеются ритмы с периодом в
несколько лет и даже десятилетий. Эта ритмичность, а также некоторые другие
виды периодических явлений, как правило, связаны с изменениями,
происходящими на Луне, Солнце, в биосфере и Галактике. Описано более 250
биоритмов с периодом от долей секунды до сотен лет. Существует несколько
гипотез о механизмах взаимодействия различных систем организма с
внешними факторами – задавателями ритмов. По теории единых
биологических
часов
предполагается
централизованное
управление
внутренними колебательными процессами. Эта теория основывается на том,
что свет и темнота воздействуют на глаз, далее через зрительные нервы – на
12
супрахиазматическое ядро гипоталамуса – секреция гормона мелатонина –
регуляция кортикостероидов, половых гормонов и гипофиза. Другая теория
признает мультиосцилляторную модель с наличием осцилляторов в отдельных
структурах и системах организма. В целом обе теории вполне совместимы. Повидимому, биоритмы заложены в генетической программе организма, а
факторы внешней среды являются лишь триггерами, под действием которых
запускается ритмическая деятельность.
Биоритмологические закономерности отчетливо прослеживаются на
уровне всех морфо-функциональных систем организма. Например, иммунная
система при всей ее относительной автономности является частью целостного
организма и подчиняется основным фундаментальным закономерностям
организации живой материи, одной из которых является принцип ритмичности
протекания всех биопроцессов.
Сезонные ритмы проявляются в структурных и функциональных, в частности, гормональных изменениях, происходящих в течение года в организме
теплокровного. На эту тему накоплен большой материал. Он важен для понимания жизнедеятельности человеческого сообщества, которое заселяет новые
ранее необжитые пространства на Севере, в горах, в пустыне, которые характеризуются специфическими особенностями климатических условий.
Суточные ритмы связаны с чередованием света и тепла днем и темноты и
похолодания ночью. Их период составляет 24 ч. Примерно такой же ритм (чуть
больше или чуть меньше 24 ч) сохраняется при постоянной освещенности и постоянной темноте (и температуре среды). Его назвали «циркадным» (латынь:
circa – около, diem – день) (Бюннинг, 1961). Циркадный ритм, измеренный у
самых разных организмов (от одноклеточных до млекопитающих), колеблется
около 24 ч, становясь то короче, то длиннее. Суточный ритм наиболее характерен для человека. Многочисленные и длительные (месячные) опыты по навязыванию ему другого ритма, как правило, оказывались неудачными. С трудностями для организма происходят и сдвиги суточного цикла на несколько часов, которые возникают при перемещении человека в часовых поясах.
Сон – особое функциональное состояние. Сон можно рассматривать как
компонент циркадного ритма. Нормальный человек всегда находится в одном из
двух состояний – либо он бодрствует, либо спит.
Стадии и фазы естественного сна человека. Сон человека имеет правильную циклическую организацию. Электроэнцефалографический анализ выделяет пять стадий сна. Первые четыре относят к медленной фазе сна, а пятуюстадию – к быстрой фазе сна. Медленную фазу сна принято называть медлен13
ным сном, дельта-сном, а быструю фазу сна – быстрым сном, быстроволновым
сном, парадоксальным сном, БДГ-сном (быстрых движений глаз).
Депривация (искусственное лишение) сна. Лишение сна в течение 3-5 суток вызывает непреодолимую потребность во сне, при этом у человека наблюдается снижение скорости психических реакций, снижение настроения, дезориентация в окружающей среде, резкое снижение умственной и физической работоспособности, а также нарушается результативность всех психических процессов и явлений – памяти, мышления, речи, внимания, воли. Появляются различные нарушения моторики (тремор и тики), галлюцинации. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и иные расстройства психики. Вместе с тем, изменения вегетативных функций при длительной депривации сна невелики, отмечается только небольшое понижение температуры тела
и незначительные замедления пульса.
Потребность во сне увеличивается, когда возникают неразрешимые проблемы, снижаются настроение и работоспособность. И это увеличение происходит за счет быстрого сна.
Нарушение сна является одной из главных симптомов снижения уровня
психического и физического здоровья людей. Нередко нарушение сна представляет
собой первый симптом психического заболевания. Причин, вызывающих нарушения сна, много. Очень часто в основе нарушений сна лежат нарушения суточных
ритмов в связи с перемещением человека в новый часовой пояс. Эти нарушения
часто сопровождают спортсменов в процессе спортивных выступлений в разных
регионах планеты. Наряду с этим, нарушения сна – ранний признак патологических процессов в организме. Среди них – недостаточность мозгового кровообращения, различные мозговые травмы, развитие опухолей мозга, эндокринные, инфекционные, психические заболевания, а также многочисленные неврозы, вызываемые
стрессами, нерациональной организацией жизнедеятельности и другими причинами.
Лекция 4. Адаптация, стресс и дезадаптация человека
в современном мире
Жизнь любого организма – это непрерывная адаптация к условиям столь
же непрерывно меняющейся среды. Существование живых организмов сводится к постоянной выработке форм поведения, направленных на восстановление
нарушенного равновесия. Это универсальный закон, которому подчиняется все
существующее – от атома до Вселенной. Для Вселенной прийти в равновесие,
т. е. перестать расширяться, означало бы тепловую смерть. Для живых существ
равновесие означает биологическую смерть.
14
Адаптация – это все виды врожденной и приобретенной деятельности,
которые обеспечиваются определенными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. В
литературе адаптацией называют как процессы и явления приспособления в
жизни индивидуума, так и изменения в целых популяциях на протяжении их
существования. Наибольший интерес в рамках настоящего курса имеет физиологическая адаптация.
Адаптация физиологическая (А.ф.) – совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих
условий и направленная на сохранение относительного постоянства его внутренней среды – гомеостаза. В результате А. ф. повышается устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям барометрического
давления и др. факторам. Изучение А. ф. имеет большое значение для понимания процессов саморегуляции организма, его взаимодействия с окружающей
средой. Реакции, которыми организм отвечает на раздражения значительной
интенсивности, имеют общие неспецифические черты и называется адаптационным синдромом. Процесс А. ф. к необычным, экстремальным (крайним) условиям проходит несколько стадий или фаз: вначале преобладают явления декомпенсации (нарушения функций), затем неполного приспособления – активный поиск организмом устойчивых состояний, соответствующих новым условиям среды, и, наконец, фаза относительно устойчивого приспособлении (теория Г. Селье). Сдвиги, происходящие в организме в процессе А. ф., касаются
всех уровней организма – от субклеточно-молекулярного до целостного организма. Значительную роль в А. ф. играет «тренировка» как к воздействию каждого данного фактора, так и к изменению среды вообще.
Общие представления об адаптации. Приспособительные изменения в
здоровом организме бывают двух типов: а) изменения в привычной зоне колебаний факторов среды и б) изменения в ответ на воздействия факторов непривычной интенсивности. В связи с этим, первую группу относят к обычным физиологическим реакциям, а вторую, отличающуюся физиологическими затратами и перестройками функциональных систем, – к адаптациям.
Приспособительные изменения в привычной зоне колебания факторов
осуществляются с помощью готовых регулирующих механизмов. Примером
такого рода приспособления могут служить эффекты сенсорной адаптации зрения к темноте после яркого света (основанные на повышении чувствительности
рецепторных клеток глаза). Другой регулирующий механизм, получивший название привыкания (габитуации), основан на блокировании незначимой для
15
мозга информации (это происходит с помощью ретикулярной формации мозга).
Примером могут служить жители крупных городов, которые постепенно перестают замечать запах выхлопных газов автомашин или шум уличного движения. Эти явления в основном затрагивают органы чувств и охраняют мозг от
перегрузки информацией.
Цель и значение адаптации состоят в сохранении биологического гомеостаза, который, по мнению канадского ученого В. Кеннона, представляет собой
«совокупность устойчивых состояний, поддерживаемых в организме». Достижение устойчивого равновесия обеспечивается за счет саморегуляции. Гомеостатически устойчивые состояния у всех людей характеризуются определенным диапазоном колебаний температуры тела, рН крови, уровня сахара, осмотического давления и некоторых других показателей, хотя тот или иной конкретный уровень может зависеть от конкретных условий деятельности организма или окружающей среды.
В биологии выделяют генотипическую и фенотипическую адаптации. Генотипическая адаптация отражает адаптивные изменения, передающиеся по
наследству; фенотипическая – формируется в течение индивидуальной жизни
человека в процессе его взаимодействия с окружающей средой, в результате
которого организм приобретает отсутствующую ранее устойчивость к определенному фактору внешней среды.
Ключевым моментом повышения «устойчивости» организма к неблагоприятным факторам при фенотипической адаптации является развитие конкретных механизмов, обеспечивающих превращение неадаптированного организма в адаптированный. При этом генетическая программа организма предусматривает не заранее сформированную адаптацию, а лишь возможность ее
реализации под влиянием среды, прежде всего экономное расходование энергетических и структурных ресурсов организма, а также ориентированное определенным образом формирование всего фенотипа (Слоним, 1987).
Типы адаптивных реакций. Существует 2 типа приспособления к внешним факторам: а) адаптация по типу толерантности (выносливости) – пассивный путь адаптации; б) адаптация по типу резистентности (сопротивления) –
активный путь адаптации, при котором с помощью специфических механизмов
организм компенсирует влияние воздействующего фактора и внутренняя среда
остается относительно постоянной.
Пассивный путь адаптации довольно редко наблюдается у человека и в
основном характерен для животных. Например, снижение температуры тела у
зимнеспящих животных может быть отнесено к пассивному пути адаптации, в
16
результате которого снижаются процессы теплопродукции и экономится энергия в холодное время года. Вместе с тем и у человека, в некоторых аборигенных популяциях, обнаруживаются элементы пассивного пути адаптации. Описанные в литературе случаи замедления дыхания и сердцебиения в результате
специальных упражнений у йогов позволяют считать, что пассивный путь
адаптивного ответа сохраняется у человека, хотя и редко используется.
Другой, активный путь адаптации сопряжен с повышением энерготрат. В
понимание проблемы активной адаптации значительный вклад внес канадский
ученый Ганс Селье (1960), разработавший теорию об общем адаптационном
синдроме (ОАС). Автор определил 3 фазы адаптивного ответа организма на
действие стрессора.
Комплекс адаптивных реакций организма человека, обеспечивающий его
существование в экстремальных условиях, получил название «норма адаптивной реакции», которая по существу характеризует пределы изменения системы
под влиянием действующих на нее факторов среды, не приводя к нарушению
структурно-функциональных связей со средой.
Адаптация имеет свою «цену» (термин предложен известным отечественным патологом И. В. Давыдовским), т. к. активация синтеза белков, составляющих ее основу, ведет к значительным тратам структурных резервов организма и может привести к их истощению (Меерсон, 1986). В результате этого
возникает «дезадаптация» – состояние, которое характеризуется недостаточным диапазоном приспособления организма даже в адекватных условиях среды. Устойчивость к повреждающим факторам и иммунитет при этом снижаются, возникает угроза развития патологического состояния. Процесс утраты
адаптивных способностей после прекращения действия факторов внешней среды получил наименование «деадаптация». При этом происходит нивелирование системного структурного следа (например, уменьшение массы скелетных
мышц, количества митохондрий, исчезновение полицитимии и т. д.). Непосредственно после снижения нагрузки на органы, образующие ответственную за
адаптацию функциональную систему, в них замедляется синтез РНК и уменьшается количество полисом, т. е. при деадаптации важную роль играет снижение интенсивности синтеза белка и активация механизмов деградации структур.
Не исключено, что адаптация и деадаптация – это два отдельных процесса, которые различаются по характеру и скорости развития. Обнаружено, что темп
развития адаптации выше, чем деадаптации. Это является основой накопления
приспособительных изменений при периодических воздействиях среды. В зависимости от уровня закрепления долговременных адаптивных реакций, дли17
тельность их сохранения оказывается разной. Длительность сохранения адаптации зависит от периода времени и мощности воздействия.
Наряду с «классической» адаптацией, протекающей по вышеописанным
закономерностям, существуют «сочетанные» (перекрестные) и «повторяющиеся» (дробные) адаптивные процессы.
При сочетанных адаптациях организм адаптируется не к одному, а к нескольким экстремальным факторам. Повторяющиеся адаптивные процессы
возникают в тех случаях, когда воздействие чередуется с определенным промежутком времени. В этом случае процессы адаптации и деадаптации могут
наслаиваться друг на друга, или последующий этап адаптации накладывается
на частично стертый предыдущий этап. Важную роль в этом играет сохранение
или исчезновение изменений в организме, полученных во время предыдущего
этапа.
Возможно формирование особого состояния «незавершенной адаптации»
(Кривощеков и др., 1998), которое возникает в тех случаях, когда организм не
выработал в эволюции адекватного адаптивного ответа на требования измененной окружающей среды (например адаптация к состоянию невесомости). Подобное состояние может возникнуть у людей также в условиях значительного нарушения экологической обстановки, или хронических нарушениях социальных условий жизни, или в экстремальных условиях с высокой изменчивостью гелиогеофизических факторов среды. Частая смена часовых поясов при вахтовом труде
также провоцирует состояние незавершенной адаптации (см. лекцию 5).
Развитие адаптации следует рассматривать как функцию времени. Обнаружено, что в состоянии стресса живая система стремится к увеличению периода колебательных процессов с целью продлить время восстановления, накопить
больше энергетических и пластических резервов, необходимых для их последующего повышенного расхода. Важно отметить некоторые аспекты, по которым периодически структурированные адаптивные процессы отличаются от
спонтанной ритмической функции: а) периодичность возникает лишь после
стимуляции («реактивные периоды»); б) длительность периодов никогда не
идентична периодам спонтанных ритмов; в) амплитуда периодических реакций
сокращается по мере нарастания адаптивной компенсации; г) фазовая позиция
зависит от времени стимуляции, которое действует в качестве первоначального
синхронизатора периодического ответа.
Психические стрессы. Переносимость стресс-факторов и долговременная устойчивость к экстремальным воздействиям зависит от степени мотивации, являющейся следствием ряда высокозначимых стимулов. Положительное
18
эмоциональное возбуждение, связанное с высокой мотивацией, способствует
более быстрой адаптации к стресс-условиям. Еще великий русский хирург
Н. И. Пирогов (1810-1881 гг.) заметил, что у солдат-победителей раны заживают быстрее. Однако, если эмоциогенный стимул не вызывает запуск программы адаптивной перестройки физиологических систем, а стрессогенный фактор
сохраняется, то эмоция перерастает в беспокойство или тревожность, а уровень
показателей нервной или гормональной регуляции нарушается. Таким образом,
психоэмоциональное напряжение может быть, с одной стороны, звеном мобилизации резервных возможностей организма, а с другой – патогенетическим
звеном развития психосоматической патологии (пограничная артериальная гипертония, неврозы, кардионеврозы, вегето-сосудистые дистонии и т. д.). В этой
связи лауреат Нобелевской премии д-р А. Кэррел как-то сказал: «деловые люди, которые не знают, как бороться со стрессами, умирают молодыми».
В литературе устоялось мнение, что существует взаимосвязь между
функциональными резервами, адаптационными возможностями организма и
состоянием психического здоровья.
В связи с увеличением в мире в конце 20-го и начале 21 века количества
террористических актов появилась проблема диагностики и коррекции острых
стрессовых расстройств у людей, перенесших трагические ситуации. Так называемое «посттравматическое стрессовое расстройство» – ПТСР (Kardiner,
1980) даже выделено в особый вид патологии. В сфере современной профессиональной деятельности стали обнаруживаться такие состояния, которые выделяются как особые, например, «синдром эмоционального выгорания –
burnout» (Freinberg, 1974).
Лекция 5. Регуляция функций организма при многократных
стрессирующих воздействиях
В последнее время большой интерес вызывают механизмы адаптации организма к дробным кратковременным воздействиям стрессирующего фактора
высокой интенсивности, т. к., наряду с повреждающими, выявляются их положительные эффекты.
Результаты исследований говорят о том, что в ответ на прерывистые
стрессирующие воздействия организм использует стратегию системного ответа,
которая включает перенастройки взаимодействий внутри системы.
Центральное понятие в концепции функциональных состояний принадлежит системному ответу, который базируется на общих свойствах, структуре и
поведении системы. В теории синергетики различают линейные и нелинейные
системы. Для линейной системы имеется только одно стационарное состояние
19
и реализация системы на внешнее воздействие всегда однотипна (прямая или
обратная пропорциональность по отношению к фактору). В нелинейных системах могут меняться взаимоотношения составляющих ее элементов, происходить перестройка системы. В рамках синергетики законы формирования и развития нелинейных систем (Пригожин, 1985) определяются как «порядок из хаоса». В физиологии примером нелинейной системы в формировании механизмов
ВНД можно считать доминанту Ухтомского. Благодаря наличию доминантных
отношений в мозгу высших животных формируется констелляция нервных
центров (атрактор) как центральное управляющее звено в целостном организме
(Медведев, 2004).
Возникает вопрос – что происходит при повторении процедур интенсивных дробных воздействий. Хорошо известно, что процесс деадаптации, т. е. отказ от адаптационной программы после прекращения действия фактора происходит легче, чем первоначальный процесс формирования адаптации, поскольку
организм имеет готовую неспецифическую программу разрушения старой системы. Но не исключается и другая возможность – не разрушение, а торможение
(упрятывание) старой программы, вернее той ее части, которая обусловлена
специфическим компонентом. Такое предположение базируется на учении
Л. А. Орбели о функциональной эволюции. Например, при поведенческой
адаптации происходит значительное ускорение реализаций программ поведения, что явно не укладывается в довольно инертный процесс физиологической
адаптации.
Предполагается, что система состоит из динамических блоков, каждый из
которых имеет свое время реакции внутри системы. В рамках блока могут быть
реализованы быстрые изменения (компенсаторные реакции). Блоки могут перестраивать свои внутренние параметры за счет пластики (адаптивные реакции,
которые требуют больше времени). Время пластических перестроек блоков
формирует время адаптации системы.
Существует возможность тренировать программу адаптационного реагирования системы. При этом не обязательно постоянное воздействие. Для модулирования пластических изменений можно использовать прерывистый сигнал
такой длительности, чтобы система не успевала вернуться на прежний уровень.
Если же расстояния между воздействиями велики, а время воздействия короче
периода реакции системы, то накопления пластических признаков не возникает.
Система будет препятствовать их накоплению как ненужных и затратных.
Еще одно удивительное свойство нелинейных систем – их применимость
не только к адаптивному, но и дезадаптивному результату (развитию патологи20
ческих состояний) (Крыжановский, 2002), в силу образования так называемых
амбивалентных систем (Хитров, Салтыков, 2003). Например, некоторые формы
элементарного ожирения, алкоголизм, прием наркотиков имеют на начальных
этапах своего развития выраженную адаптивную компоненту (ослабление психоэмоционального напряжения), а затем превращаются в патологически функционирующие системы. В последнем случае в качестве системообразующего
фактора может выступать не полезный результат, а рефлекс цели деятельности.
Один из примеров подобной цепи событий можно наблюдать при вахтовом труде в Заполярье (вахта – 15 дн. через 15 дн.; или 30 дн. через 30 дн.), когда на начальном этапе адаптация к прерывистым внешним экстремальным
воздействиям обеспечивается компенсаторными реакциями за счет усиленного
использования функциональных резервов. Однако эти резервы не бесконечны и
могут истощаться, о чем демонстрируют следующие факты (Кривощеков и др.,
1998):
• рост эмоционального напряжения (тревожности) по мере увеличения стажа
работы вахтовым методом;
• снижение амплитуды циркадианных биологических ритмов по мере увеличения стажа работы вахтовым методом, при том что перенастройка биоритмов
(после перелета в новый часовой пояс) происходит быстрее (закон следа или
закон обратимой адаптации);
• увеличение заболеваемости с ВУТ сотрудников межрегиональной вахты
(на 30-70 %), по сравнению с персоналом, проживающим по месту работы;
• рост психосоматической патологии у вахтовых работников, по сравнению
с персоналом, проживающим стационарно по месту работы.
Очевидно, что такие проявления говорят об истощении энергетических и
снижении психофизиологических ресурсов по мере увеличения стажа, т. е. неполноценной (незавершенной) адаптации. По мнению С. Г. Кривощекова
(1998), это продукт времени, и при многократных воспроизведениях циклов
адаптация – деадаптация могут наблюдаться полисистемные отклонения – повышенная тревожность, пограничные сдвиги гормонального статуса, нарушение баланса вегетативной регуляции, снижение физической и умственной работоспособности, а главное – десинхроноз (проявляется как внутри- и межсистемный дисбаланс, о чем свидетельствуют разрушения корреляционных взаимосвязей между показателями системы). Длительное сохранение такого состояния увеличивает риск развития заболевания. В контексте теории нелинейных систем это состояние отображает перегрузку функционального компонента
системы по отношению к пластическому.
21
Таким образом, при изменении воздействия среды на систему, в результате которого превышается адаптационная норма функционального элемента,
система, опосредуя это изменение, обеспечивает реакции, компенсирующие
функции элемента. Компенсаторные реакции препятствуют дисфункции элемента, снижая цену адаптации, позволяя элементу реадаптироваться после восстановления первичных условий среды.
Раздел II. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ОРГАНИЗМА, ИХ ЗНАЧЕНИЕ В СПОРТЕ
Лекция 6. Резервы кровообращения в условиях физического стресса
Системе кровообращения принадлежит важнейшая роль в обеспечении
резервов физической работоспособности. С точки зрения кислородтранспортной функции, систему кровообращения можно рассматривать как один из главных факторов, способных лимитировать работоспособность и достижение высоких спортивных результатов. Систолический объем сердца могут лимитировать величина резидуального объема камер и измененная сократительная способность миокарда. Последняя определяется мощностью калий-натриевого насоса и накоплением кальция, ресинтезом АТФ, накоплением лактата внутри
кардиальных клеток.
В частности, ударный объем крови (УО) у спортсменов различных специализаций варьирует в широком диапазоне – от 74 до 115 мл, составляя в
среднем 94 мл. Величина УО крови спортсменов зависит от возраста, спортивной специализации, уровня спортивной подготовленности, этапа спортивной
тренировки. Значение этого показателя у представителей большинства видов
спорта превышают те, которые обычно наблюдаются у здоровых нетренированных мужчин. Исключение составляют спортсмены тех специализаций, успешное выступление которых не лимитируется системой транспорта кислорода.
Резервы кровообращения у спортсменов. Минутный объем кровообращения (МОК) зависит от двух переменных – ЧСС и УО. У спортсменов величина МОК колеблется в весьма широких пределах (от 3 до 10 литров в минуту).
Примерно у 60 % спортсменов она соответствует нормальным стандартам, зарегистрированным у здоровых нетренированных людей. Помимо этого, на величину МОК могут влиять антропометрические характеристики. Одним из основных резервов, определяющих эффективность кровообращения у спортсменов, является более высокие величины УО крови и меньший прирост ЧСС на
стандартную нагрузку относительно обычных людей. Увеличение МОК чаще
22
всего наблюдается у высокорослых спортсменов, поэтому при сравнении показателей рассчитывают сердечный индекс (СИ) как отношение МОК на единицу
поверхности тела.
Адаптация к разным видам физической нагрузки формирует разные типы
гемодинамики. В основе деления на типы гемодинамики лежит один из основных показателей, характеризующих кровообращение, – сердечный индекс (СИ).
Он был введен для максимально возможной индивидуализации минутного объема кровообращения.
Выделяют 3 типа кровообращения – гипокинетический, эукинетический и
гиперкинетический. Гипокинетический тип кровообращения характеризуется
низким СИ. При этом типе определяются также относительно низкие величины
общего и удельного периферического сосудистого сопротивления (ОПСС и
УПСС). При гиперкинетическом типе кровообращения определяются самые
высокие значения СИ и ударного индекса, МОК и УО и соответственно высокие ОПСС и УПСС. При средних значениях всех этих показателей тип кровообращения назван эукинетическим (Дембо, 1989).
Типы кровообращения отличаются друг от друга не только количественно, но и качественно. Различные типы кровообращения обладают разными
адаптационными возможностями. Это подтверждается тем, что распределение
спортсменов по типам кровообращения в зависимости от направленности тренировочного процесса существенно разнится. Так среди спортсменов, развивающих преимущественно выносливость, гипокинетический тип кровообращения встречается примерно в трети случаев. Среди спортсменов, развивающих
преимущественно ловкость и силу, такой тип кровообращения обнаружен в 6 %
случаев, а среди спортсменов, развивающих быстроту, гипокинетический тип
не встречается вовсе. Обратные соотношения имеют место при сопоставлении
частоты гиперкинетического типа кровообращения. В то время как среди
спортсменов, развивающих выносливость, он обнаружен лишь у 11 % обследованных, у спортсменов, развивающих быстроту, гиперкинетический тип кровообращения выявлен более чем в половине случаев.
В состоянии покоя у спортсменов с гипокинетическим типом кровообращения хронотропный механизм практически не участвует в обеспечении сердечного выброса, что хорошо согласуется с представлениями об экономизации
функции системы кровообращения, особенно выраженной при тренировке на
выносливость. С другой стороны, тесная связь между УО и ЧСС при эукинетическом и гиперкинетическом типах кровообращения дает основание рассматри-
23
вать спортсменов с этими типами кровообращения как недостаточно адаптированных к выполнению работы на выносливость.
Изучение типов кровообращения у спортсменов показало, что важную
роль в формировании типа кровообращения играют уровень спортивной подготовленности и состояние здоровья спортсменов. Нагрузки умеренной и малой
мощности способствуют формированию гипокинетического, а большой мощности – гиперкинетического типа кровообращения.
Размеры внутренних структур сердца спортсменов зависят от характера
спортивной деятельности (Белоцерковский, 1989). Более существенные структурно-функциональные изменения сердца, характерные для конкретного вида
спорта, регистрируются с 14-15 лет и заканчивают свое формирование к 19 годам жизни (Silverman, 1986). Увеличение размеров сердца является следствием
либо увеличения его полостей, либо утолщения стенок желудочков. Наибольшее значение имеет дилатация, или расширение, желудочков. Она обеспечивает
одно из важных функциональных свойств «спортивного сердца» – высокую
производительность. Наибольшие объемы полости левого желудочка отмечаются у спортсменов, тренировки которых направлены преимущественно на
развитие общей выносливости (велосипедисты, гребцы, пятиборцы, бегуны на
средние дистанции), зависящей от производительности кардиореспираторной
системы. Максимальные значения диастолической емкости левого желудочка
(меры дилатации спортивного сердца), зарегистрированные у спортсменов,
равнялись 220-230 мл. У абсолютного большинства спортсменов, физические
нагрузки которых не связаны с развитием выносливости, значения конечнодиастолического объема (КДО) полости левого желудочка располагались в зоне
нормального диапазона колебаний этого показателя.
Другой показатель – конечно-систолический объем (КСО) полости левого
желудочка – косвенно указывает на базальный резервный объем левого желудочка. Установлена зависимость конечно-систолического объема полости от
диастолической емкости желудочка (r = 0,78). Чем больше КДО полости, тем
выше значения его КСО, а следовательно, и больше потенциальные возможности такого сердца, так как во время физической нагрузки, благодаря использованию увеличенного базального резервного объема крови, сердце способно
развить более сильное сокращение, за счет соответствующего уменьшения еще
и остаточного объема крови может выбросить большой объем крови.
Масса миокарда левого желудочка (ММЛЖ) является одним из наиболее
важных структурных характеристик сердца у спортсменов. Это вытекает из наличия достаточно тесных взаимоотношений между массой миокарда и уровнем
24
физической работоспособности. Этот показатель, как и КДО, в наибольшей
степени претерпевает изменения в процессе адаптации сердца к физическим
нагрузкам. Потребность в значительном увеличении систолического и минутного объемов крови при физических нагрузках и связанная с этим гиперфункция сердца приводит к его увеличению.
Наиболее значительно ММЛЖ увеличена у занимающихся такими видами спорта, которые предъявляют особенно высокие требования к развитию такого физического качества, как выносливость. Структурная перестройка сердца
и, в первую очередь, увеличение его левых отделов – дилатация полости и незначительное увеличение ММЛЖ, создают морфологическую основу для
функционирования сердца в условиях существенно повышенного возврата крови, в наибольшей мере способствуют повышению производительности сердца
при выполнении длительной мышечной работы.
Гипертрофия миокарда, определяемая как увеличение индекса массы
миокарда левого желудочка, – результат повышенных требований, предъявляемых сердцу как в покое, так и в условиях физической активности. Гипертрофия
миокарда, возникающая в результате адаптации сердца к физическим нагрузкам, приводит к увеличению числа и размеров митохондрий, рибосом, развитию сети капилляров, повышению содержания миоглобина, увеличению структурных элементов, представляющих собой непосредственно сократительный
аппарат мышечных волокон – миофиламентов. Развивающаяся у спортсменов
гипертрофия левого желудочка (ГЛЖ) с ее электрофизиологическими и эхокардиографическими проявлениями позволяет определить «спортивное сердце»
как отдельное физиологическое понятие. Однако вопрос о степени физиологичности анатомических и функциональных изменений спортивного сердца не
перестает быть предметом обсуждения.
Долгое время существовала общепринятая точка зрения о том, что ГЛЖ,
формирующаяся в процессе адаптации к систематическим физическим нагрузкам, являясь биологически обусловленной, способствует повышению функциональных возможностей сердца и ее наличие – обязательное условие адаптации
к физическим нагрузкам.
В настоящее время отношение к гипертрофии левого желудочка у спортсменов по литературным данным неоднозначно. В ряде работ показано, что
развивающаяся гипертрофия миокарда – одно из самых частых проявлений
стрессорного воздействия физических нагрузок, которые через ряд метаболических, вегетативных и гормональных механизмов приводят к беспорядочному
росту сократительных белков – саркомеров кардиомиоцитов, изменяющих
25
нормальную геометрическую модель миокарда левого желудочка. Авторы этих
работ полагают, что развитие гипертрофии миокарда необязательно, а наличие
ее свидетельствует о неэкономичной работе сердца и низкой работоспособности. Высказываются мнения, что гипертрофия миокарда у спортсменов сопровождается нарушением сократительной способности миокарда, являясь одной
из причин возникновения нарушений сердечного ритма.
По другим исследованиям, ГЛЖ является следствием компенсаторной реакции на повышенную нагрузку, которая обусловливает долговременную адаптацию, направленную на поддержание оптимального функционирования спортивного сердца. При этом систолическая и диастолическая функции улучшаются по мере прогрессирования ГЛЖ и увеличения объема его полости до определенного предела. Когда эти величины доходят до выраженной степени, появляются изменения как в сократительной функции, так и в контуре диастолического наполнения.
Решение этой проблемы важно, так как проблема спортивного сердца на
сегодняшний день является не только медицинской, но и социальной. Накопился достаточный материал, доказывающий, что гипертрофия миокарда служит
основной причиной внезапной сердечной смерти в спорте. По данным B. J. Maron (2008), среди причин внезапной смерти спортсменов до 48,3 % составляет
гипертрофическая кардиомиопатия.
Лекция 7. Психофизиологические резервы дыхания
Газотранспортная система организма включает в себя большое число
морфофункциональных систем, главная задача которых – создать условия для
массопереноса О2 и удаления СО2 из организма. Практически все органы и ткани организма прямо или косвенно принимают участие в транспорте или регуляции газов крови. Особенно очевидным это становится при изменении условий внешней среды или нарушении гомеостаза организма вследствие высоких
физических нагрузок, поскольку резервы организма во многом лимитированы
функцией газотранспортной системы. Конечным результатом ее деятельности
является создание условий для метаболизма в органах и тканях не только в покое, но и всех видах мышечной нагрузки.
Регуляция дыхания. Ключевую роль в регуляции деятельности газотранспортной системы играет дыхательная система, включающая систему периферических афферентных датчиков (хеморецепторов, медулярных рецепторов), центральное звено (дыхательные нейроны в продолговатом мозгу) и эфферентные звенья в системе легких и сосудов.
26
Регуляция дыхания осуществляется посредством дыхательного центра
(ДЦ), расположенного в продолговатом мозге. Он работает под непрерывным
влиянием сигнализации о состоянии химизма внутренней среды, которая поступает от хеморецепторов артериальных сосудов и самого мозгового ствола, а
также от механорецепторов легких и воздухоносных путей. Эта система обратных связей определяет соответствие между легочной вентиляцией и потребностями организма в обмене газов, а также оптимальный, наиболее экономичный
режим дыхания. Влияния из вышележащих надстволовых и корковых центров
меняет дыхательные движения в зависимости от тех или иных обстоятельств:
мышечной активности, внешней температуры, соответствующих сигналов из
внешней среды, эмоционального состояния.
Дыхательный центр теплокровных – это скопление экспираторных и инспираторных дыхательных нейронов, которые управляют активностью дыхательных мотонейронов, диафрагмы и межреберных мышц. Дыхательные нейроны могут регулировать свою ритмическую деятельность путем реципрокных
отношений между инспираторными и экспираторными нейронами. Их деятельность активируется тонусом ретикулярной формации (создавая уровень бодрствования ДЦ). Для их ритмической деятельности необходим приток специфической информации о газовом составе крови и паттерне дыхания. Эту роль выполняют датчики – хеморецепторы, воспринимающие газовый состав крови и
спиномозговой жидкости, а также – механорецепторы, которые реагируют на
растяжение легких и ток воздуха в дыхательных путях.
Артериальные хеморецепторы расположены в сонной артерии и дуге аорты и изменяют свою импульсную активность при снижении насыщения крови
кислородом. Артериальные хеморецепторы действуют в основном в аварийной
ситуации (острая гипоксия). Медуллярные хеморецепторы расположены в продолговатом мозгу. Реагируют на Н-ионы (а поскольку их концентрация повышается при растворении в жидкости двуокиси углерода, то следовательно на
СО2). Формируют базовую активность ДЦ. Афферентные импульсы, поступающие из артериальных хеморецепторов и медуллярных хемочувствительных
структур, поддерживают ритмическую активность ДЦ. Кроме того, существуют
рецепторы в легких и стенках воздухоносных путей (от носа до бронхов легочной ткани).
На основании существующих в настоящее время материалов можно утверждать, что на уровне ДЦ функционируют 3 механизма, ответственных за генерацию и регуляцию дыхательных движений:
27
• собственно генераторный механизм, задающий автоматический ритм дыханию;
• интегративно-координирующий механизм, обеспечивающий обработку
сигналов с периферии и от центральных структур, усиление и координацию
нейронов генератора;
• механизм, согласующий активность дыхательного и сердечно-сосудистого
центров.
В поддержании гомеостаза на оптимальном для метаболизма уровне участвуют различные системы организма, определяющими из которых являются
внешнее дыхание и кровообращение. Они обладают определенной самостоятельностью и специфическими закономерностями. Важную роль в приспособительной регуляции дыхания играют все супрабульбарные структуры головного
мозга и, особенно, лимбическая система (Ведясова и др., 2010).
Возникает вопрос, можно ли произвольно изменить регуляцию дыхания
и, соответственно, резервы дыхания. Ответ положительный, т. к. известны примеры психотерапевтического подхода для изменения регуляции газотранспортной системы и лечения неспецифических заболеваний кардио-респираторной
системы, например: методы волевой ликвидации дыхания (Бутейко, 1980), «парадоксальная гимнастика по А. Н. Стрельниковой», методы гипоксической тренировки (тренажер Стрелкова, ИГТ – интервальная гипоксическая тренировка),
дыхание с использованием повышенных концентраций СО2 во вдыхаемой смеси, а также дыхательных упражнений в восточных системах: индийская йога,
китайский ци-гун и др.
В основе каждого из вышеперечисленных методов в той или иной степени лежат способы изменения регуляции дыхания. Наиболее существенные физиологические изменения регуляция газотранспортной системы претерпевает
при взаимодействии организма с гипоксией. Это вполне понятно, поскольку в
условиях целостного организма гипоксия возникает не только в результате
уменьшения содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, но сопутствует всяким проявлениям патологии.
Лекция 8. Энергообмен, энерготраты и адаптация к мышечной
деятельности с позиции функциональных резервов
Всем системам присуща тенденция к уменьшению упорядоченности, т. е.
к увеличению энтропии. Чтобы противостоять этой естественной тенденции,
организмам приходится непрерывно затрачивать энергию. Согласно первому
закону термодинамики, энергия не исчезает и не возникает вновь. Организмы
28
должны получать энергию в доступной для них форме из окружающей среды и
возвращать в среду соответствующее количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.
Все животные, как правило, получают необходимую для жизнедеятельности энергию с пищей, используют в процессе метаболизма атмосферный кислород, имеют двигательный (мышечный) аппарат, обеспечивающий им адаптацию во внешней среде. Из химии известно, если в реакциях распада начальные
продукты одинаковы, конечные продукты одинаковы, то количество энергии,
выделенное при этом, также одинаково вне зависимости от стадий и скорости
этого распада.
Зная, что питательные продукты в организме распадаются в процессе
окисления до СО2, воды и конечных азотистых соединения, то, сжигая их в атмосфере кислорода в специальной установке (калориметрической бомбе), можно узнать, сколько энергии выделилось при этом.
Поступившая с пищей энергия используется для обменных процессов,
структурных изменений, внешней работы, внешней продукции. При этом
большая часть энергии переходит в тепло (40-50 %).
В целом, КПД животного организма – отношение использованной им
энергии, обеспечивающей его жизнедеятельность, ко всей потребленной энергии – очень невысок, около 20-25 %. Однако, для теплокровного организма такие потери необходимы, так как образующееся тепло используется для его
обогревания.
Энергию, необходимую для жизнедеятельности клеток, органов, систем
органов и всего организма в целом, животные получают с пищей. Разлагая содержащиеся в пище белки, жиры и углеводы, они преобразуют энергию химических связей в них в энергию связи фосфата с АМФ и АДФ в АТФ, которая в
дальнейшем используется на обновление клеточных и внеклеточных структур,
продукцию новых клеток, секреторную функцию, проведение нервного импульса, мышечное сокращение, осмотическую работу мембранных переносчиков в клетке. Это можно рассматривать как энергетический клеточный функциональный резерв организма. Он зависит от того, как организм может его запасать и расходовать. Количество поступившей энергии в организм можно рассчитать по калорийности пищи и ее усвояемости или по количеству потребленного кислорода, так как известно, что кислород тратится в организме только на
сжигание органических веществ. На перечисленные виды полезной (необходимой организму) клеточной и органной работы тратится 20-25 % всей выделенной из питательных веществ энергии. Остальная большая часть энергии теряет29
ся и превращается в тепло. Однако и при проведении полезной работы такой,
как сокращение мышцы, проведение нервного импульса, затраченная энергия
также превращается в тепло или временно запасается, например, во вновь образованной клетке или сделанном продукте.
Мышечная работа. Примерно половина энергообмена приходится на
скелетную мускулатуру. Есть нервно-химическая связь между сократительной
деятельностью скелетной мускулатуры и жизнедеятельностью висцеральных
систем. Замечено, что лошади, которые находятся долго в стойле, начинают
топтаться на месте, а ребенок внезапно начинает прыгать на одном месте (этот
процесс получил название кинезофилия). Экспериментально показано, что при
искусственном обездвиживании животного или человека происходит атрофия
не только мышц, но и потеря белка во многих органах и нарушение их функций. Не случайно сейчас в цивилизованном мире выявляют многие болезни
(нервные, сердечно-сосудистые), обусловленные гиподинамией.
Проблемы последствий резкого снижения мышечной деятельности существует при работе в условиях невесомости. Первые космонавты, которые долго
находились на космических станциях, после приземления с трудом выходили
из аппарата. Причина – атрофия мышц. Позднее был разработан метод предотвращения мышечной атрофии (функционально и отчасти структурной) в условиях невесомости с помощью ежедневной работы на велоэргометре в специальном костюме, дающем нагрузку на мышцы (сопротивление при движении).
Резервы физической работоспособности. Проблема резервов физической работоспособности сопряжена со многими фундаментальными законами
общей физиологии человека. Наиболее важной характеристикой резервных
возможностей организма является эволюционно выработанная способность организма выдерживать большую, чем обычно, нагрузку (Бресткин, 1968). Исследование физической работоспособности спортсмена (особенно высшей квалификации) дает уникальный фактический материал для оценки и анализа функций организма в зоне видовых предельных напряжений. Лимитирующими факторами физической работоспособности спортсмена являются индивидуальные
пределы использования структурно-функциональных резервов различных органов и систем. В таблице представлены основные сведения по характеристике
функциональных резервов при физической работе разной мощности.
30
Таблица. Функциональные резервы при физической работе различной
мощности (Солодков, Сологуб, 2008)
Мощность работы
максимальная
субмаксимальная
Гликолиз, АТФ,
КрФ; резервы
нервномышечной
системы
Буферные системы,
нейрогуморальная
регуляция функций по
поддержанию
гомеостаза
Резервы
кардиореспираторной
системы, глюкозы,
аэробных процессов и
гомеостаза
Запасы АТФ и
КрФ
Аэробно-анаэробный
обмен, глюкоза
Аэробно-анаэробный
обмен, гликоген мышц
Анаэробный
обмен; запасы
АТФ
и КрФ
Фосфагенная
энергетическая
система
Анаэробный обмен,
потребление
кислорода
Усиление функций
кардиореспираторной
системы, аэробный
обмен
Аэробно-анаэробный
обмен, запасы глюкозы
и гликогена
Алактатный
энергетический
резерв
Лактатный
энергетический резерв
Аэробно-анаэробный
обмен, резервы
кардио-респираторной
системы
большая
Резервы аэробноанаэробного обмена
yмepeнная
Резервы водносолевого обмена,
глюкозы;
глюконеогенез
использование
жиров
Аэробный обмен;
глюкоза крови,
запасы гликогена
Аэробный обмен,
ограниченные
энергoтpаты
Резервы глюкозы,
гликогена;
использование
жиров; емкость
окислительной
системы
Резервы
окислительного
фосфорилирования, использование
жиров
Видно, что основными резервами являются функциональные возможности ЦНС, нервно-мышечного аппарата, кардиореспираторной системы, метаболические и биоэнергетические процессы. Очевидно, что при различных мощностях работы и в разных видах спорта степень участия этих систем будет неодинаковой.
Вместе с тем, структурно-функциональные резервы, которые обеспечивают выполнение мышечной работы с высоким КПД, обеспечиваются резерва-
31
ми многих структур организма: сердца, сосудистой системы, транспорта кислорода, мышц, клеточные резервы.
После прекращения интенсивных тренировок, длящихся в течение 5 месяцев, возвращение к исходному уровню происходит:
• для скоростного темпа движений через 4-6 мес.;
• мышечной силы – через 18 мес.;
• выносливости – через 2-3 года.
Есть два биохимических аспекта, без которых невозможно рассматривать
физиологические резервы работоспособности человека. Первый – биоэнергетическое обеспечение мышечного сокращения, которое выступает в роли резервного фактора при нагрузке различной мощности и направленности физической
работы. Второй аспект – регулирующая роль метаболитов, образующихся при
мышечной деятельности, которые являются пусковым звеном (через хеморецепторы) централизации кровообращения, препятствующей нарушению тонуса
сосудов. Сдвиги биохимических констант при напряженной мышечной работе
(метаболический ацидоз, гипоксия и гипоксемия, гиперкапния) являются также
важнейшими факторами рефлекторной и гуморальной регуляции различных
звеньев кардиореспираторной системы, включая дыхательный и сосудодвигательный центры.
Все перечисленные выше функциональные резервы физической работоспособности должны рассматриваться не изолированно, а во временной и динамической взаимосвязи. Поэтому построение тренировочного процесса, организация восстановительных мероприятий и реабилитации должны носить динамический и комплексный характер, учитывающий разнообразие адаптивных
перестроек в организме спортсмена при физических нагрузках, закономерную
последовательность их включения и особенностей функционирования на всех
этапах спортивной деятельности.
Лекция 9. Гипоксическая устойчивость организма с позиции
структурно-функциональных резервов. Гипоксия физической нагрузки
Гипоксия (Г) – кислородная недостаточность – состояние, возникающее
при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении
его использования в процессе биологического окисления. Гипоксия может возникать как в здоровом организме (при напряженной мышечной деятельности),
так и при патологии. Многие патологические состояния прямо или косвенно
связаны с нарушением кислородного гомеостаза организма. Например, инсульты, инфаркты, ишемические состояния различных органов, инфекционные за32
болевания – патологии, в основе которых лежат гипоксия тканей и нарушения
кровообращения.
Наиболее распространенными причинами возникновения гипоксии в организме являются:
• низкое содержание кислорода во вдыхаемом воздухе (например в высокогорье);
• временное прекращение или ослабление легочной вентиляции (произвольная кратковременная задержка дыхания при спортивных упражнениях, при нырянии на различную глубину);
• возрастание потребности в кислороде при выполнении мышечной работы.
Кислород необходим для процессов окислительного фосфорилирования,
т. е. для синтеза АТФ, и его дефицит нарушает протекание всех процессов в организме, зависящих от энергии АТФ: работа мембранных насосов, транспортирующих ионы против градиента; синтез медиаторов и высокомолекулярных соединений – ферментов; активация рецепторов на гормоны и медиаторы. Если
это происходит в клетках центральной нервной системы, нормальное протекание процессов возбуждения и передача нервного импульса становится невозможным и начинаются сбои в нервной регуляции функций организма.
Выделяют следующие типы гипоксии: экзогенную (гипо- и нормобарическую); дыхательную (респираторную); сердечно-сосудистую (циркуляторную);
кровяную (гемическую); тканевую (первично-тканевую); гипоксию нагрузки и
смешанную (Колчинская, 1985).
Гипобарическая экзогенная Г возникает главным образом при подъеме
на высоту, когда снижается общее атмосферное давление и, соответственно,
падает парциальное давление кислорода. Нормобарическая экзогенная Г развивается при нормальном общем барометрическом давлении, но сниженном парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе, например при нахождении в небольших замкнутых помещениях или при дыхании газовой смесью,
обедненной кислородом. Патогенетической основой экзогенной Г является артериальная гипоксемия. Дополнительное отрицательное влияние оказывает гипокапния, нередко развивающаяся при Г в результате компенсаторной гипервентиляции легких, приводящей к ухудшению кровоснабжения головного мозга, сердца, нарушению электролитного баланса и алкалозу.
Дыхательная (респираторная) Г возникает в результате недостаточности газообмена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушениями
вентиляционно-перфузионных отношений, при избыточном внутрилегочном
шунтировании венозной крови или затруднении диффузии кислорода в легких.
33
Патогенетической основой респираторной Г, как и экзогенной, является артериальная гипоксемия, в большинстве случаев сочетающаяся с гиперкапнией.
Сердечно-сосудистая (циркуляторная) Г развивается при нарушениях
кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснабжению органов и
тканей. Уменьшение количества крови, протекающей через капилляры в единицу времени, может быть обусловлено общей гиповолемией, т. е. уменьшением объема крови в сосудистом русле (при массивной кровопотере, обезвоживании организма и др.), и нарушениями деятельности сердечно-сосудистой системы. Расстройства сердечной деятельности могут являться следствием повреждения миокарда, перегрузки сердца и нарушений экстракардиальной регуляции, приводящих к уменьшению минутного объема сердца. Циркуляторная Г
сосудистого происхождения может быть связана с чрезмерным увеличением
ёмкости сосудистого русла вследствие пареза сосудистых стенок в результате
экзо- и эндогенных токсических влияний, аллергических реакций, нарушений
электролитного баланса, при недостаточности глюкокортикоидов, а также при
нарушениях вазомоторной регуляции и других патологических состояниях, сопровождающихся падением тонуса кровеносных сосудов.
Кровяная (гемическая) Г возникает в результате уменьшения кислородной ёмкости крови при анемии, гидремии и при нарушении способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать тканям кислород. Наиболее
часто это наблюдается при отравлении окисью углерода (угарным газом), а
также при некоторых врожденных аномалиях гемоглобина.
Тканевая (первично-тканевая) Г развивается вследствие нарушения способности клеток поглощать кислород или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфорилирования. Утилизацию кислорода тормозят различные ингибиторы окислительных ферментов, например цианиды, сульфиды, тяжелые металлы, барбитураты, некоторые антибиотики, токсические вещества биологического происхождения и др. Причиной тканевой Г может быть нарушение синтеза дыхательных ферментов при витаминной недостаточности, голодании, а также при повреждении мембран митохондрий и других биологических структур в связи с
тяжелыми инфекционными заболеваниями, где существенную роль в повреждениях биомембран могут играть процессы свободно-радикального (неферментативного) окисления. Нередко тканевая Г возникает как вторичный патологический процесс при гипоксии другого типа, приводящей к деструкции мембран.
Гипоксия нагрузки (ГН). В процессе спортивной тренировки спортсмен
постоянно испытывает разной степени гипоксические нагрузки, в результате
34
чего постепенно формируется адаптация к так называемой гиперметаболической гипоксии.
В литературе описываются разные степени выраженности гипоксии нагрузки и их особенности.
Первая степень ГН. Активизация функций требует дополнительных затрат энергии, усиливается кислородный запрос клеток, органов и организма,
скорость же доставки кислорода к работающим клеткам из-за временной задержки усиления притока крови увеличивается еще не настолько, чтобы удовлетворить повысившуюся потребность в кислороде. Работающие мышцы извлекают кислород из притекающей крови, что значительно обедняет венозную
кровь: содержание кислорода в ней, ее насыщение кислородом и pO2 резко
снижаются, проявляется венозная гипоксемия – первый признак ГН.
После того, как резерв кислорода крови исчерпывается, запасы кислорода
мобилизуются из миоглобина, а когда и их недостаточно для ресинтеза АТФ,
используется креатин-фосфат (энергия анаэробного гликолиза), в результате
образуются лактат, недоокисленные продукты, снижается pH. После того, как
скорость доставки кислорода начнет возрастать, включается процесс окислительного фосфорилирования, длительно обеспечивающий работающие мышцы
необходимой энергией.
Степень ГН, во время которой прежде всего мобилизуются кислородные
резервы, а по их исчерпании используется энергия анаэробных источников, –
это так называемая скрытая (латентная) гипоксия нагрузки, подробно описанная Н. И. Волковым и А. З. Колчинской (1993).
Вторая степень ГН. При продолжительной физической работе в результате активизации компенсаторных механизмов происходит усиление доставки
кислорода и ее соответствие кислородному запросу работающих мышц (компенсированная гипоксия нагрузки). Основным признаком такой компенсации
служат венозная гипоксемия и снижение pO2 в тканях. При этом уровень pO2 в
мышечной ткани все еще превышает критический. Поэтому возможность увеличения потребления кислорода мышечными волокнами сохраняется. Деятельность компенсаторных механизмов и кислородные режимы организма при этой
степени ГН отличаются высокой эффективностью и экономичностью. Поддержание уровня pO2, превышающего критический для мышечной ткани, обеспечивается многократно возрастающей скоростью поэтапной доставки кислорода
в результате увеличения МОД и МОК, перераспределения кровотока, при котором работающие мышцы могут получать около 80 % объема циркулирующей
крови и доставки кислорода.
35
Третья степень ГН. Если интенсивность мышечной работы растет, а скорость поэтапной доставки кислорода не может быть увеличена так, чтобы полностью обеспечить потребность организма в кислороде, включается дополнительный источник энергии – анаэробный гликолиз (что происходит на так называемом пороге анаэробного обмена).
В случае дальнейшего увеличения интенсивности мышечной нагрузки
организм уже не может обеспечить соответствия доставки кислорода его кислородному запросу. Этим характеризуется четвертая степень гипоксии нагрузки – декомпенсированная гипоксия. В этих условиях дыхательный и сердечный
объемы уменьшаются, а ЧД и ЧСС достигают максимальных величин, кислородные режимы организма становятся менее эффективными и экономичными,
вентиляционный эквивалент растет, а кислородный эффект каждого дыхательного цикла снижается, уменьшается и кислородный эффект каждого сердечного
цикла. Растущий кислородный долг, накопление кислых продуктов, повреждающее действие последствий тканевой гипоксии на клеточные мембраны и
органеллы клеток заставляют прекращать работу.
Развитие гипоксической (высокогорной) гипоксии (ГГ), проявляющейся
при дыхании воздухом с пониженным парциальным давлением кислорода в атмосфере, начинается с того, что снижается pO2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови, возбуждаются хеморецепторы аортальной зоны и сонных артерий. Это приводит к компенсаторному усилению легочной вентиляции и кровообращения, перераспределению кровотока – увеличению его в мозге, сердечной мышце, легких и уменьшение в мышцах, коже и др., происходит рефлекторный выброс эритроцитов в кровяное русло из их депо. Адаптация к ГГ способствует повышению аэробной производительности в более короткие сроки.
Известно, что трехнедельное либо месячное пребывание в горах может повысить МПК спортсменов высокой квалификации на 3-6%.
Положительный результат для расширения функциональных резервов организма и повышения физической работоспособности дает нормобарическая
интервальная гипоксическая тренировка (НИГТ), проводимая на фоне планового тренировочного процесса спортсменов в свободное от тренировки время. Физиологические эффекты спортивной тренировки и НИГТ имеют много
общего. И в первом и во втором случаях и их чередование в качестве «тренирующего средства» выступает адаптивная реакция на развивающуюся гипоксию организма, активизирующая компенсаторные механизмы, направленные на
предотвращение развития тканевой гипоксии и ее вредных последствий.
Адаптация к гипоксии может быть краткосрочной и долговременной.
36
Краткосрочная адаптация – это быстрый ответ организма на гипоксию
как на стрессирующий фактор с целью компенсации возникающих отклонений.
При снижении содержания О2 в артериальной крови ниже 80 мм рт. ст. первая
реакция борьбы за кислород включает:
• мобилизацию транспортных систем за счет действия гипоксии на интерорецепторы (ЧСС, МОК, выброс эритроцитов из селезенки), перераспределение
крови в организме, увеличение мозгового и коронарного кровотока за счет
снижения кровотока в других органах;
• активацию транспортных систем, которая осуществляется за счет симпатического отдела ВНС;
• включение механизма анаэробного гликолиза (выброс норадреналина как
медиатора симпатического отдела ВНС и адреналина, как гормона мозгового
слоя надпочечников, которые через систему внутриклеточных посредников активируют ключевой фермент расщепления гликогена – фосфорилазу).
Стратегия долговременной адаптации – перенос основной нагрузки с механизмов транспорта кислорода на механизмы утилизации О2, экономичность
ресурсов, имеющихся в распоряжении организма. Это достигается стимуляцией
биосинтетических процессов в системах транспорта, регуляции и энергообеспечения:
• в системах транспорта – разрастание сосудистой сети (ангиогенез) в легких, сердце, головном мозге, локомоторных мышцах, увеличение количества
эритроцитов;
• в регуляторных системах – увеличение активности ферментов, ответственных за синтез медиаторов и гормонов, и числа рецепторов к ним;
• в системах энергообеспечения – увеличения числа митохондрий и ферментов окисления и фосфорилирования, синтеза гликолитических ферментов;
• в системе крови, помимо стимуляции эритропоэза, возможно появление
фетального HIF, обладающего большим сродством к кислороду.
Ключевую роль в индукции эритропоэза, ангиогенеза и гликолиза играет железосодержащий белок HIF-1 (hypoxia inducible factror), активирующийся при гипоксии. Он усиливает транскрипцию генов эритропоэтина, фактор роста сосудов,
ферментов гликолиза, вызывая комплексный ответ на долговременную гипоксию.
Внутриклеточные сенсоры гипоксии. Снижение содержания в клетке
важнейшего субстрата энергетического обмена – кислорода, сопровождается немедленным и адекватным ответом со стороны систем клеточного метаболизма. С
этим связано формирование в большинстве клеток организма человека и высших
животных высокочувствительной многоуровневой системы восприятия сниже37
ния содержания кислорода – сенсоров гипоксии (Acker et al., 2006; Kemp, 2006;
Prabhakar, 2006).
Выделяют несколько уровней системы сенсоров гипоксии. Среди компонентов системы первого порядка можно выделить те, которые передают сигнал
путем изменения продукции АФК – активные формы кислорода (комплексы
дыхательной цепи митохондрий, НАДФ-оксидаза). Эти элементы являются
прямыми «датчиками» содержания кислорода в клетке. Они, в свою очередь,
реализуют эффекты через компоненты сенсоров гипоксии второго порядка, которые, в конечном итоге, способствуют формированию адаптивного ответа
клетки на гипоксию: калиевые каналы, факторы транскрипции (HIF, AP-1), некоторые протеинкиназы (кальмодулин зависимые протеинкиназы и др.).
Внимание исследователей последних лет приковано к регуляторной роли
кислородных радикалов. Свободные радикалы – класс соединений, у которых на
внешнем энергетическом уровне существует не спаренный электрон, что делает
их крайне активными. Они стремятся восполнить упущение, забрав электрон у
других химических соединений, инициируя таким образом каскад окислительных реакций. В основном свободные радикалы в теле человека представлены
АФК, которые в нормальной ситуации являются побочными продуктами дыхательной цепи и процессов энергообеспечения, протекающих в митохондриях.
С позиций гипоксических состояний, наиболее интересные факты, открытые в последние годы, связаны с АФК, оксидом азота и диоксидом углерода, а
также функцией эндотелия при гипоксии.
Гипоксические методы тренировки. В последние годы значительные успехи были сделаны в области нормобарической гипоксии для лечебных, профилактических целей и тренировки спортсменов (Стрелков, 1990; Коваленко и др.,
1993; Колчинская и др., 1993; Волков, 1993; Чижов, 1997). Метод получил название – «Прерывистая нормобарическая гипоксия». Суть метода состоит во вдыхании пациентом нормобарической гипоксической смеси (10 об.% О2) в течение 35 минут при непрерывном контроле за содержанием оксигемоглобина в крови. За
один сеанс делается от 5 до 8 проб (с промежутками отдыха, достаточными для
восстановления оксигемоглобина до исходной нормы). Полный курс таких воздействий составляет 16-20 сеансов в зависимости от задач, концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе, возраста и физического состояния организма.
Другими методами, которые приобрели популярность, стало дыхание, при
котором основными факторами воздействия, тренирующими функциональные
резервы дыхательной системы, являются умеренные состояния гипоксии, гиперкапнии и повышенного сопротивления дыхания (Фролов, 1997; Куликов, 2009).
38
Лекция 10. Адаптация организма к экстремальным условиям
холодного климата
Несмотря на успехи человечества в создании технических средств защиты от неблагоприятных факторов внешней среды, адаптация к холоду попрежнему является одним из важных компонентов, определяющих здоровье современного человека на Севере.
Адаптация коренного населения. Длительная, в течение многих поколений, жизнь аборигенов на границе ойкумены – обитаемого ареала человечества –
привела к возникновению генетически закрепленных морфо-функциональных и
психических особенностей. Эти особенности включают:
• особую плотность тела, прочный скелет и выраженное развитие мышечной
массы;
• повышение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови;
• увеличенную способность к кроветворению;
• преимущественно цилиндрическую форму грудной клетки, почти полное
отсутствие людей с астеническим типом телосложения;
• высокую вентиляционную способность легких;
• генетически закрепленный выраженный белково-липидный тип обменных
процессов;
• более высокую температуру рук и ног, большую стабильность уровня метаболизма конечностей при охлаждении.
Обращает внимание сокращение изменчивости индивидуальных вариаций большинства признаков в арктических группах, по сравнению с населением
в умеренном климате, что, по-видимому, свидетельствует о стабилизации морфо-функционального комплекса, что обычно рассматривают как проявление
популяционной адаптации.
Приезжие (new cоmers) в большей степени, чем аборигены, испытывают
действие экстремальных климатических факторов, в основном, из-за их частого
сочетания с производственными нагрузками. Их адаптация на начальных стадиях происходит через стадии общего адаптационного синдрома (ОАС), а уже
затем – долговременная адаптация. Все исследователи отмечают, что адаптация
носит фазный характер.
На начальном этапе наиболее оперативно реагирует психоэмоциональная
сфера. По нашим данным, показатели тревожности у вахтовых рабочих в первые месяцы работы на Севере повышены. Широкая индивидуальная вариабель39
ность показателя тревожности свидетельствует о неодинаковом восприятии
людьми стрессорного воздействия. Если в первый месяц увеличение этого показателя можно рассматривать как адаптивный компонент ОАС, то сохранение
его через 3 месяца говорит о развитии утомления и хронического психоэмоционального стресса. Динамика состояния сердечно-сосудистой системы (ССС)
при физической нагрузке в первые 10 дней указывает на повышенную реактивность системы кровообращения, избыточность гемодинамических показателей
слагаемых минутного объема сердца, повышенный кислородный запрос, а
вследствие этого – снижение экономичности мышечной деятельности. В целом
это отражает картину включения ОАС. Далее (приблизительно после 3-х недель) можно наблюдать стадию резистентности, которая продолжается до 2 месяцев. В этот период реактивность системы кровообращения снижается, что
проявляется уменьшением тахикардии и АД в покое, увеличением сердечного
выброса при мышечной нагрузке, повышением КПД мышечной работы. По
прошествии 2 месяцев у значительной части рабочих наблюдается развитие
стадии истощения, которая проявляется в избыточной реактивности ССС и неэкономном типе реагирования. Увеличение после 2-х месяцев в крови МДА
(малонового диальдегида), отражающего интенсивность северного окислительного стресса, говорит о нарастании процессов деструкции в системе соединительной ткани, сопутствующих ускоренному старению организма.
Все вышесказанное проявляется в меньшей продолжительности жизни
приезжих-северян и сибиряков в сравнении с жителями западных областей России. Автор этих данных, В. Н. Мельников, рассматривает такой результат как
плату северян за климатическую адаптацию к континентальным условиям жизни. Разумеется, представленная картина обусловлена не только действием климатического стресса, а сочетанным влиянием средовых и производственных
факторов – работой на холоде.
Аналогичные данные были получены нами при изучении процесса адаптации полярников в Антарктиде. Обращает внимание снижение уровня физической работоспособности (по МПК), которая не возвращается к фоновому уровню даже после 11 месяцев зимовки, что, по всей видимости, отражает плату за
адаптивный процесс на организменном уровне.
В силу специфики энтропийных факторов Севера (холод, ветер, суточные
колебания температуры, сезонный дрейф температурных индексов) наибольшая
нагрузка ложится на терморегуляцию и дыхание как системы, постоянно контактирующие с холодным воздухом. Работа первой заключается в поддержании
температурного гомеостаза путем усиления теплопродукции и ограничения те40
плоотдачи. Работа второй направлена на обеспечение газообмена в условиях
низких температур.
Для этого активно вовлекаются периферические и центральные рецепторные звенья механизмов терморегуляции и дыхания, а также эфференты этих
систем, благодаря чему решаются физиологические задачи (сохранить тепло и
повысить газообмен и с ним теплопродукцию при работе на холоде). Однако,
несмотря на тесное взаимодействие функционирования этих систем, возникает
физиологический диссонанс, когда усиление теплопродукции требует увеличения легочной вентиляции, сопровождающегося нарастанием теплопотерь через
дыхание. Поэтому перенастройка функций терморегуляции и дыхания порой
носит взаимно компромиссный характер ради достижения конечной цели –
приспособление к холоду.
Исследование начальной фазы холодовой адаптации в лабораторных условиях (Ковтун, Кривощеков, 1998) показало следующее:
1. На 10 день холодовых экспозиций у человека происходит снижение
средней температуры кожи в термонейтральных условиях, увеличение времени
до начала возникновения холодовой дрожи, повышение термогенной эффективности мышечного сокращения, повышение субъективной оценки теплоощущения во время холодового теста. Установлено большее снижение температуры ядра во время охлаждения и отсутствие различий средней температуры
кожи в конце холодового теста при сравнении в 1-й и 10 дни. Эти изменения
характерны для гипотермического, изоинсулятивного типов общей адаптации к
холоду.
2. Развитие изоинсулятивного типа адаптации к 10-му дню холодовых
экспозиций сопровождалось увеличением гиперкапнического и гипоксического
вентиляторного ответа (по данным исследования чувствительности дыхательного центра) в термонейтральных условиях. Эти изменения свидетельствуют о
закреплении компенсаторных процессов, направленных на ускорение доставки
кислорода в условиях охлаждения за счет повышения хеморецепторной чувствительности.
Как видно, для начальной фазы адаптации к холоду характерны два процесса – перестройка терморегуляции, направленная на сбережение тепла, и перестройка центральных отделов регуляции дыхания, обеспечивающая усиление
(интенсификацию) доставки кислорода.
В свете вышесказанного особый интерес приобретает морфологическое
исследование легких (Шишкин и др., 1988) при длительной адаптации к холоду
(Магаданская область, Якутия).
41
Установлено, что у коренных жителей в легких происходит структурная
перестройка, направленная на обеспечение адекватного газообмена при сниженном парциальном давлении кислорода в альвеолах. Стратегия подобных перестроек направлена на борьбу с гипоксическим компонентом, который развивается в результате увеличения анатомического мертвого пространства и неравномерности газообмена в микроструктурах ацинуса.
Индивидуальная адаптация у приезжих-северян идет тем же путем, который был пройден в эволюции народностями Севера, однако во многих случаях
эти изменения в легочной ткани недостаточны и не могут полностью компенсировать действие низких температур.
В натурных исследованиях обнаруживается, что при дыхании воздухом с
температурой ниже -25оС развивается гипоксическое состояние и возможно переохлаждение респираторных зон легких. Развивающаяся при дыхании низкотемпературным воздухом тканевая гипоксия является одной из составляющих
синдрома полярного напряжения и северной одышки. Накопление в крови продуктов перекисного окисления (оксидативный стресс) может сопровождать этот
процесс, вызывая деструкцию клеточных мембран. Вот почему заболеваемость
органов дыхания среди приезжего населения на Севере занимает 1 место (Кривощеков, Охотников, 2000).
В рамках обсуждения полученных материалов нельзя не вспомнить концепцию А. Д. Слонима (1971) о максимизации и минимизации функций. Под
максимизацией функций у северного типа понимался гиперметаболизм, т. е.
повышенное теплообразование, возникающее в результате снижения КПД мышечного сокращения, активация щитовидной железы и увеличение уровня катехоламинов в крови. Это определение совпадает с характеристикой долговременной экспериментальной акклимации к холоду при постоянном действии холодового фактора. Большинство фактов было получено в лабораторных экспериментах на животных при постоянном охлаждении (модель «холодового карцера»). Однако адаптация человека (да и животных) в реальных условиях довольно редко протекает по вышеописанным закономерностям. Человек в реальных условиях редко подвергается постоянному действию низких температур. У
животных также известны формы адаптивного поведения – избегания холодового воздействия (гнездо, зимняя спячка, поведение в стае).
На основании экспериментальных материалов о годовом бюджете активности и энерготрат у северных животных установлено (Пастухов и др., 2003),
что их акклиматизация характеризуется не гиперметаболизмом и максимизацией функций, а наоборот – экономией энергии и их минимизацией. Наибольшего
42
развития в ходе эволюции достигли механизмы экономии расходов энергии у
животных, которые в условиях дефицита пищи в зимний период приобрели
способность впадать в различные состояния гипометаболизма – ночную гипотермию, торпор и гибернацию.
Эта точка зрения совпадает с выводами исследователей (Meehan, 1985;
Thompson, 1975; Shepard, 1985; Hirvonen, 1990) о том, что в процессе увеличения срока адаптации основная стратегия (как у животных, так и у человека) направлена на минимизацию физиологических функций. В тех же случаях, когда
у людей, длительно адаптирующихся к воздействию низких температур, выявляется динамика возрастания интенсивности энергообмена, то первопричины
обнаруживаются в нарушении адаптации, развития донозологических состояний, нарушении естественной биоритмичности функций, чаще всего связанных
с недостаточностью средств технической и социальной защиты.
Раздел III. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВЫ
Лекция 11. Психофизиологические механизмы памяти и научения
Все живое обладает способностью запоминать свою собственную структуру
и воспроизводить подобные структуры в будущих поколениях, совершать обменные процессы по определенным закрепленным схемам, накапливать, хранить и
использовать опыт, адаптироваться к изменяющимся условиям среды. Эту возможность предоставляет память. Таким образом, научение – процесс, при помощи которого индивид приобретает новые знания, а память – механизм, позволяющий
эти знания сохранять в течение длительного времени. Научение и память играют центральную роль в формировании личности, чувства индивидуальности,
приспособления к окружающей среде.
Существует твердое и подкрепленное многими фактами убеждение, что
резервы памяти огромны. Считается, что взрослый человек может запомнить от
двадцати до ста тысяч слов. Есть люди, обладающие феноменальной памятью.
Чтобы раскрыть проблему резервов памяти следует сказать несколько слов о ее
механизмах.
Память как результат обучения связана с такими изменениями в нервной
системе, которые сохраняются в течение определенного времени и влияют на
дальнейшее поведение. Комплекс структурно-функциональных изменений, связанный с процессом образования следов памяти, получил название энграмма (Дж.
Янг, 1950). Существует несколько концепций, определяющих последовательность формирования энграммы. Наиболее ранняя из них предполагает наличие
43
двух состояний энграммы: первоначального неустойчивого (кратковременная память) и следующего за ним этапа формирования устойчивого следа (долговременная память). Переход энграммы из неустойчивого состояния в устойчивое
происходит через механизм консолидации – упрочения следа памяти (Неbb,
1949). Согласно этой концепции, для кратковременной памяти характерен ограниченный объем информации (7 ± 2 ед.), быстрое угасание следа и разрушаемость его происходит под воздействием большого числа факторов.
Существует следующая временная классификация видов памяти:
• иконическая или сенсорная память – до 500 мс;
• кратковременная (оперативная) память – до 10 мин.;
• промежуточная память –до 30 мин.;
• долговременная память – часы, дни и более.
Нейронные механизмы кратковременной (оперативной) памяти (КП).
В оперативной памяти характерно сочетание сиюминутного сознания и мгновенного воспоминания о накопленной ранее информации. Она имеет дело с фактами и цифрами и обеспечивает срочную активацию и кратковременное хранение символической информации, а также возможность манипулирования ею.
Примером КП может служить операция переноса при вычислении в уме, требующая временного запоминания ряда чисел и удержания результата одного
сложения, пока подсчитывается вторая сумма. Кратковременная память имеет решающее значение в процессе продукции и понимания речи, при обучении и
мышлении. Информация из оперативной может стать долговременной, если
позднее будет прочно зафиксирована, или может исчезнуть, не оставив следа.
Долговременная память (ДП). Она обычно включается в дело не сразу
после того, как был воспринят материал, а спустя несколько минут. При переводе информации из КП в ДП (консолидация следа памяти) она обычно еще
раз перекодируется и включается в смысловые структуры и связи, уже имеющиеся в ДП. В отличие от КП, в долговременной этот процесс не является ни
слуховым, ни зрительным. Он, скорее, основан на мышлении, на сознательном
придании определенного, известного запоминающему смыслового значения,
т. е. ДП имеет смысловую организацию.
Существенную роль в ДП играет речь. То, что можно выразить словами,
обычно запоминается легче и лучше, чем то, что может быть воспринято только
зрительно или на слух. При этом, если слова выступают не просто как вербальная замена запоминаемого материала, а выступают результатом его осмысления, то такое является наиболее продуктивным.
44
Неосознаваемая, или бессознательная, память человека. Наряду с хранящейся в памяти информацией, которую мы можем охарактеризовать словом, в недрах мозга находится огромное количество информации, которая в обычных условиях не может быть вербализована (бессознательная память). Находящаяся в
бессознательной памяти информация не лежит мертвым бесполезным грузом –
она может активно воздействовать на поведение и эмоции человека. Доказательства ее существования получены опытным путем. Так, эта информация может быть
извлечена из памяти при электрическом раздражении отдельных участков коры
полушарий головного мозга, а также в условиях применения гипноза.
У. Пенфилд изучил корковую поверхность более чем у 1000 человек,
проведя картирование моторных, сенсорных и речевых функций. Он обнаружил
реакцию ретроспекции (возникновение кадров из прошлого), при которой человек под воздействием электрического раздражения височных долей вспоминает и связно описывает события прошлого. В таких исследованиях нередко
люди вспоминали факты, о которых никогда не подозревали сами.
Принципы повышения резервов памяти. Считается, что эмоциональнозначимая информация расширяет резервы памяти, т. к. эмоциональноокрашенные события запоминаются лучше. Вместе с тем, связь мнемических
процессов с эмоциогенными механизмами, будучи очевидной, не является простой. В определенных ограниченных пределах эта связь определяется законом
Йеркса-Додсона, т. е. только умеренное возбуждение улучшает процессы запоминания. В небольшом диапазоне оптимума активации, индивидуального для
каждого испытуемого, обычно наблюдается линейная связь процессов памяти и
эмоций. Однако на конечный результат эксперимента влияют все его условия:
качество стимулов, состояние испытуемого, характер инструкций, тип воспроизведения, а также личностные качества участников экспериментов. В то же
время любое отклонение от среднего воспроизведения с большой вероятностью
указывает на субъективную значимость конкретной информации для человека.
Забывание – процесс, необходимый для эффективной работы памяти. С
помощью забывания человек поднимается над бесчисленным количеством конкретных деталей и облегчает себе возможность обобщения. Забыванием трудно
управлять.
Факторы, влияющие на забывание:
• возраст;
• характер информации и степень ее использования;
45
• интерференция: проактивная интерференция, связанная с событиями, происходящими до запоминания информации; ретроактивная интерференция, связанная с событиями, происходящими после запоминания материала;
• подавление (активное, по Фрейду, забывание, торможение следов памяти
на уровне сознания и вытеснение их в область бессознательного. Современные
психологи предпочитают говорить о мотивированном забывании. С помощью
него человек пытается «уйти» от неприятных сторон той или иной ситуации).
Для долговременной памяти с сознательным доступом свойственна закономерность забывания: забывается все ненужное, второстепенное, а также определенный процент и нужной информации.
Забывание в значительной степени зависит от характера деятельности,
непосредственно предшествующей запоминанию и происходящей после нее.
Отрицательное влияние предшествующей запоминанию деятельности получило
название проактивного торможения. Отрицательное влияние следующей за
запоминанием деятельности называют ретроактивное торможение, оно особенно ярко проявляется в тех случаях, когда вслед за заучиванием выполняется
сходная с ним деятельность или если эта деятельность требует значительных
усилий.
Таким образом, предполагаются следующие теории торможения:
• ретроактивное торможение – получение любого нового материала приводит к нарушениям памяти о предыдущих событиях;
• проактивное торможение – любое предыдущее обучение негативно влияет
на процесс дальнейшего обучения и воссоздания нового материала;
• теория мотивируемого забывания – цель и мотивация человека влияет на
забывание (намеренное забывание о «болезненной» информации).
Лекция 12. Активационные функциональные состояния
Активационные процессы и эмоции влияют на функциональное состояние и поведение. Образование, моральное воспитание могут существенно меняться под влиянием эмоции.
Эмоции определяют как особый вид психических процессов, которые отражают не объективные явления, а субъективное к ним отношение. «Эмоции –
особый класс психических процессов и состояний, связанный с инстинктами,
потребностями и мотивами. Эмоции выполняют функцию регулирования активности субъекта путем отражения значимости внешних и внутренних ситуаций для осуществления его жизнедеятельности» (Леонтьев, 1970).
Выделяют следующие эмоции:
46
отрицательные и положительные;
стенические и астенические;
низшие (удовлетворение биологических потребностей);
высшие (удовлетворение социальных потребностей).
Эмоциогенная ситуация возникает при избыточной мотивации по отношению к реальным приспособительным возможностям индивида. Однако,
прежде всего, следует подчеркнуть, что не существует эмоциогенной ситуации как таковой. Она зависит от отношения между мотивацией и возможностями субъекта.
Показано, что эмоции в животном мире, в основном, зависят от потребностей. «Та или иная биологическая потребность – это отклонения какого-либо
регулируемого организмом гомеостатического параметра от контрольной зоны» (Судаков К. В.).
Рассматривая активационные состояния с точки зрения иерархии форм
поведения, можно сказать, что неотъемлемой характеристикой эмоций является
регрессия к низшим формам поведения. Сильная эмоция может приводить к
конвульсивным реакциям или висцеральным изменениям. Эти процессы могут
быть как косвенным следствием подавления высших функций, так и следствием непосредственного возбуждения, которое испытывает организм. Эта регрессия частично объясняет последующее состояние истощения. Активированные в
эмоциях тенденции являются примитивными тенденциями самосохранения,
нападения или бегства. Они всегда обладают большим энергетическим зарядом
и склонны к прекращению действия только при полной разрядке.
В динамике состояния людей, подвергшихся сильному стрессу, по предварительным данным, можно выделить четыре последовательные фазы или
стадии. Эти стадии характеризуют резервы, которые реализуются в организме в
ответ на стресс.
Стадии активационного напряжения (СН):
• СН I – состояние внимания, мобилизации активности, повышение работоспособности;
• СН II – максимальное увеличение энергетических ресурсов организма.
Возникает стеническая эмоция, имеющая выражение ярости, гнева;
• СН III – астеническая реакция, характеризующаяся истощением ресурсов,
проявляется в виде эмоций страха, горя, тоски;
• СН IV – стадия невроза.
Эмоция как ответ на недостаточность приспособительных возможностей. Эмоция возникает часто потому, что субъект не может или не умеет
•
•
•
•
47
дать адекватный ответ на стимуляцию. Нерешительность человека, захваченного врасплох, превращается в эмоциональные реакции под прямым влиянием
побуждения к действию, которое не находит выхода в реальной ситуации.
Можно сгруппировать ситуации по трем рубрикам: новизна, необычность, внезапность, хотя многие ситуации обладают несколькими из этих признаков.
А. Новизна. Ситуации являются новыми, когда человек совсем не подготовлен к встрече с ними. Возникающее возбуждение может разрядиться лишь в
виде эмоциональных реакций. Хороший пловец, услышав призыв о помощи, не
испытывает или почти не испытывает эмоции, он плывет, но зритель, не умеющий плавать и остающийся пассивным на берегу, волнуется.
Б. Необычность. Есть ситуации, которые даже при повторении будут всегда новыми, потому что на них нет «хороших ответов». Так, сильный шум в
любом возрасте вызывает эмоциональную реакцию. Последняя, очевидно,
сильнее у очень маленького ребенка, прежде всего потому, что эмоции интенсивнее тогда, когда еще не развиты тормозящие силы, создаваемые воспитанием, а также потому, что резкий шум вызывает тоническую реакцию архаического типа.
В. Внезапность. «Удивление – важная причина эмоций». Эмоция, вызываемая удивлением, является одной из самых известных и относится к числу
наиболее изученных в лабораторных условиях. Реакции на новизну, необычность, внезапность сходны между собой. Наиболее простая их форма соответствует генерализованному возбуждению. Возбуждение является своего рода
формой возникновения любой эмоции.
Избыточная мотивация.
А. Избыточная мотивация, не находящая применения. Часто избыточная
мотивация возникает из-за несоответствия между состоянием мотивации субъекта и обстоятельствами, которые не позволяют ему действовать.
Избыточная мотивация перед действием: волнение. В тех случаях, когда
человек сильно заинтересован в каком-то трудном деле, мотивация мешает ему
отвлечься и думать о чем-то другом. Он испытывает волнение или тревогу, которые выражаются в возбуждении и неприятных вегетативных реакциях. Создается впечатление, будто неиспользованная энергия выливается в эмоциональные разряды. Чаще всего волнение проходит, как только субъект начинает
действовать.
Избыточная мотивация после действия. К подобным случаям можно отнести и поведение учащихся в момент публичного объявления оценок. Одни
48
хлопают в ладоши, обнимаются, кричат от радости. Другие бледнеют, а некоторые даже плачут. Характер эмоции зависит от результата, но причина в обоих
случаях одна и та же. Ожидание вызывает энергетическую мобилизацию, которая не находит выхода. Она проявляется в эмоциональных реакциях, природа
которых зависит от ситуации в целом.
Б. Избыточная мотивация в социальном поведении. Действие, легко осуществляемое, когда человек один, становится трудным, как только его нужно
выполнить в присутствии другого. Волнение, которое при этом возникает,
весьма характерно. Мы не любим писать, когда кто-то заглядывает через плечо,
и даже лица творческого труда не любят сочинять в присутствии других. Ребенок, успешно работающий за партой, часто волнуется, сбивается, когда его вызывают к доске; говорят, что он теряется.
В. Избыточная мотивация при фрустрации. Фрустрация возникает всякий
раз, когда физическое, социальное и даже воображаемое препятствие мешает
или прерывает действие, направленное на достижение цели. Фрустрация создает, таким образом, наряду с исходной мотивацией новую, защитную мотивацию, направленную на преодоление возникшего препятствия. Прежняя и новая
мотивации реализуются в эмоциональных реакциях, иначе они оказались бы
блокированными и неиспользованными. Неудивительно, что типичные реакции
на фрустрацию представляют собой все типы эмоциональных реакций в том
смысле, в каком мы их определили.
Г. Избыточная мотивация при конфликтах. Между фрустрацией и конфликтом трудно провести различие, однако обычно считают, что конфликт возникает тогда, когда у индивида имеется одновременно два несовместимых друг
с другом побуждения действовать. Как и фрустрация, конфликт, очевидно, усиливает мотивацию. Не всякий конфликт вызывает эмоциональные реакции.
Конфликты являются источником эмоции главным образом тогда, когда субъект не может легко найти решение.
В эмоцию, как функциональное состояние, вовлекаются:
• соматическая система + мимика, поза, голос;
• вегетативная система;
• корковые структуры головного мозга;
• субъективное ощущение.
К примеру, вегетативная часть реакции сопровождается изменениями в
деятельности: голосовых реакций, мимики, слезоотделения, дыхания, работе
сердца, тонусе сосудов, гладкой мускулатуры пищеварительного тракта, потоотделения.
49
Лекция 13. Психофункциональные состояния
и восприятие окружающего мира
Познание окружающего мира обеспечивается такими психическими процессами, как внимание, ощущение и восприятие. Сами по себе эти процессы в
значительной степени определяются функциональным состоянием субъекта. В
этой связи индивидуальное восприятие события может широко варьировать в
зависимости от функционального состояния (уровень бодрствования, утомления, неосознанной предподготовки психических функций и многих других факторов).
Внимание – феномен избирательности или селективности. Внимание –
это направленность сознания на какой-либо объект и сосредоточенность на
нем. Внимание как познавательный психический процесс тесно связано с направленностью личности, ее установками, интересами и потребностью.
Выделяют 2 вида внимания: непроизвольное и произвольное.
Непроизвольное внимание связано с рефлекторными установками. Оно
устанавливается и поддерживается независимо от сознательного намерения человека. Это первичная форма внимания. Она является непосредственным и непроизвольным продуктом интереса (продукт ориентировочной реакции).
Произвольное внимание – это сознательно направляемое и регулируемое
внимание, в котором субъект сознательно избирает объект, на который оно направляется. Этот термин служит для обозначения того центрального по своему
значению факта, что познание человека, как и его деятельность, поднимается до
уровня сознательной организованности. Произвольное внимание имеет место
там, где предмет, на который направляется внимание, сам по себе его не привлекает.
Непроизвольное внимание обычно представляется как пассивное, произвольное – как активное. Первое направляют независящие от нас факторы: внезапно раздавшийся шум, яркая окраска, ощущение голода; второе направляем
мы сами (Рубинштейн, 1998).
Ощущение – это непростой психический процесс отражения отдельных
свойств и качеств среды при непосредственном воздействии на специфические
рецепторы органов чувств физических, химических, механических и других
раздражителей. По виду рецепторов различают экстероцептивные, интероцептивные и проприоцептивные ощущения. Экстероцептивные ощущения дают
50
общую информацию о состоянии внешней среды обитания человека. Интероцептивные ощущения сообщают о событиях, происходящих внутри организма.
Проприоцептивные ощущения сигнализируют о позиции, местоположении и
движении тела или его частей, они отвечают за пространственную ориентацию.
Имеются две группы проприоцепторов: вестибулярные и кожнокинестетические (т. е. находящиеся в коже, мышцах, сухожилиях и суставах).
Кроме того, у человека имеются несколько специфических видов ощущения,
которых нет у животных: времени, ускорения и вибрации. В норме далеко не
все существующие раздражители воспринимаются на уровне ощущений, однако и субсенсорные раздражители (находящиеся за нижним и верхним порогами
чувствительности) оказывают влияние на ощущения. В норме пределы субсенсорной области невелики, тогда как у отдельных людей эта область может увеличиваться.
Общие свойства ощущения:
• ощущение возникает лишь при определенной силе раздражителя;
• существует порог различения или дифференциальный (разностный) порог
ощущения – минимальный прирост величины раздражителя;
• каждое ощущение имеет определенное качество (модальность) – зрительное, обонятельное и т. д.;
• ощущения могут иметь разную интенсивность (в зависимости от силы раздражителя, функционального состояния организма и сенсорной системы);
• ощущения имеют длительность, сохранение ощущения – последействие;
• сенсорная чувствительность может меняться под влиянием различных
факторов – адаптация и сенсибилизация.
Восприятие есть осмысленный и опосредованный словом процесс отражения совокупности свойств и качеств, который зависит от цели жизнедеятельности. Поэтому восприятие характеризуется активностью, пристрастностью и
мотивированностью. Совокупность ощущений в восприятии складывается в
виде конструируемого сознанием целостного образа реальности на основе предоставляемой ощущениями информации. В зависимости от того, какой орган
чувств принимает преимущественное участие в восприятии, различаются зрительное, слуховое, осязательное, обонятельное, вкусовое восприятие. Выделяют
также сложные формы восприятия, такие как восприятие пространства, движения и времени. Содержание образа восприятия зависит от самого воспринимающего субъекта: в нем всегда сказываются особенности личности воспринимающего, его отношение к воспринимаемому, потребности, интересы, устремления, желания, чувства. При восприятии какого-либо предмета активизируют51
ся и следы прошлых восприятий. Существенным фактором, влияющим на содержание восприятия, является установка субъекта.
Свойства восприятия:
• предметность – сенсорный образ относится к тем объектам внешнего мира,
которыми он вызван;
• целостность – каждый объект воспринимается как устойчивое системное
целое, даже если некоторые части в данный момент отсутствуют;
• избирательность – способность субъекта произвольно выделять тот или
иной объект для его восприятия (с помощью произвольного внимания);
• константность – свойство восприятия отражать относительно постоянные
свойства объекта или явления независимо от меняющихся условий его отражения (вследствие памяти);
• осознание образа, его осмысление – не только отражение суммы свойств,
но и анализ, синтез, сравнение, мышление, сознание, речь;
• модальность восприятия – в зависимости от доминирующего качества
стимула (слуховое, зрительное, вкусовое, тактильное, обонятельное, т. д.);
• восприятие преднамеренное (с участием сознания, поставленной цели) и
непреднамеренное (в результате ориентировочного рефлекса, без предварительной целевой установки).
Перцептивная система должна определять: а) что это за объекты? б) где
эти объекты находятся? Эти же две задачи стоят перед слуховым восприятием
(что это был за звук и откуда он пришел – спереди или сбоку) и перед другими
сенсорными модальностями.
Лекция 14. Темперамент, типы ВНД и индивидуально-типологические
особенности человека
Темперамент (лат. temperamentum – надлежащее соотношение черт от
tempero – смешиваю в надлежащем соотношении) – характеристика индивида
со стороны динамических особенностей его психической деятельности, т. е.
темпа, быстроты, ритма, интенсивности, составляющих эту деятельность психических процессов и состояний. Анализ приводит к выделению трех ведущих
компонентов темперамента, относящихся к сферам общей активности индивида, его моторики и его эмоциональности.
Общая психическая активность индивида. Сущность этого компонента
заключается, главным образом, в тенденции личности к самовыражению, эффективному освоению и преобразованию внешней действительности. Степени
52
активности распределяются от вялости, инертности и пассивного созерцательства на одном полюсе до высших степеней энергии, мощной стремительности
действий и постоянного подъема – на другом.
Моторный компонент. Ведущую роль играют качества, связанные с
функцией двигательного аппарата. Среди динамических качеств двигательного компонента выделяют такие, как быстрота, сила, резкость, ритм, амплитуда
и ряд других признаков движения (часть из них характеризует и речевую моторику).
Эмоциональность – комплекс свойств и качеств, характеризующих особенности возникновения, протекания и прекращения разнообразных чувств,
аффектов и настроений. В качестве основных характеристик эмоциональности
выделяют впечатлительность, импульсивность и эмоциональную стабильность.
Вопрос о проявлениях темперамента в поведении неразрывно связан с
вопросом о факторах, эти проявления обусловливающих. В истории учения о
личности можно выделить три основные системы взглядов на этот вопрос.
Древнейшими из них являются гуморальные теории, связывающие темперамент со свойствами тех или иных жидких сред организма. На основе теории
Гиппократа сформировалось учение о четырех типах темперамента по количеству главных жидкостей, гипотетическое преобладание которых в организме и
дало название основным типам темперамента: сангвиническому (от латинского
sanguis – кровь), холерическому (от греческого chole – желчь), меланхолическому (от греческого melaina – черная желчь) и флегматическому (от греческого phlegma – слизь).
Новую для своего времени гипотезу сформулировал швейцарский ученый
Альбрехт Галлер (1757), предположивший, что главную роль в различии темпераментов играет плотность тканей и различная степень их раздражимости.
Близко к гуморальным теориям темперамента стоит сформулированная
П. Ф. Лесгафтом идея о том, что в основе проявлений темперамента, в конечном счете, лежат свойства системы кровообращения, в частности, толщина и
упругость стенок кровеносных сосудов, диаметр их просвета, строение и форма
сердца и т. д.
Э. Кречмер (1888), немецкий психиатр и психолог, анализируя совокупности морфологических признаков, выделил темперамент через типы конституций тела (четко выраженные – лептосомный, или психосоматический, пикнический, атлетический, и менее определенный – диспластический). Эти типы
конституций он соотнес с психическими заболеваниями – маниакальнодепрессивным психозом и шизофренией, и показал, что существует определен53
ная связь: к маниакально-депрессивным психозам более склонны люди с пикническим типом конституции, а к шизофрении – с лептосомным.
В дальнейшем Кречмер выделил семь темпераментов, соотнесенных с
тремя основными группами:
• циклотимический, на основе пикнического телосложения – а) гипоманический, б) синтонный, в) флегматичный;
• шизотимический, на основе лептосомной конституции – а) гиперэстетический, б) собственно шизотимический, в) анестетический.
К морфологическим теориям темперамента относится и концепция американского психолога У. Шелдона, который выделяет три основных типа соматической конституции («соматотипа»): эндоморфный, мезоморфный и эктоморфный. Для эндоморфного типа, по его мнению, характерны мягкость и округлость внешнего облика, слабое развитие костной и мускульной систем; ему
соответствует висцеротонический темперамент с любовью к комфорту, с чувственными устремлениями, расслабленностью и медленными реакциями. Мезоморфный тип характеризуется жестокостью и резкостью поведения, преобладанием костно-мускульной системы, атлетичностью и силой; с ним связан
соматотонический темперамент, с любовью к приключениям, склонностью к
риску, жаждой мускульных действий, активностью, смелостью, агрессивностью. Эктоморфному типу конституции свойственны изящество и хрупкость
телесного облика, отсутствие выраженной мускулатуры; этому соматотипу соответствует церебротонический темперамент, характеризующийся малой общительностью, склонностью к обособлению и одиночеству, повышенной реактивностью.
Постепенно среди ученых укреплялось мнение в том, что свойства темперамента наиболее отчетливо проявляются в тех формах поведения, которые непосредственно связаны с энергетическими тратами организма – со способами
накопления и расходования энергии и количественными характеристиками этих
процессов. Обобщение концепций темперамента, изложенное в работах И. Канта, В. Вундта и других, позволяет представить следующую двухкоординатную
систему темперамента:
54
Глубина
(чувств, возбуждения)
Быстрота
(изменяемости чувств,
восприимчивости)
Постепенность
(изменяемости чувств,
восприимчивости)
Поверхностность
(чувств, возбуждения)
И. П. Павлов рассматривал темперамент как тип высшей нервной деятельности (ВНД). Он связал четыре типа темперамента, выделяемых античной
классификацией, выделив среди них силу, уравновешенность и подвижность
возбудительного и тормозного процесса. Четыре основных типа комбинации
этих свойств он описал как четыре типа ВНД:
• холерический тип (безудержный) – сильная неуравновешенная нервная
система;
• сангвинический тип (уравновешенный) – сильная уравновешенная подвижная нервная система;
• флегматический тип (инертный) – сильная уравновешенная инертная
нервная система;
• меланхолический тип (слабый, тормозной) – слабая нервная система.
В рамках павловского учения о ВНД, диагностика свойств нервной системы осуществлялась по показателям динамики выработки, дифференцировки
и угашения условных рефлексов. В школе Б. М. Теплова и В. Д. Небылицына
было выделено 12 таких свойств (четыре свойства возбуждения и торможения –
сила, подвижность, динамичность и лабильность; и уравновешенность по этим
свойствам). В соответствии с этим В. Д. Небылицын предложил различать парциальные свойства нервной системы, соотносимые с особенностями протекания условных рефлексов, и общие свойства, которые представляют собой
сверханализаторные характеристики работы мозга и служат нейрофизиологической основой целостных особенностей индивидуального поведения.
Интроверсия и экстраверсия. Интроверсия (происходит лат. intrо –
внутри + versare – обращать) – личностная ориентация в теории аналитической
психологии К. Г. Юнга, которая выступает как одна из двух интегральных установок и характеризует индивида как сознающего, думающего и судящего.
Экстраверсия (лат. ехtеr – наружный + versare – обращать) – личностная ори55
ентация, которая выступает как одна из двух интегральных установок и характеризует индивида интуитивного, чувствующего, воспринимающего.
Теория личности Айзенка. Х. Ю. Айзенк (1916-1997), английский психолог, один из лидеров биологического направления в психологии, является
создателем трехфакторной теории личности. Первоначально он интерпретировал экстраверсию – интроверсию на основе соотношения процессов возбуждения и торможения. Для экстравертов характерны медленное формирование
возбуждения, его слабость и быстрое формирование реактивного торможения,
его сила и устойчивость. Для интровертов – быстрое формирование возбуждения, его сила (это связано с лучшим образованием у них условных рефлексов и
их обучением) и медленное формирование реактивного торможения, слабость и
малая устойчивость. В результате дальнейших исследований с применением
факторного анализа Айзенк пришел к формулированию «трехфакторной теории
личности».
Регулятивная теория темперамента Ян Стреляу. Согласно этой теории в структуре темперамента выделяются реактивность (чувствительность
индивида и его выносливость, или способность к работе) и активность, которая обнаруживается в объеме и охвате предпринимаемых действий (целенаправленных поведенческих акций) при данной величине стимуляции.
Индивидуально-типологические особенности человека определяют характер его поведенческой деятельности, в том числе в спорте. В. П. Казначеев
(1984) на основании изучения типологических особенностей адаптации человека к условиям внешней среды предложил подразделять людей на спринтеров и
стайеров, а также промежуточную группу (миксты). Спринтеры, по этой
классификации, характеризуются способностью выполнять кратковременные
нагрузки максимальной мощности, в медицинском плане – предрасположенностью к острым формам заболеваний, в психологическом плане – склонностью к
эмоциональным стрессам. Они быстро адаптируются к экстремальным условиям среды, но их адаптационный потенциал ограничен во времени. Стайеры
более выносливы к длительной, монотонной работе, отличаются предрасположенностью к хроническим формам заболеваний, дольше адаптируются к необычным условиям среды, но длительнее сохраняют свою работоспособность.
При адаптации спортсменов к физическим нагрузкам отмечают различные типы индивидуальных реакций вегетативных и соматических систем: с
усиленной реакцией сердечно-сосудистой системы на нагрузку – гипертонический тип; с умеренной реакцией – гипотонический тип; с разной способ-
56
ностью нервной системы к тормозно-релаксационным реакциям (Солодков,
2008).
Свойства нервной системы также признаются в качестве лимитирующих
факторов, особенно в ситуационных видах спорта. Их учет особенно важен при
подборе игроков в командных видах спорта (волейбол, футбол и др.).
Раздел IV. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Лекция 15. Функциональная асимметрия мозга и процессы адаптации
Человеку, как и позвоночным животным, свойственна билатеральная
симметрия тела в виде парности органов или наличия правых и левых половин
одиночных частей и органов. Но биологический принцип билатеральной симметрии живых организмов не проявляется с математической точностью в связи
с неравномерностью развития органа или функции. Ярким примером асимметрии является право- и леворукость. Установлена генетическая обусловленность
межполушарной асимметрии (Levin, 1997). Морфологические асимметрии черепа отмечаются уже во внутриутробном состоянии, а функциональные (в виде
право- и леворукости) – у детей 4-9 месяцев, при появлении у них произвольных, целенаправленных движений. Этот вид асимметрии связан с функциональной асимметрией полушарий головного мозга и свойственен только человеку (Спрингер, Дейч, 1983). В ряде исследований указывается на существование асимметрии в распределении медиаторов и биологически активных
веществ.
Устойчивое предпочтение одной из рук присуще только человеку, выделяющемуся по этому признаку от других групп живых существ. Латеральный
фенотип человека обусловливается различиями не только в двигательной, сенсорной, но и в психической сфере, определяясь функциональной асимметрией
полушарий головного мозга (Брагина, Доброхотова, 1988). Под функциональной асимметрией мозга (ФАМ) понимается неравнозначность функций правого
и левого полушарий мозга. Видовая ФАМ эволюционно связана с развитием речи и присуща только человеку. По данным различных авторов, доля левшей колеблется от 1 до 30 %, наиболее часто приводятся цифры 3-7 %, причем далеко
не всегда среди них выявляются амбидекстры.
В последние годы обнаружены факты, заставляющие предполагать участие ФАМ в формировании механизмов фенотипической адаптации. При экстренной смене среды формируется адаптационная доминанта, которая направляет активный поиск организмом в новых условиях биологически целесообразных реакций. Ее формирование изменяет такие фундаментальные свойства моз57
га, как память, эмоции, функциональную асимметрию полушарий, обеспечивая
оптимизацию переработки резко возросшего потока сигналов (Леутин, Николаева, 1988).
Связь ФАМ и адаптации к экстремальным условиям проживания отчетливо прослеживается у жителей Севера. Так, одним из интересных феноменов,
регистрируемых специалистами среди коренных жителей Севера, является нарастание доли синестральных личностей, т. е. лиц, у которых ведущим является
правое полушарие либо оба полушария равноценны. Этот феномен проявляется
уже в детском возрасте (Гребнева, Кривощеков, Загайнова, 2001). Так, 33 %
мальчиков-ненцев являются истинными правшами, тогда как среди русских –
81 %. Процент леворуких среди мальчиков–ненцев – 67 %, у русских – 19%.
Аналогичная тенденция прослеживается и у девочек.
В лабораторных экспериментальных исследованиях, включающих тренировку к стрессирующим гипоксическим воздействиям, установлено, что с преобразовательными процессами в регуляции дыхания и кровообращения тесно
взаимодействуют корковые процессы и ФАМ. Установлено усиление латерализации показателей спектра мощности ЭЭГ и инверсия показателей корреляций
их с показателями оксигенации и гипоксической вентиляторной чувствительности, что указывает на образование новых кортико-висцеральных внутри- и
межсистемных взаимодействий (Кривощеков и др., 2004, Леутин и др., 2004).
Инверсия полушарного доминирования в процессе адаптации. Адаптация в широком смысле этого слова есть процесс научения (вернее, переучивания) адекватно реагировать в изменившейся среде для сохранения гомеостаза.
Однако от классических форм научения адаптация отличается императивностью, крайне сжатыми сроками переучивания, которые детерминируются градиентом изменений окружающей среды и функциональными возможностями
организма. Экспедиционные исследования на человеке показали, что исходные
полушарные соотношения показателей эмоциональной памяти после кратного
периода генерализованной активации инвертируются, т. е. в новых условиях
эмоциогенная информация лучше запоминается правым полушарием мозга.
В то же время улучшение воспроизведения новой информации в процессе
адаптации преимущественно происходит с участием структур левого полушария. Следует допустить, что латеральные особенности процессов переработки
сигналов, отличающихся новизной и эмоциогенностью, и экстренность процессов адаптации приводят к необходимости активации взаимодействия полушарий мозга в новых условиях. Обусловливание этих двух видов информации –
новой и эмоциогенной, позволяющие обеспечить опережающее отражение
58
важных воздействий, в дальнейшем восстанавливает исходное доминирование
левого полушария: в более поздние сроки адаптации сигнальная информация
преимущественно выделяется доминантным полушарием мозга.
С учетом всего вышесказанного можно сделать следующее любопытное
заключение. Приоритет моторики на всех этапах жизнедеятельности возник и
сформировался в процессе эволюции уже на ранних ее стадиях. В течение многих тысячелетий в генетическом аппарате животных закреплялись мутации,
обеспечивающие большие потенциальные возможности в проявлении физических качеств тех или иных видов. В этом потоке видообразования застывали на
многие поколения популяции животных, закрепивших в своем генетическом
коде сочетания признаков, благоприятных для существования. Предки человека, в отличие от животных, не имели признаков явной двигательной специализации и в свой моторике были исключительно универсальны. Парадокс эволюции человека состоял в том, что если бы гоминоиды были бы лучше специализированы в двигательном отношении и имели некоторые преимущества перед
другими видами, то не появился бы человек. Отсутствие у гоминоидов явной
двигательной специализации обусловило, по-видимому, необходимость развития рассудочной деятельности и предопределило двигательный универсализм.
В один ряд с другими механизмами адаптации встала и функциональная асимметрия мозга. Это позволяет рассматривать ФАМ у человека как важное эволюционное приобретение, расширяющее диапазон адаптивных функциональных
резервов организма.
Лекция 16. Биоуправление.
Методы управления функциональным состоянием
Биоуправление (biofeedback) – развитие направления в биологии и медицине, которое исследует приемы активизации каналов сенсорной информации о
состоянии организма в виде биологических обратных связей (БОС). Биоуправление
представляет
собой
современную
компьютерную
лечебнореабилитационную технологию, основанную на механизме адаптивной обратной связи (Сороко, Трубачев, 2010).
Области применения биоуправления разнообразны: медицина, психология и психотерапия, образование, культура и спорт, подготовка людей опасных
профессий, бизнес (стресс-менеджмент) и др. Информация о собственном
функциональном состоянии позволяет пациенту, спортсмену, оператору обучиться саморегуляции и модификации исследуемой и регулируемой физиологической функции. Из этого следует, что БОС приобретает большую ценность
59
как метод активизации состояния функциональных систем организма. Основной задачей биоуправления является обучение методам саморегуляции и контроля над физиологическими функциями. Обратная связь, осуществляемая при
помощи оборудования, делает доступной для осознания информацию, не воспринимаемую человеком в обычных условиях.
Основные компоненты системы биоуправления: человек, интерфейс,
компьютер. При этом, если осуществляется мониторинг (непрерывный контроль) показателя какой-либо функции, следует говорить о БОС, а если эта информация используется с целью изменения состояния человека, более целесообразно использовать термин «функционального биоуправления с БОС» или,
как чаще встречается в отечественной литературе, «адаптивное биоуправление
с БОС».
Выбор параметров для управления определяется их ролью в механизме
нарушения состояния человека: артериальная гипертония, стрессиндуцированные состояния, двигательная патология, бронхиальная астма, аддиктивные состояния. В педагогическое практике БОС используют для оптимизации процесса обучения, коррекции синдрома нарушения внимания, опорно-двигательного
аппарата, зрения, профилактики хронического стресса у учащихся.
Растительные стимуляторы как методы воздействия на функциональное состояние и работоспособность. У людей физического и умственного труда, работающих в необычных, экстремальных условиях, физкультурников и
спортсменов нередко возникает необходимость в стимуляции умственной и
мышечной активности, в уменьшении последствий утомления и переутомления. В конечном счете, это должно быть направлено на укрепление здоровья,
профилактику срывов и заболевания. Существенными возможностями в этом
аспекте обладают разнообразные растения, что служит основанием складывающегося в последние годы нового научного и практического направления –
фитоэргономики (фитон – растение, эргон – работа, номос – закон).
Все фармакологические средства (синтетические и природные), активирующие физическую и умственную работоспособность, можно разделить на
две большие группы.
1. Стимуляторы «мобилизующего» типа действия (усиливающие расход имеющихся энергетических ресурсов организма):
• фенамин и его аналоги (первитин, пиридрол и др.);
• производные сидноимина (сиднокарб, сиднофенин и др.);
60
• вещества с общестимулирующим действием на центральную нервную систему: кофеин и содержащие его напитки (кофе, чай и др.); вещества растительного происхождения (стрихнин, секуринин, эхинопсин и др.;
• ингибиторы моноаминооксидазы (ниаламид и др.);
• растения с умеренно выраженными стимулирующими свойствами: препараты китайского лимонника, стеркулии, рододендрона и др.
2. Оптимизирующие физическую и умственную работоспособность
(способствующие рациональному использованию энергетических ресурсов и
даже накоплению их):
• адаптогены (препараты женьшеня, золотого корня, элеутерококка, левзеи,
аралии маньчжурской, заманихи, пантокрин и др.);
• препараты и продукты, содержащие энергодающие соединения и субстраты (фосфорилированные гексозы, аминокислоты, янтарная, яблочная, кетоглутаровая кислоты);
• витаминосодержащие препараты и продукты;
• препараты, содержащие гормоны и гормоноподобные вещества;
• антигипоксанты и актопротекторы;
• психоэнергизаторы и ноотропы (пирацетам, ацефен и др.).
До́пинг (англ. doping – давать наркотики). Допингом называют биологически активное вещество, способы и методы искусственного повышения спортивной работоспособности, которые оказывают побочные эффекты на организм
и для которых имеются специальные методы обнаружения (Сейфулла, 2004).
Всемирное антидопинговое агентство (WADA) было создано в 1999 году
по совместной инициативе спортивных организаций и правительств, с целью
поддерживать развитие спорта, свободного от допинга. WADA координирует
усилия по борьбе с допингом в спорте через образовательные и информационные программы, а также проведение научных исследований.
Всемирный антидопинговый кодекс. Всемирный антидопинговый кодекс
был единогласно принят в Копенгагене в 2003 году на Всемирной конференции
по борьбе с допингом в спорте. Международные спортивные федерации, национальные олимпийские комитеты, Международный олимпийский комитет,
Международный паралимпийский комитет и другие спортивные организации
приняли Кодекс перед олимпиадой в Афинах 2004 года.
Антидопинговая организация – подписавшая сторона, ответственная за
принятие правил разработки и осуществления любой части процесса допингконтроля. В частности, антидопинговыми организациями являются Международный олимпийский комитет, другие крупные спортивные организации, от61
ветственные за проведение тестирований во время своих соревнований, WADA,
международные федерации и национальные антидопинговые организации.
Соревновательное тестирование – допинг-контроль во время соревнования.
Внесоревновательное тестирование – допинг-контроль вне соревнования.
Регистрируемый пул тестирования – списки спортсменов высокого
уровня, которые должны проверяться на допинг как в соревновательный, так и
внесоревновательный периоды. Пулы составляются отдельно международной
федерацией и национальной антидопинговой организацией.
Терапевтическое использование запрещенных субстанций. Спортсмены,
как и все люди, могут нуждаться в лечении, которое требует приема медицинских препаратов. Если вещества, необходимые для лечения, являются допингом
и запрещены в соответствии с антидопинговыми правилами, спортсмену, тем
не менее, может быть предоставлено право на их применение. Такая процедура
называется «терапевтическое использование».
Классификация запрещенных веществ и методов.
I. Классы запрещенных веществ:
• стимуляторы;
• наркотики;
• анаболические агенты;
• диуретики (мочегонные);
• пептидные гормоны, миметики и их аналоги;
• агенты с антиэстрогенной активностью;
• маскирующие агенты.
II. Запрещенные методы:
А. Увеличение подачи кислорода:
• кровяной допинг (переливание крови или его компонентов) при отсутствии
медицинских показаний;
• применение веществ, увеличивающих доставку кислорода (гемоглобина).
Б. Фармакологические, химические и физические манипуляции для маскировки:
• катетеризация, подмена мочи и/или печати;
• вдыхание ренальных выделений и изменение соотношения тестостерона и
эпитестостерона.
В. Генный допинг (клеточный допинг) – использование генов или генетических клеток в нелечебных целях, чтобы улучшить результат.
III. Запрещенные вещества в отдельных видах спорта:
• спирт (алкоголь); запрещен во всех видах стрельбы;
62
• каннабиоиды (гашиш, марихуана); запрещен в ряде видов спорта и на
олимпийских играх;
• местные анестетики (лидокаин, прокаин и другие аналогичные вещества,
кроме кокаина); могут быть использованы при разрешении на терапевтическое
применение по медицинским показаниям, например при травмах;
• глюкокортикостероиды; могут быть использованы при разрешении на терапевтическое применение по медицинским показаниям;
• бета-блокаторы; могут быть использованы при разрешении на терапевтическое применение по медицинским показаниям.
IV. Вещества, запрещенные вне соревнований:
• анаболические агенты;
• диуретики (мочегонные);
• пептидные гормоны, миметики и их аналоги;
• агенты с антиэстрогенной активностью;
• маскирующие агенты.
Довольно широкое распространение в современном спорте получили
гормональные допинговые препараты. В первую очередь это относится к анаболическим стероидам, которые являются химическими производными и в определенной степени физиологическими аналогами андрогенов – мужских половых гормонов. Их действие заключается в выраженной стимуляции синтеза
различных белков, следствием чего является резкая активация процессов регенерации, увеличение массы мышечной ткани, особенно при сочетании их с
усиленной тренировочной нагрузкой. Однако, анаболические стероиды запрещены к применению в международном масштабе как стимуляторы физической
работоспособности. Антидопинговый контроль по этим и многим другим параметрам проводится практически на всех крупных соревнованиях.
Длительное применение допингов анаболического типа приводит нередко
к развитию гирсутизма, маскулинизации (резкому усилению мужских половых
признаков, что наиболее четко, в отрицательном плане, сказывается на женщинах и детях), возрастанию концентрации ферментов в крови, существенному
нарушению функции печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, отложению солей в связочном аппарате и многим другим нарушениям. В конечном
итоге, начальное увеличение мышечной массы и силы довольно быстро перекрывается побочными явлениями, и, естественно, ни о каком здоровье речь
здесь идти уже не может. Это и поставило анаболические стероиды (и другие
63
допинговые препараты) как средства повышения физической работоспособности вне закона.
Введение извне гормонов в больших дозах создает исключительно высокие концентрации их в крови и в организме в целом (что и фиксируется при допинговом контроле), и, в связи с этим, речь идет уже не о регуляции соответствующих процессов, а об их резком стимулировании, «подхлестывании», не соответствующем потребностям и возможностям организма человека. Кроме того, являясь в большинстве случаев синтетическими препаратами, анаболики относятся тем самым к группе ксенобиотиков (чужеродных веществ) и поэтому
вызывают реакции организма по их инактивации и выведению, создавая существенное напряжение систем защиты организма. В частности, наблюдаются нарушения функции печени как ведущего органа детоксикации от ксенобиотиков
при длительном применении анаболических гормонов.
Лекция 17. Динамика функциональных состояний в онтогенезе
Проблема эволюции поведения. Базовые положения классической генетики логически и экспериментально хорошо проработаны. К сожалению, в приложении к теории эволюции, построенной на основе теории Ч. Дарвина, эти положения мало что дают. Никто и никогда не наблюдал возникновения нового
вида в природе, и никогда еще не был выведен новый вид в лаборатории. Хотя
мутационный процесс изучается уже около 100 лет, никакого механизма образования новых видов посредством известных мутагенов не выявлено. Воздействие мутагенов приводит к образованию самых удивительных форм (сортов и
пород), но в пределах существующих видов. Хотя внешне болонка от овчарки
отличается больше, чем, к примеру, гепард от леопарда, все породы домашних
собак – это один и тот же вид. Трудность как раз в том и состоит, что генетики,
«зачарованные» дарвиновской гипотезой о происхождении видов, не могут
найти механизма видообразования в другой сфере. Однако теория Дарвина прекрасно объясняет принципы адаптации видов к внешней среде за счет ресурсов
(разнообразия) существующего видового генофонда.
Само поведение осуществляется лишь в границах, которые определяются
возможностями их средств восприятия, исполнительных органов и мозга. Животное не сможет летать, если у него нет крыльев, кричать, петь, лаять, если у
него нет голосовых связок, становиться на задние лапы, если строение его тела
не позволяет этого. Животное не сможет писать слова, даже если у него большой
палец на лапе (руке) противопоставляется остальным, но нет нервных механизмов, которые направляли бы лапу (кисть), с тем чтобы она выводила буквы.
64
Многообразие форм поведения у животных интересно не столько само по
себе, сколько в связи с усилиями понять особенности поведения человека. Мы
кажемся себе единственными в своем роде, но уникальность нашего вида базируется на генетических приобретениях наших предков, уходя своими корнями в
царство животных. По словам известного этолога Джулиана Хаксли, «психоэволюция» не является чем-то абсолютно новым, свойственным лишь человеку.
Точно так же новые привычки могут распространяться и в популяции животных,
что приводит к обогащению видовых программ адаптивного поведения, росту
надгенетического, социального тезауруса вида за счет успешных индивидуальных
«изобретений», сделанных отдельными особями. Особенно впечатляют те врожденные программы, в которые заложены возможности к расшuрению за счет самообучения, комбинирования разных приемов и запоминания успешных сложных
комбинаций.
Огромные возможности заложены в тех программах, которые предполагают возможности или даже императив – учиться подражанием. Это особенно важно для детенышей. Подражать можно родителям, более старшим и опытным
особям своего вида. Многие инстинктивные программы поведения настолько
сложны, что требуют специальной подгонки, отработки и коррекции, прежде чем
они cтaнyт по-настоящему целесообразными для молодых животных. Чаще всего они отрабатываются в особых имитационных ситуациях, включающих положительные мотивации, – в играх. Но дидактические цели могут достигаться в
каких-либо важных коллективных акциях. К. Лоренц относил к числу таких акций способность коллективного противостояния хищнику слабо вооруженными
животными и птицами, способность к контратаке со стороны стадных животных
против хищника, называемую «травлей» или «мобингом». Нападение на хищника-пожирателя имеет очевидный смысл для сохранения вида. Даже если каждый
член стаи мал и безоружен, он причиняет нападающему чувствительные неприятности. У таких акций может быть и дополнительная обучающая функция.
Обнаруживается, что возникновение механизмов, способствующих целесообразному наученuю молодых животных сложным акциям поведения, канализирующих «обучение», появляется у общественных животных задолго до человека. Конечно, «технологии обучения» в сообществах животных совершенно
неосознанны, инстинктивны и реализуются только в коллективах.
Однако учиться всему и у всех бесполезно. Поэтому у животных существуют врожденные программы «знания»: когда, чему и у кого надо учиться. Эти
знания могут быть более или менее жестко встроены в ранние программы импринтинга.
65
Врожденные программы могут быть «индивидуализированными», направляющими животного или человека на самостоятельное научение, а также
ориентированы на обучение подражанием, путем как бы «автоматического снятия» образцов поведения у родителей, в процессе игр со сверстниками. В более
позднем возрасте могут допускаться альтернативные версии научения. В социально богатой среде дети способны инстинктивно ориентироваться во всем
разнообразии форм достижения цели, что выражается в предпочтении тех или
иных «образцов» деятельности, как иногда говорят, в выборе «моды» поведения, привлекательной (померной) для своего возраста.
Эволюционный успех достигается не столько потенциальной силой умственных способностей, не столько организацией 15 млрд нервных клеток мозга
индивида, сколько передачей умственных достижений в пределах сообщества
или даже вида.
Концепция «культурного возраста», разработанная Л. Выготским в рамках общей психологии, дала мощный толчок к развитию возрастной психологии. Культурные «образцы», окружающие ребенка (а вероятно, и взрослого человека), впечатываются, запечатлеваются в его подсознании и определяют
жизнь, как бы мы к этому ни относились. Детский возраст у человека занимает
несравненно большее время, чем у других животных, потому что он рождается
фактически «недоношенным», недееспособным. Кроме того, человек в ходе
своей эволюции, сделав ставку не на биологический, а на культурный геном,
вынужден очень долго усваивать его содержание путем обучения, используя
«механизмы надставок» на рефлекторные и инстинктивныe (в том числе импринтинговые) наследственные программы. Окружение человека, культурный
ландшафт, в котором оказывается ребенок после рождения, обладает сложной
инфраструктурой, содержит массу «приспособлений», обеспечивающих его
превращение из особи вида «Ното sapiens» в человека. Совокупность длительного и продуктивного взаимодействия ребенка со значимыми для него элементами социокультурной среды, «впитывание» им кодов культуры принято сегодня
называть импрессингом.
Десять принципов физиологии развития ребенка:
1. Триада Э. Гельмрейха. Ребенок – это маленький, молодой, растущий
организм. Следствие – особенности действия физических законов, неполная
зрелость функциональных систем, дополнительные затраты на рост и развитие.
2. Гетерохронность – разновременное созревание функциональных систем, причем в первую очередь созревают те из них, которые необходимы для
решения задач очередного этапа развития (системогенез).
66
3. Гетеродинамичность – 4 разных типа динамики ростовых процессов:
лимфоидный, мозговой, общий, репродуктивный.
4. Гетеросенситивность – различная чувствительность (восприимчивость) развивающихся систем к внешним воздействиям на отдельных этапах
онтогенеза.
5. Нарастающая гетерохронность – усложнение организации за счет
повышения разнообразия и специализации элементов (в том числе клеточных и
тканевых структур).
6. Гетеротопность – неравномерность развития, связанная с местоположением тканей относительно «центра» и «периферии»; наличие краниокаудального и центрально-периферического градиента развития: раньше созревают
структуры, расположенные ближе к анатомическому центру, по сравнению с
периферическими.
7. Дифференциация – передача (по мере созревания периферических
структур) значительной части функций с центрального на периферический, местный уровень.
8. Экономизация – уменьшение функционального ответа биосистемы на
адекватное воздействие извне.
9. Биологическая надежность – повышение надежности функционирования биосистемы по мере ее развития за счет совершенствования структуры и
регуляции.
10. Адаптивность – согласованность возрастных особенностей строения и
функционирования организма с объективными параметрами среды его обитания.
Наследование эмоциональных реакций и антисоциальность. Важнейшими компонентами нормальной психической деятельности являются эмоциональные состояния, которые определяют: 1) направленность поведения; 2) способы его реализации. Эти два показателя являются ядерными, центральными характеристиками личности человека.
Возможно, некоторые формы поведения обусловлены генетическими механизмами. Хотя вряд ли удастся отыскать «ген агрессивности», однако продолжаются попытки найти связи между особенностями мужского и женского хромосомного набора и особенностями поведения. Существуют предположения о влиянии половых хромосом на половые различия в агрессивности и даже антисоциальности, опирающиеся на реально существующие аномалии в комплектности
половых хромосом. Выявлена связь хромосомных аномалий с особенностями
психических функций, которая свидетельствует о высоком уровне антисоциальности у обладателей кариотипов со сверхкомплектными половыми хромосомами.
67
Наследственная характерология. Психические особенности людей
варьируют весьма широко. На одном из полюсов психической активности находятся шuзоиды – лица, замкнутые в себе (интравертированные), слабо контактные, абстрактно мыслящие, неадекватно реагирующие на внешние события, но живущие очень богатой внутренней жизнью. На другом полюсе располагаются циклотuмикu – лица общительные (экстравертированные), подвижные,
контактные, жизнерадостные, отзывчивые, деятельностные и непоседливые,
легко переходящие от веселья к унынию. Истинных шизоидов и циклотимиков
(подпороговых наследственных аномалов) всего по 1-2 % от всего населения.
За границами этих типов нормы располагаются больные шизофренией и маниакально-депрессивным психозом.
Лекция 18. Функциональные состояния, резервы организма и здоровье
Существует множество факторов, влияющих на уровень здоровья человека. Условно их можно разделить на экзогенные и эндогенные.
Экзогенные факторы:
• климатогеографические (например длительное воздействие низких температур или нарушения светового режима);
• экологические (экстремальные условия труда, высокая концентрация
крупных промышленных объектов в населенных пунктах и высокий уровень
загрязнения зон проживания);
• социальные (низкие доходы, не позволяющие оплачивать высококвалифицированную платную медицинскую помощь, обеспечивать сбалансированное
питание, комфортность уровня жизни);
• хронический психо-эмоциональный стресс вследствие неустроенности и
неуверенности в завтрашнем дне приводит к девиантному поведению, суицидам, психосоматическим заболеваниям;
• медицинские: недостаточная доступность квалифицированной медицинской помощи вследствие низкой плотности населения, недостатков организации системы здравоохранения;
• природно-очаговые инфекции;
• биогеохимические провинции;
• несбалансированное питание, дефицитное по белку, витаминам, макро- и
микроэлементам.
Эндогенные факторы:
• генетические (широкая распространенность среди практически здорового
населения аллельных вариантов генов предрасположенности к развитию социально значимых болезней);
68
снижение факторов естественной резистентности (например, в процессе
адаптации к факторам окружающей среды происходит формирование специфического иммуногенетического фона и метаболических процессов).
Функциональные резервы определяют запас прочности организма при
действии большинства вышеперечисленных факторов и стрессирующих воздействий. В свою очередь, для человека характерны разнообразные функциональные состояния, которые отражают уровень активности физиологических
систем, психический фон и влияют на поведение человека. Из сказанного следует, что функциональные состояния, резервы организма и здоровье человека
тесно взаимосвязаны. Вместе с тем, люди нередко ведут образ жизни и строят
свое поведение вне зависимости от требований поддержания и сохранения здоровья. При этом, несмотря на возникающие отклонения в работе отдельных
функциональных систем организма или пагубных привычек, они не считают
себя больными и не попадают под определение «больной человек». Это сплошь
и рядом находит подтверждение в повседневной жизни человека.
В то же время определение «здоровья», предложенное Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ), гласит: «Здоровье – это состояние полного
физического, психического и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов». Из него следует, что «здоровье», как категория, это не только отсутствие болезни. На базе такого подхода сформировались принципы контроля за состоянием здоровья населения. В частности, мониторинг здоровья в ряде позиций базируется на мониторинге функционального состояния и функциональных резервов организма (динамическая скринингдиагностика). Перечень базовых, наиболее часто используемых экспрессметодов оценки здоровья может включать в себя:
• физическое развитие (антропометрические данные и их пропорции);
• функциональные резервы систем дыхания и кровообращения (пробы с физической нагрузкой и гипоксией);
• нейродинамические показатели нервной системы (скорость и подвижность
нервных процессов, объемы памяти);
• психическое состояние (тревожность, депрессивные проявления и др.);
• индивидуальные конституциональные особенности (состояние жировой и
мышечной массы);
• опросники для оценки образа жизни (вредные привычки, уровень физической активности, питание и др.).
Если обнаруживаются отклонения от нормативных показателей в любом
из представленных методов оценки, можно говорить о нарушении здоровья.
•
69
В этой связи особый интерес вызывают отклонения в поведении людей,
которые получили название «аддикции». Известны химические и нехимические
аддикции. Первые представляют собой неудержимую тягу к психоактивным
веществам (алкоголь, наркотики и т. д.). Эти аддикции достаточно хорошо описаны в современной литературе. В последние годы исследователи уделяют все
больше внимания нехимическим зависимостям, где объектом зависимости становится поведенческий паттерн, а не психоактивное вещество, как в химических аддикциях. В западной литературе для обозначения этих видов аддиктивного поведения чаще используется термин «поведенческие аддикции». Несмотря на слабое внимание со стороны исследователей к поведенческим аддикциям,
нельзя отрицать, что они, во-первых, не только возможны, но и часто встречаются, а во-вторых, они могут быть столь же серьезны по своим последствиям,
как химические зависимости. Первую классификацию нехимических аддикций
в России предложил Ц. П. Короленко (1991). Он выделил непосредственно нехимические аддикции, к которым относятся азартные игры (гэмблинг), аддикция отношений, сексуальная аддикция, любовная аддикция, аддикция избегания, работоголизм, аддикция к трате денег, ургентная аддикция, а также промежуточные аддикции, например аддикция к еде (переедание и голодание), характеризующиеся тем, что при этой форме задействуются непосредственно
биохимические механизмы. Очевидно, что человек, испытывающий аддикцию,
находится в особом функциональном состоянии, которое имеет под собой специфические физиологические механизмы регуляции деятельности висцеральных систем, ЦНС и влияет на поведение.
В 90-е годы XX столетия стали выделяться универсальные критерии диагностики для всех форм аддикций. И. Маркс предложил следующие критерии
поведенческих (нехимических) зависимостей:
• побуждение к контрпродуктивной поведенческой деятельности (тяга);
• нарастающее напряжение, пока деятельность не будет завершена;
• завершение данной деятельности немедленно, но ненадолго снимает напряжение;
• повторная тяга и напряжение через часы, дни или недели (симптомы абстиненции);
• внешние проявления уникальны для данного синдрома аддикции;
• последующее существование определяется внешними и внутренними проявлениями (дисфория, тоска);
• гедонистический оттенок на ранних стадиях аддикции.
70
А. Ю. Егоров (2001) выделяет отдельную группу нехимических аддиктивных расстройств, которые обозначают термином «социально приемлемые
аддикции». К ним отнесены формы зависимого поведения, не влекущие за собой тяжелых медицинских и социальных последствий (работоголизм, аддикция
отношений, аддикция траты денег (покупок), религиозная аддикция). Однако,
социальная приемлемость различных форм нехимических аддикций в значительной степени условна и зависит от ряда факторов (культурального, национального, социальных и др.).
В последние годы выделена спортивная аддикция. Первое описание аддикции к спортивным упражнениям сделано венгерским ученым D. Veale в
1987 году. Он определял аддикцию к упражнениям как многомерный малоадаптивный паттерн тренировок, приводящий к клинически значимому ухудшению физического или психологического самочувствия. Для установления
спортивной аддикции необходимы 3 из следующих признаков:
• потребность во все увеличивающемся количестве тренировок для достижения желаемого эффекта;
• симптомы отмены при снижении объема нагрузок;
• выполнение более интенсивной или длительной физической нагрузки, чем
планировалось;
• неудачные попытки снизить объем тренировок или взять их под контроль;
• возрастание объема времени тренировок;
• сокращение важной деятельности, направленной на общение, работу и др.
виды деятельности;
• продолжение тренировок, несмотря на физические и психологические проблемы, связанные с ними.
Показано, что спорт высших достижений несет в себе мощный аддиктивный потенциал. Это находит подтверждение в пока еще единичных экспериментальных исследованиях. Обнаружено, что даже очень известные спортсмены отмечают у себя наркотическую тягу к спорту (Егоров, 2007). Е. Эйдман и
С. Вуллард (2006) в качестве критерия для определения аддикции упражнений
рассматривали различные симптомы отмены, которые возникали у спортсменов
при невозможности тренироваться в течение 24-36 часов. Эти симптомы включали беспокойство, нетерпеливость, чувство вины, напряжение и дискомфорт, а
также апатию, медлительность, потерю аппетита, бессонницу и головные боли.
Ссылаясь на более ранние исследования, авторы писали о том, что важным
фактором в предсказании симптомов отмены является длительность деривации
физической нагрузки, которой подвергается спортсмен. Продолжительное воз71
держание от тренировок, несомненно, вызовет наиболее ярко выраженные симптомы. Было показано, что бегуны проявляли признаки тяжелых нарушений
настроения и снижения самооценки после того, как были отстранены от тренировок всего на две недели. Замечено, что некоторые наиболее рьяные адепты
спортивного образа жизни часто отказываются от обычной пищи, предпочитая
лишь «особое» питание, что может привести к полному отказу от еды и, как
следствие, к анорексии.
Исследования показывают, что у спортивных аддиктов существует повышенный риск развития химической зависимости. Французский спортивный
врач Ж. Сезне (2006) указывает, что профессиональный спорт способствует
развитию химической зависимости, и поэтому спортсмены нуждаются в превентивной помощи. Замечено, что интенсивные занятия спортом представляли
собой спортивную аддикцию, которая впоследствии переходит в заместительную аддикцию в виде потребления психоактивных веществ. Этому предшествует неизбежная в конце карьеры потеря статуса, которую атлет не в состоянии
принять, проявляется сниженная самооценка, депрессия. Причем, чем выше
был уровень спортсмена, тем он более раним, и имеет больше шансов стать химическим аддиктом.
При клиническом исследовании было выявлено, что раннее начало занятий спортом, с перспективой спортивной деятельности как профессии, предъявляет ребенку ряд требований, не соответствующих данному возрасту. В частности, для возраста 6-7 лет абсолютное соблюдение правил и полное следование воли тренера (без проявления собственной инициативы) можно считать завышенными требованиями к ребенку. Через некоторое время при таких условиях у ребенка начинают формироваться черты перфекционизма (абсолютное
следование инструкциям, стремление к идеальному выполнению задач, появление тревоги и напряжения при невозможности достичь этого). В свою очередь,
уже на формирующихся чертах перфекционизма начинает деформироваться и
приобретать другой смысл сама спортивная деятельность – она становится аддиктивной. В силу этого явления для профессионалов является колоссальной
проблемой прерывание тренировок, их уменьшение или уход из спорта.
72
Рекомендуемая литература
Агаджанян, Н. А. Экология человека [Текст] / Н. А. Агаджанян,
В. И. Торшин. – М. : Из-во «Круг», 1994. – 289 с.
Анохин, П. К. Очерки по физиологии функциональных систем [Текст] /
П. К. Анохин. – М. : Медицина, 1975. – 205 с.
Батуев, А. С. Высшая нервная деятельность [Текст] : учебник для вузов /
А. С. Батуев. – СПб. : Лань, 2002. – 416 с.
Белоцерковский, З. Б. Эргометрические и кардиологические критерии
физической работоспособности у спортсменов [Текст] / З. Б. Белоцерковский. –
М. : Советский спорт, 2005. – 311 с.
Бочаров, М. И. Физиологические проблемы защиты человека от холода
[Текст] : Научные доклады. Серия препринтов № 34-04. – Сыктывкар : СыктГУ,
2004. – 40 с.
Всемирный антидопинговый кодекс 2009 [Текст] ; пер. с англ. И. Е. Гусева [и др.] / Ред. А. А. Деревоедова. – М., 2009. – 81 с.
Данилова, Н. Н. Физиология высшей нервной деятельности [Текст] :
учебник / Н. Н. Данилова, А. Л. Крылова. – Ростов н/Д : «Феникс», 2005. – 478 с.
Журавлева, А. И. Спортивная медицина и лечебная физкультура
[Текст] : руководство / А. И. Журавлева, Н. Д. Граевская. – М. : Медицина,
1992. – 432 с.
Иванов, К. П. Основы энергетики организма: Теоретические и практические аспекты. Том. 4. Энергоресурсы организма и физиология выживания
[Текст] / К. П. Иванов. – СПб. : Наука, 2004. – 254 с.
Ильин, Е. П. Дифференциальная психофизиология мужчины и женщины
[Текст] / Е. П. Ильин. – СПб. : Питер, 2003. – 367 с.
Клиорин, А. И. Биологические проблемы учения о конституциях человека [Текст] / А. И. Клиорин, В. П. Чтецов. – Л. : Наука, 1979. – 164 с.
Косицкий, Г. И. Резервы нашего организма [Текст] / Г. И. Косицкий,
И. Н. Дьяконова. – М. : Просвещение, 1993. – 159 с.
Кривощеков, С. Г. Производственные миграции и здоровье человека на
Севере [Текст] / С. Г. Кривощеков, С. В. Охотников. – Москва-Новосибирск :
СО РАМН, 2000. – 118 с.
Профилактика и прогнозирование десинхронозов [Текст] : учеб. пособие /
С. Г. Кривощеков, В. А. Матюхин, А. Н. Разумов, В. А. Труфакин. – МоскваНовосибирск : Изд-во «СО РАМН», 2003. – 56 с.
73
Кривощеков, С. Г. Психофизиологические аспекты незавершенных
адаптаций [Текст] / С. Г.Кривощеков, В. П. Леутин, М. Г. Чухрова. – Новосибирск : СО РАМН, 1998. – 100 с.
Леутин, В. П. Психофизиологические механизмы адаптации и физиологическая асимметрия мозга [Текст] / В. П. Леутин, Е. Н. Николаева. – Новосибирск : Наука, СО, 1988. – 192 с.
Матюхин, В. А. Физиология перемещений человека и вахтовый труд
[Текст] / В. А. Матюхин, С. Г. Кривощеков, Д. В. Демин. – Новосибирск : Наука, 1986. – 196 с.
Медведев, В. И. Адаптация человека [Текст] / В. И. Медведев. – СПб. :
Институт мозга человека РАН, 2003. – 584 с.
Меерсон, Ф. З. Адаптация, стресс и профилактика [Текст] / Ф. З. Меерсон. – М. : Наука, 1981. – 278 с.
Меерсон, Ф. З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам [Текст] / Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенинникова. – М. : Медицина, 1988. –
256 с.
Начала физиологии [Текст] : учебник для вузов /А. Д. Ноздрачев [и др.] /
3-е изд. стереотип. – СПб. : Изд-во «Лань», 2004. – 1088 с.
Сейфулла, Р. Д. Лекарства и БАД в спорте [Текст] / Р. Д. Сейфулла. –
М. : Люттерра, 2003. – 320 с.
Селье, Г. Стресс без дистресса [Текст] / Г. Селье. – М. : Медицина, 1979. –
220 с.
Слоним, А. Д. Среда и поведение. Формирование адаптивного поведения
[Текст] / А. Д. Слоним. – Л. : Наука, 1976. – 189 с.
Солодков, А. С. Физиология человека: общая, спортивная, возрастная
[Текст] : учебник / А. С. Солодков, Е. Б. Сологуб. – М. : Терра-Спорт, Олимпия
Пресс, 2001. – 520 с.
Сороко, С. И. Нейрофизиологические и психофизиологические основы
адаптивного биоуправления [Текст] / C. И. Сороко, В. В. Трубачев. – СПб : Политехника-сервис, 2010. – 607 с.
Стреляу, Я. Роль темперамента в психологическом развитии [Текст] /
Я. Стреляу. – М : Прогресс, 1982. – 231 с.
Физиологические основы здоровья [Текст] / Под ред.: Р. И. Айзмана,
А. Я. Тернера. – Новосибирск : Изд-во «Лада», 2001. – 524 с.
Шульговский, В. В. Физиология центральной нервной системы [Текст] :
учебник / В. В. Шульговский. – М. : МГУ, 1997. – 397 с.
74
Глоссарий
Адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды; международный термин, означающий приспособление организма к
общеприродным, производственным и социальным условиям.
Аддикция – специфическое поведение людей, в формировании которого
участвуют социальные условия раннего развития, воздействующие на соответствующие физиологические механизмы. Общей чертой аддикции является
стремление уйти от реальности, искусственно изменяя свое психическое состояние, ограничивая его каким-то одним видом деятельности.
Аминокислоты – органические соединения, аминопроизводные карбоновых кислот, являющиеся основным структурным материалом для биосинтеза
белков и пептидов.
Антагонизм функциональный – условная противоположность функций
органов или систем организма, участвующих в одновременной сопряженной
деятельности.
Безусловный рефлекс (сложнейший) – врожденная, видоспецифическая
форма поведения, становление которой завершается в постнатальном онтогенезе под влиянием и при взаимодействии с условными рефлексами.
Биологическая система – совокупность функционально связанных процессов, объединенных в целое для достижения биологически значимого результата.
Вегетативные функции – функции вегетативной нервной системы, заключающиеся в регуляции внутренних органов и в поддержании постоянства
внутренней среды организма, осуществляемой рядом гомеостатических механизмов.
Возбудимость – способность живых клеток воспринимать изменения
внешней среды и отвечать на эти изменения возбуждением.
Восприятие – способность живых организмов видеть, слышать, осязать,
ощущать вкус, запахи и температурные изменения окружающей среды.
Высшая нервная деятельность (ВНД) – нейрофизиологические механизмы отражающих внешний мир психических функций, равно как и механизмы внешне реализуемого поведения.
Выученная беспомощность – специфическое поведение пассивности,
которому обучается животное или человек в ситуации, когда при любой тактике поведения организм получает неизбегаемое негативное подкрепление.
Генотип – совокупность всех наследственных факторов (генов) клетки,
связанных как с ядром (геном), так и с цитоплазмой (плазмогены).
Гипоксия – состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления.
Готовность – состояние психической и физиологической готовности к
действию или деятельности; настрой и мобилизация на предстоящую деятельность.
75
Десинхроноз – неблагополучие организма вследствие нарушений его
циркадианных (околосуточных и суточных) ритмов.
Дифференцировка клеток – развитие однородных клеток, приводящее к
возникновению различий (морфологических и функциональных) и специализации.
Доминанта – временно господствующая рефлекторная система, обусловливающая интегральный характер функционирования нервных центров в какой-либо период времени и определяющая целесообразное поведение животного и человека.
Закон Р. М. Йеркса и Дж. Д. Додсона – гласит, что существует оптимум
активации, обеспечивающий наиболее успешное исполнение деятельности.
Графически этот закон можно описать колоколообразной кривой, которую также называют обратной U-образной зависимостью. На практике она проявляется
в низкой эффективности любой работы (обучения, внимания, операторской
деятельности, мышечной активности и т. д.) как при возбуждении, так и при
полном расслаблении. При оптимуме активации отмечаются самые высокие
показатели исполнения физических и психологических задач.
Кинестезия – совокупность процессов, обеспечивающих возникновение
ощущений о положении различных частей тела человека и его перемещениях.
Компенсаторные механизмы – первичные адаптивные рефлекторные
реакции, направленные на устранение или ослабление функциональных сдвигов в организме, вызванных неадекватными факторами среды.
Континуум активации – непрерывный ряд состояний активности организма от комы (состояние обездвиженности при отсутствии сознания) до аффекта (крайняя степень эмоционального переживания).
Копинг – способ, который использует человек, чтобы справиться со
стрессовой ситуацией. Выделяют проблемноцентрированный копинг, проявляющийся в том, что субъект предпринимает разнообразные попытки решить
возникшую у него проблему и тем самым выйти из стресса. Противоположностью является эмоциоцентрированный копинг, при котором человек полностью
поглощен своими эмоциями и не пытается вырваться из ситуации, приведшей к
стрессу.
Кортиколизация функций – возрастание роли коры больших полушарий в анализе и регуляции различных функций организма в процессе филогенеза.
Критический период развития – крайне важный момент в развитии организма, когда мозг очень чувствителен к особым стимулам, пусковым факторам, которые инициируют развитие той или иной функции. Отсутствие их или
недостаточная стимуляция, препятствующие формированию новых связей между нейронами, могут привести к необратимым последствиям.
Лимбическая система – совокупность функционально связанных между
собой образований древней, старой коры головного мозга и подкорковых
структур. Л. с. участвует в управлении вегетативными функциями, эмоциональным и инстинктивным поведением, а также оказывает влияние на смену
фаз сна и бодрствования.
76
Метаболиты – вещества, образовавшиеся в организме в результате различных биохимических реакций в процессе обмена веществ.
Монотония – состояние апатии и скуки вследствие однообразной малоинтенсивной работы или однообразных впечатлений.
Мотивационные состояния – состояния, возникающие в процессе мотивации, принятии решения.
Нейрогуморальная регуляция – многоэтапная система управления, состоящая из нервных механизмов ведущих звеньев регуляции и химических веществ для передачи сигналов между клетками и внутри клеток.
Нервный центр – сложное сочетание, «ансамбль» нейронов, согласованно включающихся в регуляцию определенной функции или в осуществление
рефлекторного акта.
Онтогенез – процесс индивидуального развития организма, проходящий
весь жизненный цикл, начиная с зиготы и до смерти.
Оптимум активации – определенное состояние напряжения, обеспечивающее максимально быстрое и успешное исполнение того или иного психологического задания.
Паника – состояние крайнего, неудержимого страха, сразу охватывающее человека или многих людей.
Перцептивная гипотеза – готовность мозга к избирательной реакции,
являющаяся результатом активации центральных познавательных и мотивационных процессов, обусловленных предшествующим состоянием среды.
Подвижность нервных процессов – скорость смены активационного
процесса тормозным или наоборот.
Прайминг – воздействие неосознаваемых стимулов на когнитивную деятельность, производимую на осознанном уровне. Выявлено два типа прайминга –
перцептивный и концептуальный. Перцептивный проявляется в том, что предшествующая неосознаваемая информация влияет на восприятие последующей;
концептуальный связан с изменением последующего анализа.
Психическое пресыщение – состояние, возникающее при выполнении
однообразной деятельности и субъективно переживаемое в форме раздражения,
злости, отвращения к деятельности.
Реадаптация – процесс обратного приспособления структуры и функции
организма человека и животных к условиям внешней среды, направленный на
сохранение относительного постоянства внутренней среды организма – гомеостаза.
Резистентность – устойчивость организма к воздействию различных повреждающих факторов среды, реализуемая на основе общебиологического
принципа гомеостаза.
Ретикулярная формация – совокупность структур, расположенных в
центральных отделах спинного мозга и мозгового ствола; осуществляет активирующее воздействие на кору головного мозга и контролирует рефлекторную
деятельность спинного мозга.
77
Рецептор (-ы) – высокоспециализированное образование, способное воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула в нервную
систему.
Секреция – процесс образования в клетке специфического продукта
(секрета) определенного функционального назначения и последующего его выделения из клетки.
Синапс (-ы) – специализированная зона контакта между нейронами или
нейронами и другими возбудимыми образованиями, обеспечивающая передачу
возбуждения с сохранением, изменением или исчезновением ее информационного значения.
Состояние – статус-кво; реакция организма на внешние и внутренние
раздражители (ситуации), направленная на сохранение целостности организма
и обеспечение его жизнедеятельности в конкретных условиях обитания.
Состояние предстартовое – преднастройка человека и его организма на
предстоящую деятельность.
Состояние стартовое – сосредоточенность человека на начале деятельности.
Стресс – психофизиологическое состояние крайнего психического (эмоционального) напряжения, имеющего негативные последствия для психического и физического здоровья человека.
Тревога – беспокойство, волнение в ожидании опасности или чего-то неизвестного.
Условнорефлекторная деятельность – деятельность, обусловленная образованием временных связей в высших отделах ЦНС.
Утомление – состояние, при котором сначала трудно, а затем и невозможно поддерживать работоспособность на заданном уровне интенсивности и
качества.
Фенотип – совокупность признаков и свойств организма, проявление которых обусловлено взаимодействием его генотипа с условиями внешней и
внутренней среды.
Фрустрация – психическое состояние, порождаемое переживанием недоступной цели, расстройством планов или разочарованием. Характеризуется
отрицательными переживаниями (тревога, гнев и т. п.).
Функциональная система – динамическая саморегулирующая организация, все составные элементы которой взаимодействуют с целью получения полезного для организма приспособительного результата.
Эйфория – психическое состояние, сопровождающееся приподнятым настроением, возбуждением, ликованием.
78
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел I.
Лекция 1.
Лекция 2.
Лекция 3.
Лекция 4.
Лекция 5.
Раздел II.
Лекция 6.
Лекция 7.
Лекция 8.
Лекция 9.
Лекция 10.
Раздел III.
Лекция 11.
Лекция 12.
Лекция 13.
Лекция 14.
Раздел IV.
Лекция 15.
Лекция 16.
Лекция 17.
Лекция 18.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………..
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ И
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ …………………….
Структурно-функциональные резервы организма человека
и животных …………………………………………………...
Биологические закономерности формирования
функциональных состояний организма …………………….
Биологические ритмы. Сон …………………………….........
Адаптация, стресс и дезадаптация человека в современном
мире ………………...................................................................
Регуляция функций организма при многократных
стрессирующих воздействиях .................................................
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ОРГАНИЗМА, ИХ ЗНАЧЕНИЕ В СПОРТЕ ……
Резервы кровообращения в условиях физического стресса .
Психофизиологические резервы дыхания ………………….
Энергообмен, энерготраты и адаптация к мышечной
деятельности с позиции функциональных резервов ……….
Гипоксическая устойчивость организма с позиции
структурно-функциональных резервов. Гипоксия
физической нагрузки …………………………………………
Адаптация организма к экстремальным условиям
холодного климата. …………………………………………..
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВЫ ………………...
Психофизиологические механизмы памяти и научения …..
Активационные функциональные состояния ………………
Психофункциональные состояния и восприятие окружающего мира ……………………………………………......
Темперамент, типы ВНД и индивидуальнотипологические особенности человека ……………………..
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ И ЗДОРОВЬЕ
ЧЕЛОВЕКА …………………………………………………...
Функциональная асимметрия мозга и процессы адаптации
Биоуправление. Методы управления функциональным
состоянием ……………………………………………………
Динамика функциональных состояний в онтогенезе ……...
Функциональные состояния, резервы организма и
здоровье ……………………………………………………….
Рекомендуемая литература …………………………………..
Глоссарий ……………………………………………………..
79
3
4
4
9
12
14
19
22
22
26
28
32
39
43
43
46
50
52
56
56
59
64
68
73
75