Физиологические особенности адаптации детей среднего и старшего возраста к физическим нагрузкам.

Школьный возраст, начинаясь с 6-7 лет, продолжается (при 10-11-летнем обучении и с переходом к 12-летнему обучению) до 17-19 лет.

Средний школьный возраст (от 10 до 13-14 лет) и старший школь­ный возраст (до 17-19 лет) резко различаются по морфофункцио­нальным и психофизиологическим характеристикам.

В связи с перестройка­ми, связанными с половым созреванием организма, особо выделяют так называемый переходный или пубертатный период.

Периоды среднего и старшего школьного возраста имеет свои специфические механизмы и закономерности адаптации к физическим нагрузкам, связанные с возрастными особенностями развития организма.

В среднем школьном возрасте высокого уровня достигает развития ЦНС, сформированы индивидуальные особенности ВНД, завершается созревание сенсорных систем.

К этому возрасту у подростков сформированы все основные механизмы управления движениями, свойственные взрослому организму - рефлекторное кольцевое управление системой обратных связей и программное управление по механизму центральных команд (предпрограммирование). Это обеспечивает не только совершенство выполнения длительных упражнений, когда возможны коррекции моторных программ по ходу движения, но и выполнение кратковременных двигательных актов - бросков, ударов, метаний, прыжков. Стано­вится возможным начать углубленную специализацию в широком спектре различных видов спорта.

Средний школьный период характеризуется тремя качественными перестройками механизмов центральной регуляции движений:

- значительным усилениеммежцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий,

- становлением ведущей роли ассоциативных третичных полей коры в функциональной системе управления движениями;

- переходом доминирующей роли правого полушария к левому.

В возрасте 10-12 лет происходит совершен­ствование интегративных функций высших отделов мозга. Происходит усиленный рост отростков корковых нейронов, обеспе­чивающий функциональные связи между нейронными ансамблями различных корковых областей. В результате на протяжении среднего и старшего школьного возраста формируются многочисленные внутрисистемные и межсистемные функциональные взаимосвязи в организме.

Совершенствуются зрительно-двигательные, речедвигательные, вестибуло-моторные и другие рефлексы. Отмечается высо­кий уровень интеграции деятельности сенсорных систем. Налажива­ется сочетание различных моторных реакций между собой. Хорошо дифференцируются и воспроизводятся мышечные усилия.

В биоме­ханической структуре и функциональной организации локомоций (ходьбы, бега) достигается высокая координационная точность. В движениях двумя руками вырабатывается высокая согласованность их пространственных характеристик, в том числе при симметричных движениях. Созревает механизм их временного согласования (так называемый таймерный механизм). Движения рук хорошо согласу­ются с движениями глаз. Возникает возможность точного произ­вольного управления отдельными мышцами и даже изолированны­ми двигательными единицами. Управляемость мышечными группа­ми рук, головы и шеи выражена лучше, чем других мышечных групп.

Достигается высокий уровень сочетания двигательных и вегета­тивных реакций. Налаживается стабильное соответствие темпа шагов и дыхания, тонкое сочетание моторных компонентов двигательных навыков с вегетативными функциями, согласование реакций сердечнососудистой и дыхательной систем.

Становится более точной пространственная ориентация дви­жений, улучшаются процессы экстраполяции, предвидения пред­стоящих ситуаций.

У 13-летних подростков существенно улучшается переработка информации и повышается эффективность тактического мышления, уменьшается количество ошибочных решений.

В возрасте от 10 до 13 лет у подростков достоверно сокращается время принятия решения и общее время решения тактических задач. Эти временные показатели мало изменяются к 16-летнему возрасту, но еще не достигают взрос­лых величин.

Дети в старшем школьном возрасте могут делать правильный выбор из многоальтернативных ситуаций, сохранять высокую умственную работоспособность в напряженных условиях деятельности, в ситуа­циях с дефицитом времени. Рабочие доминанты, формирующиеся в высших отделах мозга, становятся стабильными, обеспечивая высо­кую помехоустойчивость юных спортсменов.

Третьим качественным изменением в центральной регуляции движений у детей среднего и старшего школьного возраста является постепенный переход ведущей функции от правого полушария к левому.

После 14-15 лет у подростков и, особенно в юношеском возрасте ведущую роль играет левое полушарие. Оно обеспечивает дробный анализ афферентной информации, высокий уро­вень абстрактно-логических операций, формирование речевой ре­гуляции движений, совершенствование чувства времени и процес­сов экстраполяции.

Возрастные перестройки центральной системы управления обес­печивают более экономное и эффективное выполнение работы. Уточняются моторные команды к работающим мышцам и совершенству­ются межмышечные координации. Усиливается повышение произвольной мобилизации функциональных резервов организма, волевое преодоление утомления и, соответ­ственно, увеличивает длительность работы до отказа.

В 13-14 лет завер­шается в основном формирование всех сенсорных систем. Совершенствуется поисковая функция глаза, ускоряются сенсомоторные ре­акции, уточняется «мышечное чувство» и улучшается точность вос­произведения мышечных усилий, повышается функциональная ус­тойчивость вестибулярной системы.

Возрастной период от 10 до 17-19 лет характеризуется достижени­ем максимального развития большинства физических качеств - гибкости, быстроты, ловкости, силы, скоростно-силовых возможно­стей, а также большими изменениями выносливости, которая дости­гает максимального развития несколько позже - к 20-25 годам.

Средний и старший школьный возраст особенно благоприятен для физического воспитания, так как соответствует проявлениям многих сенситивных периодов развития физических качеств, т. е. периодов, наиболее чувствительных к тренирующим воздействиям.

Одним из ранних является физическое качество гибкости - сус­тавной подвижности. Совершенствование гибкости, начинающееся в дошкольном и младшем школьном возрасте, продолжается в сред­нем школьном возрасте. Гибкость подростков тем выше, чем больше длина частей тела. Наиболее высоких значений гибкость достигает к 15-летнему возрасту, после чего без дальнейшей тренировки начина­ет снижаться. У девочек гибкость выражена лучше, чем у мальчиков.

Весьма благоприятный период развития ловкости отмечается с 7 до 14 лет (с небольшим ухудшением этого качества в пике пубертат­ного периода). Улучшается простран­ственная ориентация движений и, как следствие, телесная и предмет­ная ловкость.

По мере созревания лобных третичных областей коры больших полушарий появляются новые возможности для различных проявле­ний ловкости: развивается способность к формированию новых дви­жений в необычных условиях, улучшается анализ текущей и буду­щей ситуации, внесение сенсорных коррекций в двигательные про­граммы, временная оценка выполняемых действий. Развитию лов­кости способствует совершенствование процессов экстраполяции. После 35-летнего возраста проявления ловкости ухудшаются, осо­бенно нарушаясь в пожилом возрасте.

С 10 до 15 лет резко улучшаются различные показатели качества быстроты, достигая к 15-летнему возрасту взрослых величин и сохраняясь на этом уровне примерно до 35 лет.

В ЦНС подро­стка увеличивается скорость протекания нервных процессов (лабиль­ность нервной ткани) и повышается подвижность нервных процессов, скорость смены процессов возбуждения и торможения. Это способ­ствует повышению скорости переработки информации в коре боль­ших полушарий. К 12-летнему возрасту заметно укорачивается время простой двигательной реакции, а к 14 годам - время сложной реакции с выбором. Совершенствование центральной регуляции движениями и повышение возбудимости и лабильности мышечного аппарата спо­собствуют ускорению моторных актов.

К 15-летнему возрасту дос­тигают взрослого уровня показатели теппинг-теста - 50-60 ударов за 10 с и максимальной скорости бега. Особенно значительно улучша­ются скоростные параметры у мальчиков.

Возраст 11 -14 лет является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей. В этом периоде имеется наибольший прирост прыгучести, резкости ударов и бросков. К 14-15-летнему возрасту достигается наибольшая высота и дальность прыжков, особенно у мальчиков.

Мышечная сила нарастает в медленном темпе до 11-летнего возрас­та. Затем наступает замедление темпов ее прироста, связанное с разви­тием препубертатного периода (11-13 лет у мальчиков) и началом пе­рестроечных процессов в организме. После 14 лет начинается суще­ственный прирост мышечной силы, особенно выраженный у мальчиков и связанный с усиленной секрецией мужских половых гормонов (андрогенов).

Становая сила у мальчиков в 12 лет составляет, в среднем, 50-60 кг, в 15 лет - 90-100 кг, в 18 лет - 125-130 кг.

В скелетных мышцах наблюдается миофибриллярная гипертро­фия, отражающая процессы усиленного синтеза сократительных белков (актина и миозина) в миофибриллах. Под влиянием развития быстрых мотонейронов в нервной системе происходят изменения в составе мышечных волокон - заметно нарастает объем быстрых и мощных гликолитических волокон II-б типа.

Сенситивный период развития качества силы приходится на 14- 17 лет. В возрасте 18-20 лет мышечная сила достигает максимальных значений для взрослого нетренированного человека. Обычно сила кисти у мужчин составляет около 70-75% от массы тела, а у женщин примерно 50-60%. При отсутствии специальной тренировки сила со­храняется на этом уровне примерно до 45-летнего возраста. В юно­шеском возрасте устанавливается характерная для взрослого орга­низма топография мышечной силы, однако коррекцию в нее вносит специфика мышечной тренировки.

Позже других качеств развивается выносливость к длительной цик­лической работе умеренной мощности. Сенситивный период ее разви­тия приходится на возраст 15-20 лет, когда в достаточной мере созрева­ют функции дыхательной и сердечнососудистой систем, обеспечива­ющих работу аэробного характера. В 20-25 лет это качество достигает высокого развития и дольше других сохраняется в онтогенезе человека (примерно до 55 лет и более).

Статическая выносливость увеличивается меньше, чем динамическая. Она уменьшается в пубер­татном периоде, а затем нарастает, особенно к возрасту 18-20 лет.

В юношеском возрасте на основе значительного развития различных качественных характеристик двигательной деятельности воз­можна специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных результатов.

В растущем и развивающемся организме энерготраты на двига­тельную активность составляют около половины суточных энерго­трат. У мальчиков в 14-15 лет суточная двигательная активность увеличивается на треть, по сравнению с 8-9-летними деть­ми.

В покое основные энерготраты приходят­ся на органы с наиболее интенсивным обменом веществ – мозг, пе­чень, почки, а во время работы – на работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты у подростков.

Основного развития у подростков достигают процессы аэробной энергопродукции. Бурное увеличение мышечной массы, преоблада­ние в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий и миоглобина, повышение ак­тивности окислительных ферментов, улучшение утилизации прино­симого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечнососудистой и дыхательной систем приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК.

Подростки хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного характера – циклических упражнений умеренной мощности (около 70% от МПК). Выполнение нагрузок максималь­ной и субмаксимальной мощности (90-100% МПК) для них труднопереносимо, так как в этом возрасте недостаточно развиты анаэроб­ные возможности организма.

Относительные величины МПК (мл/мин/кг) на протяжении среднего и старшего школьного возраста (10-17 лет) практически не изменяются. Это связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают приростов массы тела.

Повышается адаптация юношей и девушек к работе анаэробного характера к выполнению циклической работы в зоне максимальной и субмаксимальной мощности, силовых и ско­ростно-силовых упражнений.

Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет бо­лее на 200% и более (для сравнения - увеличение мощности работы с 7 до 11 лет составляет всего 30%). Объем выполненной работы макси­мальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в 10 лет на 50%, а в 14-15 лет – на 300-400%.

За счет достигнутого высокого уровня МПК и улучшения процес­сов координации в мышечной и вегетативных системах энергообес­печения растет аэробная работоспособность юношей - в зо­нах большой и умеренной мощности.

У юношей 17-и лет длительность восстановления в 2 раза превышает время восста­новления у 20-летних при той же выполненной работе.

Длительность устойчивого состояния при постоянной мощности ра­боты (или оптимального состояния при переменной мощности) ко­роче, чем у взрослых, а утомление наступает быстрее. Быстрое на­ступление утомления, в частности, обусловлено малой переносимос­тью кислородного дефицита. Величина максимального кислородного долга у подростков меньше, чему взрослых: в 9-10 лет она составляет всего 0,8-1,2 л, в 12-14 лет – 2-2,5 л (у нетренированных взрослых – 6-10 л). В 13 лет величина относительного кислородного долга (в рас­чете на 1 кг массы тела или 1 м² поверхности тела) примерно равна 60-70% соответствующего показателя у взрослых.

В системе крови у детей среднего и старшего школьного возраста при физических нагрузках часто возникает миогенный лей­коцитоз.

Большие мы­шечные нагрузки вызывают неадекватные реакции крови у подрост­ков – они снижают иммунитет организма. При этом в крови наблю­дается угнетение активности и снижение количества Т-лимфоцитов, уменьшается количество иммунного белка гамма-интерферона, по­является феномен исчезающих антител.

В связи с незавершенностью роста массы сердечной мышцы и объема сердца у подростков увеличение систолического объема крови не достигает еще взрослых величин. Даже при максимальном нарас­тании систолического объема при работе его значения лишь в 2 раза превышают уровень покоя, а у взрослых - в 2,5 раза. В возрасте 8-9 лет максимальные значения систолического объема составляют 70 мл, в 10-11 лет – 80 мл, в 14-15 лет – 100-120 мл, у взрослых мужчин 20-22 лет – 140 мл.

Величина МОК у подростков постепенно повышается: в 10-12 лет она равна 3,2 л/мин, в 13-16 лет – 3,8л/мин, в юношеском возрасте МОК прибли­жается к взрослому уровню (у взрослых МОК = 4,5-5 л/мин).

Недостаточная эффективность регуляторных процессов в пубер­татный период у подростков отражается особенно заметно в реакциях кровообращения на статические нагрузки. Если при статических на­пряжениях малых мышечных групп реакции сердечнососудистой системы вполне эффективны, то при статических напряжениях больших мышечных групп в вертикальной позе они явно недоста­точны - наблюдается неустойчивость венозного тонуса, затяжной период восстановления. Это отражает низкую выносливость подрос­тков к подобным статическим нагрузкам.

С увеличением возраста повышаются функциональные резервы дыхательной системы. При работе на уровне МПК величина МОД (л/мин) увеличивается по сравнению с состоянием покоя в возрасте 8-9 лет в 7-8 раз, в 10-11 лет - в 9-11 раз, в 16-18 лет - в 10-12 раз. Однако эффективность дыхания у подростков и в определенной мере у юношей еще мала. Несмотря на возросший рабочий уровень легоч­ной вентиляции, альвеолярный воздух у подростков насыщается кислородом при вдохе меньше, чем у взрослых. Это обусловлено менее глубоким дыхательным объемом, большим относительным объемом вредного пространства, меньшей выносливостью дыха­тельных мышц, отставанием роста грудной клетки (и соответствен­но недостаточной величиной ЖЕЛ), незрелостью регуляторных процессов.

К несовершенству газообмена в легких добавляется еще низкая величина кислородной емкости крови и менее эффективный газооб­мен в тканях, где невысок коэффициент утилизации кислорода, т. е. малая величина кислорода, переходит из артериальной крови в ткани и значительная его часть уносится венозной кровью обратно. У под­ростков отмечается менее выгодное соотношение поступления кис­лорода в легкие и потребление его тканями: у ребенка 8-9 лет и под­ростка 15-16 лет это соотношение составляет 6:1, а у нетренированно­го взрослого человека оно равно 5:1 и у тренированного взрослого - 4:1.

У взрослых людей каждый литр кислорода при работе на уровне МПК извлекается из 25 л воздуха, а у подростка - из 35 л, т. е. требу­емая работа легких почти в 1,5 раза больше, чем у взрослых.

При этом кислородный запрос на работу у подростков и юношей выше, чем у взрослых на ту же нагрузку. Отмеченные особенности удовлетворения кислородного запроса свидетельствуют о важности регламентирования физических нагрузок у подростков и юношей.

Форсирование нагрузок особенно в период полового созревания мо­жет привести к тяжелым последствиям. У девочек 10-11 лет при больших нагрузках возникает несоответствие электрической и меха­нической систолы сердца в результате нарушения обменных процес­сов в миокарде. При больших нагрузках возникает патологическая инволюция вилочковой железы, нарушение иммунитета приводит к повышенной заболеваемости детей. Угнетается секреция соматотропного гормона, что приводит к задержке роста, а также гормонов коры надпочечников. У девочек в возрасте 11-16 лет особенно угнетается секреция половых гормонов, нарушается становление и стаби­лизация ОМЦ.

В связи с отмеченными особенностями растущего организма в процессе физического воспитания тре­буется тщательное дозирование и индивидуализация нагрузок, контроль над текущим состоянием детей. Постепенное наращивание физи­ческих нагрузок в соответствии с возрастными функциональными возможностями организма обеспечит рациональное течение адаптационного процесса, сохранение здоровья детей и рост их спортивного мастерства.