Performanță aerobă- aceasta este capacitatea organismului de a efectua munca, oferind cheltuieli energetice datorate oxigenului absorbit direct in timpul muncii.
Consumul de oxigen în timpul muncii fizice crește odată cu severitatea și durata muncii. Dar pentru fiecare persoană există o limită peste care consumul de oxigen nu poate crește. Cea mai mare cantitate de oxigen pe care organismul o poate consuma în 1 minut în timpul unei munci extrem de grele este denumită în mod obișnuit consum maxim de oxigen(IPC). Această lucrare ar trebui să dureze cel puțin 3 minute, deoarece... o persoană își poate atinge consumul maxim de oxigen (VO2) abia în al treilea minut.
MPK este un indicator al performanței aerobe. MOC poate fi determinat prin setarea unei sarcini standard pe un ergometru pentru biciclete. Cunoscând magnitudinea sarcinii și calculând ritmul cardiac, puteți utiliza o nomogramă specială pentru a determina nivelul MOC. Pentru cei care nu se angajează în sport, valoarea MOC este de 35-45 ml la 1 kg de greutate, iar pentru sportivi, în funcție de specializare, este de 50-90 ml/kᴦ. Cel mai înalt nivel de VO2 max este atins la sportivii implicați în sporturi care necesită o rezistență aerobă mare, cum ar fi alergarea pe distanțe lungi, schiul fond, patinajul cu viteză (distanță lungă) și înotul (distanță lungă). În aceste sporturi, rezultatul depinde în proporție de 60-80% de nivelul de performanță aerobă, ᴛ.ᴇ. Cu cât nivelul MPC este mai mare, cu atât rezultatul sportiv este mai mare.
Nivelul DMO, la rândul său, depinde de capacitățile a două sisteme funcționale: 1) sistemul de alimentare cu oxigen, inclusiv sistemul respirator și cardiovascular; 2) un sistem care utilizează oxigen (asigurând absorbția oxigenului de către țesuturi).
Cerere de oxigen.
Pentru a efectua orice activitate, precum și pentru a neutraliza produsele metabolice și a restabili rezervele de energie, este nevoie de oxigen. Cantitatea de oxigen necesară pentru a efectua o anumită muncă este denumită în mod obișnuit cererea de oxigen.
Se face o distincție între necesarul total și minut de oxigen.
Necesarul total de oxigen- aceasta este cantitatea de oxigen, care este extrem de importantă pentru a face toată munca (de exemplu, pentru a parcurge întreaga distanță).
Cerere de oxigen pe minut- aceasta este cantitatea de oxigen necesară pentru a efectua o anumită lucrare la un minut dat.
Necesarul minim de oxigen depinde de puterea muncii efectuate. Cu cât puterea este mai mare, cu atât cererea de minute este mai mare. Ea atinge cea mai mare valoare la distanțe scurte. De exemplu, la alergare la 800 m este 12-15 l/min, iar la alergare la un maraton este de 3-4 l/min.
Cu cât timpul de operare este mai lung, cu atât cererea totală este mai mare. La alergare la 800 m este de 25-30 de litri, iar la alergare la un maraton este de 450-500 de litri.
În același timp, MOC-ul chiar și al sportivilor de clasă internațională nu depășește 6-6,5 l/min și ar trebui atins doar până în al treilea minut. Cum asigură organismul, în astfel de condiții, efectuarea muncii, de exemplu, cu un necesar minut de oxigen de 40 l/min (100 m alergare)? În astfel de cazuri, munca se desfășoară în condiții lipsite de oxigen și este asigurată din surse anaerobe.
Performanță anaerobă.
Performanță anaerobă- aceasta este capacitatea organismului de a lucra în condiții de lipsă de oxigen, asigurând consumul de energie din surse anaerobe.
Munca este asigurată direct de rezervele de ATP din mușchi, precum și prin resinteza anaerobă a ATP folosind CrF și descompunerea anaerobă a glucozei (glicoliză).
Oxigenul este necesar pentru a restabili rezervele de ATP și CrP, precum și pentru a neutraliza acidul lactic format ca urmare a glicolizei. Dar aceste procese oxidative pot avea loc după terminarea lucrului. Pentru a efectua orice lucrare este nevoie de oxigen, doar la distanțe scurte organismul lucrează pe datorii, amânând procesele oxidative pentru perioada de recuperare.
Cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea produselor metabolice formate în timpul muncii fizice este de obicei numită - datoria de oxigen.
Datoria de oxigen poate fi definită și ca diferența dintre cererea de oxigen și cantitatea de oxigen pe care organismul o consumă în timpul lucrului.
Cu cât este mai mare cererea de oxigen pe minut și cu cât timpul de funcționare este mai scurt, cu atât mai mare este datoria de oxigen ca procent din necesarul total. Cea mai mare datorie de oxigen va fi la distante de 60 si 100 m, unde cererea pe minut este de aproximativ 40 l/min, iar timpul de functionare se calculeaza in secunde. Datoria de oxigen la aceste distante va fi de aproximativ 98% din cerere.
La distante medii (800 - 3000m), timpul de functionare creste, puterea acestuia scade si deci. consumul de oxigen crește în timpul lucrului. Ca urmare, datoria de oxigen ca procent din cerere se reduce la 70 - 85%, dar din cauza unei creșteri semnificative a necesarului total de oxigen la aceste distanțe, valoarea sa absolută, măsurată în litri, crește.
Indicatorul performanței anaerobe este - maxim
datoria de oxigen.
Datoria maximă de oxigen- aceasta este acumularea maximă posibilă de produse metabolice anaerobe care necesită oxidare, la care organismul este încă capabil să lucreze. Cu cât nivelul de antrenament este mai mare, cu atât conținutul maxim de oxigen este mai mare. Deci, de exemplu, pentru persoanele care nu se angajează în sport, datoria maximă de oxigen este de 4-5 litri, iar pentru sprinterii de înaltă clasă poate ajunge la 10-20 de litri.
Există două fracții (părți) ale datoriei de oxigen: alactic și lactat.
alactat fracțiunea de datorie merge la refacerea rezervelor de CrP și ATP în mușchi.
lactat fracție (lactați - săruri de acid lactic) - cea mai mare parte a datoriei de oxigen. Se duce la eliminarea acidului lactic acumulat în mușchi. Oxidarea acidului lactic produce apă și dioxid de carbon, care sunt inofensive pentru organism.
Fracția alactică predomină în exercițiile fizice care nu durează mai mult de 10 secunde, când munca se desfășoară în principal datorită rezervelor de ATP și CrP din mușchi. Lactatul predomină în timpul muncii anaerobe de durată mai lungă, când procesele de descompunere anaerobă a glucozei (glicoliză) se desfășoară intens cu formarea unei cantități mari de acid lactic.
Atunci când un atlet lucrează în condiții de datorie de oxigen, o cantitate mare de produse metabolice (în primul rând acid lactic) se acumulează în organism și pH-ul se schimbă în partea acidă. Pentru ca un atlet să efectueze o muncă de putere semnificativă în astfel de condiții, țesuturile sale trebuie adaptate să funcționeze cu o lipsă de oxigen și o schimbare a pH-ului. Acest lucru se realizează prin antrenament pentru rezistența anaerobă (exerciții scurte de mare viteză cu putere mare).
Nivelul de performanță anaerob este important pentru sportivi, muncă
care nu durează mai mult de 7-8 minute. Cu cât timpul de lucru este mai lung, cu atât capacitatea anaerobă are un impact mai mic asupra performanței atletice.
Pragul de metabolism anaerob.
Cu o muncă intensă care durează cel puțin 5 minute, vine un moment în care organismul este incapabil să-și satisfacă nevoile crescânde de oxigen. Menținerea puterii de lucru atinse și creșterea în continuare a acesteia este asigurată de surse de energie anaerobă.
Apariția în organism a primelor semne de resinteză anaerobă a ATP este de obicei numită pragul metabolismului anaerob (TAT). În acest caz, sursele de energie anaerobă sunt incluse în resinteza ATP mult mai devreme decât corpul își epuizează capacitatea de a furniza oxigen (ᴛ.ᴇ. înainte de a-și atinge MIC). Acesta este un fel de „mecanism de siguranță”. Mai mult, cu cât corpul este mai puțin antrenat, cu atât mai devreme începe să se „asigure”.
PAHO este calculată ca procent din MIC. La persoanele neantrenate, primele semne de resinteză anaerobă a ATP (ANR) pot fi observate atunci când este atins doar 40% din nivelul consumului maxim de oxigen. Pentru sportivi, pe baza calificărilor lor, PANO este egal cu 50-80% din MOC. Cu cât PANO este mai mare, cu atât corpul are mai multe oportunități de a lucra din greu folosind surse aerobe, care sunt mai benefice din punct de vedere energetic. Din acest motiv, un sportiv care are un PANO mare (65% din MPC și peste), celelalte lucruri fiind egale, va avea un rezultat mai mare la distanțe medii și lungi.
Caracteristicile fiziologice ale exercițiului fizic.
Clasificarea fiziologică a mișcărilor
(după Farfel B.C.).
I. Mișcări stereotipice (standard).
1. Mișcări de valoare cantitativă.
Ciclic.
Puterile muncii: Tipuri de locomoție:
‣‣‣ maxim - mișcări efectuate de picioare;
‣‣‣ submaximal - mișcări efectuate cu
‣‣‣ mult ajutor din mâinile tale.
‣‣‣ moderat.
2. Mișcări de semnificație calitativă.
Tipuri de sport: Calități evaluate:
Sport și artistic - forță;
gimnastică; - viteza;
Acrobaţie; -coordonare;
Patinaj artistic; - echilibru;
Scufundari; - flexibilitate;
Stilul liber etc. - nesuportat;
Expresivitate.
Un grup mare de exerciții fizice se efectuează în condiții strict constante și se caracterizează printr-o continuitate strictă a mișcărilor. Acesta este un grup de standard mișcări (stereotipice). Astfel de exerciții fizice sunt formate conform principiului unui stereotip motor dinamic.
Facand mișcări non-standard nu există un stereotip rigid. În sporturile cu mișcări non-standard, există anumite stereotipuri - tehnici de apărare și atac, dar baza mișcărilor este răspunsul la condițiile în continuă schimbare. Acțiunile sportivului sunt legate de rezolvarea problemelor unui anumit moment.
3. Factori care determină performanța aerobă
Cel mai important dintre toți parametrii considerați ai mecanismelor bioenergetice este indicatorul puterii mecanismelor aerobe - indicatorul MIC, care determină în mare măsură performanța fizică generală. Contribuția acestui indicator la performanța fizică deosebită în sporturile ciclice, la distanțe, începând de la distanțe medii, variază de la 50 la 95%, în sporturile de echipă și artele marțiale - de la 50 la 60% sau mai mult. Cel puțin în toate sporturile, potrivit A.A. Guminsky (1976), valoarea MPC determină așa-numitul „performanță generală de antrenament”.
MOC la bărbații nepregătiți fizic în vârstă de 20-30 de ani este în medie de 2,5-3,5 l/min sau 40-50 ml/kg.min (aproximativ 10% mai puțin la femei). La sportivii remarcabili (alergători, schiori etc.), MOC ajunge la 5-6 l/min (până la 80 ml/kg/min și mai mult). Mișcarea oxigenului atmosferic în organism de la plămâni la țesuturi determină participarea următoarelor sisteme ale corpului la transportul oxigenului: sistemul de respirație externă (ventilație), sistemul sanguin, sistemul cardiovascular (circulația), sistemul de utilizare a oxigenului din organism. .
Creșterea și îmbunătățirea (creșterea eficienței) performanței aerobe (PA) în timpul antrenamentului este asociată în primul rând cu creșterea performanței sistemelor de ventilație, apoi cu circulația și utilizarea; includerea lor nu are loc în paralel și treptat deodată, ci heterocronic: în stadiul inițial de adaptare, domină sistemul de ventilație, apoi circulația, iar în stadiul de sportivitate superioară - sistemul de utilizare (S.N. Kuchkin, 1983, 1986) .
General mărimea creșterii AP este determinată de diferiți autori de la 20 la 100%, cu toate acestea, studiile din laboratorul de fiziologie al Academiei de Stat de Cultură Fizică din Rusia (S.N. Kuchkin, 1980, 1986) au arătat că creșterea totală a indicatorul MIC relativ este în medie 1/3 din nivelul inițial (nivel determinat genetic) - adică. aproximativ 35%. Mai mult, în stadiul antrenamentului inițial, creșterea VO2 max este cea mai vizibilă și se ridică până la 20% (jumătate din creșterea totală), în stadiul de perfecționare sportivă (etapa II adaptare) creșterea VO2 max/greutate. încetinește și se ridică la aproximativ 10%, iar în stadiul de stăpânire sportivă superioară (etapa de adaptare a III-a) creșterea este minimă - până la 5-7%.
Astfel, perioada inițială de adaptare este cea mai favorabilă antrenării capacităților aerobe, iar finalul acestei etape este important pentru determinarea perspectivelor unui anumit sportiv în raport cu performanța aerobă.
Să luăm în considerare pe scurt principalele modificări ale sistemelor corporale responsabile de transportul oxigenului în timpul dezvoltării rezistenței.
ÎN sistemul respirator externÎn primul rând, rezervele de putere cresc - aceștia sunt indicatori ai capacității vitale, MVL, forței și rezistenței mușchilor respiratori. Astfel, pentru înotătorii cu înaltă calificare și canoșii academici, indicatorii de capacitate vitală pot ajunge la 8-9 litri, iar MVL – până la 250-280 l/min și mai mult. Rezervele de putere sunt rezervele primului eșalon și sunt incluse în creșterea AC deja în fazele inițiale de adaptare. Prin urmare, toți sportivii începători și la începutul perioadei generale de pregătire pot recomanda în siguranță o varietate de exerciții de respirație, care vor contribui la o mai bună adaptare aerobă.
În etapele ulterioare ale adaptării, capacitatea de a mobiliza rezervele de putere se îmbunătățește, iar mai târziu, eficiența (eficiența) respirației externe crește (S.N. Kuchkin, 1983, 1986, 1991). Astfel, sportivii maeștri pot folosi capacitatea vitală cu 60-70% în timpul muncii grele (față de 30-35% pentru începători). Oxigenul este absorbit mai eficient din aerul inhalat (din punct de vedere al factorului de utilizare a oxigenului, echivalentul ventilației etc.), ceea ce asigură valori ridicate ale MIC cu ventilație de „doar” 100-120 l/min și o frecvență respiratorie scăzută. La aceasta contribuie și mecanismele pentru o muncă mai eficientă. sisteme de eliminare a țesuturilor oxigen în mușchii care lucrează, care pot folosi aproape 100% din oxigenul livrat acestora.
ÎN sistemul sanguin De regulă, nu există un conținut crescut de globule roșii și hemoglobină. Dar o creștere a schimbului de sânge circulant (în principal din cauza plasmei), apariția așa-numitului hemoconcentrare(creșterea conținutului de hemoglobină datorită eliberării unei părți din plasmă în țesut), drept urmare, în timpul funcționării, sângele circulant are cu 10-18% mai multă hemoglobină, ceea ce duce la o creștere a așa-numitei capacitatea de oxigen din sânge.
Schimbări semnificative în timpul dezvoltării rezistenței apar în sistemul circulator – aparatul cardiovascular. În primul rând, aceasta afectează creșterea rezervelor de putere - performanța cardiacă (volumul sistolic poate ajunge la 180-210 ml, care, cu o frecvență cardiacă efectivă de 180-190 bătăi/min, poate da un IOC de 32-38 litri/min). ). Acest lucru se datorează unei creșteri obligatorii a volumului total al inimii de la 750 ml la 1200 ml sau mai mult, cauzată de hipertrofia de lucru și dilatarea (expansiunea) tonogenă a cavităților inimii.
Rezerve ale mecanismelor de reglementare constau in formarea bradicardiei de repaus si a bradicardiei relative de lucru la efectuarea muncii aerobe. Comparați: rezerva de ritm cardiac pentru persoanele antrenate este: , iar pentru persoanele neantrenate este:
. Adică doar în ceea ce privește ritmul cardiac, rezerva cu antrenament va fi de 164%.
Un alt mecanism de reglare important: mult mai mult sânge trece prin vasele mușchilor care lucrează la persoanele antrenate și în mușchii care nu lucrează. V.V. Vasilyeva (1986) a arătat că acest lucru se datorează modificărilor lumenului vaselor de sânge în mușchii corespunzători. Îmbunătăţire sisteme de reciclare asociat în mare măsură cu modificări ale mușchilor care lucrează: o creștere a numărului de fibre musculare lente cu mecanisme aerobe de producere a energiei; hipertrofie de lucru de tip sarcoplasmatic și o creștere a numărului de mitocondrii; capilarizare semnificativ mai mare și, în consecință, aport mai mare de oxigen; modificări biochimice aerobe semnificative ale mușchilor (creșterea capacității și puterii mecanismului aerob datorită creșterii conținutului și activității enzimelor metabolismului oxidativ de 2-3 ori, creșterea conținutului de mioglobină de 1,5-2 ori, precum și ca glicogen și lipide cu 30-50% etc.).
Astfel, antrenamentul de anduranță provoacă următoarele efecte funcționale principale:
Creșterea și îmbunătățirea tuturor indicatorilor calitativi și cantitativi ai mecanismului de alimentare cu energie aerobă, care se manifestă în timpul muncii aerobe maxime.
Creșterea eficienței activității organismului, care se manifestă printr-o reducere a costurilor pe unitatea de muncă și prin modificări funcționale mai mici la sarcini standard (ritm cardiac, ventilație, lactat etc.).
Creșterea rezistenței – capacitatea organismului de a rezista schimbărilor din mediul intern al corpului, menținând homeostazia, compensând aceste modificări.
Îmbunătățirea termoreglării și creșterea rezervelor de resurse energetice.
Creșterea eficienței coordonării funcțiilor motorii și autonome cu reglare directă prin mecanisme nervoase și umorale.
Limitarea performanței aerobe este asociată cu o rată scăzută de livrare a oxigenului către mușchi, capacitatea de difuzie insuficientă și potențialul oxidativ al mușchilor și acumularea excesivă de metaboliți ai glicolizei anaerobe.
Sistemul de livrare și utilizare a oxigenului este destul de complex și include mai multe etape. Nu e de mirare că nu este posibil să se identifice un singur motiv „principal”, limitarea performanței aerobe a persoanelor cu diferite niveluri de fitness funcțional. Problema identificării factorilor care limitează performanța aerobă devine deosebit de relevantă atunci când este vorba de sportivii înalt antrenați care lucrează cu tensiune extremă în sistemele de susținere autonomă a activității musculare.
În prezent, cel mai frecvent utilizat parametru care caracterizează performanța aerobă este MOC. În același timp s-a arătat de multe ori că Rezultatele sportive pe distante mari (munca care dureaza mai mult de 3-4 minute) depind de puterea dezvoltata la nivelul PANO.
Odată cu creșterea antrenamentului, rata de utilizare a lactatului de către mușchii care lucrează crește, ceea ce este însoțit de o scădere a concentrației de lactat în sânge. Astfel, cu cât capacitatea aerobă a sportivului este mai mare, cu atât contribuția glicolizei anaerobe este mai mică atunci când refuzul de a lucra în timpul unui test cu sarcină în creștere. Rezultă că este posibilă o situație când consumul de oxigen la nivelul ANSP se apropie foarte mult de valoarea maximă (MIC).
Presupunând că consumul specific de oxigen (consumul de oxigen împărțit la greutatea musculară) se apropie de o valoare maximă, atunci creșteri suplimentare ale consumului de oxigen (puterea de lucru) pot fi realizate doar prin creșterea masei musculare active. Este logic să presupunem că cel mai eficient mod în acest caz este creșterea consumului de oxigen prin creșterea volumului fibrelor musculare cu capacități oxidative ridicate, adică în primul rând fibre de tip I (fibre musculare lente).
Aceste considerații au sugerat că PANO ar trebui să depindă în principal de volumul total al fibrelor de tip I din mușchi, adică fibrele musculare lente.
Concluzii:
- Când lucrați cu o masă musculară mică (de exemplu: extinderea unui picior la articulația genunchiului), o creștere a sarcinii duce întotdeauna la o creștere proporțională a aportului de sânge a mușchilor care lucrează și a consumului de oxigen de către organism. În cazul lucrării unei mase musculare mari (de exemplu: lucrul pe bicicletă ergometru), pentru unele persoane, când se atinge puterea maximă, consumul de oxigen al corpului și aportul de sânge către mușchiul care lucrează ajung la un platou, iar mecanismele periferice nu ajung. afectează acest efect.
- Când se lucrează cu o masă musculară mare, puterea la care scade aportul de sânge către mușchiul care lucrează coincide cu pragul metabolismului anaerob, cu toate acestea, la jumătate dintre persoanele antrenate, intensificarea glicolizei anaerobe are loc fără o scădere a aportului de sânge.
- La sportivii de anduranță cu înaltă calificare s-a găsit o corelație negativă (r=-0,83; p<0,05) между ПАНО, определяющим уровень тренированности, и концентрацией лактата в крови при максимальной аэробной нагрузке. У 20% высококвалифицированных спортсменов порог анаэробного обмена практически совпадает с максимальной мощностью, достигнутой в тесте. Соответственно, потребление кислорода достигает максимума при низкой концентрации лактата в крови (5,6±0,4 ммоль/л).
- La sportivii care antrenează rezistența, atunci când lucrează cu masă musculară mare (de exemplu: lucrul pe bicicletă ergometru), se corelează consumul de oxigen la nivelul PANO (r=0,7; p<0,05) с объемом волокон I типа (медленных) в основной рабочей мышце и не зависит от объема волокон II типа (быстрых).
- Antrenamentul de forță de intensitate scăzută (50% din forța maximă voluntară) fără relaxare duce la o creștere a dimensiunii fibrelor musculare predominant de tip I (lent). Astfel, această tehnică de antrenament face posibilă creșterea în continuare a performanței aerobe (consumul de oxigen la nivelul ANNO) la sportivii cu concentrații scăzute de lactat la sarcina aerobă maximă.
Sursa de informare: pe baza materialelor de la Popov D.V. (2007)
FUNDAMENTELE ANALIZEI PERFORMANȚEI ANAEROBĂ Atunci când se evaluează performanța de funcționare a diferitelor sisteme de generare a energiei, este important să se înțeleagă diferența dintre capacitatea și puterea sistemului. Capacitatea energetică este cantitatea totală de energie care este utilizată pentru a efectua munca și este produsă într-un sistem energetic dat. Puterea energetică a unui sistem este cantitatea maximă de energie ATP care este generată sub sarcină pe unitatea de timp de către un sistem energetic dat.
PROCESE METABOLICE DE FORMARE A ENERGIEI ŞI INTEGRAREA LOR □ Creatinfosfokinaza (alactat) - un mecanism instantaneu de completare a ATP (sistem ATP-Cr. F); regenerarea ATP din sistemul ATP-Cr. F prin căile creatin kinazei și adenilat kinazei nu duce la formarea lactatului și se numește alactic. □Glicolitic, lactat (sistemul de conversie a glicogenului în lactat) reprezintă fosforilarea adenozindifosfatului (ADP) prin căile de glicogenoliză și glicoliză, duce la producerea de lactat și se numește lactat. Generarea de energie ATP în aceste procese are loc fără utilizarea oxigenului și, prin urmare, este definită ca producție de energie anaerobă.
Munca anaerobă de mare intensitate poate determina o creștere de 1000 de ori a ratei glicolizei în comparație cu starea de repaus. Reumplerea ATP în timpul exercițiului maxim susținut nu este niciodată realizată doar de un singur sistem de producție de energie, ci mai degrabă este rezultatul unei reacții metabolice coordonate în care toate sistemele energetice contribuie diferit la puterea de ieșire.
ABORDARI PRACTICE Este mai fezabil să se măsoare performanța maximă de funcționare pe perioade care variază de la câteva secunde până la aproape 90 de secunde. Cu o astfel de durată de lucru, resinteza ATP depinde în principal de căile anaerobe alactice și lactate. Estimări simple ale consumului de energie anaerobă pot fi obținute din rezultatele testelor, completate, dacă este posibil, de elemente biochimice sau fiziologice.
1. Se presupune că rezervele de ATP musculare susțin doar câteva contracții și sunt evaluate mai bine prin măsurarea forței musculare și a puterii instantanee maxime. 2. Se presupune că exercițiul maxim care durează câteva minute sau mai mult este în primul rând aerob și necesită informații despre metabolismul aerob. Dacă este necesar să se colecteze date despre componentele anaerobe ale performanței speciale ale sportivilor care efectuează sporturi în care durata efortului maxim este de aproximativ 2 minute sau puțin mai mult, este necesar să se țină cont de interacțiunea
CAPACITATE DE MUNCĂ ANAEROBĂ PE TERMEN SCURT Această componentă este definită ca puterea totală de lucru în timpul unei durate maxime de exercițiu de putere de până la 10 s. Poate fi considerată ca o măsură a performanței anaerobe alactice, care este asigurată în principal de concentrația de ATP în mușchi, sistemul ATP-Cr. F și glicoliză ușor anaerobă. Cea mai mare productivitate de lucru pe secundă în proces
PERFORMANȚA INTERMEDIARĂ LA MUNCĂ ANAEROBĂ Această componentă este definită ca puterea totală a muncii pe o perioadă de exercițiu maximă de până la 30 s. În astfel de condiții, performanța de lucru este anaerobă, cu componente majore lactate (aproximativ 70%), alactice semnificative (aproximativ 15%) și aerobe (aproximativ 15%). Puterea de lucru în ultimele 5 s ale testului poate fi considerată o evaluare indirectă a puterii anaerobe lactate.
PERFORMANȚA CONTINUĂ A LUCRĂRII ANAEROBĂ Definită ca puterea totală de lucru în timpul unei sarcini de lucru maxime de până la 90 s. Caracterizează limita duratei de muncă, care poate fi utilizată pentru a evalua capacitatea anaerobă a sistemului de alimentare cu energie a sportivilor. Avantajele acestor teste sunt că permit evaluarea performanței generale de funcționare a sistemelor anaerobe la cerințele maxime ale acestora și cuantificarea scăderii performanței de operare de la o parte a testului la alta (de exemplu, primele 30 de secunde față de ultimele 30
VÂRSTA, GENUL ȘI MASĂ MUSCULARĂ Performanța anaerobă crește odată cu vârsta în timpul creșterii la băieți și fete. Valorile maxime ale acestui tip de performanță sunt atinse la vârsta de 20 până la 29 de ani, iar apoi începe scăderea treptată a acestuia. Scăderea odată cu vârsta este aceeași la bărbați și la femei. Această scădere pare să fie aproape liniară cu vârsta, ridicându-se la 6% pe deceniu. Bărbații au rezultate mai bune decât femeile la testele maxime de 10, 30 și 90 de secunde, iar volumul de muncă pe kilogram de greutate corporală la femei este de aproximativ 65% din volumul de muncă pe kilogram de greutate corporală la bărbați. Similar
Performanța maximă este asociată cu: dimensiunea corpului anaerobă, în special masa musculară slabă. Unele diferențe specifice vârstei și sexului în performanța anaerobă maximă sunt mai mult legate de modificările masei musculare decât de alți factori.
FACTORI STRUCTURALI ȘI FUNCȚIONALI CARE AFECTEAZĂ PERFORMANȚA ANAEROBĂ. Structura musculară și compoziția fibrelor Structura musculară joacă un rol semnificativ în nivelul de putere și cantitatea de muncă pe care o poate genera. Gradul de polimerizare a filamentelor de actină și miozină, aranjamentul acestora, lungimea sarcomerului, lungimea fibrei musculare, aria secțiunii transversale a mușchilor și masa musculară totală sunt elemente structurale care par să contribuie la performanța musculară în condiții anaerobe, în special pentru performanța de muncă absolută. Relația dintre compoziția fibrelor musculare și performanța anaerobă nu este simplă. Sportivii care se specializează în sporturi de natură anaerobă sau sporturi care necesită putere și capacitate anaerobă mare prezintă o proporție mai mare de fibre cu contracție rapidă (FTF). Cu cât sunt mai multe fibre BS sau cu cât suprafața pe care o ocupă este mai mare, cu atât este mai mare capacitatea de dezvoltare 1
2. DISPONIBILITATEA SUBSTRATULUI Produsul energetic pentru exercițiul maxim de durată foarte scurtă se explică în principal prin descompunerea fosfagenilor endogeni bogați în energie, dar se pare (cel puțin la oameni) că generarea unui exercițiu maxim chiar și pentru perioade foarte scurte de timp este asigurată de descompunerea simultană a CP și a glicogenului. Epuizarea rezervelor de Kr. F limitează performanța anaerobă la sarcini de putere maximă și durată foarte scurtă. Dar rolul principal al lui Kr. Ph-ul în mușchi este rolul unui tampon între concentrațiile de ATP și ADP.
3. ACUMULAREA PRODUSELOR DE REACȚIE Glicoliza anaerobă se desfășoară cu o întârziere foarte scurtă după debutul contracției musculare și este însoțită de acumularea de lactat și, în consecință, de o creștere a concentrației ionilor de hidrogen (H+) în fluidele corporale. Concentrațiile de lactat muscular cresc semnificativ după efortul de scurtă durată și pot atinge valori de aproximativ 30 mmol kg-1 greutate umedă în timpul epuizării. Sistemele tampon musculare creează un tampon parțial pentru ionii de hidrogen. De exemplu, concentrația de bicarbonat muscular scade de la 100 mmol L-1 mediu lichid
Cu toate acestea, mușchiul nu poate tampona ionii de hidrogen produși pentru mult timp, iar p. Mușchiul H scade de la 7,0 înainte de încărcare la 6,3 după sarcina maximă, provocând epuizare. Scăderea râului H sarcoplasmic perturbă interacțiunea Ca 2+ cu troponina, care este necesară pentru dezvoltarea contracției și se explică prin competiția ionilor de hidrogen (H+) pentru situsurile de legare a calciului. Astfel, frecvența de formare a punților încrucișate de actomiozină scade odată cu scăderea p. H și, de asemenea, rata de sinteză și defalcare a energiei este redusă (conform principiului feedback-ului și datorită perturbării activității catalizatorilor și enzimelor) Crește capacitatea de a rezista acidozei
EFICIENȚA CĂILOR METABOLICE Determinată de viteza de desfășurare a procesului energetic. Viteza reacției creatin kinazei este determinată de activitatea creatin kinazei. Activitatea căreia crește odată cu scăderea ATP-ului în mușchi și acumularea de ADP. Intensitatea glicolizei poate fi stimulată sau întârziată de diverse semnale (hormoni, ioni și metaboliți). Reglarea glicolizei este determinată în mare măsură de proprietățile catalitice și de reglare a două enzime: fosfofructokinaza (PFK) și fosforilaza. După cum am menționat mai sus, exercițiile de mare intensitate duce la o creștere excesivă a H+ și o scădere rapidă a p. N mușchi. Concentrația de amoniac, care este un derivat al dezaminării adenozinei 5"-monofosfat (AMP), în mușchiul scheletic crește în timpul exercițiului maxim. Această creștere este și mai pronunțată la subiecții cu un procent ridicat de fibre BS. Cu toate acestea, amoniacul este recunoscut ca un activator al PPA și poate crea un tampon pentru unele modificări ale pH-ului intracelular.Studiile in vitro au arătat că fosforilaza și PPK sunt aproape complet inhibate atunci când nivelul pH-ului se apropie de 6,3.În astfel de condiții, rata de resinteză a ATP ar trebui redusă mult. , afectând astfel capacitatea de a continua să efectueze lucrări mecanice din cauza căii anaerobe
Depinde de calitatea și cantitatea fibrelor musculare: fibrele BS sunt bogate în ATP, CK și enzime glicolitice în comparație cu fibrele cu contracție lentă. Din acest rezumat, este clar că antrenamentul maximizează performanța anaerobă, deoarece majoritatea factorilor limitatori se adaptează în interacțiunea lor ca răspuns la antrenamentul de mare intensitate.
CARACTERISTICILE MUSCHILOR NECESARI PENTRU REALIZAREA UNUI NIVEL ÎNALT DE PERFORMANȚĂ ANAEROBĂ ȘI REZULTATELE IMPACTULUI ANTRENAMENTULUI DE MARE INTENSITATE ASUPRA INDICATORILOR CARE ÎL DETERMINĂ Caracteristicile mușchilor Factori ai performanței anaerobe Valoarea ATP CP Glycogen Buffer lactatabilitate maximă. N în caz de epuizare Proporția fibrelor BS Recrutarea fibrelor BS Activitatea CK Activitatea fosforilazică Activitatea FFK Da Probabil nu Probabil da Probabil nu Da Da Da Probabil da Da Efectul antrenamentului = sau = sau ↓ = = sau
SISTEMUL DE LIVRARE A OXIGEN Toți ceilalți factori fiind egali, sistemele de furnizare și utilizare a oxigenului au probabil o contribuție foarte semnificativă la performanța maximă de funcționare pe durata de încărcare de 90 de secunde sau mai mult. Evident, cu cât sarcina este mai lungă, cu atât importanța sistemului oxidativ este mai mare. În condiții de sarcini maxime de durată mai scurtă, sistemul de livrare a oxigenului nu va funcționa la nivelul său maxim, iar procesele oxidative în partea finală a lucrării
În timpul lucrului cu o sarcină de intensitate maximă care durează de la 60 la 90 s, deficiența de oxigen asociată cu începerea lucrului va fi depășită, iar oxidarea substraturilor din mitocondrii la sfârșitul lucrării va duce la creșterea ponderii proceselor aerobe. în aprovizionarea cu energie a muncii. În acest caz, persoanele care sunt capabile să mobilizeze rapid sistemele de furnizare și utilizare a oxigenului și care au o putere aerobă în mod corespunzător vor avea un avantaj în condiții de durată intermediară și
MOȘTENIREA S-a stabilit acum că genotipul unui individ determină în mare măsură condițiile prealabile pentru puterea aerobă mare și capacitatea de anduranță, precum și un nivel ridicat sau scăzut de răspuns la antrenament. Știm mult mai puțin despre ereditatea performanței anaerobe. Performanța de lucru anaerobă pe termen scurt (bazată pe performanța maximă de lucru de 10 secunde pe o bicicletă ergometru) a avut o influență genetică semnificativă de aproximativ 70% atunci când datele au fost exprimate pe kilogram de masă slabă. Recent, au fost analizate mai multe studii de sprint care au implicat gemeni și familiile acestora, efectuate în Japonia și Europa de Est. Estimările de heritabilitate pentru performanța la sprint au variat de la 0,5 la 0,8. Aceste date sugerează că genotipul unui individ are un efect semnificativ asupra performanței de lucru anaerobe pe termen scurt. Nu există încă dovezi sigure cu privire la rolul eredității în performanța muncii anaerobe pe termen lung. Pe de altă parte, recent am obținut dovezi ale influențelor genetice asupra distribuției tipurilor de fibre și
ANTRENAMENTE Antrenamentul crește puterea și capacitatea în timpul lucrului anaerob pe termen scurt, mediu și lung. Variațiile răspunsului la antrenament (antrenamentul) la un anumit regim de antrenament anaerob au fost studiate pe larg. Răspunsul la antrenamentul de performanță anaerobă pe termen scurt nu a fost dependent în mod semnificativ de genotipul indivizilor, în timp ce răspunsul la antrenamentul de performanță anaerobă pe termen lung a fost determinat în mare măsură de factori genetici. Capacitatea de antrenament pentru performanța generală de lucru de 90 de secunde a fost caracterizată de influența genetică reprezentând aproximativ 70% din variația răspunsului la antrenament. Aceste date sunt de mare importanță pentru antrenori. Pe baza rezultatelor testelor, este mai ușor să găsești oameni talentați pentru munca anaerobă pe termen scurt decât pentru munca anaerobă pe termen lung. CU
Rezistenta aeroba- aceasta este capacitatea de a efectua (muncă redusă) timp îndelungat și de a rezista la oboseală. Mai precis, rezistența aerobă este determinată de pragul de lactat. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare rezistența aerobă.
Pragul aerob este punctul de capacitate aerobă de vârf a corpului, la atingerea căruia „canale energetice” anaerobe încep să lucreze cu formația. Apare atunci când atingeți aproximativ 65% din ritmul cardiac maxim, care este cu aproximativ 40 de bătăi sub pragul anaerob.
Rezistența aerobă este împărțită în tipuri:
- Scurt - de la 2 la 8 minute;
- Medie - de la 8 la 30 de minute;
- Lung - de la 30 sau mai mult.
Rezistenta aeroba este antrenata folosind continuu si.
- Formarea continuă ajută la îmbunătățire;
- Antrenamentul interval este necesar pentru a îmbunătăți activitatea musculară a inimii.
Articol de bază despre antrenamentul de rezistență aerobă:
Metode de măsurare a capacității aerobe
Din păcate, este imposibil să se estimeze în mod direct cantitatea totală resintetizată din cauza reacțiilor aerobe în mușchii care lucrează și chiar într-un mușchi individual. Cu toate acestea, este posibil să se măsoare un indice proporțional cu cantitatea de ATP resintetizat în reacțiile aerobe.
Pentru a evalua indirect rata resintezei ATP în timpul lucrului muscular, sunt utilizate următoarele metode principale:
- măsurarea directă a consumului de oxigen;
- calorimetrie indirectă;
- spectroscopie de rezonanță magnetică 1H și 31P;
- tomografie cu emisie de pozitroni;
- spectrometrie în infraroșu.
Trebuie remarcat faptul că aici sunt menționate doar cele mai populare metode folosite pentru a studia energia în timpul lucrului muscular.
Măsurarea directă a consumului de oxigen. Consumul de oxigen (OC) este egal cu produsul fluxului sanguin și diferența arteriovenoasă de oxigen într-o zonă dată. Fluxul sanguin local în zona studiată este determinat prin termodiluare, diluare a etichetei sau tehnici cu ultrasunete. De regulă, metoda Fick este utilizată pentru a determina PC într-un mușchi de lucru separat (de exemplu, într-un preparat izolat) sau într-o zonă separată (de exemplu, în țesutul picioarelor). Acesta este un avantaj al acestei metode. Dezavantajele metodei sunt invazivitatea și complexitatea metodologică semnificativă în efectuarea măsurătorilor, asociate atât cu procedura de cateterizare a arterelor și venelor, cât și cu dificultăți metodologice în determinarea fluxului sanguin local și a tensiunii gazoase în probele de sânge. În plus, dacă măsurătorile nu sunt efectuate pe un preparat izolat, atunci trebuie luat în considerare faptul că sângele venos analizat provine nu numai din mușchiul care lucrează, ci și din țesuturi inactive, ceea ce poate distorsiona rezultatele reale. Cu toate acestea, determinarea PC-ului conform Fick este utilizată în mod activ în testele maxime în timpul muncii locale (de exemplu, atunci când se extinde piciorul la articulația genunchiului) și atunci când se lucrează cu o masă musculară mare (ergometrie cu bicicleta).
Calorimetrie indirectă (analiza gazului aerului inspirat și expirat). PC total este proporțional cu cantitatea totală de ATP resintetizat datorită reacțiilor de oxidare din organism. PC se calculează ca produsul indicatorului de ventilație pulmonară, normalizat la condițiile standard, prin diferența dintre proporția de oxigen din aerul inspirat și cel expirat. Prin calcularea coeficientului respirator (raportul dintre dioxidul de carbon eliberat și oxigenul consumat), este posibil să se determine ce substrat este utilizat în oxidare. Apoi, folosind echivalentul caloric al oxigenului, se poate calcula cantitatea de energie obținută de organism din oxidarea unui substrat dat.
Avantajul acestei metode este caracterul non-invaziv, ușurința în utilizare și capacitatea de a efectua măsurători în aproape orice tip de activitate musculară. Posibilitățile de utilizare a metodei s-au extins semnificativ odată cu apariția analizoarelor portabile de gaze. Dezavantajele analizei gazelor includ următoarele. Folosind calorimetria indirectă, este posibil să se estimeze PC-ul și cheltuielile de energie numai pentru întregul organism.
Aceasta înseamnă că este imposibil să se determine cât de mult din oxigen este folosit pentru a alimenta mușchii activi, inima, mușchii respiratori și alte țesuturi. Această sarcină devine deosebit de relevantă atunci când se lucrează în care este implicată o masă musculară mică. În acest caz, consumul de oxigen de către inimă și mușchii respiratori poate avea o contribuție semnificativă la consumul total de oxigen.
Spectroscopie de rezonanță magnetică 1H și 31P. Metoda se bazează pe măsurarea răspunsului electromagnetic al nucleelor atomilor de hidrogen la excitația lor printr-o anumită combinație de unde electromagnetice într-un câmp magnetic constant de mare intensitate. Metoda permite evaluarea neinvazivă a modificărilor concentrației ionilor de hidrogen, fosfor anorganic, creatină fosfat, ATP și deoximioglobină într-o anumită zonă a țesutului studiat. Această metodă este standardul pentru evaluarea modificărilor energiei macroerg atât în condiții de repaus, cât și în timpul activității fizice. În anumite condiții, modificarea concentrației de creatină fosfat este direct proporțională cu resinteza aerobă de ATP. Prin urmare, această metodă este utilizată în mod activ pentru a evalua metabolismul aerob.
În prezent, folosind această metodă, se izolează și un semnal proporțional cu concentrația de mioglobină deoxigenată și se calculează presiunea parțială a oxigenului din mioplasmă. Modificarea presiunii parțiale a oxigenului și valoarea absolută a acestui indicator sunt o caracteristică a modificării raportului de livrare a oxigenului la mitocondria/utilizarea oxigenului de către mitocondrie și un criteriu pentru adecvarea funcționării sistemului de livrare a oxigenului. la mitocondrie. În ciuda avantajelor neîndoielnice ale metodei, utilizarea acesteia este limitată semnificativ de costul foarte ridicat al echipamentului și de volumul dispozitivului, precum și de câmpul magnetic puternic creat în timpul măsurării.
Tomografie cu emisie de pozitroni. Metoda se bazează pe înregistrarea unei perechi de raze gamma produse în timpul anihilării pozitronilor. Pozitronii apar din degradarea beta a pozitronilor a unui radioizotop care face parte dintr-un produs radiofarmaceutic care este introdus în organism înainte de studiu. Folosind un scaner special, distribuția compușilor biologic activi marcați cu radioizotopi de scurtă durată în organism este monitorizată. Pentru a evalua consumul de oxigen al țesuturilor, se utilizează respirația unui amestec de gaz cu o moleculă de oxigen etichetată - O 2 -. Consumul de oxigen de către mușchii care lucrează este calculat ca produsul dintre concentrația de oxigen din sângele arterial, coeficientul de extracție regional și coeficientul de perfuzie regională. Limitările metodei sunt asociate cu costul ridicat al unui scaner și al unui ciclotron, un dispozitiv necesar pentru producerea de radioizotopi.
Spectrometrie în infraroșu. Metoda se bazează pe faptul că țesutul biologic este permeabil la lumină în regiunea apropiată de infraroșu. Sursa de lumină și receptorul sunt situate pe suprafața corpului la o distanță de 3-5 cm.Adâncimea medie a pătrunderii luminii va fi egală cu jumătate din distanța dintre ele. Modificările concentrației de hemoglobină oxigenată și dezoxigenată în țesutul măsurat (mușchi) pot fi calculate folosind diferite lungimi de undă în regiunea infraroșie (600-900 nm), la care lumina este absorbită predominant de hemoglobina și mioglobina oxigenate sau dezoxigenate. Deoarece concentrația de hemoglobină este de câteva (4-5) ori mai mare decât cea a mioglobinei, principalele modificări înregistrate prin această metodă vor fi asociate în primul rând cu modificări ale oxigenării hemoglobinei. Semnalul înregistrat va conține informații despre modificarea totală a oxigenării tuturor țesuturilor situate în zona de măsurare.
Presupunând o viteză liniară constantă a fluxului sanguin sau în absența fluxului sanguin (ocluzie), modificările concentrației de hemoglobină deoxigenată vor fi direct proporționale cu modificările PC în zona măsurată. Prin însumarea modificărilor concentrațiilor de hemoglobină oxigenată și dezoxigenată, pot fi calculate modificările concentrației de hemoglobină. Acest indicator reflectă aportul de sânge în zona măsurată. Metoda vă permite, de asemenea, să calculați indicele total de oxigenare a țesuturilor - raportul dintre hemoglobina oxigenată și total - exprimat ca procent.
Avantajele spectrometriei în infraroșu includ non-invazivitatea, ușurința în utilizare și capacitatea de a efectua măsurători în aproape orice tip de activitate fizică, atât în condiții de laborator, cât și de teren, folosind dispozitive portabile. Dezavantajul metodei este evaluarea integrală a oxigenării țesuturilor situate în zona de măsurare. De exemplu, un strat semnificativ de piele și grăsime poate distorsiona foarte mult semnalul din țesutul muscular activ.
Teste de efort pentru a studia capacitatea aerobă
Pentru a determina capacitățile aerobe ale corpului în condiții de laborator, se utilizează simularea activității musculare reale - teste de încărcare. Principalele cerințe pentru aceste teste ar trebui să fie fiabilitatea, conținutul informațiilor și specificitatea. Ultima cerință este deosebit de importantă, deoarece la alegerea unui test, este necesar ca exercițiul folosit să implice aceleași grupe musculare ca în mișcarea competitivă și, de asemenea, să folosească un model de mișcare cât mai apropiat de condițiile reale (mișcare competitivă) . De exemplu, un alergător ar trebui testat în timp ce rulează pe o bandă de alergare, iar un vâsletor ar trebui testat în timp ce lucrează la un ergometru special pentru canotaj. Nu are sens să se determine starea fizică generală a unui înotător într-un test pe bicicletă ergometru (lucrare la picioare), în timp ce principalii mușchi de lucru în acest eveniment sunt mușchii brațelor și ai trunchiului.
Toate testele utilizate în fiziologia activității musculare se reduc la măsurarea reacțiilor fiziologice ca răspuns la o sarcină dată sau selectată. În creșterea oricărui indicator fiziologic ca răspuns la o creștere a încărcăturii, există o etapă de creștere rapidă (0,5-2 min), o etapă de creștere lentă (stare cvasi-staționară) și o etapă a indicatorului care atinge un adevărat stabil. stat. La sarcini maxime, a treia etapă nu este întotdeauna realizabilă. Pentru a descrie în mod clar răspunsul organismului la o anumită sarcină, este necesar să se obțină indicatori fiziologici care ating o adevărată stare de echilibru sau un nivel maxim. De regulă, atingerea unei adevărate stări de echilibru poate dura 5-15 minute pentru diferiți indicatori, chiar și cu o creștere relativ mică (10-15% din valoarea maximă) a sarcinii.
În mod ideal, la testare, este necesar să se determine modul în care anumiți indicatori fiziologici se modifică ca răspuns la sarcini de diferite intensități, până la maximum. În acest caz, cu cât creșterea sarcinii este mai mică, cu atât dinamica modificărilor indicatorului studiat va fi mai precisă. Cu toate acestea, dacă așteptați până când indicatorul atinge o stare stabilă reală, testul va dura prea mult.
Pe baza acestor considerații, se propune o metodă de testare cu o sarcină crescătoare treptat. Acest model de testare vă permite să evaluați răspunsul corpului pe întreaga gamă de sarcini, de la sarcina aerobă minimă la maximă. În continuare, sarcina aerobă (puterea) maximă va fi înțeleasă ca puterea maximă atinsă în test sub sarcină în creștere, adică putere comparabilă cu puterea la care este atins (MPC).
Ulterior, a apărut un analog al acestui test - un test cu o sarcină în continuă creștere. Ambele metode de setare a sarcinii au devenit larg răspândite și sunt modele aproape universal acceptate pentru testarea performanței aerobe.
Dezavantajele acestor modele sunt prezența unei perioade de întârziere între creșterea sarcinii și creșterea indicatorului fiziologic, deoarece indicatorul fiziologic în acest caz nu are timp să atingă o adevărată stare de echilibru. Prin urmare, rezultatele testului (indicatorul legat de putere) vor fi oarecum umflate în raport cu un test lung cu o sarcină constantă. Perioada de întârziere este deosebit de pronunțată la sarcini mici și este oarecum mai puternică în testul cu o sarcină în creștere continuă decât în testul cu o sarcină în creștere treptat.
Pe de altă parte, un test de sarcină în continuă creștere are o serie de avantaje. Diferiții indicatori fiziologici au rate diferite de atingere a unei stări cvasi-stabile, prin urmare, cu o creștere bruscă a sarcinii, eterogenitatea este inevitabilă: de exemplu, rata de creștere a consumului de oxigen în acest caz va fi mai mare decât rata de creștere a carbonului. emisii de dioxid. Acest lucru poate distorsiona unele calcule, cum ar fi tranziția aerob-anaerobă determinată folosind metoda pantei V. În plus, dacă într-un test cu o sarcină în creștere treptată mărimea creșterii puterii este destul de mare (50 W), atunci sportivul poate refuza să lucreze în ultima etapă fără a-și atinge niciodată maximul individual. Prin urmare, testele cu sarcină în continuă creștere devin din ce în ce mai populare pentru evaluarea capacității aerobe a corpului.
Indicatori care caracterizează capacitățile aerobe ale corpului
În literatura de specialitate, mulți indicatori sunt discutați ca criteriu de performanță aerobă, într-un grad sau altul asociați cu performanța atletică la distanțe care durează mai mult de 5 minute, i.e. unde resinteza ATP în timpul muncii este asigurată în primul rând de reacții aerobe. Pentru a verifica conținutul informațional al criteriului selectat, de regulă, se determină relația acestuia cu rezultatul sportiv și se evaluează contribuția sa la variație. Pe lângă conținutul suficient de informații, o caracteristică importantă pentru o metodă de evaluare a capacității aerobe ar trebui să fie caracterul neinvaziv și ușurința în utilizare. Prin urmare, această secțiune va lua în considerare în primul rând metodele de rutină pentru evaluarea capacității aerobe. În literatura modernă, pot fi identificate următoarele abordări cele mai populare pentru testarea performanței aerobe:
- evaluarea indicatorilor maximi care caracterizează performanța sistemului de transport de oxigen;
- evaluarea directă a puterii maxime la care se observă o stare cvasi-staționară între producția și utilizarea produselor glicolitice;
- evaluarea indirectă a tranziției aerob-anaerobe.
Indicatori care caracterizează performanța maximă a sistemului de transport de oxigen. Capacitățile maxime ale sistemului de transport de oxigen sunt de obicei determinate într-un test maxim cu sarcină în creștere în timpul funcționării globale. Cele mai utilizate măsuri maxime sunt debitul cardiac maxim (CO) și VO2 max.
Debitul cardiac (CO) este un indicator foarte informativ care caracterizează performanța aerobă, deoarece determină livrarea de oxigen către toate țesuturile active (nu doar mușchii care lucrează). Potrivit unui număr de autori, CO maxim este un factor cheie care determină capacitățile aerobe ale organismului.
SV maximă poate fi determinată fie prin metoda Fick directă, fie indirect. Metoda directă este invazivă și, prin urmare, nu poate deveni rutină. Dintre metodele neinvazive, cea mai fiabilă (comparație cu metoda directă r = 0,9-0,98) s-a dovedit a fi metoda de inhalare a unui amestec de gaze care conține gaze solubile și slab solubile (inerte biologic). Procedura de testare este respirația cu amestec de gaze (6-25 de cicluri de respirație), care poate fi organizată fie după tipul de respirație de retur, fie după tipul de respirație în circuit deschis (exhalare în atmosferă). Metoda se bazează pe principiul echilibrului de masă: rata de consum de gaz solubil (acetilenă, monoxid de carbon), ținând cont de coeficientul de solubilitate, este proporțională cu fluxul sanguin din cercul pulmonar. În primele cicluri respiratorii, cantitatea totală de consum de gaz solubil depinde nu numai de solubilitatea acestuia în sânge, ci și de amestecarea acestuia cu aerul alveolar. Așadar, pentru a corecta consumul total de gaz solubil, se folosește un gaz biologic inert (heliu, hexofluorura de sulf) ca marker care caracterizează umplerea completă a volumului alveolar cu amestecul de gaz respirator. Metoda nu este utilizată pe scară largă din cauza costului ridicat al spectrometrelor de masă cu gaz, cele mai potrivite instrumente de măsurare pentru această tehnică.
Acesta este un indicator integral care caracterizează PC-ul întregului corp (nu numai mușchii care lucrează), adică. cantitatea totală de ATP resintetizată prin oxidare. MIC poate fi determinată neinvaziv prin calorimetrie indirectă (analiza gazelor). Datorită utilizării pe scară largă a analizoarelor de gaze, MIC a devenit unul dintre cele mai populare criterii care caracterizează capacitățile aerobe ale corpului.
Dezavantajele acestor doi indicatori (SV maxim și MIC) sunt integrativitatea. Se știe că în timpul exercițiului aerobic global, ponderea principală a fluxului sanguin și a consumului de oxigen are loc în mușchii de lucru și respiratori. Mai mult decat atat, distributia oxigenului intre aceste doua grupe musculare depinde de sarcina si la sarcina maxima este de 75-80%, respectiv 10-15%. În timpul lucrului submaximal, ventilația pulmonară poate crește exponențial. Este nevoie de energie pentru a asigura funcționarea mușchilor respiratori. Diafragma - principalul mușchi respirator - are capacități/nevoi oxidative ridicate, astfel încât aprovizionarea cu energie a diafragmei are loc în primul rând pe calea aerobă. Aceasta înseamnă că proporția de oxigen consumată de mușchii respiratori poate crește exact la sfârșitul lucrului. Această ipoteză a fost confirmată în studii de evaluare a puterii dezvoltate de mușchii respiratori în timpul exercițiilor aerobe de intensitate variabilă până la maxim și în experimente în care PC-ul mușchilor respiratori a fost determinat la simularea modelului respirator de lucru în repaus. Redistribuirea fluxului sanguin de la mușchii lucrători la mușchii respiratori poate fi facilitată de metaboreflex, care apare atunci când mușchii respiratori devin obosiți.
De asemenea, este imposibil să se excludă posibilitatea redistribuirii suplimentare a fluxului sanguin de la mușchii principali care lucrează la mușchii care sunt activați suplimentar la sarcina maximă. Ca urmare a acțiunii acestor factori, proporția fluxului sanguin/consumului de oxigen atribuită mușchilor care lucrează poate scădea brusc exact la sarcini aerobe aproape maxime și maxime. Cu toate acestea, modificările maxime ale CO și VO2 max nu vor reflecta neapărat modificări ale consumului de oxigen de către principalii mușchi care lucrează. Un alt dezavantaj al indicatorilor CO și MOC maxim ar trebui să fie considerat procedura de testare în sine. Pentru a atinge performanța cu adevărat maximă, subiectul trebuie să fie extrem de motivat și determinat să performeze la nivel maxim, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Această condiție impune restricții suplimentare privind calitatea testelor maxime și frecvența efectuării acestora.
Indicator al stării de echilibru maxime a lactatului din sânge. În timpul muncii de intensitate scăzută, resinteza ATP în mușchii activi are loc aproape în întregime datorită reacțiilor aerobe. Produșii finali ai oxidării sunt dioxidul de carbon și apa. Dioxidul de carbon difuzează în sânge, se leagă de hemoglobină și este eliminat din organism prin plămâni. Plecând de la o anumită putere, resinteza ATP este asigurată nu numai prin oxidare, ci și prin glicoliză. Produsul este piruvat și hidrogen. Piruvatul, sub acțiunea enzimei piruvat dehidrogenază, poate fi transformat în acetil-CoA și poate intra în ciclul acidului tricarboxilic. Dacă fibra musculară are o activitate ridicată a lactat dehidrogenazei de tip muscular, atunci piruvatul este transformat în lactat. Dacă există o activitate ridicată a enzimei lactat dehidrogenază de tip cardiac într-o celulă musculară, atunci lactatul este transformat în piruvat și este utilizat în continuare ca substrat pentru ciclul acidului tricarboxilic.
Lactatul care se acumulează în citoplasmă poate fi eliberat în interstițiu prin difuzie sau cu ajutorul unor purtători speciali. Din spațiul intercelular pătrunde în fibrele învecinate, unde poate intra în ciclul acidului tricarboxilic, cel puțin când concentrația de lactat în interstițiu este scăzută, adică. în timpul muncii de intensitate scăzută sau în sânge. În sânge, lactatul este transportat către mușchii scheletici activi și alte țesuturi (de exemplu, inimă, ficat, mușchi scheletici), unde poate fi utilizat. Dacă producția de lactat și ioni de hidrogen (acid lactic) în celulă este mai mare decât utilizarea și îndepărtarea lor, atunci concentrația de lactat din fibra musculară începe să crească și să scadă. O creștere a concentrației de lactat contribuie la creșterea presiunii osmotice în interiorul celulei (unul dintre mecanismele de funcționare a hemoconcentrației). Potrivit unor autori, lactatul nu are un efect negativ direct asupra contractilității fibrei musculare. Cu toate acestea, lactatul poate contribui indirect la scăderea pH-ului prin afectarea metabolismului Na+/H+ și Na+/Ca2+ în celulă. S-a demonstrat la mușchii animalelor că ionii de lactat sunt capabili să inhibe funcționarea canalelor de calciu și să activeze canalele de potasiu dependente de ATP în reticulul sarcoplasmatic și membrana celulară, ceea ce poate afecta indirect contractilitatea fibrei musculare.
Pe de altă parte, o creștere a concentrației intracelulare a ionilor de hidrogen afectează negativ contractilitatea fibrei musculare. După cum se știe, cu oboseală musculară severă, pH-ul din interiorul fibrei poate scădea la 6,17-6,5. Se presupune că, în acest caz, ionii de hidrogen pot influența procesul de atașare a punților încrucișate de miozină la actină prin reducerea sensibilității troponinei la calciu. Aceasta duce la o scădere a forței de contracție a fibrei musculare, iar în cazuri extreme, cu o scădere pronunțată a pH-ului, la o pierdere semnificativă a contractilității. În plus, o scădere a pH-ului are un efect inhibitor asupra activității unor enzime ale metabolismului anaerob, în special legătura cheie în glicoliză, fosfofructokinaza.
Oboseala care apare în timpul muncii musculare nu trebuie asociată doar cu acumularea de ioni de hidrogen și lactat. Cel mai probabil, dezvoltarea oboselii are o natură complexă, cauzată de modificări ale concentrației diverșilor metaboliți și ioni, modificări ale mărimii potențialelor membranei și excitabilitatea. Cu toate acestea, aceste modificări sunt asociate direct sau indirect cu o intensificare pronunțată a glicolizei.
Indirect, gradul de activitate al glicolizei musculare în timpul lucrului cu masa musculară mare poate fi evaluat prin determinarea concentrației de lactat sau pH-ul sângelui, deoarece transportul de protoni și lactat din fibra musculară este proporțional cu formarea acestora. Mai mult, s-a găsit o relație semnificativă între concentrația de lactat din țesutul muscular și din sânge după exercițiul dinamic. Evaluarea activității glicolizei prin modificări ale pH-ului și ale concentrației de lactat din sânge dă rezultate valide numai atunci când se lucrează cu o masă musculară mare. În caz contrar, modificările concentrației de lactat din sânge sunt mici. Desigur, nu se poate echivala concentrația de lactat din sânge sau pH-ul sângelui cu activitatea glicolizei, deoarece o parte din lactat poate fi utilizată de alte țesuturi (ficat, inimă etc.). Prin urmare, metoda cea mai obiectivă pentru evaluarea activității glicolizei este de a calcula producția totală de lactat din celule ca produs al fluxului sanguin și al diferenței veno-arteriale în lactat, dar aceasta este o metodă invazivă care nu este potrivită pentru testarea de rutină.
Modificările concentrației de lactat și/sau de ioni de hidrogen în timpul efortului sunt, de asemenea, evaluate direct în interstițiu sau în fibra musculară însăși, folosind metode de microdializă sau biopsie cu ac și metoda neinvazivă a spectroscopiei de rezonanță magnetică 1 H și 31 P. Tehnologia modernă de microdializă face posibilă evaluarea dinamicii chimiei interstițiale direct în timpul lucrului static și dinamic. Un studiu cu măsurători paralele ale lactatului în interstițiu și sânge venos în timpul unui test de sarcină în creștere a arătat o dinamică similară a acestor indicatori. Mai mult decât atât, concentrația de lactat în sângele venos în a doua jumătate a testului nu a diferit de concentrația de lactat din interstițiul 1H și 31P spectroscopia de rezonanță magnetică face posibilă, de asemenea, evaluarea modificării direct în timpul lucrului, dar din cauza limitărilor metodologice. , măsurătorile sunt posibile numai în timpul lucrului local.
Dacă în timpul lucrului pe termen lung (10-30 de minute) la putere constantă, activitatea glicolizei este scăzută, atunci după un timp se va stabili un echilibru în celula musculară între producția și utilizarea metaboliților glicolitici. Cu o putere mai mare, activitatea glicolitică va crește și echilibrul va fi stabilit la un nou nivel ridicat. La un moment dat, o creștere a puterii va duce la o creștere pronunțată a activității reacțiilor anaerobe: producția de metaboliți va fi mai mare decât utilizarea lor. Concentrația ionilor de hidrogen și lactat din celulă, interstițiu și sânge va începe să crească continuu la putere de operare constantă. În cele din urmă, pH-ul celulei va scădea la valori extrem de scăzute, capacitățile contractile ale mușchiului vor scădea, iar persoana va fi forțată să refuze să continue să lucreze (menținând un anumit nivel de putere).
Aceste argumente au fost confirmate în experimente cu participanți umani, când au fost măsurate lactatul și/sau pH-ul sângelui în timpul lucrului cu o sarcină constantă. Concentrațiile de lactat ca răspuns la debutul efortului se modifică rapid în primele 1-4 minute. Apoi indicatorul atinge încet un platou. Majoritatea autorilor folosesc un criteriu empiric pentru a evalua dacă acest indicator atinge un platou: o creștere a concentrației de lactat mai mică de 0,025-0,05 mmol/l/min în perioada cuprinsă între minutul 15 și 20 al unui test cu sarcină constantă. Puterea la care se observă starea maximă stabilă între eliberarea în sânge și utilizarea produșilor de glicoliză (dependența concentrației de lactat de timpul de funcționare la o putere dată atinge un platou) se numește stare maximă stabilă pentru lactat. De regulă, nu este posibilă selectarea perfectă cu acuratețe a sarcinii corespunzătoare puterii staționării maxime pentru lactat. Prin urmare, se efectuează două sau trei încărcări cu o putere selectată empiric și, prin extrapolare, se determină puterea la care se observă rata critică de creștere a lactatului.
S-a dovedit că concentrația medie de lactat a populației la starea de echilibru maximă este de 4 mmol/l. În acest caz se pot observa variații destul de mari (2-7 mmol/l). Nu a fost posibil să se identifice o relație între concentrația de lactat la starea de echilibru maximă și nivelul de antrenament. Cu toate acestea, s-a identificat o relație clară între puterea la care se manifestă starea de echilibru maximă pentru lactat și nivelul de performanță aerobă: cu cât fitness-ul unei persoane este mai mare, cu atât este mai mare puterea la care este atinsă starea de echilibru maximă pentru lactat. Din punctul de vedere al sportivilor de antrenament, starea de echilibru maximă a lactatului caracterizează puterea maximă (viteza de mișcare pe o distanță) pe care un sportiv este capabil să o mențină timp de câteva zeci de minute. În acest caz, distanțele ultra-lungi (maraton) nu sunt luate în considerare, unde unul dintre factorii care limitează performanța poate fi epuizarea rezervelor de carbohidrați.
Indicatori care evaluează indirect tranziția aerob-anaerobă. În ciuda semnificației prognostice evidente a indicatorului maxim de stare de echilibru pentru lactat, această metodă de evaluare a capacității aerobe are un dezavantaj semnificativ - este mai intensă și mai stresantă. Acest lucru impune limitări serioase privind utilizarea acestui test ca instrument de diagnostic de rutină. Având în vedere faptul că majoritatea indicatorilor fiziologici se modifică rapid ca răspuns la o creștere a sarcinii - în primele unu sau două minute, este posibil să se evalueze trecerea de la metabolismul „pur” aerob la cel aerob-anaerob într-un test cu o sarcină în creștere treptată. cu durata pasului de 2-3 minute . Ulterior, în aceleași scopuri, a fost utilizat un test cu o sarcină în continuă creștere cu un gradient de creștere a sarcinii similar. Mulți autori au încercat să propună propriile criterii de identificare a puterii (consumului de oxigen) la care are loc tranziția aerob-anaerobă. Cele mai populare criterii de evaluare a tranziției aerob-anaerobe sunt discutate mai jos.
După cum sa menționat deja, testul de sarcină în creștere este un model care vă permite să evaluați întreaga gamă de răspunsuri fiziologice la sarcini de la minim la maxim. Pentru o interpretare rezonabilă a rezultatelor obținute, este necesar să ne imaginăm ce se întâmplă în organism când puterea se schimbă de la minim la maxim. Se presupune că în timpul unui test de încărcare crescândă, fibrele musculare sunt recrutate în conformitate cu regula lui Henneman. La începutul testului, la putere minimă, sunt activate predominant fibrele musculare de tip I. Odată cu creșterea puterii, unitățile motoare cu prag mai mare sunt implicate în lucru, de exemplu. Sunt incluse fibre de tip IIA și II B. Deși nu se pot face măsurători directe în timpul lucrului dinamic în experimente umane, există o mulțime de dovezi indirecte care confirmă corectitudinea acestei presupuneri. Astfel, în timpul lucrului la un ergometru de bicicletă cu o sarcină constantă de intensitate moderată, s-a demonstrat epuizarea glicogenului în mușchi.