Тема 4. Генетические и средовые факторы развития и изменчивости двигательных качеств

Любая физиологическая функция и каждый процесс в организме че­ловека являются по происхождению генетическими - они запрограммирова­ны в генетической системе, в совокупности генов - генотипе. Развитие двига­тельных функций и качеств каждого индивидуума также осуществляется в соответствии с генетической программой, которая реализуется стабильным набором генов.

Гены контролируют формирование качественных и количественных признаков - фенов, характеризующих индивидуальные черты структуры, метаболизма и функций клеток, тканей, органов, отдельных систем и целого ор­ганизма. Следовательно, формирование моторики, качественные свойства двигательного аппарата и количественные параметры развития силы, скоро­сти, выносливости и пространственно-временной координации движений генетически детерминированы.

Изменчивость признаков, относящихся к отдельным двигательным качествам, зависит от реактивности соответствующих генов на действие разнообразных факторов и условий динамичной внутренней и внешней среды, включая физические нагрузки.

Границы индивидуальной фенотипической изменчивости отдельных признаков, физических качеств и пределы проявления моторных способно­стей в целом контролирует генотип - совокупность унаследованных генов.

Различают онтогенетическую и адаптивную изменчивость двигатель­ных функций, а также их качественных и количественных признаков в про­цессе естественной мышечной деятельности и под влиянием спортивной тре­нировки.

Онтогенетическая изменчивость моторной системы - фундаменталь­ный, необратимый процесс последовательного морфофункционального со­зревания высших корковых и подкорковых структур, осуществляющих про­граммирование, сенсорный контроль и управление развивающимся перифе­рическим нервно-мышечным аппаратом. Этот процесс обеспечивает услож­няющиеся формы двигательной активности, речедвигательную функцию, письмо, множество мануальных функций, обусловленных возрастным разви­тием психики.

Адаптивная изменчивость системы движений и отдельных ее качеств - обратимый, переходящий процесс развития специфических структурных, метаболических и функциональных признаков, характеризующих реакцию индивидуального генотипа в ответ на систематическое воздействие на орга­низм физических нагрузок или особых факторов среды.

Адаптивная фенотипическая изменчивость моторики варьирует на разных этапах онтогенеза, поскольку изменяется норма реакции генотипа по мере биологического созревания и развития личности, способной сознательно использовать психическую энергию как фактор, оптимизирующий адаптацию организма к спортивной деятельности.

Наследуемый человеком генотип определяет допустимые для данной конституции типичные ответы в соответствующих условиях жизнедеятельности и норму реакции в отношении отдельных признаков.

Такие качественные признаки, как структурная организация мозга, ассоциативные связи нервных центров, нейрохимическая активность и фиксация следов памяти и обучаемости, типологические свойства основных ней-родинамических процессов и высших психических функций, межполушарная доминантность мозга в организации сенсомоторных функций и поведения, а также соматическая конституция: пропорции тела, строение опорно-двигательного аппарата, объем мышечной массы и типология волокон - ста­билизируются генетическими механизмами как индивидуальный фенотип, независимо от широкого спектра вариаций условий среды. Поэтому их межиндивидуальная вариабельность в популяции людей ограничивается несколькими типологическими группами. В отношении качественных призна­ков генотипы разных людей имеют узкую норму реакции.

Количественные признаки моторики: параметры интенсивности и частоты генерации ритмических разрядов функциональными центрами большого мозга, возбудимость спинальных мотонейронов и пулов двигательных единиц, дифференциальная чувствительность мышечных рецепторов, мощ­ность мышечного метаболизма и скорость восстановительных реакций и дру­гие физические характеристики - отличаются значительной изменчивостью и широкой нормой реакции индивидуумов. Поэтому границы межиндивидуальных различий популяции людей по количественным признакам моторной способности и выраженности двигательных качеств будут более широкими.

Индивидуальное развитие двигательных функций и проявление мо­торных способностей контролируется множеством взаимодействующих ген­ных комплексов, т.е. полигенными механизмами. В свою очередь, активность генных комплексов, передающих и реализующих генетическую информацию в структуре и свойствах пептидов - первичных признаков, модулируется гормонами. Гормоны, координирующие метаболическую активность всех органов и тканей в процессах роста и развития организма, осуществляют коррекцию активности генов в связи с воздействиями на организм факторов внутренней и внешней среды. Поэтому среди причин, влияющих на степень выраженности и изменчивости признаков в фенотипе проявления силовых, скоростных, координационных способностей и выносливости, необходимо обратить внимание на совокупность факторов генотипической, онтогенетической и внешней среды, усиливающих или, наоборот, тормозящих экспрессию генов и развитие признаков. Если генотипическая среда, в которой протекают интимные полигенные процессы, недосягаема для вмешательства извне, то онтогенетическая среда: условия жизни в семье, социокультурные влияния, рациональное питание, объем, характер и смысловое значение психомотор­ной активности - может быть оптимизирована в соответствии со склонностя­ми индивидуума для полноценного раскрытия его способностей.

Установлена четкая упорядоченность функционирования генных комплексов в клетках отдельных органов и тканей в связи со стадиями индивиду­ального развития. Каждая полигенная система, контролирующая формирова­ние отдельных признаков, периодически усиливает (ускоряет) или снижает (замедляет) свою протеин-синтезирующую активность или полностью вы­ключается.

В результате такой хроногенетической регуляции развитие моторной системы двигательных качеств и признаков проходит ряд критических периодов. К каждому "переломному" моменту развития достигается новый, более совершенный, уровень взаимоотношений структурных элементов, энерге­тических процессов и функций нервно-мышечного аппарата, осуществляется перестройка центральных систем координации движений, повышается адап­тивная способность как моторной системы, так и других систем, обеспечи­вающих повышение физической работоспособности по сравнению с преды­дущим циклом онтогенеза. На этих коротких переходных этапах генетиче­ские механизмы избирательно ограничивают и снижают реактивность орга­низма на определенные внешние стимулы, сохраняя либо повышая воспри­имчивость к воздействиям, наиболее значимым для психомоторного развития индивидуума.

В течение последующих, более продолжительных, сенситивных периодов, когда отдельные генные комплексы временно изменяют свою норму реакции, становятся более "чувствительными" к нейрогормональным и метаболическим модуляторомих активности, возрастает восприимчивость орга­низма к нагрузкам определенной физической направленности. Повышается эффективность специальной тренировки, формируются морфофункциональные "следы" специфической нервной, гормональной и мышечной адаптации, организм приобретает способность к освоению более сложных координации, к проявлению выносливости в отношении скоростно-силовых нагрузок, достигает устойчивости к специфическим стресс-факторам спортивной деятель­ности.

Критические и сенситивные периоды в развитии каждого двигатель­ного качества повторяются неоднократно. Однако если эти благоприятные периоды не используются для усиления тренировки соответствующего каче­ства, то каждый последующий сенситивный период не компенсирует упу­щенных возможностей совершенствования моторики, так как без генетиче­ской регуляции невозможно увеличить структурные и метаболические резер­вы физических качеств. Развитие специфических форм гипертрофии мышц, изменения ультраструктуры мотонейронов, расширение зон синаптических контактов в нервных центрах и нервно-мышечном аппарате, ускорение син­теза ферментов и структурных мышечных белков находится под генетиче­ским контролем и стимулируется нагрузками, адекватными степени физиче­ской зрелости организма на каждом этапе онтогенеза.

Чрезмерные нагрузки, которые истощают пластические и энергетиче­ские ресурсы растущего организма, могут привести к задержке биологиче­ского созревания, снижению адаптивной способности организма, к его перенапряжению и травматизации, нарушению генетической программы индиви­дуального развития.

Различия генетической конституции индивидуумов одного хронологического возраста могут проявляться в разновременности наступления кри­тических периодов в индивидуальном развитии силовых, скоростных, координационных качеств и выносливости, в зависимости от индивидуальных темпов биологического созревания.

Поэтому в планировании и индивидуализации тренировочных нагру­зок необходимо принимать во внимание хроногенетические особенности онтогенеза, темпы биологического созревания организма, проявления акселера­ции или ретардации развития по отношению к календарному возрасту, сте­пень наследственной обусловленности моторных способностей по наиболее выраженным признакам, особенности генетической конституции в целом.