Влияние физической активности на функциональное состояние организма

Опираясь на слова Вернадского, можно смело говорить о том, что по современным представлениям физическая активность является естественно обоснованным, эволюционно сложившимся элементом, непосредственно воздействующим на биологический прогресс. Этот элемент жизни человека определяет развитие его организма и обеспечивает формирование как наиболее совершенных механизмов адаптации к окружающей среде в процессе всего исторического развития (филогенеза), так и улучшению жизнедеятельности в период своего индивидуального развития (онтогенезе). Всё это можно объяснить тем, что в механизме управления двигательной активности в элементарной форме проявляется принцип саморегуляции. Этот элемент является прямым отражением сущности закона оптимизации, а он, в свою очередь, проявляется в стремлении всех живых организмов достичь максимального жизненно важного результата с наименьшими затратами, как энергетическими, так и пластическими. В целом же организме происходит встраивание данной универсальной структуры в функциональную систему высшей регуляции адаптационных механизмов, которую расшифровал и пояснил Пётр Кузьмич Анохин.

Влиянием долгого отсутствия физических нагрузок занималась Г.Л. Соколова. Она говорила о том, что гиподинамия, или длительное ограничение или вообще отсутствие двигательной активности, является достаточно опасным и не физиологическим явлением, которое оказывает разрушающее действие на организм и может приводить к раннему снижению трудоспособности и увяданию живой системы. Имеющиеся нарушения в зрелом организме, вызванные гиподинамией, могут быть ликвидированы. Это возможно, если негативные изменения являются обратимыми. Исправить это можно при помощи введения в жизнь человека своевременных регулярных физических тренировок. И если во взрослом возрасте многие нарушения в работе организма являются поправимыми, то в детском и подростковом возрасте, в возрасте обучения в школе и университете, данные нарушения не могут быть в последствии ничем компенсированы.

Физиологами научно установлено, что гиподинамия представляет наибольшую опасность и угрозу для здоровья на ранних стадиях онтогенеза и в период полового созревания. Явление гиподинамии негативно сказывается на темпах роста ребёнка, происходит угнетение многих биохимических процессов, а также страдает нормальное функционирование генетического аппарата клеток. Так же было выявлено, что весомые отклонения наблюдаются со стороны нервной системы. Дестабилизируется работа головного мозга, что проявляется в нарушении функционирования высшей нервной деятельности и снижении показателей работоспособности мозга [1].

Однако несмотря на неоспоримую важность и пользу хотя бы минимальной двигательной активности, состояние гиподинамии становится превалирующим в жизни большинства современных людей. Они, как правило, предпочитают проводить своё время в максимально комфортных условиях, не напрягая тело и мозг физическими тренировками. Этот образ жизни во многом был «создан» достижениями современной цивилизации. Все новые блага определяют тот комфорт, в условиях которого проживают люди в наше время, этот комфорт лишает человека двигательной активности из-за того, что она просто становится не нужна.

Современные данные показывают, что на данном этапе развития общества образ жизни студента далёк от идеала. Зачастую они не занимаются систематически и целенаправленно физической культурой, они слишком малоподвижны. Такое двигательное бездействие может привести к тому, что негативные последствия гиподинамии, которые в таком случае точно коснутся растущего и развивающегося организма, непременно отразятся на физическом и умственном развитии, эмоциональном и психическом состоянии обучающегося, и, естественно, на здоровье в целом. Этого можно легко избежать, если всего лишь внедрить в свою жизнь оптимальную двигательную активность, ведь она является одним из основных врождённых факторов физического и психического развития человека, функционирования всех органов и их систем на должном, физиологическом уровне.  

Чтобы понять, как именно двигательная активность в принципе влияет на человеческий организм, необходимо разобраться в её функциях. Научная практика и реальная жизнь показывает, что двигательная активность играет разнообразные и очень важные роли. Она выполняет как минимум десять важнейших функций: моторную, побудительную, творческую, тренирующую, защитную, стимулирующую, терморегуляционную, биоритмологическую, речеобразующую, корректирующую [19]. Рассмотрим каждую из них отдельно.

Моторная функция. Данная функция позволяет осуществлять адекватное взаимодействие человека с окружающей его средой, формировать разнообразные двигательные реакции. Всё это необходимо человеку, так как посредством их осуществления происходит налаживание внешних контактов с природной средой. Всё это также является проявлением трудового процесса. Процесс функционирования и регулирования происходит за счёт вовлечения всех уровней центральной нервной системы и гормонального аппарата: коры больших полушарий головного мозга, мозжечка, ствола мозга, лимбической системы, базальных ганглиев и спинного мозга. Такая интеграция всех составляющих центральной нервной системы в управление двигательной адаптации показывает насколько многогранна значимость двигательной активности для нормальной жизнедеятельности организма. Двигательная активность является пусковым элементом для множества ключевых процессов, протекающих в организме человека, а значит она обеспечивает все функции и прогресс организма в разных аспектах.  

Побудительная функция. Ранее уже было отмечено, что занятия физическими упражнениями являются естественной физиологической и биологической потребностью человека. Удовлетворение данной потребности, потребности в движении в должном объёме, является жизненно важным пунктом, наряду со всеми остальными требованиями организма. Потребность в двигательной активности является врождённой, она генетически закодирована. Однако это не всё.  Закодирован также объём необходимых движений в единицу времени (сутки). В процессе осуществления побудительной функции потребность в моторной активности выступает внутренней движущей силой, позволяющей производить взаимодействие организма с окружающей его внешней средой и возможности приспособления, совершенствования адаптации к изменяющимся условиям среды.

Творческая (развивающая) функция. Илья Аркадьевич Аршавский огласил теорию, согласно которой двигательная активность – это ведущий фактор онтогенеза, индивидуального развития организма человека, начиная с рождения и до конца жизни. Во время физических нагрузок происходит стимуляция процессов анаболизма, за счёт чего осуществляется не только возмещение, но и накопление белка и энергии, таким образом, возникает избыточный анаболизм.

Рабочий цикл обмена веществ выглядит следующим образом: трата – восстановление. Было показано, что при двигательной активности этот цикл имеет свойство не только возвращаться к начальному уровню, но и превышать его. Данное явление получило название суперкомпенсации энергетических трат. Оно, как и говорилось ранее, является избыточным анаболизмом. Данное явление является основой прогресса в развитии организма. Его уровень и степень определяется характером выполняемой работы. Степень же восстановления, в свою очередь, определяет последующую интенсивность энергетики, в том числе и клеточного дыхания. На каждом же последующем этапе развития сохраняется ведущая роль двигательной активности, за ней сохраняется статус важнейшего фактора онтогенеза.

Данное явление носит название «энергетическое правило скелетных мышц». Его сущность состоит в том, что протекание всех энергетических процессов в разные моменты времени и возрастные периоды, все морфологические и функциональные изменения и преобразования в структуре и работе сердечно-сосудистой и дыхательной систем, которые обуславливают их обеспечение, в индивидуальном развитии каждого человека находится в прямой зависимости от уровня и степени развития его скелетной мускулатуры. Таким образом, можно сделать вывод, что двигательная активность обуславливает совершенствование и в целом жизнеспособность многоклеточного организма, начиная со стадии эмбриогенеза и продолжается это на протяжении всего онтогенеза.

Исследователями было выявлено, что максимально полноценное проявление уровня жизнеспособности организма зависит от того, насколько высок показатель главного компонента энергетики – янтарной кислоты. Это обуславливается тем, что данная кислота обеспечивает наиболее высокий темп энергетики, в связи с этим в онтогенезе так называемая «янтарная энергетика» является двигателем физиологического прогресса. Двигательную активность можно назвать «тягловой силой» энергетики всего организма. Функциональное сокращение скелетных мышц вызывает расход многих богатых энергией соединений, таких как АТФ и прочих, а также энергетических субстратов, например, липидов и углеводов. Эти траты по мере физиологического напряжения перекрываются избыточным анаболизмом. Исходя из этого, можно сделать вывод, что творческая функция двигательной активности носит положительный эффект в процессе жизнедеятельности и развития организма. Он проявляется только при условии наличия двигательной активности, но, если она будет умеренной, оптимальной и систематической.

Тренирующая функция. Физическая нагрузка может быть универсальным тренирующим фактором, который может оказать благоприятные изменения со стороны биохимических, структурных и функциональных составляющих, при условии, что данная активность будет умеренной и систематической. Масштабное влияние физических нагрузок на организм, с точки зрения тренирующей функции, обуславливается тем, что реакция организма на неё протекает по принципу системности, в данный процесс вовлекаются различные уровни организации адаптационных механизмов: нейрогуморальная регуляция, исполнительные органы и вегетативное обеспечение.

Феликс Залманович Меерсон сформулировал теорию индивидуальной адаптации, согласно которой в процессе физической тренировки можно выделить два этапа. Первый этап – это «срочная» адаптация, она несовершенная, и второй этап – это совершенная адаптация, «долговременная».

 «Срочная» адаптация является генерализованной мобилизацией той мобильной системы, которая ответственна за конкретную отдельную деятельность (адаптацию) до предельно достижимого уровня. На этом этапе есть несколько глобальных задач:

1. мобилизация энергетических ресурсов организма и их распределение с избирательным направлением в органы и ткани функциональной системы адаптации;

2. потенциация работы самой этой системы;

3. формирование структурной основы "долговременной" адаптации [9].

Второй этап, «долговременная» адаптация, формируется не сразу, а постепенно. Это формирование происходит в процессе длительных или же множественных воздействий на организм физических нагрузок.  Данный этап начинается с переходной стадии, которая характеризуется началом синтеза нуклеиновых кислот и белков, определяется гормональными и прочими факторами, приводящими к избирательному росту отдельных структур в клетках тех органов, которые входят в состав функциональной системы, ответственной за определённую адаптацию. Данный процесс охватывает такие звенья функциональной системы, как нейрогуморальное, двигательное и вегетативное. Это приводит к построению особого разветвлённого структурного «следа», который повышает показатель мощности системы в целом.

Последний этап данного процесса – стадия, стоящая на вершине «устойчивой» адаптации, она характеризуется формированием структурного «следа».

Из всего вышесказанного видно, что увеличение массы, физической выносливости, процесс увеличения митохондрий и электрического потенциала скелетных мышц, является результатом постоянных, систематических физических нагрузок. Положительные морфофункциональные изменения наблюдаются также в механизме работы нервной и гуморальной регуляции, а ещё в структуре и функционировании кровеносной, дыхательной и выделительной систем. Благодаря этому повышается возможность адаптации организма в целом и происходит укрепление здоровья.

Решающая роль генетического аппарата клеток, его функций, которые ответственны за происхождение и управление движениями, определяет такие глобальные, масштабные системные изменения, а также разные преобразования в системе и работе органов и их систем, как результат наличия в жизни человека регулярных физических тренировок. Наблюдается это на всех уровнях организации двигательной активности, таких, как исполнительный, регуляторный и обменный звенья. 

Если давать организму систематическую оптимальную физическую нагрузку, будет происходить увеличение структурных генов. На них происходит транскрипция информационной РНК, что является необходимым условием для синтеза белков, в частности митохондриальных, мембранных, сократительных и прочих индивидуальных их видов. Это объясняет, почему при двигательной активности создаётся возможность увеличения темпов активации транскрибирования РНК, что обеспечивает ускорение роста клеток в условиях менее интенсивного включения в работу каждой генетической матрицы. Это обуславливает возникновение условий для оптимизации функций, которые обеспечивают достижение конечного полезного результата при том, что энергетические затраты минимальны.

Итоговым результатом данные преобразований является повышение показателей жизнеспособности всего организма, происходит укрепление физического, психического, эмоционального здоровья.

Защитная функция. Физические тренировки, несомненно, несут за собой положительный эффект для организма. Он включает в себя два звена. Первый аспект – специфический, он проявляется в выносливости всего организма по отношению к физическим тренировкам. Второй же аспект – неспецифический, он характеризуется повышением устойчивости организма к негативным действиям разнообразных факторов внешней среды, а также заболеваниям. Именно этими звеньями определяется профилактическая, или защитная функция систематической, адекватной, умеренной двигательной активности.

Рядом исследователей было установлено, что неспецифический аспект имеет профилактическое значение и выражается в нескольких аспектах. Так, он имеет место в процессе повышения устойчивости к болевым ощущениям, ко всем негативным, отрицательным эмоциям, у студентов и школьников – к повышению работоспособности во время обучения, но это не самое главное. Гораздо важнее, особенно для человека, живущего в современном обществе, то, что осуществляется повышение устойчивости психики к негативным факторам, которые способны вызывать повреждение сердечной мышцы и нарушению работы кровеносной системы, в возникновении которых ключевую и решающую роль играют стрессовые ситуация и неблагоприятная для психики обстановка.

В основе такого неспецифической, защитной функции двигательной активности при неблагоприятных изменениях в работе сократительной деятельности сердца и процесса коронарного кровообращения, которые вызываются воздействием стрессовых ситуаций, лежат составляющие структурного «следа» определённой адаптации. Прежде всего данное адаптационное изменение в центральных и периферических механизмах, которые приводят к их экономному функционированию, а также к увеличению мощности антиоксидантной системы сердечной мышцы, что защищает сердце от разрушения.  

При сердечно-сосудистых заболеваниях физическая натренированность организма также приносит свои положительные плоды. Такой благодатный эффект характеризуется двумя особенностями:

1. У людей, имеющих какие-либо отклонения в здоровье сердечно-сосудистой системы, значение систематических двигательных нагрузок возрастает в несколько раз. Это объясняется тем, что при наличии хотя бы минимально тренированного тела, протекание уже возникших болезней происходит гораздо легче и выздоровление наступает быстрее. К таким болезням можно отнести, например, острая транзиторная ишемия или инфаркт миокарда.

2. Однако такая натренированность позволяет не только облегчить протекание болезни и ускорить наступление выздоровления, но и способна предупредить само возникновение болезни.

Такие адаптационные особенности во многом связаны с тем, что проявляется уменьшение вероятности развития разнообразных факторов риска у натренированных людей. Это объясняется тем, что у данной категории людей имеются соответствующие компоненты структурного «следа» адаптации.

На этом роль физических нагрузок не заканчивается. Двигательная активности в умеренных количествах и с адекватной нагрузкой способствует процессу восстановления механизмов саморегуляции многих жизненно важных процессов организма во время выздоровления. Так происходит исправление дефектов, вызванных различными болезнями. Физическая нагрузка способствует переводу энергообмена на более мобильный янтарный уровень. Это определяет более высокую психологическую стрессоустойчивость всего организма к разнообразным негативным факторам внешней или внутренней сред.  

Стимулирующая функция. Скелетные мышцы человеческого тела являются мощным генератором биотоков, а они, в свою очередь, представляют собой главный раздражитель головного мозга. Поступают данные раздражающие сигналы не из внешней среды, как, к примеру, звук или свет, а из внутренней среды в виде биотоков изнутри самого организма. Такие биотоки синтезируются в мышцах, находящихся в состоянии напряжения, они направляются в головной мозг по механизму обратной связи. Такое явление называется мышечной чувствительностью. На практике во время сокращения и расслабления мышц происходит возбуждение специализированных проприорецепторов, мышечных рецепторов. Они посылают нервные импульсы в головной мозг.

Чем интенсивнее прохождение нервных импульсов, тех самых биотопов, тем интенсивнее происходит стимуляция мозга, особенно это касается коры больших полушарий. В данных случаях говорят о том, что происходит повышение коркового тонуса. Установлено, что чем выше этот тонус, тем продолжительность и уровень бодрствования. Отсюда видно, что двигательная активность как бы «заряжает» мозг. Существует несколько видов физических нагрузок, и одна из них называется «утренней зарядкой», понятно, что такая активность осуществляется по утрам. Как раз она предназначена не для тренировок, а для стимуляции деятельности органов и их систем.

Двигательная активность влияет и на гормональный фон, как уже отмечалось ранее. Физические нагрузки в нужном объёме вызывают активацию синтеза эндорфинов, это так называемые «гормоны счастья». Они вызывают возникновение положительных эмоций, этим они способствуют налаживанию гармонии в жизнедеятельности всего организма.

Терморегуляционная функция. Для поддержания гомеостаза, постоянства внутренней среды организма, в частности температуры тела, нужен постоянный и непрерываемый приток энергии в виде тепла. Значительное влияние мышечный компонент оказывает на механизм внутренней продукции тепла в организме. На ранней стадии мышечного сокращения происходит достаточно быстрое выделение тепла, это характерно для периода, когда отсутствуют явные признаки напряжения и сокращения мышечного волокна. На последующих этапах, когда мышца начинает сокращаться интенсивнее и производить работу, интенсивное выделение тепла продолжается, так как прохождение превращений химической энергии в механическую не проходит по идеальному плану и данная теплота является показателем сокращения. Однако помимо теплоты сокращения существует теплота расслабления. Она выделяется тогда, когда наступает процесс расслабления мышечной ткани, чаще всего это следствие отсутствия работы.  

Из всего вышесказанного становится понятно, что поддержание температурного постоянства тела человека обусловлены наличием мышечной теплопродукции, это так называемый сократительный термогенез.

Биоритмологическая функция. Известно, что каждая функция организма является заритмованной. Это значит, что они действуют в определённо заданных ритмах, они называются биологическими ритмами, или, если короче, биоритмами. Все биоритмы живого образования объединяются в некую системы, и объединение это происходит по принципу соподчинённости, или иерархичности. В такой иерархии главными выступают биоритмы центральной нервной системы (ритмов биотоков головного мозга). Остальные же биоритмы являются ведомыми.

Елена Борисовна Сологуб, учёная из института физической культуры имени Лесгафта, определила, что ритмические физические упражнения, как, например, бег или ходьба, способны к перестройке ритмики биотоков головного мозга. Такие изменения записывается в виде кривой, которая называется электроэнцефалограммой. Установлено, что электроэнцефалограмма коры больших полушарий головного мозга, которая отвечают за регуляцию движений, при ритмической двигательной активности возникают ритмы. Они получили название «меченые ритмы». Такие ритмы представляют собой медленные потенциалы биотоков головного мозга, они проявляются в активности движений, их так же называют синхронизаторами ритмов головного мозга. В условиях постоянного многократного повторения ритмической двигательной активности, «меченые ритмы» выступают в качестве «рефлекса на время». Это означает, что «меченые ритмы» отмечаются в электроэнцефалограмме тренированного человека даже тогда, когда в данный момент физическая активность отсутствует.

Данные ритмы начинают проявляться только в соответствующей нужной обстановке и при мысленном воспоминании и «проигрывании» определённых физических упражнений. Более того, это характерно для спортсменов, ведь перед любым выступлением на соревнованиях они мысленно воспроизводят каждое своё дальнейшее действие. Такой приём позволяет запустить те самые «меченые ритмы», то есть определённую программу нервных действий. Благодаря этому происходит создание необходимых условий подготовки головного мозга для активации его работы в нужном направлении.

Корректирующая функция. В начале рассмотрения сущности этой функции стоит отметить, что физически упражнения разного уровня сложности являются абсолютно доступным средством совершенствования своего тела и поддержания своего здоровья. С помощью периодической двигательной активности происходит достижение не только физического совершенства, но также ещё и достаточно устойчивая согласованность работы внутренних органов человека, а ещё совершенствуются некоторые функции нервной системы и многих психических процессов. 

Многие психологи сообщают о том, что у той категории людей, для которых характерно снижение подвижности некоторых нервных процессов, проявляется некоторая скованность в движениях, угловатость тело и замедленность восприятия любой поступающей информации. Отмечается также достаточно вялая и отрешённая реакция на всё вокруг происходящее. Такие люди это за собой постоянно замечают, всё правильно осознают, из-за чего идёт нагрузка на нервную систему, как следствие они нередко от этого страдают. Следствием этого является постоянное недооценивание себя, принижают свои возможности. Их неотъемлемой частью и главное чертой становится нерешительность. Таким людям присущи достаточно серьёзные проблемы с общением, заметная и неуместная стеснительность, постоянная угрюмость и чрезмерная скованность.

Один известный психолог, Алексей Леонтьев, предоставил примеры физических упражнений, которые могут устранить данные дефекты. В данной ситуации помогает именно мышечная работа, а именно тренировка мышц в состоянии напряжения и расслабления (релаксации). Было выявлено, что постоянное чередование сокращения и расслабления мышечных волокон позволяет натренировать подвижность всех нервных процессов. Данные занятия носят как профилактическое, так и леченое значение. Особенно хороши они для достаточно инертных людей, не проявляющих инициативу ни в одной ситуации, в которую они попадают, абсолютно нерешительных, слишком мнительных и склонных к постоянным переживаниям и даже депрессиям. Данной категории людей хорошо помогают такие виды активности, как бег, катание на коньках, прыжковые упражнения, в том числе и со скакалкой, разнообразные спортивные игры. 

Следовательно, занятия физической культурой и спортом способны оказывать разнообразное и разносторонне влияние на состояние всего организма в целом. Они способствуют не только физическому совершенствованию, но и влияют на правильное развитие и поддержание на должном уровне нервных и психических процессов. Если обобщить всю перечисленную пользу, можно сказать, что двигательная активность помогает развиваться личности достаточно гармонично, при этом поддерживая и улучшая физическое и психологическое здоровье.

 И последняя функция – это речеобразующая. Постоянные физические нагрузки и поддержание мышц в деятельностном активном состоянии способствует не только совершенствованию умственной работоспособности, но и развитию речи. Многие учёные указывают на наличие тесной связи функции речи с физическими нагрузками, начиная с периода раннего детства. Наиболее значительно это для выполнения деятельности, требующей точной координации в движении пальцев рук. Если развивать такую координацию у детей раннего возраста, можно ускорить проявление их речевых навыков, а в последствии их усовершенствовать.

Такое положительное воздействие физической нагрузки на речеобразующую функцию в период раннего онтогенеза объясняется тесной морфологической взаимосвязью, непосредственным близким расположением друг с другом в коре больших полушарий головного мозга центров регуляции движений кисти и речи.  

Таким образом, можно говорить о том, что всякая двигательная активность выполняет большое количество разнообразных важных функций. И помимо своей основной, моторной, которая способна обеспечить взаимодействие организма человека с окружающей его средой и последующую адаптация, она помогает запустить и во многом определяет в итоге разнообразные ключевые процессы, которые оптимизируют нормальную жизнедеятельность организма человека. Целенаправленная, систематическая и адекватная двигательная активность в виде хотя бы элементарной физической культуры должна быть положена в основу правильной организации здорового и гармоничного образа жизни каждого студента.