Возрастная физиология: (Физиология развития ребенка) - Марьяна Безруких 53 стр.

Скелетные мышцы. Под влиянием половых гормонов (особенно тестостерона) наступают значительные изменения в развитии мышечных волокон. Начинают быстро увеличиваться в поперечнике белые волокна (II тип), обладающие мощным сократительным аппаратом и преимущественно анаэробным механизмом энергообеспечения. Эти волокна к концу IV стадии составляют до 50 % общего объема мышц. Абсолютное количество волокон I типа при этом практически остается неизменным, что в конечном счете приводит к появлению качественно новой структуры всех смешанных мышц человека. Именно в этот период формируются те энергетические возможности и сократительные свойства скелетных мышц, с которыми человеку суждено прожить всю оставшуюся жизнь (не считая периода старения, когда скелетные мышцы подвергаются деструктивным изменениям). На окончательное формирование свойств мышц влияет и гормональный фон, и характер двигательной активности человека (особенно целенаправленная тренировка), но в значительной мере эти свойства обусловлены генетическими факторами, тесно связанными с типом телосложения. В этом возрасте по составу скелетных мышц можно выявить потенциальных чемпионов, особенно в таких видах спорта, где наследственность играет ведущую роль.

Работоспособность. Качественные изменения, происходящие в строении скелетных мышц, самым непосредственным образом влияют на их функциональные возможности. Так, максимальное потребление кислорода, по относительной величине которого принято судить об аэробной производительности организма, обычно не только не растет, но даже может снижаться, если не проводить специальных тренировок, направленных на поддержание и развитие аэробных возможностей. Это обусловливается снижением относительного количества красных (аэробных) медленных волокон I типа в составе смешанных скелетных мышц. Тем не менее физические возможности подростка на этой стадии повышаются. Это обеспечивается созреванием механизмов регуляции сократительной активности мышечных волокон и межмышечной координацией. Появление четко различающихся между собой по функциональным свойствам мышечных волокон дает то преимущество, что мышца может реагировать на исходящий из нервных центров импульс-приказ строго прицельно, а потому наиболее экономично. Дифференцировка мышечных волокон, завершающаяся на IV стадии полового созревания, создает благоприятные условия для тренировки всех двигательных качеств. Повышается надежность работы скелетных мышц, а вместе с ней значительно, во много раз, увеличивается работоспособность.

Белые (анаэробные) волокна, бурно развивающиеся в этот период, обладают целым рядом положительных свойств: они толще, а следовательно, скорость их сокращений выше; они не нуждаются в доставке кислорода во время работы и не зависят от функциональных возможностей кровообращения и дыхания. За счет анаэробных процессов у подростков этой возрастной группы существенно расширяется зона субмаксимальной и максимальной относительной мощности. Поэтому в эти годы можно эффективно развивать скоростные, силовые и скоростно-силовые качества; можно целенаправленно готовить бегунов на средние дистанции и спринтеров, штангистов и борцов, метателей и прыгунов. Более ранняя специализация во всех этих видах спорта нередко оборачивается нарушениями в развитии и бессмысленными потерями как для тренеров, так и для самих юных спортсменов.

Работоспособность в зонах умеренной и большой мощностей, где энергообеспечение зависит от своевременной доставки кислорода, также увеличивается. Это связано в первую очередь с улучшением координации в деятельности вегетативных функций при мышечной работе.

Начиная с этого возраста комплексный подход к развитию двигательных качеств школьников наиболее эффективен. Созревание быстрых скелетно-мышечных волокон и нервных спинальных центров, управляющих их сокращением, значительно уменьшает время двигательных реакций, позволяет совершенствовать силу, а также ловкость и другие проявления координации движений. Исчезает угловатость движений, формируется их пластический рисунок. Не случайно с этого времени подростки начинают увлекаться танцами.

Энергетика. Изменения, происходящие в морфофункциональном статусе организма, и прежде всего увеличение массы тела, сказываются и на процессах обеспечения организма энергией, что приводит к заметному возрастанию суточной потребности в пище. В среднем она составляет 12 МДж (2900 ккал). Однако индивидуальные колебания достаточно велики - от 8 до 16 МДж. Это зависит от многих факторов, и в первую очередь от массы тела и уровня основного обмена на единицу массы, т. е. тех непременных затрат энергии, которые обязательны для поддержания устойчивой работы постоянно функционирующих органов. Не все ткани организма с равной скоростью расходуют энергию: для печени, мозга, почек и некоторых других органов характерен сравнительно интенсивный обмен; мышцы, а также кожа и некоторые другие ткани в состоянии покоя расходуют мало энергии; доля энергетических затрат жировых клеток и костной ткани относительно всех энергетических затрат организма незначительна.

У представителей торакального типа телосложения относительно велики размеры печени, легких и других органов с высоким уровнем энергетического обмена - для них характерен и более высокий уровень основного обмена. У подростков с дигестивным типом телосложения значительную часть массы тела составляет метаболически инертный жир, у них величина основного обмена на единицу массы тела значительно ниже. Уже одного этого различия в телосложении достаточно, чтобы величины основного обмена у подростков с разным типом телосложения различались на 20–30 %. В этом же состоит основная причина различий в интенсивности энергетического обмена у мужчин и женщин: в женском организме всегда количество жира в 1,5–2 раза больше, чем в мужском при одинаковых росте и массе тела.

Значительные различия в потребностях в пище связаны с различиями затрат на движение. К этому возрасту спонтанная двигательная активность снижается, однако у некоторых подростков ощутимо повышается специализированная двигательная активность, связанная с трудовыми процессами или спортом. Поскольку затраты на движение в среднем составляют половину суточных энерготрат, подростки с высокой и низкой двигательной активностью могут очень существенно различаться по потребности в пище.

Потребление пищи должно соответствовать минимальным потребностям человека с учетом его телосложения и двигательной активности. Часто худые люди едят много, но не толстеют, тогда как некоторые тучные, как ни ограничивают себя в еде, избавиться от лишнего веса не могут. Регулярность в приеме пищи, ее качественный состав и количество - важнейшие компоненты оптимального физиолого-гигиенического воспитания в подростковый период, особенно на IV стадии полового созревания, когда формируются многие поведенческие стереотипы, определяющие дальнейший жизненный путь. Особое внимание следует уделять тем подросткам, которые имеют избыточный вес. Это бывает связано с гормональными нарушениями, но чаще всего они вторичны, а первично - нарушение пищевого поведения (подросток привыкает много есть и при этом мало двигается).

Жировые депо в этом возрасте характеризуются большой динамичностью: идет интенсивный липолиз (распад жиров) и новый их синтез. При терморегуляционном термогенезе, вызванном длительным воздействием низких температур, активируется окисление жиров. Значительным потребителем продуктов липолиза являются и скелетные мышцы, функционирующие в стационарном режиме в зоне умеренных (аэробных) нагрузок. Поэтому полезны игры на свежем воздухе, плавание, пеший и водный туризм.

V стадия полового развития

Наступление этой стадии у девочек в большинстве случаев происходит в 15–16 лет, реже - в 13–14, у мальчиков в основном в 16–17, иногда в 18 лет, т. е. уже не в подростковом, а в юношеском возрасте. Темп полового созревания во многом определяется наследственностью, в частности типом телосложения. Так, у представителей астенического и астено-торокального типов половое созревание происходит сравнительно медленно, а половая зрелость наступает в возрасте 16–17 лет. У подростков мышечного и дигестивного типов половое созревание завершается в среднем на 1,5–2 года раньше. Люди с разным типом телосложения не только различаются внешне, их физиологические системы также функционируют по-разному (табл. 17). Поэтому определение типа телосложения имеет важное значение для индивидуальной характеристики подростка и юноши.

Приблизительно определить тип телосложения можно при помощи весоростового индекса. Для этого величину веса тела в килограммах нужно разделить на величину роста в метрах, возведенную в третью степень. Так, например, если вес тела 15-летнего мальчика 64 кг, а рост 1,76 м, то индекс равен 64:1,76 = 11,7, т. е. его телосложение ближе всего к мышечному типу. В табл. 18 приведены весоростовые коэффициенты, характерные для представителей различных типов телосложения в возрасте от 7 до 16 лет.

Таблица 17

Морфофункциональные свойства, характерные для людей разных типов телосложения

Таблица 18

Весоростовой индекс у детей школьного возраста с разным телосложением

Физическое развитие. Обычно считается, что на завершающих этапах полового созревания, к началу юношеского возраста, основные физиологические системы уже созрели. Однако данные, полученные в последнее время, свидетельствуют, что это далеко не так. Результаты антропометрических измерений по 26 показателям свидетельствуют о том, что в этом возрасте продолжаются изменения в соотношении различных частей тела (его длины, ширины плеч, ширины тела). Эти преобразования тесно связаны с изменениями гормонального фона. Хотя внешние признаки указывают на завершение полового созревания, однако существенные гормональные перестройки, связанные с половым созреванием, еще продолжаются. В юношеском возрасте устанавливаются новые взаимоотношения между отдельными звеньями эндокринной системы, обеспечивающие совершенствование регуляторных процессов и их экономизацию.

Вегетативные функции. Важнейшая физиологическая особенность этого этапа развития - резкое расширение резервных возможностей органов и систем вегетативного обеспечения. Это расширение идет двумя путями: за счет развития функциональных возможностей периферических органов (к 17 годам системы вегетативного обеспечения выходят по большинству показателей на зрелый уровень функционирования) и за счет совершенствования центральных механизмов управления. В качестве примера рассмотрим процессы, связанные с мышечной деятельностью и ее вегетативным обеспечением. Периферическим звеном здесь являются скелетные мышцы. Хотя их строение в основном определено уже на предыдущем этапе развития, когда закладываются соотношения волокон различных типов (формируется метаболический и функциональный профиль), созревание волокон продолжается и в юношеском возрасте. Это проявляется в увеличении размеров (поперечника) волокон, их гликогеновых и жировых запасов. Все это существенно раздвигает рамки функциональных возможностей мышц. Одновременно повышается качество регулирования. На смену неэкономичным реакциям приходят очень специфичные, оптимальные по величине изменения именно тех показателей деятельности вегетативных систем, от которых зависит успешное решение двигательной задачи. Экономизация реакций проявляется, например, в резком снижении чувствительности дыхательного центра: одно и то же увеличение напряжения углекислого газа в крови приводит в юношеском возрасте к значительно меньшим сдвигам в легочной вентиляции, чем у детей и подростков. Более экономичными становятся терморегуляторные реакции как при изменении температуры окружающей среды, так и во время мышечной деятельности. При мышечной работе, умеренной и большой мощности, между системами кровообращения, дыхания, терморегуляции и другими вегетативными системами отрабатывается тонкое взаимодействие, основанное на установлении минимального числа необходимых взаимосвязей, и лишь при утомлении оптимизация этих взаимодействий нарушается.

Работоспособность. В результате всех этих изменений, затрагивающих периферические и центральные физиологические механизмы, резко возрастает надежность функционирования всех систем организма. Это значительно повышает работоспособность. Юноша может выполнить объем работы (при сопоставимой ее интенсивности) примерно в 20–30 раз больший, чем ребенок 9-10 лет. Такое колоссальное увеличение работоспособности - результат не только увеличения размеров тела и структурных перестроек, но и оптмизации регуляторных процессов: совершенствуется как гормональная, так и нервная регуляция.

Организация движений. Возраст от 11–12 до 14–15 лет отличается большой индивидуальной вариативностью движений, индивидуальной спецификой их формирования и развития. На этом этапе развития происходит интенсивное формирование связей в системе регуляций движений.

11 лет - возраст совершенствования способности центральных структур к интеграции афферентных и эфферентных сигналов, обеспечивающей высокое качество биодинамических характеристик движения. Однако эндокринные перестройки, связанные с половым созреванием, оказывают свое влияние на механизмы регуляции движений. Точностные движения 11-летних детей наиболее близки к движениям взрослых и отличаются от них только по показателю точности и максимальным значениям скоростей и ускорений. Совершенствование управления движениями от 10 к 11 годам идет не только по пути улучшения количественных и качественных параметров движения (максимальная скорость, точность) и приближения их к показателям взрослых, но и по линии совершенствования механизма взаимодействия мышц сгибателей и разгибателей. Именно это взаимодействие обеспечивает точное соответствие программируемых характеристик движения конкретным пространственным условиям. К 11–12 годам улучшаются функции бинокулярного, монокулярного, центрального и периферического зрения, а после 12 лет монокулярная оценка удаленности предмета становится достаточной для исполнения точного моторного действия рукой. Возраст 12 лет оказывается "переломным" и для бинокулярного контроля за движениями. К 13–14 годам уже достаточно развиты зрительно-моторные функции, обеспечивающие точность многих двигательных действий (попадание, метание в цель).

На предыдущем возрастном этапе основным видом коррекции по ходу движений была зрительная информация, а в 13–15 лет эта роль переходит к мышечной чувствительности. При этом наиболее интенсивный прирост точности движений характерен для движений, выполняемых обеими руками (бимануальных).

Таким образом, для двигательной системы ребенка на рассматриваемом этапе онтогенеза характерно совершенствование интеграции ее функциональных элементов и одновременно усиление относительной независимости ряда регулируемых подсистем. Об этом свидетельствуют интенсивное развитие к 14–15 годам билатеральной регуляции движений руки, совершенствование функции управления точностью движений, меньшая зависимость процессов регуляции от объема и характера экстрорецептивной и кинестетической афферентации.

Исследование центральных механизмов регуляции произвольных движений выявило, что к концу подросткового возраста формируется близкий к дефинитивному тип вовлечения переднецентральных отделов коры в реализацию двигательной деятельности. Однако период полового созревания и связанное с ним изменение функционального состояния организма определяют специфику центральной регуляции движений на этом этапе развития, несколько замедляя ее совершенствование и даже ухудшая ее в периоды наиболее интенсивной гормональной перестройки всех функций организма.