Адаптация к физическим нагрузкам
Источник: «Программы тренировок», научное изд.
Автор: профессор, доктор наук Тудор Бомпа, 2016 г.
Содержание
Силовая тренировка и нервно-мышечная адаптация
Систематические силовые тренировки приводят к структурным и функциональным изменениям, или адаптациям, в организме. Уровень адаптации виден по размеру и силе мышц. Величина этих адаптаций прямо пропорциональна требованиям, которые предъявляют к организму объем (количество), частота и интенсивность (нагрузка) тренировок, а также способности организма адаптироваться к этим требованиям. Организм рационально адаптируется к стрессу возрастающей физической деятельности. Иными словами, если организм сталкивается с требованием, рационально большим, чем то, к чему он привык, и тренированные физиологические системы получают достаточно времени, чтобы прийти в себя, организм адаптируется к стрессовому фактору, становясь сильнее.
Еще несколько лет назад мы считали, что силу определяет в основном площадь поперечного сечения (ППС) мышцы. Как следствие этого, силовые тренировки использовались для увеличения «размера мотора» - т.е. для производства мышечной гипертрофии. Однако, несмотря на то, что ППС является наилучшим способом предсказать индивидуальную силу[1], исследования силового тренинга с 1980-х гг. (и такие авторы, как Зациорский и Бомпа) стали уделять больше внимания нервному компоненту силового выражения. Основная роль нервной системы в силовом выражении хорошо документирована в исследовании 2001 г.[2].
Нервная адаптация к силовому тренингу
Нервная адаптация к силовому тренингу включает в себя растормаживание ингибиторных механизмов, а также улучшение внутри- и межмышечной координации. Растормаживание влияет на следующие механизмы:
- Нервно-сухожильное веретено - сенсорные рецепторы, расположенные в местах соединения мышечных волокон с сухожилиями, вызывающие рефлекторную ингибицию мышц, которые они обслуживают, при чрезмерной нагрузке, либо сокращая, либо пассивно растягивая их.
- Клетки Реншоу - тормозные вставочные нейроны (интернейроны), расположенные в спинном мозге, роль которых заключается в том, чтобы контролировать работу альфа-мотонейронов, таким образом предотвращая мышечный ущерб в результате судорожных сокращений.
- Супраспинальные ингибиторные сигналы — сознательные или бессознательные ингибиторные сигналы, поступающие из мозга.
Внутримышечная координация имеет следующие компоненты:
- Синхронизация - способность сокращать двигательные единицы одновременно или с минимальной задержкой (до пяти миллисекунд).
- Активизация - способность одновременно задействовать двигательные единицы.
- Кодирование частоты - способность увеличивать частоту разряда двигательных единиц, чтобы вырабатывать больше силы.
Адаптация внутримышечного координационного переноса
Адаптация внутримышечного координационного переноса происходит от одного упражнения к другому, пока существует специфическая двигательная модель (межмышечная координация). Например, максимальное произвольное задействование двигательных единиц, развившееся посредством тренировки максимальной силы, может быть перенесено на определенный спортивный навык, если спортсмен знает технику. Задача макроциклов максимальной силы - улучшить активизацию двигательных единиц первичных мышц, тогда как макроциклы мощности работают в основном на кодировании частоты. Вопреки распространенному мнению эти два аспекта внутримышечной координации - активизация и кодирование частоты - играют в выработке мышечной силы более определяющую роль, нежели синхронизация.
Адаптация межмышечного координационного переноса
Межмышечная координация, в свою очередь, это способность нервной системы координировать «звенья» кинетической цепи, таким образом делая телодвижение более эффективным. Со временем, когда нервная система заучивает движение, тот же вес активизирует меньшее количество двигательных единиц, что дает большему количеству двигательных единиц возможность активизироваться при более высоких нагрузках (см. рис. 1, а и b). Следовательно, ключом к увеличению веса, поднимаемого в том или ином упражнении в течение продолжительного срока, является тренировка межмышечной координации (технические тренировки).
Несмотря на то, что гипертрофическая реакция на тренировки проявляется незамедлительно[3], повышение уровня белка в мышцах становится очевидным только через шесть недель или позже[4][5]. Этот белок, представляющий собой специфическую адаптационную реакцию на заданные тренировки, стабилизирует достигнутую нервную адаптацию. Так следует читать знаменитое исследование Моритани и де Ври (см. рис. 2), поскольку когда начинают происходить нервные адаптации, они не сразу полностью реализуются и не являются абсолютно стабильными. Таким образом, чтобы со временем увеличивать силу, нужно обращать внимание на описанные нами факторы. Это особенно важно в случае межмышечной координации, которая позволяет увеличивать нагрузки в средний и продолжительный сроки на основании постоянно повышающейся эффективности систем организма, а также специфической гипертрофии.
Анализ зон интенсивности тренировки
Годами восточноевропейские методисты и тренеры использовали зоны интенсивности тренировки как границы повторного максимума, чтобы разрабатывать и анализировать программы силовой тренировки. Согласно большей части литературы по методологии силового тренинга, лучшие зоны для выработки максимальной силы - это зоны 2 и 1 (нагрузка от 85 процентов и выше). В последнее время в центре внимания оказалась уже не зона 1 (нагрузка выше 90 процентов), а зона 3 (нагрузка от 70 до 80 процентов). Эта перемена произошла на базе полевого опыта тяжелоатлетов (кроме болгарской и греческой школы и их североамериканских двойников, которые очень часто использовали очень высокоинтенсивную нагрузку и, что неудивительно, отличались печальной историей положительных результатов анализов на допинг), а также русских и итальянских пауэрлифтеров. Таким образом, анализ лучших программ тяжелой атлетики[6] и пауэрлифтинга показал концентрацию тренировочных нагрузок в зоне 3. Опять же, идентификация зоны 3 как самой значимой зоны для развития максимальной силы - это фундаментальная перемена, поскольку почти вся классическая литература, посвященная силовому тренингу, утверждает, что нагрузка для тренировки максимальной силы должна составлять 85 процентов от повторного максимума или выше.
Полевые опыты показали, что:
- большая часть адаптаций нервно-мышечной системы, необходимых для увеличения максимальной силы, требует нагрузки ниже 90 процентов от повторного максимума; и
- период подвергаемости нагрузкам в размере 90 процентов и выше (необходимых для конкретной адаптации к этому диапазону интенсивности) должен быть очень кратким.
В таблице указаны нервно-мышечные адаптации для каждого диапазона интенсивности. Из этой таблицы мы узнаем, что:
- большая часть увеличения внутримышечной координации требует нагрузки выше 80 процентов;
- большая часть увеличения межмышечной координации требует нагрузки менее 80 процентов; и
- мы должны использовать полный спектр интенсивности, чтобы увеличить нервно-мышечные адаптации и, соответственно, максимальную силу.
Нервные адаптации в соответствии с зонами силового тренинга
|
Адаптации |
ЗОНЫ ИНТЕНСИВНОСТИ (% 1RM) | |||||
|
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 | |
|
40-60 |
60-70 |
70-80 |
80-85 |
85-90 |
90-100 | |
|
Внутримышечная координация: | ||||||
|
• Синхронизация |
**** |
**** |
**** |
**** |
**** |
**** |
|
• Активизация |
** |
*** |
**** |
**** |
**** |
**** |
|
• Кодирование |
**** |
*** |
*** |
*** |
**** |
**** |
|
Межмышечная координация |
**** |
**** |
*** |
*** |
** |
* |
|
Растормаживание ингибиторных механизмов |
* |
*** |
*** |
*** |
**** |
**** |
|
Специфическая гипертрофия |
** |
**** |
**** |
*** |
** |
** |
Адаптационный стимул: ****- очень высокий; ***-высокий; **-средний; *-низкий. Предполагается, что все нагрузки должны происходить посредством самого взрывного (и технически правильного) концентрического действия, которое допускает нагрузка.
Учитывая тренировочную методологию, мы можем сделать следующие выводы из этой таблицы.
- В подготовительный период с ограниченным временем развития максимальной силы - или в тех случаях, когда тренировка одной группы спортсменов, скорее всего, продлится только один сезон, - средняя интенсивность макроциклов максимальной силы выше (80-85 процентов от повторного максимума).
Этот подход обычно преобладает в командных видах спорта.
- В подготовительный период в индивидуальном виде спорта с достаточным количеством времени на развитие максимальной силы -особенно когда многолетняя перспектива проецирует постоянный прогресс в течение среднего и продолжительного срока - план периодизации силы должен быть сосредоточен в основном на межмышечной координации. Следовательно, средняя, не пиковая, интенсивность, используемая в макроциклах максимальной силы, ниже (70-80 процентов).
- Тем не менее, при развитии максимальной силы каждый план периодизации начинается с более низкой интенсивности, большим количеством времени под нагрузкой в течение подхода и сосредотачивается на технике, так чтобы более высокая интенсивность впоследствии вырабатывала более высокое мышечное напряжение.
Этапы адаптации
Поскольку могут происходить различные типы адаптации, периодизация силы предлагает семь этапов, которые соответствуют физиологическому ритму реакций нервно-мышечной системы на силовой тренинг. Семь этапов - это анатомическая адаптация, гипертрофия, максимальная сила, конверсия, поддержание, перерыв и компенсация. В зависимости от физиологических требований спорта периодизация силы подразумевает последовательное сочетание хотя бы четырех этапов: анатомической адаптации, максимальной силы, конверсии в специфическую силу и поддержания. Все модели периодизации силовой тренировки начинаются с анатомической адаптации. Далее мы кратко обсудим пять из семи возможных этапов. Оставшиеся два -используемые во время тейперинга и переходного периода - будут рассмотрены в последующих главах.
Этап 1: анатомическая адаптация
Этап анатомической адаптации закладывает основу для других тренировочных этапов. Само название отражает тот факт, что основная цель силовой тренировки - не достичь немедленной перегрузки, но вызвать постепенную адаптацию организма спортсмена. На этапе анатомической адаптации делается акцент на «пререабилитацию» в надежде предотвратить необходимость реабилитации. Основными физиологическими целями данного этапа являются: (1) укрепление сухожилий, связок и суставов, чего можно достичь при большем объеме тренировок, чем в оставшуюся часть года, и (2) повышение содержания минералов в костях и увеличение количества соединительной ткани. Помимо этого, вне зависимости от вида спорта этап анатомической адаптации улучшает состояние сердечно-сосудистой системы, бросает адекватные вызовы мышечной силе, тестирует и побуждает спортсмена тренировать нервно-мышечную координацию для моделей силовых движений. В центре внимания данного этапа - не увеличение площади поперечного сечения мышц, но подобный результат также может явиться ее следствием.
Сухожилия укрепляются посредством периода под нагрузкой в течение подхода, который длится от 30 до 70 секунд (в это время аэробная лактатная система является главной энергетической системой). Доказано, что высвобождаемые молочной кислотой ионы водорода стимулируют рост гормона и, следовательно, синтез коллагена, что также стимулирует эксцентрическая нагрузка[7][8][9][10][11][12]. Поэтому большая часть периода под нагрузкой проходит в эксцентрической фазе упражнения (3-5 секунд на повторение). Мышечный баланс достигается как использованием равноценного тренировочного объема между мышцами-агонистами и антагонистами вокруг сустава, так и посредством более полноценного использования односторонних упражнений вместо двухсторонних.
Этап 2: гипертрофия
Гипертрофия - увеличение размера мышцы - один из наиболее явных признаков адаптации к силовому тренингу. Две главные физиологические цели данного этапа - это (1) увеличение площади поперечного сечения мышц путем повышения содержания в них белка и (2) увеличение способности сохранять высокоэнергетические субстраты и энзимы. Многие принципы гипертрофических тренировок схожи с принципами бодибилдинга, но есть и различия. Например, в спортивных гипертрофических программах используется в среднем более низкое число повторений в подходе, средняя нагрузка выше, а интервал отдыха между подходами больше.
В дополнение к этому спортсмены всегда должны стараться как можно быстрее передвигать тяжесть во время концентрической фазы ее поднятия. Бодибилдеры тренируются до полного утомления, используя сравнительно легкие или умеренные нагрузки, тогда как спортсмены полагаются на более тяжелые нагрузки и концентрируются на скорости движения и отдыхе между подходами. Хотя гипертрофические изменения происходят как в быстрых, так и медленных волокнах, спортивная тренировка мышечной гипертрофии сильнее изменяет быстрые волокна[13][14]. Когда подобная тренировка приводит к хроническим изменениям, это дает сильную физиологическую базу для тренировки нервной системы.
Когда мышца вынуждена сокращаться против сопротивления, как бывает в силовом тренинге, приток крови к активной мышце внезапно усиливается. Это непостоянное усиление, известное как краткосрочная гипертрофия или «насос», временно увеличивает размер мышцы. Краткосрочная гипертрофия появляется при каждой силовой тренировке и обычно продолжается один-два часа после окончания тренировки. Хотя положительные моменты единичной силовой тренировки быстро утрачиваются, накопительные бонусы множества сессий приводят к состоянию спортивной гипертрофии, вызванной структурными изменениями на уровне мышечных волокон. Подобный эффект держится, поскольку он вызван увеличением размера мышечных нитей. Эту форму гипертрофии предпочитают спортсмены, использующие силовой тренинг для улучшения спортивных показателей. Таким образом, мышечные адаптации приводят к более сильному мышечному мотору, который готов принять и применить сигналы нервной системы.
Этап 3: максимальная сила
В большинстве видов спорта развитие максимальной силы является, наверное, самой важной составляющей. Максимальная сила зависит от диаметра области поперечного сечения мышцы, способности задействовать быстрые мышечные волокна, частоту их активизации и способность одновременно задействовать первичные мышцы, вовлеченные в то или иное движение[15]. Эти факторы подразумевают структурные и нервные изменения, происходящие в результате тренировок с умеренной нагрузкой, которая поднимается взрывными движениями, а также с тяжелыми нагрузками (до 90 процентов от теста повторного максимума или даже выше). Эти адаптационные реакции также могут вызывать эксцентрические тренировки с нагрузками выше 100 процентов от теста повторного максимума, хотя на практике такие тренировки применяются лишь в редких случаях.
Популярность тренировок, направленных на развитие максимальной силы, уходит корнями в положительное развитие относительной силы. Во многих видах спорта - например, в волейболе, гимнастике и боксе, - необходима повышенная генерация силы без сопутствующего увеличения массы тела. На самом деле рост максимальной силы без сопутствующего увеличения массы тела характеризует этап развития максимальной силы как тренировку центральной нервной системы[16].
Спортсмену могут пойти на пользу традиционные методы тренировки максимальной силы, такие как упражнения с высокой нагрузкой и максимальным отдыхом (три-пять минут) между подходами. Однако чтобы увеличить вес, который спортсмен поднимает за упражнение в течение продолжительного срока, важно тренировать межмышечную координацию (тренировка техники). Со временем нервная система запоминает телодвижения, та же нагрузка активизирует меньшее количество двигательных единиц, таким образом оставляя больше двигательных единиц свободными для активизации более высокими нагрузками. В дополнение к этому концентрическое действие должно быть взрывным, чтобы активизировать быстрые мышечные волокна (отвечающие за более высокую и быструю генерацию силы) и достичь наибольшей специфической гипертрофии.
Таким образом, тренировка межмышечной координации - наиболее предпочтительный метод тренировки общей силы. То есть она дает базу для дальнейших макроциклов, в которых внутримышечная координация тренируется путем более высоких нагрузок и более продолжительных периодов отдыха. Более того, периодизация силового тренинга дает постоянную нагрузку и воздействие на нервную систему, изменяя нагрузки, подходы и методы тренировки.
Физиологическая выгода для спортивных показателей заключается в способности спортсмена конвертировать прирост силы и, возможно, мышечной массы в специфическую силу, которая требуется в конкретном виде спорта. Подготовительная работа закладывает основу, увеличение мышц генерирует силу, а адаптация тела к тяжелым нагрузкам улучшает способность произвольно задействовать самые большие моторы (быстрые двигательные единицы). Когда создается связь сознания с мышцами, физические требования того или иного вида спорта определяют следующий этап.
Этап 4: конвертация в специфическую силу
Футболисты развивают спортивную гипертрофию для улучшения скорости, ловкости и мощности.
В зависимости от вида спорта, за этапом тренировки максимальной силы могут следовать три фундаментальных варианта: конвертация в мощность, силовую выносливость или мышечную выносливость. Конвертация в мощность или силовую выносливость достигается использованием умеренно тяжелых нагрузок (40-80 процентов от повторного максимума), при этом нагрузку нужно двигать как можно быстрее. Разница заключается в продолжительности подходов. Задействуя нервную систему, такие методы, как баллистические тренировки и плиометрические тренировки верхней и нижней половины тела, улучшают высокоскоростную силу спортсмена или способность задействовать и активизировать активные быстрые двигательные единицы. Сильная база максимальной силы необходима для увеличения частоты выработки силы. На самом деле даже тренировка максимальной силы с высокими нагрузками, поднимаемыми на низкой скорости, вызывала прирост силы у спортсменов, если они пытались двигать нагрузки как можно быстрее[17].
В зависимости от требований вида спорта мышечную выносливость можно тренировать на короткий, средний и долгий срок. Главная энергетическая система для краткосрочной мышечной выносливости - это анаэробная лактатная, тогда как средняя и долгосрочная мышечная выносливость в основном аэробные. Конвертация в мышечную выносливость требует куда больше, чем 15-20 повторений за подход; на самом деле может потребоваться 400 повторений за подход вместе с метаболическими тренировками. Метаболические тренировки и тренировки на мышечную выносливость фактически преследуют одни и те же физиологические тренировочные цели.
Вспомним, что организм пополняет запас энергии для мышечных сокращений посредством совместных действий трех энергетических систем: анаэробной алактатной, анаэробной лактатной и аэробной. Тренировка на конвертацию в мышечную выносливость требует повышенной адаптации аэробной и анаэробной лактатной систем. Основные задачи аэробных тренировок включают улучшение физиологических параметров, таких как работа сердца, биохимических параметров, таких как повышенная плотность митохондрий и сосудов, что приводит к большей диффузии и использованию кислорода, и метаболических параметров, которые приводят к повышенному использованию жира как энергии и повышенной частоте избавления от молочной кислоты и ее повторного использования. Физиологическая, биохимическая и метаболическая адаптация нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем оказывает неоценимый положительный эффект на спортсменов во многих видах спорта на выносливость. Чтобы улучшить показатели в видах спорта, где требуется мышечная выносливость, за тренировкой максимальной силы должно следовать сочетание специфических метаболических тренировок и специфических силовых тренировок, которые подготовят организм к требованиям спорта.
Этап 5: поддержание
Когда нервно-мышечная система адаптируется для максимальных показателей, пора испытать прирост силы. К сожалению, многие спортсмены и тренеры работают тяжело и стратегически по мере приближения соревновательного сезона, но перестают тренировать силу, когда сезон начинается. На самом деле поддержание стабильной и сильной базы, сформированной во время предсоревновательных периодов, требует от спортсмена продолжения тренировок во время соревновательного сезона. Неспособность спланировать хотя бы одну сессию в неделю, посвященную силовому тренингу, приводит к понижению результативности или быстрому утомлению в течение сезона.
Оставаться на ногах всегда легче, чем упасть и снова пытаться встать. В периодизацию тренировки силы входят планирование этапов, оптимизация физиологических адаптаций и планирование поддержания результатов в течение сезона. Когда сезон закончится, опытные спортсмены могут отдохнуть две-четыре недели, чтобы восстановить разум и тело.
Для того чтобы стимулировать организм и добиться оптимальных показателей, требуется время, планирование и упорство. Физиология помогает составить программу, но улучшение показателей достигается посредством практического применения многочисленных принципов и методик, присущих периодизации тренировки силы.
Читайте также
- Адаптация мышц к нагрузке
- Адаптация мышц к тренировки на выносливость
- Оценка адаптации организма на физические упражнения и тренировки
- Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам Меерсон Ф З
Источники
- ↑ Lamb, D.R. 1984. Physiology of Exercise: Responses and Adaptations, 2nd ed. New York: MacMillan Publishing Company.
- ↑ Broughton, A. 2001. Neural mechanisms are the most important determinants of strength adaptations. Proposition for debate. School of Physiotherapy, Curtin University.
- ↑ Ploutz, L., et al. 1994. Effect of resistance training on muscle use during exercise, Journal of Applied Physiology, 76: 1675-1681.
- ↑ Moritani, X, and deVries, H.A. 1979. Neural factors versus hypertrophy in the time course of muscle strength gain. American Journal of Physical Medicine 58 (3): 115-30.
- ↑ Rasmussen, R.B., and Phillips, S.M. 2003. Contractile and nutritional regulation of human muscle growth. Exercise and Sport Sciences Reviews 31 (3): 127-31.
- ↑ Roman Suarez, I. 1986. Levantamiento depesos—Periodo competitivo. La Habana, Cuba: Editorial Cientifico Tecnico.
- ↑ Crameri, R.M., et al. 2004. Enhanced procollagen processing in skeletal muscle after a single bout of eccentric loading in humans. Matrix Biology 23 (4): 259-64.
- ↑ Miller, B.F., et al. 2005. Coordinated collagen and muscle protein synthesis in human patella tendon and quadriceps muscle after exercise. Journal of Physiology 567 (Pt 3): 1021-33.
- ↑ Babraj, J.A., et al. 2005. Collagen synthesis in human musculoskeletal tissues and skin. American Journal of Physiology—Endocrinology and Metabolism 289 (5): E864-69.
- ↑ Doessing S. and Kjaer. 2005. Growth hormone and connective tissue in exercise. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, 15(4): 202-210.
- ↑ Kjaer, M., et al. 2005. Metabolic activity and collagen turnover in human tendon in response to physical activity. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions 5 (1): 41-52.
- ↑ Kjaer, M., et al. 2006. Extracellular matrix adaptation of tendon and skeletal muscle to exercise. Journal of Anatomy 208 (4): 445-50.
- ↑ Tesch, P.A., Thorsson, A., and Kaiser, P. 1984. Muscle capillary supply and fiber type characteristics in weight and power lifters. Journal of Applied Physiology 56:35-38.
- ↑ Tesch, P.A., and Larsson, L. 1982. Muscle hypertrophy in bodybuilders. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology 49 (3): 301-6.
- ↑ Howard, J.D., Ritchie, M.R., Gater, D.A., Gater, D.R., and Enoka, R.M. 1985. Determining factors of strength: Physiological foundations. National Strength and Conditioning Journal 7 (6): 16-21.
- ↑ Schmidtbleicher, D. 1984. Sportliches krafttraining. Berlin: Jung, Haltong, und Bewegung bei Menchen.
- ↑ Behm, D., and Sale, D.G. 1993. Intended rather than actual movement velocity determines velocity-specific training response. Journal of Applied Physiology 74:359-68.
