Що відбувається коли ви тренуєтеся?
Ви можете відкрити будь-який велосипедний або фітнес-журнал і прочитати там про найновітнішою і найчудовішої тренувальній програмі, яка гарантовано дасть результат в 30 днів або навіть швидше. Як всі ці програми працюють? Або, що важливіше, чи допоможуть в дійсності ці програми поліпшити вашу форму?
Будь-який тип фізичного тренування впливає на вище кісткову мускулатуру, серцево-судинну систему, кількість споживаного кисню і використання енергії (тип і кількість). Одного разу зрозумівши, як певні тренування впливають на ваш організм, ви зможете скласти свій власний тренувальний план.
У цій статті описані зміни, яким піддаються скелетні м'язи під впливом тренувань.
Структура м'язів та фізіологія
Можна приймати м'язи як за єдине ціле, проте будь-який м'яз насправді це дуже складна структура, створена для того, щоб створювати силу і рух. Кожна м'яз складається з безлічі клітин - м'язових волокон, що закінчуються на кінцях сухожиллями. Групи волокон об'єднуються в пучки, а пучки вже складають м'яз. Волокна, пучки і вся м'яз оповита сполучною тканиною. Волокна складають 85-90% від усієї маси м'язів. М'язові волокна зазвичай циліндричної форми і досягають в довжину 2-3 см. Багато волокна не збігаються повністю з напрямком руху в м'язі. Розмір і кількість волокон (які складають площа поперечного перерізу) визначають пікове значення сили, яка може бути проведена м'язом. Швидкість і величина скорочення залежить від довжини м'язового волокна.
М'язові волокна наповнені скорочувальними білками і енергетичними сховищами (мітохондріями). Кожне волокно містить від сотень до тисяч скорочувальних ниток, званих миофибриллами. Кожна миофибрилла містить тисячі актино-миозинових филаментов плюс кілька додаткових білкових структур, що визначають структуру, довжину і активність міозину і актину. Структуровані набори актину і міозину створюють смуги видимі під мікроскопом.
Актин виглядає як ланцюжок бусинок, пов'язаних разом. У нитках актину в розслабленому стані отвори, в котороие входить миозин закриті тропоміозіном.
Міозин виглядає як паличка, на якій на всі боки висять відростки (міозіновие містки), для видобутку енергії, необхідної для роботи, до міозин прикріплюються молекули аденозинтрифосфату (АТФ).
При отриманні нервового імпульсу і при наявності поруч вільних іонів кальцію Ca ++ тропомиозин виходить з каналу і відкриває дорогу міозин для формування актино-міозіновой пари. Молекули АТФ при цьому розпадаються для виділення енергії розриву хімічного зв'язку. При цьому міозіновие містки зачіпляються за актину і «витягають» миозин всередину актину. Відбувається скорочення саркомера.
М'язові скорочення стимулюються нервовими імпульсами з мозку. Вищі моторні нерви передають сигнал в спинний мозок, а потім звідти нижчі моторні нерви передають імпульси безпосередньо м'язам. М'язове волокно підтримує на своїй мембрані електричний потенціал. Нервовий імпульс змінює потенціал на мембрані, що дає можливість позитивно заряджених іонів натрію потрапити всередину клітини змінюючи поступово заряд по всьому волокна. Зміна потенціалу передається всередину волокна по спеціальних трубочках. Деполяризація саркоплазматичного ретикулуму змушує його віддавати позитивно заряджені іони кальцію, які в свою чергу видаляють тропомиозин з Актинові ланцюжків, дозволяючи м'язі скорочуватися.
Як було відмічено раніше, під час скорочення м'язи, молекули АТФ розпадаються для отримання енергії на АДФ (аденозиндифосфат) і неорганічний фосфат. Кальцій має бути перекачано назад в саркаплазматіческій ретикулум перед тим як актин від'єднатися від міозину, дозволяючи волокну розслабиться. Інакше актино-міозіновая зв'язок стане міцною і постійною. Весь процес утворення і розпаду актино-миозинових ланцюжків повторюється до 100 разів на секунду.
При скороченні і розслабленні м'язів енергія розсіюється у вигляді тепла і накопичення в мишах води і вуглекислого газу. При тривалих важких навантаженнях недолік кисню викликає зростання концентрації молочної кислоти в м'язовій тканині, що призводить до зростання кислотності, яка і викликає відчуття тяжкості в м'язах. Крім того, перегрів в м'язах негативно впливає на продуктивність.
Типи м'язових волокон
Існує три типи м'язових волокон. Повільні волокна, відомі так само як Тип I. Вони червоного кольору через те, що в них міститься велика кількість червоного міоглобіну. Ці волокна характеризуються відносно тривалим часом скорочення, низької пікової силою і високою стійкістю до стомлення. Вони містять велику кількість мітохондрій, які окислюють і вуглеводи і жирні кислоти для відновлення АТФ, що особливо добре для тривалих змагань. У біохімічних термінах, ці волокна мають велику кількість окисних ензимів і низька кількість гликолитических, в цих волокнах дуже низька активність АТФази (ензим, який бере участь у розщепленні АТФ).
Швидкі м'язові волокна білого кольору, вони зберігають в собі велику кількість глікогену (ланцюжки молекул глюкози) і АТФ для отримання енергії і мають відносно швидкий час скорочення. Швидкі волокна в свою чергу діляться на два типи: швидкі окисно-гликолитические (рожеві, Тип IIa), із середньою стійкістю до стомлення і гликолитические (білі, Тип IIb), з низькою стійкістю до стомлення. Волокна Типу IIa в змозі підтримувати працездатність навіть після великої кількості скорочень, ці волокна багаті як окисними так і гликолитическими ензимами, а також АТФазой. Волокна Типу IIb бистроутомляеми, але можуть виробляти дуже велика кількість сили за кілька скорочень без відпочинку. Ці волокна використовують для отримання енергії гліколіз і розщеплення АТФ АТФазой.
До речі, м'язова композиція може служити стимулом до розвитку деяких хвороб, наприклад ожиріння та цукрового діабету. Дослідження показали, що хворі на цукровий діабет в основному мають волокна типу IIb. При регулярних тренуваннях ці пацієнти показали поліпшення в контролі рівня глюкози та зниження ваги (на відміну від використання тільки дієти). Невідомо правда, причина переважання волокон типу IIb, чи є це наслідком хвороби або ж зумовлене генетично (що і призводить до набору ваги і розвитку діабету).
Практичне застосування отриманих знань
Розуміння основ м'язової роботи допоможе зрозуміти суть тренувальних рекомендацій. Ви повинні розуміти що тренування змінять:
- М'язову масу, кількість актин-миозинових ланцюжків всередині кожного м'язового волокна;
- М'язову ефективність, за рахунок швидшої передачі нервових імпульсів і поліпшення координації;
- М'язовий метаболізм, в залежності від того, що саме піддається тренуванню, сила, витривалість або і те й інше.
гіпертрофія
Гіпертрофія це збільшення м'язової маси як результат регулярних тренувань. Так само один з найбільш «повільних» результатів тренування, реальна гіпертрофія проявляється не менше ніж через 2 місяці після початку тренувань. Гіпертрофія не є наслідком збільшення не кількості м'язових волокон, а їх розміру. У кожному м'язовому волокні міофібрили стають товщі, а також з'являються нові. Зростання кількості нових м'язових може статися в тому випадку, якщо існуючі міофібрили вже досягли значного розміру. Збільшення числа волокон називається гіперплазією.
Як було зазначено раніше, м'язові скорочення викликаються нервовими імпульсами. Кожне волокно стимулюється одним аксонів. Аксони є частиною однієї нервової клітини або мотонейрона. Один мотонейрон може іннервувати сотні волокон. Такий набір волокон називається моторної одиницею. Чим вище збудливий сигнал, тим більше рекрутується моторних одиниць і відбувається це частіше. Навіть при найбільшому зусиллі, які ви спробуєте розвинути, малоймовірно, що ви зможете рекрутувати все м'язові волокна, складові навантажувати м'яз. Однак при тренуванні можна збільшити число моторних одиниць, використовуваних для скорочення м'язи. Цей ефект проявляється насправді при будь-якому зростанні вашої сили. Іншими словами, ви тренуєте м'язи для більш повного використання через можливі фізіологічні механізми.
Насправді нейромоторние тренування це певна практика підвищує рівень «вміння». Тренуючи нервову діяльність і моторну координацію ви покращуєте енергетичну ефективність роботи м'язів, знижуєте ризик отримання травм і зменшуєте стрес на серцево-судинну систему.
На додаток, нейромоторние тренування допомагають перемагати відчуття втоми. Елітні спортсмени можуть успішно перемагати бажання знизити інтенсивність у відповідь на відчуття втоми. Рефлекс, викликаний втомою, знижує швидкість залучення моторних одиниць до мінімально можливого рівня.
Типи м'язових волокон, revisited
Незважаючи на те, що гени визначають базову м'язову композицію і фізіологію, через тренування можна змінити і тип метаболізму і розмір волокон і розмір капилляризации. Волокна адаптуються до стресу, якому їх піддають під час тренування. Обраний тип тренування буде впливати на ті зміни, які відбуватимуться в них. Але зміни будуть застосовувати тільки до тих складові частини м'язів і самих волокон (органели, ензими и.т.п), які відчувають навантаження вище тієї порогової, яку вони могли б винести. Наприклад мітохондрії будуть рости в розмірі і кількості тільки в тому випадку, якщо вони будуть піддані достатньому аеробного стресу.
При стабільній і правильно підібраною тренуванні витривалості обидва типи волокон збільшують свої аеробні властивості через збільшення кількості і розміру мітохондрій, більшої кількості окисних ензимів, збільшення зберігається безпосередньо в волокнах жиру (для швидшого доступу до джерела енергії), зменшення виробництва лактату. При силовому тренуванні волокна збільшують анаеробні можливості і поліпшують можливості з переробки глікогену, АТФ і КФ, крім того швидкі волокна більшою мірою зростають в розмірі, ніж повільні. Однак, дослідження не підтверджують твердження, що можна конвертувати одні волокна в інші.
Якщо займатися тренуванням витривалості, то будуть рости можливості по спалюванню жиру, збереженню вуглеводів, концентрація молочної кислоти буде рости повільніше. За 2-3 місяці тренувань збільшиться щільність капілярів і потік крові через повільні волокна, в той час як швидкі гликолитические волокна будуть отримувати менше крові.
Якщо зайнятися помірною силовим тренуванням, площа перетину обох типів волокон буде рости, що в свою чергу призведе до зростання сили. Якщо силова підготовка буде інтенсивною, то в товщині будуть рости практично тільки швидкі волокна і при цьому вони будуть втрачати в щільності мітохондрій.
М'язовий біль, яка виникає відразу після інтенсивного тренування викликається браком кисню і погіршенням потоку крові. При регулярному тренуванні, м'язи виростять додаткові капіляри для збільшення потоку крові і отже зростання кількості кисню, що доставляється і поживних речовин.
Відкладене м'язовий біль (1-2 дня після тренування) ймовірно викликається пошкодженням м'язів і сполучної тканини. У молодих спортсменів такі болі з'являються швидше (через 12 годин після тренування), у зрілих спортсменів це може зайняти до 36 годин, можливо через зниження проникності клітинних мембран через старіння.