Изменение физиологических параметров при длительной интенсивной работе

Рассмотрим сегодня еще одну интересную физиологическую работу. В эксперименте оценивается реакция ряда физиологических параметров при работе на уровне и выше так называемой критической мощности (КМ). Для простоты понимания уровень КМ как бы разделяет диапазон интенсивности на две основные зоны: на уровне или ниже КМ возможна условная стабилизация некоторых физиологических параметров и утомление развивается медленно, а на уровне выше КМ утомление развивается очень быстро и о стабилизации метаболических и кардиореспираторных параметров говорить не приходится.

Можно сделать допущение, что уровень критической мощности это уровень анаэробного порога, но в литературе не все так однозначно и корреляция этих параметров требует отдельного рассмотрения.

Сегодня просто посмотрим как ведет себя "физиология" при интенсивной работе в устойчивом и неустойчивом состояниях.

Сам себя не протестируешь - никто не протестирует)

Идея исследования

Изучить метаболические и респираторные реакции на длительную интенсивную работу на велоэргометре с постоянной нагрузкой как на уровне критической мощности, так и немного выше ее.

Испытуемые и дизайн эксперимента

• 8 здоровых молодых мужчин приняли участие в эксперименте;
• Каждый испытуемый выполнил предварительный тест с возрастающей нагрузкой для определения МПК и аэробного (лактатного) порога;
• Данные предварительного тестирования показаны на рисунке 1;

Рисунок 1. Результаты предварительного тестирования испытуемых.

• Далее в разные дни были проведены 5 дополнительных тестов для построения индивидуальной зависимости "мощность работы-время", что в свою очередь позволило расчитать индивидуальную критическую мощность (рис. 2);
• После расчета критической мощности (КМ) каждый испытуемый выполнил еще два теста (в разные дни) на уровне КМ и на уровне немного выше КМ (+15 Вт в среднем);
• Работу необходимо было выполнять 24 минуты или до тех пор, пока испытуемый больше не мог поддерживать заданную мощность;

Рисунок 2. Пример зависимости времени работы от мощности. Зависимость стремится к некоему горизонтальному уровню, который получил название критическая мощность.

Что измеряли

• Потребление кислорода;
• Ректальную температуру;
• Концентрацию лактата, пирувата, катехоламинов в крови;
• Напряжение углекислого газа в крови;
• Кислотно-щелочное равновесие крови.

Результаты

• Значения выполненной работы выше КМ и сама КМ составили в среднем 14,6 кДж и 197 Вт соответственно (рис. 3);

Рисунок 3. Критическая мощность и объем работы выше критической мощности у каждого испытуемого и в среднем.

• КМ была существенно выше, чем мощность аэробного порога у всех испытуемых (в среднем 164%);
• Также КМ соответствовала 69% мощности отказа, полученной в предварительном тестировании;
• Для всех испытуемых тест, проводимый на уровне КМ (т.е. 197±12 Вт), продолжался в течение всех 24 минут;
• Во всех тестах >КМ, кроме одного (т.е. 213±15 Вт), испытуемые утомлялись до достижения целевой продолжительности 24 минут (17,7±1,2 минуты);
• Реакция потребления кислорода на тесты на уровне КМ и на уровне >КМ показаны на рисунке 4;

Рисунок 4. Кинетика потребления кислорода в двух тестах: на примере двух испытуемых и в среднем по группе.

• В тесте на уровне КМ потребление кислорода быстро увеличивалось в течение первых нескольких минут работы, а затем увеличение замедлялось и достигало нового устойчивого состояния на уровне в среднем 2,99±0,11 л/мин (79,4%±31% от МПК) через 18 минут;
• В тесте на уровне >КМ не было очевидного устойчивого состояния и наблюдалось значительное увеличение потребления кислорода в течение последних 4 минут теста (рис. 4);
• В тесте на уровне >КМ потребление кислорода постепенно увеличивалось до достижения значения при утомлении 3,7±0,38 л/мин (97,1±5,9% от МПК)
• Конечное значение потребления кислорода не отличалось от МПК, полученного в предварительном тестировании (у трех испытуемых оно незначительно превышало МПК, у остальных пяти оно было либо равно, либо было немного меньше МПК);
• Концентрация лактата увеличилась как в тестах на уровне КМ, так и в тестах на уровне >КМ (рис. 5);
• На уровне КМ лактат стабилизировался в районе 5,6+0,9 мМоль/л на более поздних этапах работы, тогда как при работе >КМ лактат прогрессивно увеличивался и достигал значения 11,3±1,4 мМоль/л при утомлении (рис. 5);
• Изменение концентрации пирувата было схожим в обоих тестах (рис. 5);

Рисунок 5. Изменение некоторых метаболитов, ионов и газов в крови для двух тестов.

• Реакция бикарбонат-иона в значительной степени зекально отражала реакцию лактата, падая непрерывно и в большей степени для теста >КМ, и приближаясь к новому стабильному уровню в течение ~20 минут для теста на уровне КМ (рис. 5);
• В обоих тестах показатель pH резко падал в течение первых нескольких минут работы (рис. 4). Впоследствии он стабилизировался в тесте на уровне КМ (даже продемонстрировав небольшой рост к концу теста);
• Напротив, в тесте на уровне >КМ показатель pH продолжал снижаться, хотя и более медленными темпами, чем первоначально. В обоих тестах падение pH предшествовало падению PC02;
• Легочная вентиляция показала быстрое увеличение с последующим более плавным ростом как для тестов КМ, так и для тестов выше КМ (рис. 6);
• В обоих случаях наблюдалось быстрое увеличение дыхательного объема, который стабилизировался на среднем значении ~2-5,1;
• Ректальная температура увеличивалась на протяжении всей работы на 0,81 ±0,16°С в конце теста на уровне КМ и на 0,98+0,3°С в конце теста на уровне >КМ относительно значения покоя (37,25±0,35°С). Различия в тепературе были незначительными (рис. 6);
• Катехоламины (норадреналин [NE] и адреналин [E]) также продемонстрировали систематическое увеличение, которое было более выраженным для теста >КМ. Увеличение концентрации норадреналина было существенно больше, чем адреналина для обоих тестов (рис. 6);

Рисунок 6. Изменение адреналина, норадреналина, температуры и параметров легочной вентиляции.

Выводы

В копилку идет еще один хороший материал, позволяющий получить представление о том, как ведут себя некоторые физиологические показатели при длительной интенсивной работе на уровне т.н. критической мощности или немного выше нее.

Связь анаэробного порога и критической мощности буду изучать отдельно. Возможно, это одно и то же явление, а разница появляется только из-за различий в методах диагностики. А может быть и нет.

Похожая работа, но с измерением других параметров у нас на канале есть:

Получить доступ к неопубликованным лекциям, статьям и другим материалам, а также поддержать нашу работу можно на Boosty
Сейчас там опубликованы следующие материалы:
1. Конкурентный тренинг (лекция).
2. Весогонка в единоборствах (лекция).
3. Плиометрика в фитнесе (лекция).
4. Метаболические эффекты упражнений (доклад).
5. Зона жиросжигания - что мы о ней знаем (лекция).
6. Физиология аэробного и анаэробного порогов, МПК (лекция).
7. Все про Дроп-Сет (лекция).
8. Локальное жиросжигание (лекция).
9. Ишемический тренинг. Часть 1 и 2 (научный доклад).
10. Физподготовка в волейболе (три лекции).
11. Биоэнергетика спорта (обзорная лекция).
12. Классификация аэробных и анаэробных упражнений (лекция).
13. Статодинамика: 30 лет обсуждений Часть 1 (лекция).
14. Физиология жиросжигания. Три части. (лекции по 3 часа).
15. NEW! Разное количество повторений. Обзор эффектов для массы, силы и выносливости (лекция).
16. NEW! Предпосылки для локального жиросжигания (доклад).

Дополнительные материалы по этой теме:

Ускоряет ли метаболизм силовая тренировка? Сравнение с тренировкой на выносливость

На каком топливе мы тренируемся? Научные данные

Ускорение метаболизма после тренировки. Кислородный долг. ч.1

Сердце или мышцы - что лимитирует выносливость? Научный эксперимент

Источник: Poole DC, Ward SA, Gardner GW, Whipp BJ. Metabolic and respiratory profile of the upper limit for prolonged exercise in man. Ergonomics. 1988 Sep;31(9):1265-79.