ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИИ НА ОРГАНИЗМ БОЛЬНОГО
Рубрика: При заболеваниях нервной системыВ основу научного обоснования лечебной физической культуры положены достижения русской физиологической школы. Особенностью русской физиологической школы И. М. Сеченова (1829—1905), И. П. Павлова (1849—1936), Н. Е. Введенского (1852— 1922), А. А. Ухтомского (1875—1942) и других ученых является целостное изучение организма в условиях его сложного взаимодействия с окружающей средой. Следует также учесть достижения советской школы физиологов (К. М. Быков, П. К. Анохин, Э. А. Асратян и др.), а также последовательное изучение физиологического действия на организм здорового человека физических упражнений и спорта (А. Н. Крестовников, В. С. Фарфель, В. В. Ефимов и др.).
Ряд наблюдений над действием физических упражнений, назначаемых больным в дозированной форме в условиях лечебных учреждений, позволил уточнить особенности реакций организма и дифференцированно оценивать реактивность больных на дозированные физические нагрузки.
Особенно важное значение для понимания действия физических упражнений на организм больного имеет физиологическое учение И. П. Павлова, позволяющее глубже анализировать патогенетические основы заболевания, раскрывать и объяснять сущность отдельных клинических синдромов и в связи с этим обоснованнее применять в клинике нервных болезней метод лечебной физической культуры.
Физические упражнения, применяемые при заболеваниях нервной системы, оказывают разностороннее влияние на организм через нервный и гуморальный механизмы. Нервный механизм в действии физических упражнений на больного является основным: он определяет не только реакцию всего организма, но также обусловливает все поведение человека в процессе выполнения упражнений.
Со времен Гиппократа физические упражнения рассматриваются как стимуляторы физиологических процессов во всем организме. Это стимулирующее влияние осуществляется через нейро-гуморальный механизм регуляции функций. Так, нервная система вся вовлекается в реактивный ответ на физические упражнения — от клеток коры до периферического рецептора, обусловливая общую реакцию всего организма. К этому необходимо добавить влияние гуморальных сдвигов. При физических упражнениях в тканях работающей мускулатуры образуются вещества преимущественно белкового происхождения (Б. Н. Могильницкий, О. И. Сокольников). Эти продукты Мышечной деятельности, поступая в кровь, оказывают стимулирующее влияние на функцию основных систем.
Таким образом, общее стимулирующее и тонизирующее действие физических упражнений на больных, осуществляемое в первую очередь через нервный механизм, дополняется также гуморальным, включающим как неспецифические вещества (продукты обмена при мышечной деятельности), так и специфические (гормоны). Такое взаимодействие и единство нейро-гуморального механизма обеспечивают общую реакцию больного на различные виды физических нагрузок (см. таблицу).
УЧАСТИЕ ОРГАНОВ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ ОРГАНИЗМА ПРИ ПОКОЕ И НАГРУЗКЕ
(в кубических сантиметрах кислорода в час по Баркрофту)
В связи с вышеизложенным в противовес старым локалистическим представлениям современные взгляды ‘позволяют рассматривать физические упражнения как неспецифический раздражитель, обусловливающий общую реакцию организма больного. В связи с этим метод лечебной физической культуры тем и ценен, что он по самой своей сущности нелокалистичен, чем и объясняется успешность его применения у различных больных.
В ответной реакции больного на физическое упражнение первое место занимает влияние коры головного мозга на регуляцию функции основных систем. Работы А. А. Ухтомского, А. Н. Крестовникова, В. В. Ефимова, Вебера и др. показали, что одно психомоторное представление о физической нагрузке вызывает сдвиги в гемодинамике, газообмене токов действия мышц и др.
Найдено, например, что влияние воображаемой физической нагрузки повышает возбудимость зрительных центров, учащает пульс, повышает максимальное и минимальное артериальное давление (В. В. Ефимов». В. И. Мошков). Таким образом, психогенное восприятие предстоящей физической нагрузки вызывает в организме больного реактивный ответ «настройки» (пусковой механизм), важным звеном в которой является психонервная регуляция физиологических процессов.
При травмах и заболеваниях нервной системы часто наблюдается угнетение психики, больной находится в состоянии заторможенности. Под влиянием сознательно- волевого выполнения физических упражнений снижается психогенное торможение и достигается даже расторможение, обусловленное повышением возбудимости нервной системы (Н. И. Гращенков, А. Н. Крестовников), рассматриваемой некоторыми физиологами как явление облегчения. В этот период как возникновение, так и проведение возбуждения в значительной мере облегчены.
При физических упражнениях в коже, мышцах, сухожилиях, суставах возникают афферентные импульсы, влияющие на характер и направление потоков нервных возбуждений, возникающих в головном мозгу, которые в свою очередь стимулируют развитие нарушенных двигательных функций. И. П. Павлов указывал, что «пассивное воспроизводство определенного движения посылает импульсы в те двигательные клетки коры, раздражение которых вызывает данное движение», и что «раздражение определенных двигательных клеток в коре отмечает определенное движение». Таким образом, при помощи «физических упражнений достигается соответствующая стимуляция двигательных центров. Кроме этого, под влиянием систематической тренировки улучшается функция проводящих нервных путей и периферических рецепторов.
При оценке влияний физических упражнений необходимо также учитывать, что процессы реинтеграции в центральной нервной системе связаны с периферическими афферентными импульсами и протекают под их постоянным влиянием.
Следует помнить, что функциональная перестройка нервной системы может осуществляться только под регулирующим влиянием коры головного мозга, так как при удалении последней у животных никакой перестройки достигнуть не удается (Э. А. Асратян). Это связано с тем, что большие полушария, по учению И. П. Павлова, являются главным органом условных рефлексов и, как указывает К. М. Быков, «кора головного мозга как «бы организует периферию, упорядочивает функциональную деятельность периферических аппаратов, часто навязывая периферии свои закономерности».
Сущность нервного механизма при физических упражнениях состоит в осуществлении процесса упражняемости пораженных систем, что является особенностью лечебной физической культуры и отличает ее от других лечебных методов. При поражениях нервной системы развитие активных движений достигается путем постепенного ослабления дискинезий за счет тренировки сохранившихся механизмов и развития автоматизированное™ движений, а также приобретения новых условных рефлексов. Следует учитывать, что в каждом отдельном случае в зависимости от формы патологического процесса этот механизм приобретает известное своеобразие.
Заболевания и травмы нервной системы нередко сопровождаются нарушением у ряда больных функции нервно-мышечного аппарата, поэтому важное значение в восстановительной терапии приобретают упражнения, которые значительно активизируют физиологические процессы в пораженных мышцах, усиливают их электропотенциал. Наблюдения указывают, что при активном напряжении мышц в них возрастают биотоки, вызывающие увеличение осцилляции. При этом чем глубже поражение, тем менее выражен эффект при напряжении мышц, а по мере их восстановления напряжение мышц вызывает более яркое усиление биопотенциала. Тренировка также влияет на укорочение периода расслабления мышцы после очередного напряжения. Под влиянием регулярного упражнения расслабление мышцы осуществляется в более короткое время, чем до периода тренировки.
Функциональные сдвиги, по данным динамики биотоков, у одного и того же больного в разные периоды курса лечения приведены на рис. 6; при этом как отведение электродов, так и усиление ( 1 мм на 1 mV) были постоянны при всех записях.
Больной С., 26 лет, находился на лечении с диагнозом: состояние после операции в связи с экстрамедуллярной опухолью на уровне IV грудного позвонка. К лечебной гимнастике приступили с 5-го дня после операции.
Наряду с развитием автоматизмов тренировка оказывает влияние на функцию коры головного мозга. Так, при выполнении больным тяжелой нагрузки в нервно- мышечном аппарате развивается гетерохронизм, прекращающий работу мышц. После тренировки, когда мышечный аппарат человека приспосабливается к данной нагрузке, она уже не является для него чрезмерной и перестает вызывать гетерохронизм. Тренировка, устраняя периферическое торможение, как бы отодвигает падение работоспособности. Нервно-мышечный аппарат становится более стабилизированным, причем эта стабилизация развивается в процессе тренировки за счет нервной системы (А. Н. Магницкий). Таким образом, адаптационные и субординационные функции центральной нервной системы занимают центральное место как в процессе утомления, так и в определении степени выносливости организма к мышечной работе, а следовательно, и в тренировке (А. Н. Магницкий).
В механизм реорганизации функции включается также развитие заместительных движений.
Физические упражнения усиливают функциональную «перестройку» всех звеньев нервной системы, оказывая стимулирующее влияние как на эфферентные, так и на афферентные системы. Так как в основе механизма действия физических упражнений лежит процесс упражнения, динамическая «перестройка» нервной системы достигается за счет тренировки функций всей нервной системы от клеток коры головного мозга до периферических нервных волокон. При выполнении физических упражнений усиливаются различные рефлекторные связи (кортико-мышечные, кортико-сосудистые и кортико-вис- церальные, а также мышечно- и висцеро-кортикальные), что способствует более согласованному функционированию основных систем организма. Активное же вовлечение больного в процесс сознательного и дозированного упражнения служит мощным стимулятором субординационных влияний (Н. И. Гращенков, А. Н. Магницкий, А. Н. Крестовников и др.).
Механизм действия физических упражнений следует рассматривать также в свете учения Н. Е. Введенского о парабиозе и торможении. Улучшение функции нервно- мышечной системы под влиянием физических упражнений связано с изменением функциональной подвижности возбудимой ткани. Лабильность нервной системы — это тест, отражающий состояние нервно-мышечного аппарата, изменение которого является одним из главных звеньев в патогенезе заболеваний. Обратное развитие патологического процесса при регулярном применении лечебной физической культуры обычно бывает длительным (месяцы и годы), но полностью соответствует задачам восстановительной терапии.
Наблюдения показывают, что непосредственное влияние каждой процедуры лечебной гимнастики, а также всего курса лечения выражается в повышении лабильности нервной системы.
При оценке терапевтического значения физических упражнений при заболеваниях нервной системы необходимо принимать во внимание закон усвоения ритма» А. А. Ухтомского, сущность которого состоит в том, что заданный ритм при повторении усиливается нервными центрами, начинает осуществляться без волевых усилий и затруднений и автоматизируется. Обогащение условно-рефлекторной деятельности больного под влиянием физических упражнений рассматривается также и в свете закона доминанты А. А. Ухтомского, согласно которому всякое движение, многократно повторяемое, приобретает свойство преимущественно возникать, усиливаясь даже от побочных дополнительных раздражений.
Положительные эмоции при выполнении больным физических упражнений развиваются на фоне безусловных и условных экстра- и интерорецептивных связей (К. М. Быков, А. Н. Крестовников и др.). Отсюда понятно, насколько важно для терапевтического успеха наличие положительных эмоций (бодрость, радость, удовлетворенность и др.), способствующих, с одной стороны, мобилизации различных физиологических механизмов, а с другой — отвлекающих больного от болезненных переживаний.
Но механизм процесса упражнения выходит за рамки физиологического механизма в узком понимании этого слова. Восстановление функций, нарушенных вследствие патологического процесса, методом физических упражнений представляет собой лечебно-воспитательную систему, предусматривающую сознательное и активное участие- больного в сложном процессе упражения.
В понимании механизма действия физических упражнений на больных с заболеванием нервной системы важное значение приобретают взгляды (И. М. Сеченова, И. П. Павлова, И. В. Мичурина) о единстве взаимоотношений организма с внешней средой. Жизнь организма И. П. Павлов рассматривал как непрерывное «уравновешивание» внутренних свойств организма с условиями среды. Ведущей системой в связях организма с внешней средой является центральная нервная система, осуществляющая эту связь с помощью анализаторов (рис.). Не только врожденные, но преимущественно и временные нервные связи (условные рефлексы) обусловливают наиболее идеальные взаимоотношения между организмом и средой. А. А. Ухтомский определял условные рефлексы как «вновь воспитывающиеся рефлексы, т. е. зачатки нового образца поведения». Физические упражнения вырабатывают условные рефлексы, а систематическое их применение обогащает условно-рефлекторную деятельность больного с поражением нервной системы, способствует развитию двигательных навыков, необходимых больному.
Рис. Примерная классификация рецепторов.
Важную роль в нейро-гуморальной регуляции при физических упражнениях играет вегетативная нервная система, симпатическая нервная система, иннервируя мышечную ткань, регулирует в ней обмен веществ, приспосабливая ее к функциональной деятельности. Это регулирующее влияние симпатической иервной системы Л. А. Орбели называет адаптационно-трофическим, считая ненужным глубокое противопоставление трофотропных и энерготропных влияний на мышечную систему. Известна также роль симпатической системы в регуляции химических процессов в тканях. Кровь, взятая непосредственно после физической нагрузки, вызывает учащение и усиление сокращений изолированного сердца лягушки, а на кишке кролика это действие выражается угнетением перистальтики и расслаблением тонуса (В. Н. Мошков, С. А. Мухин).
Физические упражнения улучшают процессы тканевого обмена. Мышечная система в связи с тренировкой обогащается потенциальными элементами обмена—аде- нозинтрифосфорной кислотой (АТФ), фосфагеном, гликогеном и др. (А. В. Палладии, Эмбден); повышается ресинтез фосфорных соединений, а также молочной кислоты в гликоген, в связи с чем молочная кислота в мышцах тренированного человека накапливается в значительно меньшем количестве по сравнению с мышцами нетренированного. Тренировка ведет к уменьшению расхода энергетических веществ в период мышечной деятельности.
Вместе с этим усиливается ферментативная активность в мышцах, увеличивается содержание глютатиона, аскорбиновой кислоты, флавинов. В итоге тренировка приводит к улучшению окислительно-восстановительной фазы обмена. Под влиянием физических упражнений увеличивается также содержание гемоглобина и количество эритроцитов, усиливается фагоцитарная функция крови (А. П. Егоров), что указывает на активизацию функции ретикуло-эндотелиальной системы.
Как указывает А. Н. Крестовников, выработка дыхательного навыка происходит по типу образования условного рефлекса. Гимнастические упражнения, связанные с движениями рук и совпадающие с фазами дыхания, становятся условными раздражителями дыхательного аппарата, что способствует образованию условного проприо- рецептивного дыхательного рефлекса. Словесные указания больному (врача или методиста) следует рассматривать как воздействие на регуляцию дыхания у человека, обусловленную второй сигнальной системой. На основании ряда исследований можно считать, что влияние коры головного мозга на дыхание играет ведущую роль не только в начале, но и в течение всей работы (М. Е. Маршак, А. Н. Крестовников). Кора головного мозга при мышечной работе оказывает не только пусковое, но и корригирующее действие (К. М. Быков), поскольку она в течение всей работы обеспечивает соответствующую легочную вентиляцию, темп и ритм дыхания (М. Е. Маршак).
Согласно современным данным о физиологии дыхания, в легких в момент вдоха возникают афферентные импульсы, сигнализирующие в центральную нервную систему о степени растяжения легочной ткани (К. М. Быков, М. Е. Маршак и др.).
Во время вдоха грудная клетка расширяется в трех взаимно перпендикулярных направлениях: а) в верхней апертуре — преимущественно в переднезаднем, б) в нижней— в боковых, в) в вертикальном направлении — за счет уплощения диафрагмы и приподнимания ребер.
При выдохе происходит обратное явление: грудная клетка спадается, в силу чего уменьшаются межреберные пространства, а диафрагма из уплощенного переходит в, более куполообразное состояние за счет сближения точек прикрепления ее на ребрах, эластичности легочной ткани и сокращения мышц, обусловливающих выдох. Итак, правильное полное дыхание характеризуется равномерным расширением грудной клетки во время вдоха в переднезаднем и боковых направлениях, поднятием грудной клетки и уплощением диафрагмы с выпячиванием передней стенки живота; выдох же сопровождается спадением как грудной клетки, так и стенок живота.
Физические упражнения влияют на органы и системы, развивая и совершенствуя их функцию. Вызывая, например, расширение коронарных сосудов и увеличение функционирующих капилляров в связи с нервным и гуморальными влияниями, они способствуют возрастанию кровоснабжения в самой сердечной мышце, что отражается на трофических процессах и улучшает окислительно-восстановительную фазу тканевого обмена в ней. В итоге упражнением достигается развитие сократительной функции миокарда и увеличение работоспособности сердца.
Вместе с увеличением работоспособности сердца улучшается периферическое кровообращение. Физические упражнения оказывают регулирующее воздействие на сосудистый тонус: они вызывают раскрытие просвета резервной капиллярной сети (Крог, Н. А. Куршаков), увеличение поперечного сечения капилляров, ускорение кровотока и оттока лимфы. При физических упражнениях возрастает количество циркулирующей крови, в связи с чем уменьшаются застойные явления в печени, селезенке, субкапиллярных сплетениях кожи (депо). Таким образом, механизм действия физических упражнений на гемодинамические процессы характеризуется мобилизацией резервной функции сосудистой системы.
Физические упражнения тренируют все резервные и вспомогательные механизмы кровообращения (дыхательные экскурсии грудной клетки и диафрагмы, сокращения и расслабления мышц и др.), что позволяет активизировать венозное кровообращение и способствует борьбе с застойными явлениями, особенно у больных, длительно находящихся на постельном режиме.
Вопрос о регуляции дыхания при физических упражнениях сложен. Установившиеся взгляды на ведущее значение гуморальных влияний на дыхательный центр в настоящее время отчасти поколеблены. Так, усиление легочной вентиляции перед нагрузкой и в начале ее свидетельствует о нервной регуляции дыхания. Работами школы К. М. Быкова (Р. П. Ольнянская) доказано, что усиление дыхания и соответствие его активной мышечной деятельности координируются корковым влиянием. В связи с этим гуморальным раздражителям (концентрация углекислоты, недостаток кислорода, молочная кислота и др.) отводится второстепенное место.
При физических упражнениях существенно активизируется обмен веществ в мышцах и химизм мышечного сокращения. Так, известно, что источником энергии работающих мышц являются происходящие в ней ферментативные и окислительные процессы. Биохимические сдвиги под влиянием мышечной нагрузки изучались еще со времен М. В. Ломоносова и Лавуазье. Особенно большой вклад в изучение этого вопроса внесла русская биохимическая школа во главе с А. В. Палладиным. Принятая в настоящее время теория мышечного сокращения, изложенная В. А. Энгельгардтом, показала непосредственную связь мышечных сокращений с расщеплением аденозинтрифосфорной кислоты.
В начале мышечного сокращения первой по времени и с наибольшей скоростью расщепляется аденозинтрифосфорная кислота. Затем следует более медленный процесс распада фосфагена на креатин и фосфорную кислоту. Наиболее медленно происходит процесс расщепления гликогена дочмолочной кислоты. Образовавшаяся при расщеплении фосфагена фосфорная кислота используется для ресинтеза (восстановления) аденозинтрифосфорной кислоты и фосфагена в окислительно-восстановительной фазе обмена. Восстановительные процессы обеспечиваются преимущественно за счет окисления углеводов при активном участии кислорода.
Как показано новейшими исследованиями мышечного сокращения (В. А. Энгельгардт), последнее осуществляется при участии белков — миозина и актина. Миозин представляет собой сократительное вещество мышцы и обладает свойством расщеплять аденозинтри-фосфорную кислоту. Миофибриллы состоят из актомиозина и представляют собой две длинные нити актина и миозина, скрепленные друг с другом. При действии на них рденозинтрифосфорной кислоты в присутствии ионов калия нити актина и миозина теряют воду и быстро укорачиваются до 1/3—2/3 своей первоначальной длины, причем это сокращение обусловлено изменением концентрации ионов в саркоплазме. Известно, что аденозинтрифосфорная кислота повышает чувствительность мышцы к ацетилхолину и холину и, влияя на возбудимость поперечнополосатой мышцы, вызывает ускорение сокращения.
Процесс тренировки физическими упражнениями оказывает стимулирующее влияние на обмен веществ. Это влияние, осуществляемое через нервную систему, сказывается и на усилении регуляции функционирующих систем со стороны различных химических соединений, обладающих высокой физиологической активностью. Так, специфические химические возбудители — медиаторы (своеобразные гормоны концевого аппарата нервов — симпатии, ацетилхолин) — принимают участие в передаче нервного возбуждения. В связи с этим следует учитывать, что под влиянием физических упражнений и возрастания процесса циркуляции ускоряется передача продуктов мышечной деятельности и дистантных активаторов, действующих на большом расстоянии от места их образования (продукты желез внутренней секреции), что способствует согласованной функции основных систем организма.
Во время выполнения физических упражнений к работающим мышцам притекает большое количество крови, а поэтому больше питательных веществ и кислорода. При систематическом применении физических упражнений мышцы укрепляются, их мощность и работоспособность возрастают.
Учитывая, что в основе механизма действия физических упражнений лежит влияние движений на все звенья нервной системы, лечебная физическая культура показана при различных травмах и заболеваниях центральной нервной системы и периферических нервов. Использование функции движения в процессе упражнения пораженной системы позволяет развивать нервно-мышечные механизмы при расстройствах двигательной функции (парезы, параличи), а следовательно, осуществлять задачи восстановительной терапии при различных поражениях нервной системы.
