VO2MAX

КИСЛОРОД И КОНЦЕПЦИЯ VO2MAX

Показатель VO2max считается одним из самых общедоступных (он есть в продвинутых спортивных часах), но и одним из самых непонятных для любителя бега. Зачем он нужен, откуда он берется, стоит ли использовать его как ориентир для отслеживания прогресса? Попробуем разобраться.

Бегуны всех уровней, от увлеченных любителей до профессионалов, ищут пути для повышения эффективности тренировок для улучшения результатов и установления новых рекордов. Бег на длинные дистанции требует от участников большого объема тренировок на выносливость для преодоления постоянного физиологического стресса. Различные способы манипуляции физиологическими параметрами для улучшения выносливости и эффективности бегунов ведутся вот уже более 30 лет, хотя остается достаточное количество вопросов. Большинство методик, известных сегодня, появились в результате многочисленных проб и ошибок, а чёткое научное обоснование получили лишь некоторые из них.

Длительное время показатель максимального потребления кислорода (VO2max) используется в качестве некоей «магической пули», позволяя выстраивать тренировки на основании его значения и проводить анализ производительности и прогресса атлета. Но так ли он хорош, всем ли подходит и можно ли на него полагаться?

Считается, что для каждого увлеченного бегом человека, показатель VO2max (или VDOT у Дэниелса) фактически определяет его талант или потенциал. Величина VO2max определяет максимальное потребление кислорода, и это один из наиболее часто используемых показателей для отслеживания прогресса в тренировках.

Конечно, все мы слышали про невероятные цифры VO2max у многих профессиональных спортсменов: Lance Armstrong (84 мл/кг/мин), Steve Prefontaine (84,4 мл/кг/мин), Bjørn Dæhlie (96 мл/кг/мин) и многих других. Но нужно ли уделять такое пристальное внимание этим цифрам? Если говорить вкратце, то нет.

В противоположность бытующему мнению, VO2max – это просто измерение, оно не характеризует тренированность или потенциал атлета. Фактически, среди нескольких тренированных бегунов невозможно определить быстрейшего, основываясь только на показателе VO2max. Измерение VO2max не очень точно отражает важнейшие процессы транспорта и утилизации кислорода в мышцах. Попробуем для начала внимательно рассмотреть этот показатель, его составляющие, а также влияние, которые различные этапы транспорта кислорода оказывают на VO2max.

КОНЦЕПЦИЯ VO2max.

Термин «максимальное потребление кислорода» впервые был описан и использован Hill (5) и Herbst (6) в 1920-х годах. Основные положения теории VO2max гласили:

1. Существует верхняя граница потребления кислорода;

2. Существует естественная разница в значениях VO2max;

3. Высокий VO2max необходим для успешного участия в забегах на средние и длинные дистанции;

4. VO2max ограничен способностью сердечно-сосудистой системы переносить кислород к мышцам.

Показатель VO2max характеризует максимальное количество используемого кислорода, и рассчитывается путем вычитания количества выдохнутого кислорода из количества поглощенного кислорода. Поскольку VO2max используется для количественного описания ёмкости аэробной системы, показатель находится под влиянием большого количества факторов на длинном пути кислорода от окружающей среды до митохондрий в мышцах.

Формула для расчета VO2max: VO2max= Q х (CaO2-CvO2),

Где Q – сердечный выброс, CaO2 – содержание кислорода в артериальной крови, CvO2 — содержание кислорода в венозной крови.

Это уравнение принимает в расчет объем крови, перекачиваемый нашим сердцем (сердечный выброс = ударный объем х частота сердечных сокращений), а также разницу между уровнем кислорода в крови, притекающей в мышцы (CaO2 – содержание кислорода в артериальной крови) и уровнем кислорода в крови, оттекающей от мышц к сердцу и лёгким(CvO2 — содержание кислорода в венозной крови). По сути, разница (CaO2-CvO2) представляет собой количество кислорода, поглощенного мышцами. Хотя для практических целей измерение VO2max имеет небольшое значение, развитие способности более эффективно потреблять и утилизировать кислород влияет на производительность бегуна.

Поглощение и утилизация кислорода, в свою очередь, зависят от целого ряда факторов, которые встречаются на длинном пути кислорода. Движение кислорода от атмосферного воздуха до митохондрий называется кислородным каскадом. Вот его основные этапы:

1. Потребление кислорода:

— Поступление воздуха в лёгкие;

— Движение по трахеобронхиальному дереву до альвеол и капилляров, где кислород поступает в кровь.

2. Транспорт кислорода:

— Сердечный выброс – кровь поступает к органам и тканям;

— Концентрация гемоглобина;

— Объем крови;

— Капилляры, из которых кислород поступает в мышцы.

3. Утилизация кислорода:

— Транспорт в митохондрии;

— Использование в аэробном окислении и цепи переноса электронов.

ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА.

Первый этап путешествия кислорода состоит в его поступлении в лёгкие и в кровоток. За эту часть, в основном, отвечает наша дыхательная система. Воздух попадает из ротовой и носовой полости в лёгкие благодаря разнице давлений между лёгкими и внешней средой (во внешней среде давление кислорода больше, чем в лёгких, и кислород «засасывается» внутрь наших лёгких). В лёгких воздух движется по бронхам к более мелким структурам, называемым бронхиолы. На конце бронхиол есть специальные образования — дыхательные мешочки, или альвеолы.

Альвеолы – это место переноса (диффузии) кислорода из лёгких в кровь, а точнее в капилляры, оплетающие альвеолы (Представьте себе шарик, опутанный паутиной – это и будут альвеолы с капиллярами). Капилляры — самые мелкие кровеносные сосуды в организме, их диаметр равен всего 3-4 микрометра, это меньше диаметра эритроцита. Получая кислород из альвеол, капилляры затем несут его в более крупные сосуды, которые в конечном итоге впадают в сердце. Из сердца по артериям кислород разносится во все ткани и органы нашего тела, в том числе и мышцы.

Количество поступающего в капилляры кислорода зависит как от наличия разницы давлений между альвеолами и капиллярами (содержание кислорода в альвеолах больше, чем в капиллярах), так и от общего количества капилляров. Количество капилляров играет определенную роль, особенно у хорошо тренированных атлетов, поскольку позволяет большему объему крови протекать через альвеолы, способствуя поступлению большего количества кислорода в кровь.

Использование или потребность в кислороде зависит от скорости бега. При повышении скорости, большее количество клеток в мышцах ног становится активно, мышцам необходимо больше энергии для поддержания проталкивающего движения, а значит, мышцы потребляют кислород с более высокой скоростью. Фактически, потребление кислорода линейно связано со скоростью бега (выше скорость – больше кислорода потребляется.

Средний бегун, развивающий скорость 15 км/ч, скорее всего, будет потреблять кислород со скоростью 50 мл на килограмм веса в минуту (мл/кг/мин). При 17,5 км/ч, скорость потребления вырастет почти до 60 мл/кг/мин. Если бегун способен развить скорость 20 км/ч, потребление кислорода будет еще выше – около 70 мл/кг/мин.

Тем не менее, показатель VO2max не может расти бесконечно. В своем исследовании Hill описывает ряд изменений VO2 у атлета бегущего по травяному треку с разной скоростью (9). После 2.5 минут бега на скорости 282 м/мин, его VO2 достиг значения 4.080 л/мин (или 3.730 л/мин выше измеренного значения в покое). Поскольку VO2 при скоростях 259, 267, 271 и 282 м/мин не возрастал выше значения полученного при скорости бега 243 м/мин, это подтвердило предположение, что при высоких скоростях VO2 достигает максимума (плато), превысить который невозможно, как бы ни увеличилась скорость бега.

Сегодня общепринят факт существования физиологической верхней границы возможностей организма потреблять кислород. Это наилучшим образом было проиллюстрировано на классическом графике Åstrand и Saltin (10).

Говоря про интенсивность работы, необходимо уточнить один факт. Даже при высокой интенсивности, насыщение крови кислородом не падает ниже 95% (это на 1-3% ниже показателя здорового человека в состоянии покоя). Этот факт используется как показатель того, потребление и транспорт кислорода из легких в кровь не является ограничивающими факторами производительности, поскольку насыщение крови остается высоким.

Однако у некоторых тренированных атлетов описан феномен, известный как «артериальная гипоксемия (гипоксемия – низкий уровень кислорода в крови, кислородное голодание), вызванная физической нагрузкой». Это состояние характеризуется падением насыщения кислорода на 15% при выполнении упражнений, относительно уровня покоя. Падение кислорода на 1% при насыщении кислорода ниже 95% приводит к снижению VO2max на 1-2%. Причина развития этого феномена следующая. Высокий сердечный выброс тренированного атлета приводит к ускорению кровотока через лёгкие, и кислород попросту не успевает насытить протекающие через лёгкие кровь. Для аналогии, представьте поезд, проходящий через небольшой городок в Индии, где люди часто запрыгивают в поезда на ходу. При скорости поезда 20 км/ч в поезд смогут запрыгнуть, скажем, 30 человек, тогда как при скорости поезда 60 км/ч, в него запрыгнут 2-3 человека в лучшем случае. Поезд – это сердечный выброс, скорость поезда – это кровоток через лёгкие, пассажиры – это кислород, старающийся попасть из лёгких в кровь. Таким образом, у некоторых тренированных атлетов, потребление и диффузия кислорода из альвеол в кровь все-таки может влиять на величину VO2max.

Помимо диффузии, сердечного выброса, количества капилляров, на VO2max и насыщение крови кислородом может влиять сам процесс дыхания, точнее мышцы, участвующие в процессе дыхания. Так называемая «кислородная цена» дыхания оказывает значимое влияние на VO2max. У «обычных» людей при умеренно интенсивной физической активности на дыхание тратится примерно 3-5% от поглощенного кислорода, а при высокой интенсивности эти затраты вырастают до 10% от величины VO2max.

Другими словами, на процесс дыхания (работу дыхательных мышц) затрачивается какая-то часть от поглощенного кислорода. У тренированных атлетов в ходе интенсивных нагрузок на дыхание тратится 15-16% от VO2max. Более высокая цена дыхания у хорошо тренированных атлетов, подтверждает предположение о том, что потребность в кислороде и факторы, ограничивающие производительность у тренированных и нетренированных людей разные.

Другая возможная причина того, что процесс дыхания может ограничивать производительность атлета, это существующая «конкуренция» за кровоток между дыхательными мышцами (в основном диафрагмой) и скелетными мышцами (например, мышцы ног). Грубо говоря, диафрагма может «оттягивать» на себя часть крови, которая не попадает из-за этого в мышцы ног. Из-за такого соперничества, усталость диафрагмы может произойти при уровне интенсивности выше 80% от VO2max.

Другими словами, при условно-средней интенсивности бега, диафрагма может «устать» и работать менее эффективно, что приводит к обеднению организма кислородом (поскольку диафрагма отвечает за вдох, при усталости диафрагмы его эффективность снижается, и лёгкие начинаю работать хуже).

В проведенном обзоре Sheel и соавторы показали, что после включения в тренировочный цикл специальных дыхательных упражнений, атлеты показали улучшение производительности. Эту гипотезу подтвердило исследование проведенное на велосипедистах, когда во время 20 и 40 километровых отрезков у спортсменов развивалась глобальная усталость мышц вдоха. После тренировки дыхательных мышц у атлетов было обнаружено улучшение производительности на 20 и 40 километровых отрезков на 3,8% и 4,6%, соответственно, а также уменьшение усталости дыхательных мышц после отрезков.

Таким образом, дыхательные мышцы влияют на VO2max, причем это степень этого влияния зависит от уровня тренированности. Для атлетов более высокого уровня важными ограничивающими факторами будут утомление дыхательных мышц и гипоксемия (недостаток кислорода), вызванная физической активностью. В связи с этим, хорошо тренированные спортсмены должны использовать дыхательную тренировку, тогда как бегуны начального уровня, скорее всего, не получат от нее такого же эффекта.

Самым простым способом тренировки дыхательных мышц, применяющимся и в клиниках, является выдох через неплотно сжатые губы. Необходимо почувствовать, что выдыхаешь всей диафрагмой, начать с медленных и глубоких вдоха и выдоха, постепенно наращивая скорость выдоха.

ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА.

Со времен первых экспериментов A.V. Hill по измерению VO2max, транспорт кислорода всегда считался главным ограничивающим фактором для показателя VO2max.Было подсчитано, что транспорт кислорода (это весь путь от поступления кислорода в кровь до его поглощения мышцами) влияет на VO2max примерно на 70-75%. Одним из важных компонентов транспорта кислорода является его доставка к органам и тканям, которая также подвержена влиянию большого количества факторов.

АДАПТАЦИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ.

Сердечный выброс (СВ) – это количество крови, выбрасываемой сердцем в минуту, он также считается важным фактором, ограничивающим VO2max. Сердечный выброс зависим от двух факторов – частоты сердечных сокращений (ЧСС) и ударного объема (УО). Следовательно, для увеличения максимального СВ, один из этих факторов должен быть изменен. Максимальная ЧСС не меняется под влиянием тренировок на выносливость, тогда как УО у спортсменов повышается как в состоянии покоя, так и при выполнении работы любой интенсивности. Повышение УО происходит за счет увеличения размеров и сократимости сердца. Эти изменения в сердце вызывают улучшение способности быстро заполнять камеры сердца.

Согласно закону Франка-Старлинга, при увеличении растяжения камеры сердца перед сокращением, само сокращение будет более сильным. Для аналогии можно представить себе полоску резины, которую растягивают. Сильнее растяжение – быстрее сокращение. Это означает, что заполнения камер сердца у атлетов вызовет более быстрое сокращение сердца, а значит, приведет к увеличению ударного объема. В дополнение к этому, у бегунов на длинные дистанции появляется способность быстро заполнять камеры сердца при высокой интенсивности нагрузки. Это достаточно важное физиологическое изменение, поскольку в норме при увеличении частоты сердечных сокращений остается меньше времени на заполнение камер сердца.

ГЕМОГЛОБИН.

Другим важным фактором в транспорте кислорода является способность крови переносить кислород. Эта способность зависит от массы красных кровяных телец, эритроцитов, а также концентрации гемоглобина, который служит основным переносчиком кислорода в организме.

Повышение гемоглобина должно улучшить производительность благодаря повышению транспорта кислорода к мышцам. Исследования четко показывают эту взаимосвязь, изучая, как снижение уровня гемоглобина повлияет на производительность. Например, снижение уровня гемоглобина при анемии приводит к снижению VO2max. Так, в одном из исследований после снижения уровня гемоглобина наблюдалось снижение VO2max, гематокрита и выносливости. Однако после двух недель было отмечено восстановление начального значения VO2max, а гемоглобин и выносливость оставались сниженными. Факт сохранения нормальных значений VO2max может при низком уровне гемоглобина поднимает ряд вопросов и демонстрирует обширные адаптационные возможности организма, напоминая о том, что существует огромное количество способов оптимизировать доставку кислорода для повышения VO2max. Кроме того, возвращение VO2max, но не выносливости, к нормальным показателям, может говорить о том, что VO2max и выносливость не являются синонимами.

На другом конце спектра исследования, где искусственно повышался уровень гемоглобина. Эти работы показали повышение как VO2max, так и производительности. Одиннадцать элитных бегунов, включенных в одно из исследований, продемонстрировали значительное удлинение времени до момента наступления истощения и VO2max после переливания крови и повышения уровня гемоглобина со 157 г/л до 167 г/л. В исследовании с кровяным допингом, который приводит к искусственному повышению гемоглобина, отмечалось улучшение VO2max на 4% — 9% (Gledhill 1982). Соединенные воедино, все вышеперечисленные факты свидетельствуют о том, что уровень гемоглобина оказывает значимое влияние на VO2max.

ОБЪЕМ КРОВИ.

С повышением гемоглобина кровь становится более вязкой, поскольку большая часть крови содержит эритроциты, а не плазму. При повышении количества эритроцитов увеличивается вязкость и растет такой показатель, как гематокрит. Для аналоги, представьте себе, как текут по трубам одно и того же диаметра вода (это аналог крови с нормальным гемоглобином и гематокритом) и кисель (гемоглобин и гематокрит повышен).

Гематокрит определяет отношение между эритроцитами и плазмой. При высокой вязкости крови кровоток замедляется, затрудняя, а иногда и полностью прекращая доставку кислорода и нутриентов к органам и тканям. Причина – кровь с высокой вязкостью очень «лениво» течет, а в самые маленькие сосуды, капилляры, может и не попасть, попросту закупоривая их. Следовательно, чересчур высокий гематокрит может потенциально снизить производительность через нарушение доставки кислорода и нутриентов к тканям.

При тренировках на выносливость нормальной ситуацией является повышение как объема крови, так и гематокрита с гемоглобином, причем увеличение объема крови может доходить до 10%. В медицине достаточно много раз менялась концепция так называемого оптимального гематокрита, и до сих пор не утихают споры, какой же уровень этого показателя считать оптимальным. Очевидно, что однозначного ответа на этот вопрос не существует, и для каждого атлета уровень гематокрита, при котором есть максимальная выносливость и работоспособность можно считать оптимальным.

Однако необходимо помнить, что высокий гематокрит — это не всегда хорошо.

Атлеты, использующие запрещенные препараты, например эритропоэтин (ЭПО) для искусственного повышения уровня эритроцитов будут отличаться очень хорошей выносливостью и работоспособностью. Обратной стороной медали при этом может являться опасно высокий уровень гематокрита, а также повышение вязкости крови. С другой стороны, есть атлеты с хорошей выносливостью, которые бегают с низким уровнем гематокрита и гемоглобина, что в обычной жизни может быть признаком анемии. Вполне возможно, что подобные изменения являются ответом на высотную адаптацию спортсменов.

Адаптация к высокогорью может быть трех разных видов:

Эфиопия – поддержание баланса между насыщением крови и гемоглобином;

Анды – повышение уровня эритроцитов со снижением насыщения крови кислородом;

Тибет – нормальная концентрация гемоглобина со снижением насыщения крови кислородом.

Несколько вариантов адаптации говорят о том, что существует несколько способов оптимизировать показатели крови. Ответа и на вопрос, у кого же из вариантов (низкий или высокий гематокрит) в спорте лучше доставка кислорода, до сих пор нет. Скорее всего, как бы ни банально это прозвучало, ситуация с каждым атлетов индивидуальная.

Другим важнейшим параметром, играющим роль во время бега, является так называемое шунтирование крови. Этот механизм полезен, когда мышцам необходимо больше крови и кислорода с нутриентами. Если в покое скелетная мускулатура получает только 15-20% от общего объема крови, то при интенсивной физической нагрузке примерно 80-85% от общего объема крови идут к мышцам. Процесс регулируется расслаблением и сокращением артерий. Кроме того, при тренировках на выносливость повышается плотность капилляров, по которым все необходимые вещества поступают в кровь. Доказано также, что плотность капилляров напрямую связана с VO2max.

УТИЛИЗАЦИЯ КИСЛОРОДА.

Как только кислород поступил к мышцам, он должен быть утилизирован. За утилизацию кислорода отвечают «энергетические станции» наших клеток – митохондрии, в которых кислород используется для производства энергии. О том, как много кислорода поглотили мышцы, можно судить по «артериовенозной разнице», то есть разнице между содержанием кислорода в притекающей (артериальной) к мышце крови и содержанием кислорода в оттекающей (венозной) от мышцы крови. Другими словами, если притекает 100 единиц кислорода, а оттекает 40, тогда артериовенозная разница составит 60 единиц – именно столько усвоилось мышцами.

Артериовенозная разница не является фактором, ограничивающим величину VO2max по ряду причин. Во-первых, эта разница достаточно схожа как у элитных бегунов, так и у непрофессионалов. Во-вторых, если посмотреть на артериовенозную разницу, то видно, что кислорода в вене остается очень немного. Содержание кислорода в крови, притекающей к мышцам примерно равняется 200 мл кислорода на 1 литр крови, а в оттекающей венозной крови кислорода содержится всего около 20-30 мл на литр крови (29). Интересно, что показатель артериовенозной разницы может улучшаться в ходе тренировок, что означает большее поглощение кислорода мышцами. В нескольких исследованиях было показано увеличение показателя артериовенозной разницы примерно на 11% под влиянием систематических тренировок на выносливость. Учитывая все эти факты, можно сказать, что хотя артериовенозная разница не является ограничивающим VO2max фактором, но во время тренировок на выносливость происходят важные и полезные изменения данного показателя, свидетельствующие о большем поглощении кислорода мышцами.

Кислород заканчивает свой длинный путь в митохондриях клетки. Митохондрии скелетной мускулатуры – это место выработки аэробной энергии. В самих митохондриях кислород участвует в цепи переноса электронов, или дыхательной цепи. Таким образом, количество митохондрий играет важную роль в генерации энергии. В теории, чем больше митохондрий, тем больше кислорода может утилизироваться в мышцах. Исследования показали, что количество митохондриальных ферментов увеличивается при тренировках, однако рост VO2max при этом небольшой. Роль митохондриальных ферментов заключается в усилении реакции в митохондриях, для значительного увеличения продукции энергии. В одном исследовании, изучавшем изменения во время и после прекращения тренировок, мощность митохондрий увеличивалась на 30% в ходе тренировок, тогда как VO2max повышался всего на 19%. Однако, после прекращения тренировок показатель VO2max сохранялся дольше, чем мощность митохондрий.

ВЫВОДЫ:

1. Показатель VO2max характеризует максимальное количество используемого кислорода;

2. VO2max используется для количественного описания ёмкости аэробной системы;

3. Для практических целей измерение VO2max имеет небольшое значение, однако развитие способности более эффективно потреблять и утилизировать кислород влияет на производительность бегуна;

4. При повышении скорости бега мышцы потребляют кислород с более высокой скоростью;

5. Для показателя VO2max есть конечная точка роста, после чего он выходит на плато, или равновесное состояние;

6. Сам процесс дыхания значимо влияет на VO2max;

7. Дыхательные мышцы влияют на VO2max, причем это степень этого влияния зависит от уровня тренированности;

8. Максимальная частота сердечных сокращений не меняется под влиянием тренировок на выносливость, тогда как ударный объем у спортсменов повышается как в состоянии покоя, так и при выполнении работы любой интенсивности;

9. Уровень гемоглобина оказывает значимое влияние на VO2max;

10. Чересчур высокий гематокрит может потенциально снизить производительность через нарушение доставки кислорода и нутриентов к тканям.

Большое количество схем тренировок для бегунов на длинные дистанции становятся привязанными только к показателю VO2max, сам тренинг, направленный на улучшение показателя VO2max обсуждается в многочисленных статьях, а также популярен у многих тренеров. Практически весь тренировочный процесс построен на основании работ на скоростях, соответствующих VO2max, или процентам от этого показателя — %VO2max. Естественно, при наличии такого «единственного правильного» параметра, на котором основан весь процесс тренировок, должна быть очень тесная связь VO2max с производительностью, выносливость и утомлением. Так ли это на самом деле?

КАК СОЗДАВАЛАСЬ КОНЦЕПЦИЯ VO2MAX ИЛИ ЕЩЕ РАЗ О САМОМ ГЛАВНОМ.

Возможность измерять потребление кислорода впервые появилась в 1920 году. В 1923 году A.V. Hill и его коллеге H. Lupton пришла в голову идея о наличии верхней границы потребления кислорода. Они провели эксперимент, в ходе которого VO2 измерялось у атлета, бегущего с разной скоростью на травяном треке. Было обнаружено, что бегун достигает VO2max 4,080 л/мин при скорости 243 м/мин. Интересно, что несмотря на дальнейшее повышение скорости бега, VO2 не увеличивался, что привело к выводу о существовании верхней границы потребления кислорода, или фазы плато.

Авторы заключили, что «при беге потребность в кислороде постоянно повышается при увеличении скорости, достигая экстремальных значений, тогда как истинное потребление кислорода достигает максимального значения, превысить которое уже невозможно». Скорее всего, описанное плато потребления кислорода может развиваться из-за ограничений со стороны дыхательной и сердечно-сосудистой систем (5). Другими словами, максимальное потребление кислорода, которое определяется при наличии фазы плато, говорит о количестве кислорода, которое может усвоить организм при максимальной работе как дыхательной, так и сердечно-сосудистой систем.

ТЕОРИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА.

Хорошо известно, что измерение VO2max используется как мера выносливости сердечно-сосудистой системы. Однако правомерность измерения и практического использования этого показателя недавно была поставлена под сомнение. Предметом спора являлось то, что VO2max не характеризует максимальную способность переносить кислород, поскольку сам находится под контролем «центрального регулятора».

Модель центрального регулятора, впервые предложенная Archibald Hill в 1924 году и более детально разработанная Tim Noakes в 1997 году, определяла ведущую роль головного мозга в регуляции и управлении различными процессами во время физической нагрузки. Эта теория расходится с традиционной концепцией усталости, и не лишена недостатков.

Согласно теории Noakes, центральный регулятор (головной мозг) ограничивает выносливость путем навязывания интенсивности и длительности упражнений для обеспечения нашего выживания и предотвращения необратимого повреждения сердечной мышцы. Головной мозг не дает нам довести себя до полного истощения в момент напряжения защитных систем организма. Эта защитная реакция может выражаться, например, в замедлении бега (известная всем «стенка» после 30-32 км на марафоне), и реализуется путем ограничения кровотока к периферии, когда головной мозг регулирует степень вовлечения различных мышц в беге.

Таким образом, VO2max может отражать не выносливость, а степень вовлеченности различных групп мышц. Работа головного мозга во время бега реализуется с помощью сложных механизмов и анализа ситуации, который включает следующие показатели:

-Текущее усилие (которое оценивается с помощью сигналов от внутренних органов, мышц, и так далее);

-Подготовленность организма к настоящей нагрузке;

-Предыдущий физический и психологический опыт (тренировки, старты);

-Настоящие окружающие условия (температура, влажность, ветер, тип поверхности);

-Задача, которую предстоит решить (длина дистанции, интенсивность нагрузки, степень соревновательности).

Среди аргументов, говорящих в пользу модели центрального регулятора, отмечается тот факт, что усталость редко является такой катастрофой, какой ее описывают традиционные модели. Наш организм просто использует механизмы обратной связи и прошлый опыт для подбора оптимальной мощности, или темпа бега, соответствующий текущей обстановке.

Помните, что основная задача которую решает головной мозг — наше выживание.

Теория центрального регулятора хорошо описывает, например, факт финишного ускорения и различий в регулировании темпа, которые могут зависеть от погодных условий. Применительно к бегу на длинные дистанции, Tim Noakes отмечает, что модель центрального регулятора может определять время финиша путем подсознательного контроля функционирования организма. Если головной мозг «понимает», что у атлета есть физиологические резервы перед финишем, атлет будет способен ускориться в конце дистанции. Интересно, что согласно существующим теориям усталости, повышение активности мышц, наблюдающееся во время финальных сегментов гонки, было бы абсолютно невозможно.

Другой интересной темой в обсуждении концепции центрального регулятора стало влияние гипоксии (недостатка кислорода) на сердечный выброс. Упражнения в условиях гипоксии продемонстрировали снижение пиковых значений сердечного выброса в результате уменьшения частоты сердечных сокращений и ударного объема. Переводя это на простой язык – занятия в условиях высокогорья или со специальной маской могут привести к снижению производительности сердца. Интересно, что в соответствии с классическим подходом, сердечный выброс не должен снижаться, поскольку он регулируется потребностью мышц в кислороде. Однако согласно теории центрального регулятора снижение сердечного выброса в условиях гипоксии будет происходить по причине уменьшения активности мышц, причем, когда спортсмен получает кислород дополнительно (скажем, дышит кислородной смесью), сердечный выброс немедленно восстанавливается. Теме центрального регулятора будет посвящен отдельный материал в ближайшее время.

ЛАБОРАТОРНАЯ ОЦЕНКА VO2MAX – ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА.

Важнейшим условием при тестировании спортсмена и определения его VO2max является достижение фазы плато, которая показывает максимальное потребление кислорода. Однако при проведении теста со ступенчатым повышением нагрузки (классический тест для определения VO2max) фаза плато достигается не всегда. Например, в исследовании, проведенном на велогонщиках мирового класса, только у 47% отмечалась фаза плато. Кроме этого, в нескольких исследованиях у испытуемых были получены разные цифры VO2max при проведении двух тестов – классического, и теста с супрамаксимальной (превышающей максимум) нагрузкой. Этот факт является довольно интересным, и может говорить о том, что классический тест не всегда показывает наивысший VO2max. Помимо этого, важным фактором, влияющим на возникновение вариаций VO2max во время тестирования, может быть активация мышечных групп. Принимая во внимание вышесказанное, использование VO2max как центрального параметра, характеризующего выносливость сердечно-сосудистой системы, довольно спорное.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРЕНИРОВОК, ОСНОВАННЫХ НА VO2MAX.

С увеличением количества исследований, посвященных VO2max, основанный на этом показателе тренировочный процесс, развивался по двум направлениям. Во-первых, тренировки на скорости, соответствующей VO2max стали некоей «магической» пулей, которая должна приводить к значимым улучшениям выносливости, скорости и производительности. Во-вторых, тренировки, основанные на процентах от VO2max стали модным способом определять интенсивность тренинга.

В одном из обзоров было показано, что наибольший прирост VO2max и выносливости происходит при тренировках со скоростями, соответствующих этому показателю, вне зависимости от длительности тренировки у всех групп атлетов. Однако в данном обзоре есть две проблемы. Во-первых, результаты исследований были обобщены у всех атлетов. Очевидно, что прирост VO2max будет тем меньше, чем более тренирован атлет. Во-вторых, показатель VO2max не всегда характеризует выносливость сердечно-сосудистой системы и определенно, это не единственный показатель, характеризующий выносливость.

Несмотря на эти неточности, тренировки, основанные на показателе VO2max стали популярными, а количество исследований или обзоров на эту тему возрастало лавинообразно. Некоторые исследователи даже говорили о том, что чем больше времени тренируешься на VO2max, тем больше польза от таких тренировок. Предлагались различные варианты интервальных тренировок, единственной целью которых было проводить как можно больше времени в зоне интенсивности, соответствующей VO2max. Это довольно интересный подход, поскольку целью тренировок было улучшение одного показателя, а не производительности в целом. Теория, популярная в то время считала, что для улучшения VO2max надо тренироваться на уровне интенсивности, соответствующем VO2max. Например, исследование влияния интенсивности тренировок на прирост показателя VO2max показало, что высокоинтенсивные тренировки приводят к большему увеличению VO2max по сравнению с тренировками на низкой интенсивности.

Однако ряд исследований не подтверждал справедливость такого подхода. Например, в исследовании Billat, после 4 недель интервальных тренировок на VO2max, у атлетов не наблюдалось повышения этого показателя, а также выносливости. Кроме того, было показано, что улучшение VO2max при тренировках с высокой интенсивностью не зависит от объема тренировок . Несмотря на эти факты, ряд тренеров продолжал настаивать на том, что количество времени, проведенное на VO2max, является главным фактором, улучшающим выносливость, даже если исследования и не подтверждают эту концепцию.

Использование %VO2max для определения интенсивности тренинга является общепринятой практикой в исследованиях и многочисленных тренировочных программах, например, у Jack Daniels и Joe Vigil. Проблема в данном подходе состоит в том, что значения максимального потребления кислорода изменяются в широких пределах, даже если тренировки проходят на одинаковом проценте от VO2max, что происходит из-за индивидуальных физиологических особенностей. Например, порог лактата (анаэробный порог) может развиваться при различных значениях %VO2max, даже у хорошо тренированных атлетов. Другими словами, если два тренированных бегуна делают работу с фиксированной интенсивностью 80% VO2max, один может находиться ниже порога лактата, а второй выше. Отмечалось, что у некоторых атлетов может наблюдаться уменьшение выносливости и производительности при тренировках с фиксированным % VO2max. Все описанные выше изменения VO2max не были связано с изменением производительности. Это говорит о том, что в процессе тренировок надо ориентироваться на улучшение выносливости и производительности, а не значения какого-то одного физиологического показателя.

ТРЕНИРОВКИ И VO2max.

Исследования показали, что тренировки на скорости, соответствующей VO2max способствуют повышению значения этого показателя. Этот факт долго использовался для построения тренировок на основании VO2max, поскольку он традиционно считался мерой выносливости. Логика была очевидна – повышается VO2max, улучшается выносливость и производительность.

Однако возникает вопрос, легко ли улучшить VO2max у тренированных атлетов? Не всегда. Множество исследований показало несоответствие VO2max и производительности. Отдельные работы показали улучшение производительности без изменения значений VO2max, или наоборот, повышение VO2max без улучшения производительности. В исследовании большой группы элитных атлетов, где изменения VO2max отслеживались в течение трех лет, было показано, что улучшение производительности на 1-2% не сопровождалось изменением VO2max. Интересно, что у олимпийских бегунов улучшение времени на 3000 метрах на 46 секунд сопровождалось снижением VO2max с 72 мл/кг/мин до 66 мл/кг/мин. В исследовании Smith и Donnell, оценивались изменения VO2max у новичков за первые 36 недель тренировок. Отмечалось повышение VO2max на 13,6%, однако эти изменения происходили в первые 24 недели, тогда как в оставшиеся 12 недель показатель потребления кислорода не рос. Схожие данные были получены в исследовании Daniels, где повышение VO2max у нетренированных атлетов было максимальным в первые 4 недели тренировок.

Итак, выстраивание тренировок на основании изменений VO2max не совсем корректно, поскольку аэробная производительность и VO2max не связаны напрямую. Однако, учитывая все вышесказанное, можно ли использовать показатель VO2max в тренировочном процессе, или он полностью бесполезен? Очевидно, что лучше перестроить тренировочный процесс, и вместо фокусирования на отдельных показателях, среди которых есть и VO2max сосредоточиться на улучшении производительности, выносливости и результативности.

ВЫВОДЫ:

1. Несмотря на критику, VO2max является одним из важнейших показателей подготовленности сердечно-сосудистой системы;

2. Показатель максимального потребления кислорода (VO2max, МПК) подвержен влиянию многих факторов и НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНСТВЕННЫМ показателем, характеризующим выносливость сердечно-сосудистой системы;

3. Необходимо с осторожностью относиться к построению графика тренировок на основании VO2max и не использовать этот показатель как единственный ориентир;

4. Наилучшей целью тренировочного процесса является улучшение выносливости и производительности, а не какого-либо физиологического показателя;

5. Для повышения выносливости, работоспособности и эффективности, необходимо максимально разнообразить тренировочный процесс, то есть избегать монотонности, включать скоростные, восстановительные и длинные пробежки;

6. Несмотря на неточность показателя VO2max, можно опираться на динамику его изменения. Например, повышение этого показателя в комплексе с улучшением выносливости и эффективности бега явно говорит об улучшении подготовленности спортсмена.

Коментировать

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *