Утомление — это физиологическое состояние организма, наступающее вследствие напряжённой или длительной работы, проявляющееся в дискоординации функций и временном снижении работоспособности организма.
Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряжённой работе. Появление теории утомления связано с именем И. М. Сеченова. По его мнению, утомление в целостном организме наступает прежде всего не в самих работающих органах, а в определённых отделах центральной нервной системы (НДС), в которых развивается процесс торможения. Развитие процесса торможения в таких случаях представляет собой универсальный механизм, предохраняющий саму нервную систему, а через неё и все участвующие в работе органы и ткани от истощения.
Впоследствии И. П. Павлов показал, что утомление и восстановление представляют собой две стороны одного и того же процесса. Различное их соотношение является основой деятельного состояния или причиной пониженной активности.
Физиологические и биохимические сдвиги, происходящие в организме во время работы, приводят к расходованию рабочих потенциалов, ухудшению функционального состояния работающих органов и утомлению. Но в то же время они стимулируют восстановительные процессы, причём скорость восстановления бывает тем выше, чем быстрее наступает утомление. Более того, восстановительные процессы имеют место уже в процессе выполнения работы, хотя основные энергетические затраты восстанавливаются после окончания работы.
Таким образом, без утомления невозможно совершенствование адаптационных механизмов, лежащих в основе повышения возможностей организма, его тренированности. Воздействие физической нагрузки, приводящее к развитию утомления, является непременным условием тренирующего воздействия и представляет собой срочный тренировочный эффект. Поэтому процессы утомления и восстановления должны рассматриваться как взаимосвязанные стороны повышения физической работоспособности организма.
Главная проблема состоит в определении и соблюдении той меры утомления, которая наилучшим образом соответствует тем конкретным задачам, которые решаются в тренировочном процессе. Для её решения необходимо иметь представление о различных видах утомления и восстановления и механизмах их протекания
Существует несколько разновидностей утомления. В зависимости от преимущественного содержания работы различают умственное и физическое утомление. Помимо этого, выделяют следующие виды утомления: острое и хроническое, общее и локальное, скрытое и явное, компенсируемое и некомпенсируемое.
Острое утомление наступает при относительно кратковременной работе, если её интенсивность не соответствует уровню физической подготовленности занимающегося. Оно проявляется главным образом в расстройстве регуляторных влияний ЦНС и эндокринной системы, а также в нарушении водно-солевого баланса в организме и резком падении сердечной производительности (сердечная недостаточность).
Хроническое утомление является результатом систематического недовосстановления после работы. При этом виде утомления утрачивается способность к усвоению новых движений, снижается работоспособность и устойчивость организма к заболеваниям.
Общее утомление возникает при физической работе, требующей участия большей части мышечных групп. Для него характерно нарушение регуляторной функции ЦНС, не соответствующее нагрузке увеличение частоты сердечных сокращений, уменьшение лёгочной вентиляции, расстройство координации двигательной и вегетативной функций, снижение эффективности волевого контроля за качеством выполнения движений. Субъективно такое состояние ощущается как упадок сил, одышка, учащённое сердцебиение, приводящие к невозможности продолжения работы.
Локальное утомление имеет место тогда, когда чрезмерная нагрузка выпадает на отдельные мышечные группы. При этом страдает не столько центральный аппарат регуляции движений, сколько периферийные структурные элементы регуляции движений. Происходят нарушения передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах, в результате чего сократительная функция мышц резко снижается.
В скрытой (компенсируемой) фазе утомления может сохраняться высокая работоспособность, поддерживаемая волевыми усилиями. Однако экономичность работы при этом падает и утомление нарастает всё более высокими темпами.
Некомпенсируемое утомление развивается на фоне скрытой фазы утомления при условии сравнительно длительного выполнения работы благодаря волевым напряжениям. Главным признаком некомпенсируемого утомления является снижение работоспособности, сопровождающееся угнетением функций внутренних органов и двигательного аппарата. В результате дальнейшее выполнение работы становится невозможным (спортсмен сходит с дистанции).
К наиболее заметным внешним признакам утомления относятся: изменяющийся цвет кожи, мимика, общий усталый вид, частота дыхания, уровень потливости и др.
Эффективность восстановительных процессов зависит от величины нагрузки и интенсивности энергетических затрат. При этом очень важно ещё раз подчеркнуть, что интенсивное расходование рабочих потенциалов создаёт предпосылки не только для восстановления работоспособности до исходного уровня, но и приводит к сверхвосстановлению (суперкомпенсации), благодаря которому только и возможно дальнейшее развитие функциональных возможностей организма.
Определение сроков наступления сверхвосстановления затруднено в связи с различными темпами этого процесса в разных физиологических системах, а также его зависимости от индивидуальных особенностей организма, уровня подготовленности, характера предшествующих нагрузок и др.
Осуществляя попытки использования фактора сверхвосстановления, необходимо помнить, что у детей школьного возраста утомление развивается быстрее, чем у взрослых. Это происходит прежде всего вследствие особенностей ЦНС, в которой быстрее наступает нарушение в результате утомления. Очень важной особенностью, требующей обязательного учёта, является и то, что дети отказываются от работы задолго до развития критического состояния, вызываемого истощением энергетических источников. Именно этим объясняется и их быстрая восстанавливаемость в результате сравнительно кратковременного отдыха. Поэтому в занятия, как правило, не следует включать слишком однообразную и монотонную работу. Нужно помнить, что чередование различных видов работы облегчает восстановление уже в процессе самой работы, по механизму активного отдыха.
Если расходование функциональных потенциалов в процессе тренировки превышает оптимальный уровень (вызывает истощение), то сверхвосстановления не происходит, а физическая нагрузка в таком случае вызовет дальнейшее угнетение процессов обмена в организме (особенно на клеточном уровне). В результате накапливается хроническое утомление и перенапряжение органов и систем.
Интервалы между тренировочными занятиями необходимо выдерживать в пределах, гарантирующих восстановление и сверхвосстановление. Однако в результате больших индивидуальных различий первостепенное значение приобретает индивидуализация тренировочных нагрузок. В конечном итоге такое построение тренировочного процесса обеспечивает суммирование эффектов от смежных занятий (кумулятивный эффект), после чего можно ожидать ещё больших показателей сверхвосстановления и дальнейшего развития тренированности. Этим обстоятельством главным образом и обусловлена необходимость определённой кратности и систематичности занятий физическими упражнениями, так как выполнение очередной нагрузки до или после фазы сверхвосстановления делают её воздействие малоэффективным, а при определённых обстоятельствах бесполезным или даже вредным для организма.
Как уже отмечалось, наряду с развитием процессов утомления, представляющего собой одну из сторон влияния физической нагрузки, другой его стороной является процесс восстановления, проявляющийся в двух своих разновидностях: текущем и отставленном восстановлении.
Благодаря текущему восстановлению поддерживается нормальное функциональное состояние всех систем организма в процессе выполнения работы. Оно имеет различную биохимическую основу, особенности которой зависят от степени напряженности мышечной работы. Так, при малоинтенсивной нагрузке восстановление по ходу работы протекает в оптимальных условиях кислородного обмена. Во время же работы большой мощности имеет место смешанный характер восстановления энергетических источников (аэробно-анаэробный). А при выполнении работы субмаксимальной и максимальной интенсивности возникает уже несоответствие между возможностями текущего восстановления и потребностями организма, что и приводит к быстрой потере работоспособности, необходимости прекращения работы и наступлению очередной, качественно иной фазы восстановительного процесса.
Отставленное восстановление характеризуется активацией восстановительных процессов в ближайшем и отдалённых периодах времени после работы. В это время осуществляется восполнение суммарных энергетических затрат и синтез белковых структур. Этому способствует прекращение расходования энергетических источников на выполнение работы и переключение всего потока энергии на пластические (строительные) процессы, что и приводит к их мощному развитию в клеточных структурах тканей и органов. В результате этих процессов мы имеем увеличение мышечной массы, улучшение буферных свойств крови, повышение устойчивости организма к воздействию кислых продуктов распада и т. п.