Физика города: как работает организм бегуна
Иллюстрация: Полина Бреева
В воскресенье, 20 сентября, в столице пройдет Московский марафон. В преддверии этого события мы решили выяснить, как наш организм функционирует во время бега, можно ли тренироваться под музыку и чем парковые дорожки отличаются от асфальта. Объясняют наши друзья из Детского центра научных открытий «ИнноПарк».
Бег – один из способов передвижения человека и животных. Принцип тот же, что и при ходьбе: опора на одну ногу – опора на две ноги – опора на другую ногу. Однако во время бега период двуопорности заменяется фазой полета – это тот момент, когда обе ноги отрываются от земли.
Как и все, что происходит в человеческом организме, бег регулируется одним из отделов головного мозга. Это мозжечок – он управляет всей локомоцией человеческого тела, мышечным тонусом и регуляцией равновесия. Располагается в затылочной части.
При беге задействованы практически все группы мышц, но особенно активны те, что в ногах, и сердечно-сосудистая система. Кстати, немалую нагрузку получают еще и плечевой пояс, шея и брюшной пресс. Дело в том, что во время бега необходимо прямо держать корпус, не запрокидывать голову и правильно дышать. Кроме того, мы не можем перестать махать руками. Они позволяют регулировать темп пробежки, помогают ногам на пересеченной местности. Просто попробуйте прижать локти и ладони к бокам – задача существенно усложнится. Все эти движения нагружают мышцы верхней части тела.
В Москве состоялся забег We Run Moscow
Бег является кардиотренировкой, так как сердечно-сосудистая система интенсивно работает. Мы уже знаем, что в этом процессе задействованы многие мышцы, а им необходима постоянная подпитка, которая доставляется при циркуляции крови. С каждой пробежкой возрастает производительность сердца, оно учится перекачивать все больший объем крови. Утолщаются стенки, расширяется просвет коронарных артерий, растет число капилляр. Благодаря этому мышцы активнее снабжаются кислородом и питательными веществами.
Скелетные мышцы также развиваются за счет того, что бег активизирует работу митохондрий, которые снабжают энергией мышечные клетки, внутренние органы и эндокринные железы. Митохондрии – это специальная энергетическая «станция» внутри клетки, главная функция которой окислять органические соединения и использовать высвобождающуюся энергию. Митохондрии содержатся практически во всех ядерных клетках, но в клетках специализированных тканей – таких, как мышечная – их больше всего.
«Москва в цифрах»: Московский марафон
Усиленная работа мышц требует большего количества энергии, поставляемой митохондриями. С каждой пробежкой эти органеллы все больше развиваются (так как потребность в них возрастает), а значит, они легче и быстрее справляются со своей работой. В результате мышцы меньше устают и способны больше работать. Если сочетать бег с силовым тренингом, то эффект становится еще заметнее и мышечная масса формируется быстрее.
Какие мышцы более нагружены, зависит от опорного покрытия. При беге в гору активнее всего работают мышцы передней части голени, которые практически не участвуют в обычной жизни. На коротких дистанциях больше всего задействованы разгибатели ног, так как для скорости мы приземляемся только на переднюю часть стопы. На обычной плоскости удар принимают мышцы бедра и задней части голени.
«Москва гид»: Нескучный бег
Но бег способен творить чудеса только тогда, когда спортсмен владеет правильной техникой и не пренебрегает разминкой и заминкой, а также внимательно относится к выбору места для пробежки. Лучшим покрытием традиционно считается трава, как на футбольном стадионе, благодаря хорошему сцеплению и отличной амортизации, снимающей сильную нагрузку на ноги. Так же хороши утоптанные тропинки. Только необходимо внимательно смотреть под ноги, чтобы не запнуться о корешок или камень.
Посыпанные гравием парковые дорожки – неплохой вариант для города, но сцепление с подошвой на них чуть-чуть хуже. Стадионы выложены специальным резиновым покрытием, однако с непривычки могут болеть подколенные сухожилия. Сцепление с поверхностью здесь сильнее, и отталкивание становится жестче. К этому быстро привыкают, и все входит в норму.
«Стиль жизни»: Мария Командная – о правильной подготовке к марафону
Точно не годятся для бега бетон (слишком жесткий) и парковая плитка (скользкая и неамортизирующая). А вот насчет асфальта нет единого мнения. Кто-то считает, что он похож на бетон и потому не подходит, а другие полагают, что все-таки какая-то амортизация есть, а отталкиваться очень удобно – значит, бегать можно.
Теперь о разминке и заминке. Разминка – это небольшая функциональная тренировка перед пробежкой: суставная гимнастика, прыжки, приседания, выпады. Она помогает повысить пульс, и мышцы начинают насыщаться кислородом. Это нужно для более эффективного старта. Одновременно проходят проверку все элементы опорно-двигательного аппарата: как сегодня поживают колени, не болит ли лодыжка и все ли в порядке со сгибателем бедра. Если есть нарушения, они проявятся, и это позволит предупредить травму.
Заминка – это плавный выход из интенсивной тренировки. Иначе слишком резкое снижение пульса при остановке чревато застоем крови в мышцах и органах. Если все делать правильно, болевые ощущения (крепатура) снижаются и кровообращение ускоряется. Нужно 5–10 минут походить размеренно и постепенно снижать скорость.
Кстати, многие любят бегать под музыку, но правильно ли это? Аргументом «за» служит мнение, что музыка снимает психологическое напряжение, сам факт пробежки воспринимается проще, а значит, человек будет бегать чаще. Иногда даже советуют слушать аудиокниги: узнать, что же случится дальше, – неплохой стимул для очередной пробежки!
Но и у противников наушников есть своя логика. При прослушивании музыки ваш ритм постоянно сбивается, подстраиваясь под темп песни, а это усиливает нагрузку на весь организм, так как он вынужден все время перестаиваться. Кроме того, когда уши спортсмена заткнуты, он не слышит сигналы автомобилей и окрики людей, а это может быть попросту опасно. Так что бегайте с умом!
Наталья Жабина, Детский центр научных открытий «ИнноПарк»
О «Физике города»
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему под нами дрожит земля, когда под нами проезжает поезд метро? И может ли в Москве произойти землетрясение? Какими видят нас люди из космоса?
Мы предложили коллегам из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» дать ответы на наши вопросы и разъяснить, сколько велосипедистов нужно для освещения столицы, какие оптические иллюзии можно увидеть в городе и как начать экономить энергию, не выходя из дома. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.
Источник
Эйфория бегуна: почему нам так нравится бегать
15 Августа 2017
Термин «эйфория бегуна» прочно осел в арсенале спортсменов-любителей. Она проявляется как внезапно возникающее чувство счастья, радости и легкости, сходное с легким опьянением или наркотическим «кайфом».
Эйфория проявляется как внезапно возникающее чувство счастья, радости и легкости, сходное с легким опьянением или наркотическим «кайфом». Поднимается настроение, притупляется боль, усталость, чувство голода. Возникает ощущение «прояснения сознания», появляется твердая уверенность в собственных силах. Существует даже описания «отделения сознания от тела», а у некоторых прилив счастья сопровождается истерическими проявлениями: смехом, плачем.
Растущая популярность циклических видов спорта, в частности бега на длинные и сверхдлинные дистанции, заставила физиологов обратить пристальное внимание на феномен эйфории.
Эйфория бегуна не что иное как механизм выживания, природная награда за выносливость, дарованная нашим далеким предкам.
Почему развивается эйфория бегуна?
Самой первой версией, с помощью которой ученые пытались объяснить причины этого состояния, была гипоксия мозга, или попросту недостаток кислорода в ткани головного мозга. Казалось бы, всё логично. Наш мозг не имеет запасов кислорода в ткани и не может работать в анаэробном режиме более 5 секунд. В ходе длительной физической нагрузки при умеренной или повышенной интенсивности и поверхностном учащенном дыхании мозг способен испытывать дефицит кислорода, что может провоцировать изменения в восприятии окружающей действительности и собственных ощущений. Но как же быть с хорошо тренированными и подготовленными спортсменами? Стало понятно, что механизм эйфории, скорее всего, имеет более сложную природу, связанную с выделением биологически активных веществ – эндорфинов.
Что такое эндорфины?
Представьте, что вы только что интенсивно потренировались. Ваш организм испытал стресс, кроме этого, присутствуют болевые ощущения – это служит сигналом для выделения особого класса биологически активных веществ из гипоталамуса и гипофиза (находятся в головном мозге), которые получили название «эндорфины». Слово «эндорфин» произошло от сочетания греческих слов ενδο (внутри) и от имени древнегреческого бога сновидений Морфея (греч. Μορφεύς), а сами вещества были открыты в 1975 году учеными из университета Абердина.
Согласно скучному определению, это группа химических соединений, по способу действия и структуре сходных с опиатами (морфиноподобными соединениями), которые естественным путем образуются в клетках головного мозга и способны уменьшать боль и влиять на эмоциональное состояние. Кроме этого, эндорфины вовлечены в механизм вознаграждения, они вырабатываются в ответ на прием пищи, питья, во время секса и кормления младенца. Вопреки расхожему мнению, эндорфины не являются «гормонами счастья», поскольку это состояние вызывается очень сложными взаимодействиями целого ряда гормонов.
Открытие эндорфинов по времени совпало с беговым бумом в 70-х, когда увлекающиеся бегом стали рассказывать об интересных наблюдениях, которые возникали по ходу преодоления марафонских или сверхмарафонских дистанций.
Что же там с эйфорией?
Идея о том, что циклические нагрузки способны вызвать мощный выброс эндорфинов, не нова. Многие антропологи утверждают: человек изначально был создан бегуном и лишь комфортные эволюционные условия послужили причиной отказа от повседневного многокилометрового бега. А значит, эйфория бегуна не что иное как механизм выживания, природная награда за выносливость, дарованная нашим далеким предкам. Ученые из университета Аризоны пытались выяснить, вырабатываются ли эндорфины в головном мозге у собак во время и после бега. В ходе исследования у животных в крови не было обнаружено циркулирующих эндорфинов, другими словами, собаки не получали удовольствия от бега (Raichlen DA, et al. J Exp Biol. 2012 Apr 15;215(Pt 8):1331-6). Существует еще и гипотеза, согласно которой марафоны чаще бегают люди, изначально предрасположенные к получению «кайфа» от бега на длинные дистанции.
Версия о роли эндорфинов в возникновении эйфории бегуна была высказана сразу после открытия этих веществ 42 года назад. Интересно, что открытие эндорфинов по времени совпало с беговым бумом в 70-х, когда увлекающиеся бегом стали рассказывать об интересных наблюдениях, которые возникали по ходу преодоления марафонских или сверхмарафонских дистанций. Эти описания и заставили ученых задуматься о возможной роли биологически активных веществ в развитии эйфории.
Но может быть, всё это не так и эйфория возникает не из-за эндорфинов? Например, в 2004 году исследователи из Технологического института Джорджии назвали возможным «виновником» эйфории эндоканнабиноидный анандамид, образующийся в организме для преодоления стресса и боли. По своим свойствам он сходен с основным действующим веществом марихуаны, но образуется в организме естественным путем. Ученые задаются новым вопросом: существует ли взаимосвязь между увлечением бегом и предрасположенностью к «эндогенному морфинизму»? Причиной или следствием тренировок является эйфория бегуна?
Непреодолимый барьер между кровью и головным мозгом
На самом деле уровень эндорфинов в плазме повышается в ответ на различные стрессоры и болевой стимул. Этот эффект описан в медицине, когда у пациентов после операции повышается уровень эндорфинов в крови. Как показывают исследования, упражнения приводят к такому же эффекту, причем пик выброса эндорфинов может наблюдаться через час после завершения тренировки.
Что всё это означает? Большие исследования подтверждают, что после тренировки уровень эндорфинов значимо повышается, но в крови, а не в ткани головного мозга. Безусловно, можно предположить, что если уровень эндорфинов повышается в крови, то он точно повышен в головном мозге. Однако одно из исследований, проведенное в Германии, показало, что эндорфины, присутствующие в крови после бега, на самом деле с трудом проникают из кровеносных сосудов в ткань головного мозга, а значит, не они вызывают эйфорию (Johannes Fuss, et al. PNAS 2015; 112 (42): 13105-13108). Вызывать ее может вещество со сложным названием «анандамид», уровень которого также повышается после бега, однако он очень хорошо проникает в головной мозг.
Чем менее мы физически активны, тем хуже мы справляемся со стрессом.
К сожалению, в настоящий момент нет однозначного мнения относительно механизма развития эйфории бегуна, остается надеяться, что будущие исследования поставят точку в этом вопросе.
Что, если не эндорфины?
А если в эйфории повинны не только эндорфины? В качестве источников бегового кайфа номинированы серотонин и норэпинефрин. Повышенная выработка этих биологически активных веществ также может приводить к подъему настроения и ощущению прилива сил во время бега.
Уже довольно давно ученые связывают низкий уровень серотонина и норэпинефрина с депрессией. Упражнения – самый дешевый и безопасный способ повысить уровень этих веществ в крови, а значит, уменьшить выраженность депрессии и стресса. Помимо этого, регулярные занятия спортом могут повысить сопротивляемость организма к стрессовым ситуациям и депрессии.
Следствие: чем менее мы физически активны, тем хуже мы справляемся со стрессом. Сказывается недостаток эндорфинов, серотонина и норэпинефрина в крови.
Очень простой вывод
Занятия циклическими видами спорта: бегом, плаванием, лыжами, ездой на велосипеде – помогут вам не только улучшить физическую форму, стать немного стройнее, но и лучше противостоять депрессии, стрессам, а значит, улучшить не только продолжительность, но и качество жизни.
Источник