CC BY
220
ЗДОРОВЬЕСБЕРЕЖЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ
УДК 796.016:12
Полевщиков Михаил Михайлович
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола,
Роженцов Валерий Витальевич
Марийский государственный технический университет,
Палагин Юрий Сергеевич
Марийский государственный университет,
Матвеев Роман Юрьевич
Марийский государственный университет mmpol@yandex.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ*
Выполнен анализ методов, используемых для исследования утомления человека. Предложен и апробирован способ, основанный на предъявлении парных световых импульсов и измерении порогового межимпульсного интервала.
Ключевые слова: утомление, физическая нагрузка, диагностика, психофизиологические методы, межим-пульсный интервал.
При занятиях физической культурой и спортом актуальна проблема адекватности дозировки физической нагрузки, обеспечивающей формирование и развитие состояния тренированности. В процессе выполнения физических упражнений появляющееся утомление нарастает постепенно, поэтому момент прекращения работы в каждом конкретном случае должен определяться индивидуально. Высокий уровень травматизма и патологии сердечно-сосудистой системы у спортсменов говорит о том, что диагностика утомления не достигла совершенства.
Для диагностики утомления при мышечной деятельности используются самые различные методики. Большинство используемых методик не обеспечивает получения точной количественной информации об уровне утомления и его изменениях под воздействием применяемых средств и методов тренировки. К таким относятся методики, основанные на определении сдвигов физиологических или биохимических показателей, происходящих в организме [7].
Существует мнение, что достаточно надежным показателем ФС спортсменов служит базальный уровень ряда гормонов: тестостерона, кортизола, соматотропина, инсулина, катехоламинов, кортикостероидов, норадреналина [8].
Общим недостатком этих методов является противоречивость отдельных контролируемых показателей.
Наряду с определением сдвигов физиологических или биохимических показателей для диагностики утомления используются электрофизиологичес-кие методы. Т ак для определения утомления человека регистрируется электрическое сопротивление кожи обеих рук, измеряется амплитуда потенциала электрического сопротивления кожи и вычисляется коэффициент сопротивления по формуле:
Кас = 2^1 - ^У( V + У2Х
где у1 - амплитуда потенциала электрического сопротивления кожи на правой руке, у2 - амплитуда потенциала электрического сопротивления кожи на левой руке. При К менее минус 0,2 определяется состояние утомления [1].
Однако при выполнении физических упражнений сложно обеспечить постоянный контакт электродов с кожей, что затрудняет достоверное измерение электрического сопротивления кожи.
В регуляторных процессах, происходящих в организме человека, доминирующая роль принадлежит центральной нервной системе (ЦНС), поэтому при оценке состояния человека рекомендуется оценивать состояние самой ЦНС [4]. С этой целью используются как электрофизиоло-
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (проект №2.2.3.3/2048).
© Полевщиков М.М., Педагогика. Психология. Социальная работа. Ювенология. Социокинетика ♦ №1
Роженцов В.В., Палагин Ю.С.,
Матвеев Р.Ю., 2010
Іи <- Т < > Т <-
Рис. 1. Временная диаграмма последовательности парных световых импульсов, предъявляемых испытуемому в процессе тестирования.
^ - длительность светового импульса; т - длительность межимпульсного интервала;
Т
длительность временного интервала повторения парных световых импульсов
гические, так и психофизиологические методы.
В качестве психофизиологических параметров, характеризующих состояние ЦНС, используются психофизиологические параметры состояния зрительного анализатора, так как эффективность его функционирования зависит, прежде всего, от уровня функционирования ЦНС.
Одним из таких психофизиологических параметров является критическая частота слияния световых мельканий (КЧСМ). Степень утомления человека определяется путем измерения КЧСМ, воспринимаемых поочередно правым и левым глазом, при этом при разности получаемых величин менее 15% делается вывод о наличии утомления [2].
Используют для диагностики утомления световые мельканий разных цветов, например, красного и зеленого, которые последовательно предъявляют для одного глаза. Измеряется КЧСМ для каждого цвета, вычисляется разность полученных значений и при разнице меньше 0,3 Гц диагностируется наличие утомления [3].
Однако измерения КЧСМ выполняются с низкой точностью, что обусловлено отсутствием четкого перехода от видимости световых мельканий к ощущению их слияния.
Целью работы является разработка психофизиологического способа определения утомления человека, позволяющего повысить достоверность его диагностики.
Методы и организация исследования
Авторами разработан и апробирован способ исследования утомления человека, основанный на определении времени возбуждения, характеризующего скорость возбудительных процессов в ЦНС [6]. Способ использует известный в психофизиологических исследованиях метод парных импульсов и позволяет повысить достоверность оценки утомления [5].
Этот результат достигается тем, что испытуемому с помощью велоэргометра задается постоянная нагрузка, равная 100% должного максимального потребления кислорода, и предъявля-
І
0 Т1 Т2
Рис. 2. Временная диаграмма изменения длительности межимпульсного интервала при определении его порогового значения.
тнач - начальная длительность межимпульсного интервала; Т; - начало изменения длительности
межимпульсного интервала; т
пороговая длительность межимпульсного интервала,
зафиксированная в момент времени Т2
І
т
Таблица
Значения порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования
Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10
Значение порогового меж-импульсного интервала, мс 9,2 7,9 7,1 6,7 6,1 5,9
Время тестирования, мин 12 14 16 18 20 22
Значение порогового меж-импульсного интервала, мс 6 6 6,1 6 5,9 6
Время тестирования, мин 24 26 28 30 32 34
Значение порогового меж-импульсного интервала, мс 6 6 5,9 5,9 5,8 5,8
Время тестирования, мин 36 38 40 42 44 -
Значение порогового меж-импульсного интервала, мс 5,8 5,6 5,4 4,9 4 -
Рис. 3. График динамики порогового межимпульсного интервала при тестировании.
По горизонтальной оси - время тестирования, мин; по вертикальной оси - значение порогового межимпульсного интервала, мс
ется последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных ме-жимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с, как показано на рисунке 1.
В процессе тестирования периодически методом последовательного приближения, как показано на рисунке 2, определяется пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один, и строится график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования». Наступление утомления человека определяется по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала.
Во время тестирования врачом выполняется постоянный контроль состояния испытуемого по его внешнему виду, частоте сердечных сокращений и артериальному давлению, изменения кото-
рых служат врачу основанием для прекращения тестирования. Определение порогового межим-пульсного интервала выполняется в начале тестирования и через каждые 2 минуты педалирования.
Результаты и их обсуждение
Исследование выполнено на группах (контрольной и экспериментальной) спортсменов, специализирующихся в циклических видах спорта: бегуны на длинные дистанции и лыжники-гонщики (п=10). Квалификация испытуемых -I разряд и кандидаты в мастера спорта. Для определения динамики развития тренированности в ходе учебно-тренировочного процесса через каждые две недели тестирование повторялось с нагрузкой, соответствующей тренировочной. По результатам тестирования интенсивность и длительность нагрузки корректировались.
В качестве примера приведем данные тестирования испытуемого З., 20 лет, кандидата в мас-
Педагогика. Психология. Социальная работа. Ювенология. Социокинетика ♦ №1
137
тера спорта по лыжным гонкам. Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице, график динамики значений порогового ме-жимпульсного интервала - на рисунке 3.
Анализ графика порогового межимпульсно-го интервала в процессе тестирования позволяет определить наступление острого утомления испытуемого по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, равное 42 минутам. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.
При диагностике утомления методом критической частоты световых мельканий необходимо учитывать, что КЧСМ является многофакторным индикатором психофизиологического состояния, отражающего текущий уровень активации ЦНС. Уменьшение значения КЧСМ свидетельствует о развитии утомления, повышение - о наличии возбуждения или стресса, поэтому адекватная оценка и интерпретация КЧСМ требует учета многих факторов [9].
В то же время изменения величины КЧСМ в ответ на внешние воздействия, в том числе на физические нагрузки, как правило, невелики по абсолютной величине и составляют диапазон порядка 1-3 Г ц. При этом экспериментальные исследования по определению оценки точности измерения КЧСМ показали, что переход от видимости световых мельканий к их слиянию размыт и составляет зону неопределенности в среднем равную 1 Гц, что обусловливает малую точность метода КЧСМ.
Предложенный способ определения степени утомления человека методом парных импульсов путем определения порогового межимпульсно-го интервала позволил повысить достоверность диагностики утомления, так как точность оценки порогового межимпульсного интервала выше точности оценки КЧСМ.
В конце тренировочного цикла за неделю до соревнований проведено заключительное тестирование контрольной и экспериментальной групп спортсменов. Анализ результатов тестирования показал, что если до начала учебно-тренировочного процесса различия работоспособности до наступления острого утомления между контрольной и экспериментальной группой были статистически недостоверны, то тренировки в экспериментальной группе с индивидуально устанавливаемой и корректируемой нагрузкой привели
к большей работоспособности, что подтвердилось результатами выступлений на соревнованиях.
Заключение
В результате экспериментальной работы доказана возможность достоверного определения степени утомления человека путем измерения порогового межимпульсного интервала. Установлено, что динамика порогового межимпульсного интервала отображает изменения тренированности в ходе тренировочного процесса, а резкое уменьшение значений порогового межимпульсного интервала свидетельствует о наступлении утомления.
Библиографический список
1. Роженцов В.В., Полевщиков М.М. Утомление при занятиях физической культурой и спортом: проблемы, методы исследования: Монография. - М. : Советский спорт, 2006. - 280 с.
2. ШрейбергГЛ., Задерман В.Г. Взаимоотношения симпато-адреналовой и гипоталамо-гипо-физарно-надпочечниковой систем и спортивные результаты (корреляционный анализ) // Физиол. челов. - 1989. - Т. 15. - №>2. - С. 108-114.
3. Авторское свидетельство 1531991 СССР, А 61 В 5/16. Способ определения утомления человека и устройство для его осуществления / М.А. Шевандин, О.И. Грибков, Г.В. Таратынова, И.М. Подклетнова.
4. Маслов Н.Б. Нейрофизиологическая картина генеза утомления, хронического утомления и переутомления человека-оператора / Н.Б. Маслов, И.А. Блощинский, В.Н. Максименко // Физиология человека. - 2003. - Т. 29. - .№5. - С. 123-133.
5. Авторское свидетельство 1179989 СССР, А 61 В 5/16. Способ определения утомления человека / И.А. Казановская, З.Ф. Кенга (СССР).
6. Авторское свидетельство 1436991 СССР, А 61 В 5/16. Способ определения степени утомления человека / Ф.Г. Алекперов, А.Д. Вдовиченко, Г.С. Гроссу, А.С. Парсаданян (СССР).
7. Патент 2231293 РФ, МПК А 61 В 5/16. Способ определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / В.В. Роженцов, М.Т. Алиев (РФ). - Опубл. 27.06.2004. Бюл. №18.
8. Патент 2364316. Способ определения утомления человека / М.М. Полевщиков, В.В. Рожен-цов (РФ). - Опубл. 20.08.2009. Бюл. №23.
9. Wiemeyer J. Flimmervershcmelzungsfrequenz. Ein multifakto-rieller psychophysischer Indikator im Sport // ZPA: Z. Prakt. Augenheilk. und Augenarzt. Fortbild. - 2001. - B. 22. - №11. - S. 426-432.
