CC BY
60
УДК 612.821
К. Н. Болсунов, канд. техн. наук, доцент, Н. А. Садыкова, аспирант,
ФГОБУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"»
Концептуальная модель процесса коррекции психофизиологического состояния спортсменов-парашютистов в предсоревновательный период
Ключевые слова: биологическая обратная связь, коррекция психофизиологического состояния спортсмена, модель поддержки принятия решений врача, парашютный спорт.
Key words: biofeedback, sportsman psychophysiological state correction, model of physician decision making support process, parachuting.
Рассмотрены специфические особенности тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов-парашютистов. Предложены концептуальная модель процесса и структура коррекции психофизиологического состояния спортсмена методом функционального биоуправления с обратной связью.
Разработка и внедрение новых эффективных способов и методов оценки и оптимизации функционального состояния, а также повышения психической и физической работоспособности, расширения резервных возможностей организма спортсмена принадлежат к числу основных задач современной спортивной медицины. Работа со спортсменом, направленная на выявление индивидуальных психофизиологических реакций его организма на оказываемую нагрузку, является одним из основных приоритетов при подготовке к соревнованиям. При этом борьба с напряженностью регуляторных систем и предупреждение срыва адаптации важны как для повышения спортивных показателей, так и для сохранения здоровья спортсмена, особенно в экстремальных видах спорта, к которым относится, в частности, парашютный спорт. Учитывая вышеизложенное, следует признать, что разработка инструментальной и методической базы методов экспресс-анализа психофизиологического состояния спортсмена является актуальной задачей как с практической, так и с научной точки зрения.
Парашютный спорт сопряжен со значительными физическими и психологическими нагрузками. В процессе подготовки, особенно у начинающих спортсменов, нередко возникают стрессовые ситуации, что пагубно влияет как на их общее физическое состояние, так и на результаты тренировоч-
ного процесса.
Прыжки на точность приземления занимают значительное место в программе соревнований по парашютному спорту. Задача спортсмена — маневрировать куполом парашюта при помощи специальных органов управления, учитывая при этом скорость купола, расстояние до точки приземления, скорость ветра и другие погодные условия таким образом, чтобы приземлиться как можно ближе к расчетной точке. Эта точка представляет собой круг диаметром 5 м, в центре которого находится электронный датчик в виде «блина» диаметром 32 см. Опытные спортсмены, как правило, приземляются именно на него. Их результат фиксируется при ударе пяткой по датчику в момент приземления. Лучшим считается тот спортсмен, который за определенное количество прыжков во время тренировки или на соревнованиях «набрал» меньшее количество сантиметров промаха относительно центра блина.
При действии сильного раздражителя (стрессора) в организме развивается адаптационный синдром, который вызывает состояние эмоциональной напряженности [1, 2]. Внешне она проявляется в виде скованности, плохой координации, а зачастую и нецелесообразности движений. Состоянию напряженности свойственны определенные психические нарушения (сужение объема внимания, недостаточность его распределения, затруднения при переключении, неправильная оценка ситуации, замедленное принятие решений) и яркие вегетативные реакции (сердцебиение, покраснение или бледность лица, повышенная потливость, дрожание пальцев рук, ощущение сухости во рту и пр.) [3].
Психофизиологическая подготовка спортсмена при прыжках на точность приземления требует тщательного планирования предстоящего прыж-
ка, возможно более полного учета всех расчетных данных, а главное — точного выполнения намеченных пунктов плана. Эмоционально насыщенная обстановка парашютирования затрудняет последовательное решение этих задач. Спортсмен может проявить недостаточную выдержку и решительность, излишне поторопиться и прыгнуть раньше намеченного момента или же, наоборот, не сможет вовремя справиться с непроизвольным страхом высоты и задержаться на старте [3—5].
Во время выполнения прыжков с парашютом у неопытных спортсменов часто наблюдаются такие психофизиологические реакции организма, как ощущение тревоги и страха, вялости, утомления, изменение общего поведения, а также снижение уровня общей и операторской работоспособности. Возбужденное состояние парашютиста после раскрытия купола сопровождается потребностью в энергичных мышечных движениях, что приводит к поспешности, нетерпеливости и истощению выдержки, необходимой при прыжке. Такое состояние часто бывает причиной неудовлетворительных результатов при выполнении прыжков на точность приземления. Спортсмен теряет способность критически относиться к соотношению скорости и высоты, стремится как можно скорее достичь цели и в результате не долетает до расчетной точки приземления.
Состояние напряженности развивается у парашютистов вследствие того, что при подготовке не уделяется достаточное внимание психофизиологической предпрыжковой работе. При проведении наземной подготовки важно учитывать индиви-
дуальные психологические особенности каждого спортсмена, а также возможные временные отклонения его нервно-психического состояния, связанные с нарушением режима тренировок и отдыха, обстоятельствами личной жизни.
Борьба с напряженностью и ее предупреждение при отработке программных парашютных прыжков считаются одними из основных задач целенаправленной психологической подготовки парашютиста [3]. Предполагается, что ее можно решить путем разработки системы поддержки принятия решений спортивного врача, повышающей качество контроля состояния здоровья спортсмена, подвергающегося экстремальным нагрузкам. Спортивный врач должен иметь возможность управлять процессом тренировок с применением технических средств, специально организованных и направленных на управление параметрами организма за счет использования биологической обратной связи.
Начальный этап создания подобной системы представляет собой разработку содержательной модели, определяющей механизмы и основные стадии индивидуальной (специфической) адаптации спортсмена к нагрузке во время тренировок и коррекции психофизиологического состояния после тренировок. В основу предлагаемой модели положена схема механизма индивидуальной адаптации (стресс — реакции), предложенная Ф. 3. Меерсоном. Возможный вид концептуальной модели, формирующейся при использовании биологической обратной связи по параметрам сердечного ритма, представлен на рис. 1.
Рис. 1 | Концептуальная модель адаптации спортсмена к нагрузке
Наиболее существенное отличие от схемы «стресс — реакции» — наличие контура биологической обратной связи, формируемой с помощью технических средств. Это придает системе качественно новое свойство - принципиальную возможность произвольного управления развитием стрессовой адаптационной реакции. В качестве стрессора выступает физическая и информационная нагрузка.
Срочный этап адаптационной реакции (срочная адаптация) возникает непосредственно после начала действия раздражителя и, следовательно, может реализоваться лишь при наличии готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Его важнейшая черта состоит в том, что деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей, при почти абсолютной мобилизации функционального резерва, и далеко не в полной мере обеспечивает необходимый адаптационный эффект.
Долговременный этап адаптации растянут по времени, сопровождается длительным или многократным действием на организм физической и информационной нагрузки. Он развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в силу постепенного количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество — адаптируется к нагрузкам.
Увеличение мощности структур, ответственных за управление, ионный транспорт и энергообеспечение,
закономерно реализуется во всех органах, ответственных за адаптацию. В процессе адаптационной реакции эти органы образуют единую функциональную систему, а развивающиеся в них структурные изменения представляют собой системный структурный след, который составляет основу адаптации.
На рис. 1 показано, что нарушение гомеостаза, вызванное спортивной нагрузкой, или сигнал о том, что такие нарушения возможны в будущем, через высшие регуляторные механизмы активирует системы, ответственные за адаптацию. В результате возникают мобилизация функциональной системы, специфически ответственной за адаптацию к данной нагрузке, и неспецифический стресс-синдром. В дальнейшем система специфической адаптации обуславливает более интенсивную работу организма и доминирует в его жизнедеятельности. На основе связи между функцией и генетическим аппаратом и при потенцирующем влиянии стресс-синдрома в клетках этой доминирующей системы формируется структурный след, который существенно повышает ее мощность. Развивается надежная и долговременная адаптация, которая устраняет первоначальные нарушения гомеостаза, делает излишним стресс-синдром.
На основе предложенной концептуальной модели адаптации спортсмена-парашютиста к нагрузке была разработана структура биотехнической системы (рис. 2), позволяющей осуществлять коррекцию психофизиологического состояния спортсмена до уровня его индивидуальной нормы [6].
Рис. 2
Структура системы коррекции психофизиологического состояния спортсмена
Представленные модель и система позволили:
• предложить методику формирования границ индивидуальной физиологической нормы спортсмена по данным долговременных и кратковременных наблюдений его психофизиологического состояния;
• разработать модель процесса коррекции психофизиологического состояния организма спортсмена, позволяющую объяснить принципы управления тестовыми сигналами на основе учета индивидуальной нормы спортсмена при применении методики кардиотренинга с биологической обратной связью;
• разработать методику адаптивного биоуправления психофизиологическим состоянием спортсмена, обеспечивающую улучшение его спортивного результата путем постепенного возвращения текущих показателей психофизиологического состояния к ранее вычисленной норме.
| Литература |
1. Селье Г. На уровне целого организма. М.: Наука, 1972. 122 с.
2. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медицина, 1960. 254 с.
3. Гримак А. П. Психологическая подготовка парашютиста. М.: ДОСААФ, 1971. 76 с.
4. Барабанщиков А. В., Белоусов H.A., Сысоев В. В. Готовность к прыжку с парашютом. М.: ДОСААФ, 1982. 216 с.
5. Бутова О. А., Околито H. H. Физиологические характеристики и особенности конституции спортсменов-парашютистов // Конгресс «Восстановительная медицина и реабилитация — 2005». М., 2005. С. 37-38.
6. Садыкова H. А., Сенкевич Ю. И., Суворов H. Б. Принципы формирования индивидуальных нормативных физиологических параметров человека при периодических обследованиях методом функционального биоуправления с обратной связью // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 5. С. 34-40.
УДК 534.6; 615.9
Р. В. Исаков, канд. техн. наук, доцент
ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых»
Методика организации самообучения персептронных сетей при создании системы автоматизированного анализа электрокардиосигнала1
Ключевые слова: анализ, нейронные сети, самообучение, электрокардиография. Key words: analysis, neuron networks, self-training, electrocardiography.
Приводятся результаты разработки системы автоматизированного анализа электрокардиосигнала с возможностью самообучения в процессе эксплуатации. Описывается процедура предварительной обработки сигнала и создания входных образов, структура нейросетевых модулей обработки, методика создания и обучения нейронных сетей с учетом возможного последующего обучения.
Введение
3аболевания сердечно-сосудистой системы (ССС) являются наиболее распространенной причиной смертности и инвалидности во всем мире. По дан-
1 Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.0175 «Метод и инструментальные средства оценки функционального состояния систем организма».
ным Всемирной организации здравоохранения, соответствующий показатель смертности составляет 42 и 30 % в Европе и мире соответственно. Как показывают исследования, в Российской Федерации от сердечно-сосудистых заболеваний ежегодно умирает более 1,2 миллиона человек. Возможным решением проблемы является развитие профилактической медицины, поэтому обеспечение своевременной и качественной диагностики сердечнососудистых заболеваний является актуальной и социально значимой задачей. Тем не менее нужно учитывать и то, что в сложившихся социально-экономических условиях наблюдается нехватка квалифицированных кардиологов в сельской местности и городах районного значения. Следовательно, сильно возрастает значение аппаратно-программных информационно-аналитических систем, обеспечивающих проведение автоматизированных экспресс-исследований населения с целью выявить отклонения от нормы. Их главная задача — раз-
