Научная статья на тему 'Особенности ритмов головного мозга у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции до и после физической нагрузки'

Особенности ритмов головного мозга у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции до и после физической нагрузки Текст научной статьи по специальности «Физическая культура и спорт»

CC BY
210
66
Поделиться
Ключевые слова
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА / ВЕГЕТАТИВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ / СЕРДЕЧНЫЙ РИТМ / СКОРОСТНО-СИЛОВАЯ НАГРУЗКА / ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Аннотация научной статьи по физической культуре и спорту, автор научной работы — Антипова О. С., Кузнецова И. А., Соломка Т. Н.

Исследованы особенности биоэлектрической активности ритмов головного мозга до и после физической нагрузки скоростно-силового характера у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции.

Похожие темы научных работ по физической культуре и спорту , автор научной работы — Антипова О.С., Кузнецова И.А., Соломка Т.Н.,

Features of brain rhythms in athletes with different types of vegetative regulation before and after exercise

The article presents the features of bioelectric activity rhythms of the brain of athletes with different type of vegetative regulation heart rhythm at rest and after the speed-power exercise.

Текст научной работы на тему «Особенности ритмов головного мозга у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции до и после физической нагрузки»

УДК 612.01 +577.11 +616-003.96:796.071

ОСОБЕННОСТИ РИТМОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА У СПОРТСМЕНОВ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДО И ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

О.С. Антипова, И.А. Кузнецова, Т.Н. Соломка

Научно-исследовательский институт деятельности в экстремальных условиях; Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, г. Омск

Исследованы особенности биоэлектрической активности ритмов головного мозга до и после физической нагрузки скоростно-силового характера у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции.

Ключевые слова: биоэлектрическая активность головного мозга, вегетативная регуляция, сердечный ритм, скоростно-силовая нагрузка, физическая работоспособность.

Актуальность, Проблема достижения человеком оптимального функционального состояния при различных тренировочных нагрузках и соревновательной деятельности до настоящего времени остается актуальной [8, 9]. В последние десятилетия особый интерес ученых вызывает изучение влияния центральных механизмов регуляции на процессы адаптации к тренировочным нагрузкам у лиц, занимающихся оздоровительной физической культурой и спортом [3, 4, 6]. Текущее функциональное состояние центральной нервной системы в условиях относительного покоя и при физических нагрузках дифференцированно отражает биоэлектрическая активность головного мозга (альфа-, бета-, тета-ритмы и др.) [3, 7, 10]. Так, альфа-ритм характеризует наиболее оптимальное состояние корково-подкорковых взаимоотношений и обеспечивает фон для нормальной жизнедеятельности человека. Бета-ритм отражает усиление адаптационных процессов и повышение уровня функционального состояния. Тета-ритм тесно связан с эмоциональным и умственным напряжением. Соотношение тета/бета-ритмов, по данным ряда авторов, характеризует уровень концентрации внимания [3,7].

Особую значимость в процессе адаптации организма к физическим нагрузкам имеет активность отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Исходный вегетативный тонус является наиболее универсальным показателем, определяющим уровень функционирования организма спортсмена [1,2,6].

Анализ научно-методической литературы показал, что до настоящего времени функциональная активность ритмов головного мозга изучалась до и после физических нагрузок, выполняемых при частоте сердечных сокращений (ЧСС) до 170 уд./мин [4, 5]. Определенный научный интерес, на наш взгляд, имеет изучение влияния физических нагрузок скоростно-силового характера (при ЧСС свы-

ше 180 уд./мин) на биоэлектрическую активность ритмов головного мозга спортсменов с учетом типа вегетативной регуляции.

Цель исследования: теоретически и экспериментально обосновать особенности срочной адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам скоростно-силового характера с учетом биоэлектрической активности ритмов головного мозга и механизмов регуляции сердечного ритма.

Задачи исследования

1. Изучить особенности биоэлектрической активности головного мозга в альфа-, бета-, тета-диапазонах до и после физической нагрузки у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции.

2. Выявить структуру корреляционных связей между показателями биоэлектрической активности головного мозга, вегетативной регуляции сердечного ритма и уровнем физической работоспособности спортсменов.

Организация и методы исследования. Исследование проводилось на базе НИИ ДЭУ СибГУФК, в нем приняли участие 35 спортсменов 18-21 года, спортивной квалификации КМС и МС.

Для оценки вегетативной регуляции сердечного ритма проводился анализ вариационной пуль-сометрии по методике P.M. Баевского (1988) в условиях относительного покоя с помощью программно-аппаратного комплекса «Полиспектр» («Нейрософт», г. Иваново). Рассчитывались основные статистические параметры сердечного ритма: Mo, АМо, ВР, ИН [2].

Для оценки биоэлектрической активности ритмов мозга определялась мощность альфа-, бета-, тета-ритмов с использованием программно-аппаратного комплекса «Бослаб» (Институт молекулярной биологии и биофизики СО РАМН, г. Новосибирск).

Для оценки уровня физической работоспо-

собности проводилась трехступенчатая нагрузка на велоэргометре марки «МСЖАШС 839Е»: 1-я ступень - разминка (ЧСС до 120 уд./мин), 2-я ступень - ЧСС не выше 170 уд./мин, 3-я ступень -ЧСС свыше 180 уд./мин. Продолжительность 1-й и 2-й ступени - 4 мин, интервал отдыха между ступенями - 2 мин, продолжительность 3-й ступени -1 мин (Л.Г. Харитонова, авторское свидетельство № 2007611219 от 6 февраля 2007 г.). Рассчитывались абсолютные и относительные показатели общей (аэробной) работоспособности ФРш и скоростносиловой (анаэробной) работоспособности ФРсуб-Оценка аэробной производительности проводилась на основании расчета величины максимального потребления кислорода (МПК) (В.Л. Карпман, 1988). Для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к нагрузкам в различных зонах мощности рассчитывался индекс эффективности работы сердца (ИЭРС) по формуле Ар1есаг (М.К. Осколкова, 2001). Статистическая обработка результатов исследования проводилась при помощи программного пакета анализа «Мюго8ой-Ехе1».

Результаты исследования и их обсуждение. На основании анализа вариабельности сердечного ритма в условиях относительного покоя спортсмены были разделены на три группы в зависимости от типа вегетативной регуляции [2]. Было выявлено, что среди изучаемой группы спортсменов преобладали лица со сбалансированным типом ВНС -эйтоники (46 %), реже встречались лица с повышенной активностью симпатической ВНС - сим-патотоники (31 %) и повышенной активностью парасимпатической ВНС - ваготоники (23 %).

При спектральном анализе мощности ритмов головного мозга в условиях относительного покоя у спортсменов с различным типом вегетативного тонуса не выявлено достоверных различий (табл. 1). Так, у всех трех типов преобладала активность альфа-ритма и тета-ритма. Отмечалась менее выраженная активность бета-ритма. Уровень мощности альфа- и бета-ритмов свидетельствует об оптимальном функциональном состоянии организма

спортсменов и их готовности к физической деятельности. Незначительное увеличение мощности тета-ритма у спортсменов может быть связано с некоторым эмоциональным возбуждением, обусловленным процедурой мониторинга.

В результате выполнения физической нагрузки скоростно-силового характера во всех изучаемых группах спортсменов была выявлена одинаковая направленность изменений биоэлектрической активности ритмов головного мозга. После нагрузки снизилась мощность альфа- и бета-ритмов, увеличилась мощность тета-ритма и величина тета/бета-соотношения. Однако было выявлено, что степень изменения активности ритмов головного мозга зависит от типа вегетативной регуляции сердечного ритма.

У симпатотоников наблюдалось более выраженное снижение мощности а- (30 %) и Р-ритма (23 %) по сравнению с эйтониками (21 и 7 %) и ваготониками (26 и 3 %), что может свидетельствовать о более выраженной психоэмоциональной усталости и снижении уровня функционального состояния данной группы спортсменов.

Наибольший прирост мощности 0-ритма и соотношения 0/р был выявлен у симпатотоников (56 и 103 %), наименьший прирост - у эйтоников (26 и 36 %), и промежуточное положение по приросту этих показателей занимали ваготоники (31 и 33 %). Значительный прирост мощности 0-ритма у симпатотоников свидетельствует о наибольшем нервноэмоциональном напряжении спортсменов в ответ на физическую нагрузку скоростно-силового характера (см. табл. 1).

Снижение мощности Р-ритма на фоне повышения 0/р-соотношения у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции после физической нагрузки характеризует нарастание утомления, снижение способности концентрации внимания. Однако степень выраженности этих изменений в нервно-психическом статусе была выше у спортсменов-симпатотоников.

При анализе уровня физической работоспо-

Таблица 1

Данные показателей биоэлектрической активности головного мозга до и после физической нагрузки у спортсменов с учетом типа вегетативной регуляции (X ± б)

Показатель Ваготоники Эйтоники Симпатотоники

а-ритм, % покой 35,0 ±1,3 34,0 ±0,9 37,0 ±1,6

после нагрузки 26,0 ±1,1 27,0 ± 1,3 26,0 ±1,2

А, % -26 -21 -30

(3-ритм, % покой 30,0 ±1,1 31,0 ± 1,4 31,0 ± 1,3

после нагрузки 29,0 ±0,9 29,0 ±0,8 24,0 ±0,8

А, % -3 -7 -23

0-ритм, % покой 35,0 ± 1,2 35,0 ±1,4 32,0 ± 1,1

после нагрузки 46,0 ±1,4 44,0 ± 1,1 50,0 ± 1,3

А, % + 31 + 26 + 56

Щ (сред, зн.) покой 1,2 ±0,1 1,1 ±0,2 1,0 ±0,1

после нагрузки 1,6 ±0,3 1,5 ±0,3 2,1 ±0,3

А, % + 33 + 36 + 103

Интегративная физиология

Таблица 2

Данные показателей физической работоспособности, аэробной производительности и эффективности работы сердца у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции (X ± б)

Показатель

Ваготоники (п = 8)

Эйтоники

(п= 16)

Симпатотоники

(п=11)

Р<0,5

ФР 1.70 ОТН., кгм/мин

1731,2 ±98,1

1760,3 ± 178,3

1575,1 ± 156,4

1/3

ФРщабс., кгм/мин/кг

20,3 ±1,7

22,4 ±2,3

18,1 ±3,3

1/3,273

ФРсубш абс., кгм/мин

2937,1 ± 101,3

3057,1 ± 121,2

2576,4 ± 145,1

1/3,2/3

ФРсубхп О™., КГМ/МИН/КГ

35,1 + 1,4

37,1 ± 3,4

31,3 ±1,5

1/3,2/3

МПК абс., мл/мин

4123,1 ± 145,1

4154,3 ± 178,1

3786,2 ± 198,2

1/3,2/3

МПК отн., мл/мин/кг

50,9 ± 4,5

51,5 ±4,8

44,7 ± 7,5

1/3,2/3

ИЭРСфрпр, уел, ед.

1,8 ±0,4

1,8 ±0,6

1,3 ±0,7

1/3,2/3

ИЭРСфрсубп,, уел, ед.

2,7 ± 1,1

2,7 ±0,7

1,6 ±0,8

1/3,2/3

собности спортсменов с учетом типа вегетативного тонуса выявлено, что уровень общей (аэробной) и скоростно-силовой (анаэробной) работоспособности достоверно выше у эйтоников и ва-готоников по сравнению с симпатотониками. Симпатотоники также показали низкий уровень аэробной производительности и эффективности работы сердца в разных зонах мощности по сравнению с ваготониками и эйтониками (табл. 2).

Анализ результатов исследования выявил тесную взаимосвязь между показателями биоэлектрической активности головного мозга, статистическими параметрами сердечного ритма и уровнем физической работоспособности у спортсменов (см. рисунок). Снижение мощности а-ритма сопровождается увеличением активности симпатического отдела ВНС (АМо) (г = -0,49) и центральных механизмов регуляции сердечного рит-

Структура достоверных корреляционных связей между мощностью ритмов головного мозга, показателями регуляции сердечного ритма и уровнем физической работоспособности спортсменов

ма (ИН) (г = -0,65), снижением активности гуморальной регуляции ритма сердца (Мо) (г = 0,51) и активности парасимпатического отдела ВНС (ВР) (Г = 0,60), СНИЖеНИеМ абсОЛЮТНЫХ (ФРсуб,абс) (г = 0,53) и относительных (ФРСуб,отн) О* = 0,42) показателей уровня скоростно-силовой выносливости и эффективности работы сердца (ИЭРСФРсуб) О* = 0,46).

Снижение мощности Р-ритма сопровождается значительным увеличением активности симпатического отдела ВНС АМо (г = -0,59) и центральных механизмов регуляции сердечного ритма (ИН) (г = -0,65), а также снижением активности гуморальной регуляции ритма сердца Мо (г = 0,55) и парасимпатического отдела ВНС ВР (г = 0,41), уменьшением относительных показателей уровня скоростно-силовой ВЫНОСЛИВОСТИ ФРсуб, (г = 0,55) у спортсменов.

Активация мощности 0-ритма характеризуется снижением абсолютных значений уровня скоростно-силовой выносливости ФРсуб (г = -0,47), низкими показателями аэробной производительности МПК (г = -0,45) и эффективности работы сердца ИЭРСсуб (г = -0,49).

Заключение. Под влиянием физической нагрузки скоростно-силового характера у спортсменов с повышенной активностью симпатического отдела ВНС наблюдалось более значительное снижение уровня функционального состояния, повышение психоэмоциональной усталости, значительное ухудшение концентрации внимания и более выраженная стрессовая реакция организма на нагрузку по сравнению с ваготониками и эйто-никами. Наиболее адекватная ответная реакция на скоростно-силовую нагрузку была отмечена у спортсменов со сбалансированным типом вегетативной регуляции сердечного ритма.

Полученные корреляционные взаимосвязи биоэлектрической активности ритмов головного мозга, уровня физической работоспособности и показателей вегетативной регуляции сердечного ритма могут быть положены в основу разработки методики оценки механизмов адаптации орга-

низма спортсменов к скоростно-силовой нагрузке с целью коррекции учебно-тренировочного процесса.

Литература

1. Агаджанян, Н.А. Проблемы адаптации и учение о здоровье / Н.А. Агаджанян, P.M. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Изд-во РУДН, 2006. -284 с.

2. Баевский, P.M. Математический анализ изменения сердечного ритма при стрессе / P.M. Баевский, О.И. Кириллов, С.З. Клецкин. — М.: Наука, 1984. -С. 36-44.

3. Гусельников, В.И. Электрофизиология головного мозга / В.И. Гусельников. - М.: Высшая школа, 1978. — С. 120-140.

4. Жуков, Е.К Электроэнцефалографические исследования тренированности спортсменов / Е.К. Жуков // Спортивная медицина: труды XII юбилейного международного конгресса. - М.: Медгиз, 1959. - С. 89-92.

5. Ильина, Л.И. Электроэнцефалограмма спортсменов/Л.И. Ильина, Е.В. Куколееская. -М.: Медгиз, 1962.-128 с.

6. Казначеев, В.П. Современные аспекты адаптации / В.П. Казначеев. - Новосибирск: Наука, 1980. -192 с.

7.Любар, Д.Ф. Биоуправление, дефицит внимания и гиперактивность / Д.Ф. Любар // Биоуправление-3. Теория и практика. - Новосибирск, 1998. - С. 142-162.

8. Матвеев, Л.И Общая теория спорта и ее прикладные аспекты / Л.П. Матвеев. — СПб.: Лань, 2005. - 384 с.

9. Платонов, В.Н. Подготовка квалифицированных спортсменов /В.Н. Платонов. — М.: Физическая культура и спорт, 1986. - 286 с.

10. Штарк, М.Б. Биоуправление: развитие или бег на месте? /М.Б. Штарк, В.Г. Тристан //Биоуправление в медицине и спорте: материалы 2-й Всероссийской конференции, 23-24 марта 2000 г. / ИМБК СО РАМН; СибГАФК. -Омск, 2000. - С. 3^.

Поступила в редакцию 12 декабря 2008 г.