CC BY
134
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.
