CC BY
95УДК: 796.01:612
ТРЕНЕР
ОЦЕНКА УТОМЛЕНИЯ ПРИ ЗАНЯТИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И СПОРТОМ
Кандидат педагогических наук, профессор М.М. Полевшиков Кандидат медицинских наук, доцент А.М. Шрага Соискатель В.Е. Афоньшин
Марийский государственный университет, Йошкар-Ола
Доктор технических наук, профессор В.В. Роженцов
Поволжский государственный технологический университет, Йошкар-Ола
FATIGUE ASSESSMENT AT PHYSICAL EDUCATION AND SPORTS CLASSES
M.M. Polevschikov, professor, Ph.D.
A.M. Shraga, associate professor, Ph.D.
V.E. Afon'shin, candidate Mari State University, Yoshkar-Ola V.V. Rozhentsov, professor, Dr.Tech. Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola
Key words: training, fatigue assessment, light pulse-pair technique. Fatigue is a major problem of physiology of physical culture and sport and one of the most pressing issues of medicobiological evaluation of athletes' training and competitive activities. Knowing the mechanisms of fatigue and stages of its development one can properly assess athletes' functional status and physical working capacity. This knowledge should be considered when developing measures of health protection and achievement of high results in sport.
Most authors claim the need for an integrated approach to the fatigue and overwork diagnostics, based on the methods of estimation of performance or the state of a number of physiological and psychological functions. However, the main focus is on the search for informative teaching techniques of fatigue diagnostics based on biochemical, physiological or psychophysiological indicators. Psychophysiological state of the human body is the first and very sensitive indicator of changes occurring in the body. The effect of physical load on the parameters of analyzer systems and a decrease in their functionalities and increase of the level of their thresholds were determined. Previously, the authors showed the possibility of fatigue assessment using the methods of critical frequency of light flashing and paired light pulses. The purpose of the present study was to develop a method of individual assessment of fatigue during physical education and sports classes, which contributes to its more accurate diagnostics.
The method of individual assessment of fatigue during physical education and sports classes by analyzing the dynamics of threshold pulse separation is presented in this paper, which characterizes the rate of excitatory processes in the CNS. Proceeding from the study, the proposed method helps to quickly determine the functional status of the CNS, the degree of fatigue at sports occupations, adjust individual volume and intensity of physical load, preventing the development of fatigue.
Ключевые слова: тренировка, оценка утомления, метод парных световых импульсов.
Введение. Утомление является важнейшей проблемой физиологии физической культуры и спорта и одним из наиболее актуальных вопросов медико-биологической оценки тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов. Знание механизмов утомления и стадий его развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работоспособность спортсменов и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение высоких спортивных результатов.
Тренировка без утомления, когда не происходит активации механизмов повышения работоспособности, выработки выносливости, неоправданна. При этом в процессе выполнения физических упражнений появляющееся утомление нарастает постепенно, поэтому момент прекращения работы в каждом конкретном случае должен определяться индивидуально. Для этого необходимо выполнить два условия, находящихся в естественном противоречии [8]:
- обеспечить существенный объем работы, выполненной в условиях прогрессирующего утомления, так как именно это обусловливает тренирующий эффект занятий;
- продолжительность работы в состоянии утомления не должна быть настолько большой, чтобы утомление перешло в переутомление.
Как отмечено в работе [10], большинство авторов указывают на необходимость комплексного подхода к диагностике утомления и переутомления, основанного на методах оценки эффективности деятельности или состояния ряда физиологических и психологических функций, обзор которых приведен в [11]. Однако основное внимание направлено на поиск информативных методических приемов диагностики утомления по биохимиче-
ским, физиологическим или психофизиологическим показателям.
Первым и крайне чувствительным индикатором изменений, происходящих в организме, является психофизиологическое состояние организма человека [4]. Определено влияние физической нагрузки на параметры анализаторных систем, обнаружено снижение их функциональных возможностей и увеличение уровня их порогов [5]. Ранее авторами показана возможность оценки утомления с использованием методов критической частоты световых мельканий и парных световых импульсов [9, 10].
Цель исследования - разработка способа индивидуальной оценки утомления при занятиях физической культурой и спортом, позволяющего повысить достоверность его диагностики.
Методы и организация исследования. Способ основан на определении времени возбуждения, характеризующего скорость возбудительных процессов в центральной нервной системе (ЦНС) [12]. Испытуемому с помощью велоэргометра задается тест с постоянной нагрузкой, равной 75 % от должного максимального потребления кислорода, и предъявляется последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом (МИИ), равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал - 1 с.
В процессе тестирования периодически, через каждые 2 мин, методом последовательного приближения определяется пороговый МИИ, при котором два импульса в паре сливаются в один [9]. По полученным значениям порогового МИИ строится график его динамики в координатах «значение порогового МИИ-время тестирования». Тестирование прекращается, когда значения порогового МИИ резко уменьшаются или по решению врача.
Тестирование повторяется через двое суток отдыха с нагрузкой, увеличенной согласно рекомендациям [3] на 50 Вт, до тех пор, пока график динамики порогового МИИ не имеет нисходящего тренда.
Состояние утомления испытуемого определяется по предыдущему графику порогового МИИ, имеющему «плато», по времени резкого уменьшения его значений [6].
Результаты исследования и их обсуждение. В исследовании приняли участие 10 обученных спортсменов в возрасте от 20 до 22 лет с нормальным зрением, специализирующихся в циклических видах спорта: бегуны на длинные дистанции и лыжники-гонщики. Квалификация испытуемых - I разряд и кандидаты в мастера спор-
Тестирование выполнялось в первой половине дня, с 9 до 12 ч, световые импульсы предъ-
являлись бинокулярно. В качестве примера приведем результаты тестирования испытуемого Т., 22 лет, кандидата в мастера спорта по лыжным гонкам. Испытуемый выполнил тестирование с использованием велоэргометра модели «КеК!ег XI» № 7681-000 в положении сидя со скоростью педалирования 60 об/мин. Величина нагрузки постоянной мощности принята равной 195 Вт, соответствующей 75 % должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б. П. Преварского. Во время тестирования врач постоянно контролировал состояние испытуемого по его внешнему виду, частоте сердечных сокращений и артериальному давлению, изменения которых служили для врача основанием для прекращения тестирования. График динамики значений порогового МИИ в процессе тестирования представлен на рис. 1.
Анализ графика динамики порогового МИИ в процессе тестирования показывает отсутствие уменьшения его значений. Это свидетельствует о том, что состояние ЦНС в процессе тестирования не меняется, ее утомления при данной нагрузке за время тестирования не наступает.
Испытуемый Т. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 245 Вт, соответствующей 94 % должного максимального
Рис. 1. График динамики порогового МИИ при тестировании с нагрузкой 195 Вт.
Здесь и на рис. 2, 3: по горизонтальной оси - время тестирования, мин; по вертикальной оси - значение порогового МИИ, мс
Рис. 2. График динамики порогового МИИ при тестировании с нагрузкой 295 Вт
потребления кислорода (МПК), определяемого по номограммам Б. П. Преварского, и еще через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 295 Вт, соответствующей 114 % должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б. П. Преварского. График динамики значений порогового МИИ в процессе последнего тестирования представлен на рис. 2.
Анализ графика порогового МИИ в процессе тестирования позволяет определить состояние утомления человека по времени резкого уменьшения значений порогового МИИ, равного 58 мин. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.
Испытуемый Т. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 345 Вт, соответствующей 132 % должного МПК, определяемого по номограммам Б. П. Преварского.
Тестирование прекращено по требованию врача. График динамики значений порогового МИИ в процессе тестирования представлен на рис. 3.
Анализ графика порогового МИИ в процессе тестирования показывает, что нагрузка, равная 345 Вт, соответствующая 132 % должного МПК, для испытуемого Т. является чрезмерной, так как график имеет нисходящий тренд.
Выход графика порогового МИИ в процессе тестирования на «плато» свидетельствует о том, что ЦНС находится в квазистационарном режиме, то есть процессы регуляции вегетативных функций во всех органах и системах организма закончены и весь организм действительно находится в состоянии оптимальной работоспособности. В квазистационарном режиме наблюдается вариабельность значений порогового МИИ, обусловленная стохастичностью ЦНС как сложного биологического объекта.
Изменения в организме, обусловленные развитием утомления, заключаются в дискоордина-ции процессов в органах и системах организма, увеличении физиологической стоимости работы [13]. Состояние ЦНС, осуществляющей регуляцию процессов, происходящих в организме человека,
Рис. 3. График динамики порогового МИИ при тестировании с нагрузкой 345 Вт
меняется. ЦНС переходит в состояние напряженности, о чем свидетельствует резкое уменьшение порогового МИИ между двумя импульсами в паре.
Построение тренировочного процесса должно базироваться на изучении динамики функциональных возможностей спортсменов в течение различных периодов тренировок. Одним из путей подготовки квалифицированных спортсменов является внедрение в тренировочный процесс научно обоснованных методов управления на базе анализа экспресс-информации физиологических и биологических параметров, позволяющих объективно оценивать функциональное состояние ЦНС [1].
Основные свойства нервных процессов (сила, лабильность, подвижность, динамичность, уравновешенность), уровень их функционального напряжения, состояние психоэмоциональной сферы организма во многом определяют общую стратегию адаптации, её эффективность и психологическую подготовленность к тренировочно-соревновательной деятельности, обусловливают особенности индивидуального поведения спортсмена в разных спортивных ситуациях. Определение психофизиологических параметров спортсменов позволяет оценить функциональное состояние ЦНС, степень утомления при занятиях спортом, задать индивидуальный объем физической нагрузки и ее интенсивность, не допуская состояния переутомления [14].
Так, показано, что общее время реакции на сигнал зависит от функционального состояния человека, в том числе утомления, типа высшей нервной деятельности, уровня активного внимания. Время реакции на сигнал отражает как сенсорную возбудимость (рецепторный и центральный аппарат), так и функциональную подвижность [2]. Данная методика, по мнению В. М. Башкина [1], позволяет оперативно и без применения сложных тестов и клинических исследований определять важнейший показатель функционального состояния ЦНС - степень утомления, а на основе результатов обследования спортсменов дать возможность тренеру скорректировать тренировочный процесс в реальном масштабе времени.
В циклических видах спорта, особенно при беге, ЦНС обеспечивает управление движениями, осуществляемыми с максимальной скоростью, требующими высокого уровня возбудимости и лабильности нервных центров, подвижности и сбалансированности нервных процессов, хотя ведущими системами обеспечения работы в этом виде являются кислородтранспортные системы. Для оценки параметров деятельности ЦНС используются критическая частота слияния мельканий, отражающая лабильность и подвижность нервных процессов; методики определения скорости и четкости зрительных восприятий;
теппинг-тест, позволяющий оценить тип нервной системы; реакция на движущийся объект, отражающая баланс нервных процессов; простая зрительно-моторная реакция, характеризующая функциональную подвижность нервных процессов. Определение нейрофизиологических особенностей спортсменов-легкоатлетов позволяет оперативно определить функциональное состояние ЦНС, степень ее утомления при занятиях спортом, регулировать индивидуальный объем и интенсивность спортивной физической нагрузки, не допуская развития фазы переутомления [7].
Однако, как отмечает В. М. Башкин [1], данные литературного обзора и опроса специалистов-физиологов показали, что существует очень мало методов, которые бы с высокой достоверностью и информативностью определяли функциональное состояние ЦНС спортсменов в динамике.
Предложенный способ оценки утомления с использованием парных световых импульсов путем анализа динамики порогового МИИ может найти применение непосредственно при занятиях физической культурой и спортом и позволяет повысить достоверность его диагностики.
Заключение. В работе представлен способ индивидуальной оценки утомления при занятиях физической культурой и спортом путем анализа динамики порогового МИИ, характеризующего скорость возбудительных процессов в ЦНС. Исследованием установлено, что предложенный способ позволяет оперативно определить функциональное состояние ЦНС, степень ее утомления при занятиях спортом, регулировать индивидуальный объем и интенсивность физической нагрузки, не допуская развития переутомления.
Литература
1. Башкин В.М. Исследование изменения функционального состояния центральной нервной системы спортсменов в течение различных тренировочных периодов / В.М. Башкин // Уч. записки ун-та им. П.Ф. Лесгафта. - 2009. - № 9. - С. 8-11.
2. Думбай В.Н. Показатели скорости сенсомоторных реакций и теппинг-теста у школьников начальных классов в разные годы обучения в школе / В.Н. Думбай // Валеология. - 2004. - № 3. -С. 42-50.
3. Зайцева В.В. Оценка информативности эргометрических показателей работоспособности / В.В. Зайцева, В.Д. Сонькин, М.В. Бурчик, И.А. Корниенко // Физиология человека. - 1997.
- Т. 23. - № 6. - С. 58-63.
4. Ильин Е.П. Дифференциальная психофизиология / Е.П. Ильин.
- СПб: Наука, 2001. - 235 с.
5. Краснов М.М. Офтальмологическая практика и общее состояние организма / М.М. Краснов // Вестник офтальмологии.
- 2003. - № 4. - С. 4-6.
6. Пат. 2491015 РФ, МПК А63В 3/00. Способ определения утомления человека / Ю.А. Минаков, М.М. Полевщиков, В.В. Рожен-цов, В.Е. Афоньшин; заявитель и патентообладатель Марийский гос. ун-т. - № 2012118871/14; заявл. 05.05.2012; опубл. 27.08.2013, Бюл. №24. - 14 с.
7. Петрова Т.Г. Нейрофизиологический статус и его связь с морфотипом у спортсменов-легкоатлетов / Т.Г. Петрова, А.В. Шаханова, Н.Н. Хасанова, Г.М. Коновалова // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. - 2012. - № 1. - С.116-122.
8. Платонов В.Н. Тренировка пловцов высокого класса / В.Н. Платонов, С.М. Вайцеховский. - М.: Физкультура и спорт, 1985. - 256 с.
9. Полевщиков М.М. Определение наступления утомления человека при выполнении физической нагрузки психофизиологическими методами / М.М. Полевщиков, В.В. Роженцов, Ю.С. Палагин, Р.Ю. Матвеев // Вестник восстановительной медицины. - 2010. - № 3. - С. 22-24.
10. Роженцов В.В. Индивидуализация контроля утомления при занятиях физической культурой и спортом / В.В. Роженцов // Теория и практика физ. культуры. - 2004. - № 1. - С. 46-48.
11. Роженцов В.В. Утомление при занятиях физической культурой и спортом: проблемы, методы исследования: монография / В.В. Роженцов, М.М. Полевщиков. - М.: Советский спорт, 2006.
- 280 с.
12. Роженцов В.В. Оценка скорости возбудительных процессов нервной системы спортсмена / В.В. Роженцов, М.М. Полевщиков // Спортивный психолог. - 2010. - № 2. - С. 74-77.
13. Смирнов К.М. Напряженность труда / К.М. Смирнов // Успехи физиологических наук. - 1984. - Т. 15. - № 1. - С. 76-99.
14. Шаханова А.В. Психофизиологический профиль и вегетативный статус у юных футболистов и баскетболистов 10-15 лет, занимавшихся в режиме ДЮСШОР / А.В. Шаханова, И.С. Бе-ленко, А.А. Кузьмин // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. - 2008. - № 9. - С. 78-90.
References
1. Bashkin, V.M. The study of changes in the functional status of the central nervous system of athletes during different training periods / V.M. Bashkin // Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta. -2009. - № 9. - P. 8-11. (In Russian)
2. Dumbay, V.N. Speed Indicators of sensorimotor reactions and tapping test of primary schoolchildren in different years of school studies / V.N. Dumbay // Valeologiya. - 2004. - № 3. - P. 42-50. (In Russian)
3. Zaytseva, V.V. Estimation of information value of ergometric indicators of working capacity / V.V. Zaytseva, V.D. Son'kin, M.V. Burchik, I.A. Kornienko // Fiziologiya cheloveka. - 1997. - V. 23. -№ 6. - P. 58-63. (In Russian)
4. Il'in, E.P. Differential psychophysiology / E.P. Il'in. - St. Petersburg: Nauka, 2001. - 235 P. (In Russian)
5. Krasnov, M.M. Ophthalmologic practice and overall health / M.M. Krasnov // Vestnik oftal'mologii. - 2003. - № 4. - P. 4-6. (In Russian)
6. Patent 2491015 RF, MPC А63В 3/00. The method for determining human fatigue / Yu.A. Minakov, M.M. Polevschikov, V.V. Rozhentsov, V.E. Afon'shin; applicant and patentee Mari state university. -№ 2012118871/14; decl. 05.05.2012; publ. 27.08.2013, Bul. №24.
- 14 P. (In Russian)
7. Petrova, T.G. Neurophysiological status and its relationship with athletes' morphotypes / T.G. Petrova, A.V. Shakhanova, N.N. Khasanova, G.M. Konovalova // Vestnik Adygeyskogo gosudarstvennogo universiteta. Series 4: Natural-mathematic and technical sciences. - 2012. - № 1. - P.116-122. (In Russian)
8. Platonov, V.N. Training elite swimmers / V.N. Platonov, S.M. Vaytsekhovsky. - Moscow: Fizkul'tura i sport, 1985. - 256 P. (In Russian)
9. Polevschikov, M.M. Determination of the onset of fatigue in a man when performing physical load using psychophysiological methods / M.M. Polevschikov, V.V. Rozhentsov, Yu.S. Palagin, R.Yu. Matveev // Vestnik vosstanovitel'noy meditsiny. - 2010. - № 3. - P. 22-24. (In Russian)
10. Rozhentsov. V.V. Individualization of fatigue control during physical education and sports classes / V.V. Rozhentsov // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. - 2004. - № 1. - P. 46-48. (In Russian)
11. Rozhentsov. V.V. Fatigue during physical education and sport classes: problems, research methods: monograph / V.V. Rozhentsov, M.M. Polevschikov. - Moscow: Sovetsky sport, 2006.
- 280 P. (In Russian)
12. Rozhentsov. V.V. Estimate of the rate of excitation process of the athlete's nervous system / V.V. Rozhentsov, M.M. Polevschikov // Sportivny psikholog. - 2010. - № 2. - P. 74-77. (In Russian)
13. Smirnov, K.M. Intensity of work / K.M. Smirnov // Uspekhi fiziologicheskikh nauk. - 1984. - V. 15. - № 1. - P. 76-99. (In Russian)
14. Shakhanova, A.V. Psychophysiological profile and vegetative status in young football players and basketball players aged 10-15 years who train according to the schedule of specialized children's sport school of Olympic reserve / A.V. Shakhanova, I.S. Belenko, A.A. Kuz'min // Vestnik Adygeyskogo gosudarstvennogo universiteta. Series 4: Natural-mathematic and technical sciences. - 2008. - № 9. - P. 78-90. (In Russian)
Информация для связи с автором: mmpol@yandex.ru
Поступила в редакцию 1.04.2014 г.
