Научная статья на тему 'Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов Югры в условиях выполнения физической нагрузки'

Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов Югры в условиях выполнения физической нагрузки Текст научной статьи по специальности «Биология»

CC BY
128
32
Поделиться

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Еськов В.М., Баев К.А., Балтиков А.Р., Козлова В.В., Климов О.В.,

Текст научной работы на тему «Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов Югры в условиях выполнения физической нагрузки»

также данные литературы, можно предположить, что ранняя реканализация коронарных артерий вне зависимости от формы поражения кардиомиоцитов (обратимая или необратимая) может уменьшить риск внезапной смерти при условии механической проходимости коронарных артерий и при коррекции дисфункции эндотелия, имеющейся исходно.

Таблица 4

Корреляции между состоянием коронарных артерий и величиной коэффициента управления вероятностными распределениями отрезков до и после стентирования коронарных артерий

Коэффициент управления длинами отрезков ЭКГ

гр грд гБТ гТ гТр

Средний суммарный стеноз коронарных артерий до коронарографии -0,07 0,03 0,06 0,33 0,32 0,02

после коронарографии 0,06 -0,02 -0,14 -0,18 -0,28 -0,08

Число стенозов коронарных артерий до коронарографии 0,11 -0,29 0,08 0,07 -0,21 0,23

после коронарографии 0,3 0,33 -0,46 -0,06 -0,04 -0,01

Ведущий стеноз коронарных артерий до коронарографии 0,4 -0,1 0,25 0,67* 0,47 -0,18

после коронарографии Стентирование

*р=0,05

Выводы. Ранняя реканализация коронарных артерий при ОКН не всегда прекращает развитие необратимых изменений миокарда. Дисфункция эндотелия при ОКН, влияя на управление реполяризацией миокарда, может быть самостоятельным и более ранним, по сравнению с очаговыми изменениями миокарда, фактором развития электрической нестабильности миокарда.

Литература

1. Автандилов Г.Г. Микроциркуляция в патологии.- М.: МОНИКИ,1975.- С.23-27.

2. Патент №2301017 РФ Способ диагностики острой коронарной недостаточности Зотова Т.Ю.- Гос. Реестр РФ.-2007.

3. Петрухов В.А. и др. // Вопросы мед. химии .- 2000.-№4.-С. 1-8.

4. Шляхто Е.В. и др. // Вестник аритмологии.- 2002.- Т.16, №12.- С.72

5. Фролов В.А. и др. Болезнь как нарушение информационного процесса.- М.: Изд. РУДН, 2006.

УДК 681.3

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ИЗМЕНЕНИЙ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТУДЕНТОВ ЮГРЫ

В УСЛОВИЯХ ВЫПОЛНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

В.М. ЕСЬКОВ, К.А. БАЕВ, А.Р. БАЛТИКОВ, В.В. КОЗЛОВА,

О.В. КЛИМОВ*

Изучение закономерностей изменений физиологических параметров студентов в условиях проживания на северных территориях РФ с позиций системного анализа и синтеза в рамках теории хаоса и синергетики является актуальной проблемой биомедицинских наук. Особое значение в этой связи имеют разработка алгоритмов и программ для анализа показателей вегетативной нервной системы (ВНС) человека в условиях выполнения физической нагрузки. Новые результаты могут быть получены и в рамках компартментно-кластерного анализа биосистем [4-7].

Одной из проблем настоящего исследования является изучение в рамках компартментно-кластерного подхода (ККП) особенностей параметров ВНС человека на Севере в условиях выполнения физических нагрузок и без таковых. Решение этой проблемы было выполнено с позиций теории хаоса и синергетики (ТХС) с использованием ККП и методов системного анализа.

Исследовались функциональные системы организма (ФСО) при регулярных физических упражнениях (разных по силе и длительности). Известно, что процессы тренировок, в частности, спортивная подготовка студентов учебных учреждений, сопро-

вождаются разной физической активностью. Поэтому представляет несомненный интерес изучение (в рамках разрабатываемого в НИИ Биофизики и медицинской кибернетики при СурГУ ком-партментно-кластерного подхода) показателей ФСО в ответ на действие физических нагрузок в ходе спортивных тренировок. При этом особый научный интерес в последние годы в биофизике и физиологии человека вызывает проблема идентификации параметров аттракторов вектора состояния организма человека в фазовых пространствах состояний. В рамках ТХС можно в настоящее время идентифицировать параметры аттракторов, которые (как мы покажем ниже) существенно отличаются у тренированных и нетренированных лиц [2].

Главным фактором, усложняющим процесс возрастного развития ФСО в условиях Севера РФ, остается именно гипокинезия в условиях длительного пребывания в закрытых помещениях. Этот фактор проявляется в ряде компенсаторных реакций нервно-мышечной системы (НМС), на уровне кардиореспираторной системы (КРС) [1]. Действительно, как показали наши исследования, любая значительная физическая нагрузка вызывает у среднестатистического молодого человека Югры реакцию, которая существенно отличается от такой же у молодых людей средней полосы РФ. Указанная реакция НМС проявляется в отличиях показателей индекса активности симпатического отдела вегетативной нервной системы (СИМ), индекса активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ПАР) и индекса напряженности (по Р.М. Баевскому) (ИНБ) на стандартные физические нагрузки как у спортсменов (по различным видам спорта), так и у нетренированных лиц. Особенно это проявляется в различиях по концентрациям оксигемоглобина (8Р02). Изучая показатель уровня оксигемоглобина в крови обследованных групп молодежи, мы наблюдали превышающие значения 97-98% практически у всех обследуемых. Показатель 8Р02 менее 95% регистрировался только у 0,4% обучающихся. Одновременно и значительно как в зимний, так и в осенний периоды учебы под воздействием экологических факторов, 8Р02 выше относительно таковых показателей студентов и учащихся средней полосы (обычно менее 93%). Такое различие показателей 8Р02 у обследованных групп молодежи Югры очень настораживает физиологов и педагогов, т. к. резко снижаются компенсаторные возможности организма на Севере [4-7].

Объект и методы исследования. В нашем исследовании участвовали студенты Сургутского государственного университета (юноши) с разным уровнем физической подготовки. Показатели снимались до и после физической нагрузки. Исследуемых условно разделили на три группы: 1- студенты, занимающиеся физической культурой (ФК) не регулярно (лишь 2 раза в неделю в рамках государственной программы по ФК); 2 - студенты, занимающиеся индивидуальными видами спорта (тяжелая атлетика, пауэрлифтинг); 3 - студенты, занимающиеся игровыми видами спорта (футбол, волейбол, баскетбол). Изучались показатели вегетативной нервной системы у всех 3 групп испытуемых в ходе выполнения стандартных физических упражнений в соответствующих видах спорта. Исследование параметров движения вектора х=х(1;)=(х1,х2,.. .,хт)т организма человека в фазовом пространстве состояний (ФПС) производилось в рамках традиционной статистики - расчет до доверительного интервала (с доверительной вероятностью р=0,95) и методами теории хаоса и синергетики. В рамках ТХС нами идентифицировались параметры аттракторов, которые (как было установлено) существенно отличаются у тренированных и нетренированных юношей [4,5].

Для идентификации компонент Х1 в наших исследованиях применялся пульсоксиметр «ЭЛОКС-01С2», разработанный и изготовленный ЗАО ИМЦ Новые Приборы, г. Самара. В устройстве применялся оптический пальцевый датчик (в виде прищепки), с помощью которого происходила регистрации пульсовой волны с одного из пальцев кисти. Прибор снабжен программным продуктом «БЬОСЯДРИ», который в автоматическом режиме позволяет отображать изменение ряда показателей в режиме реального времени с одновременным построением гистограммы распределения длительности кардиоинтервалов. Нами выполнена некоторая модификация программы в отношении усреднения показателей симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системы, что обеспечивает представление процессов на фазовой плоскости или в т-мерном фазовом пространстве в виде динамики хаотичных процессов. Использование данной методики и аппаратуры для исследования показателей пульсоинтервало-

графии производилось в положении испытуемого сидя в относительно комфортных условиях. С целью исключения артефактов и нивелировки влияния отрицательных обратных связей на съем информации, регистрировался пятиминутный интервал измерений кардиоинтервалов (КИ). Таким образом, используя метод вариационной пульсометрии и выполняя анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) во временной и частотной областях, можно получить информацию, характеризующую процессы управления основными жизненными функциями организма человека под воздействием экофакторов или физических нагрузок.

Предложен и внедрен новый метод и программный продукт для идентификации объемов аттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве для нескольких кластеров, ориентированный на определение параметров порядка и сравнение существенных или несущественных изменений в этих параметрах после их исключения (в условиях дозированных физических нагрузок) [6,7]. Метод и программный продукт для идентификации параметров аттракторов вектора состояния организма человека (на примере состояния кардио-респираторной системы молодежи Югры), используется как эффективный показатель (маркер) степени гипокинезии. Последняя, существенно влияет на качество жизни молодого населения Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, что подтверждается количественно изменениями параметров аттракторов.

Алгоритм такой процедуры:

1. В программу расчета на ЭВМ поочередно вводятся ис-

Ар

ходные компоненты ВСОЧ в виде матриц тп биосистемы по каждому из к кластеров. Данные могут вводиться вручную либо из текстового файла; т.е. получаем матрицу состояний для всех р кластеров в т-мерном фазовом пространстве, причем I - бегущий

индекс компонента вектора х (1=1....т), а ] - номер биообъекта

.}=1,...,п ^

(пациента) (

), бегущий индекс кластера k определяет

число массивов данных (

к = 1,

). Иными словами элемент

такой матрицы и представляет к-й кластер биосистем, ]-й компонент ВСОЧ для ]-го испытуемого.

2. Производится поочередный расчет координат граней параллелепипеда объемом Уо, внутри которого находится аттрактор движения ВСОЧ для всех _]-х исследуемых ( -1,K, п) из к-го

( к - 1 р ); их длиннот (Тп+епгаї) = ХІ(шах) - Хі(шіп) и

кластера (

); их длинны (Interval)

= П°/к

x,

объема k-го параллелепипеда =l , где -v—v v ко-

ординаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней границей области ФПС внутри которой движется ВСОЧ по координате xi; вектора объемов (General Value) V (Vo, Vi'"Vp ) , ограничивающих все;р аттракторов, показатели асимметрии

(Asymmetгy) стохастического

C

X1 = О

11 ’ 12 •

lm

)... Xp = (xr

pm

)

центров

X і x = ( xixi

аттракторов

для

, )... X * = (x

каждого

xx

xp 2 -.

и хаотических j-го пациента

x)

pm

C

/N

Отметим - формула для идентифика-

ции стохастического центра аттрактора, который находится путем вычисления среднего арифметического одноименных координат точек, представляющих проекции конца вектора состояния БДС на каждую из координатных осей. Выделим, что для любых

кластеров у і(шіп) 1 - формула для идентификации

хаотического центра аттракторов, ^ - ширина фазовой области аттрактора в проекции на і-ую координату, т.е. ширина грани гиперпараллелепипеда.

3. Вводится параметр Я, показывающий степень изменения

объема аттракторов для к-го кластера до и после уменьшения

размерности фазового пространства. В исходном приближении

Я = (V 1 - V 2) / V 1 вычисляем 0 0 0 ; 0 .

4. После исключения поочередно каждой из координат вектора X (например, для двухкластерных систем) вычисляются

. Таким обра-

К = (V 1 - V 2)/V 1

вторые приближения параметров 1 4 1 1^1

зом, получаем К = (К’Кт ) , т.е. вектор значений, по которым можно определить уменьшилась или увеличилась относи-

тельная величина аттракторов У при изменении размерности фазового пространства. При уменьшении относительных размеров У анализируются параметры системы и на основе их неизменности или малой изменчивости делается заключение о существенной (если параметры меняются) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого хі компонента ВСОЧ для всего вектораХ- (х1’x2,"',х*) .В рамках реализации этого алгоритма проводилась минимизация размерности всех к кластеров БДС при сравнительном анализе поведения их векторов состояния, размеров аттракторов и координат их центров, что обеспечивает системный синтез [3].

Результаты. Исследование показателей вегетативной нервной системы у этих групп испытуемых в ходе выполнения стандартных физических упражнений в соответствующих видах спорта показало, что существуют определенные различия в параметрах вектора состояния организма человека (ВСОЧ).

Было установлено, что обобщенный показатель активности симпатической нервной системы (СИМ) студентов юношей, занимающихся игровыми видами спорта до физкультурных тренировок составлял 2,29±0,86. После тренировок показатель СИМ составил соответственно: 6,07±2,35. Одновременно показатели парасимпатической нервной системы (ПАР) до тренировок у этой же группы испытуемых составили: 19,86±2,88, а после тренировок ПАР имел значение 11,64±2,87 (табл. 1).

Индекс Баевского до и после нагрузки составлял 33,57±13,27 и 131,43±74,85 соответственно. По показателям ЧСС и 8Р02 (процент содержания оксигемоглобина в крови испытуемых) явных различий не наблюдается. Отметим, что показатели ВНС из табл. 1 являются координатами ВСОЧ (х0=СИМ, Х1=ПАР, Х2=ИНБ, Х3= 8Р02, Х4=ЧСС).

В группе студентов-юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта, существуют различия в показателях СИМ и ПАР до и после полученной нагрузки. В частности, средние арифметические значения СИМ до и после физической нагрузки составили 4,42±2,03 и 12,00±4,29 соответственно.

Показатели ПАР для этой же группы до - 14,50±5,16, после - 4,92±2,40. Индекс Баевского до и после нагрузки существенно различается - увеличивается практически в 4 раза после нагрузки и составляет 309,17±111,37 при значении до нагрузки 77,92±44,40. В показателях 8Р02 существенных различий не наблюдается, различия наблюдаются по показателям ЧСС, т.е. происходит увеличение пульса после нагрузки с 88,33±11,93 до 111,08 ±6,42.

Таблица 1

Результаты статистической обработки данных измерений показателей кардио-респираторной функциональной системы юношей, занимающихся игровыми, индивидуальными видами спорта и не регулярно занимающихся спортом до и после физической нагрузки

Юноши

ВНС (<x>± dx) Нагрузка Нетрениров. Индивидуальные виды спорта Игровые виды спорта

СИМ До 3,27±1,91 4,42±2,03 2,29±0,8б

после 18,73±4,50 12,00±4,29 б,07±2,35

ПАР До 14,20±3,4б 14,50±5,1б 19,8б±2,88

после 3,40±1,27 4,92±2,40 11,б4±2,87

ИНБ До 49,00±20,5б 77,92±44,40 33,57±13,27

после 458,00±13б,79 309,17±111,37 131,43±74,85

SPO2 До 98,33±0,б2 98,75±0,29 98,07±0,58

после 98,07±0,39 97,75±0,55 97,43±0,74

ЧСС До 85,00±9,03 88,33±11,93 80,50±8,1б

после і20,60±6,45 111,08 ±б,42 95,43±7,б2

Примечание: ИНБ - показатель индекса Баевского (в у. е.), ЗР02 - процент содержания оксигемоглобина в крови испытуемых. <х> - среднее арифметическое значение; ёх - погрешность измерения

Резко по всем показателям отличаются студенты, занимающиеся физической культурой (ФК) нерегулярно (2 раза в неделю в рамках госпрограммы по ФК) до и после предъявления нагрузки. Их ср. арифметические значения после нагрузки возрастают для СИМ: с 3,27±1,91 до 18,73±4,50 соответственно. Показатели ПАР снижаются с 14,20±3,46 до 3,40±1,27.

Наибольшее различие имеется для показателя индекса Баевского - он почти в 10 раз возрастает после нагрузки и составляет 458,00±136,79 при значении 49,00±20,56 до нагрузки. Показатель 8Р02 до нагрузки составил 98,33±0,62, а после 98,07±0,39.

с

x

x

x

Существенные различия наблюдаются в группах студентов юношей, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта. Средние арифметические значения СИМ до физической нагрузки в этих группах составили 4,42±2,03 и 2,29±0,86, после 12,00±4,29 и 6,07±2,35 соответственно. Показатели ПАР для этих групп составляли до нагрузки- 14,50±5,16 (индивидуальные виды спорта) и 19,86±2,88 (игровые виды) и после полученной нагрузки 4,92±2,40 и

11,64±2,87 соответственно. Наблюдается явное различие в показателях параметров ВСОЧ между этими группами юношей, приблизительно в 2 раза средние арифметические значения показателей в индивидуальных видах спорта больше, чем у игровых видов. Такую же тенденцию мы наблюдаем и по показателю индекса Баевского, т.е. до нагрузки 77,92±44,40 (индивидуальные виды) и 33,57± 13,27 (игровые виды), после 309,17±111,37 (индивидуальные виды) и 131,43±74,85 (игровые виды). Для ЧСС и 8Р02 такой разницы не наблюдается.

В данной работе также используются новые подходы теории хаоса и синергетики, которые основаны на анализе параметров аттракторов ВСОЧ. Последний базируется на сравнении параметров различных кластеров, представляющих биологические динамические системы. К этим кластерам могут относиться одни и те же биосистемы, но находящиеся в разных физических состояниях (биосистема изучалась до и после предъявляемой нагрузки). Используемый метод, позволяет давать обоснование и критерии оценки различий между стохастической и хаотической динамикой поведения параметров кардио-респираторной системы человека в различных состояниях (до и после физической нагрузки), а также показывает значимость конкретного, каждого Х1 компонента вектора состояния для всего вектора Х =(х1’x2,■■■,Хт) . Авторская программа на ЭВМ производит расчет объема V многомерного параллелепипеда, и расстояния Ях между геометрическим и статистическим центрами.

Таблица 2

Результаты сравнения параметров аттракторов вектора состояния организма юношей, занимающихся игровыми, индивидуальными видами спорта и не регулярно занимающихся спортом (нетренированных) до и после физической нагрузки

Нетренированные Индивидуальные виды спорта Игровь спо е виды рта

нагрузка до после до после до после

Va 5,72-106 1,51 -10' 3, 16-106 9,87-10° 9,98-105 3,1 -107

Ях 16,41 137,19 39,67 40,97 12,32 128,65

Мы брали пять координат ВСОЧ по параметрам показателей ВНС испытуемых (юношей). Общее число измерений координат фазового пространства равняется пяти (х0=СИМ, х1=ПАР, Х2=ИНБ, Х3= 8Р02, Х4=ЧСС), а аттракторы движения ВСОЧ до и после предъявления физической нагрузки занимают разные области в фазовом пространстве (кроме того, что они имеют разные объемы). У юношей, нерегулярно занимающихся спортом, общий показатель асимметрии (Ях - расстояние между геометрическим центром аттрактора и статистическим центром) до тренировки равен 16,41 и после тренировки расстояние сильно увеличивается и составляет 137,19. Объем 5-мерного параллелепипеда составляет 5, 72-106 до нагрузки и 1,51 -107 после (табл. 2), т.е. можно отметить, что после предъявляемой нагрузки в 3 раза возрастает объем. Расстояние между центрами двух аттракторов движения ВСО юношей, не регулярно занимающихся спортом, до и после нагрузки составляет 70 = 410,98.

Методом исключения отдельных признаков был выполнен системный синтез с помощью ЭВМ, который учитывает влияние

XI признака (в нашем случае это параметры ВНС) на величину Ъ (расстояние между центрами аттракторов). Более значительным является признак Ъ3 (показатель индекса Баевского - табл. 3), так как при его исключении существенно изменяется (уменьшается) расстояние и составляет Ъ3 = 40,29. При анализе объемов аттракторов надо обратить внимание на параметр Я0=62,25% (относительные изменения), показывающий степень изменения объема аттракторов для каждого кластера до и после уменьшения раз-

мерности фазового пространства. Анализируя этот параметр до и после нагрузки у юношей не регулярно занимающихся спортом, можно отметить, что при исключении признаков наиболее значимым являются признаки Я1= 12,89% (показатель СИМ) и Я3=15,65 % (показатель индекса Баевского - табл. 3), именно при их исключении объемы существенно уменьшаются.

У юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта, общий показатель асимметрии (Ях - расстояние между геометрическим центром аттрактора и статистическим центром) до тренировки равен 39,67, а после тренировки 40,97. Объем т-мерного параллелепипеда составляет 3, 16-106 до нагрузки и 9, 87-106 после, т.е. объем возрастает в 3 раза после предъявления нагрузки (табл. 3). Используя свои программные продукты, мы определили расстояние между центрами двух аттракторов движения ВСО юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта до и после нагрузки (Ъ). В нашем случае оно равно 232,69.

Методом исключения ряда признаков выполнен системный синтез с помощью ЭВМ, который учитывает влияние XI признака (в нашем случае это параметры ВНС) на величину Ъ (расстояние между центрами аттракторов). Более важным является признак Ъ3 (показатель индекса Баевского - табл. 3), так как при его исключении существенно изменяется расстояние и составляет Ъ3=25,84, т.е. снижается в 9 раз по сравнению с исходным.

Анализ объемов аттракторов показывает значение параметра Я0= 67,98 % (относительные изменения), который дает степень изменения объема аттракторов для каждого кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. Анализируя параметры системы при уменьшении относительных размеров объемов (Ух), можно сделать заключение о существенной (если параметры существенно меняются) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого

XI компонента ВСО юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта для всего вектора х =(х1,x2,•••,хт) . Анализируя этот параметр до и после нагрузки, отметим, что при исключении признаков наиболее значимым является Я3= 15,65 %, именно при его исключении объемы существенно уменьшаются (см. табл. 3). У юношей, занимающихся игровыми видами спорта, общий показатель асимметрии (Ях - расстояние между геометрическим центром аттрактора и статистическим центром) до тренировки равен 12,32 после тренировки 128,65. Объем т-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, составляет 9,98* 105 до нагрузки и 3,1 -107 после, т.е. объем увеличивается в 30 раз после предъявляемой нагрузки по сравнению с исходным.

Используя разработанные и запатентованные программные продукты, мы определили расстояние между центрами двух аттракторов движения ВСО юношей, занимающихся игровыми видами спорта до и после нагрузки - Ъ, которое составляет Ъ0=99,40. Методом исключения отдельных признаков был выполнен системный синтез с помощью ЭВМ, который учитывает влияние XI признака (параметры ВНС) на величину Ъ (расстояние между центрами аттракторов). Было установлено, что более значительным является признак Ъ3 (показатель индекса Баевского -табл. 3), так как при его исключении существенно изменяется расстояние и составляет Ъ3=17,47. Та же картина при занятиях индивидуальными видами спорта. Параметр Я0= 96,78 % показывает степень изменения объема для каждого кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. Производя поочередное исключение признаков, отмечаем, что наиболее значимым является Я3=77,94%, именно при его исключении объемы уменьшаются (табл. 3). До и после нагрузки как для

Таблица 3

Результаты анализа исключения отдельных признаков параметров аттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных юношей

Нетренир. до и после нагрузки Индивид. виды до и после нагрузки Игровые виды до и после нагрузки Индивид. и игровые виды до нагрузки Индивид. и игровые виды после нагрузки

Я, % Ъ Я, % Ъ Я, % Ъ Я, % Ъ Я, % Ъ

Я0=62,2 20=410,9 Я0=67,9 Ъ0=232,7 Я0=96,8 Ъ0=99,4 Я0=68,4 Ъ0=45,4 Я0=68,2 Ъ0=178,6

Я1=12,8 Ъ1=410,6 Я1=32,7 Ъ1=232,6 Я1=89,1 Ъ1=99,3 Я1=36,8 Ъ1=45,4 Я1=74,2 Ъ1=178,5

Я2=84,9 Ъ2=410,8 Я2=86,1 Ъ2=232,5 Я2=96,8 Ъ2=99,1 Я2=61,8 Ъ2=45,1 Я2=39,5 Ъ2=178,5

Я3=15,6 Ъ3=40,2 Я3=15,7 Ъ3=25,8 Я3=77,9 Ъ3=17,5 Я3=7,5 Ъ3=9,71 Я3=71,7 Ъ3=18,0

Я4=81,1 Ъ4=410,9 Я4=3,9 Ъ4=232,6 Я4=95,7 Ъ4=99,4 Я4=89,5 Ъ4=45,4 Я4=57,5 Ъ4= 178,6

Я5=69,0 Ъ5=409,4 Я5=86,1 Ъ5=231,6 Я5=96,8 Ъ5=98,3 Я5=57,7 Ъ5=44,7 Я5=45,1 Ъ5=177,9

юношей, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта, так и для юношей нерегулярно занимающихся спортом при исключении признаков более значительным является признак Ъ3 - показатель индекса Баевского.(табл. 3), так как при его исключении изменяется расстояние между центрами аттракторов Ъ. При анализе объемов более значимым для этих трех групп является исключение третьего признака. Показатель асимметрии Ях выше при занятиях индивидуальными видами спорта и составляет 39,67; Ях=12,32 при занятиях игровыми видами спорта, т.е. показатель асимметрии в 3 раза больше в первой группе. Объем т-мерного параллелепипеда выше у юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта, и равен 3,16-106 по сравнению с юношами, занимающимися игровыми видами спорта 9,98-105 .

Анализ результатов, полученных методом исключения отдельных признаков параметров аттракторов вектора состояния организма, юношей, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта до получения физической нагрузки (табл. 3), позволил получить новые данные. В рамках системного синтеза с помощью ЭВМ, который учитывает влияние XI признака на величину Ъ, с поэтапным исключением из расчета ряда компонент ВСОЧ, но более значительным является признак Ъ3 (Ъ0=45,40; Ъ1=45,35; Ъ2=45,09; Ъ3=9,75; Ъ4=45,39; Ъ5=44,72), так как при его исключении изменяется (уменьшается) расстояние и составляет Ъ3=9,75, по сравнению с исходным Ъ0=45,40.

Таблица 4

Параметры аттракторов вектора состояния организма юношей, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта до получения физической нагрузки

Индивидуальные виды спорта

Количество измерений N = 12 Размерность фазового пространства = 5

Interval2X0= 10,00 Asymmetry2X0= 0,16

Interval2X1= 23,00 Asymmetry2X1= 0,09

Юноши до тренировки Interval2X2= 205,00 Asymmetry2X2= 0,19

Interval2X3= 1,00 Asymmetry2X3= 0,25

Interval2X4= 67,00 Asymmetry2X4= 0,002

General asymmetry value Ry = 39,67

General V value Vy = 3,16-106

Игровые виды спорта

Количество измерений N = 14 Размерность фазового пространства = 5

Interval2X0= 5,00 Asymmetry2X0= 0,04

Interval2X1= 19,00 Asymmetry2X1= 0,03

Interval2X2= 70,00 Asymmetry2X2= 0,16

Interval2X3= 3,00 Asymmetry2X3= 0,19

Interval2X4= 50,00 Asymmetry2X4= 0,09

General asymmetry value Ry = 12,32

General V value Vy = 9,98-105

Степень изменения объемов аттракторов для каждого кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства можно оценить при анализе параметра Я0= 68,42 %. Анализируя этот параметр из табл. 3, отметим, что после исключения признаков наиболее значимыми являются признаки Я3=7,53 % (индекс Баевского) и Я1=36,85 % (ПАР). Именно их исключение явно уменьшает объемы аттракторов. После физической нагрузки видим различие в показателях Ях — для индивидуальных видов спорта он составляет 40,97, а для игровых - 128,65. Т.е. при получении нагрузки расстояние между геометрическим центром аттрактора и статистическим центром у индивидуальных видов спорта меняется мало, а у игровых видов возрастает в 10 раз. Объем 5-мерного параллелепипеда до нагрузки составляет 9,87-106, а после 3,1 -107, т.е. возрастает в 30 раз (табл. 4). Анализируя результаты, отметим, что до тренировки и показатели асимметрии, и объемы аттракторов больше у лиц, занимающихся индивидуальными видами спорта. После нагрузки в 3 раза вырастают показатели асимметрии, а объем 5-мерного параллелепипеда при игровых видах спорта, вырастает в 30 раз.

Мы определяли расстояние между центрами двух аттракторов движения ВСО юношей, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта после получения физической нагрузки Ъ. В этом случае оно равно Ъ0=178,65. Методом исключения ряда признаков был выполнен системный синтез с помощью ЭВМ, который учитывает влияние XI - признаков на величину Ъ (Ъ1=178,55; Ъ2=178,53; Ъ3=18,04; Ъ4=178,65; Ъ5=177,96) и было установлено, что более значительным является признак Ъ3 (показатель индекса Баевского). При его исключении расстояние сильно уменьшается и составляет Ъ3=18,04. При анализе объемов аттракторов наиболее значимым оказался признак Я2=39,55 % (показатель ПАР) и признак Я5=45,14 % (показатель ЧСС) -при

исключении этих параметров объемы снижаются, что говорит о значимости этих признаков при сравнении (табл. 3).

Чем ниже физическая активность, тем больше разница между исходными данными. У юношей 1-й группы эта разница увеличивается с 5, 72-106 до 1,51 -107, 2-й - с 3,16106 до 9,87*106, а у 3-й - с 9,98-105 до 3,1 -107. Хотя у юношей 1 и 2 группы наблюдается рост показателя объемов после нагрузки в 3 раза, то у юношей, занимающихся игровыми видами спорта этот показатель выше, чем у юношей, занимающихся индивидуальными видами ~в 3 раза. Диапазон же разброса показателей хаотической динамики параметров КРС в ответ на нагрузку у юношей 3-й группы вырос и стал шире.Параметры ВСО юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта, до и после нагрузки более стабилизированы (в рамках ТХС) и носят тренировочный эффект (статобработка данных менее показательна - табл. 1).

Данные ВСО юношей, занимающихся игровыми видами спорта, отличаются от остальных групп существенно как по показателям асимметрии, так и по показателям объемов (~в 10 раз). Это объясняется тем, что интенсивность нагрузок в игровых видах спорта выше, чем в индивидуальных видах спорта (в рамках ТХС), а объем на порядок отличен, чем у юношей, нерегулярно занимающихся спортом. Показатели статистической обработки отражают количественные показатели изменения параметров, а обработка в рамках ТХС - качественные и количественные. Причем методы ТХС дают более явные значения различий, чем статистические [2]. Показатель Ях, после нагрузки зависит от уровня подготовленности, но в отличие от объемов аттракторов, чем ниже уровень, тем разница между хаотическим и стохастическими центрами больше. Что так же подтверждается изменением объемов после нагрузки по сравнению с исходными данными.

Литература

1Агаджанян Н.А., Ермакова Н.В. Экологический портрет человека на Севере.- М.: КРУК, 1997.- 208 с.

2.Климов О.В. и др. // ВНМТ.- 2006.- Т^Ш, №2.- С. 49-53.

3.Еськов В.М. и др. // ВНМТ■-2007■-Т■XIV, №1 - С.193-196.

4.Еськов В.М. Синергетика в клинической кибернетике. Ч.1.- Самара: Офорт, 2006.- 233 с.

5.Еськов ВМ. Синергетика в клинической кибернетике / В.М. Еськов, А.А. Хадарцев, О.Е. Филатова // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- Ч.2.- Самара: Офорт, 2007.- С. 292.

6.Системный анализ и управление в биомедицинских системах. Ч. V. Монография / Под ред. В.М. Еськова, А.А. Хадарце-ва - Самара: Офорт, 2004. - 140 с.

7.Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине.- . VI.- Монография / Под ред. В.М. Еськова, А.А. Хадарцева - Самара: Офорт,, 2005.- 153 с.

УДК 57.025

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ СЕНСОМОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ УЧАЩИХСЯ - ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ПРИШЛОГО И КОРЕННОГО НАСЕЛЕНИЯ ЮГРЫ

В.М. ЕСЬКОВ, О.Е. ФИЛАТОВА, М.А. ФИЛАТОВ, О.И. ХИМИКОВА*

Наибольший интерес имеют вопросы становления и развития организма детско-юношеского населения Югры и интеллектуальное развитие подростков в условиях действия экологических факторов окружающей среды.

Проживание человека в условиях территории, приравненной к условиям Крайнего Севера, отличается от средней полосы России еще и состоянием психо- и физиологических функций учащихся. У этих детей и юношей особые параметры ФСО человека (кардио-респираторной и нервно-мышечной систем), параметры памяти и мышления, специфическое состояние анализаторов. Невнимание к этой проблеме может проявиться в нарушении умственной и физической работоспособности, здоровья, образовательного процесса, вести к аномалиям развития организма.