CC BY
22ТЕХНОЛОГИИ БИОУПРАВЛЕНИЯ В ОПТИМИЗАЦИИ ДВИГАТЕЛЬНО-КОГНИТИВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СПОРТСМЕНОВ-ОРИЕНТИРОВЩИКОВ
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 20.03.2020 г.
Информация для связи с автором: sveta_pogodina@mail.ru
Кандидат биологических наук, доцент Е.А. Бирюкова1 Доктор биологических наук, доцент С.В. Погодина1 Кандидат биологических наук, доцент Э.Р. Джелдубаева1 Доктор медицинских наук, профессор Г.Д. Алексанянц2
1 Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь
2 Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, Краснодар
BiOCONTROL TECHNOLOGIES TO OPTiMiZE MOTOR-COGNiTiVE CAPABILiTiES OF orienteering ATHLETES
PhD, Associate Professor E.A. Biryukova1 Dr. Biol., Associate Professor S.V. Pogodina1 PhD, Associate Professor E.R. Jeldubaeva1 Dr. Med., Professor G.D. Aleksanyants2
1 V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol
2 Kuban State University of Physical Culture, Sport and Tourism, Krasnodar
Аннотация
Цель исследования - определение эффективности технологии биоуправления виртуальным объектом по стабилометрическому сигналу для оптимизации двигательно-когнитивных возможностей ориентировщиков 10-12 лет. Методика и организация исследования. Под наблюдением находились 14 ориентировщиков 10-12 лет (мальчики 1-го года этапа спортивной специализации) на подготовительном этапе круглогодичного тренировочного процесса. В представленной технологии биоуправления акцентировано внимание на стабилометрическом тренинге опорной реакции с биологической обратной связью и оценке двигательно-когнитивных возможностей с использованием методов электромиографии и психофизиологического тестирования.
Результаты исследования и выводы. Результаты курса ежедневного стаби-лометрического тренинга опорной реакции в течение пяти сеансов показали, что в завершении тренинга отмечается увеличение значений суммарной амплитуды электромиограммы и коэффициента синергии относительно мышц нижних конечностей (m. rectus femoris, m. biceps femoris правой и левой ноги), что говорит о совершенствовании внутримышечной координации. В свою очередь, при выполнении ряда психофизиологических тестов отмечали достоверное снижение значений времени сенсомоторной реакции, повышение уровня лабильности и выносливости нервной системы, а также увеличение объёма, избирательности и переключаемости внимания, что расширяет когнитивные возможности ориентировщиков 10-12 лет.
Ключевые слова:биоуправление, стабилометрия, двигательно-когнитивные возможности, спортивное ориентирование, спортсмены 10-12 лет.
Annotation
Objective of the study was to determine the effectiveness of the technology of biocontrol of a virtual object on a stabilometric signal for the optimization of the motor-cognitive capabilities of the 10-12 year-old orienteering athletes. Methods and structure of the study. Sampled for the study were 14 orienteering athletes aged 10-12 years (boys at the 1st year of the sport specialization stage) at the preparatory stage of the annual training process. The present biocontrol technology was focused on the support reaction training on the stabilometric platform with biological feedback and evaluation of the motor-cognitive capabilities using electromyography and psychophysiological testing methods. Results and conclusions. The results of the daily support reaction training on the stabilometric platform over five training sessions showed that the total amplitude of electromyogram and coefficient of synergy with the lower limb muscles (m. rectus femoris, m. biceps femoris of the right and left leg) increased at the end of training, which suggested the improved intramuscular coordination. In turn, the results of a number of psychophysiological tests indicated a statistically significant reduction in the sensorimotor response time, an increase in the level of lability and endurance of the nervous system, and an increase in the volume, selectivity, and set-shifting of attention, which expanded the cognitive capabilities of the 10-12 year-old orienteering athletes.
Keywords: biocontrol, stabilometry, motor-cognitive capabilities, sport orienteering, 10-12 year-old athletes.
Введение. Соревновательная деятельность в спортивном ориентировании бегом на этапе спортивной специализации предъявляет к юным ориентировщикам требования, связанные не только со сложными координационно-двигательными проявлениями (бег в условиях пересеченной местности, резкого перепада высоты ее рельефа), но и со специфической симптоматикой когнитивных процессов (быстротой восприятия, обработки, анализа и запоминания информа-
ции, оперативным построением и моторной реализацией соревновательной программы действий) [5]. В свою очередь, эффективная реализация двигательно-когнитивных возможностей детьми 10-12 лет, для которых характерны неустойчивость центральной нервной системы и несовершенство нервно-мышечного аппарата [1, 3], является сложновыполнимой задачей. В связи с этим мероприятия научно-методического сопровождения процесса спортив-
ной подготовки ориентировщиков 10-12 лет могут включать внетренировочные средства оптимизации двигательно-когнитивных функций. Высокую эффективность в целенаправленном влиянии на координационно-двигательные и когнитивные процессы демонстрируют технологии стаби-лометрии и, в частности, курсовое применение разных программ стабилометрических тренингов с биологической обратной связью (БОС) [6].
Цель исследования - определение эффективности технологии биоуправления виртуальным объектом по ста-билометрическому сигналу для оптимизации двигательно-когнитивных возможностей ориентировщиков 10-12 лет.
Методика и организация исследования. Под наблюдением находились 14 ориентировщиков 10-12 лет (мальчики 1-го года этапа спортивной специализации) на подготовительном этапе круглогодичного тренировочного процесса. В процессе применения технологии биоуправления виртуальным объектом по стабилометрическому сигналу использовалась следующая схема наблюдения: проведение комплексного исследования функционального состояния с помощью методов электромиографии (ЭМГ) [4] и психофизиологического тестирования [6]; обучение при работе с силовой платформой ST-150 (Биомера, Россия); проведение 5 сеансов (на протяжении 5 дней) 5-минутного стабило-метрического тренинга, предусматривающего выполнение сложной двигательно-координационной задачи по управлению траекторией метки на экране монитора, связанной с траекторией центра давления масс на опору силовой платформы с одновременной регистрацией электромиографических и психофизиологических параметров. Исследование биоэлектрической активности мышц нижних конечностей (m. rectus femoris, m. biceps femoris правой и левой ноги) проводили методом поверхностной интеференционной электромиографии с помощью многофункционального комплекса «Нейрон-Спектр-5 s» (Нейрософт», Россия). Изучали следующие показатели ЭМГ: максимальная (мкВ), суммарная амплитуда (мВ/с) и средняя частота сигнала (1/с), а также коэффициент синергии мышечных волокон (КС= (амплитуда ЭМГ покоящейся мышцы/амплитуда ЭМГ произвольно активируемой мышцы)*100 %). Психофизиологическое тестирование проводили с помощью комплекса НС-Психотест (Нейрософт, Россия) с использованием следующих сенсо-моторных тестов: тест простой зрительно-моторной реакции - ПЗМР (изучаемые показатели - время сенсомоторной реакций (t, мс), среднеквадратичное отклонение (СКО, мс),
функциональный уровень системы (ФУС, мс), устойчивость реакции (УР, усл.ед.), уровень функциональных возможностей (УФВ, усл. ед.), показатель работоспособности (ПР, мс); теппинг тест (изучаемые показатели - средняя частота (уд/с), число ударов (n), уровень лабильности, уровень выносливости (усл. ед.); тест Мюнстерберга (изучаемые показатели - избирательность внимания (усл. ед.), количество ошибок (n), объём внимания (усл. ед.). Исследование выполнено на базе центра коллективного пользования «Экспериментальная физиология и биофизика» ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского» (КФУ) в рамках поддержанного КФУ гранта № АААА-А20-120012090164-8 при информированном согласии родителей юных ориентировщиков.
Результаты исследования и их обсуждение. Результаты оценки кривой ЭМГ ориентировщиков 10-12 лет в режиме непроизвольного и произвольного максимального напряжения исследуемых мышц до применения биоуправления соответствовали уровню нормальных значений по I типу нормальной насыщенной ЭМГ Далее, в процессе выполнения сложной двигательно-координационной задачи на стабилоплатформе и уже после 5-го сеанса стабиломе-трического тренинга в сравнении с 1-м, зарегистрировано снижение значений максимальной амплитуды ЭМГ для m. rectus femoris на правой и левой ноге на 24,55 % (р = 0,009) и 29,77 % (р = 0,006), а для m. biceps femoris - на 44,75 % (р = 0,001) и 28,53 % (р = 0,011). При оценке суммарной амплитуды (мВ/с) исследуемых мышц нижних конечностей в разные сеансы стабилометрического тренинга было зарегистрировано последовательное увеличение значений данного показателя и к 5-му сеансу в сравнении с 1 -м, значения суммарной амплитуды ЭМГ увеличились в m. rectus femoris правой и левой ноги соответственно на 43,90 % (р = 0,015) и 168,77 % (р = 0,001), а в m. biceps femoris - на 70,64 % (р = 0,016) 89,91 % (р = 0,009) (см. рисунок Б). В свою очередь, показания средней частоты мышечной активности m. rectus femoris и m. biceps femoris в течение стабилометрического тренинга имели тенденцию к снижению и составляли в среднем 406,60-582,83 1/с. Кроме того, в завершении курсового стабилометрического тренинга (после 5-го сеанса) у ориентировщиков 10-12 лет отмечали увеличение значений КС для m. rectus femoris правой и левой ноги соответственно на 50,34 % (р = 0,046) и 53,67 % (р = 0,023).
Таким образом, у ориентировщиков 10-12 лет в результате применения курсового стабилометрического тренинга было определено достоверное увеличение показателя сум-
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Динамика значений максимальной (А) и суммарной (Б) амплитуды мышц ног в течение курсового (5 сеансов) стабилометрического тренин-Примечание. * - р<0,05, достоверность различий указана по отношению к фоновым показателям.
48
http://www.teoriya.ru
№11 • 2020 Ноябрь | November
Значения психофизиологических показателей у ориентировщиков 10-12 лет в начале (1 сеанс) и завершении (5 сеанс) курсового стабило-метрического тренинга
Тест Показатель Сеансы тренинга
1-й сеанс 5-й сеанс
Тест ПЗМР Время реакции, мс 395,19±19,25 304,86±13,04*
СКО, мс 310,08±0,85 14,33±0,8 *
ФУС, мс 4,02±0,15 4,55±0,05*
УР, усл. ед. 1,61±0,16 1,96±0,07*
УФВ, усл. ед 2,99±0,18 3,47±0,12*
ПР, усл. ед. 2,83±0,16 3,55±0,07*
Теппинг-тест Средняя частота, уд/с 5,43±0,10 5,86±0,12*
Число ударов, п 164,77±3,71 175,38±5,15*
Уровень лабильности, усл. ед. 4,15±0,44 4,69±0,43*
Уровень выносливости, усл. ед. 5,00±0,44 6,31±0,38*
Тест Мюнстерберга Избирательность внимания, усл. ед 10,4±1,5 14,9± 2,0*
Количество ошибок, п 14,9±1,5 10,4±2,0
Объём внимания, усл. ед. 223,7±27,8 320,8± 38,9
Примечание. * - р<0,05, достоверность различий указана по отношению к фоновым показателям.
марной амплитуды ЭМГ, исследуемых мышц нижних конечностей, что говорит о совершенствовании внутримышечной координации за счет увеличения числа рекрутированных двигательных единиц (ДЕ). Вместе с тем выявленное нами уменьшение максимальной амплитуды ЭМГ свидетельствует об экономизации процесса овладения новыми движениями за счет преимущественной активизации низкопороговых ДЕ.
Результаты психофизиологического тестирования ориентировщиков 10-12 лет показали значимое изменение величин параметров, характеризующих эффективность когнитивных функций, под влиянием стабилометрического тренинга (см. таблицу). Так, в тесте ПЗМР на 5-м сеансе было зарегистрировано достоверное снижение значений времени сенсомоторной реакции на 22,9 % (p=0,007), показателя СКО - на 29,6 % (p=0,026), ФУС - на 13,12 % (p=0,007), УР - на 21,95 % (p=0,002), УФВ - на 16,19 % (p=0,046), ПР -на 25,22 % (p=0,001). При проведении теппинг-теста на 5-м сеансе стабилометрического тренинга зарегистрировано увеличение как средней частоты, так и количества нажатий указкой на контактную пластину на 8,05 % (p=0,028) и 6,44 % (p=0,039), повышение уровня лабильности и выносливости нервной системы - на 12,96 % (p=0,028) и 26,15 % (p=0,026).
В свою очередь, в тесте Мюнстерберга на 5-м сеансе тренинга определено снижение количества ошибок на 30,19 % (p=0,003), увеличение значений показателей объёма и избирательности внимания на 43,42 % (p=0,015) и 43,64 % (p=0,004) по отношению к значениям, полученным до проведения стабилометрического тренинга.
Выводы. Технология биоуправления виртуальным объектом по стабилометрическому сигналу на этапе спортивной специализации ориентировщиков является эффективным внетренировочным средством оптимизации двигательно-когнитивных функций для 10-12-летних детей. Курсовой ста-билометрический тренинг опорной реакции с БОС способствует совершенствованию внутримышечной координации и когнитивных способностей, в частности увеличению объё-
ма, избирательности и переключаемости внимания ориенти-ровщиков 10-12 лет.
Литература
Захарьева Н.Н. Возрастная физиология спорта / Н.Н. Захарьева // М-во спорта РФ, Рос. гос. ун-т физ. культуры, спорта, молодежи и туризма. - М.: РГУФКСМИТ, 2016. - 380 с. Мантрова И.Н. Методическое руководство по психофизиологической и психологической диагностике / И.Н. Мантрова. - Иваново: ООО «Нейрософт», 2007. - 216 с.
Погодина С.В. Потенциальные возможности организма детей, подростков и юношей при адаптации к физическим нагрузкам в спортивном плавании / С.В. Погодина, Г.Д. Алексанянц // Человек. Спорт. Медицина. - 2019. - Т. 19. - № 2. - С. 45-54. Челноков А.А. Функциональные особенности спинального торможения человека при произвольной двигательной активности / А.А. Челноков, И.Н. Бучацкая // Теория и практика физ. культуры.
- 2015. - № 6. - С. 11-13.
Ширинян А.А. Современная подготовка спортсмена- ориенти-ровщика / А.А. Ширинян, А.В. Иванов. - М.: Академ Принт, 2012.
- 112 с.
3.
4.
5.
3.
4.
5.
6.
References
Zakhareva N.N. Vozrastnaya fiziologiya sporta [Developmental sports physiology]. Ministry of Sports of the Russian Federation, Rus. state un-ty of physical education, sports, youth and tourism. Moscow: RGUFKSMIT publ., 2016. 380 p.
Mantrova I.N. Metodicheskoe rukovodstvo po psikhofiziologicheskoy i psikhologicheskoy diagnostike [Methodical guidance on psy-chophysiological and psychological diagnostics]. Ivanovo: Neurosoft publ., 2007. 216 p.
Pogodina S.V., Aleksanyants G.D. Potentsialnye vozmozhnosti or-ganizma detey, podrostkov i yunoshey pri adaptatsii k fizicheskim nagruzkam v sportivnom plavanii [Potential capacities of the body of children, adolescents and young men during adaptation to physical activity in sports swimming]. Man. Sport. Medicine. 2019. v. 19. No. 2. pp. 45-54.
Chelnokov A.A., Buchatskaya I.N. Funktsionalnye osobennosti spinal-nogo tormozheniya cheloveka pri proizvolnoy dvigatelnoy aktivnosti [Funcitonal features spinal inhibition during voluntary motor activity]. Teoriya i praktika fiz. kultury . 2015. no. 6. pp. 11-13. Shirinyan A.A., Ivanov A.V. Sovremennaya podgotovka sportsmena-orientirovshchika [Modern training of orienteering athlete]. Moscow, Akadem Print publ., 2012. 112 p.
Kubryak O.V., Kovaleva A.V., Birukova E.A., Gorbacheva A.K., Panova E.N. A putative marker of functional state shift in volunteers after performing a motor task with biofeedback. Human Physiology. 2016. Vol. 42(2). pp. 223-227.
