CC BY
21ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ РАЗЛИЧНОЙ РИТМО-ТЕМПОВОЙ СТРУКТУРЫ НА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 20.03.2015 г.
Информация для связи с автором: kapil@yandex.ru
Ю.Г. Калинникова1
Кандидат биологических наук, доцент Е.С. Иноземцева1
Доктор психологических наук, профессор Э.В. Галажинский1
Кандидат психологических наук Д.Ю. Баланев1
Доктор медицинских наук, профессор Л.В. Капилевич1
1 Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск
EFFECT OF EXERCISE AND SOUND ACCOMPANIMENT WITH DIFFERENT RHYTHM AND TEMPO ON BRAIN BIOELECTRICAL ACTIVITY
Yu.G. Kalinnikova1
Ph.D., Associate Professor E.S. Inozemtseva1 Dr.Sc.Psych., Professor E.V. Galazhinskiy1 Ph.D. D.Yu. Balanev1
Dr.Med., Professor L.V. Kapilevich1
1 National Research Tomsk State University, Tomsk
Аннотация
Исследовалось влияние физических нагрузок различной ритмо-темповой структуры на биоэлектрическую активность головного мозга. При нагрузке с ритмо-темповой структурой 115-125 уд/мин наблюдается увеличение степени внимания, сопряженного с эмоциональным возбуждением, и функциональной активности мозга. Увеличение ритмо-темповой структуры занятий по аэробике свыше 125 уд/мин приводит к психоэмоциональному утомлению, снижению работоспособности. Дальнейшее увеличение ритма способствовало усилению процессов торможения и одновременно активации регуляторных систем головного мозга.
Ключевые слова: ритмо-темповая структура, аэробика, электроэнцефалографические показатели, ритмы ЭЭГ.
Annotation
Studies of the relationship between the efficiency of music-rhythm stimulation with significant characteristics of bioelectric activity of the brain are important for the use of such stimulation to individualize learning and enhance the training effect at aerobics classes. The influence of physical activity of varying rhythm and tempo structure on the bioelectric activity of the brain was studied. An increase of the degree of attention, coupled with emotional arousal, and functional activity of the brain, is noted under load with the rhythm-tempo structure of 115-125 bpm. The rhythm and tempo structure of aerobics classes increased over 125 bpm leads to psycho-emotional fatigue and performance decrement.
Keywords: rhythm-tempo structure, aerobics, electroencephalographic indices, EEG rhythms.
Введение. Адаптационные перестройки при изменении ритмо-темповой структуры нагрузки имеют фазный характер. Наряду с развивающимся при увеличении темпа занятия утомлением при возрастании темпа свыше 140 уд/мин в работу вовлекаются центральные механизмы регуляции, обеспечивающие адаптацию к нагрузкам [3]. Нейрофизиологические реакции, возникающие при различных ритмо-темповых характеристиках нагрузки, могут быть связаны с двумя ключевыми моментами: с воздействием на эмоциональную сферу человеческой психики и с явлениями усвоения ритма [2]. Изучение связи между эффективностью музыкально-ритмического воздействия со значимыми характеристиками биоэлектрической активности мозга актуально для использования такого воздействия в целях индивидуализации обучения и усиления тренировочного эффекта на занятиях по аэробике [1].
Цель исследования - изучить влияние физических нагрузок и звукового сопровождения различной ритмо-темповой структуры на биоэлектрическую активность головного мозга.
Методика и организация исследования. Для комплексной оценки показателей биоэлектрической активности мозга использовался компьютерный электроэнцефалографический комплекс серии «Нейрон-Спектр» (производство НПО Нейро-
софт, г. Иваново, Россия). Электроэнцефалограммы записывали монополярно в следующих отведениях: Р3, Р4, С3, С4, Р3, Р4, 01, 02 по системе «10-20 %». Объединенный референтный электрод устанавливался на мочки левого и правого уха испытуемого, а заземляющий фиксировался на запястье правой руки. Была сформирована группа из 36 девушек 17-20 лет. Обследование выполнялось трижды:
1. В состоянии покоя (до нагрузки).
2. Сразу после выполнения упражнений аэробной части занятия с различным музыкальным ритмо-темповым сопровождением (РТС): РТС1 - 115-125 уд/мин, РТС 2 - 125-140 уд/мин и РТС3 - 140-160 уд/мин. продолжительностью 20-25 мин (в таблицах обозначена в строке «Фоновая запись»).
3. Во время и сразу после прослушивания музыки соответствующего РТС.
Результаты исследования и их обсуждение. Изучение особенностей амплитудных характеристик основных ритмов ЭЭГ в отведениях правого и левого полушарий позволило выявить достоверные различия в определенных отведениях. Исходя из данных, представленных в табл. 1, очевидно, что увеличение ритмо-темпового сопровождения занятий
Таблица 1. Средняя амплитуда ритмов головного мозга у студенток с различной ритмо-темповой структурой занятий, Ме (Q25; Q75)
¡и
V-□
и
га у
г.
ч—
. О 0J
га
V-
■ -О С
га
^
О (U .с Н
Отведение Проба с прослушиванием музыки Ритм ЭЭГ До нагрузки После нагрузки с РТС 1 После нагрузки с РТС 2 После нагрузки с РТС 3
C4 Фоновая запись Альфа 2,00 (2,00,5,00) 3,00 (2,00;5,00) 2,00 (2,00;3,00) 2,00** (2,00;2,00)
Бета 2,00 (1,00;2,00) 2,50* (2,00;4,00) 2,00 (1,00;2,50) 1,50** (1,00;2,00)
C3 Фоновая запись Бета 1,00 (1,00;2,00) 2,00* (1,50;2,00) 2,00 (1,00;2,00) 2,00 (1,00;2,00)
После прослуш. музыки РТС1 Бета 1,00 (1,00;2,00) 2,00* (1,00;2,00) 2,00 (1,00;2,00) 2,00 (1,00;2,00)
После прослуш. музыки РТС2 Бета 1,00 (1,00;2,00) 2,00* (1,00;2,00) 2,00 (1,00;2,00) 2,00 (1,00;2,00)
P4 Фоновая запись Альфа 11,00 (7,00;13,50) 11,00 (7,50;12,00) 11,00 (8,50;18,50) 9,00* (7,50;12,50)
Дельта 11,00 (7,00;13,50) 11,00 (7,50;12,00) 11,00 (8,50;18,50) 9,00* (7,50;12,50)
После прослуш. музыки РТС1 Альфа 10,00 (7,00;12,50) 9,00 (7,50;10,50) 11,00* (7,50;15,00) 10,00 (7,50;12,00)
Дельта 10,00 (7,00;12,50) 9,00 (7,50;10,50) 11,00* (7,50;15,00) 10,00 (7,50;12,00)
После прослуш. музыки РТС2 Альфа 10,00 (7,50;14,50) 10,00 (8,50;13,00) 11,00* (9,00;16,50) 10,00 (7,50;13,50)
P3 Фоновая запись Альфа 10,00 (6,00;13,00) 10,00*** (7,00;14,00) 11,00* (8,00;16,50) 10,00 (7,50;11,50)
Бета 5,00 (4,00;6,50) 5,00 (4,00;5,00) 4,00* (3,50;5,00) 5,00 (4,00;5,50)
После прослуш. музыки РТС3 Дельта 10,00 (7,00;11,00) 9,00 (7,00;13,00) 10,00 (8,00;16,00) 8,00* (7,50;11,50)
F3 После прослуш. музыки РТС1 Бета 5,00 (4,00;6,50) 5,00 (4,00;7,00) 4,00** (3,50;6,50) 5,00 (4,00;5,00)
После прослуш. музыки РТС2 Дельта 7,00 (5,50;8,50) 8,00* (5,50;9,00) 7,00* (6,00;9,50) 8,00 (6,00;9,50)
O2 Фоновая запись Бета 6,00 (4,00;6,50) 7,00 (5,50;8,00) 5,00** (4,50;6,00) 7,00 (5,50;8,50)
После прослуш музыки РТС 1 Альфа 16,00 (7,50;19,50) 13,00 (8,00;21,00) 413,00 (10,00;21,50) 19,00* (9,50;30,50)
Дельта 16,00 (7,50;19,50) 13,00 (8,00;21,00) 413,00 (10,00;21,50) 19,00* (9,50;30,50)
После прослуш. музыки РТС1 Бета 5,00 (6,00;8,00) 7,00* (6,00;8,00) 5,00** (4,00;7,00) 6,00 (5,00;9,50)
После прослуш. музыки РТС2 Дельта 15,00 (6,50;19,00) 18,00* (9,50;23,50) 415,00 (9,00;23,00) 19,00* (9,50;31,00)
После прослуш. музыки РТС2 Альфа 18,00 (7,00;20,00) 18,00 (12,50;23,50) 16,00 (9,00;23,50) 20,00* (9,50;30,00)
После прослуш. музыки РТС3 Бета 6,00 (4,00;7,50) 7,00 (6,00;7,00) 5,00** (5,00;7,00) 6,00 (5,00;8,50)
O1 Фоновая запись Бета 6,00 (4,00;8,50) 7,00 (5,50;8,00) 5,00** (4,00;7,00) 6,00 (4,50;8,50)
Альфа 16,00 (6,00;18,00) 14,00 (8,50;24,50) 15,00 (6,00;21,00) 18,00* (8,00;26,00)
После прослуш. музыки РТС1 Бета 6,00 (4,00;7,50) 6,00* (6,00;7,00) 5,00** (4,50;6,50) 6,00 (4,50;7,50)
После прослуш. музыки РТС2 Дельта 14,00 (9,00;23,50) 16,00* (6,50;22,50) 15,00 (6,50;18,00) 17,00* (8,00;29,00)
Примечание. * - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем «до нагрузки» ** - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем после нагрузки с РТС 1. *** - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем после нагрузки с РТС 2. 4 - достоверное снижение показателя по сравнению с показателем после нагрузки с РТС 3. Т - достоверное повышение показателя по сравнению показателем после нагрузки с РТС 3.
по аэробике до 125 уд/мин приводит к уменьшению средней амплитуды бета-ритма, что свидетельствует об уменьшении адаптационных процессов, снижении уровня функционального состояния и оптимальной работоспособности.
При ритмо-темповой структуре занятия 140-160 уд/мин наблюдается достоверное увеличение средней амплитуды альфа-ритма (более выражено в затылочных отведениях слева), что говорит об уменьшении личностной и ситуативной
тревожности, улучшении состоянии корково-подкорковых взаимоотношений, обеспечивающих фон для нормальной жизнедеятельности человека. При ритмо-темповой структуре занятия 140-160 уд/мин наблюдалось повышение средней амплитуды дельта-ритма, что свидетельствует о снижении коркового тонуса и усилении процессов торможения.
Исходя из данных, представленных в табл. 2, после занятий с ритмо-темповым сопровождением 115-125 уд/мин
http://www.teoriya.ru
№ 7 • 2015 Июль | July
Таблица 2. Максимальная мощность ритмов головного мозга у студенток с различной ритмо-темповой структурой занятий, Ме (Q25; Q75)
Отведение Проба с прослушиванием музыки Ритмы ЭЭГ До нагрузки После нагрузки с РТС 1 После нагрузки с РТС 2 После нагрузки с РТС 3
C4 Фоновая запись Альфа 0,39 (0,22;1,10) 0,47* (0,26;2,62) 0,42 (0,19;1,57) 0,25 (0,18;0,34)
Бета 0,11 (0,08;0,24) 0,23* (0,13;0,80) 0,13 (0,08;0,60) 0,12 (0,09;0,19)
После прослуш. музыки РТС3 Бета 0,17 (0,14;0,25) 0,21* (0,18;0,43) 0,18 (0,14;0,23) 0,20 (0,16;0,25)
Дельта 1,95 (0,63;2,34) 2,61 (1,02;5,30) 2,21 (0,76;14,40) 3,66* (1,92;12,59)
Р4 После прослуш. музыки РТС1 Бета 0,93 (0,45;1,94) 1,25 (0,76;2,56) 1,49* (0,77;2,63) 1,15 (0,64;1,98)
После прослуш. музыки РТС2 Альфа 8,65 (2,68;10,52) 6,66 (3,22;12,00) 4,43* (10,09;23,84) 5,54 (3,16;15,84)
Тета 4,04 (2,48;5,00) 4,72 (2,63;11,17) 3,83* (2,64;4,73) 4,81 (2,56;9,34)
После прослуш. музыки РТС3 Альфа 5,65 (2,36;10,17) 4,25 (2,95;22,53) 9,08* (4,29;22,53) 6,29 (2,91;8,54)
Дельта 13,24 (7,72;28,56) 17,42 (10,80;128,12) 21,31 (12,90;108,05) 25,52* (13,19;50,63)
P3 Фоновая запись Дельта 14,33 (8,26;21,43) 39,28* (19,12;73,99) 23,53 (14,57;69,66) 17,92 (12,68;45,10)
После прослуш. музыки РТС2 Альфа 4,83 (2,33;9,95) 6,21 (3,57;12,66) 9,45* (3,28;28,97) 5,42 (2,86;14,27)
Дельта 13,39 (11,53;28,68) 425,48 (9,82;51,02) 16,49 (11,77;25,73) 26,39* (13,67;52,38)
F4 После прослуш. музыки РТС1 Тета 3,46 (2,11;4,16) 5,75* (3,28;29,14) 3,28 (2,58;4,64) 5,01 (2,69;9,22)
F3 После прослуш. музыки РТС1 Бета 0,80 (0,44;1,10) 1,10* (0,74;1,74) 1,02 (0,56;1,27) 0,84 (0,60;1,02)
Тета 3,86 (2,51;4,75) 5,48* (3,04;25,64) 2,58** (2,05;5,63) 3,51** (3,00;3,97)
O2 Фоновая запись Альфа 5,79 (1,86;14,26) 5,98 (1,85;14,54) 7,01* (4,11;15,485) 6,17 (3,25;13,05)
Тета 4,03 (2,45;4,90) 3,91 (2,32;4,96) 3,60 (2,55;6,36) 4,23* (3,63;6,97)
Примечание. РТС1 - ритмо-темповое сопровождение 115-125 уд/ мин.
РТС2 - ритмо-темповое сопровождение 125-140 уд/мин. РТС3 - ритмо-темповое сопровождение 140-160 уд/мин. * - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем «до нагрузки».
** - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем после нагрузки с РТС1. *** - статистически значимое различие (р<0,05) показателя по сравнению с показателем после нагрузки с РТС2. 4 - достоверное снижение показателя по сравнению показателем после нагрузки с РТС3.
максимально повышается мощность альфа- и бета-ритмов, что указывает на увеличение уровня функционального со- 1. стояния организма и его готовности к физическим нагрузкам. Дальнейшее увеличение ритмо-темповой структуры 2. занятий до 125-140 уд/мин приводит к снижению мощности этих ритмов, что свидетельствует о выраженной психоэмоциональной усталости, снижении концентрации внимания и нарастании утомления организма. При ритмо-темповой 3. структуре занятия 140-160 уд/мин наблюдалось увеличение максимальной мощности дельта-ритма, что рассматривается как отражение усиления в структурах ЦНС тормозных процессов, в том числе носящих охранительный характер, а так- 1 же свидетельствует о наибольшем нервно-эмоциональном напряжении организма в ответ на физическую нагрузку.
Выводы. При нагрузке с ритмо-темповой структурой . 115-125 уд/мин наблюдается увеличение степени внимания, сопряженного с эмоциональным возбуждением, и функциональной активности мозга. Увеличение ритмо-темповой структуры занятий по аэробике свыше 125 уд/мин приводит з. к психоэмоциональному утомлению, снижению работоспособности. Дальнейшее увеличение ритма способствовало усилению процессов торможения и одновременно активации регуляторных систем головного мозга.
Литература
Зенков Л.Р. Клиническая эпилептология: 2-е изд., испр. и доп. / Л.Р. Зенков. - М.: Медицинское информационное агентство, -2010. - С. 123-129.
Калинникова Ю.Г. Влияние различной ритмо-темповой структуры занятий аэробикой на психофизиологические и электроней-ромиографические показатели. / Ю.Г. Калинникова, Е.С Иноземцева, Л В. Капилевич // Теория и практика физ. культуры. - 2013. - № 4. - С. 45-47.
Калинникова Ю.Г. Влияние ритмо-темповой структуры на психофизиологические характеристики при занятиях аэробикой. / Ю.Г. Калинникова, Е.С Иноземцева, Л.В. Капилевич // Теория и практика физ. культуры. - 2014. - № 9. - С. 98-101. References
Zenkov, L.R. Klinicheskaya epileptologiya (Clinical epileptology: 2nd ed., rev. and sup.). - Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agent-stvo, - 2010. - P. 123-129.
Kalinnikova, Ju.G. Vliyanie razlichnoy ritmo-tempovoy struktury zanyatiy aerobikoy na psikhofiziologicheskie i elektroneyromiogra-ficheskie pokazateli (Influence of different rhythm and tempo structure of aerobics sessions on psychophysiological and electroneuromyo-graphic indices) / Ju.G. Kalinnikova, E.S. Inozemtseva, L V. Kapilevich // Teoriya i praktika fiz. kul'tury. - 2013. - № 4. - P. 45-47. Kalinnikova, Ju.G. Vliyanie ritmo-tempovoy struktury na psikhofiziologicheskie kharakteristiki pri zanyatiyakh aerobikoy (Influence of rhythm and tempo structure on psychophysiological characteristics at aerobics classes) / Ju.G. Kalinnikova, E.S Inozemtseva, L.V. Kapilevich // Teoriya i praktika fiz. kul'tury. - 2014. - № 9. - P. 98-101.
