CC BY
49УДК: 796.01:612
ВЛИЯНИЕ
физических нагрузок на когнитивные функции студентов
Аспирантка Л.Ш. Беданокова
Адыгейский государственный университет, Майкоп
THE INFLUENCE OF PHYSICAL LOADINGS ON COGNITIVE FUNCTIONS OF STUDENTS L.Sh. Bedanokova, postgraduate Adygei state university, Maikop
Key words: methodology Р300, cognitive evoked potentials, basketball players, judokas.
Training of the fast decision-making ability in the rapidly changing playing environment lays the basis of individual enhancement of athletes' skills. Sports classes, specifically basketball, allegedly result in the shorter latent time of the complex motor conditioned reflex reaction, requiring selection of the right answer, first of all, by decreasing the time spent for taking a decision. The purpose of the present study was to determine the influence of physical loadings on students' cognitive functions in respect to their sports specializations and qualifications.
The obtained results proves the importance of monitoring of individual characteristics of cognitive evoked potentials, for they provide for estimation of the dynamics and manner of enhancement of athletes' skills and so can serve an objective evaluation criterion for correction of the training mode and qualification for competitions.
If showing all three stimulus the process of decision-making was easier for students-basketball players and judokas rather than among students not doing sports. Students-basketball players recognized auditory stimulus faster than qualified judokas and students not involved in sports.
When using all three types of stimulus students-basketball players took decisions faster and easier than qualified students-judokas and students not engaged in sports.
The decision-making time is significantly determined by sports specialization. Regular judo classes and especially basketball bring the neural network of the relative sensor specific cerebral system to a higher lability level, providing for the rate of recognition and decision-making processes, that is sensory information analysis.
Ключевые слова: методика Р300, когнитивные вызванные потенциалы, баскетболисты, дзюдоисты.
Введение. В основе индивидуального совершенствования мастерства спортсменов лежит тренировка способности быстро принимать решение в меняющейся игровой обстановке. Согласно литературным данным [7] занятия спортом, в частности баскетболом, приводят к укорочению латентного времени сложной условнорефлекторной двигательной реакции, требующей выбора правильного ответа прежде всего за счет уменьшения времени, затрачиваемого на принятие решения. Чаще всего в исследованиях российских [4] и большей части работ зарубежных авторов рассматривается только показатель Р300 в ответ на слуховые раздражители. Представляет интерес рассмотрение обоих компонентов Р300 (Р3а и Р3Ь) в ответ не только на слуховые, но и на зрительные стимулы, чтобы выявить наиболее развитую сенсорно специфическую систему у спортсменов в зависимости от спортивной специализации. Известно, что выделение Р3 а позволяет оценить процесс узнавания, в то время как компонент Р3 Ь когнитивных вызванных потенциалов считается электрофизиологическим коррелятом процесса принятия решения и регистрируется при предъявлении значимых стимулов, требующих концентрации внимания [5, 8]. По данным литературы, более низкие показатели латент-ности Р3 Ь, а также амплитуды и латентности Р3 а наряду с более высокими показателями амплитуд Р3 Ь свидетельствуют о развитии количественно-качественных параметров когнитивных процессов, активности и слаженности в работе нейрональных популяций, вовлеченных в процессы узнавания, принятия решения [1, 4].
Цель исследования - определить влияние физических нагрузок на когнитивные функции студентов в зависимости от их спортивной специализации и квалификации.
Методы и организация исследования. C
помощью компьютерного комплекса «Нейро-МВП-8» (фирма «НейроСофт», г. Иваново) определяли когнитивные показатели по методике Р300 в ситуации случайно возникающего события ("odd-ball" paradigm). Методика осуществлялась с применением стимулов различной сложности и модальности (реверсивный шахматный паттерн, тоновый щелчок, светодиодная вспышка).
В исследовании на добровольной основе приняли участие 15 дзюдоистов (кандидатов в мастера спорта и мастеров спорта; спортивный стаж - 8,9±0,5 года), тренировавшихся на базе Института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета; 15 студентов, занимавшихся баскетболом в режиме спортивных секций при Адыгейском государственном университете (I и II взрослые разряды; спортивный стаж - 3,8±0,5 года), составившие экспериментальную группу (ЭГ). Контрольную группу составили 20 студентов 2-4-го курсов факультета естествознания Адыгейского государственного университета с традиционным двигательным режимом (2 ч физической культуры в неделю).
Все обследованные студенты были юношами 18-20 лет, правшами и «правостоиками» с минимально различающимися уровнями тревожности и интеллектуального развития: умеренная тревожность по результатам теста Люшера, средний уровень реактивной тревожности по Спилберге-ру, средний уровень IQ по Векслеру (WAIS-R).
Выбор расположения электродов основывался на изучении работ В. В. Гнездицкого, 2001 [4]; VI Giger-Mateeva et al., 1999 [10]; J. Polich, 2007 [13].
Автоматически производилось раздельное усреднение ответов на предъявляемые в псевдослучайной последовательности (с вероятностью появления 30 %) редкие значимые (не менее 30 стимулов) и частые незначимые стимулы.
Для статистического анализа данных использовался пакет программ «Statistica 7.0», «Microsoft Office Excel 2007» и «OriginPro 8.1».
Результаты исследования и их обсуждение. При слуховой стимуляции показатель латентности P3a в группе студентов-баскетболистов был достоверно ниже (р<0,01) по сравнению с КГ и группой квалифицированных спортсменов-дзюдоистов.
Более высокая скорость узнавания слуховых стимулов у студентов-баскетболистов объясняется тем, что в баскетболе голосовое сообщение игроков между собой и с тренером в ходе игры больше используется и тренируется, чем в дзюдо.
Значения показателя Р3а в ответ на реверсивный шахматный паттерн и светодиодную вспышку не имели достоверных различий (р<0,05), что свидетельствует о сходной скорости узнавания указанных стимулов в данных группах студентов.
Вместе с тем наблюдаемая тенденция превышения показателей латентности Р3а при слуховой стимуляции и стимуляции шахматным паттерном у квалифицированных спортсменов-дзюдоистов по сравнению со студентами-баскетболистами и КГ (рис. 1), вероятно, объясняется высокой степенью сосредоточенности на проприоре-цептивных ощущениях, как более приоритетных в условиях контактной борьбы, включением нисходящих тормозных влияний на сенсорно специфические зоны других стимулов. Отметим также, что подобного превышения показателя Р3а нет при стимуляции светодиодной вспышкой, что также, вероятно, объясняется отсутствием сенсорно специфических зон для данного вида стимула и специальных механизмов для их торможения.
При использовании только тоновых щелчков отмечалась тенденция к лучшим показателям Р3а у студентов-баскетболистов по сравнению с квалифицированными спортсменами-дзюдоистами. Надо полагать, что функциональная организация системы звукового восприятия у баскетболистов лучше сформирована в процессе тренировочной и соревновательной деятельности. Это существенно облегчает дифференциацию слуховых сигналов, ускоряет возможность быстрого принятия решений и обеспечивает успешность решения слуховых когнитивных заданий.
Значения амплитуд Р3а в ответ на светодиодную вспышку не имели достоверных различий (р<0,05) у студентов-баскетболистов и квалифицированных спортсменов-дзюдоистов, что свидетельствует о сходной легкости узнавания данных стимулов независимо от спортивной специализации и квалификации студентов. При этом четко прослеживалась тенденция к улучшению показа-
Рис. 1. Показатели латентности Р3a у занимающихся (баскетбол, дзюдо) и не занимающихся спортом студентов
Рис. 2. Показатели амплитуд Р3a в ответ на различные виды стимулов у занимающихся (баскетбол, дзюдо) и не занимающихся спортом студентов
460 440 420 400 380 360
т 1 - т 1
щ
■ Баскетболисты ■Дзюдоисты
■ Не занимающиеся спортом студенты
Реверсивный шахматный паттерн
Светодиодная вспышка
Рис. 3. Показатели латентности Р3Ь у занимающихся (баскетбол, дзюдо) и не занимающихся спортом студентов
телей Р3а относительно студентов, не занимающихся спортом (рис. 2). Более низкие показатели амплитуды Р3а при слуховой стимуляции и стимуляции шахматным паттерном у занимающихся спортом студентов можно объяснить высокой степенью развития дифференцировочного торможения [15].
Исследованием установлено, что у студентов-баскетболистов латентность Р3Ь при предъявлении всех трех видов стимулов (реверсивный шахматный паттерн, тоновый щелчок, светодиодная вспышка) ниже (рис. 3), чем у дзюдоистов (р<0,01) и студентов, не занимающихся спортом (р<0,01). Это означает, что несмотря на высокую квалификацию спортсменов-дзюдоистов, лучшие показатели быстроты принятия решений имели студенты, занимающиеся баскетболом в спортивных секциях. Вероятно, это объясняется важностью оценки невербальных звуковых стимулов при атаке со спины (вне поля зрения), а также необходимостью быстрого реагирования на меняющиеся положения игроков и перемещения мяча. Нельзя не учитывать и тот факт, что в ходе игры голосовое общение игроков между собой и с тренером способствует достижению лучших результатов на игровом поле, а потому закрепляется в их поведении как полезный навык. Разница показателя латентности Р3Ь у баскетболистов по сравнению с не занимающимися спортом студентами (р<0,01), а также отсутствие значимой разницы в группах дзюдоистов и студентов-неспортсменов могут объясняться тем, что спортсмены-баскетболисты имеют наиболее развитую способность к оценке расстояния до предмета [6]. Эта способность в силу механизма реализации неразрывно связана с оценкой размеров объекта. В связи с этим
144
I Баскетболисты
I Не занимающиеся спортом студенты
Реверсивный шахматный паттерн
Светодиодная вспышка
Рис. 4. Показатели амплитуд Р3Ь на различные виды стимулов у занимающихся (баскетболом, дзюдо) и не занимающихся спортом студентов
различение величины клеток шахматного паттерна задействует хорошо тренируемую у баскетболистов зрительную сенсорную систему.
Анализ показателей амплитуды Р3Ь выявил достоверно более высокие результаты (р<0,01) у студентов - баскетболистов и дзюдоистов при предъявлении им всех трех видов стимулов, имевших невербальный характер (реверсивный шахматный паттерн, тоновый щелчок, светодиодная вспышка) по сравнению со студентами-неспортсменами (рис. 4). Это позволяет заключить, что студенты, занимающиеся баскетболом и дзюдо, справлялись с принятием решения в представленных заданиях с большей легкостью, чем студенты-неспортсмены. При этом у баскетболистов при предъявлении реверсивного шахматного паттерна и слуховых тоновых щелчков амплитуда Р3Ь имела тенденцию к большим величинам в сравнении с квалифицированными спортсменами-дзюдоистами (p<0,05).
Согласно литературным данным амплитуда Р3Ь выше у индивидов, менее склонных к доминированию [12], и у юношей с большей физической активностью [9]. Этим может объясняться как превышение показателей амплитуды у баскетболистов, поскольку в командных играх доминирование как признак получает меньшее развитие, чем в единоборствах, так и меньшие амплитуды Р3Ь у студентов, не занимающихся спортом, по сравнению с занимающимися спортом студентами.
Ряд авторов более высокие показатели амплитуд P3b у занимающихся спортом связывают также с одновременной организованной разрядкой большого количества нейронов (которая обеспечивается увеличением лабильности нервных клеток), ростом лабильности и подвижности нервных процессов, сокращение времени проведения через межнейронные синапсы [2, 3]. Ю. И. Корю-калов [2] отмечал в группах спортсменов синхронизацию ритмической активности на ЭЭГ, сопровождаемой повышением внутри- и межпо-лушарных функциональных связей при выполнении различных когнитивных тестов. Согласно концепции RT Knight et al. (1989) более высокие показатели амплитуды P3 b связаны с большим задействованием межполушарного сличения сенсорной информации [11].
В исследовании со светодиодной вспышкой у студентов, не занимающихся спортом, амплитуда Р3Ь была достоверно ниже (р<0,01), чем у студентов-баскетболистов и особенно у квалифицированных спортсменов-дзюдоистов. Известно, что более низкая амплитуда P3b соответствует худшему качеству детекции и опознания целевого стимула как такового [5]. Одной из причин этого является тот факт, что навык принятия решения в ответ на светодиодные вспышки в обыденной жизни практически нетренируем.
Известно также, что изменения амплитуды Р3Ь связаны со спецификой задачи, требующей выбора правильного ответа, и зависят от интенсивности затрачиваемой энергии в условиях сложной условнорефлекторной двигательной реакции [3, 14]. Кроме того, чем сложнее идет дифференцирование, тем обширнее генерализация и тем более возрастает амплитуда [8]. Этим, возможно, объясняется тот факт, что показатели амплитуд Р3Ь на светодиодную вспышку в каждой из групп были индивидуально самыми высокими. Это является свидетельством того, что данное задание было самым сложным для каждого студента независимо от его спортивной специализации, квалификации и режима двигательной активности.
Полученные результаты свидетельствуют о важности мониторинга индивидуальных показателей когнитивных вызванных потенциалов, поскольку они позволяют оценить динамику и характер совершенствования спортсменами мастерства, а потому могут служить объективным критерием оценки тренированности для корректировки тренировочного режима и отбора на соревнования.
Выводы
1. При предъявлении всех трех видов стимулов у студентов-баскетболистов и спортсменов-дзюдоистов процесс принятия решения осуществлялся с большей легкостью, чем у студентов-неспортсменов.
2. У студентов-баскетболистов процесс узнавания слуховыхстимулов происходил быстрее, чем у квалифицированных спортсменов-дзюдоистов и студентов, не занимающихся спортом.
3. У студентов-баскетболистов при использовании всех трех видов стимулов процесс принятия решения осуществлялся быстрее и с большей легкостью, чем у квалифицированных спортсменов-дзюдоистов и студентов, не занимающихся спортом.
4. Скорость принятия решения в значительной степени определяется спортивной специализацией. Систематические занятия дзюдо, а особенно баскетболом, переводят нейронный аппарат соответствующей сенсорно специфической системы головного мозга на более высокий уровень лабильности, что обеспечивает быстроту процессов узнавания и принятия решений, то есть анализа сенсорной информации.
Литература
1. КапилевичЛ.В. Зрительные и когнитивные вызванные потенциалы головного мозга у спортсменов / Л.В. Капилевич, Е.В. Замулина, В.Г. Шилько // Теория и практика физ. культуры. 2007. - № 3. - С. 59-61.
2. Корюкалов Ю.И. Биоэлектрические процессы мозга при различных функциональных состояниях у юношей 18-25 лет: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Ю.И. Корюкалов. - Челябинск, 2008.
3. Нейрофизиологическая диагностика и лечение когнитивных нарушений при заболеваниях нервной системы у детей: Метод. рекомендации / С.К. Евтушенко, Т.М. Морозова, А.А.
Омельяненко [и др.]. - Донецк, 2010.
4. Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике / Под ред. В.В. Гнездицкого, А.М. Шамшиновой. -М.: МБН, 2001. - 480 с.
5. Проявление индивидуальных особенностей темперамента в параметрах поведенческих реакций и когнитивных вызванных потенциалов в ситуации внимания / Б.В. Чернышев, В.Е. Безсонова, Е.Г. Чернышева [и др.] // Психологический журнал Международного университета природы, общества и человека «Дубна». - 2011. - № 3.
6. Ровний А.С. Сенсоры мехаызми управлшня точнюними руха-ми людини: монографiя / А.С. Ровний. - Харюв: ХаД1ФК, 2001.
- 220 с.
7. Сологоуб Е.Б. ЭЭГ и психофизиологические показатели у спортсменов с различными стилями соревновательной деятельности / Е.Б. Сологуб // Физиология человека. - 1993. - Т. 19. - № 1. - С. 10-14.
8. Хомская Е.Д. Системные изменения биоэлектрической активности мозга как нейрофизиологическая основа психических процессов / Е.Д. Хомская // Естественно-научные основы психологии / Под ред. А.А. Смирнова, А.Р. Лурия, В.Д. Небылицы-на. - М.: Педагогика, 1978. - С. 234-253.
References
1. Kapilevich, L.V. Visual and cognitive cerebral evoked potentials in athletes / L.V. Kapilevich, E.V. Zamulina, V.G. Shil'ko // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. 2007. - № 3. - P. 59-61. (In Russian)
2. Koryukalov, Yu.I. Bioelectrical processes in the cerebral cortex at different functional states of young boys at the age of 18-25 years old: abstract of Ph.D. thesis / Yu.I. Koryukalov. - Chelyabinsk, 2008. (In Russian)
3. Neurophysiological diagnostics and treatment of cognitive defects at neuropathies among children: Guidelines / S.K. Evtushen-ko, T.M. Morozova, A.A. Omel'yanenko [et al.]. - Donetsk, 2010. (In Russian)
4. The experience of use of evoked potentials in the clinical practice / Ed. by V.V. Gnezditskiy, A.M. Shamshiova. - Moscow: MBN, 2001. - 480 P. (In Russian)
5. The display of individual specifics of temperament in characteristics of behavioral responses and cognitive evoked potentials in the attention situation / B.V. Chernyshev, V.E. Bezsonova, E.G. Chernysheva [et al.] // Psikhologicheskiy zhurnal Mezhdunaro-dnogo universiteta prirody, obschestva I cheloveka "Dubna". -2011. - № 3. (In Russian)
6. Rovniy, A.S. Sensor control mechanism of human accuracy movements: monograph / A.S. Rovniy. - Kharkov: KhaDIPC, 2001. -220 P. (In Ukrainian)
7. Sologub, E.B. ECG and psychophysiological characteristics of athletes with different styles of competitive activity / E.B. Sologub // Human physiology. - 1993. - V. 19. - № 1. - P. 10-14. (In Russian)
8. Khomskaya, E.D. System changes in the cerebral bioelectrical processes as a neurophysiological basis of mental processes / E.D. Khomskaya // Natural scientific basis of psychology / Ed. by
A.A. Smirnov, A.R. Luriy, V.D. Nebylitsyn. - Moscow: Pedagigika, 1978. - P. 234-253. (In Russian)
9. Aging, physical activity, and cognitive processing: an examination of P300 K. McDowell, S.E. Kerick, D.L. Santa Maria [et al.] // Neurobiology of Aging. - 2003. - Vol. 24 (4). - Р. 597-606.
10. Isolation of late event-related components to checkerboard stimulation / V. Giger-Mateeva, F. Riemslag, D. Reits [et al.] // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. - 1999. - Vol. 50. - P. 133-149.
11. Knight, R.T., Scabini, D, Woods, D.L. et al. Contributions of temporal-parietal junction to the human auditory P3. Brain Research. 1989; 502:109-116.
12. Pavlenko, V.B., Konareva, I.N. Individual Personality-Related Characteristics of Event-Related EEG Potentials Recorded in an Experimental Situation Requiring Production of Time Intervals // Neirofiziologiya / Neurophysiology. - 2000. - Vol. 32.
- P. 48-55.
13. Polich, J. Updating P300: An integrative theory of P3a and P3b // Clinical Neurophysiology. - 2007. - Vol. 10. - P. 2128-2148.
14. Reactivity and event-related potentials during attentional tests in athletes / G. Fontani, D. Maffei, S. Cameli [et al.] // Eur J. Appl. Physiol. - 1999. - Vol. 80. - Р. 308-317.
15. Visual P3a in male alcoholics and controls / S. Rodriguez Holguin,
B. Porjesz, D.B. Chorlian [et al.] // Alcohol Clin. Exp. Res. - 1999.
- Apr. 23 (4). - Р. 582-591.
Информация для связи с автором:
coralmed01@yandex.ru
Поступила в редакцию 04.05.2013 г.
