Влияние физической нагрузки на параметры спектральной мощности вариабельности сердечного ритма легкоатлетов при широтном перемещении Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОМ НАГРУЗКИ НА ПАРАМЕТРЫ СПЕКТРАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ЛЕГКОАТЛЕТОВ ПРИ ШИРОТНОМ ПЕРЕМЕЩЕНИИ

УДК/UDC 796.01

Поступила в редакцию 20.05.2015 г.

Доктор биологических наук, профессор С.И. Логинов1 О.Н. Шимшиева1

1 Сургутский государственный университет, Сургут

EFFECT OF EXERCISE ON THE PARAMETERS OF HRV POWER SPECTRUM OF TRACK AND FIELD ATHLETES AT LATITUDINAL RELOCATION

Dr.Biol., Professor S.I. Loginov1 O.N. Shimshieva1

1 Surgut state university, Surgut

Информация для связи с автором: apokin_vv@mail.ru

Аннотация

В исследовании с участием 15 юношей и 15 девушек-легкоатлетов 15-18 лет изучены особенности изменения спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма (ВСР) до и после дозированной физической нагрузки (ДФН) в виде высокоинтенсивного 30-секундного бега на месте при перелете из Сургута в Кисловодск на 2-недельный тренировочный сбор и обратно. Данные ВСР анализировали методом вариационной статистики с позиций стохастики и методом многомерных фазовых пространств на основе теории хаоса и самоорганизации. Установлено, что в Сургуте для оценки влияния ДФН у юношей необходимо контролировать параметры порядка и ИР, на юге - У1Р, по возвращении на север - ИР. У девушек в Сургуте наиболее информативен 1Р, на юге и по возвращении на север - У1Р, что и составляет особенность реагирования организма юных легкоатлетов на дозированную физическую нагрузку в изменяющихся условиях.

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, дозированная физическая нагрузка, спортсмены-легкоатлеты, девушки, юноши, возраст 15-18 лет, стохастика, метод многомерных фазовых пространств, теория хаоса-самоорганизации, широтное перемещение.

Annotation

Changes in the spectral characteristics of heart rate variability (HRV) before and after step load presented by high-intensity 30-second run in place were studied in 15 young men and 15 young women aged 15-18 years during the flight from Surgut to Kislovodsk to a 2-week training camp and back. HRV data were analyzed by means of variation statistics with regard to stochastics and using the method of multidimensional phase spaces on the basis of the chaos and self-organization theory. It was found that in Surgut to assess the impact of step load the characteristics of the order of LF and HF, VLF - in the south and HF components on return to the north should be controlled in young men. As for girls LF is the most informative index in Surgut and VLF - in the South and on their return to the North, and this is the feature of the response to step load of the body of young track and field athletes in a changing environment.

Keywords: heart rate variability, step load, track and field athletes, young women, young men, age of 15-18 years, stochastics, method of multidimensional phase spaces, chaos-self-organization theory, latitudinal relocation.

Введение. Биоинформационный анализ тренировочных эффектов физических нагрузок на организм человека становится объективной необходимостью [6]. На урбанизированном Югорском Севере тренировочный процесс спортсменов осуществляется в дискомфортных природно-климатических условиях, имеющих хаотическую динамику проявления [5], что вынуждает легкоатлетов сборных команд ХМАО периодически выезжать на юг России для проведения учебно-тренировочных сборов. При перемещении в другие географические широты организм спортсменов претерпевает серьезные физиологические изменения, которые на сегодняшний день изучены недостаточно.

Цель исследования - сравнительное изучение динамики функционального состояния организма девушек и юношей - легкоатлетов под влиянием физической нагрузки при широтных перемещениях по данным спектральной мощности вариабельности сердечного ритма с позиций детерминистско-стохастического подхода (ДСП) и теории хаоса-самоорганизации (ТХС).

Методика и организация исследования. В работе приняли участие 30 девушек и юношей в возрасте 15-18 лет, специализирующихся в спринтерских видах легкой атлетики. Все они - члены сборной ХМАО-Югры и имеют квалификацию I спортивного разряда. Спектральные характеристики вариабельности сердечного ритма (ВСР) до и после дозированной физической нагрузки (ДФН) в виде 30-секудного бега на месте с высоким подниманием бедра изучали с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-01 С2» (Самара, РФ). Пульсограм-му регистрировали в течение 5 мин в положении сидя в состоянии относительного покоя и после ДФН. Было получено 4 блока данных, обозначенных нами как «Сургут-отъезд», «Кисловодск-приезд», «Кисловодск-отъезд», «Сургут-приезд». Всего выполнено 120 измерений. Статистические расчеты выполняли с помощью программы Statistica 6.0 StatSoft, США). Для оценки различий использовали критерий Уилкоксона для групп с непараметрическим распределением. Рассчитывали медиану и 0,95 доверительный интервал. Проверку соответствия данных закону нормального распределения выполняли

№ 8 • 2015 Август | August

http://www.teoriya.ru

D

и

£

■О с

го ^

0

01

на основе вычисления критерия Шапиро-Уилкса. Альтернативно полученные данные обрабатывали методом многомерных фазовых пространств [4].

Результаты исследования и их обсуждение. Динамика показателей спектральной мощности ВСР в покое и после дозированной физической нагрузки в разных местах пребывания (на севере и юге) носит сложный и разнонаправленный характер. Тем не менее анализ абсолютных величин показателей спектральной мощности (СМ) во всех трех диапазонах выявил определенные закономерности. Сравнение показателей СМ сердечного ритма до и после ДФН в Сургуте до отъезда (СО) показало увеличение VLF (с 1486 до 2622 мс2), тогда как другие показатели менялись незначительно: LF уменьшался с 2431 до 1913 мс2, HF увеличивался с 1367 до 1726 мс2, Total также незначительно увеличивался с 6633 до 6948 мс2.

После перелета из Сургута в Кисловодск у девушек в ответ на ДФН абсолютные значения волн в очень низкочастотном диапазоне (VLF) увеличивались в 2 раза (с 5108 до 10709 мс2), мощность волн в низкочастотном диапазоне (LF) почти не менялась (3349 против 3669 мс2), мощность волн в высокочастотном диапазоне (HF) увеличивалась несущественно (с 3354 до 4089 мс2), общая СМ (Total) возрастала с 11811 до 18467 мс2.

В конце учебно-тренировочного сбора (УТС) в Кисловодске по сравнению с началом (КП) показатели VLF в покое уменьшились в 2 раза (с 10709 до 5581 мс2), LF - с 3669 до 2793 мс2, HF - в 1,5 раза (4089 до 2682 мс2), Total снизился в 2 раза (с 26092 до 13502 мс2). По сравнению с реакцией на нагрузку до отъезда достоверных изменений не наблюдалось, в связи с чем можно предположить, что по данным показателям организм практически вернулся к исходному состоянию (до отъезда на УТС). В Сургуте по сравнению с окончанием сбора достоверно увеличивались: VLF и LF - в 3 раза, HF -в 1,5 раза, Total - в 2 раза.

В общей СМ (Total) процентные доли VLF, LFи HF до нагрузки в Сургуте составляли 37, 45, 18 у девушек и 28, 46, 26 у юношей, а после ДФН - 54, 29, 17 и 42, 31, 28 соответственно (рис. 1).

Данные, приведенные на рисунке, наглядно свидетельствуют, что в кластере СО у девушек и юношей в покое доминировала мощность спектра в LF диапазоне (45 и 46 % от Total соответственно). В ответ на ДФН наиболее динамично реагировала очень низкочастотная область спектра VLF: (54 и 42 %> от Total соответственно). Перемещение в Кисловодск (КП) ознаменовался у девушек увеличением доли HF с 16 до 29 %>, а у юношей VLF с 28 до 42 %> по сравнению с Сургутом. На нагрузку девушки и юноши реагировали одинаково - увеличением VLF до 58 и 54 % от текущей Total соответственно. Окончание УТС (кластер КО) в покое у девушек и юношей сопровождалось повышением процентной доли LFс 28 до 45 % и с 37 до 49 % по сравнению с КП соответственно (см. рис. 1).

Изменение процентных долей спектральной мощности сердечного ритма в разных местах пребывания наглядно отображает стохастическую динамику рабочих структур центрального и автономного контуров регуляции. Однако ритм сердца не является строго стохастическим процессом с эр-годическими свойствами [1-3]. Вариабельность сердечного ритма отражает управляющие влияния различных структур с нелинейным характером поведения, которое необходимо рассматривать с позиций ТХС.

Меру хаотичности представляет объем квазиаттрактора (ОКА), своеобразное облако точек в системе фазовых координат. ОКА спектральных показателей под влиянием ДФН в СО у девушек увеличивался в 4,4 раза (с 5,7х1012 до 25,1х1012 усл. ед.). ДФН, проведенная в первые дни в Кисловодске (КП), вызывала незначительное уменьшение ОКА (с 7,26х1012 до 5,77х1012

Рис. 1. Изменение спектральных показателей ВСР под влиянием ДФН.

Условные обозначения: СО - Сургут-отъезд, КП - Кисловодск-приезд, КО - Кисловодск-отъезд, СП - Сургут-приезд. Процентные доли спектра мощности: VLF - спектральная мощность волн в очень низкочастотном диапазоне, LF - мощность волн в низкочастотном диапазоне, Ь^ - мощность волн в высокочастотном диапазоне

усл. ед.). После двухнедельного пребывания, перед отъездом из Кисловодска (КО), проведение ДФН сопровождалось уменьшением ОКА в 3 раза (с 19,8х1012 до 6,31х1012 усл. ед.) (табл. 1). Это уменьшение свидетельствует о снижении степени хаотичности реакций организма девушек в ответ на дозированную физическую нагрузку и имеет адаптационно-приспособительный характер. По приезде в Сургут объем КА значительно увеличился, но под влиянием ДФН почти не изменился (87,01х1012 против 81,21 х1012 усл. ед.). В связи с этим можно предположить, что обратное перемещение на Север сопровождалось повторной активацией функциональных систем организма девушек, отражающейся в спектральных параметрах вариабельности сердечного ритма.

У юношей ОКА в покое после перемещения в Кисловодск вырос в 4 раза, то есть система реагировала на широтное перемещение увеличением хаотичности. В конце УТС система практически не изменилась. Можно предположить, что приспособительные изменения в организме спортсменов, произошедшие после перелета, имели устойчивый характер и практически не изменились к концу сбора. Сразу после перелета обратно (кластер СП) ОКА в покое уменьшился в 13 раз, а по сравнению с данными кластера СО - в 3 раза. То есть после возвращения хаотичность системы минимальна по сравнению с другими кластерами данных, что может свидетельствовать о максимальной мобилизации функциональных резервов спортсменов и минимизации хаоса.

Воздействие ДФН в разных местах пребывания по-разному сказалось на организме юношей. ОКА под влиянием нагрузки в кластере СО у юношей (табл. 2) не изменился, что свидетельствует о малой степени хаотичности системы изначально. Аналогичная нагрузка, проведенная в первые дни после приезда в Кисловодск, вызывала увеличение ОКА в 2 раза, что соответствовало большей степени хаотичности системы.

84

http://www.teoriya.ru

№ 8 • 2015 Август | August

Таблица 1. Результаты идентификации параметров квазиаттракторов в 4-мерном фазовом пространстве спектральных показателей вариационной пульсограммы до и после нагрузки у девушек

Интервалы Сургут, отъезд Кисловодск, приезд Кисловодск, отъезд Сургут, приезд

До После До После До После До После

Х1 16139 25813 25543 32540 14281 23293.0 30760 59334

Х2 10234 10075 10437 6183 11131 6648.0 15004 20709

Х3 7503 13759 9110 11808 8614 10416.0 22154 18670

Х4 4,61 7,01 2,99 2,43 14,46 3,91 8,51 3,54

VX 5,7x1012 25,1x1012 7,26x1012 5,77x1012 19.8x1012 6,31x1012 87,01x1012 81,21x1012

Асимметрия До После До После До После До После

гХ1 0,28 0,30 0,26 0,12 0,25 0,17 0,26 0,23

гХ2 0,19 0,28 0,17 0,04 0,25 0,06 0,14 0,24

гХ3 0,16 0,29 0,13 0,11 0,24 0,21 0,32 0,24

гХ4 0,07 0,21 0,02 0,18 0,29 0,22 0,21 0,13

гХ 5018 9159 6964 3980 4904 4591 10875 15306

Условные обозначения. Здесь и в табл. 2: Х1 - VLF (спектральная мощность волн в очень низкочастотном диапазоне); Х2 - LF (мощность волн в низкочастотном диапазоне); Х3 - Ь^ (мощность волн в высокочастотном диапазоне); Х4 - LF/HF (показатель вагосимпатического баланса); V. - общий объем квазиаттрактора; гХ -показатель асимметрии.

Таблица 2. Результаты идентификации параметров квазиаттракторов в 4-мерном фазовом пространстве спектральных показателей вариационной пульсограммы до и после нагрузки у юношей

Интервалы Сургут, отъезд Кисловодск, приезд Кисловодск, отъезд Сургут, приезд

До После До После До После До После

^ 13995 27442 20653 19959 19017 4043 6081 3407

Х2 7645 5711 6709 18307 15356 5954.0 4945 6160

Х3 7036 4686 6540 10980 8625 7258.0 6890 11188

Х4 4,41 4,56 12,68 6,31 5,28 2,09 3,72 3.62

^ 3,32x10^ 3,35x10^ 11,5x10^ 25,3x10^ 13,3x10^ 0,37x10^ 0,77x10^ 0,85x10^

Асимметрия До После До После До После До После

ГХ1 0,23 0,37 0,30 0,21 0.25 0,12 0,12 0,05

гХ2 0,11 0,15 0,03 0,20 0.22 0,16 0.18 0,08

гХ3 0,29 0,16 0,28 0,13 0.20 0,28 0,33 0,24

ГХ4 0,009 0,27 0,27 0,23 0,24 0,01 0,20 0,23

гХ 3848 10269 6434 5755 6084 2301 2553 2765

Рис. 2. Результаты идентификации параметров порядка вектора состояния спектральных показателей девушек (п=15) и юношей (п=15) до и после физической нагрузки при исключении диагностических признаков: СО - Сургут-отъезд; КП - Кисловодск-приезд; КО -Кисловодск-отъезд; СП - Сургут-приезд. По оси абсцисс - места пребывания; по оси ординат - значение показателей, усл. ед.; по оси I - показатели спектральной мощности, мс2

Расчет ведущих параметров порядка, которые существенно влияли на поведение вектора спектральных характеристик ВСР в различных местах пребывания, представлен на рис. 2 (ведущий параметр - это самый низкий столбик). Легко видеть, что у девушек в СО ведущим параметром порядка являлся показатель LF, отражавший активность симпатического отдела ВНС. После приезда на УТС (кластер КП) ведущим параметром порядка стал показатель VLF, отражающий активность центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов регуляции сердечного ритма. VLF сохранялся таковым в КО и СП.

Данные рис. 2 свидетельствуют, что у юношей смена ведущих параметров порядка отличалась от таковой у девушек и проходила по схеме СО - LF/HF, КП и КО - VLF, СП - НР В Сургуте отмечалось паритетное влияние симпатического и парасимпатического отделов ВНС. В Кисловодске преобладала нервно-гуморальная регуляция, которая обеспечивала гомеостазис организма в период активной физической деятельности в новых условиях. По приезде в Сургут ведущим параметром порядка, определяющим поведение всей системы, явился показатель Нр отражающий влияние блуждающих нервов.

При сравнении данных абсолютных величин показателей спектральной мощности сердечного ритма, полученных в результате статистических расчетов, их перцентилей и ведущих параметров порядка в условиях воздействия дозированной физической нагрузки в разных места пребывания видно, что они не всегда совпадают. Это подтверждает хаотическую природу функционирования системы регуляции сердечного ритма при физических нагрузках.

Вывод. В Сургуте для оценки влияния ДФН у юношей необходимо контролировать параметры порядка LF и Нр на юге - VLF, по возвращении на север - HF. У девушек в Сургуте наиболее информативен LF, на юге и по возвращении на север - VLF, что и представляет особенности реагирования организма юных легкоатлетов на дозированную физическую нагрузку в изменяющихся условиях.

Литература

1. Бабунц И.В. Азбука анализа вариабельности сердечного ритма

№ 8 • 2015 Август | Аид^ http://www.teoriya.ru 85

/ И.В. Бабунц, Э.М. Мириджанян, Ю.А. Машаех. - Ставрополь, 2002. - 112 с.

2. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма с использованием различных электрокардиографических систем / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, Л.В. Чирейкин, А.П. Гаврилушкин и др. // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. С. - 65-87.

3. Димитриев Д.А. Вариабельность сердечного ритма и артериальное давление при ментальном стрессе / Д.А. Димитриев, Е.В. Саперова // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2015. - Т. 101. - № 1. С. 98-107.

4. Еськов В.М. Программа идентификации параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном пространстве / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, С.Н. Русак, А.А. Устименко, Ю.В. Добрынин. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613212. РОСПАТЕНТ. - М., 2006.

5. Повзун А.А. Сравнительный анализ сезонного изменения адаптационных возможностей организма спортсменок-лыжниц по показателям биологического ритма / А.А. Повзун, В.А. Григорьев, В.В. Апокин, Ю.С. Ефимова // Теория и практика физ. культуры. - 2010. - № 8. - С. 95-98.

6. Шимшиева О.Н. Влияние физической нагрузки на параметры вариабельности сердечного ритма юношей при широтном перемещении // Теория и практика физической культуры. 2014. № 6. С. 87-90.

References

1. Babunts, I.V. Azbuka analiza variabel'nosti serdechnogo ritma (The ABC of analysis of heart rate variability) / I.V. Babunts, E.M. Miridzhanyan, Yu.A. Mashaekh. - Stavropol', 2002. - 112 P.

2. Baevskiy, R.M., Ivanov, G. G., Chireykin, L.V., Gavrilushkin, A.P. et al.

Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma s ispol'zovaniem razlichnyh jelektrokardiograficheskih sistem (Analysis of heart rate variability using different electrocardiographic systems) / R.M. Baevskiy G.G. Ivanov, L.V. Chireykin, A.P. Gavrilushkin et al. // Vestnik aritmologii. -2001. - № 24. P. - 65-87.

3. Dimitriev, D.A., Saperova, E.V. Variabel'nost' serdechnogo ritma i arterial'noe davlenie pri mental'nom stresse (Heart rate variability and blood pressure during mental stress) / D.A. Dimitriev, E.V. Saperova // Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. - 2015. - V. 101. - № 1. P. 98-107.

4. Es'kov, V.M. Programma identifikatsii parametrov attraktorov povedeniya vektora sostoyaniya biosistem v m-mernom prostranstve (Program for identification of parameters of attractors of activity of biosystem state vector in m-dimensional space) / V.M. Es'kov, M.Ya. Braginskiy, S.N. Rusak, A.A. Ustimenko, Yu.V. Dobrynin. -Svidetel'stvo ob ofitsial'noy registratsii programmy dlya EVM № 2006613212. ROSPATENT. - Moscow, 2006.

5. Povzun, A.A. Sravnitel'ny analiz sezonnogo izmeneniya adaptatsionnykh vozmozhnostey organizma sportsmenok-lyzhnits po pokazatelyam biologicheskogo ritma (Comparative analysis of seasonal change of adaptive capabilities of the body of female skiers in terms of biorhythm) / A.A. Povzun, V.A. Grigoriev, V.V. Apokin,Yu.S. Efimova // Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. - 2010. - № 8. - P. 95-98.

6. Shimshieva, O.N., Loginov, S.I. Vliyanie fizicheskoy nagruzki na parametry variabel'nosti serdechnogo ritma yunoshey pri shirotnom peremeshchenii (Effect of exercise on heart rate variability parameters of young men at latitudinal relocation) // Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. 2014. № 6. P. 87-90.

ИЗ ПОРТФЕЛЯ РЕДАКЦИИ

ФИЗКУЛЬТУРНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНАЯ РАБОТА В КЛУБЕ КАК ФАКТОР УЛУЧШЕНИЯ РОДИТЕЛЬСКО-ДЕТСКИХ ОТНОШЕНИЙ

□

и

га у

г.

ч—

. О OJ

■ -О

с га

О (U ■С

Н

УДК/UDC 796.034.2

Поступила в редакцию 12.05.2015 г.

Аспирантка М.А. Родионова1

Кандидат педагогических наук, доцент В.А. Родионов1 Доктор педагогических наук, профессор Л.И. Лубышева1

1 Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут

Ключевые слова: клубная физкультурно-оздоровительная работа, родительско-детские отношения, муниципальное автономное учреждение.

Введение. Концепция развития дополнительного образования детей, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 4.09.2014 г. № 1726-р, обозначает миссией дополнительного образования наиболее полное обеспечение права человека на развитие и свободный выбор различных видов деятельности.

Персонализация дополнительного образования в форме клуба усиливает его преимущества по сравнению с другими институтами формального образования [1].

Цель исследования - оценка влияния совместной физкультурно-оздоровительной работы в клубе как фактора улучшения родительско-детских отношений в семье.

Методика и организация исследования. Для исследования влияния физкультурно-оздоровительной работы семьи в клубе на формирование родительско-детских отношений использовался опросник, разработанный А. Я. Варгой и В. В. Столиным. Опросник позволил диагностировать пять типов отношения родителей к ребенку. Тестирование проводилось в начале и конце педагогического эксперимента. В нем приняли участие 12 семей. Дети контрольной - КГ (19 детей и родителей) и экспериментальной - ЭГ (20 детей и родителей) групп посещали секции дополнительного образования детей спортивной направленности. Дети ЭГ совместно с родителями посещали дополнительные практические и теоретические занятия в семейном физкультурно-

оздоровительном клубе на базе МАУ «Ледовый дворец спорта» г Сургута.

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты диагностики родительского отношения по методике А. Я. Варга, В. В. Столина свидетельствуют, что 71,5 % матерей детей ЭГ и 53,9 %% матерей детей КГ принимают своего ребенка. По результатам эксперимента родители стали уважительнее относиться к своему ребенку, одобрять его интересы. Почти 72 %% испытуемых ЭГ и 46,5 % испытуемых КГ набрали высокие и средние баллы по шкале «Кооперация».

Практически в два раза меньше родителей детей ЭГ, нежели родителей детей КГ, проявляют стиль «Авторитарная гиперсоциализация», что свидетельствует о положительном эффекте программы формирующего эксперимента.

Проявления стиля «Инфантилизация» у родителей ЭГ снизилось до 14,5 %о, что говорит о восприятии своего ребенка родителями согласно его возрасту.

Вывод. Персонализация дополнительного образования спортивной направленности через клубные формы усиливает его преимущества по сравнению с другими институтами формального образования. Реализация программы физкультурно-оздоровительной работы клуба для семей повлияла на положительную динамику родительско-детских отношений.

Литература

1. Лубышева Л.И. Моделирование клубной работы автономных образовательных организаций спортивной направленности / Л.И.

Лубышева, М.А. Родионова // Теория и практика физ. культуры.

-2015. - № 1. - С. 86-88.

Информация для связи с автором: apokin_vv@mail.ru

86

http://www.teoriya.ru

№ 8 • 2015 Август | August