CC BY
4
Научная статья УДК 796.03/159.944 DOI: 10.14529/hsm230115
ВЫЯВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ В СПОРТЕ НА ОСНОВЕ ТЕСТА HEART PURSUIT
А.А. Померанцев1, pomerantsev1981@gmail.com, http://orcid.org/0000-0003-4197-2183 Ю.Ю. Титова1, unusualdream94@mail.ru, http://orcid.org/0009-0002-4880-6743 Е.А. Высоцкая2, k.chesnokova@mail.ru, http://orcid.org/0000-0001-5428-7156 А.В. Ведринцев3, vedrincev.2011@mail.ru, http://orcid.org/0009-0004-0023-0057
1 Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского, Липецк, Россия 2Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия 3Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ, Липецк, Россия
Аннотация. Цель: выявить возможность произвольной коррекции частоты сердечных сокращений на основе использования обратной связи. Материалы и методы. В исследовании приняли участие 20 студентов - 10 юношей и 10 девушек. В исследовании был использован авторский тест Heart Pursuit. Смысл теста заключается в нашагивании на степ-платформу под удары собственного сердца. Коррекция частоты нашагивания ведет к изменению функциональной нагрузки на сердечнососудистую систему. В результате частота сердечных сокращений также изменяется. Задача спортсмена заключается в синхронизации частоты ударов сердца и частоты нашагивания на степ-платформу. Для выявления степени влияния общей работоспособности было также проведено тестирование показателя PWC170. Результаты. Только четверо юношей смогли пройти тест Heart Pursuit. Им удалось синхронизировать частоту сердечных сокращений с частотой нашагивания при пульсе от 126 до 136 ударов в минуту. У остальных спортсменов частота сердечных сокращений возрастала быстрее частоты подъемов. При пульсе свыше 180 ударов в минуту тест считался невыполненным и прекращался. Коэффициент корреляции между общей работоспособностью PWC170 и результатами Heart Pursuit составил r = 0,13. Заключение. Некоторые спортсмены способны синхронизировать частоту нашагивания на степ-платформу и частоту собственного пульса при использовании обратной связи на основе фонокардиографии. Результаты теста Heart Pursuit информативны и не зависят от общей работоспособности.
Ключевые слова: частота сердечных сокращений, произвольное управление, Heart Pursuit, работоспособность, сердечная регуляция, физиология сердца, сердечная мышца, кардиотренировка, фонокардиография
Для цитирования: Выявление возможности произвольной коррекции частоты сердечных сокращений в спорте на основе теста Heart Pursuit / А.А. Померанцев, Ю.Ю. Титова, Е.А. Высоцкая, А.В. Ведринцев // Человек. Спорт. Медицина. 2023. Т. 23, № 1. С. 111-116. DOI: 10.14529/hsm230115
© Померанцев А.А., Титова Ю.Ю., Высоцкая Е.А., Ведринцев А.В., 2023
Original article
DOI: 10.14529/hsm230115
ANALYSIS OF THE PROSPECTS FOR VOLUNTARY HEART RATE CONTROL IN SPORTS WITH THE HEART PURSUIT TEST
A.A. Pomerantsev1, pomerantsev1981@gmail.com, http://orcid.org/0000-0003-4197-2183 Yu.Yu. Titova1, unusualdream94@mail.ru, http://orcid.org/0009-0002-4880-6743 E.A. Vysotskaya2, k.chesnokova@mail.ru, http://orcid.org/0000-0001-5428-7156 A.V. Vedrintsev3, vedrincev.2011@mail.ru, http://orcid.org/0009-0004-0023-0057
1Lipetsk State Pedagogical P. Semenov-Tyan-Shansky University, Lipetsk, Russia 2Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
3Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administration (RANEPA), Lipetsk, Russia
Abstract. Aim. The paper aims to explore the prospects for voluntary heart rate control with feedback technologies. Materials and methods. The study involved 10 male and 10 female university students. The Heart Pursuit test developed by the authors was used in the study. This test involves stepping up and down on a step platform while your heart beats. Changing step frequency leads to a change in the load on the cardiovascular system. As a result, the heart rate also changes. The athlete's task is to synchronize heartbeats and step frequency. The PWC170 test was used to evaluate the contribution of physical work capacity. Results. Only 4 male students completed the Heart Pursuit test. They managed to synchronize their heart rate and step frequency at a pulse ranging from 126 to 136 bpm. For the rest of the participants, the heart rate increased faster than the step frequency. At a pulse over 180 bpm, the test was considered a failure and completed. The correlation coefficient between PWCn0 and Heart Pursuit results was r = 0.13. Conclusion. Some athletes are able to synchronize their step frequency and heart rate when using phonocardiography-based feedback. The HeartPersuit test is considered to be informative and independent of physical work capacity.
Keywords: heart rate, voluntary control, Heart Pursuit, physical working capacity, cardiac regulation, heart physiology, cardiac muscle, cardio training, phonocardiography
For citation: Pomerantsev A.A., Titova Yu.Yu., Vysotskaya Е.А., Vedrintsev A.V. Analysis of the prospects for voluntary heart rate control in sports with the Heart Pursuit test. Human. Sport. Medicine. 2023;23(1):111-116. (In Russ.) DOI: 10.14529/hsm230115
Введение. Динамика частоты сердечных сокращений является важным показателем состояния спортсмена. Изучению функционирования сердечно-сосудистой системы уделяется особое внимание в теории спортивной тренировки и физического воспитания.
Современный спорт неразрывно связан со значительными объемами физических нагрузок и значительным эмоциональным напряжением, поэтому частота сердечных сокращений является объективным и оперативным критерием, служащим для контроля и коррекции тренировочного процесса [8, 9, 11].
Принято считать, что человек не способен сознательно контролировать работу сердца. Вместе с тем очевидно, что в некоторых видах спорта эта способность могла бы содействовать достижению высоких результатов. Например, такая способность могла бы быть по-
лезной во время соревнований по стрельбе, а также контроля предстартового состояния.
Несмотря на то, что физиология сердца и дыхания хорошо изучены, а механизмы функционирования сердечно-сосудистой системы подробно описаны в литературных источниках, остается не до конца ясной возможность сознания влиять на частоту сердечных сокращений [6, 7, 12].
Цель исследования: выявить возможность произвольной коррекции частоты сердечных сокращений на основе использования обратной связи.
Материалы и методы. Приступая к исследованию, мы предполагали, что спортсмен имеет некоторые возможности произвольно управлять работой сердечно-сосудистой системы, однако этот механизм ни в повседневной жизни, ни в спортивной практике не за-
Померанцев А.А., Титова Ю.Ю., Высоцкая Е.А., Ведринцев А.В.
Выявление возможности произвольной коррекции частоты сердечных сокращений в спорте...
действован [1, 2]. Для активизации «механизма» требуется использовать обратную связь [3, 14, 17].
Существует большое количество тестов, в основе которых лежит оперирование показателями пульса [4, 13, 15, 16]. Однако ни один из них не содержит обратную связь и не позволяет оценить возможность сознательной коррекции частоты сердечных сокращений во время физической нагрузки. Поэтому в Институте физической культуры и спорта Липецкого государственного педагогического университета имени П.П. Семенова-Тян-Шанского А.А. Померанцевым был разработан авторский тест Heart Pursuit, который призван выявлять возможность сознательного управления частотой сердечных сокращений.
Тест Heart Pursuit - «преследование сердца» - выполняется с использованием степ-платформы (рис. 1). Спортсмен получает обратную связь о функционировании сердечнососудистой системы на основе аудиального воспроизведения через динамики частоты ударов собственного сердца (фонокардиография).
Рис. 1. Процесс выполнения теста Heart Pursuit Fig. 1. Heart Pursuit test
До проведения теста спортсменам сообщается задача тестирования и правила прохождения теста. Тестирование начинается со стартового нашагивания на платформу с темпом 90 шагов в минуту в течение 60 секунд под удары метронома. После этого воспроизводится частота сокращений собственного сердца спортсмена.
Смысл теста заключалась в том, чтобы спортсмен выполнял нашагивания на платформу строго под удары собственного сердца. Коррекция частоты нашагивания напрямую ведёт к изменению функциональной нагрузки на сердечно-сосудистую систему. В результате частота сердечных сокращений также изменяется. Задача спортсмена заключается в синхронизации частоты ударов сердца и частоты нашагивания на платформу [5, 10].
На рис. 2 представлены характеристические графики рекуррентной коррекции частоты нашагивания в зависимости от частоты сердечных сокращений, а также точка сходимости частот.
Дополнительная задача в исследовании -выявить, как влияет общая работоспособность на результаты тестирования в Heart Pursuit. Допускалось, что результаты прохождения теста могли быть связаны не со способностью произвольного управления частоты сердечных сокращений, а с высоким уровнем работоспособности.
Последовательность выполнения исследования включала: а) тестирование общей работоспособности спортсменов с помощью теста PWCi70; б) тестирование спортсменов с помощью теста Heart Pursuit; в) оценка влияние уровня общей работоспособности на результаты теста Heart Pursuit; г) выявление возможности произвольной коррекции частоты сердечных сокращений в процессе выполнения физических упражнений на основе анализа данных прохождения теста Heart Pursuit.
Исследование проходило в течение 1 дня. Вначале определялся уровень общей работоспособности PWC170 по общепринятой методике В.Л. Карпмана с использованием степ-платформы. На основе данного теста рассчитывалась относительная (удельная) работоспособность на 1 кг веса спортсмена. Затем, определялась возможность сознательного влияния на частоту сердечных сокращений с использованием теста Heart Pursuit.
В исследовании приняли участие 20 человек от 17 до 24 лет (рис. 3) - 10 юношей и 10 девушек. Все исследуемые являлись студентами института физической культуры и спорта ЛГПУ имени П.П. Семенова-Тян-Шанского и имели спортивные разряды по видам спорта: пауэрлифтинг, карате, кикбоксинг, хоккей, борьба, легкая атлетика, конный спорт.
Методы исследования: анализ научной литературы по теме, тестирование (Heart Pursuit,
Частота, l/с Frequency, l/s
130
120
110
100
9o
so
__—
/ ____
у / ✓ / / / ✓ /
---- / / ✓ /
✓ / ✓ / / / / /
/ / Время, с Time, s
2o
4o
so
100
60
Шаги/Paces ---Пульс/Heart rate
Рис. 2. Характеристический график выполнения теста Heart Pursuit Fig. 2. Graphical representation of Heart Pursuit performance
120
HeartPursuit,
уд./мин bpm
190
180 170 160 150 140 130
12o 110 100
>А А ш Л Л А » А »
/А • • • А, • А А А
▲ ▲
▲
PWC L70, кг-м/м ин/кг
k íg-m/min/k g »
7
9
11
13
15
17
19
21
Рис. 3. Взаимосвязь результатов тестирования PWC170 и Heart Pursuit: ▲ - юноши; • - девушки Fig. 3. Relationship between PWC170 and Heart Pursuit results: ▲ - male; • - female
PWC170), математико-статистическая обработка полученных результатов (описательная статистика, корреляционный анализ).
Результаты исследования. При выбранной высоте степ-платформы только 4 исследуемых (мужчины) смогли «догнать» частоту своего сердцебиения и выполнить тест. Это были представители борьбы, хоккея и лёгкой атлетики.
На рис. 3 представлены значения частоты сердечных сокращений, при которых спорт-
сменам удавалось синхронизировать частоту ударов сердца и частоту подъемов на платформу. При врабатывании функционирующая сердечно-сосудистая система у этих спортсменов несколько раз волнообразно проходила равновесную точку, имея тенденцию то к повышению, то к понижению пульса, пока не стабилизировалась на определенном значении.
У оставшихся спортсменов частота сердечных сокращений возрастала быстрее час-
0
Померанцев А.А., Титова Ю.Ю., Высоцкая Е.А., Ведринцев А.В.
тоты подъемов. При пульсе свыше 180 ударов в минуту тест считался невыполненным и прекращался.
На основе анализа представленных на рис. 2 данных нами был рассчитан коэффициент корреляции по Браве - Пирсону. В случае, если тест Heart Pursuit был не пройден, в массиве использовалось значение 180 ударов в минуту. Коэффициент корреляции составил r = 0,13.
Значение коэффициента корреляции показывает, что между способностью сознательно влиять на частоту сердечных сокращений и уровнем общей работоспособности отсутствует статистическая зависимость.
Влияние пола на прохождение теста не
Выявление возможности произвольной коррекции частоты сердечных сокращений в спорте...
может быть статистически доказано из-за недостаточности выборки и требует дополнительных исследований.
Заключение. Разработанный и предлагаемый тест Heart Pursuit является информативным показателем функционирования сердечно-сосудистой системы.
Исследование выявило, что некоторые спортсмены способны сознательно влиять на частоту сердечных сокращений для успешного прохождения теста.
Сравнение результатов тестов Heart Pursuit и PWC170 не выявило влияние уровня общей работоспособности на возможность произвольной коррекции частоты сердечных сокращений.
Список литературы / References
1. Полищук В.В., Покровский В.М., Полищук Л.В., Потапенко В.К. Анализ феномена произвольного управления ритмом сердца у человека // Кубан. науч. мед. вестник. 2013. № 1. C. 140-142. [Polishchuk V.V., Pokrovskiy V.M., Polishchuk L.V., Potapenko V.K. [Analysis of the Phenomenon of Conscious Control of the Heart Rhythm in Humans]. Kubanskiy nauchnyy medi-tsinskiy vestnik [Kuban Scientific Medical Bulletin], 2013, vol. 1, pp. 140-142. (in Russ.)]
2. Шейх-Заде Ю.Р., Цветковский С.П., Садымов И.А., Георгиевский Л.В., Покровский В.М. Сознательная остановка сердца человека и ее возможный механизм // Бюл. эксперимент. биологии и медицины. 1987. Т. 104, № 8. С. 133-134. [Sheyh-Zade Yu.R., Cvetkovskiy S.P., Sadymov I.A. et al. [Conscious Cardiac Arrest of a Person and its Possible Mechanism]. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine], 1987, vol. 104, no. 8, pp. 133134. (in Russ.)] DOI: 10.1007/BF00842169
3. Basmajian J.V. Control and Training of Individual Motor Units. Science, 1963, vol. 141, pp. 440-441. DOI: 10.1126/science.141.3579.440
4. Latour A.W., Peterson D.D., Rittenhouse M.A., Riner D.D. Comparing Alternate Aerobic Tests for United States Navy Physical Readiness Test. International Journal of Kinesiology in Higher Education, 2017, vol. 1, no. 3, pp. 89-99. DOI: 10.1080/24711616.2017.1328187123
5. Perez P., Madsen J., Banellis L. et al. Conscious Processing of Narrative Stimuli Synchronizes Heart Rate between Individuals. Cell Reports, 2021, vol. 36, 109692. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109692
6. Dehaene S., Changeux J.-P. Experimental and Theoretical Approaches to Conscious Processing. Neuron, 2011, vol. 70, no. 2, pp. 200-227. DOI: 10.1016/j.neuron.2011.03.018
7. Delizonna L.L., Williams R.P., Langer E.J. The Effect of Mindfulness on Heart Rate Control. Journal of Adult Development, 2009, no. 16 (2), pp. 61-65. DOI: 10.1007/s10804-009-9050-6
8. Kansara P., Dhar R., Shah R. et al. Heart Rate Measurement. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1831, 012020. DOI: 10.1088/1742-6596/1831/1/012020
9. Schaller C., Fumm A., Bachmann S. et al. Heart Rate Profiles and Heart Rate Variability During Scuba Diving. Swiss Medical Weekly, 2021, vol. 151, w30039. DOI: 10.4414/smw.2021.w30039
10. Bernardi N.F., Codrons E., Leo R. et al. Increase in Synchronization of Autonomic Rhythms between Individuals when Listening to Music. Frontiers in Physiology, 2017, vol. 8, p. 785. DOI: 10.3389/fphys.2017.00785
11. Paech C., Schrieber S., Daehnert I. et al. Influence of a 100-mile Ultramarathon on Heart Rate and Heart Rate Variability. BMJ Open Sport & Exercise Medicine, 2021, vol. 7, e001005. DOI: 10.1136/ bmjsem-2020-001005
12. Pokrovskii V.M., Polischuk L.V. On the Conscious Control of the Human Heart. Journal of Integrative Neuroscience, 2012, vol. 11, no. 2, pp. 213-223. DOI: 10.1142/S0219635212500161
13. Schlegel P., Krehky A. Anaerobic Fitness Testing in Crossfit. Acta Facultatis Educationis Phy-sicae Universitatis Comenianae, 2020, vol. 60, no. 2, pp. 217-228. DOI: 10.2478/afepuc-2020-0018
14. Stockel T., Grimm R. Psychophysiological Benefits of Real-Time Heart Rate Feedback in Physical Education. Frontiers in Psychology, vol. 12, 651065. DOI: 10.3389/fpsyg.2021.651065
15. Berglund I.J., Soras S.E., Relling B.E. et al. The Relationship between Maximum Heart Rate in a Cardiorespiratory Fitness Test and in a Maximum Heart Rate Test. Journal of Science and Medicine in Sport, 2018, vol. 22, no. 5. DOI: 10.1016/j.jsams.2018.11.018
16. Pavlovic R., Vrcic M., Solakovic S. et al. The Values of Fitness Index and VO2max of Students Using Indirect Method Aerobic Tests. European Journal of Physical Education and Sport Science, 2017, no. 3 (11), pp. 138-154. DOI: 10.5281/zenodo.1031979
17. Twentyman C.T., Lang P.J. Instructed Heart Rate Control: Effects of Varying Feedback Frequency and Timing. Biofeedback and Self-Regulation, 1980, no. 5, pp. 417-426. DOI: 10.1007/BF01001357
Информация об авторах
Померанцев Андрей Александрович, кандидат педагогических наук, доцент кафедры теории и методики физической культуры, Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского, Липецк, Россия.
Титова Юлия Юрьевна, премиум тренер «Прайм фитнес», магистрант кафедры теории и методики физической культуры, Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского, Липецк, Россия.
Высоцкая Екатерина Анатольевна, кандидат биологических наук, и.о. заведующего кафедрой физвоспитания, Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия.
Ведринцев Александр Васильевич, кандидат педагогических наук, доцент кафедры гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ, Липецк, Россия.
Information about the authors
Andrey A. Pomerantsev, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Theory and Methods of Physical Education, Lipetsk State Pedagogical P. Semenov-Tyan-Shansky University, Lipetsk, Russia.
Yuliya Yu. Titova, Premium Class Trainer, Prime Fitness, Master's Student, Department of Theory and Methods of Physical Educaton, Lipetsk State Pedagogical P. Semenov-Tyan-Shansky University, Lipetsk, Russia.
Ekaterina A. Vysotskaya, Candidate of Biological Sciences, Acting Head of the Department of Physical Education, Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia.
Alexander V. Vedrintsev, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Humanities and Natural Sciences, Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administration, Lipetsk, Russia.
Статья поступила в редакцию 22.08.2022
The article was submitted22.08.2022
