CC BY
18СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ MODERN ISSUES OF БИОМЕДИЦИНЫ BIOMEDICINE 2022, T. 6 (1)_2022, Vol. 6 (1)
Дата публикации: 01.03.2022 Publication date: 01.03.2022
DOI: 10.51871/2588-0500_2022_06_01_13 DOI: 10.51871/2588-0500_2022_06_01_13
УДК 612.821.8; 612.833.8 UDC 612.821.8; 612.833.8
ВЗАИМОСВЯЗИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО И ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО АППАРАТА НЕРВНО-МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ СПОРТСМЕНОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ РЕАГИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ Н.В. Лунина1, Ю.В. Корягина2
'Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), г. Москва, Россия
2Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр ФМБА России, г. Ессентуки, Россия
Аннотация. В статье описаны особенности взаимодействия регулирующего и исполнительного аппарата нервно-мышечной системы при изучении реагирующей способности спортсменов. Функционирование регулирующего аппарата представлено параметрами биоэлектрической активности головного мозга в альфа-, бета- и тета- диапазонах. Функционирование исполнительного аппарата оценивалось по характеристикам моторного ответа при изучении реагирующей способности в зрительно-моторных тестах различной сложности. Согласованность функционирования аппаратов регулирующего и исполнительного назначения нервно-мышечной системы спортсменов при осуществлении моторного ответа изучали посредством корреляционного анализа с определением направленности и силы взаимодействия. Выявлены положительные взаимодействия средней силы между регулирующим и исполнительным аппаратом по скорости ответа при простой и сложной зрительно-моторной реакциях, несмотря на разные структурно-функциональные уровни головного мозга в обеспечении их исполнения. Число ошибочных моторных реакций указывает на развитие утомления, отсутствие реакций моторного ответа имеет прямую корреляционную связь высокой силы с бета- и тета-диапазоном головного мозга и напряжением мимической мускулатуры, а так же снижением силы взаимодействия с альфа-диапазоном, что указывает на генерализованный характер утомления регулирующего и исполнительного аппарата нервно-мышечной системы. Полученные сведения о характере и силе такого взаимодействия позволят своевременно определить возникновение неблагоприятных психофизиологических изменений, связанных с утомлением, и послужат обоснованием к выбору средств для профилактики и коррекции процессов утомления нервно-мышечной системы спортсменов в процессе их профессиональной деятельности.
Ключевые слова: биоэлектрическая активность головного мозга, нервно-мышечная система, реагирующая способность, взаимосвязи систем организма, спортсмены.
INTERRELATIONS OF THE REGULATORY AND EXECUTIVE APPARATUS OF THE NEUROMUSCULAR SYSTEM OF ATHLETES IN THE STUDY OF REACTIVITY N.V. Lunina1, Yu.V. Koryagina2
Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism, Moscow, Russia
2FSBI "North-Caucasian Federal Research-Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency",
Essentuki, Russia
Annotation. This article describes features of the interaction between the regulatory and executive apparatus of the neuromuscular system in the study of the athletes' reactivity. The functioning of the regulatory apparatus is represented by parameters of the brain bioelectric activity in the alpha, beta and theta ranges. The functioning of the executive apparatus was evaluated by the motor response characteristics when studying the reactivity in visual-motor tests of varying complexity. The consistency of the functioning of the regulatory and executive apparatus of the neuromuscular system of athletes in the implementation of the motor response was studied by means of correlation analysis, determining the direction and strength of the interaction. Positive interactions of average strength between the regulatory and executive apparatus in response speed in simple and complex visual-motor responses were revealed, despite the different structural and
96
СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ
MODERN ISSUES OF
EHOME,3,HUHHbI BIOMEDICINE 2022, T. 6 (1)_2022, Vol. 6 (1)
functional levels of the brain in ensuring their execution. A number of erroneous motor responses shows the development of fatigue. An absence of motor response reactions implicates direct correlation of great strength with the beta and theta ranges and stress of mimic muscles, as well as a decrease of strength in interaction with the alpha range, which demonstrates generalized nature of fatigue in both apparatuses. The received data on character and strength of such interaction would allow identifying promptly an appearance of unfavorable psychophysiological changes, related to fatigue, and will serve as a basis for choosing means of fatigue prevention and correction in the neuromuscular system of athletes within the process of their professional activity. Key words: bioelectric activity of the brain, neuromuscular system, reactivity, interrelations of body systems, athletes.
Введение. Моторная система имеет существенное значение в регуляции целенаправленной двигательной активности человека, обеспечивающей адаптацию организма к различным условиям жизнедеятельности на всех этапах возрастного развития [1-4]. Адаптация к специфичности спортивной деятельности заключается в морфо-функциональных изменениях всех уровней функционирования организма. Изучение реагирующей способности нейромышечной системы позволяет судить о пластичности и функционировании мышечного аппарата как исполнительного, в виде моторного ответа. Реагирующая способность отражает функциональное состояние нейронных структур, обеспечивающих движение, и дает представление о состоянии регулирующего аппарата. Изучение согласованности взаимодействия регулирующего и исполнительного аппарата позволяет сделать заключение о функциональном состоянии нейро-мышечной системы и адаптационных изменениях в ходе профессиональной деятельности спортсменов.
Цель исследования: определение особенностей взаимодействия регулирующего и исполнительного аппарата нервно-мышечной системы спортсменов при изучении реагирующей способности.
Методы и организация исследования. Исследование проводилось в подготовительный период годичного тренировочного цикла подготовки среди спортсменов, специализирующихся в циклических, ациклических и ситуационных видах спорта, всего 1020 чел. Формированию базы данных послужили многолетние исследования, прово-
димые по сбору данных на базе НИИ «Деятельности в экстремальных условиях» Сиб-ГУФК (г. Омск), ОмГУ им. Ф.М. Достоевского (г. Омск), СибАДИ (г. Омск), РГУФКСМиТ (г. Москва), СКФНКЦ ФМБА России (г. Ессентуки). Критериями включения в исследование были: мужской пол (юноши), возраст (18-22 года), занятия регулярной спортивной деятельностью, этап тренировочного процесса (подготовительный), время проведения исследования (первая половина дня, до проведения тренировки), добровольное согласие спортсменов на участие в исследовании.
Оценку функционирования регулирующего аппарата нервно-мышечной системы спортсменов осуществляли по диапазонам биоэлектрической активности головного мозга (альфа-, бета-, тета-ритмов, соотношение тета/бета ритмов), регистрируемых в абсолютных (Гц) и относительных величинах (%) с помощью программно-аппаратного комплекса «БОСЛАБ» (версия БИ-02) (г. Новосибирск). Запись велась на протяжении 10 минут, при открытых глазах испытуемых, в центральном отведении Cz-Fz, согласно Международной классификации «1020» при расположении индифферентного электрода на ухе испытуемых, электрокимо-графическое напряжение мимической мускулатуры (ЭМГ) регистрировалось датчиками, расположенными симметрично на лбу над надбровными дугами.
Функционирование исполнительного аппарата (мышечного, моторного) нервно-мышечной системы спортсменов оценивалось по реагирующей способности спортсменов на предъявляемые стимулы различ-
МОБЕКК КБЦЕБ ОБ БЮМЕБГСШЕ 2022, Уо1. 6 (1)
ной сложности посредством компьютеризированных программ [5-6], оценивающих простую зрительно-моторную реакцию (ПЗМР), сложную зрительно-моторную реакцию (СЗМР). Изучалось среднее время реакции (ПЗМР, СЗМР, мс) ошибочные реакции СЗМР (общее число, кол-во), отсутствие реакции при СЗМР (общее число, кол-во).
Определение взаимодействия регулирующего аппарата (ЦНС) и исполнительного аппарата (мышечного, моторного) при исследовании реагирующей способности осуществлялось при изучении взаимосвязей регистрируемых показателей посредством корреляционного анализа по Спирмену. При оценке качественных связей в расчет брались показатели коэффициента корреляции
Таблица
Фрагмент матрицы коэффициентов корреляции фоновой биоэлектрической активности головного мозга спортсменов с реагированием нервно-мышечного аппарата на предъявление стимулов различной степени сложности
(г) средней (г=±0,3 до ±0,699) и высокой силы взаимодействия (г=±0,7 до ±1>0,99).
Результаты исследования и их обсуждение. Зрительно-моторные реакции в целом характеризуют общий уровень функционирования, работоспособность и активность центральной нервной системы (ЦНС), а также наглядно отражают динамику протекания нервных процессов, скорость переключения на различные виды деятельности [7], степень взаимодействия центральной нервной системы с мышечным аппаратом спортсменов. Взаимосвязи функционирования регулирующего и исполнительного отделов нервно-мышечной системы спортсменов при изучении реагирующей способности отражены в таблице.
Альф Бета- Тета- Альфа Бета- Тета- ЭМГ
а- ритм (Гц) ритм (Гц) ритм (Гц) -ритм (%) ритм (%) ритм (%) (мВт)
ПЗМР Среднее время реакции (мс) 0,4 0,51 0,44 - 0,45 - 0,42
СЗМР Среднее время реакции (мс) 0,57 0,63 0,5 - 0,41 - 0,38
СЗМР Отсутствие реакции (кол-во) 0,5 0,75 0,8 - 0,47 - 0,8
(Оши- Общее число 0,4 0,4 0,52 - 0,47 - 0,4
бочные ошибочных ре-
реакции) акций (кол-во)
Простая зрительно-моторная реакция (ПЗМР), соотносимая с макродвижениями, обеспечивающаяся пирамидно-стриальным уровнем организации движения [8], отразила среднюю степень взаимодействия со всеми ритмами головного мозга в изучаемых диапазонах, выраженную приблизительно в одинаковой степени мере (табл.).
Среднее время ПЗМР положительно взаимодействует с ритмами, регистрируемыми в альфа-диапазоне при уровне корреляции г=0,4; в бета- диапазоне - при уровне корреляции г=0,51; в тета-диапазоне - при
уровне корреляции г=0,44. При этом, корреляционное взаимодействие с ритмами, выраженными в относительных значениях (%) отразилось только при регистрации ритма в бета-диапазоне, отразив положительное взаимодействие средней силы при уровне корреляции г=0,45 (табл.). Среднее время выполнения ПЗМР (мс) положительно коррелировало с электромиографическим (ЭМГ) напряжением мимической мускулатуры (г=0,42), отражая среднюю степень силы взаимодействия показателей.
Характеристики ПЗМР, по мнению С.С. Матвеева с соавторами [9], достаточно полно отражают силу взаимодействия с позиции функциональной межполушарной асимметрии в коре полушарий головного мозга. Скорость реагирования нервно-мышечного аппарата на предъявляемые раздражители зависит от согласованности и синхронности пространственно-временных параметров нервной системы, а повышение возбудимости нейрональных сетей головного мозга в ответ на раздражители внешней среды создает предпосылки для роста скорости переработки информации и энергичности когнитивных процессов.
Сложная зрительно-моторная реакция (СЗМР) отражает селективную деятельность центральной нервной системы, предполагает различение предъявляемых сигналов и в соответствии с этим - выбор способов поведенческого реагирования [8]. Проявление моторных действий в СЗМР регулируется исключительно кортикальным уровнем центральной нервной системы [10]. Эти положения нашли свое подтверждение в усилении степени взаимодействия скорости реагирования моторного аппарата в условиях выбора способа поведенческой стратегии с биоэлектрической активностью головного мозга.
При СЗМР отмечается усиление степени взаимодействия средней скорости реакции с ритмами головного мозга в изучаемых диапазонах (табл.). Коэффициент корреляции отразил среднюю силу взаимодействия в диапазонах альфа-ритма (г=0,5), бета-ритма (г=0,65) и тета-ритма (г=0,5). Вместе с тем, степень взаимодействия напряжения мимической мускулатуры (ЭМГ) несколько ослабевает (г=0,38), оставаясь в диапазоне нижних границ взаимодействий средней силы. Это может свидетельствовать о перераспределении процессов возбуждения и смещения напряжения с исполнительного (моторного) аппарата на регуляторный аппарат нейромышечной системы спортсменов в обеспечении моторного ответа.
МОБЕКК КБШЗ ОБ БЮМЕБГСШЕ 2022, Уо1. 6 (1)
Наличие ошибочных реакций, а также отсутствие моторной реакции при тестировании в условиях выбора стратегии реагирования на зрительные сигналы при СЗМР свидетельствует о возникновении процессов утомления.
Изучение степени взаимодействия ритмов головного мозга с числом ошибочных реакций при проведении СЗМР отразило корреляционную зависимость средней степени по всех изучаемых диапазонах (альфа-ритм - г=0,4; бета-ритм - г=0,4; тета-ритм -г=0,52) во взаимосвязи с напряжением мимической мускулатуры (ЭМГ, г=0,4). Отсутствие реакции на сигнал значительно коррелирует с ритмами мозга в бета-диапазоне (г=0,75) и тета- диапазоне (г=0,8), но сила корреляционного воздействия снижается в альфа-диапазоне (г=0,5). При этом резко увеличивается сила взаимодействия с показателем ЭМГ (г=0,8).
В совокупности, данная динамика подтверждает наступление процессов утомления. Подобные состояния могут свидетельствовать о наступлении состояния перенапряжения и утомления регуляторного (ЦНС) и исполнительного (мышечного) аппаратов нервно-мышечной системы спортсменов в зависимости от характера (локального или генерализованного) утомления.
Заключение. Таким образом, анализ параметров зрительно-моторных реакций, рассматриваемых с позиций взаимодействия регулирующего и исполнительного аппарата, обеспечивающих функционирование нервно-мышечной системы спортсменов позволяет диагностировать, контролировать и прогнозировать вероятное наступление негативных психофизиологических процессов, в том числе и утомления, связанных с профессиональной деятельностью, влияющих на ее работоспособность и эффективность [5, 11, 12, 13, 14]. Определение степени взаимосвязи регулирующего и исполнительного аппаратов позволяет обоснованно подойти к выбору профилактических и восстановительных средств нервно-мышечной системы спортсменов в процессе их профессиональной деятельности.
MODERN ISSUES OF BIOMEDICINE 2G22, Vol. б (1)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безруких М.М. Возрастная физиология (Физиология развития ребенка): Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / М.М. Безруких, В.Д. Сонькин, Д.А. Фарбер // М.: Издательский центр «Академия». - 2GG3. - 416 с.
2. Flynn K.E. Effects of exercise training on health status in patients with chronic heart failure: HF-ACTION randomized controlled trial / K.E. Flynn, I.L. Piña, D J. Whellan, L. Lin // HF-ACTION Investigators. - JAMA. - Apr S, 2GG9. - № 301(14).
- P. 1451-1459. DOI: lG.lGGl/jama.2GG9.457.
3. Сонькин В.Д. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе /
B.Д. Сонькин, Р.В. Тамбовцева // URSS. - 2G11.
- 36S с.
4. Рощина Л.В. Эффект чрескожной электрической стимуляции спинного мозга на функциональное состояние моторной системы человека / Л.В. Рощина, А.А. Челноков // Теория и практика физической культуры. - 2G2G. - №4. - С. 30.
5. Kорягина Ю.В. Разработка автоматизированных систем диагностики и анализа различных компонентов подготовленности спортсмена / Ю.В. Kорягина, С.В. Нопин, В.А. Блинов, О.А. Блинов // Теория и практика физической культуры. - 2G15. - № S. - С. 101-1G4.
6. Kорягина Ю.В. Разработка аппаратно-программного комплекса экспресс оценки и анализа психо-функционального состояния спортсмена «Спортивная диагностика» / Ю.В. Kорягина,
C.В. Нопин, Г.Н. Тер-Акопов // ^рортная медицина. - 2G19. - № 4. - С. 54-5S.
7. Хорунжий А.А. Методы тестирования и анализа психомоторных способностей дзюдоистов 11-13 лет. / А.А. Хорунжий // Физическая культура и спорт: воспитание, образование, тренировка. - 2G17. - № 4. - С. 34-3б.
S. Шутова С.В. Сенсомоторные реакции как характеристика функционального состояния ЦНС / С.В. Шутова, И.В. Муравьева // Вестник ТГУ.
- 2G13. - № 5. - С. 2S31-2S4G.
9. Матвеев С.С. Исследование работоспособности и утомления студентов с различным профилем функциональной межполушарной асимметрии / С.С. Матвеев, Э.Ш. Шаяхметова, Л.М. Матвеева, Т.Д. Дубовицкая // Здоровье и образование в XXI веке: электронный научно-образовательный вестник. - 2G16. - № 1S (4). -С. 30-3б
Ю.Игнатова Ю.П. Зрительно-моторные реакции как индикатор функционального состояния центральной нервной системы / Ю.П. Игнатова, И.И. Макарова, КН. Яковлева, А.В. Аксенова //
Ульяновский медико-биологический журнал. -№ 3. - 2019. - С. 38-51.
11.Антипова Е.И. Психофизиологические риски, обусловленные условиями труда специалистов социальной сферы / Е.И. Антипова, Д.З. Шибкова // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 9-7. - С. 1532-1537.
12. Финк А.В. Исследование влияния уровня освещенности на чувствительность сетчатки глаз и время зрительно-моторной реакции /
A.В. Финк // Известия Алтайского государственного университета. - 2009. - № 3(63). -С. 30-32.
13.Капцов В.А. Функциональное состояние зрительного анализатора при использовании традиционных и светодиодных источников света /
B.А. Капцов, Н.Н. Сосунов, И.И. Шищенко,
B.С. Викторов, В.Н. Тулушев, В.Н. Дейнего, Е.А. Бухарева, М.А. Мурашова, А.А. Шищенко // Гигиена и санитария. - 2014. - № 93(4). -
C. 120-123.
14. Губарева Л.И. Особенности функционирования центральной нервной системы у работников газотранспортной системы с разной степенью адаптации к условиям профессиональной среды / Л.И. Губарева, Т.Ю. Пономарева, Л.С. Ермолова // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2016. - № 11(4). - С. 573-576.
REFERENCES
1. Bezrukikh M.M. Developmental physiology (Physiology of child development): Textbook for students of higher pedagogical educational institutions / M.M. Bezrukikh, V.D. Sonkin, D.A. Farber // M.: Publishing Center "Academy". - 2003. -416 p.
2. Flynn K.E. Effects of exercise training on health status in patients with chronic heart failure: HF-ACTION randomized controlled trial / K.E. Flynn, I.L. Pina, D.J. Whellan, L. Lin // HF-ACTION Investigators. - JAMA. - Apr 8, 2009. - № 301(14). - P. 1451-1459. DOI: 10.1001/jama.2009.457.
3. Son'kin V.D. Development of muscle energetics and working capacity in ontogeny / V.D. Son'kin, R.V. Tambovtseva // URSS. - 2011. - 368 p.
4. Roshchina L.V. The effect of transcutaneous electric stimulation of the spinal cord on the functional state of the human motor system / L.V. Roshchina, A.A. Chelnokov // Theory and Practice of Physical Culture. - № 4. - 2020. - P. 30.
5. Koryagina Yu.V. Development of automated systems for diagnosis and analysis of various components of an athlete's fitness / Yu.V. Koryagina, S.V. Nopin, V.A. Blinov, O A. Blinov // Theory and
1GG
Practice of Physical Culture. - 2015. - № 8. -P. 101-104.
6. Koryagina Yu.V. Development of a hardware and software complex for express evaluation and analysis of the psycho-functional state of an athlete "Sports Diagnostics" / Yu.V. Koryagina, S.V. Nopin, G.N. Ter-Akopov // Resort Medicine. -2019. - № 4. - P. 54-58.
7. Khorunzhij A.A. Methods for testing and analyzing the psychomotor abilities of judokas aged 11-13 years / A.A. Khorunzhij // Physical Culture and Sport: Upbringing, Education, Training. - 2017. -№ 4. - P. 34-36.
8. Shutova S.V. Sensorimotor response as a feature of the functional state of the central nervous system. / S.V. Shutova, I.V. Murav'ev // Bulletin of TSU. -2013. - № 5. - P. 2831-2840.
9. Matveev S.S. Study of performance and fatigue in students with different profiles of functional interhemispheric asymmetry / S.S. Matveev, E.Sh. Shayakhmetova, L.M. Matveeva, T.D. Dubo-vitskaya // Health and Education in the XXI Century: Electronic, Scientific and Educational Bulletin. - 2016. - № 18(4). - P. 30-36
10. Ignatova Yu.P. Visual-motor response as an indicator of the central nervous system's functional
MODERN ISSUES OF BIOMEDICINE 2022, Vol. 6 (1)
state / Yu.P. Ignatova, I.I. Makarova, K.N. Ya-kovleva, A.V. Aksenova // Ul'yanovsk Biomedical Journal. - № 3. - 2019. - P. 38-51.
11. Antipova E.I. Psychophysiological risks caused by working conditions of social specialists / E.I. Antipova, D.Z. Shibkova // Fundamental Research. - 2014. - № 9-7. - P. 1532-1537.
12. Fink A.V. Study of the influence of the level of illumination on the retina sensitivity and the time of the visual-motor response / A.V. Fink // Proceedings of the Altaj State University. - 2009. -№ 3(63). - P. 30-32.
13. Kaptsov V.A. Functional state of the visual analyzer using traditional and LED light sources / V.A. Kaptsov, N.N. Sosunov, I.I. Shishchenko // Hygiene and Sanitation. - 2014 - № 93(4). -P. 120-123.
14. Gubareva L.I. Features of the central nervous system's functioning in workers of the gas transmission system with varying degrees of adaptation to conditions of the professional environment / L.I. Gubareva, T.Yu. Ponomareva, L.S. Ermolova // Medical Bulletin of the North Caucasus. - 2016. -№ 11(4). - P. 573-576.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Наталья Владимировна Лунина - кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры Физической реабилитации, массажа и оздоровительной физической культуры им. И.М. Саркизова-Сера-зини, Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва, e-mail: [email protected].
Юлия Владиславовна Корягина - доктор биологических наук, профессор, руководитель центра медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, Ессентуки, e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Natal'ya Vladimirovna Lunina - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Physical Rehabilitation, Massage and Health-Improving Physical Culture named after I.M. Sarkizov-Serazini, Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism, Moscow, e-mail: natalya-franc@mai l.ru.
Yulia Vladislavovna Koryagina - Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Center for Biomedical Technologies, FSBI "North-Caucasian Federal Research-Clinical Center of Federal Medical and Biological Agency", Essentuki, e-mail: [email protected].
Для цитирования: Лунина Н.В. Взаимосвязи регулирующего и исполнительного аппарата нервно-мышечной системы спортсменов при изучении реагирующей способности / Н.В. Лунина, Ю.В. Корягина // Современные вопросы биомедицины. - 2022. - Т. 6. - № 1. DOI: 10.51871/2588-0500_2022_06_01_13
For citation: Lunina N.V. Interrelations of the regulatory and executive apparatus of the neuromuscular system of athletes in the study of reactivity / N.V. Lunina, Yu.V. Koryagina // Modern Issues of Biomed-icine. - 2022. - Vol. 6. - № 1. DOI: 10.51871/2588-0500 2022 06 01 13
