DYNAMICS OF PSYCHOPHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF ATHLETES AND SKIERS DURING THE YEAR SEASONS IN THE EUROPEAN NORTH OF RUSSIA

Full Text

Доказано, что организм человека, проживающего в условиях Европейского Севера России, подвергается негативному влиянию неблагоприятных факторов внешней среды (отрицательные температуры воздуха, высокая относительная и низкая абсолютная влажность воздуха, частые перепады атмосферного давления, изменение привычной фотопериодичности, действие геомагнитных возмущений) [2, 4, 5]. Такие природные условия в сочетании с регулярными значительными физическими нагрузками оказывают воздействие как на физическое, так и на психологическое состояние спортсмена [6]. Динамические исследования психофизиологических показателей у спортсменов в различные сезоны года особенно необходимы для понимания закономерностей проявления компенсаторно-приспособительных реакций организма на изменяющиеся условия среды. Цель работы - определить особенности сезонных изменений психофизиологического статуса лиц, занимающихся легкой атлетикой и лыжными гонками, в годичном цикле подготовки. 33 Экологическая физиология Экология человека 2016.06 Методы В исследовании на добровольной основе принимали участие спортсмены-легкоатлеты (спринтеры) ФОК «Севмаш» (n = 24, возраст (20,4 ± 1,8) года) и лыжники ФОК «Звездочка» г. Северодвинска (n = 21, возраст (20,0 ± 1,9) года), являющиеся уроженцами Архангельской области. Все участники отбирались по официальному критерию ВОЗ, согласно которому здоровыми считаются те, кто не имеет хронических заболеваний, освобождений от работы или учебы по острому заболеванию и не предъявляет жалоб в день обследования. Исследование психофизиологического состояния и регистрация ЭЭГ проводилось четыре раза в течение года: октябрь, январь, апрель, июль в соответствии с временами года и этапами подготовки спортсменов. Запись биотоков головного мозга осуществлялась с использованием прибора «МБН-Нейрокартограф» монополярно с наложением электродов в 8 стандартных отведениях: Fp1, Fp2, F3, F4, P3, P4, O1, O2. Оценка регуляции вегетативной нервной системы (ВНС) и центральной нервной системы (ЦНС) проводилась с помощью устройства психофизиологического тестирования УПФТ-1/30-«Психофизиолог». Состояние ВНС оценивалось по показателям вариабельности сердечного ритма на основе анализа кардиоинтервалограммы. Для исследования уровня активации ЦНС использовалась методика вариационной сенсометрии, реализованной на основе простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР). Операторская работоспособность оценивалась по показателям сложной зрительно-моторной реакции (СЗМР). Регистрировались показатели в условиях медицинских кабинетов спортивных комплексов в утренние часы. Предварительно проводился опрос участников исследования для исключения лиц с возможными нарушениями режима труда и отдыха. Для анализа полученных результатов использовался статистический программный пакет SPSS 20.0. Распределение переменных проверялось при помощи теста Шапиро - Уилка (n < 50). При распределении, отличном от нормального, применялся непараметрический критерий Вилкоксона для парных выборок с поправкой Бонферрони. Результаты непараметрических методов обработки данных представлялись в виде медианы (Me), первого (Q1) и третьего (Q3) квартилей. Критический уровень значимости (p) составил менее 0,05. Результаты В результате исследования биоэлектрической активности головного мозга в отведениях O1 и O2 в группе легкоатлетов максимальные значения амплитуды альфа-ритма наблюдались в летний период (O1 16,11 (15,94; 16,23); O2 16,25 (15,88; 16,31)), а минимальные в зимний (O1 14,07 (13,87; 14,34); O2 14,12 (13,92; 14,38)). В весенний период в значениях альфа-ритма статистически значимых отличий от зимнего получено не было, однако отмечалась тенденция к росту амплитуды альфа-ритма (O1 14,33 (14,11; 14,49); O2 14,29 (14,09; 14,53)). В летний период отмечалось значимое увеличение мощности альфа-ритма. Осенний период характеризовался статистически значимым снижением мощности исследуемого ритма в сравнении с летним периодом (O1 14.93 (14,17; 15,11); O2 14,89 (14,74; 15,06)) (рис. 1). В результате исследования биоэлектрической активности головного мозга в группе лыжников, как и в группе легкоатлетов, минимальные значения мощности альфа-ритма наблюдались в зимний период (O1 14,31 (13,93; 14,58); O2 14,25 (14,03; 14,55)), а максимальные в летний (O1 16,27 (15,88; 16,44); O2 16,32 (15,94; 16,58)). В весенний период (O1 14,76 (14,22; 15,05); O2 14,73 (14,05; 15,11)) в сравнении с зимним значимых отличий получено не было. Вместе с тем наблюдалась тенденция к увеличению амплитуды альфа-ритма. В летний период прослеживалась максимальная амплитуда альфа-ритма при минимальной его частоте в пределах общепринятых нормативов. В зимний период в сравнении с осенним (O1 15,29 (14,78; 15,69); O2 15,32 (14,82; 15,73)) наблюдалось дальнейшее значимое снижение амплитуды альфа-ритма (рис. 2). В результате исследования показателей ПЗМР у лиц, занимающихся легкой атлетикой, минимальные значения показателей среднего времени реакции (MO) наблюдались в весенний период (MO 213,2 (197,5; 220,6)). У лыжников в то же время наблюдалось увеличение вышеуказанного показателя (MO 252,4 (230,9; 275,3)) (рис. 3). Осень(1) Зима(2) Весна (3) Лето (4) Рис. 1. Амплитуда альфа-ритма у легкоатлетов в динамике сезонов года Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05. 34 Экология человека 2016.06 Экологическая физиология Рис. 2. Амплитуда альфа-ритма у лыжников в динамике сезонов года Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05. Рис. 3. Среднее время простой зрительно-моторной реакции у легкоатлетов и лыжников в динамике сезонов года Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05; ** - p<0,01. В результате исследования СЗМР выявлена сходная динамика значений МО в обеих группах: минимальные значения показателей наблюдались в летний период (MO 368,3 (390,3; 470,3)), а максимальные - в зимний (MO 419,5 (375,8; 444,6)) (рис. 4). Для оценки функционального состояния (ФС) вегетативной нервной системы и общего ФС использовалась методика вариационной кардиоинтервалометрии (ВКМ), основанная на оценке параметров ритма сердечной деятельности. В результате исследования ВКМ установлено, что у легкоатлетов минимальные значения средней длительности интервалов RR (МО) и среднего квадратичного отклонения (СКО) наблюдались в весенний период (МО 718,9 (712,1; 724,2); СКО 237,2 (224,1; 261,1)), а максимальные - в осенний (МО 844,2 (759,8; 964,3); СКО 446,0 (348,5; 504,0)) (табл. 1). У лыжников минимальные значения в тех же показателях ВКМ наблюдались в осенний период (МО 746,4 (644,8; 865,9); СКО 361,0 (270,0; 469,5)), а максимальные значения - в зимний (МО 859,2 (832,8; 1 110,1); СКО 551,5 (358,7; 730,0)) (табл. 2). В результате исследования индекса напряжения (ИН) установлено, что у легкоатлетов максимальные значения, соответствующие удовлетворительному напряжению механизмов адаптации, наблюдались в зимний период (118,3 (88,1; 247,2)), а затем значения постепенно снижались до минимальных в осенний пе Рис. 4. Среднее время сложной зрительно-моторной реакции у легкоатлетов и лыжников в динамике сезонов года Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05; ** - p<0,01. 35 Экологическая физиология Экология человека 2016.06 Показатели вариационной кардиоинтервалометрии у легкоатлетов в динамике сезонов года (Md (Q1; Q3)) Таблица 1 Показатель Осень(1) Зима(2) Весна(3) Лето(4) p 1-2 P1-3 P1-4 p2-3 p 2-4 p3-4 Средняя длительность интервалов RR, мс 844,2 (759,8; 964,3) 736,8 (699,0; 767,6) 718,9 (712,1; 724,2) 742,2 (61,4; 78,8) * * * * Вариационный размах интервала RR, мс 446,0 (348,5; 504,0) 247,0 (176,0; 247,0) 237,2 (224,1; 261,1) 345,7 (267,9; 346,1) ** * * ** Индекс напряжения, усл. ед. 45,1 (37,1; 66,8) 118,3 (88,1; 247,2) 82,3 (64,1; 198,1) 56,8 (42,1; 87,3) * * ** * Мощность медленных волн 1 порядка, усл. ед. 3667,3 (1714,6; 6719,6) 1172,5 (861,4; 2136,1) 1018,2 (863,9; 2019,6) 1802,1 (1038,; 2437,6) * * * ** Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05; ** - p < 0,01. Показатели вариационной кардиоинтервалометрии у лыжников в динамике сезонов года (Md Q1; Q3)) Таблица 2 Показатель Осень(1) Зима(2) Весна(3) Лето (4) p 1-2 p1-3 p 1-4 p 2-3 p 2-4 p 3-4 Средняя длительность интервалов RR, мс 746,4 (644,8; 865,9) 859,2 (832,8; 1110,1) 798,9 (768,7; 844,7) 769,3 (729,9; 784,87) * * * ** Вариационный размах интервала RR, мс 361,0 (270,0; 469,5) 551,5 (358,7; 730,0) 400,0 (262,7; 483,5) 365,2 (349,8; 394,2) * * ** * Индекс напряжения, усл. ед. 65,9 (31,2; 122,6) 31,4 (12,9; 73,9) 53,1 (33,2; 103,1) 48,3 (31,8; 105,8) ** * * * Мощность медленных волн 1 порядка, усл. ед. 2565,4 (1840,3; 4874,1) 4538,6 (1944,7; 9877,1) 3053,0 (911,5; 6113,1) 2836,5 (1114,8; 5276,1) * * ** ** Примечание. Значимость различий в динамике этапов исследования: * - p < 0,05; ** - p < 0,01. риод (45,1 (37,1; 66,8)) (см. табл. 1) [9]. У лыжников минимальные значения ИН наблюдались в зимний период (31,4 (12,9; 73,9)), а максимальные - в осенний (65,9 (31,2; 122,6)), однако в течение всего сезона у данной исследуемой группы полученные результаты соответствовали норме и могли свидетельствовать о преобладании влияния парасимпатического отдела ВНС [7] (см. табл. 2). При оценке данных спектрального анализа сердечного ритма, позволяющего количественно оценить влияние на работу сердца различных регуляторных систем, выявлены статистически значимые изменения мощности медленных волн первого порядка (МВ-I), характеризующих состояние подкорковых нервных центров и системы регуляции сосудистого тонуса. Так, у легкоатлетов максимальные значения МВ-I, свидетельствующие о наибольшей задействованности регуляторных механизмов, наблюдались в осенний период (3 667,3 (1 714,6; 6 719,6)), а минимальные в весенний (1 018,2 (863,9; 2 019,6)). У лыжников максимальные значения МВ-I наблюдались в зимний период (4 538,6 (1 944,7; 9 877,1)), а минимальные - в осенний (2 565,4 (1 840,3; 4 874,1)). Обсуждение результатов В результате исследования биоэлектрической активности головного мозга полученная динамика значений в обеих исследуемых группах позволяет предположить зависимость амплитуды альфа-ритма от сезонных колебаний негативных факторов внешней среды и объемов физической нагрузки. Так, полученные в зимний период значения амплитуды альфа-ритма в обеих исследуемых группах, как и в исследованиях Н. К. Ботоевой [2], могли свидетель ствовать о снижении функционального состояния организма и о напряжении регуляторных механизмов что, по нашему предположению, может быть связано с ростом тренировочной нагрузки. Принимая во внимание тот факт, что для зимнего периода характерно снижение парциального давления кислорода, можно предположить, что уменьшение амплитуды альфа-ритма может быть связано со снижением уровня оксигенации крови, ведущей к развитию гипоксических явлений головного мозга [1]. Таким образом, полученные в зимний и весенний периоды результаты могут свидетельствовать как о повышении активности симпатической нервной системы, компенсаторном напряжении регуляторных механизмов для обеспечения психической адаптации, так и о снижении оксигенации головного мозга [3, 7, 10]. По нашему мнению, полученная динамика значений амплитуды альфа-ритма может способствовать развитию синдрома перетренированности в обеих исследуемых группах. Полученная в весенне-летний период динамика амплитуды альфа-ритма, по нашему мнению, может быть связана как со снижением агрессивности факторов внешней среды, так и с сокращением объемов тренировочной нагрузки. Осенний период динамики альфа-ритма характеризовался статистически значимым снижением амплитуды альфа-ритма, что может быть проявлением смены характера тренировочной нагрузки в связи с межсезоньем. В летний период отмечалось значимое увеличение мощности альфа-ритма, что, как и в исследованиях А. Г. Поворинского [10], может быть связано с увеличением функциональных возможностей организма, которые, согласно нашим предположениям, могут являться следствием 36 Экология человека 2016.06 Экологическая физиология снижения объемов физической нагрузки в восстановительный период. Результаты динамического исследования ПЗМР (MO) у легкоатлетов и лыжников, на наш взгляд, объясняются особенностями функционирования организма. ПЗМР легкоатлета-спринтера в ходе подготовки постоянно подвергается тренировке (стартовые команды, выстрел стартового пистолета), в результате чего происходит «тренировка на стимул» [11]. Обратную реакцию у лыжников, по нашему мнению, вызывает отсутствие частого воздействия стартовых команд. В ходе спортивной деятельности лыжники подвергаются воздействию простых стимулов, в основном на соревнованиях и контрольных тренировках. В отличие от легкоатлетов, для лыжников время стартовой реакции менее значимо, так как основная часть итогового результата формируется по ходу дистанции, которая у исследуемой группы в среднем составляет 10-15 км. Таким образом, установлено влияние характерных особенностей вида деятельности спортсмена и особенностей подготовки на значения показателей ПЗМР. Так, уровень активации ЦНС спортсменов-легкоатлетов статистически значимо выше, чем у лыжников. По нашему мнению, данная особенность легкоатлетов может быть связана с постоянной тренировкой быстрого ответа на стимул (стартовые команды). Лыжники ввиду специфики вида спорта подобной тренировке не подвергаются. Сходная динамика значений среднего времени реакции СЗМР в обеих группах, на наш взгляд, может быть обусловлена тем, что в ходе подготовки спортсмены не подвергаются своеобразной тренировке операторской работоспособности. Рост значений показателей в зимний период может быть связан с неблагоприятным воздействием условий внешней среды в сочетании со стрессовым воздействием физических нагрузок, влияние которых в летний период ослабевает, что приводит к оптимизации вышеуказанных показателей [8]. Уменьшение интервала RR, а следовательно, увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) у легкоатлетов в зимний и весенний периоды позволяет предположить, что организм не успевает восстанавливаться между тренировками. Увеличение показателей интервала RR в летний период может свидетельствовать о лучшем восстановлении физической работоспособности спортсменов между тренировками. В осенний период наблюдался дальнейший рост значений интервала RR, что может быть связано с большим преобладанием аэробной нагрузки в восстановительный и подготовительный периодз. Увеличение интервала RR, а следовательно, уменьшение ЧСС у лыжников в зимний период объясняется более полным восстановлением физической работоспособности между тренировками, которое возможно благодаря преобладанию аэробной нагрузки [11]. Уменьшение показателей интервала RR в течение зимнего, весеннего и осеннего периодов, на наш взгляд, связано с постепенным снижением высоких объемов физической нагрузки. Анализ полученных значений ИН в группе легкоатлетов позволяет предположить увеличение влияния симпатического отдела ВНС в зимний период и парасимпатического - в осенний. По нашему мнению, подобная реакция объяснялась тем, что в зимний период на организме сказываются негативные факторы внешней среды в сочетании с анаэробной физической нагрузкой высокой интенсивности, характерной для текущего соревновательного этапа подготовки. Снижение ИН при дальнейшем уменьшении интервала RR в весенний период можно объяснить ослаблением воздействия негативных факторов внешней среды и уменьшением интенсивности тренировок. Полученная динамика значений ИН в группе лыжников может свидетельствовать о меньшей подверженности организма негативным факторам внешней среды при выполнении аэробных физических нагрузок. Максимальные значения ИН в осенний период и повышение значений после зимнего сезона можно объяснить изменением факторов внешней среды, которое в сочетании с изменением режима работы (бег и специальные упражнения в летний период требуют большей частоты дыхания) создает более неблагоприятные условия для выполнения нагрузок [8]. Изменения значений МВ-I, отражающих активацию вазомоторных центров для обеспечения общего приспособления сосудистой системы к изменениям ударного и минутного объемов крови, в группе лыжников в осенний период, на наш взгляд, объясняются большим объёмом физических нагрузок, требующим максимальной мобилизации возможностей организма, которые, в свою очередь, снижены после летнего отдыха. Минимальные значения МВ-I в весенний период, для которого характерна подготовка к соревнованиям, можно объяснить снижением объёмов физической нагрузки и увеличением скоростной работы, предполагающей активацию симпатического отдела ВНС. В группе лыжников изменения значений МВ-I в зимний период, на наш взгляд, связаны с тем, что к моменту исследования спортсмены не успели в полной мере адаптироваться к режиму работы на лыжах после осеннего отдыха. Таким образом, по результатам анализа статистических и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма выявлена связь с характером физической нагрузки, которой подвергались атлеты. В условиях максимальных объемов физических нагрузок в обеих группах полученные данные, по нашему мнению, могут свидетельствовать о снижении физиологических резервов и, как следствие, о риске возникновения перенапряжения и синдрома перетренированности. Однако у лыжников во всех исследуемых показателях в течение всего сезона наблюдались статистически значимые величины, позволяющие предположить меньшее напряжение регуляторных механизмов и, следовательно, лучшую переносимость физической нагрузки. 37 Экологическая физиология Экология человека 2016.06 Основываясь на полученных результатах, можно сделать вывод, что организм лыжника, подвергающийся аэробным нагрузкам в ходе тренировок, в меньшей степени испытывает влияние негативных факторов внешней среды по сравнению со спор-тсменом-легкоатлетом, выполняющим физическую работу с преобладанием анаэробной нагрузки, требующей полной отдачи организма и большей задействованности регуляторных систем. Таким образом, в большей степени риску истощения психофизиологических резервов подвержены легкоатлеты, и применение психофизиологического тестирования для них может являться средством превентивного контроля перенапряжения и синдрома перетрени-рованности.

About the authors

I G Mosyagin

Northern State Medical University; Head of Military Medical Training Service under the Higt Command of the Vavi

E V Masko

Northern State Medical University

Email: invin5@yandex.ru

I M Boyko

Northern State Medical University

References

Supplementary files