Введение к работе
Актуальность проблемы. Особенности организации и регуляции двигательных функций человека являются одной из главных современных проблем биофизики и физиологии нервно - мышечной системы (НМС). В этой проблеме можно выделить ряд направлений, в частности, проблему организации координации сложных двигательных актов, а также удержание позы человека.
Последняя задача особенно остро стоит в физиологии спорта (у гимнастов и в стрелковой подготовке биатлонистов). Известно, что вегетативное и нейромоторное регулирование НМС имеет ряд принципиально общих структурно - функциональных признаков. В этой связи существует определенный интерес к изучению роли и влияния симпатических и парасимпатических отделов вегетативной нервной системы на работу НМС в целом. В работах Пущинской научной школы (Е. Е. Фесенко, Н. К. Чемерис, 1990-1999, 2004., Л. М. Чайлахян и др., 1998-2004) особое внимание уделяется диагностике регуляторных мышечных систем и процессам, происходящим на клеточном уровне. В ряде работ (А. А. Хадарцев, Т. И. Суботина, А. А. Яшин, 1999, 2000, 2003), исследуются вопросы вегетативной регуляции нейромоторных механизмов в норме, при патологии и действии физических полей.
Известно, что процессы тренировок, в частности, спортивная подготовка студентов учебных учреждений, сопровождаются тремя видами физических нагрузок (динамическими, статическими, статодинамическими). Поэтому представляет несомненный интерес изучение (в рамках разрабатываемого компартментно -кластерного подхода) биофизических показателей мышц, находящихся именно в динамических и статических режимах функционирования, как наиболее часто встречаемых в ходе тренировок. Эти режимы воспроизводились нами экспериментально на нервно - мышечном аппарате животных. В последние годы в биофизике мышечного сокращения особый научный интерес вызывает проблема идентификации возможностей синергических взаимоотношений в работе, как отдельных мышц, так и иерархически организованных мышечных комплексов, обеспечивающих сложные движения, например, физические упражнения * спортсменов. Такая постановка проблемы впервые прозвучали в работах В. В. Смолянинова(1988,1999,2000).
В целом, проблема синергизма в работе отдельных мышц и мышечных систем продолжает оставаться наиболее сложной и интересной не только в физиологии труда и спорта, но и в биофизике и физиологии в целом. Попытка формализовать эту проблему, подойти к ее решению с позиций точных количественных методов теоретической биофизики и физиологии представляется весьма актуальной.
Целью настоящих исследований является изучение с позиций компартментно - кластерного подхода особенностей работы мышц и регуляции двигательных функций в целом в условиях физических нагрузок.
Для достижения этой цели решались следующие задачи: 1. Разработка новых способов, устройств и программных продуктов, обеспечивающих возможность идентификации синергизма в работе мышц.
ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ИЬ.П^ОТЕКА С. Петербург ЯО&РК
2. Экспериментальная идентификация математических моделей синергизма мышц,
находящихся в различных функциональных состояниях в рамках разрабатываемого
компартментно - кластерного подхода.
3. Исследование особенностей регуляции непроизвольных движений человека
(удержание позы и тонуса мышц) в условиях различных нагрузок с использованием
математических моделей.
4. Изучение взаимоотношений нейромоторного и вегетативного системо-
комплексов у спортсменов в ходе выполнения мышечных нагрузок в условиях
Севера РФ.
Научная новизна исследований
-
С использованием современной компартментно-кластерной теории биологических динамических систем (БДС) впервые теоретически обоснованы и разработаны способы идентификации синергических взаимоотношений в мышцах и разработаны новые устройства для исследования этого явления.
-
Впервые идентифицированы компартментные модели мышц, находящихся в различных функциональных состояниях (в покое, при действии миорелаксантов, в состоянии напряжения) на предмет наличия синергизма в них.
-
Впервые исследованы особенности регуляции непроизвольных движений человека (проживающего на Севере РФ) в зависимости от тендерных различий и в условиях различных спортивных нагрузок.
-
Впервые изучены показатели состояния вегетативной симпатической и парасимпатической системы спортсменов до и после тренировок и их корреляция с показателями непроизвольных движений (тремора) спортсменов в аспекте работы единого нейрорегуляторного комплекса.
Научно-практическая значимость. Разработанные новые способы и устройства для изучения функционального состояния мышц млекопитающих могут быть использованы в острых и хронических экспериментах на животных и для ' исследования мышц спортсменов неинвазионными методами биофизики и физиологии. Алгоритмы и компьютерные программы позволяют идентифицировать модели мышц, находящихся в различных функциональных состояниях, что в свою . очередь обеспечивает количественную классификацию и идентификацию синергизма в мышцах. Разработанные комплексные методы оценки показателей тремора и состояния вегетативной (симпатической и парасимпатической) системы позволяют их внедрять в практику спортивной подготовки для оценки степени утомления НМС в ходе тренировок, выбирать оптимальную траекторию физических нагрузок у спортсменов по различным видам спорта (игровые, индивидуальные).
Внедрение результатов исследований. Разработанные способы и устройства прошли апрбацию и внедрены в ряде ВУЗов городов Самары, Сургута, Тольятти. Результаты исследований используются при подготовке спортсменов в Самарском государственном педагогическом университете (кафедра физиологии), Тольяттинском государственном университете (кафедра психологии и спортивных дисциплин), Сургутском государственном университете, а также в лекционных
курсах и практических занятиях но биофизике и жолоіии человека.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международных научных конференциях "Modelling and Simulation MS - 2004"'. "Datchic - 2004" и 5-ти Всероссийских конференциях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 2 - в рекомендованных ВАК журналах и 2 главы в монографии.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 183 страницах и состоит из "Введения"; главы "Особенности строения и организации управления функциями мышц млекопитающих в аспекте их биофизических свойств"; главы "Методика экспериментов и наблюдений" и главы "Результаты собственных исследований и их обсуждение" Библиография содержит 181 работу, из которых 140 на русском языке и 41-иностранных, имеется 6 таблиц и 42 рисунка.
