Введение к работе
Актуальность исследования. Известно, что
восстановительный процесс является важной составляющей всех функциональных реакций организма при адаптационной деятельности.
При воздействии различных экстремальных факторов, как физических, так и психических, в организме возникает общая неспецифическая нейрогормональная реакция организма, т.е. так называемый стресс. Реакция стресса не ограничивается временем действия, а распространяется также на значительный период времени после стрессорного воздействия (Меерсон Ф.З., 1988, 1993).
В практике спорта основным видом стрессорных
воздействий являются мышечные нагрузки, а последействие их,
обычно обозначается термином «восстановление». В этот
период осуществляется переход метаболизма от катаболических
процессов, происходящих в работающих мышцах во время
мышечных нагрузок, к процессам анаболической
направленности, способствующим восстановлению
разрушенных при работе клеточных структур, восполнению растраченных энергетических ресурсов и возобновлению нарушенного эндокринного и водно-электролитного равновесия организма (Волков Н.И. и др., 2000).
Особенный интерес в процессе восстановления представляет деятельность регуляторных систем организма, которая является важнейшим звеном нейрогуморальной регуляции, обеспечивающей нормализацию функционального состояния.
Метод кардиоритмографии все больше и больше используется в спортивной физиологии и медицине (Немиров А.Д., 2004; Белова Е.Л., 2005; Шевченко А.Ю., 2006). Это связано с тем, что сердечный ритм отражает фундаментальные соотношения в функционировании не только сердечнососудистой системы, но и всего организма в целом, так как отражает интегративные функции организма, ядро которых -регуляция. Соответственно, колебания сердечного ритма в различных условиях адаптационной деятельности, изменения
характеристик этих колебаний, направления и характер детерминированных изменений в переходных процессах являются результатом, а потому и носителем информации о состоянии регуляторных функций человеческого организма.
На основании вышеизложенного, мы предприняли настоящее исследование, используя вариабельность сердечного ритма как индикатор функционального состояния организма, отражающий восстановительный процесс в разные временные периоды.
Цель исследования:
изучить характер срочного и отставленного восстановления у спортсменов.
Задачи исследования:
Выделить особенности реакции на тестирующие мышечные нагрузки умеренной и большой интенсивности у спортсменов.
Исследовать вариабельность сердечного ритма у спортсменов в фазах срочного и отставленного восстановления после умеренной мышечной нагрузки.
Исследовать вариабельность сердечного ритма у спортсменов в фазах срочного и отставленного восстановления после интенсивной мышечной нагрузки.
4. Выполнить сравнительный анализ динамики процесса
восстановления у спортсменов и лиц, не занимающихся
спортом.
Научная новизна исследования заключается в том, что в работе представлены новые, оригинальные научные данные об особенностях механизмов нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности у спортсменов в фазах срочного и отставленного восстановления после мышечной работы.
Новым является установленный факт неуклонного роста по мере восстановления активности церебральных эрготропных систем, стимулирующих у спортсменов трофотропные функции.
Впервые активация церебральной системы соотнесена с процессами энтропии. Показано, что между показателями мощности VLF-диапазона и энтропией отмечались сильные корреляционные взаимосвязи (г=0,75-0,86; р<0,01). Увеличение
энтропии является признаком дезорганизующих влияний на эрготропные системы, расположенные в надсегментарных отделах вегетативной регуляции.
Новым является установленный у спортсменов факт синергизма в деятельности АНС в процессе срочного восстановления после мышечной нагрузки умеренной мощности, чего не отмечалось у лиц, не занимающихся спортом: у них преобладала парасимпатическая компонента в регуляции сердечного ритма.
Новым в оценке характера восстановления у спортсменов
является использованный подход аппроксимации
экспериментальных данных, конечный результат которого -полиномиальная регрессия и возможность получения значений в промежутках между заданными экспериментальными значениями.
Теоретическая и практическая значимость:
Теоретическое значение работы заключается, прежде всего, в том, что проведенное научное исследование пополнило существующее научное знание о нейрогуморальных механизмах регуляции сердечной деятельности в процессе срочного и отставленного восстановления у спортсменов после мышечной работы новыми оригинальными данными, полученными автором диссертации.
Установленные и изложенные в диссертации факты могут быть использованы в практике врачебно-педагогического контроля спортсменов, а также физически активных лиц, занимающихся регулярно физическими упражнениями с оздоровительной и лечебной целями.
Апробированный в диссертации подход с использованием регрессионного анализа позволяет не только описать динамику восстановительного процесса у спортсменов, но и на основе описания строить прогноз.
Выявленные закономерности процесса срочного и отставленного восстановления у спортсменов могут быть включены в содержание ряда учебных дисциплин (физиология спорта, физиология физического воспитания, спортивная медицина, врачебно-педагогический контроль, лечебная
физическая культура, частные спортивно-педагогические дисциплины - легкая атлетика, лыжный спорт, плавание), используемых в процессе подготовки специалистов физической культуры и спорта, при написании учебных изданий для студентов и учащихся ССУ Зов.
Проведенное научное исследование открывает новые перспективы дальнейших научных исследований в этом научном направлении.
Положения, выносимые на защиту:
1. Восстановительный процесс у спортсменов носит
нелинейный характер, а экспериментальные статистические
параметры, его характеризующие, хорошо описываются
уравнениями нелинейной регрессии.
2. Восстановительный процесс у спортсменов и лиц не
занимающихся спортом характеризовался увеличением
активности церебральных эрготропных систем.
Процесс восстановления у спортсменов характеризовался поэтапным усилением влияний на сердечную деятельность парасимпатического отдела АНС, свидетельствующих об увеличении трофотропных функций.
В группе спортсменов в фазе срочного восстановления деятельность симпатического и парасимпатического отделов АНС была организована синергетически, взаимозависимо, предполагающей соматовисцеральную синхронизацию.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 211 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием эксперимента и методов исследования, главы с описанием собственных полученных данных, главы с обсуждением результатов исследования, выводов, практических рекомендаций, списка литературы.
Диссертация иллюстрирована 15 таблицами, 24 рисунками.
Библиография включает 219 отечественных и 121
зарубежных публикаций.
Апробация материалов исследования
По теме диссертации опубликованы 4 научные работы, в том числе научная статья в журнале «Вестник Южно-
Уральского государственного университета», включенном в перечень рецензируемых изданий, утвержденный ВАК РФ.
Материалы диссертации доложены и обсуждены: на ежегодных научных конференциях преподавателей и сотрудников Ярославского государственного педагогического университета им. К.Д. Ушинского (2007-2009 гг.), на IV Всероссийском симпозиуме «Вариабельность сердечного ритма: Теоретические аспекты и практическое применение» (г. Ижевск, 2008), на VII Международной научной конференции «Гемореология и микроциркуляция (от функциональных механизмов в клинику) (г. Ярославль, 2009).
Для решения поставленных задач была сформирована группа спортсменов циклических видов спорта (лыжники, бегуны; п=33), лиц мужского пола. Контрольную группу составили практически здоровые лица, не занимающиеся спортом (п=38), имеющие нормальное физическое развитие и физические кондиции.
Квалификация спортсменов - кандидат в мастера спорта, мастер спорта России.
Возраст испытуемых обеих групп - 20±2,6 лет.
Длина тела измерялась при помощи ростомера.
Масса тела измерялась на медицинских весах. Артериальное давление регистрировали на автоматическом приборе «microlife ВР ЭВТО-А» (Switzerland) в положении сидя, после 10-минутного отдыха.
Рассчитано «двойное произведение» (Макарова ГА., 2002). В двух сериях экспериментов изучали вариабельность сердечного ритма: в состоянии покоя, после велоэргометрических нагрузок (умеренной и большой мощности) на 7-ой мин. восстановления, 30-й, 60-й, 90-й, 120-й мин.
Анализ показателей вариабельности сердечного ритма на 7-ой мин. восстановительного периода после нагрузки, повышает диагностическую значимость велоэргометрии, т.к. отражает
нарушение афферентного и эфферентного звена АНС (Михайлов В.М., 2009).
Для проведения нагрузок использовали электронный велоэргометр ERGOMETERFX 1 (KETTLER, Германия).
В первой серии исследования велоэргометрическая нагрузка проводилась в возрастающем режиме при педалировании 60 об/мин; при достижении испытуемыми мощности нагрузки в 140 Вт прибавление нагрузки прекращалось. Далее, обследуемые лица в течение 30-минутного периода выполняли такую нагрузку.
Во второй серии исследования методика проведения тестирования была аналогична, но нагрузка возрастала до тех пор, пока испытуемые не достигали ЧСС 150 уд/мин. Средняя мощность нагрузки, при этом, у спортсменов составила 257,8±17 Вт., у лиц контрольной группы - 160±25 Вт.
Анализ вариабельности сердечного ритма проведен с использованием аппаратно-программного комплекса "ВНС-Спектр" фирмы "НейроСофт" (Россия, г. Иваново). Лицензия №00637 от 15.01.2000. Указанный комплекс работал совместно с компьютером и обеспечивал формирование динамических рядов кардиоинтервалов с частотой дискретизации электрокардиографического сигнала 1000 Гц. Точность измерения R-R-интервалов ±1 мс.
Выполнена 5-минутная запись ЭКГ в тихом, отдельном помещении, с постоянной температурой (22С). Известно, что в качестве базовых выборок рекомендуется использовать 5-минутные сегменты записи (Баевский P.M. и др., 2000).
Период адаптации к условиям исследования (горизонтальное положение тела) составлял 10 минут.
Запись выполнена при ровном дыхании, без глубоких вдохов, кашля и сглатываний. Присутствие посторонних лиц исключалось. Запись всегда сопровождалась тихой спокойной, одной и той же музыкой.
Изучались нормальные кардиоциклы (NN).
У исследуемых проводился анамнез: достаточность сна, самочувствие, характер предшествующих эмоциональных и физических нагрузок.
При анализе вариабельности ритма сердца применены:
1. статистические методы анализа (RRmin, RRmax, RRNN,
SDNN, CV, RVSSD, NN50, pNN50%);
2. геометрические методы анализа (путем построения
гистограмм).
Оценивались:
HRVt.i. - триангулярный индекс (HRV triangular index). Н - энтропия, рассчитанная по формуле Шеннона:
где р! - вероятность появления значения RR в і-ном столбце гистограммы, N - число столбцов.
Энтропия равна сумме произведений каждого события, взятой со знаком "минус" из последовательности и логарифма
по основанию 2 этой вероятности.
Действительное значение энтропийные оценки приобретают там, где к системам по тем или иным причинам применяются статистические методы. В этом случае состояние системы, определяемое в терминах, описывающих систему параметров, приобретает известную неопределенность, которая может быть измерена с помощью энтропии. При определенных способах поведения систем эта неопределенность может возрастать или убывать. Если статистический аппарат и прочие понятийные средства определены, то характер изменения энтропии оказывается связанным с реальными процессами, происходящими в системе, и отражает объективные, не зависящие от исследователя факторы (Пригожий П., Стенгерс П., 2005).
3. проведен спектральный анализ, основанный на
преобразовании Фурье.
Определяли следующие параметры:
- высокочастотные колебания (HF)), характеризующие уровень
активности парасимпатического звена регуляции;
низкочастотные колебания (LF), характеризующие относительный уровень активности вазомоторного центра
- очень низкочастотные колебания (VLF), характеризующие
уровень активности симпатического звена регуляции.
Целенаправленные исследования А.Н. Флейшмана (1999)
продемонстрировали важное значение анализа ВСР в VLF-диапазоне. А.Н. Флейшманом показано, что мощность VLF-колебаний ВСР является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами и хорошо отражает энергодефицитные состояния. Волны VLF, предполагается, имеют преимущественно отношение к эрготропной нейрогенной регуляции и метаболическим процессам (Баевский P.M., 1997; Флейшман А.Н., 1997, 1999; Наумова В.В., 2002).
Мощность VLF связана с терморегуляцией (Kitney R.I., 1980) и гуморальными системами, например ренин-ангиотензиновая (Яблучанский Н.И. и др., 2000).
LFn, HF п;
LF/HF,
- ТР - общую мощность спектра, отражающую суммарную
активность вегетативного воздействия на сердечный ритм;
4. выполнены критерии оценки ВСР во временной области. Определены следующие параметры:
- мода (Мо) - наиболее часто встречающиеся значения R-R,
указывающие на доминирующий уровень функционирования
синусового узла, отражающий влияние центрального контура
регуляции на автономный по гуморальным каналам;
амплитуда моды (АМо), отражающий меру мобилизирующего влияния симпатического отдела; - ВР - вариационный размах. Для определения степени адаптации сердечно-сосудистой системы к случайным или постоянно действующим агрессивным факторам и оценки адекватности процессов регуляции Баевским P.M. предложен ряд параметров, являющихся производными классических статистических показателей (индексы Баевского):
ИВР - индекс вегетативного равновесия;
ВПР - вегетативный показатель ритма;
ИН - индекс напряжения регуляторных систем;
ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции. Статистическая обработка полученных результатов
исследования выполнена на персональном компьютере в программе "Статистика 6.1" (серия 1203d; лицензия 4RMJTQJ68 @StatSoftRussia). В случайных выборках рассчитаны: средняя
арифметическая (М±), стандартное отклонение (±о). Нормальность распределения определена по критерию Шапиро-Уилки. Достоверность различий между показателями определена с использованием критерия t-Стьюдента (при условии нормального распределения) и Манна-Уитни (в случае отклонения от нормального распределения). Рассчитан коэффициент ранговой корреляции (по Спирмену). Выполнен регрессионный анализ (выявлена статистическая нелинейная полиномиальная связь).
