Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретический анализ научно-методической литературы по проблеме исследования 13
1.1. Особенности функционального состояния ЦНС спортсменов и современные маркёры ее оценки 13
1.1.1. Изменение церебрального энергетического обмена в результате воздействие различных раздражителей 18
1.2. Состояние нейроэндокринного статуса у спортсменов в ответ на действие физической нагрузки 21
1.2.1. Физическая нагрузка и нейропептиды 23
1.2.2. Влияние физической нагрузки на функциональную активность щитовидной железы 26
1.2.3. Влияние физической нагрузки на функциональную активность надпочечников 27
1.3. Методы оценки анаэробной работоспособности 31
1.4.Физиотерапевтические средства потенцирования
функционального состояния и физической работоспособности
спортсменов 41
Глава 2. Материалы и методы исследования 53
2.1. Организация исследования 53
2.1.1. Общее построение эксперимента 53
2.2. Методы исследования 55
2.2.1. Оценка энергетического обмена зон коры головного мозга 55
2.2.2. Иммуноферментный анализ 58
2.2.3. Велоэргометрическое тестирование 58
2.2.4. Статистическая обработка материала 61
2.2.5. Низкоинтенсивное лазерное воздействие
Глава 3. Результаты собственных исследований 64
3.1. Однократное воздействие НИЛИ с частотой 1500 Гц 64
3.1.1. Оценка длительности эффекта действия НИЛИ однократно с частотой 1500 Гц на показатели УПП у спортсменов 65
3.1.2. Длительность эффекта однократного сеанса НИЛИ с частотой 1500 Гц судя по уровню нейропептидов, гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов в крови спортсменов 68
3.1.3. Эффект последействия однократного лазерного излучения частотой 1500 Гц по показателям анаэробной работоспособности спортсменов 71
3.2. Курсовое воздействие НИЛИ с частотой 1500 Гц 81
3.2.1. Определение эффекта последействия курсового НИЛИ по динамике показателей УПП у спортсменов 81
3.2.2. Оценка кумулятивного эффекта курсового сеанса НИЛИ с частотой 1500 Гц, судя по показателям уровня нейропептидов, гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов в крови спортсменов 84
3.2.3. Анализ сохранности эффекта курсового лазерного воздействия частотой 1500 Гц по показателям анаэробной работоспособности спортсменов 88
3.3. Взаимосвязь изучаемых параметров функционального состояния спортсменов 97
Глава 4. Обсуждение результатов 123
Выводы 134
Практические рекомендации 136
Список литературы
- Состояние нейроэндокринного статуса у спортсменов в ответ на действие физической нагрузки
- Оценка энергетического обмена зон коры головного мозга
- Длительность эффекта однократного сеанса НИЛИ с частотой 1500 Гц судя по уровню нейропептидов, гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов в крови спортсменов
- Анализ сохранности эффекта курсового лазерного воздействия частотой 1500 Гц по показателям анаэробной работоспособности спортсменов
Состояние нейроэндокринного статуса у спортсменов в ответ на действие физической нагрузки
В физиологии человека, общей теории деятельности понятие «функциональное состояние» (ФС) занимает центральное место, в его исследовании пересекаются пути многих наук, в том числе физиологии, психологии, педагогики, социологии, практически всех разделов медицины. Несмотря на то, что понятие ФС организма является широко распространенным, в настоящее время отсутствует исчерпывающее определение, которое удовлетворяло бы в равной степени разных специалистов [130].
Под ФС организма понимают совокупность характеристик его физиологических функций и психофизиологических качеств, которые несут наибольшую нагрузку в обеспечении профессиональной деятельности человека. В связи с этим представление о ФС не может быть создано на основании изучения одного или нескольких показателей и требует интегральной оценки целого ряда функций организма, прямо и косвенно обусловливающих эффективное выполнение какой-либо деятельности [97].
Н.А. Фомин [161] ФС организма определяет как комплекс свойств, определяющий уровень жизнедеятельности организма, системный ответ организма на физическую нагрузку, в котором отражается степень интеграции и адекватности функций выполняемой работы [161].
Функциональное состояние человека, как отмечает В.В. Роженцов [130], является медицинским понятием, его уровень определяется врачом и служит характеристикой резервных возможностей организма и качества их регулирования. Регулирование касается всего организма в целом и его разных систем, которые обладают относительной автономией и, будучи связаны между собой, образуют многоярусную систему, высшие уровни которой контролируют низшие. Иерархичность, многоконтурность системы регулирования обеспечивает устойчивость ФС [130]. В связи с этим, представляется логичным и абсолютно возможным использование интегративных показателей деятельности центральной нервной системы в контроле уровня функциональной готовности, метаболизма и энерготрат организма спортсмена в процессе выполнения им тренировочной и соревновательной деятельности [56, 63, 162].
В настоящее время усилился интерес исследователей к динамическим характеристикам деятельности человека, а также внедрению исследований в практику спорта, что непосредственно связано с ростом спортивных достижений последних лет.
Существует большое количество специальных инструментальных методов исследования функционального состояния центральной нервной системы.
Одним из таких неинвазивных методов исследования энергетического обмена мозга является позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), позволяющая осуществлять компьютерную визуализацию биохимических процессов в тканях организма, применяемая в диагностике функционального состояния ЦНС и биомедицинских исследованиях. Однако этот метод очень дорогостоящий, и в настоящее время в России исследования выполняются только в некоторых медицинских центрах.
В качестве критериев ФС центральной нервной системы Г.А. Макарова [97] предлагает использовать: результаты анализа специальных опросников, позволяющих судить о сбалансированности нервных процессов (САН, Спилбергера); уровень височного артериального давления; показатели латентного времени двигательной реакции; данные реоэнцефалографии (РЭГ) [97]. Метод РЭГ получил достаточно широкое распространение. В его основе лежит запись меняющейся величины электрического сопротивления при пропускании через голову токов высокой частоты. Изменения электрического сопротивления зависят от кровенаполнения мозговых сосудов и скорости кровотока, что позволяет оценивать состояние кровоснабжения мозга. Реоэнцефалографию применяют как в норме, например, при оценке возрастных изменений мозгового кровотока, так и при всех основных видах церебральной и сосудистой патологии [165,166].
Для оценки ФС вегетативной нервной системы применяют ортостатическую, клиностатическую пробы [67]. Помимо этого, используются проба Данини-Ашнера, вариационная пульсометрия, вегетативный индекс Кердо [97]. В своих исследованиях Л.П. Соколова [145] для оценки перфузии головного мозга использовала однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) на двухдетекторной гамма-камере ECAM фирмы «Siemens» по стандартной методике. Для визуализации мозговой перфузии использовался теоксим, 99mТс-НМРАО (Ceretec). Для оценки кровоснабжения головного мозга применяла ангиосканирование брахиоцефальных артерий (АС БЦА) на аппаратах Sonoline Elegra (Siemens, Германия) и HDI 5000 (Philips, Голландия) по стандартной методике использования линейных мультичастотных датчиков 5-7,5 МГц [144,145].
Jibiki I. и соавт. [193, стр.11], установили что: «…при повышении функциональной активности мозга усиливается церебральный энергообмен: энергопотребление глюкозы нарастает, увеличивается мозговой кровоток. Главными факторами его повышения являются накопление в межклеточном пространстве ионов калия и увеличение при окислении глюкозы концентрации протонов, под влиянием которых расширяются мелкие мозговые сосуды».
Оценка энергетического обмена зон коры головного мозга
Интерес к проблеме ФС человека обусловлен тем, что оно связано с таким понятием, как работоспособность, и, именно функциональные резервы организма и качество их регулирования, как отмечает В.А. Артамонов [11], являются основными факторами физической работоспособности.
По мнению С.С. Михайлова [107, стр. 202]: «… с биологической точки зрения спортивную работоспособность можно определить как структурно функциональный потенциал или состояние организма спортсмена, позволяющее ему выполнять специфические физические нагрузки определенной мощности и продолжительности.
Спортивная работоспособность качество интегральное, проявление которого зависит от многих факторов…». Как известно, в энергообеспечении организма решающую роль играет ресинтез АТФ. В зависимости от доминирования алактатного, лактатного или аэробного пути ресинтеза АТФ в энергообеспечении выполняемой работы выделяют три компонента работоспособности: алактатную, лактатную и аэробную. Часто первые два вида работоспособности объединяют и называют анаэробной работоспособностью. Аэробная работоспособность проявляется при выполнении длительных физических нагрузок, а анаэробная работоспособность обеспечивает возможность выполнения кратковременных нагрузок высокой и максимальной интенсивности [73].
С позиции физиологии и биохимии физических упражнений подробно изучались процессы окислительного метаболизма и связанная с этим эргометрическая феноменология - измерение максимального потребления 02, критической мощности, порога анаэробного обмена [45,47,54]. В последнее время возник выраженный интерес исследователей к изучению изменений работоспособности, связанных с анаэробным обменом в работающих мышцах.
Ряд авторов конца 20 века приходит к заключению, что повышение работоспособности в большинстве видов спорта в ближайшие десятилетия будет обусловлено за счет анаэробной работоспособности, вызванное применением более эффективных методов тренировки, а также дополнительных медико-биологических средств, и успешного использования изменяющихся биоклиматических условий. С этой точки зрения, проведение специальных исследований, ориентированных на изучение факторов, определяющих анаэробную работоспособность спортсменов и позволяющих вносить необходимые коррективы в процесс развития этих способностей при подготовке высококвалифицированных спортсменов, представляется вполне актуальным и имеющим важное значение для дальнейшего совершенствования современной теории и практики спорта [47,54,95,96,118]. Т. Гарбысь [54, стр. 15] считает, что «анаэробная работоспособность один из главных факторов, определяющих достижения во многих видах спорта. Способность выполнять работу при недостаточном снабжении тканей кислородом зависит от ряда функциональных свойств, связанных с активацией анаэробных метаболических процессов в работающих мышцах. Среди реакций анаэробного метаболизма наибольшее значение в качестве источников энергии для мышечной деятельности имеют креатинофосфокиназная реакция и ферментативный анаэробный распад углеводов (гликолиз). Каждый из этих анаэробных источников энергии может быть оценен по трем критериям - критериям мощности, критериям емкости, критериям эффективности. Установление биоэнергетического профиля анаэробной работоспособности спортсменов требует применения адекватных тестов и наиболее информативных критериев. Для совершенствования анаэробной работоспособности спортсменов должны применяться специфические методы тренировки в оптимальных объемах, а также специфические средства, повышающие работоспособность и потенциирующие тренировочный эффект применяемых физических нагрузок».
Методы функционального исследования позволяют в высшей степени достоверно судить о функциональной способности организма, облегчают выбор методики и дозировки средств физической нагрузки. Наибольшее распространение имеют пробы с физическими нагрузками, так как они легко дозируются и выражены в абсолютных единицах (кгм/мин, Вт). Их можно разделить на два основных вида: специфические, имитирующие конкретный вид спорта и оценивающие характерные для него функциональные качества (работа на велотренажёре, в гребном аппарате, отрыв штанги и т.д.), и неспецифические (20 приседаний, 3-минутный бег на месте и т.д.), отражающие общие изменения, возникающие в организме в ответ на стандартные физические нагрузки [99].
Анализируя состояние современной научно-методической литературы, возникает вопрос о продолжительности времени тестирования, величине механического сопротивления, а также о различных параметрах анаэробной мощности и выносливости, которые позволят оценить анаэробную работоспособность.
Зарубежные авторы весь диапазон средств, определяющих анаэробную работоспособность, подразделяют на три группы: кратковременные (продолжительностью до 10с), промежуточные (в течение 20-50 с) и продолжительные тесты (60-120 с) [177,179,183,191]. Для оценки алактатной анаэробной ёмкости в научных лабораториях в период существования СССР широко использовался тест повторного выполнения кратковременных усилий максимальной мощности (выполнение 10 с упражнения на велоэргометре через строго фиксированные интервалы отдыха – 30с), вплоть до выраженного снижения показателя максимальной мощности (10-15 повторений в одном сеансе) [195,208,210].
Промежуточные анаэробные тесты обычно выполняются в течение 20-50 секунд, и они рассчитаны, главным образом, на оценку гликолитической анаэробной мощности и ёмкости вовлечённых в работу мышц. На основе тестов такого типа вычисляют общее количество выполненной работы, максимальную мощность (по первым секундам теста), среднюю мощность и мощность, удерживаемую на последних секундах теста. Чаще других для оценки анаэробной гликолитической мощности используется Вингейт-тест с предельной 30-секундной работой [179,182]. Скорость педалирования определяет количество выполненной работы. Чрезмерная скорость педалирования, связанная с применением не слишком высокой величины сопротивления, сопровождается снижением результатов испытания. Вингейт-тест проводится как для определения анаэробной работоспособности рук, так и ног. Стандартная величина сопротивления при проведении теста с нагрузкой для рук составляет около 50 г/кг, с нагрузкой для ног эта величина - около 75 г/кг массы тела [177,179,208,210]. Эти значения можно повысить, когда в тестировании участвуют высококвалифицированные спортсмены.
Для тех же целей в Норвегии L. Hermansen [191], в России Н.И. Волков [49], в Венгрии А. Szogy [208] предложили тест одноминутной предельной работы. В то время как в США V. Katch [195] для определения анаэробной ёмкости использовал предельную работу на велоэргометре в течение 2 мин.
Длительность эффекта однократного сеанса НИЛИ с частотой 1500 Гц судя по уровню нейропептидов, гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов в крови спортсменов
Полученные результаты свидетельствуют, что под влиянием используемого варианта НИЛИ сохранность его эффекта составила 48 часов, что подтверждают достоверные различия по всем рассматриваемым показателям максимальной анаэробной мощности у испытуемых экспериментальной группы.
Однако наибольшее значение эффекта лазерного воздействия в приросте алактатно-анаэробной работоспособности отмечены сразу после его применения, о чем свидетельствует увеличение через 30 мин объёма выполненной работы велосипедистами на 2,67% (по сравнению с контрольной группой) и на 2,50% (по сравнению с исходным уровнем), максимальной механической мощности - на 2,52 и 2,36%, относительной – на 2,48 и 2,48%, в оборотах педалей велоэргометра - на 2,65 и 2,50%, соответственно (во всех случаях p 0,01). Известно, что выносливость – это способность к выполнению различных по мощности нагрузок в течение достаточно продолжительного периода времени. Чем выше мощность работы и больше время ее удержания, тем лучше выносливость.
Обращает на себя внимание достоверное снижение коэффициента выносливости на 3,06% (p 0,01). Следовательно, НИЛИ способствует более быстрому набору мощности в начале работы, но не влияет на емкость алактатной энергетической системы, в результате чего работоспособность во второй части теста падает.
Через 12 часов эффект лазерного воздействия снизился, но сохранился по показателям повышенной мощности выполненной работы, частоты движений, относительной мощности и объема выполненной работы на уровне 2,15; 2,42; 2,10 и 2,17% по сравнению с контрольной группой.
Через 24 часа эти показатели увеличились до 2,22; 2,46; 2,37 и 2,51% (по сравнению с контрольной группой) и 2,34; (р 0,05); 2,37 и 2,46% (по сравнению с исходным уровнем), через 48 часов – снизились до 2,08; 2,10; 2,04; 2,24% и 2,26; (р 0,05); 2,26 и 2,31%, соответственно, но были выше по сравнению с группой контроля (во всех случаях p 0,05). Таблица 7 Сохранность эффекта однократного лазерного воздействия частотой 1500 Гц, судя по показателям анаэробной гликолитической выносливости спортсменов-велосипедистов контрольной (КГ) и экспериментальной (ЭГ)
Дж - объем выполненной во время теста; Nmax (Вт) - максимальная мощность работы; Nср (Вт) - средняя мощность работы, зафиксированная в тесте; Not (Вт/кг) - максимальная мощность, зафиксированная в тесте (относительные значения); КВ усл. ед - коэффициент выносливости; обороты - количество оборотов педалей, которые выполняют испытуемые в тесте.
Результаты исследования свидетельствуют, что сохранность эффекта лазера частотой 1500 Гц, судя по показателям анаэробной выносливости, как и в предыдущих тестах, у спортсменов экспериментальной группы составляет 48 часов.
Причем, наиболее показателен эффект в изменениях гликолитической работоспособности и выявлен на 30-й минуте после сеанса НИЛИ в заданном режиме.
Так, объем выполненной работы во время теста вырос на 2,66%, максимальная мощность работы – на 2,62%, максимальная мощность, зафиксированная в тесте (относительные значения) – на 2,64%, количество оборотов педалей, которые выполняют испытуемые в тесте, – на 2,62%, при снижении коэффициента выносливости на 2,08% (во всех случаях p 0,01) по сравнению с контрольной группой. По сравнению с исходным уровнем эти параметры выросли на 2,50; 2,82; 2,83 и 2,60%, соответственно, (р 0,05).
Через 12 часов максимальная мощность работы, частота движений, объем и мощность работы, выполненные в тесте, сохранялись на уровне 2,43; 2,26; 2,22 и 2,13% по сравнению с контрольной группой. Через 24 часа - на уровне 2,38; 2,36; 2,43 и 2,26% (по сравнению с контрольной группой) и 2,88; 2,60; 2,60 и 2,26% (по сравнению с исходным уровнем), через 48 часов – на уровне 2,12; 2,13; 2,0 и 2,07% и 2,67; 2,35; 2,21 и 2,46%, соответственно (во всех случаях p 0,05).
В контрольной группе после применения мнимого сеанса НИЛИ, по результатам всех тестов, значимое снижение рассматриваемых показателей анаэробной работоспособности велосипедистов отмечено после 12 часов (p 0,05) по сравнению с исходным уровнем. Таким образом, применение однократного лазерного излучения частотой 1500 Гц показало, что эффект его воздействия сохраняется в течение 48 часов после применения, о чем свидетельствует достоверный прирост в показателях скоростной и силовой компоненты мышечных сокращений велосипедистов, при абсолютном увеличении максимальной механической мощности, выполняемой в ходе совершения работы в алактатном и гликолитическом механизме энергообеспечения испытуемыми экспериментальной группы по сравнению с исходным уровнем. В ходе исследования установлено, что наивысшие значения изученных показателей выявлены на 30 минуте после лазерного воздействия.
Далее, в связи с задачами исследования, было изучено влияние курсового лазерного воздействия, для выявления оптимального кумулятивного эффекта, по уровню энергетического обмена коры головного мозга, гормонального статуса и анаэробной работоспособности спортсменов. Результаты представлены в таблицах 8-14.
Анализ сохранности эффекта курсового лазерного воздействия частотой 1500 Гц по показателям анаэробной работоспособности спортсменов
На основании корреляционного анализа и выявлении взаимосвязей изучаемых показателей установлено, что в состоянии относительного покоя отмечается наличие средних корреляционных плеяд, между выявленными показателями оценки энергетического обмена зон коры головного мозга, как у спортсменов контрольной, так и экспериментальной групп, что свидетельствует об уравновешенности и подвижности соматосенсорных зон, во многом обеспечивающих спортивный результат испытуемых. После однократного НИЛИ значения лобной области Fz выросли по отношению к центральной (r2 = 0,780; p 0,01), затылочной Oz (r2 = 0,910; p 0,01), височной (справа и слева) Td (r2 = 0,966; p 0,01) и Ts (r2 = 0,950; p 0,01).
Подводя итоги анализа функциональной конфигурации процессов, выявленных нами в коре мозга под влиянием НИЛИ (увеличение УПП, усиление энергетического обмена, вероятное усиление капиллярного кровотока, изменение нейронной активности), можно заключить, что в результате проведения процедуры лазерного воздействия в зонах фронтальной, центральной, в меньшей степени височной областей головного мозга формируется состояние, которое можно квалифицировать как состояние скрытой доминанты, или субдоминанты.
Можно высказать гипотезу о том, что в условиях реального соревновательного процесса под влиянием усиления мотивационных возбуждений, расширения объема обстановочных и пусковых афферентаций [8,152], сформированный относительно устойчивый субдоминантный комплекс в структурах, ответственных за центральное обеспечение произвольной моторики, трансформируется в полноценное доминантное объединение, существенно повышающее вероятность выведения спортсмена, за счет усиления нейродинамики в зонах контроля моторной активности, на уровень, обеспечивающий достижение максимально возможного в сложившейся ситуации спортивного результата.
Отдельный интерес представляет вопрос о первичных пусковых функциональных механизмах, определяющих эффекты НИЛИ в масштабах целого организма. Здесь уместно сослаться на многократно подтвержденные данные ранее проведенных биохимических исследований крови спортсменов, продемонстрировавших повышение концентрации в циркулирующей крови после НИЛИ гормонов щитовидной железы – Т3своб и Т4своб, которые, как известно, оказывают активирующее влияние на энергетический обмен в целом, а также на нейронный субстрат головного мозга, в частности. Отметим, что, наряду с повышением в крови тиреоидных гормонов, под влиянием НИЛИ в циркулирующей крови спортсменов увеличивается концентрация кортизола – основного гормона из группы глюкокортикоидов, вырабатываемых корой надпочечников, существенно влияющего на энергетический обмен головного мозга.
Оценивая всю совокупность данных, полученных в разных сериях экспериментов, фактически подтверждаются сложившиеся в настоящее время представления о многостадийном комплексном влиянии НИЛИ на организм в условиях чрескожного облучения крови крупных сосудов. Среди них: а) активация метаболических реакций на клеточном уровне; б) выделение оксида азота, расширение сосудов; в) улучшение реологических свойств крови; г) улучшение микроциркуляции в тканях, особенно в гипоталамической области, располагающей чрезвычайно развитой сосудистой сетью капилляров, отличающихся высокой проницаемостью стенки капилляров для биологически активных веществ, пептидов, белковых молекул облученной плазмы крови. Последнее выступает действенным фактором, оказывающим стимулирующее влияние на ядра активирующей ретикулярной формации ствола мозга, гипоталамические ядра, контролирующие секрецию специфических гормонов, определяющих активность гипофиза по показателям выделения АКТГ, ТТГ, опосредованно усиливающих энергетический обмен в целом, мобилизующих адаптационные резервы, повышающих устойчивость организма к экстремальным воздействиям, всегда сопровождающих тренировочный и соревновательный периоды циклической активности спортсменов всех видов спортивной квалификации.
Оценив характер влияния и сохранность действия НИЛИ на энергетическую активность коры головного мозга, можно выделить наиболее важные закономерности:
1.В результате воздействия НИЛИ на организм спортсменов наблюдали повышение УПП, как следствие усиления у спортсменов энергетического обмена, преимущественно в зонах фронтальной и центральной областей коры головного мозга.
2. Курсовое воздействие НИЛИ с частотой 1500 Гц следует рассматривать как наиболее эффективное.
3. При курсовом воздействии НИЛИ наблюдали пролонгирование эффекта последействия до 48 часов и более.
4. Выдвинута гипотеза, согласно которой под влиянием НИЛИ в зонах фронтальной и центральной (моторной и соматосенсорной) областей коры формируется скрытая доминанта (субдоминанта), обеспечивающая усиление нейродинамики в соответствующих зонах коры мозга в процессе трансформации субдоминанты в полноценную доминанту под влиянием эндогенных, экзогенных и мотивационных возбуждений в обстановке реальных соревнований, повышая вероятность выхода спортсмена на максимально возможный спортивный результат.
Известно, что большое значение в диагностике функционального состояния и резервных возможностей организма спортсменов уделяется биохимическим маркерам, а также принимая во внимание данные, свидетельствующие о влиянии низкоинтенсивного лазерного излучения на показатели гормонального статуса организма, в сериях нашей работы была изучена сохранность эффекта чрескожного лазерного облучения, как однократного, так и курсового, с частотой следования импульса 1500 Гц, экспозицией 8 минут по особенностям реагирования опиоидной, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной систем у высококвалифицированных спортсменов, входящих в сборную команду России по велоспорту.
