Содержание к диссертации
Введение
Глава I Современные взгляды на функциональное состояние нейродинамики и нейропластичности ЦНС, мозгового кровообращения, вегетативной нервной системы и механизмов интегративного взаимодействия под воздействием занятий фитнесом 11
1.1. Влияние фитнеса на системы организма женщины 14
1.2. Биоэлектрическая активность головного мозга и аудиовизуальная стимуляция 17
1.3. Особенности мозговой гемодинамики у физически активных лиц 24
1.4. Особенности вегетативной регуляции при изучении кардиоинтервалографии 30
Глава II Материалы и методы 32
2.1. Описание контингента испытуемых и их физической подготовленности 32
2.2. Электроэнцефалография 34
2.3. Церебральная допплерография 36
2.3.1. Экстракраниальная допплерография 36
2.3.2. Транскраниальная допплерография 37
2.4. Исследование вегетативной нервной системы 42
2.4.1. Исследование вегетативного тонуса 42
2.4.2. Спектральный анализ ВРС 44
2.4.3. Показатели ВРС при проведении функциональных проб 45
2.5. Статистические методы 47
Глава III Результаты нейрофизиологического исследования 49
3.1. Физиологическая оценка функционального состояния ЦНС по данным электроэнцефалографии 49
3.1.1. Частотно-амплитудный анализ ЭЭГ 54
3.1.2. Когерентный анализ ЭЭГ 65
3.2. Особенности мозгового кровообращения женщин, занимающихся фитнесом 72
3.2.1. Оценка прецеребрального кровотока, физиологических градиентов и асимметрий 72
3.2.2 Оценка фоновых показателей церебрального кровотока 83
3.2.3. Оценка доплеровских паттернов и цереброваскулярной реактивности 92
3.3. Оценка вегетативного гомеостаза у женщин с различными физическими нагрузками на фоне занятий фитнесом 95
3.3.1. Результаты оценки вегетативных изменений 95
3.3.2. Статистический анализ динамического ряда кардиоинтервалов 97
3.3.3. Вариационная пулъсометрия 99
3.3.4. Корреляционнаяритмография 102
3.3.5. Спектральный анализ сердечного ритма 103
Заключение 113
Выводы 124
Список литературы 126
- Биоэлектрическая активность головного мозга и аудиовизуальная стимуляция
- Физиологическая оценка функционального состояния ЦНС по данным электроэнцефалографии
- Оценка фоновых показателей церебрального кровотока
- Спектральный анализ сердечного ритма
Введение к работе
Актуальность. Актуальность исследования состояния нервной системы при физических нагрузках оздоровительной направленности определяется доминирующим влиянием ЦНС на интегративную деятельность жизненно важных составляющих функционального состояния здоровья человека - сердечно-сосудистой, дыхательной системы, его сознания и поведения.
Состояние здоровья женского населения связано со здоровьем будущих поколений. Актуальность такого подхода получила подтверждение в Постановлении Правительства РФ № 916 от 29.12.2001 г. «Об общероссийской системе мониторинга состояния физического здоровья населения, физического развития детей, подростков и молодежи».
Общепризнанно, что одним из важнейших факторов риска развития заболеваний нервной системы, ССС и системы дыхания является гипокинезия [Р.Б.Беркоу, 1997]., в то время как адекватный возрасту и состоянию здоровья уровень и режим двигательной активности - мощный фактор профилактики заболеваний и укрепления здоровья [Д.А.Виткин, 1996; Г.Горцев, 2001; Г.Голикова, 2003]. Из этого вытекает необходимость коррекции здоровья оптимальным уровнем физической активности женщин [С.И.Гуськов, 2000; И.Б.Губанцева, 2003].
Несмотря на большое количество работ в области физиологии спорта и нейрофизиологии [Ф.А.Иорданская, 1998; А.П.Исаев, 2002; Н.А.Фомин, 2003; П.В.Клементьев, 2004; И.В.Дамулин, 2009], особенности функционирования ЦНС женщин при занятиях фитнесом практически не изучено. Не ясно, в частности, в какой степени регуляторные системы организма обеспечивают мозговой кровоток и кислородный гомеостазис ЦНС при разных уровнях нагрузки. Не раскрыты механизмы внутри- и межполушарных интеграции головного мозга; отсутствует интегративный подход к пониманию функционального состояния головного мозга и вегетативной нервной системы.
В последние годы в практику мониторинга за состоянием физического здоровья начали внедряться новые технологии, позволяющие проводить индивидуальную оценку биоэлектрической активности ЦНС, мозгового кровотока и состояния ВНС [В.Г.Лелюк, 1999; Л.Б.Иванов, 2000; В.Г. Лелюк, 2004; Р.М.Баевский, 2009], что позволяет сопоставлять уровни физической нагрузки с данными функциональных методов исследования [У.Б.Лущик, 2006].
Наименее исследованной частью проблемы является оценка влияния мозгового кровотока на биоэлектрическую активность головного мозга, роль в обеспечении
процессов адаптации к физической нагрузке различных звеньев вегетативной регуляции. В связи с этим, инструментальное изучение особенностей мозговой гемодинамики представляет несомненную актуальность и новизну. Указанные предпосылки послужили основанием для проведения настоящего исследования.
Цель исследования: выявить особенности альфа-ритма в биоэлектрической активности головного мозга, уровня внутримозговых интеграции, параметров мозгового кровотока и контуров вегетативной нервной системы у женщин 20-40 лет занимающихся фитнесом, на основе применения комплекса современных инструментальных нейрофизиологических методов исследования.
Задачи:
По электроэнцэфалографическим показателям провести оценку функционального состояния центральной нервной системы по альфа-ритму и уровня внутримозговых интеграции у женщин 20-40 лет при занятиях фитнесом.
Определить состояние прецеребрального и церебрального кровотока у женщин 20-40 лет, занимающихся фитнесом, методом ультазвуковой доплерографии.
Определить показатели вегетативного статуса женщин в возрасте 20-40 лет при различных уровнях двигательной активности ритмо - пластической направленности.
На основе полученных данных разработать и внедрить физиологически обоснованную программу и методы оптимальной физической нагрузки для женщин 20-40 лет.
Научная новизна: Новыми являются данные об адаптивных изменениях мозгового кровотока у женщин 20-40 лет, занимающихся фитнесом 3 часа в неделю свыше 3-х лет, в виде повышения линейной скорости кровотока в бассейнах средних мозговых и основной артерий, повышения функционального состояния головного мозга в моторной и сенсорной областях коры в виде усиления межполушарных связей по показателю когерентности.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты исследования расширяют представления в области физиологии спорта о механизмах адаптации организма женщин 20-40 лет к мышечной деятельности, и, в частности, об особенностях мозгового кровообращения у лиц, занимающихся фитнесом. Эти особенности могут служить критериями эффективного контроля и прогнозирования функционального состояния центральной нервной системы женщин 20-40 лет. Дано физиологическое обоснование применению программы физических нагрузок для повышения функционального состояния центральной нервной системы у женщин 20-40 лет, занимающихся фитнесом.
Основные результаты исследования внедрены в практическую деятельность спортивных клубов и фитнес центров «Green club», «ChocoLad», в учебный процесс на кафедре Теории и методики физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета при преподавании курсов «Физиология физического воспитания и спорта» и «Комплексный контроль в физическом воспитании спортсменов».
Положения, выносимые на защиту:
Физиологические изменения альфа - ритма в ЭЭГ и линейной систолической скорости кровотока при ультразвуковой доплерографии у женщин 20-40 лет, занимающихся фитнесом свыше трех лет, указывают на наличие адаптивных и дезадаптивных изменений.
Применение физических нагрузок ритмо-пластической направленности до 3 часов в неделю у женщин 20-40 лет приводит к улучшению функционального состояния центральной нервной системы в моторных и сенсорных областях коры головного мозга, повышению силы межполушарного взаимодействия в альфа-диапазоне, повышению систолической линейной скорости кровотока в бассейнах средних мозговых и основной артерий.
Апробация работы: Сообщения по основным результатам диссертации сделаны на съездах и конференциях: Российский научный форум «РеаСпоМед 2006» (Москва, 2006); XI Международная научная конференция «Здоровье семьи - XXI век» (Нидерланды - Германия - Франция, 2007); V Всероссийский съезд специалистов ЛФК и спортивной медицины (Москва, 2007); Региональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы адаптивной физической культуры и пути их решения» (Екатеринбург, 2007); Региональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития физической культуры и спорта в образовательных учреждениях» (Магнитогорск, 2008); IV Всероссийская научно-практическая конференция «Физическая культура и здоровье студентов вузов» (Санкт-Петербург, 2008); Вторая всероссийская научно-практическая конференция «Количественная ЭЭГ и нейротерапия» (Санкт-Петербург, 2009), ежегодные конференции Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2008, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 3 в лицензированном ВАК РФ издании.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы собственных исследований, заключения, выводов, списка цитированной литературы, включающего 222
Биоэлектрическая активность головного мозга и аудиовизуальная стимуляция
Большой объем литературных публикаций, посвященных изучению нейрофизиологических аспектов различных областей человеческой деятельности, свидетельствует о постоянном и огромном интересе к этому направлению научных знаний специалистов, работающих в области эргономики, гигиены, психологии, физиологии и медицины [Н.Н.Брагина, 1981; О.М.Гриндель, 1988-1998].
Занятия фитнесом и их оздоровительный эффект основаны на модулировании психофизиологического состояния посредством воздействия на сенсорные системы головного мозга [Л.Р.Зенков, 2007]. Во время занятий фитнесом используются влияние музыки на неречевые слуховые зоны височной коры (поле 41, извилина Гешля) и визуальное наблюдение через систему зеркал спортивного зала с влиянием на зрительные поля 17, 18, 19 по Бродману коры затылочных областей [S.S.Athni, 2008]. Стимуляция сенсорных входов в ЦНС издавна широко используется для повышения спортивных результатов [J.Frederick, 1999]. В основе наблюдаемых эффектов лежит влияние сенсорной стимуляции на уровень активации коры больших полушарий через модулирующие системы мозга, фактически определяющие психофизическое состояние человека [Н.Н.Данилова, 1998-2002]. Первые данные об использовании сенсорной стимуляции в спортивной практике появились в 1988 г. в журнале «Megabrain Report» (цит. по: D.Siever, 2000). Доказана эффективность сенсорной активации головного мозга для достижения следующих корригирующих воздействий: снижения стрессовых влияний [А.М.Иваницкий, 1990], быстрой релаксации, снятия усталости [А.М.Иваницкий, 1978], улучшения памяти [Ф.Ф.Золотарев, 1979], нормализации сна, активизации восстановительных процессов и усиления иммунитета [А.М.Иваницкий, 1976], улучшения интеллектуальных функций [Е.А.Жирмунская, 1989], облегчения приступов мигрени, выраженности предменструальных симптомов, уменьшения выраженности хронического болевого синдрома [Л.А.Новикова, 1967], уменьшения метеочувствительности, профилактики десинхронозов при смене часовых поясов, активизации процессов обучения и творческих возможностей, улучшения физической работоспособности, концентрации и мобилизации воли и ресурсов организма, улучшения настроения и самочувствия, изменения отношения к психотравмирующим ситуациям, уменьшения уровня тревожности [K.Berg, 1999].
Для определения функционального состояния головного мозга в традиционной физиологии используется регистрация биоэлектрических потенциалов коры головного мозга - электроэнцефалограммы (ЭЭГ), которая отражает колебания во времени разности потенциалов между двумя электродами. Спонтанная электрическая активность мозга характеризуется специфическими ритмами определенных частоты и амплитуды и одновременно может быть записана от многих участков черепа [Л.Р.Зенков, 1996; 2004]. Это позволяет изучать пространственные специфические паттерны ЭЭГ и их корреляцию с высшими психическими функциями [Л.Р.Зенков, 2007].
При анализе ЭЭГ выделяют несколько вариантов ритмических колебаний электрической активности коры головного мозга. Для «нейтрального» бездеятельного состояния мозга здорового человека характерен а-ритм с частотой 8-13 Гц и амплитудой 5-100 мкВ, который регистрируется преимущественно в затылочной и теменной областях. Диапазон Р-ритма имеет частоту 18-30 Гц и амплитуду колебаний около 2-20 мкВ. Его локализация - в прецентральной и фронтальной коре. Этот ритм бодрствующего, активного человека. В прецентральной, фронтальной, височной, теменной и специфических зонах коры регистрируются у-колебания, охватывающие частоты от 30 до 120-170 Гц, а по данным некоторых авторов, - до 500 Гц при амплитуде около 2 мкВ. Этот ритм характеризует интегрирующую функцию мозга [В.А.Таймазов, 2004]. Так, например, лица с хорошо выраженным и регулярным а-ритмом часто проявляют себя активными, стабильными и надежными людьми [Е.А.Жирмунская, 1993] . В то же время при диффузном распространении р волн, отмечаются низкая продуктивность и стресс-устойчивость [Е.А.Жирмунская, 1997; Л.Р.Зенков, 2004] . Депрессивный характер фоновой ЭЭГ наблюдается у лиц, подвергшихся хроническому стрессу в результате систематического воздействия физических и психических факторов. Диапазон изменений функционального состояния бодрствующего человека чрезвычайно широк. Его границы представлены, с одной стороны, состоянием дремоты с потерей интереса и внимания, а с другой - чрезмерными возбуждением и напряженностью, свойственными состоянию стресса. С этими крайними состояниями связано и наибольшее снижение эффективности деятельности [J.Glicksohn,.1986].
Реакция активации головного мозга означает увеличение возбудимости, лабильности и реактивности тех нервных структур, в которых она представлена. Появление активации головного мозга отражается в смене паттерна фоновой ЭЭГ-активности. Активация в условиях спокойного бодрствования представлена блокадой (десинхронизацией) а-ритма и/или усилением ф- и у-колебаний) [R.Townsend, 1973].
Крайне актуальным является также обеспечение реакции активации среднего мозга, который регулирует уровень активности коры больших полушарий и мозга в целом. Когда активация становится генерализованной и захватывает весь мозг в целом, можно говорить об изменении уровня активности, при котором реализуется конкретная деятельность человека. Поведенческим выражением функционального состояния головного мозга является уровень бодрствования. Одним из способов достижения активации мозговых структур является подача невербальной информации — звуков музыки, зрительных образов и тактильных раздражителей [K.G.Walton, N.Pugh, 1992;]. Между тем реакция активации головного мозга по своей сущности многокомпонентна. Она включает помимо ЭЭГ-изменений также моторные, вегетативные, биохимические и эндокринные реакции, как на системном, так и на-локальном уровнях, выраженность которых определяется интенсивностью и объемом активированных нервных комплексов [В.А.Таймазов, 2004].
Нормальная активность головного мозга изменчива, причем особенно резко отличается ее вид во время бодрствования и во сне; отчетливо меняются паттерны ЭЭГ и в период созревания мозга в онтогенезе [Л.А.Новикова, 1967].
Известно, что паттерны нормальной ЭЭГ включают ритмическую активность разных частотных диапазонов и, прежде всего, альфа-диапазона от 8 до 13 Гц, бета-диапазона от 13 до 30 Гц, меньше выражена ритмическая активность в бодрствующем состоянии медленного диапазона: дельта - от 0,5 до 4 Гц и тета-диапазона от 4 до 8 Гц, которые регистрируются больше при функциональных нагрузках (гипервентиляции) или во сне [В.В.Гнездицкий, 1980]. Также слабо представлены в ЭЭГ взрослого бодрствующего человека пароксизмальные проявления, которые больше выражены в виде вспышек ритмов соответствующего диапазона, либо в виде вертексных потенциалов и К-комплексов в ЭЭГ сна [В.В.Гнездицкий, 1980].
Физиологическая значимость альфа-ритма до конца не выяснена [В.В.Гнездицкий, 2000]. Теменно-затыл очная топография, депрессия при открывании глаз и другие характеристики альфа-ритма указывают на его тесную связь с функционированием зрительной системы. Скорее всего, по мнению большинства исследователей [Н.Е.Свидерская, 1987; Ф.Ф.Золотарев, 1979; Е.А.Жирмунская, 1989, 1993, 1997], альфа-ритм возникает в отсутствие специфической афферентации в эту систему и представляет собой ритм расслабленного бодрствования или ритм «холостого хода», не связанный собственно с функционированием этой системы [R.Spelman, 1982].
В ряде работ методом избирательного усреднения вызванных потенциалов показано, что реактивность мозга во время синхронизированной фазы альфа-ритма значительно ниже, чем в фазу десинхронной ЭЭГ [В.В.Гнездицкий, 1980; 1996]. Избирательное усреднение на десинхронном фоне дает амплитуду ответов как в затылочной, так и в центральной области на 30 21 50% выше, и ответы менее сглаженные, чем в фазу синхронизации альфа-ритма. Кроме того, избирательное усреднение времени реакции в эти две фазы показывает, что в фазе синхронизации время реакции на зрительный стимул составляет от 190 до 216 мс, а в фазе десинхронизации значительно короче - от 170 до 187 мс. Показателен и процент синхронизации ответов времени реакции: при синхронизированном альфа - 51%, в то время как при десинхронном фоне испытуемый усредненный ответ более собран и синхронизация составляет 78-85% [В.В.Гнездицкий, 2000].
Физиологическая оценка функционального состояния ЦНС по данным электроэнцефалографии
Занятия фитнесом и их оздоровительный эффект основаны на модулировании физиологического состояния посредством воздействия на сенсорные и моторные системы головного мозга. ЭЭГ отражает сложную структуру, активности коры головного мозга, которая у здорового человека отличается определенной картиной, соответствующей гармонической сочетанности протекания основных нервных процессов в мозге. Двигательные области коры больших полушарий служат основным звеном, в котором образованный в коре больших полушарий и ее ассоциативных и других зонах (а не только в моторной зоне) замысел превращается в программу движения. Рецепторный аппарат двигательной системы входит в систему восходящей неспецифической активации структур мозга и особенно ретикулярной формации ствола. Определенные двигательные акты, физические упражнения обладают способностью вызывать изменения психического статуса организма - снижать психо-эмоциональное напряжение, повышать умственную работоспособность, т.е. повышать процессы активации в ЦНС.
При выполнении настоящего исследования мы использовали фоновые показатели ЭЭГ и пробу с гипервентиляцией для тестирования фукционального состояния ЦНС в группах наблюдения. Интегральным показателем фоновой ЭЭГ является альфа-ритм, доминирующий в теменно-затылочных областях. При гипервентиляции увеличивается потребление мозгом глюкозы, усиливается мозговой кровоток, повышается частота и снижается индекс альфа-ритма.
Оценка изменений ЭЭГ в группах производилась визуальным и количественным методами. При анализе фоновой и реактивной ЭЭГ применялась визуальная методика Е.А. Жирмунской (1997) с выделением:
1. Организованных (моноритмических) паттернов, отличающихся превалированием какого-то основного ритма.
2. Дезорганизованных паттернов, в которых выражена нерегулярная активность, состоящая из множества беспорядочно перемешанных компонентов.
В свою очередь организованные подразделялись на (1а) гиперсинхронизированныи вариант, при котором увеличивается индекс и амплитуда колебаний какого-либо диапазона частот с генерализацией их по всем областям мозга, и (16) десинхронизированный вариант, характеризующийся нарушением ритмических, медленных волновых компонентов, их заменой на более быстрые колебания с меньшей амплитудой.
Формирование паттернов ЭЭГ зависит от влияния на кору со стороны регулирующих систем мозга:
1. Ретикулярной формации мозга, поддерживающей состояние бодрствования, что на ЭЭГ проявляется десинхронизацией биопотенциалов.
2. Неспецифических ядер таламуса (заднее дорзальное и переднее вентральное), участвующих в обеспечении бодрствования путем создания баланса между активирующими и дезактивирующими импульсами, посылаемыми в кору мозга.
3. Взаимодействия многих структур лимбико-ретикулярного комплекса (ретикулярных структур продолговатого мозга, понто-мезенцефальной покрышки, некоторых ядер таламуса, области заднего гипоталамуса, некоторых структур обонятельного мозга, базальных ганглиев (в частности, хвостатое ядро), некоторых ассоциативных зон лобной коры мозга).
Принципиально синхронизация ритмов ЭЭГ отражает не возбудимость, а состояние функциональных связей между различными областями мозга [Е.А.Жирмунская, 1997]. Результаты визуальной оценки ЭЭГ у обследуемых женщин представлены в табл. 4.
Как видно из табл. 4, варианты нормы ЭЭГ встречаются почти в половине случаев у тренеров, почти в 2 раза меньше у представителей основной группы и в 20 реже у женщин из группы контроля.
Паттерн гиперсинхронизации альфа-активности (рис. 1) отмечается в 1/3 случаев у тренеров, в 1/4 случаев в группе наблюдения и в 1/5 случаев в группе контроля. Паттерн характеризуется усилением альфа-активности по индексу и амплитуде, сглаживанием зональных различий, с возникновением на этом фоне коротких вспышек дельта-активности, чаще в лобных областях, усиливающихся после пробы с гипервентиляцией. Паттерн формируется в условиях угнетения активности ретикулярной формации ствола мозга и заднего гипоталамуса, при усилении деятельности неспецифического таламуса за счет освобождения от тормозных влияний со стороны ретикулярной формации мозга, при спокойном состоянии переднего гипоталамуса, ассоциативных ядер таламуса [Е.А.Жирмунская, 1997], демонстрирует усиление деятельности гипоталамо-гипофизарной области.
Паттерн десинхронизации альфа-активности (рис.2) в виде доминирования по всем областям мозга бета-активности высокой частоты и малой амплитуды наблюдается у большей части (41,3%) представителей группы контроля, вдвое реже — в группе наблюдения и редко — среди тренеров. Механизм формирования паттерна связан с угнетением активности неспецифических ядер зрительного бугра, усилением деятельности ретикулярной формации ствола и заднего гипоталамуса, со спокойным состоянием переднего гипоталамуса и хвостатого ядра. Наличие данного паттерна нейрофизиологи связывают с ухудшением мозгового кровообращения и снижением афферентации.
Паттерн гиперсинхронизации бета-активности низкой частоты, связанный с наличием токсико-гипоксических изменений, регистирируется в одинаковом количестве случаев 2-ой и 3-й групп и в 2 раза меньше в группе тренеров. Паттерн дезорганизации ритмов ЭЭГ с наличием небольших пароксизмальных вспышек медленных волн наблюдается в 1/4 случаев в группе наблюдения и группе контроля, и в 3 раза меньше в группе тренеров. Механизм формирования этого паттерна связан с состоянием раздражения неспецифических и ассоциативных ядер таламуса, угнетением ретикулярной формации и заднего гипоталамуса, передний гипоталамус и хвостатое ядро находятся в состоянии покоя.
Оценка фоновых показателей церебрального кровотока
Результаты допплерографии средних мозговых артерий представлены в табл.18. Комментируя полученные данные, необходимо отметить, что основные параметры кровотока в артериях, снабжающих 2/3 полушарий головного мозга, достоверно отличались ( р 0,005) от показателей нормы, приведенных в монографии Лелюка В.Г. и Лелюк С.Э., 2004, во всех группах исследования, в том числе и группе контроля. В современных монографиях (Лелюк В.Г., 2004; Куликов В.П., 2007; Гайдар Б.В., 2008) нормативные данные представлены без учета половых различий и не по всем сосудистым зонам.
При анализе показателей гемодинамики в средних мозговых артериях в группе тренеров (табл.18) выявлено соответствие норме по левой средней мозговой артерии - систолической, диастолической скоростей и индекса резистивности. Показатель средней скорости был на 17% выше нормы, а показатель пульсативности - на 27% ниже нормы.
В основной группе от нормы не выявлено отличий только по индексу резистивности. Показатели систолической скорости (справа-слева) были выше на 9-5%, диастолической скорости - на 13-9%, средней скорости за сердечный цикл - на 21-19%, показатели пульсативности превышали норму на 31—27%. В группе контроля отмечена противоположная тенденция — показатели систолической скорости кровотока были ниже нормы (справа-слева) на 27-21%, диастолической скорости — на 21% ниже слева, средней скорости — на 8—18%, индекс резистивности - на 5-2%, индекс пульсативности на 27% ниже нормы в правой артерии. Распределение скоростей и признаки межполушарной асимметрии в группах наблюдения представлены на рис. 11.
По сравнению с группой контроля, в группе тренеров и основной группе систолическая скорость кровотока была выше на 30%.
Графическое представление скоростных параметров позволяет убедиться в отсутствии межполушарнои асимметрии кровотока по средним мозговым артериям в группах физически активных женщин и наличии асимметричного кровотока в полушариях у нетренированных лиц. Таким образом, анализ показателей кровотока по средним мозговым артериям выявил наличие избыточности скоростных параметров и оптимальности параметров ускорения в группе тренеров и основной группе и редуцированных параметров в группе контроля при наличии асимметрии кровотока в полушариях головного мозга. Средняя мозговая артерия принимает участие в обеспечении метаболических потребностей основных анализаторных систем коры головного мозга — двигательной, проприоцептивной, слуховой и вестибулярной. Проведение корреляционного анализа между показателями кровотока по СМА и силой когерентных связей ЭЭГ по областям моторной коры показало наличие прямых корреляций с ранговым критерием R=:0559 при р 0,05.
Передняя мозговая артерия (ПМА) снабжает кровью передние отделы головного мозга: медиальные поверхности лобной и теменной долей, базальную поверхность лобной доли, верхние отделы передней и задней центральных извилин, подкорковые ядра, большую часть мозолистого тела. ПМА принимает участие в метаболическом обеспечении высших психических функций человека, программировании и контроле деятельности. Как следует из табл.19, показатели кровотока по передним мозговым артериям отличались от нормы в разной степени во всех группах.
В группе тренеров систолическая скорость кровотока была выше нормы на 25% справа, диастолическая скорость превышала норму на 5-8%, средняя за сердечный цикл скорость кровотока была выше на 20-6%, а показатели ускорения - выше нормы на 6% справа и ниже нормы на 10% слева индекс резистивности и на 7-23% ниже нормы индекс пульсативности. В основной группе справа систолическая и диастолическая скорости кровотока не отличались от нормы, слева систолическая скорость на 10% была выше нормы, справа - на 5% ниже нормы. При этом средняя за сердечный цикл скорость кровотока составила превышение с обеих сторон на 11-8%.
Показатели ускорения кровотока незначительно, на 3-5%, были выше нормы. В группе контроля все скоростные показатели были ниже нормы справа на 15-14-21% и слева - на 7-12-23%. Показатели ускорения были несколько выше нормы, особенно слева. Таким образом, мозговой кровоток в бассейнах передних мозговых артерий по показателям средней скорости кровотока был избыточным в группе тренеров и основной группе и редуцированным - в группе контроля. По показателям систолической, диастолической скоростей и индексам ускорения кровоток был оптимальным в основной группе. На рис. 12 представлены групповые и межполушарные различия скоростных параметров по ПМА. Межполушарные различия отмечаются в группе тренеров и группе контроля.
Задняя мозговая артерия (ЗМА) васкуляризует кору и подкорковое белое вещество затылочной доли, заднего отдела теменной доли, нижней и задней частей височной доли, отдает глубокие ветви к зрительному бугру и гипоталамусу. Параметры скоростей и ускорений по ЗМА представлены в табл.20. Как видно из табл.20, сравнения показателей кровотока групп обследования и контроля по некоторым параметрам достоверно отличались от показателей нормы ( р 0,05).
В группе тренеров отмечалось снижение всех типов скорости кровотока в правом полушарии на 18-3-12% при нормальном индексе резистивности и снижении индекса пульсативности на 16%. В левом полушарии была отмечена противоположная тенденция с повышением скоростей на 5-20-10% соответственно при снижении индекса пульсативности на 8%. Асимметричная реакция кровотока в полушариях может свидетельствовать о повышении функционирования структур левого доминантного полушария в процессах аудиовизуальной стимуляции во время занятий фитнесом.
В основной группе отмечалось незначительное снижение скоростных параметров, также более выраженное в правом полушарии при значительном снижении ускорения по индексу пульсативности на 29-18%. В контрольной группе было отмечено снижение на 18% всех скоростных показателей в правом и левом полушариях при нормальных индексах ускорения.
Спектральный анализ сердечного ритма
Точную количественную оценку периодических процессов сердечного ритма мы проводили с использованием спектрального анализа, который позволил оценить активность отдельных уровней управления ритмом сердца. Мы использовали названия спектральных компонентов, согласно Европейско-Американским стандартам [Heart rate variability. Standards of Mesurement, Physiological Interpretation and Clinical Use, 1996].
Их названия отражают частотный состав: высокочастотные колебания (High Frequency — HF), низкочастотные колебания (Low Frequency - LF), очень низкочастотные колебания (Very Low Frequency - VLF). При спектральном анализе нами для каждого из компонентов вычислялись абсолютная спектральная мощность (HF, LF, VLF), средняя мощность в диапазоне (HF%, LF%, VLF%), значение максимальной гармоники и относительное значение в % от суммарной мощности во всех диапазонах (ТР,%), индекс централизации (HF+LF/VLF), индекс активации подкорковых центров (LF/VLF), отношение HF/LF.
В табл.27 представлены значения спектрального анализа ВРС в трех группах испытуемых. Из таблицы следует, что суммарная мощность спектра — ТР, которая отражает активность регуляторных механизмов и в норме составляет 1472-3686 мс 2, достоверно различалась в группах наблюдения.
В группе тренеров она составила почти 5,5 тыс. мс, что в 1,5 раза выше нормы, в 1,5 раза выше, чем в основной группе и в 2,7 раза выше, чем в группе контроля. Поэтому суммарный уровень активности систем регуляции превышал норму в группе тренеров, составляя верхнюю границу нормы в основной группе и был ниже нормы в группе контроля.
На рис. 25-27 представлены показатели вариабельности в группах, из которых следуют высокие показатели вариабельности ритма сердца в группе тренеров и основной группе и сниженные показатели в группе контроля.
Мощность спектра сверхнизкочастотного компонента (VLF) вариабельности ритма сердца в диапазоне частот 0,003-0,04 Гц (пределы нормы 524-1440 мс ) достоверно отличала группу контроля от групп тренеров и основной группы.
В группе тренеров показатель на 12% превысил верхнюю границу нормы, что свидетельствует о повышении значимости в процессах регуляции высших вегетативных центров коры прецентральной извилины головного мозга, что коррелирует с уровнем функциональной активности ЦНС по данным когерентного анализа ЭЭГ ( R=0,79 при р 0,012).
В основной группе и группе контроля мощность спектра сверхнизкочастотного компонента (VLF) находилась в пределах нормы, но в основной группе приближалась к верхней границе нормы, в группе контроля — к нижнее границе нормы и их соотношение составило 1,82:1,00, т. е. разницу почти в 2 раза. Укладываясь в границе нормы, показатель VLF демонстрировал нормальный уровень надсегментарного отдела вегетативной нервной системы, что соответствовало правильному физиологическому отбору контингента испытуемых без признаков психоэмоционального напряжения и органической патологии ЦНС с нормальной концентрацией катехоламинов плазмы крови и правильным функционированием эрготропных структур головного мозга.
На рисунках 28-30 представлена графическая информация по спектральной мощности сверхнизкочастотного компонента в структуре трех диапазонов (зеленый диапазон).
Мощность низкочастотной составляющей спектра (медленные волны 1-го порядка или вазомоторные волны, волны Майера) и ее показатель LF характеризуют колебания при частоте 0,04-0,15 Гц, которая имеет смешанное происхождение и имеет пределы нормы 381-1000 мс 2. Показатель мощности низкочастотного диапазона имел достоверные различия в группах физически активных лиц и группе контроля. В группе тренеров он превышал норму на 23%, что связано с повышение сосудистого тонуса и коррелировало с наличием гиперемического (избыточного) допплеровского паттерна при исследовании интракраниальных сосудов (R=0,65 при р=0,0005).
В основной группе показатель LF соответствовал идеальной норме, но был в 2 раза ниже, чем в группе тренеров. В контрольной группе отмечено снижение показателя LF на 5% ниже нормы и его соотношение с группами наблюдения составило 1:3,4 и 1:1,8. Известно, что процесс контроля сосудистого тонуса с обратной связью на гладкомышечные волокна сосудов осуществляется вазомоторным центром постоянно. Время, необходимое вазомоторному центру на операции приема, обработки и передачи информации колеблется от 7 до 20 сек, в среднем - 10 сек, поэтому волны Майера имеют частоту около 0,1 Гц [В.М. Михайлов, 2002; P.M. Баевский, 2009] . Таким образом, в группах физически активных женщин отмечено физиологическое функционирование вазомоторного центра, а в группе контроля - замедление переработки информации в вазомоторном центре или замедление передачи информации в системе барорефлекторной регуляции, что коррелирует со снижением функциональной активности ЦНС по данным когерентного анализа ЭЭГ (R=0,56 при р=0,012). На рисунках 12-14 красный диапазон соответствует показателям волн Майера.
Активность симпатического отдела вегетативной нервной системы как одного из компонентов вегетативного баланса можно оценить по степени торможения (подавления) активности автономного контура регуляции, за который ответственен парасимпатический отдел. Это хорошо отражает показатель HF в абсолютном и процентном виде. Мощность высокочастотной составляющей спектра при частоте 0,15-0,40 Гц в норме составляет 448-1551 мс2, связана с дыхательными движениями и отражает вагусный контроль сердечного ритма (колебания парасимпатического отдела ВНС). Показатели высокочастотной составляющей спектра ВРС имели достоверные отличия в группах. В группе тренеров показатель превышал верхнюю границу нормы на 41% и был почти в 1,5 раза выше, чем в основной группе, в 8 раз выше, чем в группе контроля. Показатель высокочастотных волн в основной группе был выше нормы на 18% и в 5 раз выше, чем в группе контроля. Величина показателя HF в группе контроля нормы не достигала на 18%, что говорило о преобладании симпатической активности. На рис. 28-30 высокочастотные спектры соответствуют синему диапазону. Для уточнения направленности деятельности и преобладания симпатического или парасимпатического тонуса в ВНС нами проведена оценка доли различных диапазонов в общей мощности спектра и их соотношений. Для этой цели были использованы показатели мощности всех диапазонов волн в процентном виде - %HF, %LF, %VLF и соотношение симпатического и парасимпатического звеньев LF/HF, абсолютные значения которых в группах представлены в таблице 5. Оценка вегетативного баланса проводилась по соотношению уровней активности центрального и автономного контуров регуляции: нормотония 0,7-1,5; ваготония 0,7; симпатикотония 1,5 [4]. В группе тренеров и основной группе преобладающим был высокочастотный диапазон (см. рис. 31, 32), что свидетельствует об активности автономного контура регуляции, и показатель баланса ВНС находился в пределах эйтонии (номотонии). В группе контроля (рис. 33) доминировал низкочастотный диапазон волн с преобладанием центрального контура регуляции функций и показатель баланса соответствовал симпатикотонии. Соотношение диапазонов в группах наблюдения представлены на рисунке 34.
