Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1 Общие вопросы регулирования физиологических функций и адаптации организма человека 10
1.2 Функциональные резервы и реакции организма на действие экстремальных факторов 18
1.3 Сердечная вариабельность как один из современных методов диагностики стресса 31
1.4 Психологический аспект экстремальной деятельности 43
Глава 2. Материалы и методы исследований 51
3.1. Организация исследований 52
3.2. Методы исследовани й 53
Глава 3. Результаты исследований и обсуждение 58
3.1 Результаты исследования показателей вариабельности сердечного ритма 58
3.2 Результаты психофизиологического исследования 82
Заключение 87
Выводы 102
Практические рекомендации 104
Литература 105
- Общие вопросы регулирования физиологических функций и адаптации организма человека
- Сердечная вариабельность как один из современных методов диагностики стресса
- Результаты исследования показателей вариабельности сердечного ритма
- Результаты психофизиологического исследования
Введение к работе
Стремительное развитие во многих странах мира экстремальных видов спорта, таких как парапланеризм, парашютизм, горнолыжный спорт и пр., в которых спортивная ситуация; часто приобретает стрессовый характер и сопровождается значительным психическим и эмоциональным напряжением, указывает на необходимость изучения: уровня напряжения регуляторных: систем в ответ на различные по характеру и продолжительности действия экзогенные стрессорные факторы. Представляется весьма важным дать научно-обоснованный ответ о влиянии экстремальных видов спорта на функциональное состояние организма и выявить какая сравнительная "цена** адаптации организма к каждому из указанных факторов (Агаджанян Н.А., Кислицын АЛ., 2002).
Как известно при стрессовом воздействии активируется деятельность всей симпатоадреналовой системы, происходит мобилизация
информационных, энергетических и структурных ресурсов организма. При этом усиливается функция кровообращения, активизируется дыхание, увеличивается кровоток в ЦНС, сердце, мышцах и других органах, вовлеченных в комплекс приспособительных реакций. Поэтому, сложность картины психологического,.эмоционального стресса может быть изучена и понята только при комплексном исследовании и анализе достаточно многих его проявлений. Наиболее перспективным методом, характеризующим общее состояние организма, является оценка функционального состояния кардиореспираторнои системы человека, как одного из важнейших звеньев в большинстве компенсаторно- приспособительных адаптационных процессов (Парин В.В., 1965; Казначеев В.П., 1977, 1980, 1983; АгаджанянН.А., 1978, 1994, и др.)
Сформулированные рядом исследователей (Баевский P.M., 1979-1984, 2001; Шпак Л.В., 2002; Akselrod S. et al 1981-1985 и др.) представления о вариабельности сердечного ритма, как интегральном показателе степени функциональной напряженности основных регуляторных систем организма,-позволяют использовать метод кардиоинтервалометрии для? оценки резистентности организма и динамики восстановительных процессов.
Среди факторов, определяющих влияние стресса на организм человека, выделяют различные индивидуально-психологические и личностные особенности, и, прежде всего, - эмоциональную устойчивость, обеспечивающую эффективную деятельность, целенаправленное поведение и способность сохранять высокую психическую и физическую г работоспособность, при действии мощных эмоциональных факторов в экстремальных условиях (Губарев Ю.М., Иовлев Б.В;, 1976; Щербатых Ю.В., Ивлева Е.И., 1998).
В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные данные о влиянии на организм человека экстремальных факторов различной природы. Однако, при этом практически отсутствуют сведения по
физиологической оценке реакций организма при действии экстремальных видов туризма и спорта. Изучению отдельных аспектов этой актуальной проблемы и посвящена настоящая работа.
Целью работы являлось изучение особенностей реакции кардиореспираторной системы у обследуемых, выполняющих различные виды экстремальной деятельности.
В задачи настоящего исследования входило:
Определить функциональные резервы и особенности реакции кардиореспираторной системы на воздействие экстремальных факторов вызванных занятием парапланеризмом, парашютизмом, горнолыжным спортом и боксом.
Выявить особенности вегетативной регуляции жизненно важных функций организма у людей занимающихся различными видами экстремальной деятельности.
По результатам психофизиологических исследований дать сравнительную характеристику типологических особенностей ВНД обследованных, занимающихся различными видами экстремальной деятельности.
Ранжировать экстремальные виды деятельности по степени напряжения важнейших функциональных систем организма ("цене адаптации").
Научная новизна.
В работе впервые охарактеризовано влияние на организм человека разного рода стресс-факторов. Получены новые данные о состоянии дыхательной и сердечно-сосудистой систем, характеризующие функциональные особенности организма лиц, занимающихся различными экстремальными видами спорта и туризма. Впервые установлены различия в
степени напряжения механизмов регуляции вегетативных функций. Проведено ранжирование и дана сравнительная оценка экстремальных видов деятельности по степени мобилизации функциональных резервов организма. Показано, что лица, впервые занимающиеся опасной для здоровья и жизни деятельностью, в отличие от спортсменов, имеют более высокий уровень напряжения адаптационных процессов, что характеризуется более: выраженной симпатикотонии, У горнолыжников-новичков показатели, отражающие напряжение регуляторных систем на 42% выше, чем у горнолыжников-инструкторов. Отмечены также - различия параметров в зависимости от природы экстремального - фактора - индекс вегетативного равновесия у боксеров до и после воздействия вырастает примерно в 5 раз, в то время как у горнолыжников он возрастает лишь в 2 раза, а у парашютистов-пожарников остается стабильным. Выявлена обратная зависимость между выраженностью стресс-факторов и психологическими особенностями личности (степень проявления нейротизма) у обследуемых спортсменов различной специализации и лиц экстремальных профессий.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты проведенных медико-физиологических исследований позволили установить динамику функционального состояния: кардиореспираторной системы во время занятия экстремальными видами спорта и использовать эти данные для оценки воздействия стресс-фактора на организм, что дает возможность ранжирования различных: видов экстремальной деятельности по степени: напряжения функциональных: резервов организма. Результаты психофизиологических исследований могут быть использованы, для профессионального отбора спортсменов и специалистов опасных профессий.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на XI Международном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 2003), на третьей Международной научной конференции студентов и молодых ученых "Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии" (Москва, 2004), на VI Международной научно-технической конференции "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии" (Владимир, 2004).
Публикации
По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ, в то числе одна статья в центральной печати.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы.
Материал изложен на 118 машинописных страницах, включает в себя 28 рисунков и 26 таблиц.
Список использованной литературы включает 151 наименования, из них 104 отечественных и 47 зарубежных авторов.
Общие вопросы регулирования физиологических функций и адаптации организма человека
Начиная с последних десятилетий XX в. в повседневной жизни всё чаще и чаше стало мелькать слово «стресс». Так называют в обиходе напряжённое психологическое состояние, возникающее у человека: при сильном эмоциональном потрясении.
Основоположником учения о стрессе является канадский ученый Ганс Селье (1907-1982 гг.). В 1936 г. в известном журнале "Нейче" (Природа) в разделе "Письма к редактору" в небольшой по размеру статье Г. Селье сформулировал свое представление о стрессе и одновременно ввел новое понятие - "синдром, вызываемый разными повреждающими агентами", или "общий адаптационный синдром", или "синдром биологического стресса". Сам термин "стресс" взят из области физики, он отражает явление напряжения, давления или силы,, прикладываемой к системе. Современные определения стресса звучат так: Стресс - это неспецифическая реакция организма на любое требование извне (Г. Селье, 1974).
Стресс — слово, которого большинство привыкло пугаться, или, по крайней мере, относиться негативно.. Однако, далеко не всякий: стресс вреден. К вредным с полным правом можно отнести хронический эмоциональный стресс с отрицательным знаком, а также очень сильный запредельный стресс. Но вот умеренный и даже сильный физический стресс тренирует организм, вырабатывает волю, закаляет дух. Поэтому его не следует полностью избегать, им надо пользоваться: как мощной природной оздоровительной процедурой (Симонов П.В., 1980; М.М.Хананашвили, 1980; Antonovsky А,, 1987).
Воздействие стресса на организм носит целостный характер сразу на многие, если не на все его физиологические системы. По выражению К.В.Судакова (1997), стресс проявляется как разветвленная системная реакция организма. Поведение человека и животных также является крайне чувствительным к действию стресса, а организующим фактором в системе поведения как раз является обеспечение адекватного ответа на; изменения внешней среды (Дерягина МЛ, Бутовская MJL, 1992; LeblancJ., 1969).
Известно, что при воздействии любого экстремального фактора как универсальный ответ организма возникает общий; адаптационный синдром (Г.Селье, 1960). В результате организм в зависимости от запаса функциональных резервов, силы и времени стрессорного воздействия, отвечает усилением деятельности регуляторных систем, что приводит к перенапряжению структур биосистемы и повышению тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. Таким образом, напряжение регуляторных систем — это интегральный ответ организма на весь комплекс воздействующих на него факторов запускающих целое звено биологически целесообразных адаптивных реакций.
Процесс адаптации - сложный процесс, захватывающий все уровни функциональной организации живых систем, - от молекулярного и клеточного до организменного. Первые стадии индивидуальной адаптации связаны с влиянием центральной нервной; системы и вегетативных функций с последующим включением гормональных звеньев (Парин В.В.,1965; Сафонов В.А., Ефимов В.Н., 1980; Казначеев В.П., 1983; Агаджанян Н.А., 1994; Maddi S.R., 1984). Существенное изменение условий окружающей среды сопровождается стресс-синдромом. При этом происходит мобилизация информационных, энергетических и структурных ресурсов организма и передача их в формирующуюся в процессе адаптации функциональную систему. При быстрой и контрастной смене условий окружающей среды процесс адаптации протекает более напряженно т.к. происходит более интенсивная мобилизация приспособительных механизмов. (Барбашова: З.И., 1969; Агаджанян Н.А., Воложин; А.И, 2001; Miyamura М., ShimaokK., 1980).
Физиологическая адаптация - устойчивый уровень активности и взаимосвязи функциональных систем и механизмов управления, целостного организма, обеспечивающий ему нормальную жизнедеятельность в новых условиях существования (Н.А. Агаджанян, 1978, 1988).
Для каждого организма существует оптимальная эндогенная и экзогенная экологическая среда. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижается. При этом организм, всякий раз при нарушении баланса, обеспечивает формирование нового гомеостати ческого состояния, которое позволяет достигать максимальной эффективности физиологических функций. и поведенческих реакций благодаря включению функциональных резервов.
Согласно современным представлениям под адаптацией понимают все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности человека, которые обеспечиваются на основе физиологических процессов, происходящих на клеточном, органном, системном І И организменном уровнях. В; литературе адаптацией; называют также выработанное в процессе эволюционного развития: приспособление биологической системы к различным условиям среды обитания (Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Т., 1988; West J.B., 1990; и др.).
Сердечная вариабельность как один из современных методов диагностики стресса
Как мы уже указывали, на действующий стрессор организм отвечает реакцией мобилизации (Сиротинин Н.Н, Барбашова, Агаджанян Н.А., Воложин А.И 2001 и др.)- Реакцию системы мобилизации функциональных резервов организма обеспечивает симпатическая нервная система, возбуждение которой влечет за собой изменения в состоянии внутренних органов и организма в целом. Происходит своеобразная 4 подготовка и адаптация организма к возможной экстремальной ситуации. При этом увеличивается частота и сила сердечных сокращений, происхо дит сужение кровеносных сосудов в органах брюшной полости, расширение коронарных и периферических сосудов, напряжение мышц, обеспечивающих психомоторную реакцию,, снижение тонуса мышц желудочно-кишечного тракта, торможение деятельности пищеварительных желез,. процессов пищеварения и выделения, усиление потоотделения. Стресс способствует также усилению свертываемости крови. Существуют различные методы, в той или иной степени позволяющие объективно оценить степень развития стресса. Прежде всего - это методы определения гормонов в крови:: кортизола, кортизона или; продуктов их метаболизма - 17-ГОКС (гидроксикортикостероиды), адреналина, і норадреналина. Чем выше уровень этих гормонов, тем выраженное степень стрессовых реакций. Так, в норме концентрация 17-ГОКС в плазме крови человека составляет 10-14 мкг/100 мл, при стресс-реакции 18-24, а при предельном стрессе - выше 24 мкг/100 мл крови. За сутки с мочой в норме экскретируется 4-5 мкг адреналина и 28-30 мкг норадреналина. При умеренном стрессе содержание адреналина возрастает до 10-15 мкг/сутки, норадреналина до 50-70 мкг/сутки, а в условиях предельного стресса - превышает 15 мкг/сутки, норадреналин - более 70 мкг/сутки. Среди других способов, позволяющих оценить интенсивность стрессового состояния, рекомендуют использовать электромиографию: особенно ценна; информация в отношении ЭМП мышц лба - чем выше интенсивность стресса, тем выше активность этих мышц, определение величины артериального давления (она возрастает при стрессе), а также различные психологические тесты.
Одними из наиболее заметных проявлений стрессорной реакции организма человека являются изменения, наблюдаемые на уровне его сердечно-сосудистой системы, что делает возможным диагностику стрессорного состояния по параметрам, характеризующим сердечнососудистую деятельность. (Р.М.БаевскиЙ, 1984)
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) — это современная методология, технология исследования и оценка состояния регуляторних систем организма, прежде всего функционального состояния различных отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Интерес к исследованию сердечных ритмов вызван убеждением, что в ритме сердца заложена информация о процессах, протекающих не только в самом сердце, но и в различных функциональных системах организма (Чепенко В.В.и др., 1999) и может являться индикатором адаптационных реакций всего организма (Парин В.В.и др., 1967).
Исследования ВСР были начаты в начале 60-х годов одновременно в космической медицине (Парин В.В.,. Баевский? P.M. и др., 1967) и клинической практике (Парин В.В., Баевский P.M., 1968; Жемайтите Д.И., 1972). В 1984 году вышла первая монография по анализу ВСР (Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З., 1984). В Западной Европе и США широкие исследования по ВСР пришлись на 80-е годы, и особенно активно это направление развивается в настоящее время. В 1996 году группой западных исследователей были разработаны рекомендации по стандартам измерения, физиологической интерпретации и клиническому использованию ВСР (Heart rate variability Standarts of Mesurement, Physiological Interpretation and Clinical Use. — Circulation, 1996), Однако в России не перестает использоваться кардиоинтервалография (КИГ), разработанная РМ.Баевским (1968), основанная на математическом анализе продолжительности временных пауз между сокращениями сердца. Кардиоинтервалография была дополнена построением скаттерграмм и гистограмм (Баевский; Р.М:, 1979). Это привело к тому, что в 1998 году впервые в мире был издан Атлас, ритмограмм (Миронова Т.Ф., Миронов В.А., 1998).
В настоящее время развиваются методологическое, физиологическое и клиническое направления исследований ВСР. Наряду с оценкой состояния симпатического и парасимпатического отделов ВНС, ВСР используется для понимания процесса активации различных регуляторных механизмов, обеспечивающих поддержание сердечно-сосудистого гомеостаза и адаптацию организма к изменениям внутренней и внешней среды, в том числе к разным стадиям стресса (Ситкин СИ., Голубев А.А,,. 1999). ВСР позволяет оценить состояние (напряжение) различных уровней гуморальной, гормональной, вегетативной и центральной корковой регуляции (Баевский P.M., Майоров О.Ю., 1999).
Результаты исследования показателей вариабельности сердечного ритма
Как мы уже указывали, задачей наших исследований являлось изучение особенностей реакции кардиореспираторной системы на воздействие экстремальных факторов вызванных занятием парапланеризмом, парашютизмом, горнолыжным: спортом и боксом и выявить особенности вегетативной регуляции жизненно важных функций организма. Кроме это предполагалось по результатам психофизиологических исследований дать сравнительную характеристику типологических особенностей ВНД обследованных и ранжировать экстремальные виды деятельности по степени напряжения важнейших функциональных систем организма ("цене адаптации"). Результаты проведенных нами исследований и данные литературы указывают на индивидуальную реакцию органов дыхания и сердечнососудистой системы на внешние раздражители к которым относится и стресс (Сизова М.В., 2003; Берсенев Е.Ю, 2002). Однако большинство ранее проведенных исследований посвященных влиянию стресса на организм проводили на школьниках, и студентах, и использовали в качестве модели стресса - сдачу экзаменов (Федоров Б.М., 1977; Завьялов А.В., Склярук Н.А., 1994; Щербатых Ю.В., 2000), что является скорее негативным, достаточно длительным стрессом, и практически не затрагивали такие виды экстремальной деятельности как парашютизм, парапланеризм, горнолыжный спорт и многие другие популярные виды спорта и туризма. Переносимость экстремальных факторов во многом зависит от функциональных резервов организма; человека и: способностью регуляторных систем адаптироваться к различным неблагоприятным условиям. В неадекватных условиях возникает необходимость постоянных адаптивных сдвигов со стороны жизненно важных функциональных систем организма. Эти изменения носят неспецифический характер и связаны с формированием устойчивой системы снабжения организма энергетическими субстратами и кислородом, для поддержания основных гомеостатических показателей. В обеспечении организма кислородом в экстремальных условиях принимают участие практически все важнейшие структуры организма, мобилизация которых способствует не только достаточному поступлению кислорода к жизненно важным органам и тканям, но и лучшей его утилизации из крови, а так же выведению из организма избытка углекислоты., В необычной экстремальной ситуации и эмоционального возбуждения организм человека реагирует увеличением частоты сердечных сокращений, дыхания, увеличением зрачка, различными проявлениями поведенческих реакций. Еще в 1932 г. А.В.Лебединским одним из первых изучал влияние прыжков с парашютом на организм человека. Он сконструировал для этих целей оригинальный прибор, который крепился к ранцу парашюта и позволял регистрировать у пилота дыхательные движения на протяжении всех этапов прыжка. Было установлено, что в момент прыжка у малоопытного парашютиста возникает задержка дыхания, длящаяся до полного раскрытия парашюта (рис.25).
Понятно, что сердечно-сосудистая система при этом также претерпевает значительное изменения. В 1957 г, Л. Гримак провел эксперимент с регистрацией пульса, дыхания, кровяного давления, сосудистого тонуса у опытного спортсмена-парашютиста, которому в гипнотическом состоянии внушалось выполнение реального прыжка с парашютом. Эти исследования подтвердили характер изменения дыхания, выявленные ранее А.В .Лебединским: в условиях реального прыжка. Было установлено, что изменение кровяного давления, сосудодвигательных реакций и частоты сердцебиений, наблюдаемые перед прыжком, не являются максимальными. Наиболее выраженно они проявляются при свободном падении и резко снижаются после раскрытия парашюта (рис.26), т.к. при раскрытии парашюта спортсмен делает, как правило, глубокий вдох (рис.25.). Перед приземлением снова; наблюдается изменение параметров кровообращения и дыхания (Л.Гримак, 1957) и понятно, что экстремальное состояние накладывает свой отпечаток на организм в течении некоторого времени после действия стрессорного фактора.
При проведении сравнительных исследований особенностей различные виды экстремальной деятельности представлялось интересным одновременно с этим провести анкетирование на выявление психических характеристик исследуемого контингента лиц. Сравнительный анализ результатов этих исследований позволили дать ответ с психофизиологической позиции, что испытывают люди занимаясь экстремальными видами спорта и туризма..
Результаты психофизиологического исследования
Достоверное изменение значения минутного объема дыхания в процессе исследований было выявлено у парапланеристов-пилотов, парапланеристов-новичков, обоих групп парашютистов и боксеров. У горнолыжников-инструкторов и парашютистов-пожарников наряду со снижением[ показателей дыхательного объема выявлено достоверное -снижение минутного объема дыхания, (МОД). Напротив, значительное увеличение МОД после воздействия экстремального фактора наблюдалось у парапланеристов-пилотов и боксеров. Вероятно, это вызвано физическими перегрузками сопровождавшими эмоциональное напряжение и как следствие у них выявлено выраженное увеличение до.
Анализ полученных экспериментальных данных по исследованию проходимости различных отделов трахеобронхиального дерева показывает, что в некоторых группах, обследованных на определенных уровнях наблюдается бронходилятационная; реакция, а также прослеживаются более высокие значения некоторых показателей внешнего дыхания..
Объяснение полученным данным может быть дано исходя из понимания І трех основных этапов течения процесса адаптации к измененным условиям внешней среды. С этой позиции; становится; вполне объяснимым; бронходиляционная реакция, наблюдаемая со стороны трахеобронхиального дерева в неадекватных условиях окружающей среды обитания. Многолетние исследования Н.А.Агаджаняна с сотрудниками, проведенные с целым комплексом разнородных экстремальных факторов показали, что в первой, аварийной фазе адаптации: к экстремальным условиям наблюдается мобилизация важнейших защитно-приспособительных регуляторных механизмов в виде генерализованной реакции со стороны жизненно важных функциональных систем организма.
Отличия в изменениях динамики параметров респираторной системы являются следствием различных причин, обусловленных характером экстремального воздействия таких как, физическая нагрузка, адаптация к природно-климатическим условиям, эмоциональным переживаниям и т.д. Не последнюю роль играет новизна ощущений и психофизиологическая подготовка. Так в наших исследованиях динамика параметров респираторной системы показала более выраженную реакцию у новичков: горнолыжников, парапланеристов и парашютистов.
Как и с реакцией сердечно-сосудистой системы, у пожарников-парашютистов отмечается стабильность основных параметров респираторной системы, что говорит о хорошей: профессиональной и психофизиологической подготовке обследуемых, адаптированных к стрессовым ситуациям. В то же время новички более остро и по времени продолжительно реагируют на новую, ранее неизвестную стрессовую ситуацию.
Однако, несмотря на выявленные изменения со стороны респираторной системы, можно констатировать, что только по одним этим показателям, в виду их незначительных изменений, не удается ранжировать группы обследуемых. Для оценки необходимо проводить комплексные исследования всей кардиореспираторной системы.
Известно, что типологические особенности высшей нервной деятельности играют важную роль в реакции организма на стрессовою ситуацию (Харитонова И.В., 1997; Jung C.G.,1979; Sharp D, 1994). Для выявления этих особенностей у различных групп обследуемых нами было проведено анкетирование с использованием теста Айзенка и Спилбергера-Ханина.
Анализ анкетных данных выявил, что лиц с высоким уровнем экстраверсии среди всех групп обследованных более чем в 2 раза больше (33%) чем с низким уровнем экстраверсии (12%) У остальных обследованных (55%) выявлен средний уровень. Разбив всех обследованных на новичков и профессионалов отметим, что соотношение экстраверты/интроверты остается практически одинаковым, из чего можно сделать вывод, что к экстремальным видам спорта более склонны люди с активным типом темперамента.
В результате анализа, выявлено, что 52% обследованных принадлежат типу темперамента с низким уровнем нейротизма, всего 10% с высоким уровнем нейротизма, а остальные 38% относятся к умеренному уровню нейротизма.
Из этого можно сделать вывод, что люди с высоким нейротизмом и принадлежащие к интровертам менее всего склонны к экстремальной деятельности и напротив, наиболее активными участниками экстремальной деятельности являются люди с низким уровнем нейротизма и относящиеся к экстравертам Проведенные нами сравнительные исследования открывают широкие перспективы для более глубокого изучения физических механизмов нейроиммунноэндокринных реакций организма при воздействии стрессогенных факторов различной природы.
