Психофизиологический анализ функционального состояния стрелка в период прицеливания Салихова, Роксана Назыфовна

Введение к работе

Актуальность проблемы. В последнее время в физиологических исследованиях все чаще принимают участие спортсмены высшей квалификации, благодаря чему появляется уникальная возможность изучить нейробиологические механизмы высшего уровня регуляции движений. В частности, одним из актуальных вопросов является выявление и анализ нейрофизиологических основ высокой результативности в сложно- координационных и точностных видах спорта, например, в стрельбе. В этом виде спорта успешность выступления на соревнованиях в первую очередь зависит от сложной и тонкой координации движений в период прицеливания, во время которого стрелок наводит оружие на цель, стабилизирует положение тела и, удерживая оружие, производит выстрел.

Актуальным и перспективным является поиск надежных физиологических маркеров оптимального для выполнения сложнокоординационных и точностных действий функционального состояния. Действительно, результаты такого исследования могут быть применены в различных областях деятельности человека, например, при оценке функционального состояния и тренировке спортсменов (Harkness, 2009; Babiloni et al., 2011), подготовке сотрудников силовых ведомств (Блеер и др., 2006) и обучению музыкантов (Базанова, Штарк, 2004).

Наибольший интерес представляет изучение физиологических процессов, происходящих в организме в период подготовки к выстрелу, и выявление особенностей функционального состояния у спортсменов, достигших наивысших результатов в стрельбе и выступающих на уровне Олимпийских игр и чемпионатов мира.

Известно, что у стрелков высшей квалификации в период прицеливания на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) наблюдается выраженный по сравнению с испытуемыми, не имеющими спортивных достижений в стрельбе, альфа-ритм (Блеер и др, 2006; Haufler et al, 2000; Hatfield et al., 2004). Более того, выявлена связь его амплитуды с точностью выстрела (Loze et al, 2001).

Эти уникальные особенности ЭЭГ высококвалифицированных стрелков связывают со снижением кортикальной активности, которое достигается за счет «экономии» усилий при совершении действий на автоматийном уровне (Landers et al., 1994; Haufler et al., 2000; Kerick et al., 2004; Babiloni et al., 2010).

Ряд исследователей, однако, полагает, что высокоамплитудный альфа-ритм может являться результатом перераспределения внимания в период прицеливания (Loze et al., 2000; Baumeister et al., 2008; Del Percio et al., 2009). Некоторые исследователи считают, что альфа-ритм, хорошо выраженный во время некоторых видов деятельности, в частности, во время прицеливания, является маркером активного подавления деятельности несвязанных с заданием областей коры (Kerick et al., 2007; Klimesch et al., 2007; Jensen, Mazaheri, 2010). Однако ни одна из предложенных в литературе гипотез не является общепринятой.

Не менее противоречивым и важным является вопрос о причинах снижения частоты сердечных сокращений, которое наблюдается в период прицеливания у стрелков высшей квалификации (Konttinen et al., 1992; Boutcher et al., 1990; Tremayne, Barry, 2001).

На сегодняшний день вопрос о нейрофизиологических механизмах, лежащих в основе высших достижений в стрелковом спорте, остается открытым и требует дальнейшего изучения. Так как в большинстве работ оценивается только общая мощность альфа-диапазона ЭЭГ, представляется интересным проведение более детального анализа ритмики данного диапазона для выявления возможной функциональной неоднородности его компонентов. Кроме того, следует провести ряд контрольных экспериментов, позволяющих оценить влияние факторов, сопровождающих выстрел, и отдельных действий спортсмена на исследуемые физиологические показатели.

Цели и задачи исследования. Целью данной работы являлось выявление физиологических особенностей и поиск маркеров функционального состояния спортсмена, лежащего в основе высокой результативности стрельбы. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Разработать и апробировать методику регистрации физиологических показателей спортсмена непосредственно на огневом рубеже, во время выполнения серии выстрелов.

2. Изучить изменения физиологических показателей спортсменов различной квалификации в период, предшествующий выстрелу.

3. Сравнить показатели электроэнцефалограммы, дыхания и частоты сердечных сокращений у стрелков высшей квалификации и у добровольцев, не имеющих спортивных достижений в стрельбе.

4. Подробно изучить альфа-диапазон электроэнцефалограммы спортсменов высшей квалификации в состоянии спокойного бодрствования и во время прицеливания.

5. Оценить возможное влияние специфических действий стрелка и факторов, сопровождающих выстрел, на электроэнцефалограмму и частоту сердечных сокращений стрелков высшей квалификации.

6. Изучить влияние дозированной физической нагрузки на физиологические показатели и результативность стрельбы добровольцев, имеющих средний уровень стрелковой подготовки.

7. Оценить влияние длительной задержки дыхания на физиологические показатели участников эксперимента.

Научная новизна работы. В работе впервые произведена комплексная оценка физиологических коррелятов функционального состояния у профессиональных стрелков широкого спектра квалификаций (от кандидатов в мастера спорта до заслуженных мастеров спорта, призеров Олимпийских игр и чемпионатов мира) в период прицеливания. В работе подробно рассмотрены три поддиапазона альфа-активности при анализе электроэнцефалограммы в период прицеливания. Впервые показано, что возникающая в процессе прицеливания у высококвалифицированных спортсменов альфа-активность значительно отличается по доминирующей частоте и характеру проявления от альфа-ритма в его классическом понимании. Выполнены исследования, позволяющие исключить обсуждаемое в литературе возможное влияние факторов, сопровождающих выстрел, и действий стрелка при прицеливании на выявленные особенности физиологических показателей стрелков высшей квалификации. Установлено, что на высших уровнях спортивного мастерства улучшение результативности связано уже не с выработкой автоматизированных навыков, а с перераспределением внимания на кинестетические ощущения и с умением спортсмена сформировать особое функциональное состояние нервной системы.

Научно-теоретическое и практическое значение работы. Результаты исследования расширяют современные представления о физиологических основах проявлений наивысших возможностей организма человека при совершении сложнокоординационных и точностных действий. Полученные результаты имеют важное теоретическое значение для понимания механизмов и функциональной роли различных ритмических составляющих альфа- диапазона электроэнцефалограммы человека.

Практическая значимость работы заключается в выявлении маркеров функционального состояния, оптимального для совершения точного выстрела. Полученные в работе данные могут служить основой для создания тренажеров с биологической обратной связью, перспективных с точки зрения обучения спортсмена навыкам оптимального функционирования в период, предшествующий выстрелу. Применение биологической обратной связи в процессе тренировок позволит существенно ускорить процесс подготовки высококвалифицированного стрелка.

Методика регистрации физиологических показателей непосредственно во время стрельбы была использована для усовершенствования 8-канального беспроводного полиграфа «КАРДи3-9» («МКС», Россия) и разработки технологии его применения в стрелковом спорте.

Результаты и разработанные методические подходы используются при чтении лекционного курса «Электрофизиология головного мозга с основами клинической электроэнцефалографии» и при проведении летней практики «Методы психофизиологии» для студентов кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Положения, выносимые на защиту:

7. 1. Выраженность альфа-диапазона в период прицеливания зависит от уровня спортивного мастерства. Значительные изменения происходят при достижении спортсменом уровня мастера спорта.

   2. Во время прицеливания у стрелков высшей квалификации появляется новый пик на спектре в альфа-диапазоне ЭЭГ, который находится в более высокочастотной по сравнению с состоянием спокойного бодрствования с закрытыми глазами области (11-14 Гц). Непосредственно перед выстрелом наблюдается выраженное снижение частоты сердечных сокращений.

   3. Изменения электроэнцефалограммы и частоты сердечных сокращений, выявленные у высококвалифицированных стрелков, не связаны с частичной сенсорной депривацией, фиксацией взора на мишени, мышечным напряжением и негативным воздействием факторов выстрела.

   4. Характерные изменения электроэнцефалограммы и частоты сердечных сокращений в период прицеливания у стрелков высшей квалификации

   являются признаками сформированного специфического функционального состояния, необходимого для идеального выполнения выстрела.

   7. 5. Дозированная физическая нагрузка средней интенсивности не приводит к изменениям результативности стрельбы.

      6. Длительная задержка дыхания не снижает результаты теста на внимание и не приводит к значимым изменениям в электроэнцефалограмме.

      Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на IV Международной научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения П.Г.Богача, (Украина, Киев, 2008); на V Всероссийской с международным участием школе-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности (Россия, Москва, 2009); на XII Всероссийской медико- биологической конференции молодых исследователей «Фундаментальная наука и клиническая медицина» (Россия, Санкт-Петербург, 2009); на XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Россия Калуга, 2010); на Всероссийской молодежной школе «Нейротехнологии: Биоэкономика, основанная на знаниях» (Россия, Бекасово, 2010); на Второй всероссийской научной школе «Нейробиология и новые подходы к искусственному интеллекту и науке о мозге» (Россия, Таганрог, 2011); на Втором международном конгрессе по нейробиологии и психофармакологии (Греция, Салоники, 2011); на IV Всероссийской с международным участием конференции по управлению движением (Россия, Москва, 2012); на XIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2012" (Россия, Москва, 2012); на XI Конференции молодых ученых, специалистов и студентов ИМБП РАН (Россия, Москва, 2012).

      Диссертация апробирована на заседании кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова 13 декабря 2012 года.

      Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 18 научных публикациях, включая 2 статьи в журналах, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов ...» ВАК РФ и 2 публикации в материалах международных конференций.

      Объем и структура диссертации. Текст диссертации изложен на 170 страницах и состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием методики исследования, собственных экспериментальных данных и обсуждения полученных результатов, выводов и списка литературы. Диссертация содержит 47 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает 135 источников, 39 из которых - на русском языке, 96 - на иностранных языках.

      Похожие диссертации на Психофизиологический анализ функционального состояния стрелка в период прицеливания

      

      Сравнительный анализ состояний и физиологической активности хвостатого ядра по данным динамики сверхмедленных процессов головного мозга человека Кирьянова Раиса Евгеньевна

      

      Анализ функционального состояния эмбрионального нейротрансплантата коры головного мозгаГафиятуллина Гюзяль Шамилевна

      

      Сравнительный анализ ауторегуляции функционального состояния у шимпанзе (Pan troglodytes) и детей при достижении целиЧернов Артём Николаевич

      

      Анализ морфо-функционального состояния и адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы здоровых мужчин тюменской популяции и лиц с гипертрофией миокарда левого желудочкаМартынова Елена Александровна

      

      Анализ психофизиологических показателей функционального состояния человека-оператора в условиях монотонной деятельностиГусева Надежда Леонидовна

      

      Факторный анализ как диагностический метод оценки состояния кардио-респираторной системы и форменных элементов крови у здоровых людейПотуданская Мария Геннадьевна

      

      Возрастная характеристика ритма сердца и состояния мозговых сосудов с учетом результатов анализа крови у преподавателей вузаИгнатьев Данила Игоревич

      

      Дифференцированный подход к анализу и оценке физиологических критериев функционального состояния организма спортсменов : на примере автономной нервной и сердечно-сосудистой системБессчастная Виктория Владимировна

      

      Спектрально-корреляционный анализ магнитных энцефалограмм при различных функциональных состояниях головного мозгаСемечкин Руслан Андреевич

      

      Вейвлет-анализ вариабельности сердечного ритма в оценке функционального состояния регуляторных систем организма человекаРунова Екатерина Владимировна