Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение различных аспектов происхождения дыхательных ощущений и произвольного управления дыханием связано с перспективой развития у человека способности точно оценивать сдвиги различных параметров собственного дыхания и использования этой способности при произвольном контроле легочной вентиляции и для самооценки функциональных сдвигое в организме. Это имеет особое прикладное значение в клинике, профессиональной и спортивной подготовке.
Несмотря на то, что исследованием этой проблемы занимаются уже давно (К.М.Смирнов, 1965; A.Gu2,1975; К.С.Бреслав, 1975; В.К. Миняев,1978; J.Mead,1979; С.Н.Кучкин,198б; Е.П. Гора,1992 и др.), однако до сих пор многие вопросы еще недостаточно изучены, в частности, возможности человека в отношении самооценки параметров своего дыхания, и механизмов формирования ощущений их величины и динамики.
Вместе с тем расширение возможностей человека произвольно управлять своей дыхательной функцией открывает перспективу более быстрого и эффективного приспособления организма к экстремальным условиям обитания и деятельности в связи с освоением человеком все новых ареалов жизни и видов производственной деятельности, таких как высокогорье, подводный шельф, авиация и космос. Все более широко внедряются в клинику различные дыхательные упражнения, способствующие повышению резервов дыхательной системы (С.Н. Куч-кин, 1986), преодолению целого ряда патологических состояний, привитию навыков рационального дыхания (Н.А.Агаджанян и др., 1987). В спортивной практике произвольное управление дыханием может помочь решить основную задачу - повышение эффективности тренировочного процесса путем совершенствования механизмов адаптации к мышечным нагрузкам.
Исходя из вышеизложенного, способность оценивать сдвиги параметров дыхательной функции приобретает особое значение для разработки эффективных прикладных программ произвольного управления дыхания, что возможно только при получении осознанной информации о результатах такого управления (И.С.Бреслав, 1975).
Сведения об осознаваемости и самооценке отдельных параметров дыхания, которые и являются объектами произвольного управления, весьма отрывочны и малочисленны (И.С.Бреслав и др., 1974;
- 2 -N.Wolkove et al.,1981; M.Katz-Salamon, 1983). He совсем ясны ведущие механизмы происхождения дыхательных ощущений, лежащих в основе осознания и оценки параметров дыхательной функции, что предопределяет актуальность исследования данной проблемы.
Для последующего практического использования необходимо выяснение возможности и эффективности совершенствования способности человека оценивать изменения параметров собственного дыхания. Б качестве средства, способного помочь в решении этой задачи, может выступить методика биоуправления с обратной связью, показавшая свою высокую эффективность (С.Н.Кучкин, 1986).
В настоящей работе сделана попытка по возможности полного изучения способности человека оценивать основные параметры своего дыхания, управлять ими в заданном направлении и исследовались возможности совершенствования этих способностей.
Дель и задачи исследования. Целью исследования явилось изучение способности и точности оценки и управления основными параметрами функции внешнего дыхания человека, выяснение путей их совершенствования и механизмов лежащих в основе ощущений величины и динамики дыхательных параметров в покое и при различных функциональных нагрузках.
Б связи с этим были поставлены следующие задачи:
Установить точность самооценки и управления человеком основными параметрами собственной дыхательной функции в покое и при функциональных нагрузках;
Выяснить влияние афферентации разной модальности на способность оценивать и управлять параметрами дыхательной функции;
Изучить ведущие механизмы формирования дыхательных ощущений и произвольного управления дыханием у человека б покое и при функциональных нагрузках;
Выявить зависимость точности и характера оценки и управления параметрами дыхания от индивидуальных особенностей и привычной специфической деятельности человека;
Определить возможности совершенствования способности самооценки и управления параметрами функции дыхания.
Рабочая гипотеза. Способность человека оценивать и управлять своим дыханием основывается на полимодальной информации, поступающей от различных рецепторных полей дыхательной системы при ведущей роли афферентации от респираторной мускулатуры и зависит от индивидуальных особенностей организма и при специальной трениров-
ке совершенствуется.
Работа выполнена на кафедре физиологии и химии Волгоградской государственной академии физической культуры согласно плану важнейших исследований по физической культуре и спорту на 1986-199С г., тема 2.6.7. сводного плана НИР Госкомспорта СССР "Системное обоснование адаптации организма спортсменов к спортивной деятельности" (государственный регистрационный N 01.87.0.019818); на 1991- 1995 г.г. по теме 2.2.3. сводного плана НИР Госкомитета пс физической культуре и туризмі' РФ "Повышение эффективности тренировочного процесса спортсменов различного возраста и квалификации на основе использования принципов и механизмов биологической обратной связи", а также в рамках целевой программы научного совета по физиологии висцеральных систем РАН "Пути оптимизации функции дыхания при нагрузках, в экстремальных условиях и в патологии". Часть исследований выполнена в Институте физиологии им. И.П.Павлова РАН.
Научная новизна. Впервые определены границы возможностей и точность самооценки и управления отдельными параметрами функции дыхания в широком диапазоне их изменения у человека в нормальных условиях и при функциональных нагрузках.
Установлено, что в нормальных условиях ведущая роль в формировании ощущений величины дыхательных параметров принадлежит аф-ферентации от респираторной мускулатуры. Причем, вклад афферента-ции от мышц-инспираторов несколько больше, чем вклад афферентации от мышц-зкслираторов в генез дыхательных ощущений. При резистив-ных нагрузках вклад мышц-инспираторов и мышц-экспираторов зависит от респираторных маневров и соответствующей нагрузки.
Вместе с тем показано, что афферентная сигнализация от рецепторов легких, верхних дыхательных путей и хеморецепторов, может участвовать в формировании дыхательных ощущений или/и модулировать основной афферентный поток от дыхательной мускулатуры. Рецепторы верхних дыхательных путей в основном участвуют в различении малых величин дыхательных параметров.
Выявлено, что мышечная работа снижает точность оценки и ограничивает возможность управления параметрами дыхательной функции ввиду развития критических сдвигов в газовом гомеостазе.
Впервые установлена взаимосвязь способности оценивать и управлять параметрами дыхания с индивидуальными особенностями дыхательной системы и организма человека, показано влияние на эту
способность характера дыхания при специфической деятельности. Установлена возможность и высокая эффективность совершенствования способности оценивать и управлять параметрами дыхания посредством методики биоуправления с биологической обратной связью.
Теоретическая и практическая значимость работы. Выявленные закономерности оценки и управления дыхательными параметрами позволяют расширить представления о механизмах дыхательных ощущений, определяющих восприятие величины и динамики дыхательных параметров. Важное теоретическое и практическое значение имеют установленные в работе индивидуальные различия в способности оценивать и управлять параметрами дыхания, связанные с особенностями базального паттерна дыхания, вентиляторной чувствительностью к ведущему дыхательному стимулу - гиперкапническому, особенностями дыхания при специфической деятельности. Обнаружены особенности восприятия и управления параметрами дыхания у лиц различного пола и возраста.
Полученные сведения могут помочь оптимизировать и индивидуализировать и программы произвольного управления дыханием, а также должны учитываться при оценке функционального состояния дыхательной функции. Кроме того, способность воспринимать динамику параметров дыхательной системы может быть использована и непосредственно для самодиагностики глубины воздействия функциональных нагрузок. При профессиональной и спортивной подготовке это может способствовать значительному повышению эффективности процесса адаптации. Экспериментальный материал, полученный при определении эффективности метода биоуправления, может лечь в основу программ развития способности самооценки и управления дыхательными параметрами. Материалы проведенной работы могут найти применение в профессиональной и спортивной подготовке, в области оздоровительной физической культуры, е спортивной и клинической медицине.
Реализация полученных результатов и внедрение. Полученные в работе результаты были использованы в практике работы комплексной научной группы Проблемной научно-исследовательской лаборатории плавания при Волгоградской ГАФК по научно-методическому обеспечению подготовки сборной команды России по плаванию.
Основные положения диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре физиологии и химии Волгоградской ГАФК, на кафедре физиологии Тверского государственного университета (в лекционных курсах по общей и спортивной физиологии), на
- 5 -кафедре водных видов спорта Волгоградской ГАФК при преподавании
физиологических основ спортивного плавания.
Разработанные методические приемы исследования и установки внедрекы в практику научно-исследовательской работы лаборатории физиологии дыхания Института физиологии им К.П.Павлова РАН, нь кафедре физиологии и химии, кафедре спортивной медицины, ЛФК и гигиены Волгоградской ГАФК.
Результаты технического усовершенствования различных методических приемов подтверждены 16 удостоверениями на рационализаторские предложения, 13 из которых утверждены Комитетом по ФК и спорту при CM PCZCP.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
В нормальных условиях ведущим механизмом в формировании ощущений величины дыхательных параметров является афферентная информация от дыхательной мускулатуры, которая может модулироватьск импульсацией от рецепторов легких, верхних дыхательных путей к хеморецепторов.
-
Способность оценивать и управлять параметрами дыхания находится в определенной взаимосвязи с индивидуальными особенностями дыхательной системы и организма в целом, с характером дыхания при специфической деятельности человека.
-
Способность человека оценивать параметры дыхания и управлять ими весьма эффективно совершенствуется при использовании методики биоуправления с обратной связью.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 37 работах. Метериалы диссертации доложены: на XIX Всесоюзной конференции по физиологии мышечной деятельности Б Волгограде (1938 г.); ка Всесоюзном рабочем совещании проблемной комиссии АН СССР по теме "Пути оптимизации функции дыхания, г. Волгоград (1989 г.); на заседании Проблемной комиссии "Физиология дыхания" Научного Совета по физиологическим наукам АН СССР, г. Санкт-Петербург (1991 г.); на международной конференции "Современные достижения спортивной науки" во время Игр Доброй Воли, г. Санкт-Петербург (1994 г.); на Всероссийской конференции "Вопросы экспериментальной и клинической пульмонологии", г. Самара (1991 г.); ка Всероссийской школе-семинаре "Клиническая и экспериментальная физиология дыхания" в г. Бологое (1994 г.); на межрегиональной научной конференции "Сближение и взаимное обогащение национальных культур и науки - путь смягчения социально-экологичес-
- б -
ких ситуаций - проблемы физической культуры и спорта", г. Волгоград (1995 г.); на международном конгрессе "Физическая культура, спорт и здоровье нации", г. Санкт-Петербург (1996 г.).
Кроме того, были сделаны доклады на 7 симпозиумах и конференциях, на итоговых секционных и пленарных научных конференциях Волгоградской ГАФК, г.Волгоград (1993, 1994, 1995, 1996 гг.).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания методики проведения исследований, десяти глав, посвященных экспериментальным исследованиям, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографии и приложений. Работа содержит 345 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 24 таблищ. Список использованной литературы включает 414 названий, в том числе 201 иностранных авторов.