Введение к работе
Актуальность исследования. Значительное место в жизни определенной части студентов занимает спорт, который является в определенной мере антистрессовым фактором (А.А. Виру, 1980-1990). Спортивные физические нагрузки играют важную роль в формировании функциональных резервов организма (А.В. Чоговадзе, 1984; А.Г. Дембо, 1984, 1989; В.А. Карпман, 1988; А.А. Шаханова, 1998; А.Д. Викулов, 2001; Н.И. Иванова, 2003; J.P. Boineau, 2007; R. Almansbaa, E. Franchinib, 2007; D. Corrado, 2008). В то же время тренировочная и соревновательная деятельность параллельно с учебными нагрузками в вузе предъявляет повышенные требования к функциональным возможностям организма, что особенно характерно для спортивных игр, единоборств, легкой атлетики. Любое несоответствие объема и интенсивности физической нагрузки адаптивным возможностям организма может вызвать целый ряд изменений в функциональных системах гомеостатического уровня, изменить регуляторно-адаптивный статус организма, предопределяя настоящий и дальнейший ход адаптации (В.И. Томилин, 1994; Т.В. Красноперова, 2005; Ф.А. Иорданская, 2006; М.Г. Водолажская, 2008; В.Р. Горст, 2009; M. Joyner, E. Coyle, 2007; B.J. Maron, 2009; M.A. Rocha, 2011).
Вопросы влияния спортивных физических нагрузок на функциональное состояние и адаптивные возможности организма, как правило, рассматриваются без учета состояния регуляторных механизмов. Анализ выявляемых сдвигов физиологических параметров, даже в сопоставлении с мощностью выполненной работы, не позволяет получить исчерпывающую характеристику адаптационных возможностей организма, если не определяется другой важнейший показатель его функционального состояния – качество управления резервами. При этом ритм сердца, обусловленный двумя основными механизмами системы управления – центральным и автономным, рассматривается как достаточно объективный индикатор качества управления резервными возможностями целостного организма (В.В. Васильева, 1974; Н.А. Агаджанян, 1984, 2006; Р.М. Баевский, 1984-1999; В.М. Покровский, 1987-2010; Н.И. Шлык, 2009; Т.Е. Батоцыренова, 2011; А.А. Кузьмин, 2011; M. Pomeranz, 1985; R. Zhang, 2002; L.T. Uusitalo, 2007). Переход от срочного этапа к устойчивой долговременной адаптации под влиянием спортивных физических нагрузок основан на формировании функциональных изменений, прежде всего, в сердечно-сосудистой системе и в ее регуляторных механизмах (Н.И. Шлык, 2000-2011; И.И. Шумихина, 2005, В.М. Михайлов, 2005; О.А. Бутова, 2005; А.А. Кузьмин, 2011).
В плане сказанного представляется актуальным исследование влияния спортивных физических нагрузок различной направленности на качество регулирования и адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы.
Поставленная для рассмотрения фундаментальная проблема адаптационной физиологии требует системного подхода. В функциональную адаптивную систему, обеспечивающую конечный спортивный результат, входит наряду с сердечно-сосудистой и дыхательная система, как адаптационно-ресурсная составляющая организма, играющая важную роль в обеспечении гомеостаза (С.Б. Тихвинский, 1975; Ю.М. Шапкайц, 1984; Т.Д. Кузнецова, 1989; Е.А. Трутнева, 1999; А.Б. Иванов, 2004; О.А. Бутова, 2008-2010; И.С. Беленко, 2010). В данном контексте показатели функциональных и резервных возможностей дыхательной системы могут служить дополнительным инструментом для более тщательного анализа развития долговременных механизмов адаптации организма под влиянием регулярных спортивных физических нагрузок (И.С. Бреслав, 1991; В.М. Покровский, 2010; Э.М. Османов, 2007; A.T. Lovering, H.C. Haverkamp, 2005).
Несмотря на большое количество исследований, посвященных проблемам адаптации кардиореспираторной системы к спортивным физическим нагрузкам, отсутствуют достаточные сведения о характере вегетативной регуляции сердечного ритма, формировании функциональных резервов кардиореспираторной системы, закономерностях перестроек в регуляторно-адаптивном статусе организма студентов в условиях различных форм организации спортивной деятельности в вузе. При этом функционально-адаптивные перестройки в рамках секционных занятий спортом у студентов, не имеющих спортивного разряда, практически не изучены, что не позволяет эффективно решать вопросы оптимизации двигательной деятельности для сохранения здоровья и восстановления работоспособности, проводить соответствующие профилактические и коррекционные мероприятия по предупреждению психоэмоциональных перегрузок в процессе обучения в вузе.
Цель диссертационного исследования: определить влияние спортивных физических нагрузок на регуляторно-адаптивные возможности кардиореспираторной системы организма студентов.
Задачи исследования:
выявить изменения показателей вариабельности сердечного ритма и определить состояние регуляторно-адаптивных механизмов организма в покое и в условиях активной ортостатической пробы у квалифицированных спортсменов (дзюдо, легкая атлетика), а также студентов, не занимавшихся и занимавшихся спортом в режиме спортивных секций (футбол, баскетбол);
идентифицировать регуляторно-адаптивный статус исследуемого контингента, определить тип адаптации сердечно-сосудистой системы в пределах каждой исследуемой группы;
определить уровень регуляции сердечно-сосудистой системы по динамике показателей вариабельности сердечного ритма при проведении активной ортостатической пробы при разных типах адаптации;
выявить состояние функциональных и резервных возможностей системы внешнего дыхания, определить взаимосвязь показателей легочной вентиляции с типом адаптации сердечно-сосудистой системы у исследуемого контингента, установить характер адаптивных возможностей кардиореспираторной системы студентов в зависимости от спортивной специализации и квалификации;
определить степень и характер корреляционных взаимосвязей параметров сердечно-сосудистой и респираторной систем у квалифицированных спортсменов.
Теоретико-методологическая основа исследования. Методологической основой исследования являются системный подход (П.К. Анохин, 1935-1974; К.В. Судаков, 1976-1999); роль индивидуальных приспособительных возможностей организма человека в повышении своей жизнедеятельности, биологической надежности (Э.М. Казин и др., 2000; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003; Р.М. Баевский, 1979-2005); доминирующей роли деятельности в развитии человека (В. П. Казначеев и др., 1964-1999; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003).
Теоретическую основу исследования составляют научные идеи теории функциональных систем (П.К. Анохин, 1935-1974; К.В. Судаков, 1987-1999), теорий адаптации и стресса (Г. Селье, 1960-1992; В.П. Казначеев, 1980-1999; Ф.З. Меерсон, 1973-1993; Н.А. Агаджанян, 1994-2003); теоретические представления о доминировании роли сердечно-сосудистой системы в процессах адаптации (В.В. Парин, 1962-1967; А.Г. Дембо, 1954-1990; А.А. Виру, 1974-1990; В.Л. Карпман, 1964-1993; Р.М. Баевский, 1980-2005; Н.А. Агаджанян и др., 1994-2003), концепция физиологии активности (Н.А. Бернштейн, 1926-1966); принципах сердечно-дыхательного синхронизма у человека (В.М. Покровский и др., 1973-2010), о принципах донозологической диагностики (Р.М. Баевский, 1980-2005; В.П. Казначеев, 1980-1999; Э.М. Казин и др., 2001; А.В. Шаханова и др. 1998-2001); формирование физической культуры личности (К.Д. Чермит, 2002; В.К. Бальсевич, 2003; М.Я. Виленский, 2004-2012).
Научная новизна работы заключается в том, что с использованием комплексного подхода впервые установлено:
снижение церебрального эрготропного влияния, усиление вклада HF-волн в общий спектр вариабельности сердечного ритма в покое у студентов, что свидетельствует об улучшении регуляторно-адаптивных возможностей, ослаблении корково-подкорковых влияний на работу сердца, активации процессов саморегуляции, энергосберегающем поведении организма. Под влиянием систематических спортивных физических нагрузок унификация высокого регуляторно-адаптивного статуса происходит только у квалифицированных легкоатлетов (в 100,0% случаях), тогда как у 13,0% квалифицированных дзюдоистов, 53,0% футболистов и 42,0% баскетболистов наблюдается высокая централизация управления сердечным ритмом на фоне снижения резервных функциональных возможностей организма;
среди студентов, не занимавшихся спортом, отсутствует контингент с высоким регуляторно-адаптивным статусом, наблюдается наиболее высокий процент (53,0%) с неудовлетворительной адаптацией – существенным преобладанием в модуляции сердечного ритма симпатического компонента, нарушениями функциональных тормозных вегетативных влияний;
три типа адаптации по уровню резервных возможностей систем регуляции сердечно-сосудистой системы независимо от режима двигательной активности студентов: с высокой степенью адаптации в спектре вариабельности ритма сердца превалирует парасимпатическое звено регуляции, особенно у квалифицированных легкоатлетов; с напряжением регуляторных механизмов снижаются функциональные резервы регуляции ритма сердца на фоне повышения тонуса симпатического отдела и усиления центрального контура регуляции, особенно у футболистов; а с неудовлетворительной адаптацией – резко возрастает вклад очень медленных волн (VLF) в общую мощность спектра, что приводит к значительному усилению центрального контура регуляции сердечной деятельности и сопряжено с высоким напряжением механизмов регуляции сердечной деятельности, особенно среди студентов, не занимающихся спортом;
при проведении активной ортостатической пробы среди контингента с высокой степенью адаптации у квалифицированных легкоатлетов наблюдается автономный вариант регуляции, свидетельствующий о высокой ортостатической устойчивости; у дзюдоистов, футболистов и баскетболистов – автономно-центральный, когда церебральный эрготропный компонент усиливает свое влияние – автономно-центральный вариант регуляции у легкоатлетов и дзюдоистов с напряжением регуляторных механизмов, центральный – у футболистов и баскетболистов; с неудовлетворительной адаптацией – у всех центральный вариант регулирования сердечной деятельности, свидетельствующий об ортостатической неустойчивости, высоком напряжении регуляторных механизмов, энергодефицитном состоянии;
студенты с высокой степенью адаптации сердечно-сосудистой системы, особенно квалифицированные легкоатлеты-бегуны, имеют самые высокие значения показателей легочной вентиляции и бронхиальной проходимости в дистальных отделах, напротив, с неудовлетворительной адаптацией – снижение показателей экономичности и эффективности легочной вентиляции, что в большей мере характерно для не занимающихся спортом;
тесные достоверные корреляционные связи между показателями сердечно-сосудистой и респираторной систем у квалифицированных спортсменов, при этом у легкоатлетов на фоне высокого регуляторно-адаптивного статуса происходит снижение количества корреляционных связей, что указывает на усиление пластичности межсистемных связей, оптимизацию функционального состояния кардиореспираторной системы.
Положения, выносимые на защиту:
-
Экономизация функций сердечно-сосудистой системы под влиянием спортивных физических нагрузок, особенно у квалифицированных легкоатлетов, происходит за счет усиления влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, уменьшения вклада медленных (LF) и очень медленных (VLF) волн в общую мощность спектра, снижения церебрального эрготропного влияния, что является необходимым условием эффективности и экономичности мышечной деятельности.
-
В пределах каждой спортивной группы не зависимо от специализации существует три типа адаптации, различающиеся по уровню резервных возможностей систем регуляции организма. При этом внутри каждого типа адаптации существуют различия в количественно-качественных показателях регуляторно-адаптивного статуса в зависимости от характера спортивных физических нагрузок. Оценка регуляторно-адаптивного статуса позволяет привести нормативные требования к спортивным физическим нагрузкам в соответствие с функциональными и адаптивными возможностями кардиореспираторной системы.
-
Наиболее благоприятное сочетание централизации и автономности управления ритмом сердца, приводящее к развитию высокого уровня адаптации сердечно-сосудистой системы, устанавливается у квалифицированных легкоатлетов-бегунов. Данная сбалансированность активности различных звеньев адаптивно-регуляторных механизмов отсутствует у студентов с неудовлетворительной адаптацией, у которых не зависимо от спортивной специализации и характера тренировочного процесса наблюдается напряжение регуляторных систем и снижение функциональных резервов механизмов регуляции ритма сердца, а в условиях активной ортостатической пробы выявляется центральный вариант регуляции с высоким включением надсегментарных механизмов.
-
Характер формирования системы внешнего дыхания у студентов в условиях спортивных физических нагрузок определяется спортивной специализацией, квалификацией и типом адаптации сердечно-сосудистой системы.
-
Степень и характер взаимосвязи параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем отражают процессы регулирования физиологических и функциональных резервов организма и являются корреляционным методом качественно-количественной оценки регуляторно-адаптивного статуса организма.
Теоретическая значимость. Результаты настоящей работы уточняют и расширяют современные представления о физиологических механизмах долговременной адаптации к спортивным физическим нагрузкам на основе интегрального подхода к оценке уровня регуляторно-адаптивных возможностей, дополняют и углубляют теории общей адаптации и стресса.
Комплексная оценка регуляторно-адаптивного статуса с использованием корреляционного анализа двух важнейших вегетативных функций – сердечной деятельности и дыхания – расширяет современные представления в области теории функциональных систем, углубляет концепцию о системе кровообращения как главном индикаторе адаптационных реакций целостного организма, дает объективную возможность разделить контингент в спортивных группах по типам адаптации, приблизиться к раскрытию механизмов индивидуальной адаптации, получить теоретическое обоснование дифференцированного подбора объема спортивных физических нагрузок, эффективно управлять адаптационным процессом, влияя на отдельные его звенья; предупреждать процессы дезадаптации при занятиях студентов не только легкой атлетикой и дзюдо на базе спортивных факультетов, но и в режиме спортивных секций.
Практическая значимость работы. Регистрация показателей вариабельности сердечного ритма и внешнего дыхания позволяет в режиме мониторинга определять регуляторно-адаптивные возможности организма, прогнозировать риск развития дезадаптации. Полученные результаты могут быть использованы для разработки системы допускового контроля к тренировочным занятиям и соревнованиям, прогнозирования перетренированности и переутомления, разработки мер, направленных на предотвращение срыва адаптационных процессов. Выявленные особенности регуляторно-адаптивного статуса студентов в зависимости от спортивной специализации и квалификации могут быть использованы в практике врачебного контроля как критерий оценки функционального состояния для выявления донозологических состояний, окажут помощь тренерам, преподавателям физической культуры в осмыслении способов конструирования медико-биологических и педагогических процессов, а также для создания инновационных здоровьесберегающих технологий.
Перспективным направлением в профессиональном и массовом студенческом спорте может стать использование полученных модельных характеристик регуляторно-адаптивного статуса в зависимости от вида спорта и квалификации, выделенных трех типов адаптации, систематизированных по уровню регуляторно-адаптивных возможностей кардиореспираторной системы, а также для системы комплектования спортивных групп, перевода в группу высшего спортивного мастерства, подбора индивидуального объема физической нагрузки в целях достижения высокой тренированности и минимизации физиологической «цены» адаптации.
Результаты исследования могут быть использованы при подготовке учебников, учебных и методических пособий, специальных курсов физиологического и педагогического характера; в системе подготовки специалистов по спортивной и общей физиологии, спортивных тренеров; внедрены в учебный процесс биологических и спортивных факультетов университетов, педагогических вузов, институтов физической культуры.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на первых международных Беккеревских чтениях (Волгоград, 2010); XXI Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); III Съезде физиологов СНГ (Ялта, Украина, 2011); VII ежегодной науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 2011); XIII международной молодежной научно-практической конференции «Человек и космос» (Днепропетровск, Украина, 2011); Всеросс. научно-практической конф. с международным участием «Ресурсы конкурентоспособности спортсменов: теория и практика реализация» (Краснодар, 2011); V Всеросс. симпозиуме с международным участием «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение» (Ижевск, 2011); Всеросс. конф. «Ресурсы конкурентоспособности спортсменов: теория и практика реализации» (Москва, 2012); научных конференциях молодых ученых и аспирантов «Наука. Образование. Молодежь» (Майкоп, 2009, 2010, 2011, 2012).
По материалам диссертации опубликовано 20 работ, из них 7 – в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ.
Внедрение результатов исследования. Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 г., код ГРНТИ 14.35.17; 14.01.21, № проекта 2.2.2.4/6991; 2009-2011 г., код ГРНТИ 14.01.21, 14.35.17; 14.01.79, № проекта 2.2.3.3/1122), по аналитической ведомственной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг» (код ГРНТИ 34.39.55,87.24.27 № госконтракта 14.740.11.0178), а также по тематическому плану научно-исследовательских работ ВУЗов, проводимых по заданию Минобрнауки РФ в 2007-2011 гг (ЕЗН, код ГРНТИ 14.01.21; 34.39.51, № проекта 1.4.07).
Теоретические положения и выводы настоящей работы используются в учебно-тренировочном процессе ИФК и дзюдо. Материалы диссертационного исследования, касающиеся влияния занятий спортом на регуляторно-адаптивные возможности кардиореспираторной системы организма студентов, были внедрены в учебный процесс Адыгейского государственного университета в рамках дисциплин предметной подготовки «Адаптация организма к условиям внешней среды» и «Избранные главы физиологии человека».
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 200 страницах компьютерного текста, работа содержит 15 таблиц, иллюстрирована 17 рисунками, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной главы, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя используемой литературы, включающего 411 отечественных и 80 иностранных источников.
