Введение к работе
Актуальность темы. Исследование состояния параметров организма человека на Севере РФ при массовых обследованиях больших сообществ (групп населения) требует разработки новых системных подходов и методов. Особое место в подобных исследованиях занимают вопросы идентификации особенностей саногенеза и перехода от нормы к патологии в условиях ХМАО-Югры.
Известно, что любая физическая нагрузка, рассматриваемая как управляющее воздействие в работе биологических динамических систем (БДС), к которым относятся и функциональные системы организма (ФСО) человека, способна резко улучшить параметры вектора состояния организма человека (ВСОЧ) и переводить организм спортсмена из ваготонии в симпатотонию. Такое управляющее воздействие вызывает коррекцию не только параметров ФСО, но и состояния здоровья индивидов в целом, что особенно важно в условиях действия экологически неблагоприятных факторов Севера РФ (В.Н. Катюхин, Д.В. Бажухин И.Ф. Бажухина, 2000). Особенности движения ВСОЧ в фазовом пространстве состояний (ФПС) при динамических нагрузках в виде плавания представляет особый интерес в общем контексте развития системных и биофизических исследований, в аспекте восстановительной медицины и использования плавания для коррекции патологических состояний ФСО в условиях Севера РФ, так как именно в Югре этот вид нагрузки наиболее доступен и эффективен в длительный зимний период жизни (до 8 месяцев зима) населения.
Существенно, что двигательная деятельность является одним из наиболее важных факторов укрепления и сохранения здоровья, а в спорте она способствует повышению физической работоспособности и достижению особо значимых результатов. Это очень важно сегодня для Югры, когда наблюдается в последние годы резкое снижение двигательной активности (гиподинамия) у большинства населения округа. Проблема гипокинезии в суровых природно-климатических условиях Севера РФ повышает свою значимость в Югре из-за повышения требований к адаптационным возможностям организма человека, пытающегося в связи с ростом благосостояния поддержать удовлетворительное состояние вегетативных функций организма (А.П. Авцын и соавт., Е.Р. Бойко, А.В. Ткачев,1992, Н.Р., В.И.Хаснулин и соавт.,1995, С.Г.Кривощеков, Г.М.Диверт,2001., Еськов В.М и др., 2004).
Кардио-респираторная система, как одна из наиболее значимых ФСО, обеспечивает не только адаптацию организма к физическим нагрузкам, но и отражает динамику процессов восстановления функций организма (Н.А. Агаджанян,1981, В.Л. Карпман с соавт., 1988, А.Г. Дембо, Ю.М. Шацкайц, 1991). Систематические физические нагрузки расширяют адаптационные возможности, повышают стрессоустойчивость организма человека. Известно, что молодежь, и в частности студенты, постоянно испытывают воздействие разнообразных стрессовых факторов, в числе которых выделяются психоэмоциональные перегрузки, гипокинезия, экологические и другие неблагоприятные факторы внешней среды Обского Севера РФ. Особо это актуально после длительного проживания в этих условиях, что довольно часто зачастую оказывается трудно переносимым для организма человека.
Адаптивные реакции к внешним воздействиям лимитируются возможностями сердечно-сосудистой системы (В.А.Парин, 1965; Ф.З.Меерсон, 1978, А.И Григорьев, Р.М Баевский, 1980-2006). Для оценки функционального состояния и адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы необходимо исследовать деятельность сердца не только в условиях относительного покоя, но и при выполнении физических нагрузок (Ф.Г.Ситдиков, Ю.С.Ванюшин, А.Т.Исхакова, 1996, В.М. Еськов, О.Е. Филатова 1996-2009гг). При этом эффективность адаптации организма к различным видам деятельности определяется степенью зрелости механизмов регуляции функций. Один и тот же конечный приспособительный результат может быть, достигнут за счет различного уровня напряжения адаптационных механизмов (Р.М.Баевский, А.П.Берсенева, 1997). В этой связи спортивная деятельность при плавании имеет ряд физиологических особенностей, что отличает плавание от физической работы в обычных условиях. Среди таких особенностей, обусловленных механическими факторами, выделяют движение в плотной водной среде, горизонтальное положение тела и большую теплоемкость воды. В этой связи использование плавания в реабилитационных мероприятиях представляет особый интерес для восстановительной медицины и лечебной физкультуры из-за указанной выше специфики.
Известно, что при патологических изменениях все системы регуляции в организме человека преобразуются в цепь патогенеза конкретного заболевания, сопровождающегося характерными изменениями архитектуры функциональных систем организма и соответствующим изменением паттерна физической активности (ФА). Кибернетический подход в изучении таких процессов патогенеза базируется на представлениях о нарушении баланса в центральных регуляторных кластерах мозга и нервной системы в целом, ответственных за общую регуляцию ФСО. Низкая ФА вызывает снижение степени адаптации синергизма, сужение интервалов устойчивости биологических динамических систем, что способствует уходу в глубокую тоническую фазу показателей фазатона мозга (В.В. Скупченко, 1989; 1996,. В.М. Еськов, 1993-2007).
В этой связи, данные о поведении ВСОЧ у пловцов разных возрастных групп и разной физической подготовленности с позиций анализа параметров аттракторов их ВСОЧ в фазовом пространстве состояний представляет на сегодняшний день особый интерес именно для биофизики сложных систем. Представляется перспективным использование методов синергетики и теории хаоса для изучения влияния плавания на функции организма человека в условиях саногенеза и патогенеза. При этом на сегодняшний день использование методов системного анализа и синтеза является менее изученной проблемой биологической кибернетики.
Цель исследования: изучение закономерностей поведения параметров вектора состояния организма испытуемых в фазовом пространстве состояний в условиях действия специфической динамической нагрузки плаванием.
Задачи исследования:
-
Изучить состояние показателей функций организма людей на Севере РФ, занимающихся плаванием, в зависимости от пола и физической подготовленности.
-
В условиях динамической нагрузки плаванием установить закономерности изменения отдельных показателей кардио-респираторной системы (КРС), характеризующих действие механизмов саморегуляции КРС.
-
Выявить закономерности изменения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма испытуемых разного возраста, и регулярно и нерегулярно занимающихся плаванием в условиях динамической нагрузки плаванием, и оценить уровень влияния физической нагрузки на эти параметры в условиях Севера РФ.
-
Внедрить в практику проведения занятий с разными возрастными группами пловцов алгоритмы идентификации размеров квазиаттракторов поведения ВСОЧ в фазовом пространстве состояний для оценки качества нагрузки.
-
Сравнить характер изменения динамики поведения квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний с условиями выполнения динамической нагрузки для определения наличия маркера в оценке степени адаптации организма к плаванию.
Научная новизна работы.
-
Впервые разработаны и внедрены алгоритмы идентификации параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний при динамической нагрузке плаванием.
-
На основе анализа разработанных методов идентификации параметров порядка был научно обоснован и внедрен метод идентификации признаков изменения физического состояния при плавании, которые базируются на анализе размерности фазового пространства.
-
Впервые выполнено ранжирование признаков качества физической подготовки и определены параметры порядка ВСОЧ для групп различной степени подготовленности при динамической нагрузке плаванием.
Научно практическое значение.
-
Разработанные алгоритмы идентификации размеров квазиаттракторов поведения ВСОЧ в фазовом пространстве состояний находят применение в условиях саногенеза и патогенеза.
-
Ранжирование признаков физической подготовленности, используемые в плавании, позволяет минимизировать число измеряемых параметров и выделить наиболее значимые из них.
-
Полученные изменения вектора состояния организма человека позволяют определять, насколько эффективно происходит адаптация к физическим нагрузкам пловцов Югры в зависимости от пола, возраста и физической подготовленности с учетом проживания в экстремальных условиях Крайнего Севера. Данные, отражающие физиологическое состояние людей, занимающихся плаванием с учетом пола, возраста и физической подготовленности, также имеют большое практическое значение для последующей разработки научно-обоснованных рекомендаций, которые являются теоретической базой для планирования оздоровительных и профилактических мероприятий, направленных на повышение функциональных резервов организма, и как следствие, обеспечивают снижение уровня заболеваемости.
Внедрение результатов исследования. Разработанные программы и методы идентификации параметров квазиаттракторов внедрены в НИИ физиологии им. И.П. Павлова РАН (г. Санкт - Петербург), в специализированной детско-юношеской спортивной школе олимпийского резерва «Олимп» (г. Сургут), в Самарском государственном педагогическом университете и Сургутском государственном университете, а также в ряде других учебных заведений ХМАО – Югры.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на кафедральных и факультетских семинарах Сургутского государственного университета; на ежегодных городских и окружных научно-практических конференциях (2007-2009 гг.); на Всероссийской конференции «Современные аспекты клинической физиологии в медицине» (Самара, 2008 г.); на XIV Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва РУДН, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них: 4 – статьи в рекомендованных ВАК журналах и 8 – статей в других журналах и научных сборниках. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста и состоит из “Введения”; главы “ Системный анализ и синтез в теории саногенеза и патогенеза”, представляющей обзор литературных данных по рассматриваемой проблеме; 2-й главы “Объект и методы исследования”, представляющей объект исследования и общие традиционные и оригинальные авторские методы, применяемые в настоящей работе; 3-й главы “Результаты собственных исследований и их обсуждение”, посвященной исследованию и разработке новых методов системного анализа для изучения наиболее значимых признаков при физической подготовке плаванием с анализом результатов; “Выводов”; “Приложения”. Библиографический указатель содержит 173 наименования работ, из которых 117 на русском языке и 56 иностранных. Текст диссертации иллюстрирован 12 таблицами и 14 рисунками.
