Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Локомоторная активность и ее воздействие на функциональные системы организма человека 12
1.1. Понятие активности 12
1.2. Понятие локомоторной активности человека 15
1.3. Ходьба как основной вид локомоторной активности человека 17
1.4. Биомеханическая и физиологическая характеристика ходьбы 17
1.5. Влияние ходьбы на состояние функциональных систем организма в условиях нормы и патологии 21
1.5.1. Эффекты ходьбы в условиях нормы 21
1.5.2. Эффекты ходьбы в условиях патологии 25
1.5.3. Ограничения и противопоказания относительно ходьбы 27
1.6. Дозированная ходьба как внешнее управляющее воздействие с целью коррекции низкой физической активности человека 28
1.7. Локомоторная активность с позиции теории хаоса и синергетики 33
1.8. Характеристика особенностей географического расположения и климатических условий ХМАО-Югры 37
1.9. Характеристика состояния функциональных систем организма человека в условиях ХМАО-Югры 40
Глава 2. Объект и методы исследования 44
2.1. Контингент участников 44
2.2. Изучение дневной, недельной и сезонной локомоторной активности студентов в условиях ХМАО-Югры 45
2.3. Изучение суточного расхода энергии, затраченного на локомоторную активность студентов 45
2.4. Оценка состояния кардиореспираторной и вегетативной нервной систем студентов 46
2.5. Изучение влияния дозированной ходьбы на показатели системы внешнего дыхания 47
2.6. Идентификация параметров вектора состояния организма человека (исследование аттракторов) 50
2.7. Внешнее управляющее воздействие - дозированная ходьба 50
2.8. Методы статистического оценивания 52
2.8.1. Традиционные методы описательной статистики 52
2.8.2. Новый метод анализа динамики поведения ВСОЧ 53
Глава 3. Результаты собственных исследований влияния ходьбы на функциональное состояние организма студентов в условиях ЮГРЫ и их обсуждение 54
3.1. Модель внешнего управляющего воздействия на примере дозированной ходьбы 54
3.2. Системный анализ локомоторной активности студентов 55
3.2.1. Суточная локомоторная активность 55
3.2.2. Недельная локомоторная активность 55
3.2.3. Сезонная локомоторная активность 56
3.2.4. Зависимость количества шагов от температуры воздуха и величины атмосферного давления 57
3.3. Дозированная ходьба и восстановление 58
3.4. Влияние различных режимов ходьбы на параметры сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем 61
3.4.1. Анализ трех различных пульсовых режимов 61
3.4.2. Влияние ходьбы в режиме низкой интенсивности 65
3.4.3. Влияние ходьбы в режиме умеренной интенсивности 68
3.4.4. Влияние ходьбы в режиме высокой интенсивности 70
3.4.5. Анализ движения аттрактора ВСОЧ в 3-х мерном фазовом пространстве состояний 72
3.5. Влияние различных режимов ходьбы в зависимости от пола студентов.74
3.5.1. Влияние ходьбы в разных режимах интенсивности 74
3.5.2. Дисперсионный анализ влияния ходьбы на показатели сердечнососудистой и вегетативной нервной систем в зависимости от пола 76
3.5.3. Факторный анализ влияния ходьбы на показатели сердечнососудистой и вегетативной нервной систем в зависимости от пола студентов 76
3.5.4. Анализ аттракторов движения ВСОЧ при ходьбе в различных режимах интенсивности в зависимости от пола студентов 77
3.6. Влияние различных режимов интенсивности ходьбы на параметры внешнего дыхания студентов 80
3.6.1. Влияние ходьбы в режиме низкой интенсивности на показатели внешнего дыхания студентов 83
3.6.2. Влияние ходьбы в режиме умеренной интенсивности на показатели внешнего дыхания 85
3.6.3. Влияние ходьбы в режиме высокой интенсивности на показатели внешнего дыхания 87
3.7. Влияние различных режимов ходьбы на показатели внешнего дыхания в зависимости от пола студентов 89
3.8. Факторный анализ влияния ходьбы на показатели внешнего дыхания студентов 89
3.9. Сравнительная тендерная оценка параметров аттракторов внешнего дыхания студентов в ответ на ходьбу различной интенсивности 91
3.9.1. Влияние ходьбы в режиме низкой интенсивности 91
3.9.2 Влияние ходьбы в режиме умеренной интенсивности 92
3.9.3. Влияние ходьбы в режиме высокой интенсивности 93
3.10. Обсуждение результатов исследований 94
Заключение 98
Выводы 101
Практические рекомендации 103
Литература 104
Приложения 126
- Биомеханическая и физиологическая характеристика ходьбы
- Изучение влияния дозированной ходьбы на показатели системы внешнего дыхания
- Дозированная ходьба и восстановление
- Влияние различных режимов интенсивности ходьбы на параметры внешнего дыхания студентов
Введение к работе
Актуальность. Известно, что регулярная физическая активность в диапазоне от умеренной к высокой интенсивности снижает риск возникновения гипертонии и инфаркта миокарда (S.G. Wannammethee, A.G. Shaper, 2001; N. Nakanishi, К. Suzuki, 2005), диабета не связанного с недостатком инсулина (F.B. Ни et al., 2000; C.R. Richardson et al., 2007), ожирения, остеопороза и депрессивных состояний (Е.Г. Старостина, А.В. Древаль, 2001; Р.А. Eiken et al., 2005; N. DeVault et al., 2009). Она также способствует снижению массы тела и повышению минерализации костей (К. Brooke-Wavell, 2000; D.E. Goodrich et al., 2007), снятию стресса, улучшению настроения и повышению работоспособности (S.A. Adams et al., 2005; L.V. Robbins et al., 2009). Тем не менее, несмотря на очевидные выгоды физической активности, все возрастающее число людей во всем мире продолжает демонстрировать физически низко активное (сидячее) поведение (J. Myers, 2008). Проблема низкой физической активности перестала быть локальной и приобрела глобальный характер (В.К. Бальсевич, 2008).
В этой связи уместно отметить, что физическая активность человека представляет собой сложное биосоциальное явление, которое целесообразно рассматривать с позиций комплексного междисциплинарного подхода как поведение, связанное со здоровьем (C.J. Caspersen et al., 2000). Детерминанты и корреляты этого поведения в настоящее время активно изучаются в рамках существующих теорий и моделей поведения. Подробному анализу детерминант физической активности посвящен ряд обзорных статей и монографий (A. King et al., 1992; R.K. Dishman, J.F. Sallis, 1994; J.F. Sallis et al., 2000; J. Adams, M. White, 2003; R.J. Peel et al., 2005; C.J. Caspersen, J.E. Fulton, 2008).
Определение детерминант имеет большое практическое значение. В январе 2000 г. департамент здравоохранения США представил новую редакцию национальной доктрины здоровья «Здоровые люди 2010», в которой на основе исследования коррелятов и детерминант физической активности в разделе 22 были четко обозначены цели здоровья нации. Кроме того, ранее был
7 опубликован известный отчет главного хирурга США. Он имел широкий международный резонанс. Основополагающие идеи, заложенные в отчете, вышли за пределы национальных границ и стали своеобразным ориентиром для специалистов во многих странах мира, в том числе и в России. Главная цель этой программы - улучшить здоровье, физическую подготовленность и качество жизни через ежедневную физическую активность. В частности в разделе 22.3 говорится, что необходимо увеличить долю взрослых, которые участвуют в физической активности высокой интенсивности, способствующей развитию и повышению функциональной способности кардиореспираторной системы, три и более дней в неделю в течение 20 или более минут за один раз. В разделе 22.14. рекомендуется увеличить долю пешей ходьбы. Сходные цели сформулированы в докладе о состоянии здоровья населения РФ (Здравоохранение РФ, 2003). При этом следует заметить, что в дополнение к представлениям классического детерминизма, физическая активность человека и связанные с ней функциональные системы организма уже сейчас рассматриваются с позиций теории хаоса и синергетики как сложная биосоциальная система с хаотической динамикой поведения (СИ. Логинов, 2006).
Совершенно очевидно, что для успешной реализации вышеозначенных программ необходимы научно обоснованные и апробированные внешние управляющие воздействия, пригодные для изменения физически низко активного поведения различных категорий населения и, в особенности населения, постоянно проживающего на урбанизированных территориях Югорского Севера в районах разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений и испытывающего на себе жесткий прессинг суровых природно-климатических условий и неизбегаемых факторов окружающей среды.
При всем многообразии управляющих воздействий, все они представляют собой способы перевода сложной биологической динамической системы из одного состояния в другое для достижения полезного приспособительного результата (В.М. Еськов, 2004; А.А. Хадарцев, 2005, О.А. Ведясова, 2005).
8 Примером внешнего управляющего воздействия является дозированная
физическая нагрузка. Изучение воздействия физических нагрузок на организм человека с помощью современных авторских программ определяющих минимальную размерность фазового пространства состояний параметров аттрактора вектора состояния организма человека в условиях ХМАО-Югры представляет собой недостаточно изученную проблему биомедицинской кибернетики и кинезиологии, что и определяет актуальность темы настоящего исследования.
Цель исследования. На основе системного анализа, теории хаоса и синергетики изучить эффективность внешних управляющих воздействий в виде дозированной ходьбы разной интенсивности на параметры вектора состояния организма студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры.
Задачи исследования
Провести анализ существующих подходов и методов идентификации параметров порядка вектора состояния организма человека (ВСОЧ) на примере студентов с разным уровнем локомоторной (физической) активности.
Изучить количественные показатели локомоторной активности студентов в зависимости от пола, дня недели и времени года.
Исследовать влияние физической нагрузки в виде дозированной ходьбы на параметры сердечно-сосудистой системы организма студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры с позиций теории хаоса и синергетики с учетом вегетативного статуса.
Изучить влияние физической нагрузки в виде дозированной ходьбы на параметры внешнего дыхания организма студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры с позиций теории хаоса и синергетики с учетом вегетативного статуса.
Научная новизна работы. Впервые в условиях ХМАО-Югры изучена зависимость между исходным вегетативным статусом индивида и его локомоторной активностью с позиций теории хаоса и синергетики. На основе
9 теории хаоса и синергетики идентифицированы параметры кардиореспира-
торной и вегетативной нервной систем организма студентов с разным уровнем локомоторной активности в условиях ХМАО-Югры.
Разработано и апробировано внешнее управляющее воздействие в виде дозированной ходьбы разной интенсивности, которое было использовано для коррекции низкой физической активности с учетом вегетативного статуса организма студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры.
Показано, что внешнее управляющее воздействие в виде ходьбы разной интенсивности является надежным инструментом, пригодным для проведения экспериментов в области биомедицинской кибернетики, кинезиологии, адаптивной и оздоровительной физической культуры на индивидуальном и популяционном уровнях.
Применяемые методы оценки и коррекции вегетативного статуса организма студентов обеспечивают получение объективной информации о текущем состоянии параметров ВСОЧ и позволяют прогнозировать физически активное поведение индивида на ближайшую перспективу.
Научно-практическая значимость. Впервые получены количественные сведения относительно суточной, недельной и сезонной локомоторной активности постоянных жителей Югры на примере студентов. Данные о влиянии внешних управляющих воздействий, изменяющих состояние вегетативного баланса от превалирования парасимпатических влияний к нормо- и симпатикотонии, целесообразно использовать в учебных заведениях Севера РФ при планировании тренировочной и досуговой деятельности студентов. Разработанное на основе системного анализа внешнее управляющее воздействие в виде дозированной ходьбы с использованием авторских программ для идентификации параметров ВСОЧ, удобно использовать для оценки и коррекции низкой физической активности человека, а также оздоровительной тренировки кардиореспираторной системы в условиях ХМАО-Югры.
Внедрение результатов. Апробированные режимы интенсивности ходьбы на примере студентов с разным уровнем физической активности вне-
10 дрены в практическую деятельность отделения нейрореабилитации Окружной больницы «Травматологический Центр» г. Сургута. Результаты исследований используются в учебном процессе Сургутского государственного университета на практических занятиях по оздоровительным технологиям и физической реабилитации, Сургутского государственного педагогического университета на занятиях со студентами специальной медицинской группы, о чем свидетельствуют акты о внедрении.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на кафедральных и факультетских семинарах, а также в рамках тематики лаборатории кинезиологии человека НИИ Биофизики и медицинской кибернетики Сургутского госуниверситета ХМАО-Югры (16.03.2009 г.). Результаты исследования докладывались на Всероссийских научных конференциях «Совершенствование системы физического воспитания, оздоровления детей, учащейся молодежи и других категорий населения» (Сургут, 2007, 2008), «Современные аспекты клинической физиологии в медицине» (Самара, 2008), на Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние, и здоровье человека» (Ростов-на-Дону, 2008), VIII и IX Окружных конференциях молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2008, 2009), IV Международном конгрессе «Человек, спорт, здоровье» (Санкт-Петербург, 2009) и получили одобрение ведущих специалистов. Работа была представлена 20.04.2009 г. на заседании ученого совета НИИ Биофизики и медицинской кибернетики при ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных статей, 2 из которых напечатаны в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Личный вклад автора заключается в разработке задач исследования, проведении библиографического поиска и написания аналитического обзора современного состояния проблемы локомоторной активности, изучении суточной, недельной и сезонной локомоторной активности студентов в услови-
ях ХМАО-Югры. Автором также были выполнены отбор и апробация методов оценки и коррекции вегетативного статуса организма студентов, проведены лабораторные исследования влияния дозированной ходьбы на показатели функционального состояния кардиореспираторной системы студентов различных групп здоровья, обработаны первичные экспериментальные данные. Доля личного участия автора составляет 70%.
Положения, выносимые на защиту.
Применение новых методов теории хаоса и синергетики позволяет корректно идентифицировать параметры вектора состояния организма человека в условиях ХМАО-Югры.
Знание параметров функционального состояния организма и текущего вегетативного статуса организма обеспечивает идентификацию тендерных, недельных и сезонных различий в локомоторной активности студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры.
Разработанное автором на основе теории хаоса и синергетики внешнее управляющее воздействие в виде дозированной ходьбы разной интенсивности обеспечивает удовлетворительную коррекцию вегетативного статуса организма студентов, постоянно проживающих в условиях ХМАО-Югры.
Под влиянием ходьбы умеренной интенсивности общий объем параллелепипеда, в котором движется аттрактор вектора состояния организма студентов изменяется, что может служить индикатором адекватности физической нагрузки в условиях ХМАО-Югры.
Биомеханическая и физиологическая характеристика ходьбы
В различных словарях локомоция (от лат. locus - место и motio - движение, определяется как передвижение, разновидность движений животных и человека, связанная с активным перемещением в пространстве [СИ Ожегов, 1983; Ф.П. Суслов, 2001]. При этом некоторые авторы считают, что локомоции являются функцией ригидной опорно-двигательной системы организма, допускающей лишь минимальную индивидуальную изменчивость движений [СЮ. Головин, 1998], которые выступают типичным примером жестко запрограммированных и фиксированных в геноме врожденных двигательных координации, составляющих основу инстинктивных паттернов поведения животных. Последние выступают в качестве важнейших приспособлений к обитанию в разнообразных условиях среды [П.П. Гамбарян, 1972]. Вместе с тем, локомоторное решение задач может привести к формированию сложных навыков и даже стать элементом квазиинтеллектуальных действий животных [СИ. Батуев, 1978].
Изменение типов локомоции связано с совершенствованием двигательного аппарата, сенсорных систем и особенно нервной системы [Н.А. Бернштейн, 1966; В.Б. Суханов, 1966; Р. Гранит, 1973]. С развитием жёсткого скелета и поперечнополосатой мускулатуры у позвоночных произошло усложнение нервной системы, возросло разнообразие движений, существенно расширились жизненные возможности организмов [В.Б. Суханов, 1966]. Человек овладел такими основными видами движений как ползание, ходьба, бег, прыжки, лазание, плавание. Овладение новыми формами локомоции — сложный процесс формирования и закрепления новых условнорефлекторных связей [Н.А. Бернштейн, 1966; Р. Гранит, 1973; СИ. Батуев, 1978]. Большое значение имеют проприоцепторы, сигнализирующие о направлении, величине и скорости совершающегося движения и активирующие рефлекторные дуги в разных частях нервной системы. Их взаимодействие обеспечивает координацию движения [Н.А. Бернштейн, 1966; СИ. Батуев, 1978]. В осуществлении всех сложных двигательных реакций позвоночных участвует спинной мозг. Важная роль в управлении локомоциями принадлежит ретикулярной формации, вестибулярным и красным ядрам продолговатого и среднего мозга, а также мозжечку. У приматов и человека двигательные акты организма координирует и направляет кора больших полушарий головного мозга [Р. Гранит, 1973; СИ. Батуев, 1978].
Осуществление локомоций происходит при участии целого ряда систем организма человека, имеющих четкое иерархическое соподчинение: - Нервная система (управляет каждой из систем организма и координирует деятельность всех систем, которые как непосредственно, так и опосредованно обеспечивают передвижение тела в пространстве); - Двигательная система (непосредственно осуществляет целенаправленные движения); - Сенсорная система (обеспечивает нервную систему информацией о состоянии систем, о результатах управления, о среде); - Вегетативная нервная система (обеспечивает трофическую и энергетическую составляющие движения, путем доставки кислорода и питательных веществ и удаление конечных продуктов метаболизма. В процессе координации систем в целом и в управлении каждой из систем, обеспечивающих локомоцию, в отдельности, нервная система использует генеральную стратегию управления - прогнозирование [Е.В. Трифонов, 1980]. Оценка степени естественной реализации прогнозирования в совокупности систем, а также в отдельных системах, обеспечивающих локомоцию, может дать возможность для искусственного управления локомоциями человека в норме и при патологии. Метод оценки степени реализации прогнозирования [Е.В. Трифонов, 1980] основан на вероятностном подходе. В минимальной реализации метод представляет собой совместное рассмотрение регрессий первого и второго порядка (скедастическая зависимость) с их физиологической интерпретацией. Целями искусственного управления локомоциями человека могут выступать отбор персонала, организация наилучшего обучения персонала, организация режимов двигательной активности, организация отдыха, эффективное лечение.
Интерес к исследованию ходьбы и, связанных с ней проблем, не ослабевает с незапамятных времен. Природу ходьбы еще в XV веке изучал итальянский художник и естествоиспытатель Леонардо да Винчи. Он подверг тщательному анализу движения человека и пришел к выводу, что в общем виде ходьба это результат периодических нарушений равновесия, при которых необходимо выставлять вперед поочередно одну из ног, тем самым предотвращать падение и продвигаться вперед. Позже, в XVIII веке физиологи, братья Вебер упрощенно сравнивали движения идущего человека с раскачиванием маятника [W. Weber, 1836]. Значительный вклад в изучении ходьбы внесли О. Фишер и В. Браун в период с 1889 по 1911 годы. Они установили, что в ходе фазовых колебаний общего центра тяжести тела (ОЦТ) при ходьбе его подъем осуществляется за счет соответствующей мышечной работы, в результате чего создается запас потенциальной энергии, которая потом в процессе опускания ОЦТ, превращается в кинетическую энергию [И.М. Сеченов, 1901]. Н.А. Бернштейн [1966] предложил выделять фазы шага по динамическим признакам.
Известный отечественный кинезиолог В.К. Бальсевич [2000, 2009] определяет ходьбу как один из первых и основных видов локомоций, которым овладевает человек. В своих работах он проследил возрастную динамику кинематических характеристик быстрой и медленной ходьбы у мужчин и женщин, определил возрастную динамику силовых характеристик опорных реакций при ходьбе, впервые отметил неравномерность и гетерохронность изменения этих параметров в процессе онтогенеза человека.
Изучение влияния дозированной ходьбы на показатели системы внешнего дыхания
Продолжительное действие низких температур воздуха, контрастный световой режим и другие природные факторы Севера оказывают существенное влияние на здоровье человека [Н.А. Куделькина, 2001]. Характерные для северян гипоксия, гипогликемия, гиповитаминоз и другие отклонения от нормы, отмечены многими авторами [А.П. Авцин, 1985; Н.А. Агаджанян, 1997; В.П. Казначеев, 1986] при обследовании жителей Европейского Севера. Выявлена нестабильность теплового состояния человека даже в условиях относительно высокой внешней температуры (около +15С), когда в обычной комнатной одежде и при благоприятных условиях скорости движения воздуха и его влажности на протяжении нескольких часов может возникнуть охлаждение тела человека, граничащее с патологическим [Т.И. Кочан, 2008]. В условиях Севера часто отмечается экстрасистолия, тахикардия, бради-кардия, прогрессирует ишемическая болезнь сердца, выявляются пороки, миокардиты и др. болезни сердца [В.А. Карпин и соавт., 2003].
Например, в период с ноября по декабрь у большинства девушек отмечается снижение функциональных резервов сердечно - сосудистой системы, увеличение энергетической стоимости деятельности функциональных систем и организма в целом [Т.С. Колосова, 2007].
В механизме адаптации человека к условиям Севера некоторые авторы выделяют две основные стадии, связанные с цирканнуальным хроноритмом: 1) адаптацию к снижению долготы дня и температуры окружающей среды; 2) адаптацию к увеличению инсоляции и постепенно следующему за этим потеплению. Метаболические изменения, характерные для первой стадии, приводят к временной гипоксии и гипогликемии. Эти тесно взаимосвязанные явления направлены на уменьшение теплоотдачи, с одной стороны, а с другой - на экономное расходование энергии нутриентов с целью резервирования ее в виде триглицеридов. Недостаток образования тепла в дыхательной цепи при частичном торможении аэробного окисления веществ компенсируется усилением анаэробного гликолиза и гликогенолиза, что наряду с повышенной утилизацией глюкозы в липогенезе приводит к признакам гипогликемии. С увеличением инсоляции активируется аэробное окисление резервных жиров при параллельном усилении глюконеогенеза. Как отмечает Т.И. Кочан и соавторы [2008], недостаточная сопряженность аэробного и анаэробного окисления веществ в зимне-весенний период года приводит к накоплению недоокисленных продуктов в крови, что отражается на функционировании физиологических систем, вызывая повышение диастолического давления и урежение ЧСС, а так же сказывается на психоэмоциональном состоянии человека. У жителей Коми в возрасте 20-59 лет в зимний период по сравнению с летом отмечено достоверное увеличение минутного объема крови, пролонгирование времени восстановления ЧСС после физической нагрузки. Наблюдается также уменьшение резервных возможностей организма в холодный период года [Ю.Г. Солонин, 1995].
Существует ряд систем, регулирующих работу сердца. Наиболее важной системой, оказывающей большое влияние на функциональную деятельность сердца, является вегетативная нервная система (ВНС). Вегетативная нервная система делится на два отдела: сегментарно-периферический, обеспечивающий вегетативную иннервацию отдельных сегментов тела и относящихся к ним внутренних органов, и центральный или надсегментарный, объединяющий отдельные сегменты и подчиняющий их деятельность общим функциональным задачам организма. Характерной особенностью вегетативной иннервации на уровне сегментарно-периферического отдела является наличие двух относительно самостоятельных систем симпатической и парасимпатической. Их согласованная деятельность обеспечивает тонкую регуляцию функций внутренних органов и обмена веществ [П.К. Анохин, 1998; В.М. Еськов и др., 2004]. Повышение активности симпатической нервной системы сопровождается учащением пульса и повышением артериального давления. Действие парасимпатической нервной системы во многом противоположно: повышение активности вызывает замедление сердечной деятельности и снижение артериального давления [В.П. Казначеев, 1980; В.М. Еськов и др., 2004]. Существенно, что электромагнитные бури или действие тепловых и Холодовых физических воздействий на человека в условиях ХМАО могут приводить к активации как симпатической, так и парасимпатической нервной системы, что может проявляться, например, в сужении или расширении зрачков. Значения параметров парасимпатической системы и симпатической системы для жителей Ханты - Мансийского автономного округа фактически, соответствуют состоянию хронической патологии для жителей средней полосы РФ. Именно такая картина наблюдается при сравнении показателей активности симпатического и парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, частоты сердечных сокращений, индекса напряжения регуляторных систем P.M. Баевского и других параметров для жителей средней полосы РФ (города Тула и Самара) и для жителей ХМАО — Югры. У последних для всех времен года активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы всегда выше, чем симпатического, для всех возрастных групп [В.М. Еськов и соавт., 2006].
Показатели обмена веществ имеют сезонную динамику. В июле - самом теплом месяце, у обследованных женщин обмен веществ характеризуется минимальной концентрацией лактата, общего холестерина и кальция, при этом отмечается оптимальное состояние сердечно-сосудистой системы, подъем настроения и активности. Кроме того в этот период отмечается высокое содержание триглицеридов. В октябре и ноябре, по мере снижения температуры воздуха, в плазме крови происходит достоверное снижение концентрации глюкозы и повышение лактата [Т.И. Кочан, 2007].
Уровень и качество адаптации к комплексу негативных экологических факторов Севера определяются иммунными реакциями организма человека. Состояние иммунной системы при удовлетворительной адаптации характери 43 зуется дисбалансом в клеточном звене (снижается уровень Т-клеток и повышается уровень В-клеток). Напряжение механизмов адаптации связанно с супрессией как клеточного, так и гуморального звеньев иммунитета [Е.Н. Леханова, 2007]. Можно отметить, что в целом экологические и антропогенные факторы Севера РФ формируют экстремальный фон для функционального состояния организма и связанного с ним здоровья человека. В связи с этим появляется необходимость, по-новому рассматривать и прогнозировать на индивидуальном и популяционном уровнях состояние функциональных систем организма человека, проживающего на территории ХМАО-Югры.
Дозированная ходьба и восстановление
Все испытуемые выполняли 20-ти минутную физическую нагрузку в виде ходьбы на специальном тренажере (независимая переменная - НП) (рис. 8). Ходьбу осуществляли при трех режимах интенсивности (РИ), которые контролировали по величине ЧСС. Низкий РИ составлял 100-110 уд/мин, что характерно для оздоровительной ходьбы. При умеренном РИ ЧСС варьировала в пределах 120-130 уд/мин. Такая физическая нагрузка также рекомендуется для оздоровительных целей, но для продвинутых ходоков. При высоком РИ ЧСС поддерживалась в пределах 130-140 уд/мин, что обеспечивало тренировочный эффект для развития общей выносливости (табл. 10).
Показано, что при низком пульсовом режиме (100-110 уд/мин) после нагрузки достоверно снизилась величина диастолического артериального давления, показателя активности парасимпатического (PAR) отдела вегетативной нервной системы, стандартного отклонения NN интервалов (SDNN) и показателя спектральной мощности высоких частот (HF) ВСР.
При умеренном пульсовом режиме (120-130 уд/мин), кроме вышеперечисленных показателей достоверно увеличились показатели систолического артериального давления, активности симпатического (SIM) отдела вегетативной нервной системы. Снизились показатели спектральной мощности низкочастотной (LF) и очень низкочастотной компоненты (VLF) В СР.
После нагрузки при высоком пульсовом режиме (130-140 уд/мин) произошли более заметные изменения показателей ВСР. Достоверно увеличились показатели САД, SIM, показатель вагосимпатического баланса (LF/HF), индекс напряжения Баевского (ИНБ). При этом достоверно снизились PAR, VLF, LF, HF. Кроме того, в отличие от нагрузок первых двух пульсовых режимов не произошло изменений показателя ДАД. Динамическая физическая нагрузка в виде дозированной ходьбы уменьшает показатели активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и сдвигает их в область нормото 63 ний. Усиливается активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. При этом, чем выше интенсивность нагрузки, тем изменение показателей, характеризующих данные процессы, становится более выраженным.
Ниже представлены результаты обработки данных аттрактора параметров вектора состояния организма студентов в 11 -ти мерном фазовом пространстве состояний, изучаемых до и после 20-ти минут выполнения дозированной ходьбы в 3-х различных пульсовых режимах (табл. 11).
Объем аттрактора в фазовом пространстве состояний до физической нагрузки при ЧСС 100-110 уд/мин составлял 1,91 1023 при коэффициенте асимметрии (гХ) 3866. После выполнения дозированной ходьбы объем аттрактора в фазовом пространстве состояний уменьшился более чем в 2 раза (8,94 1022) при уменьшении коэффициента асимметрии почти в 1,5 раза (2636). Через 20 минут после дозированной ходьбы на пульсе 100-120 уд/мин, наблюдалось уменьшение активности парасимпатического отдела ВНС. Объем аттрактора в фазовом пространстве состояний до физической нагрузки при ЧСС 120-130 уд/мин со-ставлял 4,90 10 при коэффициенте асимметрии (гХ) 4091. После этой физической нагрузки, как и в первом случае, произошло уменьшение объема аттракто-ра движущегося в фазовом пространстве состояний в 2,4 раза (2,05x10" ), при этом коэффициент асимметрии изменился мало (4590). Через 20 минут после дозированной ходьбы, выполненной при ЧСС 120-130 уд/мин, происходило усиление активности симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Объем аттрактора в фазовом пространстве состояний до физической нагрузки выполняемой при ЧСС 130-140 уд/мин составлял 8,37 1023 при коэффициенте асимметрии (гХ) 3253. В данном случае, после физической нагрузки, произошло увеличение объема аттрактора в 11,5 раз (9,61x10 ), при этом коэффициент асимметрии изменился в 1,2 раза (3927).
Через 20 минут после дозированной ходьбы при ЧСС 130-140 уд/мин, наблюдалось более выраженное усиление активности симпатического отдела ВНС относительно двух предыдущих физических нагрузок, выполненных при меньших величинах частоты сердечных сокращений. Данные, приведенные в табл. 12. свидетельствуют, что в основной группе кроме увеличения ЧСС достоверно уменьшилось диастолическое артериальное давление. В специальной медицинской группе (СМГ) произошло достоверное снижение показателя высокочастотной компоненты ВСР, при этом достоверно увеличился показатель вагосимпатического баланса (LF7HF). После выполнения физической нагрузки, достоверного увеличения величины математического ожидания показателя ЧСС (SDNN) по отношению к состоянию относительного физиологического покоя не наблюдалось. Отмечено, что у студентов СМГ частота сердечных сокращений в состоянии относительного физиологического покоя была изначально повышенной (90 уд/мин и выше), что в последствии при выполнении физической нагрузки (на пульсе 100-110 уд/мин) не приводило к значимым изменениям ЧСС. У студентов этой группы при выполнении ходьбы темп движений был очень низкий.
У студентов активно занимающихся спортом, после выполнения физической нагрузки достоверно увеличивались показатели активности симпатического отдела ВНС и низкочастотной компоненты ВСР. При этом происходило достоверное уменьшение показателей активности парасимпатического отдела ВНС, стандартного отклонения NN-интервалов, высокочастотной и очень низкочастотной компонент ВСР. Чтобы достичь заданного пульса во время выполнения физической нагрузки, студентам-спортсменам приходилось выполнять работу с большей частотой движений по сравнению с другими группами. ЧСС студентов-спортсменов в состоянии относительного покоя была значительно ниже, чем у представителей других групп и составляла 67±5 уд/мин. Этим объясняются более выраженные изменения в показателях ВСР у студентов, активно занимающихся спортом, по сравнению со студентами основной и специальной медицинской группы.
Влияние различных режимов интенсивности ходьбы на параметры внешнего дыхания студентов
Была найдена положительная зависимость между количеством шагов в день и уровнем физической подготовленности как у мужчин, так и у женщин. Подобную же зависимость между числом шагов за день и уровнем физического состояния A.V. Rowlands et al. [1999] выявили у детей. В течение 3-6 дней 34 ребенка из Бангора, Северный Уэльс, в возрасте 8—10 лет носили шагомер Yamax DW-200. Среднее количество шагов в день для мальчиков и девочек было 16035±5999 и 12729±4026 (cpeflHee±SD), соответственно. Показатель «Количество шагов в день» у детей положительно коррелировал (г = 0,59) с величиной физической работоспособности, определенной с помощью теста с нагрузкой на тредмиле. Аналогичные результаты у детей дошкольного возраста получили СИ. Логинов и др. [2000] и С. Tudor-Locke et al. [2004].
С другой стороны есть и другие данные. D.R. Bassett, P.L. Schneider и G.E. Huntington [2004] изучили физическую активность в сообществе амишей (ама-нитов), компактно проживающих в Пенсильвании и еще нескольких штатах США. Амиши интересны тем, что за последние 150 лет не изменили своему жизненному укладу и до сих пор не используют автомобили, электричество и другие современные удобства. Конная тяга и ручной труд по-прежнему составляет основу их экологически чистого сельскохозяйственного производства. Физическая активность и избыточный вес были изучены у 98 взрослых амишей в возрасте от 18 до 75 лет. Данные включали рост, вес, индекс массы тела (ИМТ) и содержание жира в процентах. Участники в течение семи дней носили электронные шагомеры и записывали в дневник количество шагов и любую деятельность за каждые сутки. Через неделю шагомеры и дневники были сданы, а участники заполнили анкету по физической активности.
В результате проведенного исследования было показано, что среднее количество шагов в сутки составляло 18425 для мужчин и 14196 для женщин (р 0,05). Мужчины сообщили о 10 часах высокоинтенсивной физической активности в неделю, 43 часах умеренной физической активности и 12 часах ходьбы за одну неделю. Женщины сообщили о 3,4 часа высокоинтенсивной физической активности в неделю, 39 часах умеренной физической активности и 6 часах ходьбы за одну неделю. У мужчин верхний уровень энерготрат был существенно выше, чем у женщин (р 0,001). 25% мужчин и 27% женщин имели некоторую избыточную массу тела (ИМТ 25). Никто из мужчин и только 9% женщин страдали ожирением (ИМТ 30).
Следовательно, у амишей были отмечены сверхвысокие уровни физической активности, что и способствовало низкой распространенности ожирения. Это сообщество людей, вероятно, демонстрирует верхний предел физически активного образа жизни в Северной Америке на сегодняшний день и является скорее исключением из правила.
С. Tudor-Locke et al. [2002] провели изучение зависимости между количеством шагов, измеренных с помощью шагомера и акселерометра при физической активности низкой, умеренной и высокой интенсивности. 52 участника (27 мужчин, 25 женщин в возрасте 38,2±12,0 лет с индексом массы тела 26,4±4,5 кг/м") ознакомились и носили шагомер и акселерометр в течение всего периода бодрствования на протяжении недели. В результате была выявлена более высокая точность измерения количества локомоций акселерометром (11483±3856 шагов) по сравнению с шагомером (9938±4030 шагов). Однако коэффициент корреляции показаний обоих сенсоров движения в целом по всей группе участников оказался довольно высоким (г = 0,86) при умеренной и высокоинтенсивной физической активности.
В другом исследовании С. Tudor-Locke et al. (2001) изучили зависимость между измеренной с помощью шагомера амбулаторной физической активностью (шаг/день) и индексом массы тела. 109 человек (41 мужчина и 68 женщин в возрасте 44,1±15,8 года, ИМТ = 26,9±5,1 кг/м2) носили шагомер в течение 21 дня. В результате были определены 25-я и 75-я центили физической активности в шагах за день. Физическая активность была последовательно связана с переменными композиции тела. Показатель «Количество шагов в день» отрицательно коррелировал с ИМТ и процентом жира тела (г = -0,30 и г = -0,27, соответственно, р 0,01). Вывод исследования: чтобы иметь массу тела, соответст 97 вующую росту, нужно делать не менее 9 тысяч шагов в день. Лица, совершающие в течение дня менее 5 тысяч шагов, рискуют нажить ожирение.
Аналогичные результаты представили D.L. Thompson et al. [2004], которые показали, что женщины среднего возраста, совершавшие по 10 тысяч шагов в сутки, имели нормальный индекс массы тела, окружность талии, коэффициент «талия - бедра» и процент содержания жира. Y. Yanagimoto et al. (2000) изучили влияние ходьбы (число шагов в день) на состав костей у 59 женщин в возрасте 78±8 лет. Плотность кости измеряли с помощью ультразвука. Физическую активность определяли по общему количеству пройденных шагов, измеренных шагомером. Каждая участница носила шагомер по 12 часов каждый день в течение двух недель. Общее количество шагов составило 5003±3182 шага в день. Была выявлена достоверно значимая корреляция между общим количеством пройденных шагов и плотностью кости (г = 0,61,/7 0,01). Это означает, что чем больше женщина ежедневно ходит, тем плотнее ее кости и тем меньше ей угрожает остеопороз.
М. Sequeira et al. (1995) провели исследование физической активности с помощью шагометрии у 493 мужчин из Западной Швейцарии в рамках проекта MON1KA. Согласно показаниям шагомера физическая активность прогрессивно снижается с возрастом. У мужчин среднее количество шагов в день уменьшалось с 11900 (молодые) до 6700 (пожилые). У женщин количество локомо-ций уменьшалось с 9300 (молодые) до 7300 (пожилые).
Особый интерес вызывают данные относительно количества локомоций у представителей различных профессий. Чем ниже уровень физической активности, тем меньше количество шагов. По данным японских исследователей, пик локомоторной активности мужчин и женщин наблюдается в возрастном диапазоне 30-39 лет (8240 и 7233 шагов в день, соответственно). Однако далее количество дневных шагов неуклонно снижается в среднем на 700 шагов за каждые 10 лет жизни [Y. Hatano, 1993].
