Введение к работе
Актуальность темы. С увеличением темпа роста научно-технического прогресса происходит снижение двигательной активности населения, что приводит к негативному изменению показателей функциональных систем организма (ФСО) и патологиям. Причем в большей степени опасности подвергается нуждающийся в двигательной активности и физической нагрузке развивающийся организм ребенка. Дети ХМАО-Югры, в отличие от детей других регионов, имеют более низкую двигательную активность. Это связано с неблагоприятным климатом и относительным финансовым благополучием, которое не стимулирует пока к занятию спортом и не приводит к повышению двигательной активности. К примеру, в г. Сургуте количество автомобилей на душу населения превышает показатели других регионов России. Большое количество транспорта негативно влияет на экологию города, а также снижает двигательную активность жителей. Родители, заботясь о безопасности своего ребенка, сопровождают детей повсюду на автотранспорте (в школу, дополнительные образовательные учреждения и др.). При этом суровый климат не позволяет детям долго находиться на улице, а компьютеризация современного мира и развитие телевидения негативно влияет на интерес школьников к активному образу жизни. Тем самым проблема низкой физической активности в условиях Югры приобретает глобальный характер.
Снижение двигательной активности и физической нагрузки на Севере приводит к ухудшению параметров кардио-респираторной системы (КРС). Известны явления зависимости успеваемости детей в школе от состояния функциональных систем организма и, в частности, от состояния регуляторных систем ритма сердца (Аксенов В.В., Кодкин В.Л., Морозова Ю.В., 2000; Усынин А.М., Рагозин А.Н., Шерстнева Е.Г. 2000). Средняя частота спектра, которая получается путем анализа колебательной структуры вариабельности сердечного ритма (ВСР), является достоверным индикатором доминирующей регуляции (симпатической или парасимпатической) вегетативной нервной системы (ВНС). В целом ряде работ показано, что при снижении успеваемости у школьников тонус вагоса увеличивается, растет влияние парасимпатической нервной системы. Такая ситуация может быть обусловлена неадекватными умственными нагрузками и недостатком двигательной активности, что приводит к усилению холинергической нейротрансмиттерной системы и усилию тонического состояния центрального регулятора – фазатона мозга (ФМ).
В целом, оценки уровня физиологического состояния функциональных систем организма школьников, объективный анализ показателей колебательной структуры ВСР на базе спектрального анализа и ряд других объективных показателей функционального состояния организма детей могут гарантировать реальную объективную оценку возможности обучаемого. Именно такой подход может быть продуктивным в условиях Югры, когда на обычный учебный процесс накладывается прессинг экологических и социальных факторов севера, которые могут усугубить тонический (парасимпатический) компонент состояния ВНС и всех регуляторных функций организма в целом. Совпадение неблагоприятных фактов среды с усилием уровня напряжения адаптации может привести к крайне нежелательным негативным последствиям организма школьников (Еськов В.М., Филатова О.Е., Хисамова А.В, 2004-2007).
Сердечно-сосудистая система влияет на адаптивные процессы функционального состояния организма при воздействии негативных факторов. Эффективность адаптации организма к различным видам деятельности определяется исследованием показателей кардио-респираторной системы в условиях воздействия динамических физических нагрузок (Ф.Г.Ситдиков, Ю.С.Ванюшин, А.Т.Исхакова, 1996, В.М. Еськов, О.Е. Филатова 1996-2009гг). В этой связи разработка методики формирования здорового организма ребенка является актуальной задачей для современной физиологии, биофизики и экологии человека на севере. Рассогласование параметров ФСО может привести к возникновению серьезных патологий в будущем у молодого жителя Югры (Еськов В.М., Филатова О.Е., 2008).
На решение проблемы оптимальных учебных нагрузок и повышения двигательной активности могут повлиять занятия динамическими видами спорта. Одним из популярнейших видов спорта, способных привлечь внимание детей, является тхэквондо (ВТФ), представляющий собой, по версии всемирной федерации (ВТФ), молодой, динамично развивающийся олимпийский вид спорта. Популярность тхэквондо объясняется тем, что оно является одним из самых зрелищных, эффективных и безопасных видов полноконтактных единоборств, где деятельность атлета протекает в условиях постоянно меняющихся боевых ситуаций. В этой связи представляется интерес сравнения показателей функциональных систем организма занимающихся тхэквондо, где основная физическая нагрузка в анаэробно-аэробном режиме, с показателями одного из самых распространенных видов спорта в г. Сургуте плаванием, где основная физическая нагрузка происходит в аэробном режиме.
В системе физических упражнений плавание является одним из самых действенных средств укрепления здоровья человека. Регулярные занятия плаванием, особенно спортивным, оказывают на организм человека благотворное влияние. Плавание - это особая среда, в которой человек лежит горизонтально в почти невесомом состоянии, при этом снижается нагрузка на позвоночник и суставы. Положительное воздействие физических упражнений на сердечно-сосудистую систему обусловлено их тонизирующим влиянием, способствующим повышению уровня протекания всех физиологических процессов. Плавание полезно для людей любой возрастной группы и особенно для детей.
Поведение вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний (ФПС) у школьников, занимающихся циклическим видом спорта (плаванием) и ациклическим видом спорта (тхэквондо) в разных возрастных группах и разной физической подготовленности в условиях ХМАО-Югры, представляет особый научно-практический интерес как для оценки механизмов адаптации, так и для понимания принципов функционирования сложных биологических динамических систем (БДС).
Изучение воздействия физических нагрузок на организм человека с помощью системного анализа и синтеза путем определения минимальной размерности фазового пространства состояний и параметров квазиаттрактора движения ВСОЧ в условиях ХМАО-Югры представляет собой недостаточно изученную проблему биомедицинской кибернетики.
Цель исследования: на основе системного анализа и синтеза параметров вектора состояния организма учащихся Югры изучить эффективность воздействия занятий циклическими и ациклическими видами спорта.
Задачи исследования:
-
Выявить закономерности изменения показателей состояния вегетативной симпатической и парасимпатической системы у занимающихся тхэквондо и плаванием до и после тренировок.
-
Изучить состояние показателей функций организма школьников Югры периода второго детства, являющийся предпубертантным периодом развития в зависимости от возраста и физической подготовленности.
-
Установить закономерности изменения параметров квазиатракторов показателей кардио-респираторной системы (КРС) у занимающихся ациклическим видом спорта (тхэквондо) и циклическим видом спорта (плаванием).
-
Оценить уровень влияния двух типов динамической физической нагрузки на параметры расстояний Z между центрами квазиаттракторов движения вектора состояния организма школьников, занимающихся плаванием и тхэквондо.
Научная новизна работы.
-
Исследованы особенности влияния занятий тхэквондо и плавания на функциональное состояние организма школьников Югры.
2. Впервые сравнили показатели состояния вегетативной симпатической и парасимпатической системы спортсменов, занимающихся ациклическим видом спорта тхэквондо и циклическим видом спорта плаванием до и после тренировок.
3. Разработаны и внедрены алгоритмы идентификации параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве состояний при динамической нагрузке тхэквондо и плавания.
4. Выявлены закономерности изменения параметров квазиаттракторов ВСОЧ у не занимающихся и занимающихся динамическими видами спорта школьников ХМАО-Югры.
Научно-практическое значение. Разработаны и внедрены в практику алгоритмы и программные продукты, позволяющие идентифицировать размер квазиаттракторов поведения ВСОЧ в многомерном фазовом пространстве состояний для анализа биомеханических показателей школьников, которые позволяют более точно производить анализ нормального или патологического изменения человека в условиях динамических нагрузок в зависимости от вида спорта и возрастных особенностей. Изменения вектора состояния организма человека позволят определить эффективность адаптации к циклическим и ациклическим физическим нагрузкам школьников Югры.
Полученные показатели состояния вегетативной (симпатической и парасимпатической) нервной системы (ВНС) и кардио-респираторной системы (КРС) отражают физиологическое состояние детей, занимающихся плаванием и тхэквондо с учетом пола, возраста и физической подготовленности и имеют практическую значимость для разработки научно-обоснованных рекомендаций, направленных на повышение адаптационных функциональных резервов организма человека в условиях ХМАО-Югры.
Внедрение результатов исследования. Разработанные методы и программные продукты на базе ЭВМ для изучения динамики показателей КРС в рамках теории хаоса и синергетики (ТХС) прошли апробацию и внедрены в Ханты-Мансийской федерации тхэквондо (ВТФ), спортивном клубе «Кэмпо» (г.Сургут), детско-юношеской спортивной школе № 3 (г.Сургут), специализированной детско-юношеской спортивной школе олимпийского резерва «Олимп» (г. Сургут), муниципальном общеобразовательном учреждении средней общеобразовательной школе №46 (г.Сургут), Самарском государственном педагогическом университете и Сургутском государственном университете.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на кафедральных и факультетских семинарах Сургутского государственного университета; на ежегодных городских и окружных научно-практических конференциях (2008-2009 гг.); на Всероссийской конференции «Современные аспекты клинической физиологии в медицине», Самара, 2008 г.; на XIV Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва РУДН, 2009г.); на Международной конференции «Информатика и системы управления», Благовещенск, 2009г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них: 4 статьи в рекомендованных ВАК журналах и 7 статей в других журналах и научных сборниках. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 129 страницах машинописного текста и состоит из “Введения”, в котором обосновывается актуальность исследования изменений физиологических параметров учащихся Югры в условиях выполнения физической нагрузки; 1-й 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 диагностики и сравнения наиболее значимых признаков функционального состояния организма в циклических и ациклических видах спорта; “Выводов” и “Приложений”. Библиографический указатель содержит 175 наименований работ, из которых 122 на русском языке и 53 иностранных. Текст диссертации иллюстрирован 15 таблицами и 14 рисунками.
