2.2. Характеристика групп обследованных спортсменов

в зависимости от направленности тренировочного процесса

В исследование были включены 238 спортсменов высокого класса различных специализаций:

1) Бегуны на длинные дистанции, триатлонисты, марафонцы (циклические, динамические упражнения, умеренной мощности, аэробного энергетического обеспечения, выполняемые с высокими энерготратами; основное физическое качество-выносливость).

2) Пловцы (циклические, глобальные, динамические упражнения, большой мощности, анаэробно-аэробного энергетического обеспечения, выполняемые с высокими энерготратами; основное физическое качество-выносливость).

3) Тяжелоатлеты, силовые троеборцы (ациклические, глобальные, статические упражнения, максимальной мощности, анаэробно-алактатного энергетического обеспечения, выполняемые с низкими энерготратами; основное физическое качество-сила).

4) Борцы (ациклические, глобальные, динамические упражнения со статическими компонентами, субмаксимальной мощности, анаэробно-лактатного энергообеспечения, выполняемые с низкими энерготратами, основное физическое качество – силовая выносливость).

5) Гиревики (циклические, глобальные, динамические упражнения, субмаксимальной мощности, анаэробно-лактатного энергообеспечения, выполняемые с низкими энерготратами, основное физическое качество – силовая выносливость).

6) Спортигровики (ациклические, глобальные, динамические упражнения субмаксимальной и большой мощности, анаэробно-аэробного энергетического обеспечения, выполняемые со средними энерготратами, основное физическое качество – силовая выносливость).

2.3. Методы исследования биоэлектрогенеза

системы управления движениями

До настоящего времени ведущую роль при изучении нейро-моторных функций играет регистрация биоэнергетических процессов в мышцах и структурах ЦНС.

Основными методами традиционно остаются электромиография (ЭМГ), электроэнцефалогафия (ЭЭГ) и их различные модификации.

В последние годы достаточно полные обзоры по электромиографии представлены как отечественными, так и зарубежными авторами (Бадалян Л.О., 1986; Гехт Б.М., 1996; Dauble I.R., 1981; Gonzalez –Bono E. et al., 2000).

Среди ЭМГ показателей нами предложены следующие:

1. Латентный период напряжения мышц (ЛПн), который определялся как промежуток времени от момента появления электрической активности в мышце, регистрируемой по миограмме до момента изменения объема мышцы, регистрируемой по механограмме. Кривые записывались синхронно на одной ленте друг над другом. Данный показатель характеризует мобилизационную способность двигательных единиц (ДЕ) для выполнения заданного усилия.

2. Угол нарастания напряжения в мышце (Ун).

3. Угол спада напряжения в мышце (Ус). Оба приведенных показателя определяли по механограмме, соответственно, как угол отклонения кривой от изолинии в начале работы и как угол возвращения кривой к изолинии в конце работы мышцы. Данные показатели характеризуют упруго-вязкие свойства мышц и их изменения при сокращении и расслаблении.

4. Спад электрической активности мышц (СЭА), который определялся как промежуток времени от момента прекращения механической активности мышцы, регистрируемый по механограмме до момента прекращения электрической активности мышцы, регистрируемой по механограмме. Данный показатель характеризует скорость тормозных процессов в центральных структурах СУД.

Внешним стимулом для регистрации вышеописанных показателей являлся световой раздражитель, при появлении которого испытуемый максимально сильно и быстро напрягал исследуемые мышцы, а при отключении их максимально быстро расслаблял. Для исключения фактора готовности, световой раздражитель подавали в различные промежутки времени, незаметно для испытуемого. Показатели регистрировали в состоянии оперативного покоя, сразу после статической и динамической нагрузки субмаксимальной мощности.

Для более качественной оценки деятельности афферентного и центрального звеньев СУД применяли доступный объективный метод исследования функций ЦНС – электроэнцефалография (ЭЭГ).

Впервые биоэлектрическая активность со скальпа человека была зарегистрирована австрийским врачом Гансом Бергером в 1929 г., который и назвал полученные кривые электроэнцефалограммой. Признание физиологов и клиницистов данный метод получил после публикации в 1930-1934 гг. работ английских ученых Эдермана и Метьюза (Миролюбов А.В., Чиков М.Ю., 1994).

Биоэлектрическая активность головного мозга, непрерывно сопровождающая состояние покоя и деятельности получила название фоновой или спонтанной активности. Вместе с тем, на фоне спонтанной ЭЭГ оказалось возможным зарегистрировать комплексы биоэнергетической активности, вызванные сенсорными и электрическими раздражителями, а также двигательными актами, данный вид биоэлектрической активности получил название вызванных потенциалов (ВП), или ответов (Миролюбов А.В., Чиков М.Ю., 1994, 1998).

В работе регистрировали спонтанную биоэлектрическую активность мозга и вызванные сомато-сенсорные потенциалы (ВПсс).

Регистрацию электроэнцефалограммы (ЭЭГ) осуществляли с помощью 16-ти канального электроэнцефалографа EEG-16S фирмы «Медикор» (Венгрия).

Первичную информацию параллельно с чернильной записью на бумажной ленте вводили с выходных каскадов энцефалографа в память компьютера. Ввод осуществляли с помощью специально разработанной программы и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с частотой дискретизации равной 200 Гц. Контроль над поступающей информацией в компьютер проводили визуально на мониторе.

Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) регистрировали в течение 1,5–2 минут. Такая длительность записи обусловлена необходимостью (при дальнейшей обработке на компьютере) выбора 6–9 последовательных безартефактных участков ЭЭГ длительностью по 5 сек (суммарный временной интервал анализируемой ЭЭГ составлял соответственно 30-45 секунд.

Регистрацию ЭЭГ производили от лобных (F-frontalis), центральных (C-centralis), теменных (P-parietalis) и затылочных (O-occipitalis) зон обоих полушарий головного мозга. Электроды накладывали по системе Юнга (1953), в соответствии с которой лобные электроды устанавливали в верхней части лба справа – d (dextra) и слева – s (sinistra) на расстоянии 3-4 см от средней линии (Fd, Fs), затылочные – на 3 см выше пересечения верхней выйной линии и срединной плоскости на 3-4 см от средней линии (Od, Os). Центральные (Cd, Cs) и теменные (Pd, Ps) электроды устанавливали в точках деления на три равные части отрезков парасагиттальных линий Fd-Od и Fs-Os. Биоэлектрическую активность исследовали при монополярных отведениях с ипсилатеральным положением индифферентных электродов на мочках ушей. Заземляющий электрод устанавливали на границе между лобной и височной костью.

Преимущество этой схемы заключается в том, что электроды здесь распределены равномерно по поверхности головы и все основные отделы конвекситальной поверхности мозга представлены в ЭЭГ (Зенков Л.Р., Ронкин М.А., 1991, Селивра А.И., Щуров А.Г., 1999, Zoladz J. et al., 2000).

Для записи ЭЭГ применяли дисковые плоские накожные хлорированные серебряные электроды. В качестве электролита использовали насыщенный раствор хлористого калия (KCl). Электроды укрепляли на голове испытуемого с помощью «шлема» из резиновых полых жгутов. Для соединения электродов с гнездами входной коробки электроэнцефалографа применяли 16-ти контактный штепсельный разъем, что давало возможность быстро подключать электроды к прибору при нахождении испытуемого в барокамере и отсоединять их для выполнения испытуемым физических нагрузок.

На пульте управления электроэнцефалографа устанавливали постоянную времени для области низких частот (), равную 0,1, что соответствует 1,59 Гц (зависимость выражается формулой f=1/(2)), фильтр устанавливали на частоте 30 Гц. Кроме этого, на каждом канале присутствовал активный фильтр подавления помех с частотой 50 Гц.

Электроэнцефалограммы анализировали визуально и с помощью компьютерной программы корреляционно-спектрального анализа.

Базисная обработка электроэнцефалограммы сводилась к получению спектрограмм (СГ) и их количественных характеристик.

Длина каждой реализации была равна 512 отсчетам, что соответствовало по времени 5 секундам. Совокупность реализаций ЭЭГ по всем отведениям в пределах 5 секунд составляла эпоху анализа. Каждая эпоха в пределах анализа включала 6 реализаций ЭЭГ, отводимых от лобных, теменных, центральных, затылочных областей коры мозга. Анализу подвергали 9 дискретных и 5 секундных отрезков ЭЭГ. Результаты анализа в цифровом и графическом виде выводили на монитор и на печать по каждому отрезку ЭЭГ.

Программа позволяла проводить математический анализ регистрируемой информации, как в процессе, так и после окончания обследования испытуемого.

Спектрограммы отражали присутствие всего набора физиологических ритмов; количественные характеристики спектров мощности (дельта – 0,5-3,8 Гц; тета – 4-7,8 Гц; альфа – 8-13 Гц; бета – 13,2-28 Гц; бета-1 – 13,2-23 Гц; бета-2 – 23-28 Гц); средние значения этих диапазонов ритмов в герцах и индексы дельта-, тета-, альфа- и бета ритмов (Селивра А.И., Щуров А.Г., 1999, Gonzalez –Bono E. et al., 2000).

При расчете перечисленных показателей минимальный разрешающий частотный интервал был принят 0,4 Гц. Графики спектров мощности (энергетических спектров) ЭЭГ строили с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье (Васильев Г.В., Малина З.В., 1968; Гриндель О.М. и др., 1968; Фролов А.А., Соколов С.С., 1989; Русинов В.С., 1987). При этом для уменьшения дисперсии оценок энергетического спектра производили сглаживание по Хеммингу (Bendat Dg., Pircol A., 1984). Спектральные компоненты рассчитывали с учетом указанных наиболее существенных диапазонов ритмов ЭЭГ в полосе от 0,5 до 28 Гц.

Спектр мощности отражает энергию каждой из частотных составляющих данной ЭЭГ. В каждой ЭЭГ имеется несколько различно выраженных частотных составляющих. Вычисление спектра мощности позволяло выделить частотные составляющие каждого процесса ЭЭГ и показывать процент разных частотных компонентов.

Под величиной индекса понимается суммарная доля времени (в процентах от доли эпохи анализа), во время которого на ЭЭГ присутствуют волны, соответствующего частотного диапазона независимо от наличия в рамках анализируемого отрезка ЭЭГ волн других диапазонов. Программа предусматривала также возможность вычисления коэффициентов взаимной корреляции между биоэлектрической активностью различных центров головного мозга при временном сдвиге, равном нулю.

Цифровые данные автоматически сохраняли в памяти компьютера, затем их подвергали вторичной обработке, включающей общепринятый блок статистических характеристик, в частности, среднее арифметическое значение (М), стандартное отклонение (S) стандартную ошибку среднего значения (m), доверительный интервал ().

ЭЭГ снимали в состоянии оперативного покоя и после выполнения физических нагрузок, как в процессе так и по окончании сеанса гипербарической оксигенации.

Регистрацию ВПсс осуществляли на компьютерном нейрокартографе «Brain Surveyor» (производство Италии) по стандартной общепринятой методике (Зенков Л.Р., Ронкин М.А., 1991; Clancy R.R. et al., 1993) в 19-ти монополярных отведениях с поверхности головы по системе 10/20 с референтным электродом на мочке уха.

Полоса пропускания частот усилителя для ЭЭГ составляла 0,5 – 32 Гц. Испытуемые располагались в удобном кресле сурдокамеры в состоянии спокойного бодрствования при закрытых глазах в течение обследования, которое составляло около 30 минут (Голубева Л.В., 1995 -1998).

В работе применяли такой методический прием регистрации ВПсс, как увеличение интенсивности ритмического электрокожного стимула. Стимулами служили электрические сигналы по 10, 20 и 40 В выше индивидуального абсолютного порога, который составляет 35-45 В, подаваемые с помощью генератора прямоугольных импульсов, синхронизированного с нейрокартографом. Длительность каждого импульса составляла 0,1 мс, частота – 1 Гц.

Предъявлялось 50 ритмических стимулов каждой интенсивности для накопления и усреднения ВПсс. Биполярные стимуляционные электроды располагали по передней стороне правого предплечья, в средней его трети, над проекцией срединного нерва, заземляющий электрод помещался на запястье.

Раздражение кожи предплечья согласно литературным данным позволяет регистрировать наиболее устойчивые компоненты ВПсс (рис. 4) с характерной пространственно временной организацией (Duffy E.H. et al., 1994).

Соматосенсорные вызванные потенциалы анализировали на отрезке в 400 мс с момента подачи сигнала. На усредненном ВПсс измеряли амплитуду компонентов ВП относительно изолинии (А, мкВ) и пиковые латентности (ПЛ), как время (Т, мс) от момента действия стимула до вершины пика соответствующего компонента ВП при подведении маркера. При регистрации ВПсс были выделены наиболее стабильные волны вызванного ответа – P14, N22, P30, N45, P70, P130, P200, P350, которые выбирали для анализа. Компоненты выше изолинии считались позитивными (P), а ниже – негативными (N) (Голубева Л.В., 1995-1998).

↓

N 14

↓

N 30

N 30

↓

N 70

↓

N 130

↓

N 200

↓

N 350

А, мВт

Р 300

Р 12

Рис. 4. Схематическое изображение компонентов соматосенсорного вызванного потенциала. ↑↓ – компоненты ВПсс, взятые для анализа.

Р 22

↑

+

10

20

50

100

200

500

t, мс

2.4. Характеристика методов нагрузочного тестирования, применяемых для оценки мобилизирующей способности системы управления движениями

Одним из основных этапов системного анализа является выделение ведущих элементов движений, а также структур, обеспечивающих двигательные акты в экстремальных условиях (Голубев В.Н., 1991).

Экстремальными факторами в полной мере могут являться физические нагрузки до выраженного утомления или произвольного отказа от продолжения работы.

Совершение любой мышечной работы неизбежно приводит к активизации восстановления растраченных энергоемких продуктов в организме и удаления недоокисленных продуктов метаболизма. Причем эти процессы неравнозначны при различных по мощности физических нагрузках (Коц Я.М., 1986; Давиденко Д.Н., Солодков А.С., 1999).

Работа максимальной мощности происходит с использованием фосфагенов (АТФ и креатинфосфат). Дополнительных затрат О₂ для их ресинтеза требуется немного (кислородной долг до 8 л) из-за кратковременной нагрузки.

Работа субмаксимальной мощности обеспечивается в основном гликолитическими процессами. При этом концентрация молочной кислоты в крови может достигнуть 25 ммоль/л, рН снижается до 7,0. Для погашения лактатной части кислородного долга необходимы значительные затраты дополнительного О₂ (кислородный долг до 20 л).

Работа большой мощности обеспечивается аэробными реакциями, но при этом энергетический вклад анаэробных реакций достаточно значителен. Концентрация молочной кислоты в крови достигает 10-20 ммоль/л. В этой связи необходимо большое количество дополнительного О₂ для обеспечения восстановительных процессов (кислородный долг до 15 л) (Давиденко Д.Н., Солодков А.С., 1999; Hollman W., Strude H.K, 2001).

Работа умеренной мощности характеризуется соответствием запроса и потребления кислорода. Накопление молочной кислоты и недоокисленных продуктов невелико. Восстановление в этих случаях протекает при оптимальном уровне окислительно-восстановительных процессов и не требуют существенного дополнительного потребления О₂ (кислородный долг до 4 л).

В связи с тем, что в работе использовали фармакологические препараты из групп антигипоксантов и адаптогенов, а также метод ГБО для коррекции послерабочих восстановительных процессов в СУД, в качестве тестирующих нагрузок использовали упражнения, выполняемые с субмаксимальной и большой мощностью, характеристика которых будет представлена ниже.

В качестве нагрузки применялся велоэргометрический тест. В работе использовали многофункциональный велотренажер с кардиолидером «Старт – 3м». Кардиолидер обеспечивает автоматическое плавное управление нагрузкой в зависимости от частоты сердечных сокращений испытуемого (Щуров А.Г., 1998, Perry S.R. et al., 2001).

Упражнения субмаксимальной мощности, согласно классификациям Я.М.Коца (1986) и Д.Н.Давиденко (1996) выполняются в течение 3-5 минут, причем максимальный пульс достигается уже на первой минуте работы. Дистанционное потребление кислорода составляет 95-100% от индивидуального МПК.

Ориентировочный расчет значений максимального пульса производили по формуле: Pmax/мин = 210 - 0,8  возрост в годах.

Исследования показали, что точность рассчитанного максимального пульса равна 10 уд/мин (Аулик И.В., 1990). Контроль МПК осуществляли непрямым способом с помощью номограммы Астранда. Возрастной фактор для коррекции величины МПК не учитывали, так как возраст всех испытуемых был в пределах от 20 до 30 лет. Для данного возраста поправочный коэффициент равен единице: (Pmax/мин  1= Pmax/мин).

Исследования показали, что ошибка непрямого метода определения МПК равна 10-15% (Аулик И.В., 1990).

Вычисленная величина максимального пульса устанавливалась на управляющей панели велотренажера. Оптодатчик для съема ЧСС подключали к мочке уха испытуемого. Работа продолжалась до выраженного утомления (отказ от продолжения работы) в среднем 4,7  0,6 мин.

Упражнения большой мощности, согласно классификациям Я.М.Коца и Д.Н.Давиденко, выполняются 25-30 мин, при этом ЧСС составляет 90% от максимальной, а МПК – 85-90% от максимального. Схема исследования аналогична предыдущей. Средняя продолжительность работы до выраженного утомления составила 28,3  1,5 мин.