Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Особенности адаптации спортсменов к физическим нагрузкам различной направленности (обзор литературы)
1.1 Физиологические особенности обеспечения спортивной деятельности в зависимости от направленности физических нагрузок
1.2 Влияние физической нагрузки на статокинетическую устойчивость 21
1.3 Оценка «срочных» эффектов адаптации к физическим нагрузкам (оценка вариабельности сердечного ритма)
ГЛАВА 2. Организация и методы исследования 44
2.1 Организация исследования 44
2.2 Методы исследования 45
2.3 Статистическая обработка материалов исследования 47
ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение
3.1 Показателисердечно-сосудистой системы у спортсменов различных видов спорта
3.2 Показатели нейровегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов различных видов спорта
3.3 Состояние постуральной системы у спортсменов различных видов спорта
3.4 Взаимосвязь показателей статокинетической устойчивости и функционального состояния сердечно-сосудистой системы
3.5 Нейровегетативная регуляция сердечно-сосудистой системы у спортсменов различных видов спорта в зависимости от показателя качества функции равновесия
Заключение 96
Выводы 101
Список сокращений 103
список литературы
- Влияние физической нагрузки на статокинетическую устойчивость
- Оценка «срочных» эффектов адаптации к физическим нагрузкам (оценка вариабельности сердечного ритма)
- Статистическая обработка материалов исследования
- Показатели нейровегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов различных видов спорта
Влияние физической нагрузки на статокинетическую устойчивость
Особенность спортивной деятельности заключается в выполнении физических упражнений в постоянных строгих условиях организации двигательных актов. Физические упражнения формируются по принципу двигательного динамического стереотипа в одной группе видов спорта (в легкой атлетике, плавании, лыжном, конькобежном и велосипедном спорте, гимнастике, гребле и т.д.). Другая группа видов физических упражнений отличается нестандартностью, меняющимися условиями, отсутствием жесткой стереотипности в совершаемых движениях (бокс, борьба, фехтование и спортивные игры) [Зимкин Н.В. с соавт., 1953]. Для этих видов спорта основными являются координационные, скоростные и скоростно-силовые способности. Однако, в каждом виде спорта характерна специфичность проявления тех или иных способностей.
В единоборствах наиболее важными являются алактатные и анаэробные возможности, в то же время, по мнению В.Н. Селуянова с соавт. (1998, 2011) ресинтез запасов АТФ в окислительных мышечных волокнах происходит с помощью реакций аэробного гликолиза, а в гликолитических с помощью анаэробного гликолиза с накоплением лактата и ионов водорода. В течении 5-30 с отдыха целиком восстановить запасы АТФ и креатинфосфата невозможно, а это означает, что окислительные мышечные волокна значительно уменьшают мощость сокращения от своего максимума, а гликолитические мышечные волокна через несколько минут практически не могут сокращаться из-за накопления ионов водорода [Яковлев Н.Н., 1974; Gollnick P.D., 1986]. В последнее время сложилось представление о том, что основополагающую роль для единоборцев играет уровень «специальной» подготовленности. Установлено, что процессы закисления менее выражены у победителей в схватках [Максимов Д.В., 2009; Soederlung K. et al., 1986; Thorstensson A. et al., 1975; Wasserman K. et al., 1985]. В то же время специфика соревновательной деятельности единоборцев, которая продолжается около 5 минут, по мнению И.Д. Свищева с соавт. (2006), не является непрерывным двигательным действием. Правила соревнований лимитируют активные действия в эпизодах схватки в течение 5-15 секунд, с последующим интервалом отдыха в паузах 5-30 с [Гаськов А.В. с соавт., 2004; Хочачка П. с соавт., 1988; Чумаков Е.М., 1996].
Существует мнение, что в спортивных единоборствах фактически имеют место комплексные формы проявления физических качеств. Особое внимание уделяется сложному взаимодействию собственно силовых и скоростных возможностей человека, поэтому, особое значение имеют скоростно-силовые качества. В.А. Панков с соавт. (2004) выделили факторную структуру специальной физической подготовленности в видах единоборств, представленную следующими факторами: скоростно-силовыми способностями, специальной скоростно-силовой выносливостью, специальной скоростью и силовыми способностями. В то же время, своевременное и достаточное развитие выносливости, в частности специальной выносливости, является неотъемлемым, определяющим фактором для достижения высоких спортивных результатов в единоборствах [Шевцов А.В. с соавт., 2009; Кладов Э.В., 2011; Кладов Э.В. с соавт., 2014].
У спортсменов циклических видов спорта (лыжные гонки, легкая атлетика) физиологической основой общей выносливости является высокий уровень аэробных возможностей энергообеспечения организма – способность выполнять работу за счет энергии окислительных реакций [Верхошанский Ю.В., 2014; Германов Г.Н. с соавт., 2014]. Решающую роль в развитии общей выносливости играют морфофункциональные перестройки в сердечно-сосудистой системе, отражающие адаптацию к длительной работе: увеличение объема сердца («большое сердце» особенно характерно для спортсменов-стайеров, утолщение сердечной мышцы – спортивная гипертрофия); рост сердечного выброса (увеличение ударного объема крови); снижение частоты сердечных сокращений в покое (до 40-50 уд/мин и менее) в результате усиления парасимпатических влияний – спортивная брадикардия, что облегчает восстановление сердечной мышцы и последующую ее работоспособность; обеспечивает снижение артериального давления в покое (ниже 105 мм рт. ст. - спортивная гипотония).
Специальная выносливость в циклических видах спорта зависит от длины дистанции, которая определяет соотношение аэробного и анаэробного энергообеспечения [Власов Н.Г., 1998; Широкова С.В., 2004; Львовская Е.И. с соавт., 2014; Колыхматов В.И., 2014].
Спортивные игры и единоборства характеризуются большим количеством специфичных и ситуационных движений (баскетбол, волейбол, теннис, футбол, хоккей, бокс, борьба, фехтование). Для них характерна постоянно изменяющаяся мощность работы (от максимального уровня до умеренной или полной остановки спортсмена), сопряженная с постоянно меняющимися условиями, временными ограничениями, структурой двигательных действий и направления движений. Нестандартные упражнения обуславливают наличие ациклической или смешанной (циклической и ациклической) структуры движений, с увеличением доли динамической скоростно-силовой работы [Чернов С.В., 2005].
Обеспечение игровых действий характеризуется преобладанием быстроты проявления в реакции на движущийся предмет (мяч, шайбу и т. д.), на изменение положения партнера, в перемещениях и выполнениях игрового приема, в анализе и принятии решения на конкретное игровое действие и т. д. В то же время, важно развивать «взрывные» способности и скоростно-силовые качества, что зависит от развития мышц нижних конечностей, быстроты их сокращений и от общей координации в выполняемом движении, специальной выносливости и развития сложно-координационных способностей [Верхошанский Ю.В., 1988].
Выполнение ситуационных упражнений предполагает меньшие затраты энергии по сравнению с выполнением циклических упражнений. Соотношение энергообеспечения аэробных и анаэробных процессов в игровых видах спорта значительно отличается: в частности, в волейболе ведущее значение имеют аэробные нагрузки, в футболе – аэробно-анаэробные, в хоккее с шайбой – анаэробные. Постоянное изменение мощности физических нагрузок дает возможность удовлетворять кислородный запрос во время работы и уменьшает величину кислородного долга [Павлов С.Е. с соавт., 2010].
Вегетативное обеспечение игровых действий осуществляется на не достигнутом во время нагрузки рабочем уровне, а степени его соответствия мощности работы в данный момент. Пульс спортсмена, специализирующегося в игровых видах спорта, может варьироваться в диапазоне от 130 до 180-190 уд/мин, частота дыхательных движений – от 40 до 60 вдохов в 1 мин. Величины ударного и минутного объема крови, глубины и минутного объема дыхания, МПК при работе значительно ниже, чем у спортсменов, тренирующих качество выносливости [Белоцерковский З.Б. с соавт., 2012; Комарова Н.А. с соав., 2015]. Ведущими системами в реализации спортивной деятельности «игровиков» являются ЦНС, сенсорные системы и двигательный аппарат [Карпман В.Л., 1980; Уилмор Дж. с соавт., 2001].
Оценка «срочных» эффектов адаптации к физическим нагрузкам (оценка вариабельности сердечного ритма)
При сравнительном анализе интегрального показателя центральной гемодинамики – типа кровообращения – был выявлен во всех группах преимущественно эукинетический тип кровообращения (составлял соответственно 90,33%, 100% и 100% в группах «борьба», «циклические виды» и «игровые виды»). Гиперкинетический тип кровообращения имели лишь 9,67% человек из группы «единоборства» (таблица 3).
Существует мнение, что сердце у лиц с гиперкинетическим типом кровообращения работает в наименее экономичном режиме, при котором компенсаторные возможности ограничены [Иванова Н.В., 1988; Дембо А.Г. с соавт., 1989; Карвэ М.Д. с соавт., 1989; Гавриков К.В. с соавт., 1993; Муратов В.В. , 1993; ЗотоваФ.З. , 1997]. Есть и данные о том, что гиперкинетический тип кровообращения является более благоприятным вариантом, а также служит показателем адаптированности организма [Шехтман М.М. с соавт., 1978; Дорошев В.Г. с соавт., 1986; Суджаева С.Г. с соавт., 1990; БересневС.И. , 1996]. Согласно данным А.Г. Дембо с соавт. (1986), Е.В. Быкова с соавт. (1998) гиперкинетический ТК предусматирвает большие энергозатраты и менее эффективен в гемодинамическом отношении, чем эу- и гипокинетический ТК. Эукинетический тип кровообращения ССС занимает «промежуточное» положение. Некоторые ученые отмечают наиболее оптимальные соотношения параметров кардиогемодинамики и большей экономичности работы сердца у лиц именно с этим типом кровообращения [Комиссаров В.А., 1988; Малюга Ю.Г., 1988; Зияев Ю.Н. с соавт., 1991; Гавриков К.В. с соавт., 1993].
Величины артериального давления у спортсменов всех групп в состоянии покоя соответствовали значениям физиологической нормы для взрослых лиц, при этом наблюдалось некоторое снижение показателя у представителей 2-й группы. Переход в вертикальное положение привел к сдвигам ключевых показателей центральной и периферической гемодинамики, при этом менее они были выражены у спортсменов 1-й и 3-й группы, что указывает на уровень функционального состояния ССС, а также является отражением закона «исходного уровня». Следует отметить, что у спортсменов 2-й группы в покое и в вертикальном положении были ниже показатели САД, ДАД и ЧСС отражая более выраженную экономизацию деятельности ССС при развитии физического качества выносливости.
При проведении ортопробы было установлено, что спортсмены всех групп имеют нормотонический тип реакции. В 1-й и 2-й группах изменение АД было однонаправленным: САД и ДАД имело тенденцию к увеличению по отношению к исходной величине (положение лежа) на 5-10 мм рт.ст. – оно умеренно увеличивалось в 1-й и 2-й группах, и в большей степени в группе 2. В 3-й группе показатель САД снизился на несколько мм рт.ст., а показатель ДАД практически не изменился. Показатель ЧСС увеличился в первой группе на 16,5%, во второй – на 27,6%, в третьей группе – на 20,9%.
Определение значений показателя «двойное произведение» (ЧСС САД/100), отражающего степень напряжения деятельности сердца, показал, что его среднегрупповые значения у спортсменов 1-й группы соответствовали уровню «выше среднего» (по Г.Л. Апанасенко с соавт. (2000) – 111 у.е. и больше –
Очевидно, степень экономизации функций сердца наиболее выражена у спортсменов циклических видов: двойное произведение во 2-й группе достоверно ниже по сравнению с 1-й и 3-й (р 0,001).В положении лежа индивидуальные значения показателя двойного произведения в первой группе в процентном соотношении оказалось, что у 12,5% спортсменов-борцов уровень показателя «ниже среднего», у 12,5% - «средний», у 25% - «высокий» и у 50% - уровень «выше среднего» (рисунок 2).
Во второй группе показатель двойное произведение оказался «выше среднего» у всех спортсменов группы. У 75% представителей игровых видов спорта (3-я группа) показатель также «выше среднего» и у 25% - уровень «высокий» (рисунок 3). "выше среднего" "высокий"
В положении стоя (ортостаз) показатель двойное произведение имел существенные различия по сравнению с показателями в покое (таблица5). Таким образом, можно говорить о том, что степень экономизации функций сердца при ортостазе наиболее выражена также, как и в покое, у спортсменов циклических видов спорта. 3.2 Результаты исследования нейровегетативной регуляции сердечнососудистой системы у спортсменов различных видов спорта
Среднединамическое артериальное давление (СДД) является одним из гомеостатических показателей, отражающих стабильность гемодинамики в состоянии покоя. Величина СДД по результатам проведенного нами спектрального анализа отражает итог взаимодействия трех составных механизмов регуляции тонуса крупных сосудов: надсегментарных структур и гуморально-метаболических факторов (представлены ОНЧ- и УНЧ- колебаниями), а также симпатического отдела ВНС (НЧ-колебания) (таблица 6).
Вклад парасимпатического отдела ВНС в регуляцию артериального давления по данным спектрального анализа СДД незначителен, основное влияние имеют надсегментарные структуры и гуморально-метаболические факторы (УНЧ- и ОНЧ-колебания); соотношение вклада сегментарных структур -НЧ/ВЧ в положении лежа существенно в пользу симпатического отдела ВНС – оно составило в 1-й группе 6,72±0,96 усл. ед., 7,16±1,02 усл. ед. и 15,40±1,92 усл.ед. во 2-й и в 3-й группах соответственно.
Статистическая обработка материалов исследования
При функциональной пробе «Закрытые глаза» показатели снизились у всех спортсменов, во 2-й группе более существенно и были достоверно ниже, чем в группах сравнения. При пробе «Мишень» они повысились и достигли значений в группе единоборцев, наиболее высокие цифры в этой пробе у игровиков.
Показатель «Нормированная площадь векторограммы» характеризует площадь статокинезиограммы – часть плоскости, ограниченная кривой статокинезиограммы; показатель, характеризующий поверхность, занимаемую статокинезиограммой. Ее увеличение отражает снижение ортостатической устойчивости, что проявилось при пробе «Закрытые глаза» - показатель имел тенденцию к ухудшению на 73,9% (p 0,05) в 1-й гр., а значимые изменения наблюдались во 2-й гр. – на 84% (p 0,05) и в 2,4 раза (p 0,05) в 3-й группе, снижаясь при пробе «Мишень», оставаясь существенно выше исходных величин, и этот показатель увеличился на 42% у единоборцев.
Показатель «Коэффициент резкого изменения направления движения» отображает оптимальность затрат человека в процессе удержания вертикальной позы. Колебательный процесс изменения центра давления осуществляется по плавным дугам с минимальными затратами энергии, при патологии в поддержании позы задействуется физическая мускулатура, что характеризуется резкими изменениями направления движения центра давления и увеличением показателя. В нашем исследовании межгрупповых различий не было выявлено, но у спортсменов 2-й группы показатели были выше на правах тенденции при всех пробах.
Показатель «Площадь эллипса» - часть площади, занимаемой стабилограммой без наличия «петель» и случайных выбросов, характеризует рабочую площадь опоры человека. Большая площадь указывает на ухудшение устойчивости, меньшая – соответственно, об улучшение. При расчете площади эллипса предполагается, что координаты центра давления распределены по нормальному случайному закону. При фоновой пробе с открытыми глазами определены значительные межгрупповые различия: в 1-й группе мы наблюдали самые низкие значения показателя, в группе 2 циклических видов они значительно выше (р 0,01), чем у остальных спортсменов. При проведении функциональной пробы «Закрытые глаза у легкоатлетов показатель значительно возрастал (в 3 раза, р 0,001), в обоих случаях данные изменения отражали значительное снижение устойчивости у легкоатлетов при выключении зрительного анализатора. При пробе «Мишень» мы отмечали снижение значений показателя во всех группах при сохранении наиболее высоких значений во 2-й группе. Таким образом, полученные результаты отражают более высокую степень устойчивости у спортсменов сложнокоординационных видов спорта, по сравнению со спортсменами циклических видов. Наиболее выраженное снижение уровня СКУ отмечалось при выключении зрительных потоков.
Взаимосвязь показателей статокинетической устойчивости и функционального состояния сердечно-сосудистой системы Для того, чтобы дать интегративную оценку изученных нами показателей ССС, спектральных характеристик параметров системы кровообращения и статокинетической устойчивости нами был проведен факторный анализ. Интерпретация результатов факторного анализа осуществлялось с помощью метода «каменистой осыпи» по двум позициям: первое – по вертикали, позволяет выявить степень информативности и выраженности факторов. Второе – по горизонтали, указывает на изменение содержания фактора. «Критерий каменистой осыпи»является графическим методом, впервые предложенным Кэттелем (Cattell) [Дубров А.М. с соавт., 2005]. Необходимо изобразить собственные значения корреляционной матрицы, расположенные в убывающем порядке в виде графика (по оси абсцисс порядковый номер числа, Cattell предложил найти такое место на графике, где убывание собственных значений корреляционной матрицы слева направо максимально замедляется. Предполагается, что справа от этой точки находится только «факториальная осыпь» («осыпь» – геологический термин, обозначающий обломки горных пород, скапливающиеся в нижней части скалистого склона, по оси ординат – его значение) [Двоерядкина Н.Н. с соавт., 2011]. На основе факторного анализа по критерию «каменистой осыпи» мы выделили для каждой группы определенное количество значимых факторов. Так, на рисунке 12 представлены результаты в группе «единоборства».
Из представленных на рисунке 12 результатов видно, что значимыми являются первые шесть факторов. Наиболее весомым фактором (1-й фактор) выступает гемодинамический, объединяющий в себе показатели центральной и периферической гемодинамики в положении лежа (МОК, СИ, ОПС, ИДК, ЧСС, ФВ, Арео).
Второй по весу фактор определялся вкладом постуральной системы в формирование функциональной системы у спортсменов различных видов спорта, он включал в себя скоростные стабилографические показатели при фоновых пробах «Открытые глаза» и «Закрытые глаза» (Индекс скорости, Качество функции равновесия, Нормированная площадь векторограммы, Средняя скорость перемещения ЦД, Средняя линейная скорость) (таблица 13).. Таблица 13 – Содержание факторов, определяющих взаимосвязь параметров сердечно-сосудистойи постуральной систем в группе «единоборства»
Показатели нейровегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов различных видов спорта
Для развития спорта и достижения более высоких результатов все большую роль играет изучение особенностей адаптации организма спортсменов к специфике нагрузок, а диагностика функционального состояния спортсменов в настоящее время выступает как фактор, определяющий возможности повышения эффективности тренировочного процесса. Формирование комплекса структурных и функциональных изменений в зависимости от направленности физических нагрузок, так как характер систематически выполняемых физических упражнений при занятиях спортом оказывает существенное влияние на различные структурные элементы системы организма, формируя при этом конкретную оптимальную «модель функциональной системы». При этом четко прослеживается дифференциация между группами спортсменов с различным привычным характером двигательной деятельности, а принципиально разные механизмы адаптации у спортсменов циклических, сложнокоординационных и силовых видов спорта, спринтеров и стайеров предполагают различные подходы к организации учебно-тренировочного процесса и, соответственно, требуют поиска критериев оценки особенностей состояния различных систем организма. В этой связи нами проведено исследование особенностей адаптации ССС и постуральной систем с преобладанием нагрузок на развитие качества выносливости (легкоатлеты), скоростно-силовых качеств (игровики) и специальной выносливости (единоборцы).
Данные литературы показывают, что к числу важнейших критериев спортивной работоспособности спортсменов относятся оценка вариабельности показателей гемодинамики и степени их статокинетической устойчивости, при этом малочисленны исследования, интегративно отражающие их функциональное состояние, что определяет актуальность исследований по изучению механизмов внутри- и межсистемных взаимодействий, обеспечивающих анализ алгоритмов приспособительных изменений при занятиях спортом, выделяя в качестве ведущих центральную и вегетативную нервную системы, а также гуморально-метаболические механизмы регуляции функций организма. Проведенные исследования показали, что адаптация к различным по направленности нагрузкам приводит к адаптационным перестройкам центральной и периферической гемодинамики и механизмов регуляции их деятельности (ЧСС, ударный объем, систолическое давление). Нами выявлено, что преобладающим типом кровообращения у обследованных спортсменовнезависимо от применяемых нагрузок является эукинетический (от 91% до 100%). Гиперкинетический тип кровообращения выявлен у 9% спортсменов-единоборцев. Степень напряжения функционирования ССС наименьшая у спортсменов, развивающих качество выносливости. Суммируя выявленные особенности нейровегетативной регуляции, мы выявили, что у спортсменов циклических видов спорта в исходном положении превалировала низкочастотная составляющая РС (ненапряженный вегетативный баланс – ОНЧ% НЧ% ВЧ% – с преобладанием в регуляции РС активности сегментарного уровня ВНС и наибольшими значениями ВЧ-колебаний по сравнению со спортсменами других специализаций, что отражает значительный вклад сегментарного уровня регуляции). У спортсменов, развивающих скоростно-силовые качества (игровики) и специальную выносливость (единоборцы),напротив, преобладает значимость надсегментарного уровнярегуляции РС, вегетативный баланс расценивается как напряженный (НЧ% ОНЧ% ВЧ%), у них существенно выше такие показатели, как индекс централизации и ИВВ по сравнению с легкоатлетами, различия более значимы при проведении АОП.
В регуляции сократительной функции сердца участвуют сегментарный (более значимо у единоборцев, НЧ% ОНЧ%), а также надсегментарный уровниВНС (более значимоу игровиков, ОНЧ% НЧ%), при этом у легкоатлетовопределенпаритет ОНЧ- и НЧ-колебаний (сочетанное влияние сегментарного и надсегментарного уровней ВНС), что у них согласовывалось с регуляцией ритма сердца и тонуса крупных сосудов.
В других группах спортсменов определены такие особенности адаптации к нагрузкам, как «централизация» регуляции тонуса сосудов, связанная с сочетанной активностью симпатического отдела ВНС и надсегментарных структуру игровиков и превалирование у них гуморальных факторов регуляции сократительной функции. У единоборцев насосная функция в большей степени зависела от влияний симпатического отдела ВНС, а тонус крупных сосудов – от гуморально-метаболических факторов.
При анализе периферического кровотока установлено, что он определяется вкладом симпатического отдела ВНС и гуморально-метаболических факторов, которые сохраняли свою значимость при переходе в вертикальное положении во всех обследованных группах. При активной ортопробе РС и величина среднединамического давления у обследованных спортсменов определяются комплексом факторов (активностью симпатического отдела, надсегментарных структур и гуморально-метаболическими влияниями), а ударного объема – от влияния симпатикотонического отдела ВНС. К числу дезадаптивных реакций мы отнесли повышение вклада в регуляцию микроциркуляции симпатического отдела у единоборцев – выявлено увеличение относительной мощности низкочастотных колебаний в 1,5 раза, что рассматривается О.С. Глазачевым (2007) как проявление напряжения механизмов регуляции тонуса мелких сосудов. В этой связи можно заключить, что приспособление к скоростно-силовым нагрузкам приводит к менее благоприятным изменениям в регуляции микроциркуляции по сравнению с адаптацией к аэробным нагрузкам легкоатлетов.