Центральная регуляция позной устойчивости у квалифицированных каноистов, использующих левостороннюю стойку

Во многих видах спорта роль постурального контроля крайне велика, поэтому в последние годы в связи с оснащением современной отечественной аппаратурой в литературе появились результаты пока немногочисленных исследований, проведенных специалистами в области физической культуры и спорта, по проблеме вертикальной устойчивости в избранных видах спорта [1, 2, 6, 11, 12].

Гребля на каноэ – вид спорта, характеризующийся высокой координационной сложностью, резко выраженной и специфической асимметрией двигательных действий. Баланс в стойке каноиста является центральным элементом спортивной техники, особенности и механизмы которого в значительной степени определяют спортивный результат.

Адекватным методом изучения динамики взаимодействия между структурами мозга при вертика-лизации признан метод регистрации ЭЭГ, который проявил себя как информативный в многочисленных исследованиях двигательных, когнитивных и других процессов. Наиболее апробированным применительно к двигательным задачам является математический анализ КОГ ЭЭГ, отражающей меру функциональной связанности между областями коры головного мозга [9, 17]. Полученные к настоящему моменту факты в первую очередь проясняют участие мозговых структур в корректировке положения тела при дестабилизации или при подготовке целенаправленного движения [16]. В то же время остается недостаточно изученным и актуальным вопрос о нейрофизиологических механизмах, обеспечивающих формирование произвольного позного контроля в покое при удержании вертикали, поскольку стояние является базисом для выполнения всех произвольных движений [17].

Целью работы явился анализ особенностей внутри- и межполушарной когерентности (ВП КОГ и МП КОГ) ЭЭГ при удержании «удобной» левосторонней имитационной позы и «неудобной» – правосторонней у гребцов-каноистов.

Методы и организация исследования. Исследование проводили на базе лаборатории кафедры физиологии КГУФКСТ с соблюдением основных биоэтических правил. В нем приняли участие 16 высококвалифицированных юношей каноистов-«левостоечников» – членов молодежной сборной РФ в возрасте от 17 до 23 лет. Все исследуемые в течение спортивной карьеры предпочитали левостороннюю стойку, которую интуитивно выбрали в начале обучения.

Предварительно у гребцов комплексным способом (анкетированием и тестированием) определяли ИПА (по схеме: «рука» – «нога» – «зрение» – «слух»). Мониторинг ЭЭГ осуществляли с помощью компьютерного портативного телеметрического аппаратно-программного комплекса ЭЭГА-1/26 «Энцефалан-131-03» (ООО НПКФ «Медиком МТД», г. Таганрог). Встроенные электроды располагали по международной схеме «10-20 %» в симметричных отведениях для правого и левого полушария (Fp; F; C; T; P; O), а также в «перекрестных» отведениях (Fp1-O2 и Fp2-O1). Регистрацию осуществляли с частотой опроса 512 Гц, использовали раздельные ушные электроды (A). Оценивали по 22 варианта внутриполушарных (ВП) и 6 вариантов межполушарных (МП) связей (КОГ ЭЭГ) с шагом 0,4 Гц в полосе 0,5-70 Гц для эпох длительностью 5 с (не менее 10 эпох) для всех основных диапазонов ритмов ЭЭГ (дельта1 – 0,5-1,9 Гц, дельта2 – 2,0-3,9 Гц, тета – 4,3-7,8 Гц, альфа – 8,1-12,1 Гц, бета1 – 12,3-30,0 Гц, бета2 – 30,1-40,2 Гц). Анализировали статистически достоверные (р ≤ 0,05) реактивные перестройки ЭЭГ при поддержании вертикальной позы, максимально имитирующей стойку каноиста. При этом использовали двухплатформенный компьютерный стабилоанализатор «Стабилан–01» и программно-методическое обеспечение компьютерного стабилографического комплекса (СКГ) StabMed (ОКБ «Ритм», г. Таганрог) [12]. Две стабилоплатформы размещали так, чтобы гребец мог удобно опираться на пластиковую «подушку»: в «удобной» левосторонней стойке – левым коленом, в альтернативной «неудобной» правосторонней стойке – правым. При этом имитационная поза предполагала поддержание максимальной растяжки ног с правильным удержанием весла на одной вытянутой руке: правой (в «удобной» позе) или левой (в «неудобной»). Спортсмен последовательно выполнял следующие билатеральные тесты: с непроизвольной регуляцией позы и с произвольной регуляцией (используя, соответственно, режим тестов Ромберга и «Мишень»). Симбиоз функционального комплекса, оборудованного компьютеризированными стабилографом и беспроводным электроэнцефалографом, позволяет синхронно регистрировать у спортсменов внешнюю и внутреннюю структуру двигательного навыка – модельной спортивной вертикальной позы. Особенности внешней структуры навыка по данным стабилографии описаны нами в предыдущей публикации [13].

Полученные экспериментальные данные и расчетные величины обрабатывали методами вариационной статистики с использованием статистического пакета «Statistica-7.0». Рассчитывали среднюю арифметическую (М), ее среднюю ошибку (±m), медиану (Ме), достоверность различий (p) определяли непараметрическими методами для выборок в динамике перестройки взаимосвязей ЭЭГ при поддержании привычных и непривычных имитационных поз.

Результаты исследования. Рейтинг ИПА в исследуемой группе был сформирован шестью преферен- циальными вариантами. Особенно часто встречались каноисты с перекрестной моторной асимметрией – ведущей правой рукой и левой ногой («пЛпп») и тенденцией к перекрестной моторной асимметрии – правой рукой и амбидекстрией ног («пАпп»). Следует особенно отметить, что степень амбидекстрии у «левостоеч-ников» по величине приближалась к «левшеству» (т. е. «амбилевый» ИПА). Редко отмечались варианты «ппЛп», «ппАп» и «пппА». Кроме них, среди исследуемых встречались «абсолютные правши» – «пппп», однако у них степень «правшества» ног также была невелика – на грани с амбидекстрией. В итоге, становится ясным, что одним из существенных аргументов в выборе левосторонней стойки является перекрестная (с ведущей левой ногой) или близкая к симметрии моторная асимметрия.

В данной группе «левостоечников» не оказалось «абсолютных левшей», или «леворуких», но предыдущие исследования на большей выборке показали, что спортсмены с ведущей левой рукой или ногой всегда гребут в левой стойке. У «праворуких» каноистов, напротив, возможны варианты выбора стороны гребли, видимо, в значительной степени в зависимости от стороны и степени доминирования моторики ног и, возможно, сенсорных функций.

Анализ центральных механизмов постурального контроля, а именно особенностей внутри- и межполушарной КОГ ЭЭГ, показал следующее. Сравнение абсолютных величин ВП КОГ при выполнении теста Ромберга с открытыми глазами в «удобной» и «неудобной» имитационных стойках (рис.1А) демонстрировало при «удобной» стойке феномен минимизации ВП КОГ в обоих полушариях по 8 церебральным связям, особенно в левой центрально-теменной области для тета-, альфа-, бета1- и бета2-диапазонов. При этом максимальная экономизация отмечалась в тета-диапазоне в симметричных центрально-затылочных областях, в сочетании с уникальной, но достоверно большей ВП КОГ в тета-диапазоне в левой лобно-центральной области.

При удержании «удобной» стойки также отмечены менее тесные межполушарные симметричные взаимосвязи (по МП КОГ) в 4 симметричных теменных и затылочных областях для дельта2- и тета-диапазонов, а также в лобных областях – для альфа-диапазона (рис.1Б).

При поддержании имитационной позы в тесте Ромберга с закрытыми глазами особенности центральной регуляции в «удобной» модельной стойке проявлялись в виде диффузного снижения внутриполушарных связей (рис. 2А) в обеих гемисферах во всех диапазонах ритмов, особенно в префронтальных, центральных, теменных и затылочных областях (в 15 церебральных отведениях). Напротив, в переднелобно- и лобно-теменной областях правой гемисферы отмечалась эскалация ВП КОГ в бета2-диапазоне.

При удержании «удобной» стойки также отмечены менее тесные межполушарные симметричные взаимосвязи в 5 лобных, центральных и затылочных областях в медленных диапазонах (дельта1-, дельта2- и тета-диапазонах) (рис. 2Б).

Таким образом, картина объективных коррелятов центральной регуляции (ВП и МП КОГ) при формировании «удобной» имитационной стойки каноиста (по сравнению с «неудобной») как при открытых, так и при закрытых глазах имеет черты сходства, среди которых особенно обращают на себя внимание менее тесные при «удобной» стойке внутриполушарные связи и, в том

А

р < 0,05 - достоверность различий КОГ

Рисунок 1. Особенности внутриполушарной (А) и межполушарной (Б) когерентности ЭЭГ у гребцов в «удобной» имитационной стойке по сравнению с «неудобной» (в тесте Ромберга с открытыми глазами)

А

р ≤ 0,05 – достоверность различий КОГ

Рисунок 3. Особенности внутриполушарной (А) и межполушарной (Б) когерентности ЭЭГ у гребцов в «удобной» имитационной стойке по сравнению с «неудобной» (в тесте « Мишень»)

числе, в левой центрально-теменной области. Эта закономерность присуща и межполушарным симметричным связям, которые при «удобной» стойке особенно снижены в лобных и центральных отведениях. При закрытых глазах различия в пользу экономизации центральных перестроек постуральной регуляции в «удобной» стой- ке еще более отчетливы и диффузно распространены на большинство диапазонов. Однако следует отметить, что при открытых глазах по 124 ВП КОГ, а при закрытых – по 117 ВП КОГ (во всех изученных диапазонах ритмов ЭЭГ) достоверные различия между «удобной» и «неудобной» стойками не обнаружены (р > 0,05).

Усложнение вертикальной позы при произвольном контроле в тесте «Мишень» также демонстрирует экономичность внутриполушарных связей (по ВП КОГ) при «удобной» стойке (по сравнению с «неудобной») преимущественно в левом полушарии, в том числе в центрально-затылочной (в тета-, альфа-, бета1- и бета2-диапазонах) и теменно-затылочной областях (в бета1-и бета2-диапазонах) (рис. 3А).

Особенно важно, что в правой гемисфере в «удобной» стойке, наоборот, обнаружено много более тесных внутриполушарных связей. Наиболее часто достоверно большая величина ВП КОГ встречалась в альфа-, бета1- и бета2- диапазонах во многих церебральных областях.

Отличия по уровню МП КОГ были крайне скудны: достоверная экономизация межполушарных симметричных связей в удобной стойке отмечалась только фрагментарно – в бета1-диапазоне в префронтальных и окципитальных областях (рис. 3Б). Обращает на себя внимание тот факт, что ни в одной из тестируемых имитационных ситуаций не было обнаружено различий между величиной перекрестных МП КОГ (Fp1-O2 и Fp2-O1), в отличие от описанных нами ранее различий, которые характеризовали стандартные позы.

Заключение. Таким образом, результаты комплексной оценки ИПА, а также синхронной регистрации СКГ и ЭЭГ в процессе моделирования стойки гребца продемонстрировали эффективность данного подхода для установления центральных механизмов постурального контроля.

Анализ КОГ ЭЭГ позволил выявить нейрофизиологические маркеры, характеризующие специфику центрально-нервных взаимосвязей при поддержании «удобной» модельной вертикальной позы (по сравнению с «неудобной») у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в гребле на каноэ.

Так, при непроизвольном контроле поддержания «удобной» стойки каноиста ЭЭГ – маркеры отражают экономизацию центральных перестроек постуральной регуляции. Особенно данная закономерность выражена в «удобной» стойке с закрытыми глазами, когда уменьшение тесноты внутри- и межполушарных связей диффузно распространяется на большинство диапазонов в обеих гемисферах и проявляется наиболее отчетливо. По-видимому, функциональный смысл выявленных закономерностей заключается в стереотипности организации модельной «левой» стойки, сформированной и автоматизированной у высококвалифицированных спортсменов в течение многолетних тренировок.

Усложнение ситуации поддержания «удобной» имитационной позы в тесте «Мишень» при переходе на произвольный постуральный контроль приводит к более активной мобилизации внутриполушарных связей в правой гемисфере (по сравнению с «неудобной» стойкой), которая проявляется в увеличении ВП КОГ во многих корковых областях и для всех диапазонов ритмов. Полученные данные согласуются с представ- лениями о значимой роли правой гемисферы в организации постурального контроля [4, 9, 14, 15]. При этом сохраняется экономизация постурального контроля в «удобной» стойке в левой гемисфере и межполушарных связей в префронтальных и затылочных областях.

Таким образом, функциональная организация системы, обеспечивающей реализацию позы, имеет динамический характер, который определяется моторной задачей, условиями визуального контроля и степенью автоматизации позы у высококвалифицированных спортсменов. Полученные данные подтверждают и углубляют представления о функциональной специализации полушарий головного мозга в процессах многоуровневой организации двигательных функций и, в частности, вертикальной позы [3, 8, 17].

Проведенное исследование может явиться платформой для создания представлений о специфике участия гемисфер в формировании модельных поз у высококвалифицированных спортсменов в различных видах спорта. Кроме того, полученные результаты и предложенные методические подходы могут быть полезны для дальнейших исследований физиологических механизмов двигательной деятельности с учетом функциональной асимметрии мозга.