Динамика показателей вариабельности сердечного ритма у гимнастов высокой квалификации
Автор: Платошкина Е.Е., Искаков Н.Г., Чершинцева Н.Н., Федянин А.О., Зверев А.А.
Статья в выпуске: 4 т.260, 2024 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования: изучение динамики параметров ВCР при изменяющихся во времени паттернов дыхания гимнастов высокой квалификации. В ходе нагрузочного тестирования наблюдалось яркое переключение основных механизмов регуляции у спортсменов разных спортивных специализаций. В состоянии покоя преобладала активность высокочастотной составляющей спектра (HF), которая уменьшалась при брадипноэ и тахипноэ. Активность низкочастотного составляющего спектра линейно увеличивается в группе спортивная гимнастика, как в первой, так и второй части эксперимента, в отличие от группы спортсменок, занимающихся художественной гимнастикой, у которых наблюдался двухфазный эффект. Спад связан с увеличением активности высокочастотной составляющей спектра. VLF - не изменялся у художественной гимнастики и незначительно возрастает у спортивной гимнастики при урежении дыхания в начале исследования.
Сердце, экг, кардиореспираторная система, дыхание, вариабельность сердечного ритма
Короткий адрес: https://sciup.org/142243217
IDR: 142243217 | DOI: 10.31588/2413_4201_1883_4_260_180
Текст научной статьи Динамика показателей вариабельности сердечного ритма у гимнастов высокой квалификации
Вариабельность сердечного ритма (ВСР), один из многих неинвазивных показателей, который позволяет оценить активность вегетативной нервной системы на разных этапах постнатального онтогенеза. Данный метод основан на изменении последовательных RR интервалов за промежуток времени [10]. Известно, что сердечно-сосудистый центр, расположенный в продолговатом мозге, регулирует частоту сердечных сокращений путем изменения баланса между симпатической и парасимпатической нервными системами. Снижение показателей ВСР чаще всего связана с уменьшением регуляторных механизмов и достаточно часто наблюдается как при физических нагрузках, так и при стрессе [8]. Необходимо отметить, что изменение показателей ВСР были показаны при психопатологических состояниях, когнитивных нагрузках [6], предстартовых состояниях организма спортсменов [9], а также позволяют определить работоспособность спортсменов на разных этапах подготовки [6]. Показано, что показатели ВСР можно рассматривать как биомаркеры предсоревновательной тревожности у спортсменов разных видах спорта [5].
Связь ВСР и вегетативной нервной системы показана во многих исследованиях, свидетельствующие о том, что ВСР является важным инструментом для прогнозирования результатов в спорте [7]. Предстартовое и тревожное состояние усиливает симпатическую стимуляцию, оказывая негативное воздействие на результативность спортсменов, как с точки зрения изменения двигательных навыков, так и скорости, и правильности принятия решений [11].
Для исследователей и специалистов в области физической культуры и спорта ВСР может быть использована не только как инструмент для определения физического состояния, но и может помочь оценить предсоревновательную тревожность и стресс спортсменов [5]. Раннее нами были обнаружены достоверные изменения в амплитудно– временных параметрах электрокардиограммы при изменяющихся паттернах дыхания спортсменов [2].
Материал и методы исследований. Исследование проводили в 2 группах гимнастов по 10 человек в возрасте 18-20 лет, имеющие спортивный разряд КМС и звание МС на базе Научноисследовательского института «Поволжский ГУФКСиТ», по решению ЛЭК «Поволжский ГУФКСиТ» (протокол 1). Группы были поделены по видам спорта: художественная (n=10) и спортивная гимнастика (n=10). Регистрировали вариабельность сердечного ритма на основе изменения кардиоинтервалов с помощью программного комплекса и обеспечения LabChart 8.0 (Австралия). Исследуемый находился в горизонтальном положении на медицинской кушетке.
График дыхания состоял из следующего протокола: три минуты свободного дыхания (до стабилизации амплитудно-временных параметров кардиоинтервалов), далее следовало линейное увеличение частоты дыхания в течение 4,5 минут с 0,08 Гц до 0,4 Гц, затем три минуты свободного дыхания (период восстановления) и, последующее линейное уменьшение частоты дыхания в течение 7,5 минут с 0,4 Гц до 0,08 Гц. Далее три минуты свободного дыхания (период восстановления). Вариабельность сердечного ритма анализировали в модуле LabChart 8.0 HRV. Нами были проанализированы следующие параметры: HF – высокочастотная составляющая спектра (дыхательные волны). Изменение данного параметра свидетельствует о вкладе центральной или автономной регуляции работы сердца. LF – мощность низкочастотной составляющей спектра, характеризует состояние системы регуляции сосудистого тонуса. VLF – мощность «очень» низкочастотной составляющей спектра. Эта спектральная составляющая сердечного ритма, по мнению многих авторов, характеризует активность симпатического отдела вегетативной нервной системы [2, 3].
Результат исследований.
Изменение вариабельности сердечного ритма изучена при различных патологических состояниях [2]. Показано, что различные виды сердечных аритмий, развиваемые после физических нагрузок, у спортсменов могут быть, как полезными, так и негативными для работы сердца, сосудов и всего организма. Понимание взаимодействий, которые приводят к изменению вариабельности сердечного ритма, может помочь в профилактике, диагностике, прогнозировании и лечении заболеваний, затрагивающих сердечнососудистую, дыхательную и вегетативную нервные системы.
В наших исследованиях в обеих группах в состоянии покоя преобладала активность высокочастотной составляющей спектра (HF). При активации вегетативной и дыхательной систем наблюдались различные ответы, которые зависят от вида спорта. Наибольшие изменения HF были зарегистрированы при восстановлении.
Оптимальное функционирование при экстремальных дыхательных условиях требуют от организма централизацию управления со стороны гуморальной регуляции. В ходе нагрузочного тестирования наблюдалось яркое переключение основных механизмов регуляции у спортсменов разных спортивных специализаций. Активность симпатических влияний на сердце увеличивается в обеих группах. Минимальное значение наблюдается в начале исследования и в периоды восстановления, а затем линейно увеличивается при частоте дыхания. Необходимо отметить, что в группе спортивная гимнастика наблюдалась развитие стадии «плато» на протяжении практически всей первой части эксперимента (тахипноэ), и резкое падение – высокочастотная составляющая спектра во второй части эксперимента (брадипноэ) (Рисунок 1).
Активность низкочастотного составляющего спектра линейно увеличивается в группе спортивная гимнастика, как в первой, так и второй части эксперимента. Необходимо отметить, что у спортсменов, занимающихся художественной гимнастикой, произошел небольшой спад при частоте 0,32 Гц (при тахипноэ) с последующим достоверным увеличением. Данный спад связан с увеличением активности высокочастотной составляющей спектра. При урежении дыхания наблюдалось развитие стабильных параметров с 0,36 до 0,2 Гц с последующим восстановлением к исходным значениям (Рисунок 2).
Наименьшая активность – мощность «очень» низкочастотной составляющей спектра имела тенденцию к увеличению при учащении дыхания в обеих группах. При урежении дыхания в группе спортивная гимнастика данный параметр резко увеличился при частоте 0,4 Гц и был более выражен, чем HF. Дальнейшее уменьшение частоты дыхания вызывало уменьшение данного параметра и в конце эксперимента он достигал исходного уровня. В группе спортсменов занимающихся художественной гимнастикой резких изменений данного составляющего спектра не выявлено.
Рисунок 1 - Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма гимнастов при тахипноэ. *Примечание: Р<0,05. Относительно контрольных значений, х/г - художественная гимнастика, с/г - спортивная гимнастика
Рисунок 2 - Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма гимнастов при брадипноэ. Примечание: Р<0,05. Относительно контрольных значений, х/г - художественная гимнастика, с/г - спортивная гимнастика
Заключение. Показатель мощности низкочастотной составляющей спектра характеризует состояние системы регуляции сосудистого тонуса. В норме чувствительные рецепторы синокаротидной зоны воспринимают изменения величины АД, и афферентная нервная импульсация поступает в сосудодвигательный (вазомоторный) центр продолговатого мозга. Здесь осуществляется афферентный синтез (обработка и анализ поступающей информации) и в сосудистую систему поступают сигналы управления (эфферентная нервная импульсация). Этот процесс контроля сосудистого тонуса с обратной связью на гладкомышечные волокна сосудов осуществляется вазомоторным центром постоянно. Обычно в норме доля вазомоторных волн в положении «лежа» должна быть меньше, чем дыхательных волн. Если вместо мощности дыхательных волн (HF мс2) увеличивается мощность вазомоторных волн (LF мс2), то это означает, что процессы регуляции АД осуществляются при участии неспецифических механизмов. У спортсменов в тренировочном процессе довольно часто встречается увеличение LF волн в спектре. Это положение еще требует тщательного анализа. В наших исследованиях усиление исходных значений HF спектра указывает на значительный вклад дыхательных волн в регуляцию работы сердца. Однако при увеличении LF спектра доказывает включение разных механизмов регуляции афферентной импульсации и формирования вегетативной регуляции.
Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства спорта Российской Федерации № 77700022-24-01 «Разработка научнообоснованных средств совершенствования нервно-мышечного контроля движений в спортивных видах гимнастики».
Список литературы Динамика показателей вариабельности сердечного ритма у гимнастов высокой квалификации
- Платошкина, Е. Е. Реакция кардиореспираторной системы гимнастов при изменении кардиоинтервалов спортсменов при изменяющихся паттернах дыхания / Е. Е. Платошкина, Н. Г. Искаков, А. О. Федянин, А. А. Зверев // Российский кардиологический журнал. – 2023. – Т. 28. – №. S6. – С. 47-47.
- Шлык, Н. И. Вариабельность сердечного ритма в тренировочном процессе спортсменов циклических видов спорта (на примере биатлона) / Н. И. Шлык // Методические рекомендации. – М.: Министерства спорта Российской Федерации, 2021.
- Шлык, Н. И. Вариабельность сердечного ритма в покое и ортостазе при разных диапазонах значений MxDMn у лыжниц-гонщиц в тренировочном процессе / Н. И. Шлык // Наука и спорт: современные тенденции. – 2020. – Т. 26. – № 1. – С. 83-96.
- Ayuso-Moreno, R. Heart rate variability and pre-competitive anxiety according to the demanding level of the match in female soccer athletes / R. Ayuso- Morenoa, J. P. Fuentes-Garcíaa, D.l Collado- Mateob, S. Villafaina // Physiology & behavior. – 2020. – V. 222. – P. 112926.
- Fortes L. S. Influence of competitive-anxiety on heart rate variability in swimmers / L. S. Fortes, B.D.V. da Costa, P.P. Paes, J.R.A. do Nascimento Júnior [et al.] //Journal of sports science & medicine. – 2017. – V. 16. – I. 4. – P. 498.
- Fuentes-García, J. P. Differences between high vs. low performance chess players in heart rate variability during chess problems / J. P. Fuentes-García [et al.] // Frontiers in psychology. – 2019. – V. 10. – P. 409.
- Ortigosa-Márquez, J. M. Observación automatizada: La variabilidad de la frecuencia cardíaca y su relación con las variables psicológicas determinantes del rendimiento en nadadores jóvenes / J. M. Ortigosa-Márquez, R. E. Reigal, M. Portell, V. Morales-Sánchez, A. Hernández- Mendo //Anales de Psicología/Annals of Psychology. – 2017. – V. 33. – I. 3. – P. 436-441.
- Shaffer, F. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability / F. Shaffer, R. McCraty, C.L. Zerr // Front. Psychol. – 2014. – V. 5 – P. 1040.
- Souza, R. A. Heart rate variability, salivary cortisol and competitive state anxiety responses during pre-competition and pretraining moments / R. A. Souza, O. A. B. Beltran, D. M. Zapata, E. Silva [et al.] // Biology of sport. – 2019. – Т. 36. – №. 1. – С. 39-46.
- Thayer, J. F. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health / J. F. Thayer, F. Ahs, M. Fredrikson, J. J. Sollers, T. D. Wager // Neuroscience & Biobehavioral Reviews – 2012. – V. 36 – I. 2. – Р. 747-7567.
- Wilson, M. The role of effort in influencing the effect of anxiety on performance: testing the conflicting predictions of processing efficiency theory and the conscious processing hypothesis / M. Wilson, N.C. Smith, P.S. // Br. J. Psychol. – 2007. – P. 411-428.
