Динамика показателей вегетативного гомеостаза при когнитивной нагрузке у спортсменов-стрелков с разным типом регуляции ритма сердца
Автор: Корепанов Алексей Львович, Бобрик Юрий Валериевич, Кайсинова Агнесса Сардоевна, Пономарев Владимир Алексеевич
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: 2 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
Цель: изучить динамику показателей вариабельности сердечного ритма при проведении 10-дневного тренинга внимания у спортсменов-стрелков с разным типом регуляции ритма сердца. Материалы и методы. В исследовании приняли участие 17 спортсменов-стрелков высокой квалификации. Исследуемые были разделены на 2 группы: I группа - спортсмены с преобладанием центрального и II группа - автономного контуров регуляции. Анализировались временные, частотные параметры вариабельности сердечного ритма и комплексные показатели при когнитивной нагрузке. Результаты. В результате длительной когнитивной нагрузки в группе I выявлены достоверные изменения 11 из 14 исследуемых показателей, в группе II наблюдалось достоверное изменение лишь одного параметра. В результате недлительной нагрузки в группе I достоверно изменились 9, в группе II - 8 показателей. Исследуемые I группы оказались более чувствительными к когнитивной нагрузке и продемонстрировали бо́льшие сдвиги вегетативного гомеостаза. Заключение. Установлены существенные различия динамики ВСР при когнитивной нагрузке. У исследуемых I группы произошли более выраженные изменения вегетативного баланса в сторону увеличения парасимпатического тонуса, чем у исследуемых II группы.
Вариабельность сердечного ритма, тип регуляции ритма сердца, когнитивная нагрузка
Короткий адрес: https://sciup.org/147240963
IDR: 147240963 | УДК: 616-07:159.944-053.6 | DOI: 10.14529/hsm230206
Dynamics of autonomic homeostasis under cognitive load in shooters with different types of heart rate regulation
Aim. This paper was aimed at identifying the dynamics of heart rate variability during a 10-day attention training program in shooters with different types of heart rate regulation. Materials and methods. The study involved 17 highly skilled shooters. The subjects were divided into 2 groups, depending on their type of regulation (group I: central, group II: autonomic). The time and frequency domains of heart rate variability and complex indicators of cognitive load were analyzed. Results. Prolonged cognitive load in group I resulted in significant changes in 11 of the 14 studied parameters; in group II, there was a significant change in only one parameter. A short-term load resulted in significant changes in 9 parameters in group I and 8 in group II. Group I was more sensitive to cognitive load and demonstrated large shifts in autonomic homeostasis. Conclusion. Significant differences in HRV dynamics under cognitive load have been established. Group I had more pronounced changes in the autonomic balance towards increased parasympathetic tone compared to Group II.
Текст научной статьи Динамика показателей вегетативного гомеостаза при когнитивной нагрузке у спортсменов-стрелков с разным типом регуляции ритма сердца
A.L. Korepanov1, ,
Yu.V. Bobrik2, ,
A.S. Kaisinova3,4, ,
V.A. Ponomarev2, ,
Введение. Для оценки функционального состояния организма спортсмена и его резервов адаптации используется методика анализа показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) [1, 9]. Результатом адаптации организма спортсмена к физическим нагрузкам являются специфические изменения вегетативного баланса в зависимости от его физической подготовленности и спортивной квалификации [5, 9]. Показана возможность применения методики ВСР для оценки уровня развития когнитивных функций [4, 10]. Выделены «маркеры» ВСР, коррелирующие с основными качествами внимания (концентрацией, распределением, устойчивостью) [8, 11]. В исследованиях Н.И. Шлык показана необходимость учета типа вегетативной регуляции сердечного ритма при оценке функционального состояния регулирующих систем организма спортсмена [9]. В доступной литературе отсутствуют исследования вегетативной регуляции ритма при когнитивных нагрузках у спортсменов-стрелков. Актуальным является поиск надежных маркеров функционального состояния спортсменов при применении тренингов когнитивных способностей.
Целью работы явилось изучение вариабельности сердечного ритма при когнитивной нагрузке (тренинге внимания) у спортсменов-стрелков высокой квалификации с разными типами регуляции сердечного ритма.
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 17 спортсменов-стрелков высокой квалификации – мастера спорта и кандидаты в мастера спорта (пулевая стрельба). В зависимости от типа вегетативной регуляции ритма сердца исследуемые были разделены на 2 группы: I группа – спортсмены с преобладанием центрального контура регуляции (8 человек), II группа – спортсмены с преобладанием автономного контура регуляции (9 человек). В качестве длительной когнитив- ной нагрузки использовали апробированную методику 10-дневного тренинга внимания (длительность каждого занятия – 90 минут) [6]. В качестве недлительной когнитивной нагрузки рассматривали каждое тренинговое занятие. Регистрацию ЭКГ во II стандартном отведении и определение показателей ВСР проводили после 5 минут отдыха в течение 5 минут в положении лежа за день до начала 10-дневного тренинга и на следующий день после его окончания. Также ежедневно с 1-го по 10-й день тренинга проводили регистрацию ЭКГ до и после занятия. Исследование проведено посредством компьютерного многофункционального комплекса «Поли-Спектр» (фирма «Нейрософт», Россия). Определяли следующие показатели ВСР: Мо, АМо, SDNN, RMSSD, CV, ТР, HF, VL, VLF, LF/HF, SI, ВПР, ПАПР. Для оценки типа вегетативной регуляции ритма сердца использовались показатели SI и VLF [9]. С помощью пакета стандартных статистических программ Statistica for Windows 6.0 производилась обработка накопленной базы данных с определением среднего арифметического (М), стандартной ошибки (± m).
Результаты. Параметры ВСР у исследуемых групп до и после тренинга, а также до и после каждого занятия представлены в таблице.
Установлены достоверные (Р < 0,05) изменения показателей ВСР в результате 10дневного тренинга полноты внимания в обеих группах исследуемых. Так, в I группе произошло увеличение следующих показателей: SDNN, отражающее рост суммарного эффекта влияния на синусовый узел как симпатического, так и парасимпатического отделов ВНС [7]; RMSSD, коррелирующее с увеличением активности звена парасимпатической регуляции [3]; TP, соответствующее росту устойчивости к физическим нагрузкам [7]; VLF, отражающее увеличение активности подкорковых центров [2]; HF, коррелирующее с парасимпатической активностью и уровнем внимания спортсмена [8]. Произошло снижение следующих показателей: LF/HF, указывающее на рост парасимпатических влияний [9]; Amo, отражающее снижение вклада центральных механизмов в регуляцию ритма сердца [5]; SI, соответствующее увеличению парасимпатических влияний и росту резервов адаптации [2]; ИВР, подтверждающее смещение вегетатив- ного баланса в сторону парасимпатического звена ВНС [9]; ПАПР, указывающее на увеличение резерва адаптации спортсмена [2]; ВПР, соответствующее увеличению активности автономного контура регуляции [7]. Во II группе произошло достоверное (Р < 0,05) увеличение одного параметра – HF. Видно, что длительная когнитивная нагрузка оказала разное воздействие на вегетативную регуляцию спортсменов I и II групп: в группе I выявлены достоверные (Р < 0,05) изменения 11 из 14 исследуемых показателей, тогда как в группе II наблюдалось достоверное (Р < 0,05) изменение лишь одного показателя.
Установлены достоверные (Р < 0,05) изменения показателей ВСР после каждого тренингового занятия в обеих группах исследуемых. Так, в I группе произошло увеличение SDNN, RMSSD и TP. Снизились Amo, SI, ИВР, ПАПР и ВПР. Во II группе после занятия наблюдалось увеличение SDNN, RMSSD, TP и HF. Снизились SI, ИВР, ПАПР и ВПР. Видно, что недлительная когнитивная нагрузка оказала схожее влияние на ВСР регуляцию спортсменов I и II групп: в группе I выявлены достоверные (Р < 0,05) изменения 9 показателей, в группе II наблюдалось достоверное (Р < 0,05) изменение 8 показателей.
Изучение изменений показателей ВСР после 10-дневного тренинга в % по отношению к показателям до тренинга выявило существенные различия степени реагирования показателей ВСР на длительную когнитивную нагрузку у исследуемых I и II групп. Достоверно (Р < 0,05) различались между группами изменения следующих показателей: SDNN, RMSSD, HF, SI, ИВР, ПАПР и ВПР. Исследуемые I группы оказались более чувствительными к длительной когнитивной нагрузке и продемонстрировали большие сдвиги вегетативного гомеостаза, чем исследуемые II группы.
Изучение изменений показателей ВСР после каждого тренингового занятия в % по отношению к показателям перед занятием выявило различия степени реагирования показателей вегетативного гомеостаза на недлительную когнитивную нагрузку у исследуемых I и II групп. Достоверно (Р < 0,05) различались между группами изменения SDNN, CV и TP. Исследуемые I группы в результате недлительной когнитивной нагрузки продемонстрировали бо́ льшие сдвиги вегетативного гомеостаза.
Показатели ВСР у исследуемых групп (М ± m) HRV measurements in the studied groups (M ± m)
|
Показатели ВСР HRV parameter |
До тренинга Before training |
После тренинга After training |
До занятия Before class |
После занятия After class |
||||
|
I группа Group I |
II группа Group II |
I группа Group I |
II группа Group II |
I группа Group I |
II группа Group II |
I группа Group I |
II группа Group II |
|
|
ЧСС, уд./мин |
82,1 ± |
67,5 ± |
75,7 ± |
62,3 ± |
90,6 ± |
82,8 ± |
81,1 • ± |
70,5 ± |
|
Heart rate, bpm |
3,8 |
3,6 |
3,4 |
3,7 |
4,1 |
4,3 |
3,7 |
4.1 |
|
SDNN, мс |
36,5 ± |
84,1 ± |
53,2* ± |
91,3 ± |
34,6 ± |
64,1 ± |
46,7 • ± |
79,0 •• ± |
|
SDNN, ms |
4,2 |
4,8 |
5,4 |
4,6 |
4,0 |
4,4 |
4,2 |
5,1 |
|
RMSSD, мс |
25,6 ± |
77,8 ± |
49,3* ± |
92,2 ± |
23,0 ± |
49,38 ± |
37,3 • ± |
77,2 •• ± |
|
RMSSD, ms |
4,1 |
4,8 |
4,4 |
9,2 |
3,9 |
5,2 |
4,3 |
6,4 |
|
CV, % |
4,99 ± |
9,4 ± |
6,36 ± |
9,87 ± |
5,3 ± |
8,76 ± |
6,3 ± |
9,18 ± |
|
CV, % |
0,6 |
0,9 |
0,5 |
1,2 |
0,4 |
0,7 |
0,4 |
0,6 |
|
TP, мс2 |
1313 ± |
7305 ± |
1998* ± |
9734 ± |
1314 ± |
5242 ± |
2306 • ± |
6946 •• ± |
|
TP, ms2 |
218 |
784 |
265 |
912 |
437 |
579 |
490 |
644 |
|
VLF, мс2 |
493 ± |
1645 ± |
905* ± |
1071 ± |
299 ± |
2304 ± |
518 ± |
1516 ± |
|
VLF, ms2 |
85 |
320 |
158 |
314 |
87 |
367 |
115 |
244 |
|
LF, мс2 |
476 ± |
2631 ± |
563 ± |
3415 ± |
628 ± |
1309 ± |
908 ± |
2115 ± |
|
LF, ms2 |
54 |
380 |
62 |
354 |
169 |
298 |
158 |
380 |
|
HF, мс2 |
345 ± |
3028 ± |
730* ± |
5247** ± |
386 ± |
1628 ± |
879 ± |
3314 •• ± |
|
HF, ms2 |
82 |
678 |
132 |
712 |
93 |
478 |
194 |
612 |
|
LF/HF, усл. ед. |
1,83 ± |
1,01 ± |
0,55* ± |
1,61 ± |
2,0 ± |
1,03 ± |
1,6 ± |
1,09 ± |
|
LF/HF, conv. units |
0,31 |
0.30 |
0,18 |
0,32 |
0,43 |
0,12 |
0,16 |
0,21 |
|
Mo, с |
0,73 ± |
0,90 ± |
0,8 ± |
0,89 ± |
0,67 ± |
0,70 ± |
0,75 ± |
0,83 ± |
|
Mo, s |
0,11 |
0,12 |
0,12 |
0,11 |
0,10 |
0,12 |
0,11 |
0,11 |
|
Amo, % |
51,7 ± |
29,0 ± |
35,9* ± |
27,6 ± |
53,6 ± |
36,1 ± |
44,6 • ± |
30,7 ± |
|
Amo, % |
6,8 |
3,2 |
4,5 |
4,0 |
4,3 |
3,6 |
3,1 |
3,7 |
|
SI, усл. ед. |
227 ± |
46,95 ± |
96,9* ± |
41,5 ± |
315 ± |
129 ± |
181 • ± |
61,6 •• ± |
|
SI, conv. units |
31 |
4,9 |
11,2 |
4,8 |
34 |
12 |
19 |
6,4 |
|
ИВР, усл. ед. Index of autonomic balance, conv. units |
283 ± 34 |
72,9 ± 8,1 |
133* ± 14 |
69,0 ± 7,8 |
355 ± 43 |
145 ± 18 |
221 • ± 25 |
91,3 •• ± 9,9 |
|
ПАПР, усл. ед. |
73,4 ± |
34,0 ± |
44,1* ± |
31,5 ± |
80,0 ± |
52,4 ± |
60,4 • ± |
37,0 •• ± |
|
RPAI, conv. units |
8,5 |
3,9 |
5,7 |
4,8 |
9,2 |
6,3 |
7,2 |
4,4 |
|
ВПР, усл. ед. Autonomic index of HRV, conv. units |
7,42 ± 2,21 |
2,77 ± 0,32 |
4,31* ± 0,5 |
2,74 ± 0,34 |
9,1 ± 1,23 |
5,46 ± 0,82 |
6,03 • ± 0,91 |
3,27 •• ± 0,61 |
Примечание. * – достоверность различий показателя у спортсменов I группы до и после тренинга (Р < 0,05); ** – достоверность различий показателя у спортсменов II группы до и после тренинга (Р < 0,05); • – достоверность различий показателя у спортсменов I группы в начале и конце тренингового занятия (Р < 0,05); •• – достоверность различий показателя у спортсменов II группы в начале и конце тренингового занятия (Р < 0,05).
Note. * – significance of differences in group I before and after the training (P < 0.05); ** – significance of differences in group II before and after the training (P < 0.05); • – significance of differences in group I at the beginning and end of the training session (P < 0.05); •• – significance of differences in group II at the beginning and end of the training session (P < 0.05).
Анализ степени изменений показателей ВСР I и II групп, исследуемых при обоих типах используемых когнитивных нагрузок – длительной и недлительной, – показал бо́ льшую выраженность вегетативных сдвигов у спортсменов I группы в сравнении со спортсменами II группы. Эти сдвиги были более выражены при длительной когнитивной нагрузке.
Заключение. Изучение ВСР при когнитивной нагрузке (тренинге внимания) у спортсменов-стрелков высокой квалификации показало существенные различия динамики ВСР спортсменов с разными типами регуляции сердечного ритма. У исследуемых с преобладанием центрального контура регуляции произошли более выраженные изменения вегетативного баланса в сторону увеличения
парасимпатического тонуса и увеличения роли автономного контура регуляции сердечного ритма, чем у исследуемых с преобладанием автономного контура регуляции. Это подтверждается результатами анализа динамики SDNN, RMSSD, TP, Amo, SI, TP, HF, ИВР, ПАПР и ВПР при проведении тренинга внимания. Установленное увеличение роли автономного контура регуляции ритма сердца и возрастание удельного веса пара-
симпатических влияний на сердечный ритм отражает процессы формирования оптимального баланса регуляторных систем и соответствует основному направлению спортивной подготовки – увеличению адаптационного потенциала спортсмена [2]. Полученные данные могут использоваться при разработке индивидуальных программ когнитивных тренингов спортсменов-стрелков высокой квалификации.
Список литературы Динамика показателей вегетативного гомеостаза при когнитивной нагрузке у спортсменов-стрелков с разным типом регуляции ритма сердца
- Баевский, Р.М. Проблемы изучения вариабельности сердечного ритма в космической медицине / Р.М. Баевский, В.М. Баранов, Й. Танк // Вариабельность сердечного ритма: материалы IV Всерос. симпозиума. – Ижевск, 2008. – С. 24–27.
- Гaвpилoвa, E.A. Спорт, стресс, вapиa6eльнocть: моногр. / Е.А.Гаврилова. – M.: Спорт, 2015. – 168 c.
- Зарубин, Ф.Е. Вариабельность сердечного ритма: стандарты измерения, показатели, особенности метода / Ф.Е. Зарубин // Вестник аритмологии. – 1998. – Вып. 10. – С. 25–30.
- Корепанов, А.Л. Динамика вариабельности сердечного ритма у студенток в ходе тренинга по визуальному мышлению / А.Л. Корепанов, И.Ю. Василенко, А.А. Шевченко // Журн. мед.- биол. исследований. – 2020. – Т. 8, № 2. – С. 204–208.
- Макарова, Г.А. Спортивная медицина: нац. рук. / Г.А. Макарова, С.П. Миронов, Б.А. Поляев. – М.: Изд-во: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – 1184 с.
- Методика тренинга полноты внимания для спортсменов высокого класса в пулевой и стендовой стрельбе: метод. рек. / С.М. Рябцев, А.Л. Корепанов, О.Н. Кажарская, Т.А. Жмурова. – Севастополь: СевГУ, 2021. – 88 с.
- Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения / В.М. Михайлов. – Изд. второе, перераб. и доп. – Иваново, 2002. – 290 с.
- Определение информативности электрофизиологических показателей для оценки военно- профессиональной адаптации курсантов военно-морского института / К.И. Павлов, А.В. Сырцев, В.Н. Мухин др. // Авиакосм. и экологич. медицина. – 2019. – Vol. 53 (3). – С. 57–66.
- Шлык, Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов. – Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2009. – 259 с.
- Alderman, B.L. The relation of aerobic fitness to cognitive control and heart rate variability: a neurovisceral integration study / B.L. Alderman, R.L. Olson // Biological Psychology. – 2014. – Vol. 99. – Р. 26–33. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2014.02.007
- Mutual information between heart rate variability and respiration for emotion characterization / M.T. Valderas, J. Bolea, P. Laguna, R. Bailón, M. Vallverdú // Physiological measurement. – 2019. – Vol. 40, no. 8. – P. 084001. DOI: 10.1088/1361-6579/ab310a
