Изменение организации биоэлектрической активности мозга у спортсменов при локальной нагрузке

Автор: Корюкалов Ю.И.

Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu

Рубрика: Краткие сообщения

Статья в выпуске: 2 т.13, 2013 года.

Бесплатный доступ

Изучали особенности показателей электрической активности мозга при локальной нагрузке, производимой до утомления, у спортсменов ациклических видов спорта. Показано замедление частоты биотоков мозга при выполнении локальной работы, которое сопровождается появлением тета-ритма при возникновении состояния усталости, при этом у спортсменов изменения тета-ритма происходят позже, чем у нетренированных. Время выполнения локальной нагрузки до утомления у спортсменов было на 20 % больше, чем у нетренированных. Выявлены критерии изменения биоэлектрической активности мозга у лиц, регулярно практикующих физическую активность.

Локальные нагрузки, биоэлектрическая активность мозга, альфа-ритм, электроэнцефалография, спортсмены

Короткий адрес: https://sciup.org/147153116

IDR: 147153116

Текст краткого сообщения Изменение организации биоэлектрической активности мозга у спортсменов при локальной нагрузке

Введение. Результаты исследования психофизиологических характеристик различных функциональных состояний в последнее время авторами зачастую трактуются как функциональные состояния центральной нервной системы [4, 7, 14, 16, 18]. Показано, что в пространственно-временной организации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) находят отражение процессы, определяющие специфику функциональных состояний ЦНС [2]. Однако, несмотря на большое количество электроэнцефалографических исследований [1, 3, 6, 15], до сих пор не выявлено четких критериев различных функциональных состояний, в том числе возникающих в результате физических тренировок. Так, А.И. Ройтбак и Ц.М. Дедабришвили [9] показали при активном отдыхе депрессию медленных ритмов электроэнцефалограммы на стороне, ведающей утомленными мышцами. Ш.А. Чахнашвили и А.С. Мелия [11] рассматривают такую депрессию альфа-ритма при мышечной деятельности не как результат процессов в моторных центрах, а как результат общей ориентировочной реакции.

В настоящее время распространение локальной мышечной деятельности на производстве, в быту, в отдельных видах спорта диктует необходимость изучения ее влияния на организм [8]. Результаты изучения механизмов функциональных изменений при локальной работе мышц позволят также дать научное обоснование поиску воздействий на эти механизмы с целью расширения адаптивных возможностей организма.

Понимание особенностей функциональных состояний у спортсменов, в том числе при различных физических нагрузках, необходимо для научного обоснования разработки средств коррекции этих состояний в спортивной подготовке.

Цель настоящего исследования состояла в изучении особенностей показателей электрической активности мозга при локальной нагрузке, производимой до утомления, у спортсменов ациклических видов спорта (рукопашный бой, бокс, кикбоксинг).

Методика исследования. Испытуемыми являлись студенты ЮУрГУ в возрасте от 17 до 22 лет. Группу наблюдения составили спортсмены, занимающиеся ациклическими видами спорта (I разряд – МС); контрольную группу составили испытуемые того же возраста и пола, не занимающиеся спортом (II группа).

При помощи прибора Нейрон-Спектр (Нейрософт, Россия) осуществляли многоканальную регистрацию ЭЭГ с 8 чашечных электродов, соединенных с ушными электродами и локализованных в соответствии с системой 10–20. Испытуемые выполняли динамическую работу поочередно правой и левой рукой на эргографе до утомления (отказа от работы) и с фоновой записью восстановительного периода после каждой нагрузки. Частота квантования ЭЭГ составляла 250 Гц. Компьютерная электроэнцефалография включала спектральный и корреляционный анализ, осуществляемый по программному обеспечению фирмы-разработчика.

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ биоэлектрической активности мозга выявил определенные различия у спортсменов и испытуемых контрольной группы. Так, почти у всех спортсменов, в отличие от испытуемых контрольной группы, на электроэнцефалограммах отмечена альфа-активность в покое при открытых глазах. У спортсменов амплитуда и индекс альфа-ритма в среднем были на 25–30 % больше, а межполушарная асимметрия по амплитуде меньше, чем у неза-нимающихся спортом. Доминирующая частота в обеих группах составила 10–10,5 Гц. Анализ спектра альфа-активности у спортсменов выявил ее доминирование в затылочных, лобно-центральных отделах, чаще в центральных отведениях правого полушария. У испытуемых же контрольной группы альфа-активность прослеживается в основном в затылочных областях также в правом полушарии.

При фоновой записи у испытуемых группы наблюдения выявлена активность в тета-диапазоне с частотой 6 Гц в центральных и лобно-центральных областях правого полушария.

В пробе с закрытыми глазами (ЗГ) отличия между группами по многим ЭЭГ-показателям сглаживаются. Можно отметить, что у спортсменов при этом альфа-активность доминирует в лобных отделах, в отличие от испытуемых контрольной группы.

У спортсменов в пробе с ЗГ выражен рост спектральной мощности тета-ритма с доминированием, как и при открытых глазах (ОГ), в лобных и центральных отделах не только левого, но и правого полушария (рис. 1).

Биоэлектрическая активность мозга при выполнении локальной нагрузки, выполняемой поочередно правой и левой рукой, практически у всех испытуемых характеризовалась ростом индекса альфа-ритма, который был большим при выполнении пробы второй рукой. Средняя доминирующая частота альфа-активности варьировала в обеих группах от 8 до 9 Гц.

Наибольший рост спектральной мощности волн альфа-диапазона отмечался в центральных и лобно-центральных отведениях с преобладанием в противоположном работающей руки полушарии. По выделенным отведениям отмечалась синхронизация биоэлектрической активности. Характерно, что время выполнения локальной нагрузки до утомления у спортсменов в среднем было на 15–30 с больше, чем у нетренированных. Непосредственно перед отказом от работы у всех испытуемых отмечалась депрессия альфа-ритма.

Анализ тета-активности выявил фазы перехода доминирующей частоты из альфа-диапазона в тета-диапазон и обратно с увеличением мощности тета-ритма (рис. 2). Такой переход совпадает с первыми субъективными признаками утомления и составляет в среднем 50 % (контрольная группа) и 70 % (группа спортсменов) от общего времени выполнения нагрузки.

Индекс тета-ритма в период выполнения локальной нагрузки растет в среднем до 20 % без существенных отличий между испытуемыми обеих групп. Доминирующая же частота тета-диапазона была ниже у спортсменов (5,5–6,5 Гц), чем у испытуемых контрольной группы (6,5–7 Гц).

Наши результаты о характере основных ритмов ЭЭГ свидетельствуют, что первые изменения претерпевают α и β-ритмы, а изменения мощности спектра θ-ритма наступает позднее. Поэтому можно предположить, что первичные реакции в коре больших полушарий вызывают изменения характера обратной импульсации из ретикулярной формации и гипоталамуса [5], которая приводит к углублению тормозного процесса в коре (лобные и центральные отделы) и отказу от работы. Наблюдаемое при утомлении замедление мозговой ритмики при локальной нагрузке можно рассматривать с позиции теории возвратного торможения в цепи нейронов коры П. Андерсена и И. Экклса [13].

Рис. 1. Графики результатов анализа (Спектр и частоты); фоновая запись с закрытыми глазами М:2: левый график – контрольная группа, правый – спортсмены

Корюкалов Ю.И.

Изменение организации биоэлектрической активности мозга у спортсменов при локальной нагрузке

Рис. 2. Графики результатов анализа (спектр и частоты) Спортсмены 814 с – 855 с, Локальная нагрузка – Восстановительный период. М:2

Современные данные показывают, что тормозные синаптические потенциалы более синхронизированы, чем возбудительные синаптические потенциалы во время генерации возвратной активности в срезах и в целом мозге [16], а ответы усиливаются в состоянии гиперполяризации [19]. Тренировка релаксационных состояний или подобных состояний в спорте развивает тормозные синаптические связи между нейронными сетями.

Таким образом, организация состояния покоя и двигательной активности у спортсменов и нетренированных юношей включает в себя разные механизмы. Тренировка определенных функциональных состояний у спортсменов приводит к усилению межполушарных связей [8], способствует оптимальной реализации программы действий, что выражается в повышении работоспособности центральной нервной системы и нервно-мышечного аппарата [12].

Список литературы Изменение организации биоэлектрической активности мозга у спортсменов при локальной нагрузке

  • Анохин, А.П. Источники индивидуальной изменчивости электро-энцефалограммы человека/A.П. Анохин//Индивидуально-психологические различия и биоэлектрическая активность мозга человека. -М.: Наука, 1988. -С. 149-176.
  • Баёва, Н.А. Значение «ведущей» репрезентативной сенсорной системы для успешности прохождения ЭЭГ-БОС-тренинга/Н.А. Баёва, B.Г. Тристан//Биоупровление в медицине и спорте: материалы IV Всерос. конф., 8-9 апр. 2002 г. -Омск: ИМББ СО РАМН, СибГАФК, 2002. -С. 43-45.
  • Иваницкий, А.М. Исследование динамики внутрикоркового взаимодействия в процессе мыслительной деятельности/А.М. Иваницкий, И.М. Подклетова, Г.М. Таратынова//Журн. высш. нервн. деят. -1990. -Т. 40, № 2. -С. 230-237.
  • Изнак, А. Ф. Модуляция сенсомоторной деятельности человека на фоне альфа-ритма ЭЭГ/А. Ф. Изнак//Проблемы развития науч. иссл. в обл. псих. здоровья. -МЗ СССР, АМН СССР, 1989. -С. 3-24.
  • Карамян, А. И. О сравнительно-физиологических особенностях функциональных взаимоотношений гипоталамуса, обонятельной и лимбической систем мозга/А.И. Карамян, Т.Н. Сол-лертинская//Физиол. журнал СССР. -1972. -Т. 58. -С. 974.
  • Ливанов, М.Н. Пространственно-временная организация биопотенциалов мозга у человека/М.Н. Ливанов, Т.П. Хризман//Естественнонаучные основы психологии/под ред. А.А. Смирнова, А.Р. Лурия, В.Д. Небылицына. -М.: Педагогика, 1978. -С. 206-233.
  • Новикова, Л.А. Электроэнцефалография и ее использование для изучения функционального состояния мозга/Л.А. Новикова//Естественнонаучные основы психологии/под ред. А.А. Смирнова, А.Р. Лурия, В.Д. Небылицына. -М.: Педагогика, 1978. -С. 155-177.
  • Попова, Т.В. Центральные механизмы утомления при локальной мышечной деятельности статического характера/Т.В. Попова, Ю.И. Корюкалов, Д.А. Марокко//Физиология человека. -2007. -Т. 33, № 4. -С. 95-100.
  • Ройтбак, А.И. О механизме «активного отдыха» (феномена Сеченова)/А.И. Ройтбак, Ц.М. Дедабришвили//Докл. АН СССР. -1959. -Т. 124, № 4. -С. 957.
  • Тристан, В.Г. Обоснование метода релаксации при нейробиоуправлении/В.Г. Тристан, Н.А. Фрис, Ю.А. Крикуха//Биоупровление в медицине и спорте: материалы I Всерос. конф., 26-27 апр. 1999 г. -Омск: ИМБК СО РАМН, СибГАФК, 1999. -С. 64-66.
  • Чахнашцили, Ш.А. Изменение электрической активности коры головного мозга при работе, утомлении и в период восстановления/Ш.А. Чахнашцили, А. С. Мелия//Материалы 7-й науч. конф. по вопросам морфологии, физиологии и биохимии мышечной деятельности. -М., 1962. -С. 298.
  • Age-Related Changes in Voluntary Isometric Strength and Relaxation Capacity of Leg Extensor Muscles: Influence of Physical activity/H. Ga-peyeva, J. Ereline, T. Kums et al.//Физиологические и биохимические основы и педагогические технологии адаптации к разным по величине физическим нагрузкам: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (29-30 ноября 2012): в 2 т. -Казань: Поволжская ГАФКСиТ, 2012. -Т. 1. -С. 256.
  • Andersen, P. Physiological basis of the alpha rhythm/P. Andersen, S.A. Andersoon. -New York: Appleton Century Crofts, 1968. -235 p.
  • Estimating alertness from the EEG power spectrum/T.-P. Jung, S. Makeig, M. Stensmo, T.J. Sejnowski//IEEE Trans. Biomed. Eng. -1997. -Vol. 44, № 1. -P. 60-69.
  • Gastaut, H. The brain stem and cerebral electrogenesis in relation to consciousness/H. Gastaut//Brain Mechanisms and Consciousness. -Paris, 1954. -P. 249-283.
  • Gath, I. Fuzzy clustering of the EEG signal and vigilance performance/I. Gath, D. Lehmann, E. Bar-On//Intern. J. Neuroscience. -1983. -Vol. 20, № 3-4. -P. 303-312.
  • Inhibitory postsynaptic potentials carry synchronized frequency information in active cortical networks/A. Hasenstaub, Y. Shu, B. Haider, U. Kraushaar, A. Duque, D.A. McCormick//Neuron. -2005. -Vol. 47 (3). -Р. 423-435.
  • Lehmann, D. Fluctuation of functional state: EEG patterns, and perceptual and cognitive strategies/D. Lehmann//Functional states of the brain: their determinants/M. Koukkou et al. (Eds.). -Elsevier: Amsterdam, 1980. -P. 189-202.
  • Sachdev, R.N. Effect of subthreshold up and down states on the whisker evoked response in somatosensory cortex/R.N. Sachdev, F.F. Ebner, C.J. Wilson//J. Neurophysiol. -2004. -Vol. 92 (6). -Р. 3511-3521.
Еще
Краткое сообщение