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].