ИЗМЕНЕНИЯ АЛЬФА И БЕТА РИТМОВ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ У СПОРТСМЕНОВ- ГОЛЬФИСТОВ ВО ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ УДАРА

Актуальность. В настоящее время значительный интерес в научном сообществе вызывают исследования электроэнцефалографических коррелятов эффективной спортивной деятельности. Данный интерес обусловлен прогрессом в области фиксации и методов анализа электрической активности головного мозга, в том числе и в движении, с одной стороны, и потребностью в объективных данных, характеризующих деятельность центральной нервной системы спортсменов с другой. Такой вид спорта, как гольф, характеризуется преимущественным акцентом влияния психофизиологических особенностей спортсмена на результат. Высокоточная моторика, решение сложных когнитивных задач в процессе стратегического планирования, сохранение стабильного эмоционального состояния в ходе игры – все это одни из ключевых аспектов высокого спортивного результата.

Взаимосвязи между нейронными сетями часто формируются петлями обратной связи, которые существуют на различных расстояниях [1, 5]. Наиболее значимыми являются таламо-кортикальные и кортико-кортикальные петли, функционирующие в режиме циклических колебаний, которые как облегчают, так и препятствуют передаче сенсомоторной и когнитивной информации в головном мозге [3]. Физиологические механизмы, задействованные в таких циклах, отражаются в α и β ритмах головного мозга [6], где β ритмы связаны с наблюдением, планированием и подготовкой двигательных действий [6], а α ритмы связаны с самими двигательными реакциями.

Идеальный спортивный результат можно охарактеризовать как целенаправленное и легкое выполнение задач, при котором как глобально, так и локально сниженная активность коры головного мозга выступает в качестве показателя пространственно-селективных кортикальных процессов – т.е. нейрональной эффективности [7]. Ряд исследований подтверждает, что спортсмены, обладающие высокой квалификацией, задействуют меньше нейронных ресурсов. Спортсмены в целом обладают лучшими когнитивными показателями по сравнению с неспортсменами, при этом опытные спортсмены демонстрируют меньшую активацию мозга как в состоянии покоя, так и при выполнении задач (когнитивных и двигательных) по сравнению с неспор-тсменами [2]. Например, у высококвалифицированных спортсменов-каратистов наблюдается меньшая акти- вация коры головного мозга в лобных, центральных, теменных и затылочных областях в состоянии бодрствования, когда они стоят с закрытыми глазами, при выполнении простых произвольных движений руками [4] и при выполнении математических заданий по сравнению с неспортсменами. Показана взаимосвязь снижения активности коры головного мозга (т.е. увеличение мощности альфа-ритма или снижение индуцированной десинхронизации (ERD)) с более высокой степенью точности при игре в гольф [5] и стрельбе из пистолета. Так, во время подготовки к стрельбе (в течение 6 секунд перед выстрелом) у опытных стрелков было обнаружено снижение уровня ERD в затылочных областях, теменной области [6] и всей поверхности черепа по сравнению с контрольной группой. Интересно, что было также обнаружено, что у опытных стрелков из пистолета ERD повышается после неудачных выстрелов [2, 4]. Во время прицеливания при выполнении заданий по стрельбе эксперты отмечают увеличение альфа-мощности в левой центральной, височной и теменной областях (10-11 Гц), а также общее увеличение тета-, бета- и гамма-мощности. Эти результаты были объяснены снижением зрительного внимания и, следовательно, снижением усилий коры головного мозга по обработке необходимой информации для выполнения задачи. По этой причине считается, что снижение активности мозга связано с большей точностью при занятиях такими видами спорта как стрельба из пистолета [4].

Интересно, что у гольфистов высокой квалификации стабилометрические характеристики одинаковы при успешных и неудачных ударах, что указывает на то, что зрительно-вестибулярная интеграция на основе поддержания равновесия в вертикальном положении с открытыми глазами не является существенной для успешного выполнения упражнений в текущих экспериментальных условиях. При этом альфа-ERD частотой 10-12 Гц больше по амплитуде во время успешных, чем неудачных ударов на электродах Fz,Cz,C4. Чем сильнее альфа-ERD, тем меньше ошибка при неудачных ударах. Эти результаты указывают на то, что высокочастотные альфа-ритмы в лобных областях непосредственно связаны с контролем мелкой моторики, отвечающей за успешные удары [7]. Наше исследование ставило целью изучить мощностные характеристики ЭЭГ при выполнении высокоточного движения спорстменами-гольфистами.

Методы и организация исследования. В исследовании приняли участие красноярские спортсмены гольфисты в возрасте от 14 до 20 лет в количестве 55 человек. Спортсмены разделены на две группы по рейтингу спортивной успешности в соответствии с величиной гандикапа. Средняя продолжительность занятий в спортивной секции гольфа в обеих группах 3,2 года.

Исследовалась взаимосвязь паттернов изменений мощностных показателей α и β ритмов ЭЭГ на протяжении 10 секунд до, во время и 10 секунд после удара у спортсменов-гольфистов с уровнем квалификации

Рисунок 1. Результаты усредненных мощностных показателей α и β ритмов спортсменов с низким и высоким гандикапом

спортсменов. Действия производились и оценивались на симуляторе гольфа TrackMan.

Для снятия показателей электроэнцефалограммы использовалась нейрогарнитура NeuroSky MindWave Mobile 2 и программное обеспечение NeuroExperimenter products/neuroexperimenter).

Результаты исследования . В серии из 10 ударов для каждого из спортсменов записывались мощностные показатели α и β ритмов ЭЭГ на протяжении 10 секунд до, во время и 10 секунд после удара. Используемая в эксперименте нейрогарнитура фиксирует совокупный электроэнцефалографический сигнал со всей поверхности черепа. Под мощностным показателем подразумевается квадрат амплитуды волн соответствующего частотного диапазона, привязанный к временному отрезку, в котором выполнено измерение, в данном случае – за интервал в 1 секунду. Результаты расчета соотношения усредненных мощностных показателей α и β ритмов в подгруппах 1 и 2, с низким и высоким гандикапом соответственно, приведены на рис. 1.

В подгруппе 1 спортсменов с низким гандикапом, что соответствует более высокой квалификации, отмечается достоверное увеличение соотношения альфа и бета ритмов ЭЭГ в период, непосредственно предшествующий удару (p<0.05). Это реализуется преимущественно за счет значительного увеличения мощности альфа ритма в этом временном промежутке. В подгруппе 2 отклонения не являются статистически достоверными (p>0.05). Такой результат соответствует экспериментальным данным, полученным рядом исследователей в видах спорта с преимущественным проявлением точности – гольф, пулевая стрельба. Так- же следует отметить резкое, достоверное в обоих случаях (p<0.05), падение α/β соотношения сразу после совершения удара с его восстановлением к исходному состоянию к 7-8-й секунде.

Вероятное объяснение такой динамике показателя мощности альфа-ритма непосредственно перед выполнением высокоточного действия связано с тем, что в момент времени, предшествующий выполнению высокоточного действия происходит распределение и переключение внимания со зрительного (цели – лунки на поле) на кинестетический аспект.

Можно отметить отсутствие значимых изменений мощности бета-ритма в обеих подгруппах относительно динамики бета-ритма в период выполнения высокоточного действия, предшествующий удару. Следует отметить, что упражнения на виртуальном симуляторе TrackMan являются стандартной практикой для обследуемых спортсменов, что объясняет отсутствие когнитивного напряжения при подготовке к выполнению ударов. Тем не менее, в период времени непосредственно после удара, отмечается резкое падение величины соотношения мощности альфа и бета ритмов ЭЭГ, которое реализуется не только за счет депрессии α ритма, но и за счет роста мощности β ритма. Такой переход характеризует переключение внимания на зрительный анализатор и рост тревожности, связанный с ожиданием результата удара, так как период снижения показателя примерно соответствует времени движения мяча в симуляторе.

Заключение. Показана специфика динамики α и β ритмов электроэнцефалограммы у квалифицированных спортсменов-гольфистов во время выполнения удара, заключающаяся в достоверном увеличении α/β соотношения в период, непосредственно предшествующий удару, реализующемся, преимущественно, за счет значительного увеличения мощности α ритма в этом временном промежутке, и резкое его падение сразу после совершения удара с восстановлением к исходному состоянию к 7-8-й секунде. Данный показатель может быть использован в составе методов комплексного психофизиологического обследования при подготовке спортсменов-гольфистов.