Minimization of physiological parameters complex of functional state of central and autonomic nervous system, registered in the APK "Health origins" and "Valenta"

Автор: Bushueva T.

Журнал: Физическая культура, спорт - наука и практика @fizicheskaya-kultura-sport

Рубрика: Физиология и спортивная медицина

Статья в выпуске: 1, 2015 года.

Бесплатный доступ

The article deals with the characteristics correlation of the functional state of the central nervous system (timing data in the test of a simple visual-motor reaction and quantitative characteristics of the anxiety level, emotional stability and the ability to cope with stressful situations -APK "Health Origins") and autonomous nervous system (statistical, geometric, spectral indices of heart rate variability - APK "Valenta") in swimmers-sprinters and cyclists. Complex of physiological parameters of functional state of central and autonomous nervous system enables to carry out effective current medical and biological monitoring of athletes and predict the success of their competitive activities.

Еще

Functional state, central and autonomous nervous system, correlation, swimmers-sprinters

Короткий адрес: https://sciup.org/14263919

IDR: 14263919

Текст научной статьи Minimization of physiological parameters complex of functional state of central and autonomic nervous system, registered in the APK "Health origins" and "Valenta"

автономная нервная система; пловцы-спринтеры; АПК «Истоки здоровья»; АПК «Валента».

всегда представляется возможным точно опреде- лить принадлежность каждого из них к единичным, комплексным или интегральным, как это рекомендуется некоторыми авторами. В работе предложено выделять три группы параметров: не проявившие взаимосвязей ни с одним из анализируемых показателей – интервал R-R min, дифференциальный индекс ритма; проявившие незначительное число взаимосвязей – частота сердечных сокращений, отношение медленных волн второго порядка к быстрым (МВ 2/БВ), относительное значение мощности быстрых волн, относительное значение мощности медленных волн первого порядка, а также индекс централизации; проявившие максимальное число взаимосвязей с анализируемыми параметрами – среднее квадратичное отклонение

В статье использованы данные научного исследования, выполненного в соответствии с государственным заданием Минспорта России № 493 от 24 декабря 2012 г., на оказание государственных услуг по теме: «Прогнозирование результативности соревновательной деятельности спортсменов в различных видах спорта на основе нетрадиционных подходов к структурированию информации о педагогических, биомеханических и функциональных показателях как основа построения тренировочного процесса».

В последние десятилетия в системе текущего медико-биологического контроля за спортсменами различной квалификации широко используются различные аппаратно-программные комплексы (АПК), предполагающие прямую и косвенную оценку функ- ционального состояния отдельных физиологических систем организма.

Наиболее известными и востребованными из них [4, с. 14], являются:

– система «Омега-С» («Омега-Спорт») [17];

– комплекс диагностических средств компании «Нейрософт» [12];

– АПК «Адаптолог» [1];

– АПК «Истоки здоровья» [13];

– АПК «Валента» [2].

При этом нередко для анализа и оценки функционального состояния одной и той же физиологической системы организма применяются различные варианты авторских АПК, что, естественно (учитывая коммерческую составляющую), заставляет разработчиков искусственно расширять спектр регистрируемых параметров, включая большое количество расчетных величин, основанных на разной комплектации базовых параметров. Это значительно усложняет анализ и оценку полученных данных, а в научных исследованиях создает предпосылки для установления взаимосвязей между заведомо коррелирующими показателями и, как следствие, для заведомо некорректной интерпретации подобных зависимостей.

Учитывая сказанное, мы сочли целесообразным с целью минимизации числа регистрируемых показателей без уменьшения суммарной информативности [14, с. 132] провести специальные исследования, направленные на установление интеркорреляционных взаимосвязей между большим спектром параметров, рекомендуемых разработчиками АПК «Истоки здоровья» и АПК «Валента».

Материалы и методы исследования.

В обследовании приняли участие высококвалифицированные спортсмены мужского пола: 15 пловцов-спринтеров (7 МС, 8 КМС), средний возраст – 19,33 ± 0,42 года и 36 велосипедистов-шоссейников (17 МС и 19 КМС), средний возраст – 19,53 ± 0,32 года. Обследования проводили многократно после дня отдыха в утренние часы после легкого завтрака. На момент наблюдений спортсмены не имели хронических и острых инфекционных заболеваний.

Для исследования функционального состояния центральной нервной системы использовался аппаратнопрограммный комплекс (АПК) «Истоки здоровья», наиболее полно отвечающий требованиям, предъявляемым к мониторингу функциональной готовности спортсменов [4, с. 14]. Анализировали: временные показатели в тесте простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР) и количественные характеристики тревожности, эмоциональной стабильности и стрессоустойчиво-сти в сокращенном тесте цветовых выборов Люшера в интерпретации Л. Н. Собчик [15].

Функциональное состояние автономной нервной системы оценивали с помощью АПК «Валента» (кардиоритмограмма в положении сидя). Анализировали вариабельность сердечного ритма (ВСР) [4, с. 1443; 5, с. 65-87; 6; 7, с. 11-100; 15, с. 13-37].

Результаты исследования.

Полученные данные показали, что у обследуемых пловцов-спринтеров из комплекса параметров функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) наиболее тесно взаимосвязаны следующие (табл. 1):

– интервал 0,5 амплитуды моды (АМ) латентного времени двигательной реакции (ЛВДР) в тесте ПЗМР – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР (коэффициент корреляции -0,80);

– показатель, характеризующий функциональный уровень системы (ФУС) – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР и интервал 0,5 АМ ЛВДР в тесте ПЗМР (коэффициенты корреляции соответственно 0,83; -0,97);

– показатель устойчивости реакции (УР) – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, интервал 0,5 АМ ЛВДР в тесте ПЗМР и показатель, характеризующий ФУС (коэффициенты корреляции соответственно 0,90; -0,97; 0,97);

– показатель, характеризующий уровень функциональных возможностей (УФВ) – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, интервал 0,5 АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, показатель, характеризующий ФУС и показатель УР (коэффициенты корреляции соответственно 0,92; -0,96; 0,97; 0,99);

– показатель функциональных резервов ЦНС – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, интервал 0,5 АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, показатель, характеризующий ФУС, показатель УР и показатель, характеризующий УФВ (коэффициенты корреляции соответственно 0,89; -0,97; 0,99; 0,99; 1,00; 1,00).

Из комплекса показателей функционального состояния автономной нервной системы у представителей избранной спортивной специализации максимально взаимосвязанными оказались следующие (табл. 2):

– показатель математического ожидания (МО) интервалов RR и частота сердечных сокращений (ЧСС) (коэффициент корреляции -0,96);

– интервал R-R max в положении сидя – ЧСС и показатель МО интервалов RR (коэффициенты корреляции соответственно -0,80; 0,82);

– вариационный размах (ВР) и интервал R-R max (коэффициент корреляции 0,89);

– дисперсия общей мощности спектра и среднее квадратичное отклонение (СКО) интервалов RR (коэффициент корреляции 0,98);

– СКО интервалов RR и ВР (коэффициент корреляции 0,84);

– коэффициент вариации интервалов RR – СКО интервалов RR и дисперсия общей мощности спектра (коэффициенты корреляции соответственно 0,92; 0,91);

– мода интервалов RR – ЧСС и показатель МО интервалов RR (коэффициенты корреляции соответственно -0,92; 0,95);

– АМ интервалов RR – СКО интервалов RR, дисперсия общей мощности спектра и коэффициент вариации интервалов RR (коэффициенты корреляции соответственно -0,89; -0,83; -0,80);

– коэффициент монотонности ритма – интервал RR max, ВР, СКО интервалов RR и АМ интервалов RR (коэффициенты корреляции соответственно -0,80; -0,84; -0,81; 0,88);

Таблица 1

Внутрисистемные взаимосвязи регистрируемых параметров функционального состояния центральной нервной системы у пловцов-спринтеров (n=89, критический коэффициент корреляции Пирсона=0,22 при р < 0,05)

	S 2 i о m I E x 2 g Ь 55! 2 \| Ф CD	s Ф 5 ^ о 2 О E f * 5 S <	CO CL GT CO v c; s 2 tL < 2 m m о e = 2 О. н 1X S	8 s Я free — 0.5 ф м 65 fl и < со Ф O-Et и g	е	0. >	со >	5? о л S м 3-ф 5.3 е ^й	S vo S О	о о со ф ф 00 о >	S о z Z О 3
Мода латентного времени в тесте ПЗМР, мс	1
АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, %	0,34	1
Интервал 0,5 АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, мс	-0,45	-0,80	1
Середина интервала ЛВДР в тесте ПЗМР, мс	0,51	0,34	-0,42	1
ФУС	0,32	0,83	-0,97	0,39	1
УР	0,43	0,90	-0,97	0,44	0,97	1
УФВ	0,39	0,92	-0,96	0,35	0,97	0,99	1
Функциональные резервы ЦНС, %	0,39	0,89	-0,97	0,39	0,99	1,00	1,00	1
Ошибки	0,09	-0,09	0,01	-0,14	-0,01	-0,04	-0,02	-0,03	1
Уровень тревожности, %	-0,01	-0,17	0,14	-0,29	-0,17	-0,18	-0,15	-0,17	0,17	1
Эмоциональная стабильность, %	0,07	0,07	-0,12	0,21	0,10	0,10	0,07	0,09	-0,22	-0,60	1
Способность к преодолению стрессовых ситуаций, %	0,09	0,11	-0,19	0,11	0,18	0,16	0,16	0,17	-0,04	-0,24	0,38

– индекс напряжения (ИН) регуляторных систем – RR max, ВР, АМ интервалов RR и коэффициент монотонности ритма (коэффициенты корреляции соответственно -0,80; -0,81; 0,86; 0,99);

– мощность быстрых волн (БВ) – СКО интервалов RR, дисперсия общей мощности спектра и коэффициент вариации интервалов RR (коэффициенты корреляции соответственно 0,86; -0,86; 0,80);

– мощность медленных волн первого порядка (МВ 1) и мощность БВ (коэффициент корреляции 0,81);

– относительное значение мощности МВ 1 и относительное значение мощности БВ (коэффициент корреляции -1,00);

– коэффициент вагосимпатического баланса (МВ 1/ БВ) – относительное значение мощности БВ и относительное значение мощности МВ 1 (коэффициенты корреляции соответственно -0,98; 0,98);

– индекс централизации (МВ 1 + МВ 2)/БВ и МВ 2/БВ (коэффициент корреляции 0,99);

– мощность МВ 2 и дисперсия общей мощности спектра (коэффициент корреляции 0,83);

– триангулярный индекс – СКО интервалов RR, АМ интервалов RR, коэффициент монотонности ритма и ИН регуляторных систем (коэффициенты корреляции соответственно -0,81; 0,91; 0,83; 0,81);

– ширина базовой линии – СКО интервалов RR, АМ интервалов RR, коэффициент монотонности, ИН регуляторных систем и триангулярный индекс (коэффициенты корреляции соответственно -0,81; 0,91; 0,83; 0,81; 1,00);

– СКО для разностей RR – интервал RR max в положении сидя, ВР, СКО интервалов RR, дисперсия общей мощности спектра и мощность БВ (коэффициенты корреляции соответственно 0,84; 0,83; 0,87; 0,85; 0,92);

– отношение числа интервалов RR, отличающихся более чем на 50 мс – интервал RR max, СКО интервалов RR, АМ интервалов RR, мощность БВ и СКО для разностей R-R (коэффициенты корреляции соответственно 0,81; 0,81; 0,80; 0,81; 0,93).

У спортсменов, специализирующихся в велосипедных шоссейных гонках, наблюдалась практически идентичная картина.

Таким образом, при анализе физиологических критериев функционального состояния центральной и автономной нервной системы, рекомендуемых АПК «Истоки здоровья» и «Валента», было обнаружено большое количество взаимосвязанных параметров. В подобной ситуации, естественно, возникает вопрос: какие из регистрируемых показателей включать в круг дальнейших исследований, т. е., по какому принципу осуществлять их скрининг?

Таблица 2

Внутрисистемные взаимосвязи регистрируемых параметров функционального состояния автономной нервной системы у пловцов-спринтеров в положении сидя (n=84, критический коэффициент корреляции Пирсона=0,22 при р < 0,05)

	X s 5 и и т	о 2	d и л СО X Q. Я н ^ЕX ос S ос	я ^и х се з се	CD	О и	ос S ф с d	S S -9- оз	£ Ф S S S J о. m § о s ^ ф	X S -9- s SC и m	о S	2 4	HI -е- о о. m х О о ^ S
ЧСС*, уд./мин	1
МО интервалов RR, с	-0,96	1
Интервал RR max , с	-0,80	0,82	1
Интервал RR min, с	-0,64	0,69	0,45	1
ВР, с	-0,57	0,57	0,89	0,00	1
СКО, с	-0,60	0,59	0,79	0,09	0,84	1
Дисперсия, с ²	-0,55	0,54	0,74	0,08	0,78	0,98	1
Коэффициент вариации, %	-0,29	0,26	0,61	-0,18	0,77	0,92	0,91	1
Коэффициент асимметрии, %	0,37	-0,38	0,08	-0,13	0,16	0,01	0,01	0,22	1
Коэффициент эксцессивности, %	0,09	-0,08	0,32	-0,28	0,50	0,08	0,01	0,17	0,55	1
Мода интервалов RR, с	-0,92	0,95	0,72	0,60	0,50	0,55	0,50	0,23	-0,54	-0,16	1
АМ интервалов RR, %	0,60	-0,59	-0,72	-0,15	-0,72	-0,89	-0,83	-0,80	0,08	-0,01	-0,56	1
Коэффициент монотонности ритма	0,60	-0,59	-0,80	-0,11	-0,84	-0,81	-0,70	-0,75	-0,04	-0,34	-0,54	0,88	1
ИН, у. е.	0,67	-0,64	-0,80	-0,18	-0,81	-0,79	-0,67	-0,70	0,03	-0,28	-0,60	0,86	0,99

	X S 5 и и т	о 2	С и Ф СО X Q. Я I ст S ос	я ^и£\| х £ 3 СС	CD	О и	ос S Ф С S d	I ^ Ф N. s S J S S J -9- оз t1	X \ Ф S s S J о. ■е \| ■^ 1 m § О s ^ й	X g -9- s SC и m	<0 о S	2 4	5 \| щ -9- о Q. m х О О ^ 5	ф Z 3
Мощность БВ, мс ²	-0,50	0,47	0,71	0,09	0,75	0,86	0,86	0,80	0,16	0,10	0,39	-0,75	-0,65	-0,62
Мощность БВ (в n. u.), %	-0,31	0,28	0,40	0,11	0,39	0,33	0,33	0,28	0,16	0,16	0,23	-0,31	-0,29	-0,26
Мощность МВ, мс ²	-0,41	0,39	0,60	0,05	0,64	0,77	0,75	0,73	0,10	0,10	0,32	-0,69	-0,62	-0,59
Мощность МВ 1 (в n. u.), %	0,31	-0,28	-0,40	-0,11	-0,39	-0,33	-0,33	-0,28	-0,16	-0,16	-0,23	0,31	0,29	0,26
Мощность МВ 2, мс ²	-0,31	0,32	0,46	-0,02	0,52	0,77	0,83	0,76	-0,03	-0,08	0,32	-0,63	-0,49	-0,46
МВ 1/ БВ	0,28	-0,26	-0,38	-0,09	-0,37	-0,31	-0,32	-0,27	-0,16	-0,17	-0,20	0,28	0,27	0,24
МВ 2/ БВ	0,15	-0,09	-0,17	-0,10	-0,14	0,05	0,07	0,06	-0,19	-0,24	-0,03	-0,04	0,03	0,04
(МВ1+МВ2)/ БВ	0,18	-0,13	-0,22	-0,11	-0,19	-0,01	0,01	0,01	-0,20	-0,25	-0,06	0,01	0,08	0,07
Триангулярный индекс, ед.	0,53	-0,54	-0,69	-0,14	-0,69	-0,81	-0,76	-0,75	0,04	-0,05	-0,50	0,91	0,83	0,81
Ширина базовой линии, мс	0,53	-0,54	-0,69	-0,14	-0,69	-0,81	-0,76	-0,75	0,04	-0,05	-0,50	0,91	0,83	0,81
Дифференциальный индекс ритма, %	0,10	-0,06	0,22	-0,43	0,47	0,13	0,08	0,18	0,22	0,68	-0,10	-0,04	-0,27	-0,22
СКО для разностей RR, с	-0,68	0,67	0,84	0,21	0,83	0,87	0,85	0,74	0,05	0,16	0,59	-0,79	-0,75	-0,73
pRR50	-0,76	0,74	0,81	0,33	0,74	0,81	0,76	0,64	-0,05	0,06	0,67	-0,80	-0,75	-0,75

CD ID Л

о 2

СО LO хр

н —^ о ³!-2

со

О ⁵

X '

л ^ и 3 § d ?^ о _ S

со

8 s I^мО S

CD ID

CD s

CD ID

ГЧ

CD S

CD ID

ГЧ CD

а ф Is u Ф X

(U I

>s о 60

<0 * ко s li

X >s g Ф 3 2

-9- 5 ^at S S

4 ^J 4

X s

ОС DC

Ф o t IT о V I m

Мощность БВ, мс ²

Мощность БВ (в n.u.), %

0,50

Мощность МВ 1, мс ²

0,81

0,01

Мощность МВ 1 (в n.u.), %

-0,50

-1,00

0,01

Продолжение таблицы 2

	s CD ID £ H О X ? о 2	CD LO xp H —^ о ³1 2	co о ⁵ о 2	CD и 3 S d ?£ о _ S	ГЧ CD S о о S	CD LQ CD s	CD LQ ГЧ CD s	CD LQ ГЧ CD +	>s ф X ^ s s 1-	>s о co о V m 5 <0 ч KO s ■i 3	I JxO Ф “ O' ф >s 2 S ⁵ H -e-1 s S -0 n co s	&■§ V I M (0 Q.
Мощность МВ 2, мс ²	0,49	0,16	0,43	-0,16	1
МВ 1/БВ	-0,47	-0,98	0,00	0,98	-0,15	1
МВ 2/БВ	-0,28	-0,37	-0,16	0,37	0,46	0,38	1
(МВ1+МВ2)/БВ	-0,34	-0,51	-0,15	0,51	0,39	0,52	0,99	1
Триангулярный индекс, ед.	-0,68	-0,26	-0,63	0,26	-0,60	0,24	-0,06	-0,02	1
Ширина базовой линии, мс	-0,68	-0,26	-0,63	0,26	-0,60	0,24	-0,06	-0,02	1,00	1
Дифференциальный индекс ритма, %	0,09	-0,05	0,16	0,05	-0,03	0,03	-0,18	-0,16	-0,05	-0,05	1
СКО для разностей RR, с	0,92	0,60	0,69	-0,60	0,53	-0,56	-0,25	-0,33	-0,73	-0,73	0,12	1
pRR50, %	0,81	0,54	0,66	-0,54	0,46	-0,51	-0,24	-0,31	-0,72	-0,72	-0,05	0,93

Для облегчения контроля многие исследователи прибегают к поиску интегральных показателей, позволяющих суммарно оценивать динамику текущего функционального состояния организма спортсменов. Однако подобный подход не всегда оправдан, так как для поддержания любой функции организма действует большое количество дублирующих механизмов регуляции и, естественно, показателей, отражающих их, которые изменяются однонаправленно, или реципрок-но, так называемым интегральным критериям или же реагируют на происходящие в организме изменения значительно раньше их [14]. Ряд авторов считают целесообразным выделять единичные, комплексные и интегральные критерии [10, с. 158-159]:

– единичные – показатели, позволяющие осуществлять оценку по отдельным исходным характеристикам путем сопоставления с некоторыми нормами;

– комплексные – показатели, включающие несколько характеристик системы, которые обладают различными свойствами в отношении ее анализа;

– интегральные – показатели, объединяющие в одно целое разнородные (многокритериальные) параметры с учетом их вклада в общую оценку.

Однако, когда речь идет о показателях функционального состояния центральной и автономной нервной системы, не всегда представляется возможным точно определить принадлежность каждого из них к той или иной из вышеперечисленных групп. Учитывая это, мы сочли более обоснованным использовать в целях характеристики данных параметров количество взаимосвязей каждого конкретного критерия с остальными, что позволило выделить: показатели, не проявившие взаимосвязи ни с одним из регистрируемых параметров; показатели, проявившие незначительное число взаимосвязей; показатели, проявившие максимальное число взаимосвязей с анализируемыми параметрами. Это даст возможность установить истинную информативную ценность каждого из них и обоснованно выбрать для дальнейших исследований минимальный комплекс показателей в зависимости от решаемых задач.

На основании сформулированной нами градации из показателей функционального состояния центральной нервной системы были выбраны:

– не проявившие взаимосвязей ни с одним из анализируемых параметров – ЛВДР в тесте ПЗМР, уровень тревожности, эмоциональная стабильность, способность к преодолению стрессовых ситуаций;

– показатели, проявившие незначительное число взаимосвязей, отсутствуют;

– проявившие максимальное число взаимосвязей с анализируемыми параметрами (5 из 11) – АМ ЛВДР в тесте ПЗМР, показатель устойчивости реакции, отражающий наиболее важные характеристики функционального состояния исследуемой системы.

Из комплекса регистрируемых параметров функционального состояния автономной нервной системы к подобным критериям могут быть отнесены следующие:

– не проявившие взаимосвязей ни с одним из анализируемых параметров – интервал R-R min, дифференциальный индекс ритма;

– проявившие незначительное число взаимосвязей ЧСС (3 из 26), МВ 2/ БВ (1 из 26), относительное значение мощности быстрых волн (3 из 26), относительное значение мощности медленных волн первого порядка (2 из 26), а также индекс централизации (1 из 26);

– проявившие максимальное число взаимосвязей с анализируемыми параметрами – СКО интервалов RR (10 из 26), дисперсия общей мощности спектра (6 из 26), амплитуда моды интервалов RR (8 из 26), вариацион- ный размах (5 из 26), мощность быстрых волн (6 из 26), триангулярный индекс (5 из 26).

На первый взгляд может показаться парадоксальным, что среди вышеперечисленных параметров отсутствует индекс напряжения Р. М. Баевского, которому многие авторы [9; 11, с. 22-32; 16, с. 128-135; 18, с. 66-74] отдают предпочтение как критерию, позволяющему в 70% случаев получить правильное представление о функциональном состоянии автономной нервной системы. Однако, на наш взгляд, при всех очевидных достоинствах данного показателя нельзя не учитывать его очень большой размах колебаний в рамках диапазона нормы (80-150 у. е., по Е. А. Березному [7, с. 2829]), что фактически исключает возможность сравнения значений индекса напряжения у спортсменов при внутригрупповом анализе. То есть, индекс напряжения обоснованно использовать только при индивидуальном анализе, хотя и здесь большой размах колебаний в рамках диапазона нормы может снизить его информативную ценность.

Заключение . Таким образом, согласно результатам проведенных исследований, многочисленные параметры, рекомендуемые разработчиками различных АПК для оценки функционального состояния организма спортсменов, целесообразно предварительно подвергать интеркорреляционному анализу. Это позволит установить истинную информативную ценность каждого из них и обоснованно выбрать для дальнейших исследований минимальный комплекс показателей в зависимости от решаемых задач. Одним из возможных вариантов подобной минимизации является выбор показателей, не проявивших взаимосвязей ни с одним из анализируемых параметров, проявивших незначительное число взаимосвязей и проявивших максимальное число взаимосвязей с анализируемыми параметрами.

Статья научная