Особенности ритмов головного мозга у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции до и после физической нагрузки

Актуальность. Проблема достижения человеком оптимального функционального состояния при различных тренировочных нагрузках и соревновательной деятельности до настоящего времени остается актуальной [8, 9]. В последние десятилетия особый интерес ученых вызывает изучение влияния центральных механизмов регуляции на процессы адаптации к тренировочным нагрузкам у лиц, занимающихся оздоровительной физической культурой и спортом [3, 4, 6]. Текущее функциональное состояние центральной нервной системы в условиях относительного покоя и при физических нагрузках дифференцированно отражает биоэлектрическая активность головного мозга (альфа-, бета-, тета-ритмы и др.) [3, 7, 10]. Так, альфа-ритм характеризует наиболее оптимальное состояние корково-подкорковых взаимоотношений и обеспечивает фон для нормальной жизнедеятельности человека. Бета-ритм отражает усиление адаптационных процессов и повышение уровня функционального состояния. Тета-ритм тесно связан с эмоциональным и умственным напряжением. Соотношение тета/бета-ритмов, по данным ряда авторов, характеризует уровень концентрации внимания [3,7].

Особую значимость в процессе адаптации организма к физическим нагрузкам имеет активность отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Исходный вегетативный тонус является наиболее универсальным показателем, определяющим уровень функционирования организма спортсмена [1,2,6].

Анализ научно-методической литературы показал, что до настоящего времени функциональная активность ритмов головного мозга изучалась до и после физических нагрузок, выполняемых при частоте сердечных сокращений (ЧСС) до 170 уд./мин [4, 5]. Определенный научный интерес, на наш взгляд, имеет изучение влияния физических нагрузок скоростно-силового характера (при ЧСС свы ше 180 уд./мин) на биоэлектрическую активность ритмов головного мозга спортсменов с учетом типа вегетативной регуляции.

Цель исследования: теоретически и экспериментально обосновать особенности срочной адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам скоростно-силового характера с учетом биоэлектрической активности ритмов головного мозга и механизмов регуляции сердечного ритма.

Задачи исследования

• 1.    Изучить особенности биоэлектрической активности головного мозга в альфа-, бета-, тета-диапазонах до и после физической нагрузки у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции.

• 2.    Выявить структуру корреляционных связей между показателями биоэлектрической активности головного мозга, вегетативной регуляции сердечного ритма и уровнем физической работоспособности спортсменов.

Организация и методы исследования. Иссле дование проводилось на базе НИИ ДЭУ СибГУФК, в нем приняли участие 35 спортсменов 18-21 года, спортивной квалификации КМС и МС.

Для оценки вегетативной регуляции сердечного ритма проводился анализ вариационной пуль-сометрии по методике Р.М. Баевского (1988) в условиях относительного покоя с помощью программно-аппаратного комплекса «Полиспектр» («Нейрософт», г. Иваново). Рассчитывались основные статистические параметры сердечного ритма: Mo, АМо, ВР, ИН [2].

Для оценки биоэлектрической активности ритмов мозга определялась мощность альфа-, бета-, тета-ритмов с использованием программно-аппаратного комплекса «Бослаб» (Институт молекулярной биологии и биофизики СО РАМН, г. Новосибирск).

Для оценки уровня физической работоспо- собности проводилась трехступенчатая нагрузка на велоэргометре марки «MONARK 839Е»: 1-я ступень - разминка (ЧСС до 120 уд./мин), 2-я ступень - ЧСС не выше 170 уд./мин, 3-я ступень -ЧСС свыше 180 уд./мин. Продолжительность 1-й и 2-й ступени - 4 мин, интервал отдыха между ступенями - 2 мин, продолжительность 3-й ступени -1 мин (Л.Г. Харитонова, авторское свидетельство № 2007611219 от 6 февраля 2007 г.). Рассчитывались абсолютные и относительные показатели общей (аэробной) работоспособности ФР по и скоростносиловой (анаэробной) работоспособности ФРсуб-Оценка аэробной производительности проводилась на основании расчета величины максимального потребления кислорода (МПК) (В.Л. Карпман, 1988). Для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к нагрузкам в различных зонах мощности рассчитывался индекс эффективности работы сердца (ИЭРС) по формуле Aptecar (М.К. Осколкова, 2001). Статистическая обработка результатов исследования проводилась при помощи программного пакета анализа «Microsoft-Exel».

Результаты исследования и их обсуждение. На основании анализа вариабельности сердечного ритма в условиях относительного покоя спортсмены были разделены на три группы в зависимости от типа вегетативной регуляции [2]. Было выявлено, что среди изучаемой группы спортсменов преобладали лица со сбалансированным типом ВНС -эйтоники (46 %), реже встречались лица с повышенной активностью симпатической ВНС - сим-патотоники (31 %) и повышенной активностью парасимпатической ВНС - ваготоники (23 %).

При спектральном анализе мощности ритмов головного мозга в условиях относительного покоя у спортсменов с различным типом вегетативного тонуса не выявлено достоверных различий (табл. 1). Так, у всех трех типов преобладала активность альфа-ритма и тета-ритма. Отмечалась менее выраженная активность бета-ритма. Уровень мощности альфа- и бета-ритмов свидетельствует об оптимальном функциональном состоянии организма спортсменов и их готовности к физической деятельности. Незначительное увеличение мощности тета-ритма у спортсменов может быть связано с некоторым эмоциональным возбуждением, обусловленным процедурой мониторинга.

В результате выполнения физической нагрузки скоростно-силового характера во всех изучаемых группах спортсменов была выявлена одинаковая направленность изменений биоэлектрической активности ритмов головного мозга. После нагрузки снизилась мощность альфа- и бета-ритмов, увеличилась мощность тета-ритма и величина те-та/бета-соотношения. Однако было выявлено, что степень изменения активности ритмов головного мозга зависит от типа вегетативной регуляции сердечного ритма.

У симпатотоников наблюдалось более выраженное снижение мощности а- (30 %) и Р-ритма (23 %) по сравнению с эйтониками (21 и 7 %) и ваготониками (26 и 3 %), что может свидетельствовать о более выраженной психоэмоциональной усталости и снижении уровня функционального состояния данной группы спортсменов.

Наибольший прирост мощности 0-ритма и соотношения 6/р был выявлен у симпатотоников (56 и 103 %), наименьший прирост - у эйтоников (26 и 36 %), и промежуточное положение по приросту этих показателей занимали ваготоники (31 и 33 %). Значительный прирост мощности 0-ритма у симпатотоников свидетельствует о наибольшем нервноэмоциональном напряжении спортсменов в ответ на физическую нагрузку скоростно-силового характера (см. табл. 1).

Снижение мощности P-ритма на фоне повышения 0/р-соотношения у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции после физической нагрузки характеризует нарастание утомления, снижение способности концентрации внимания. Однако степень выраженности этих изменений в нервно-психическом статусе была выше у спортсменов-симпатотоников.

При анализе уровня физической работоспо-

Таблица1

Данные показателей биоэлектрической активности головного мозга до и после физической нагрузки у спортсменов с учетом типа вегетативной регуляции (X ± 5)

Показатель		Ваготоники	Эйтоники	Симпатотоники
а-ритм, %	ПОКОЙ	35,0 ±1,3	34,0 ±0,9	37,0 ± 1,6
	после нагрузки	26,0 ± 1,1	27,0 ±1,3	26,0 ± 1,2
	А, %	-26	-21	-30
р-ритм, %	ПОКОЙ	30,0 ±1,1	31,0 ± 1,4	31,0 ±1,3
	после нагрузки	29,0 ±0,9	29,0 ±0,8	24,0 ±0,8
	А, %	-3	-7	-23
0-ритм, %	ПОКОЙ	35,0 ±1,2	35,0 ± 1,4	32,0 ± 1,1
	после нагрузки	46,0 ± 1,4	44,0 ± 1,1	50,0 ±1,3
	А, %	+ 31	+ 26	+ 56
е/р (сред, зн.)	ПОКОЙ	1,2 ±0,1	1,1 ±0,2	1,0 ±0,1
	после нагрузки	1,6 ±0,3	1,5 ±0,3	2,1 ±0,3
	А, %	+ 33	+ 36	+ 103

Таблица 2

Данные показателей физической работоспособности, аэробной производительности и эффективности работы сердца у спортсменов с различным типом вегетативной регуляции (X ± б)

Показатель Ваготоники (п = 8) Эйтоники (п=16) Симпатотоники (и =11) Р<0,5 ФРио отн., кгм/мин 1731,2 ±98,1 1760,3 ± 178,3 1575,1 ± 156,4 1/3 ФРпоабс., кгм/мин/кг 20,3 ±1,7 22,4 ± 2,3 18,1 ±3,3 1/3,2/3 ФРсубт абс., кгм/мин 2937,1 ± 101,3 3057,1 ± 121,2 2576,4 ± 145,1 1/3,2/3 ФРсубт ОТН., кгм/мин/кг 35,1 ± 1,4 37,1 ± 3,4 31,3 ±1,5 1/3,2/3 МПК абс., мл/мин 4123,1 ± 145,1 4154,3 ± 178,1 3786,2 ± 198,2 1/3,2/3 МПК отн., мл/мин/кг 50,9 ± 4,5 51,5 ±4,8 44,7 ± 7,5 1/3,2/3 ИЭРСфрпо, усл. ед. 1,8 ±0,4 1,8 ±0,6 1,3 ±0,7 1/3,2/3 ИЭРСфРсу6т, уел. ед. 2,7 ± 1,1 2,7 ± 0,7 1,6 ± 0,8 1/3,2/3 собности спортсменов с учетом типа вегетативного тонуса выявлено, что уровень общей (аэробной) и скоростно-силовой (анаэробной) работоспособности достоверно выше у эйтоников и ва-готоников по сравнению с симпатотониками. Симпатотоники также показали низкий уровень аэробной производительности и эффективности работы сердца в разных зонах мощности по сравнению с ваготониками и эйтониками (табл. 2).

Анализ результатов исследования выявил тесную взаимосвязь между показателями биоэлектрической активности головного мозга, статистическими параметрами сердечного ритма и уровнем физической работоспособности у спортсменов (см. рисунок). Снижение мощности а-ритма сопровождается увеличением активности симпатического отдела ВНС (АМо) (г = -0,49) и центральных механизмов регуляции сердечного рит-

Структура достоверных корреляционных связей между мощностью ритмов головного мозга, показателями регуляции сердечного ритма и уровнем физической работоспособности спортсменов ма (ИН) (г = -0,65), снижением активности гуморальной регуляции ритма сердца (Мо) (г = 0,51) и активности парасимпатического отдела ВНС (ВР) (г = 0,60), снижением абсолютных (ФРсуб,абс) (г = 0,53) и относительных (ФРсуб,отн) (г = 0,42) показателей уровня скоростно-силовой выносливости и эффективности работы сердца (ИЭРСфРсуб) (г = 0,46).

Снижение мощности P-ритма сопровождается значительным увеличением активности симпатического отдела ВНС АМо (г = -0,59) и центральных механизмов регуляции сердечного ритма (ИН) (г = -0,65), а также снижением активности гуморальной регуляции ритма сердца Мо (г =0,55) и парасимпатического отдела ВНС ВР (г = 0,41), уменьшением относительных показателей уровня скоростно-силовой выносливости ФРсуб, (г = 0,55) у спортсменов.

Активация мощности 0-ритма характеризуется снижением абсолютных значений уровня скоростно-силовой выносливости ФРсуб (г = -0,47), низкими показателями аэробной производительности МПК (г = -0,45) и эффективности работы сердца ИЭРСсуб (г =-0,49).

Заключение. Под влиянием физической нагрузки скоростно-силового характера у спортсменов с повышенной активностью симпатического отдела ВНС наблюдалось более значительное снижение уровня функционального состояния, повышение психоэмоциональной усталости, значительное ухудшение концентрации внимания и более выраженная стрессовая реакция организма на нагрузку по сравнению с ваготониками и эйто-никами. Наиболее адекватная ответная реакция на скоростно-силовую нагрузку была отмечена у спортсменов со сбалансированным типом вегетативной регуляции сердечного ритма.

Полученные корреляционные взаимосвязи биоэлектрической активности ритмов головного мозга, уровня физической работоспособности и показателей вегетативной регуляции сердечного ритма могут быть положены в основу разработки методики оценки механизмов адаптации орга низма спортсменов к скоростно-силовой нагрузке с целью коррекции учебно-тренировочного процесса.