Влияние транскраниальной электростимуляции постоянным током на психофизиологический статус в смешанном боевом единоборстве
Автор: Агеев Е.В., Селитреникова Т.А.
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: S2 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
Цель: изучить влияние курсового воздействия транскраниальной электростимуляции постоянным током (ТЭСпт) дорсолатеральной префронтальной коры на психофизиологический статус спортсменов смешанного боевого единоборства (СБЕ) в предсоревновательном периоде подготовки. Материалы и методы исследования. В исследовании прияли участие 28 профессиональных спортсменов СБЕ – мужчин в возрасте 23 ± 3,2 года, имеющих не менее 6 проведенных профессиональных поединков. Участники были разделены на контрольную (КГ) и 3 экспериментальные группы (ЭГ1, ЭГ2, ЭГ3). В ходе исследования участники находились в предсоревновательном периоде подготовки к профессиональным поединкам и тренировались 2 раза в день в специально разработанном тренировочном микроцикле, направленном на совершенствование технико-тактических действий. В КГ не применялось никаких дополнительных воздействий. В экспериментальных группах применялся курс ТЭСпт. Группы различались по времени воздействия однократного сеанса ТЭСпт: в ЭГ1 – 10 мин, в ЭГ2 – 20 мин, в ЭГ3 – 30 мин в течение 8 дней. Результаты. Выявлено улучшение психофизиологических параметров при курсовом применении ТЭСпт. Однако выраженность эффектов зависит от протокола стимуляции. Наиболее значимый эффект наблюдался в ЭГ3, менее выраженный – в ЭГ2. Эффекты в КГ и ЭГ статистически не различались и характеризовались снижением результативности в тестах «Кольца Ландольта», объем зрительного восприятия, простой и сложной сенсомоторной реакции в условиях распределённого внимания. Заключение. Продемонстрирована эффективность курсового влияния ТЭСпт на психофизиологический статус профессиональных спортсменов СБЕ в предсоревновательном периоде подготовки. Изучение физиологических механизмов такого результата должно быть изучено в будущем, однако на данный момент очевидно, что 30-минутный протокол оказывает более выраженное действие на улучшение и сохранение психофизиологического статуса спортсменов СБЕ в предсоревновательном периоде подготовки.
Мма, tdcs, нейростимуляция, единоборства, оптимизация психофизиологического статуса
Короткий адрес: https://sciup.org/147247701
IDR: 147247701 | DOI: 10.14529/hsm24s201
Текст научной статьи Влияние транскраниальной электростимуляции постоянным током на психофизиологический статус в смешанном боевом единоборстве
E.V. Ageev, , Selitrenikova, ,
Введение. Смешанное боевое единоборство (СБЕ) – стремительно развивающийся вид спорта, сочетающий в себе технический арсенал из многих видов единоборств [13]. Большая вариативность стратегий для победы в поединке наряду с физической и техникотактической подготовкой предъявляет высокие требования к психофизиологическому статусу спортсмена [6–8].
Рабочая память, способность к быстрому переключению внимания, оперативному анализу, антиципации, реагированию на двигательные паттерны противника являются наиболее важными показателями, определяющими психофизиологический статус в единоборствах [2, 11].
Дорсолатеральной префронтальной коре (ПФКдл) отводится центральная роль в исполнительной функции, оказывающей прямое или косвенное влияние на вышеописанные психофизиологические показатели [12, 15]. Однако именно ПФКдл является областью, наиболее чувствительной к стрессогенному влиянию [5, 17]. Таким стрессогенным фактором в СБЕ может выступать предсоревнова-тельный период [1], включающий весосгонку, высокие физические нагрузки и психическое напряжение [7].
В современных исследованиях [3, 19] показано, что одним из методов, избирательно влияющих на деятельность ПФКдл, является транскраниальная электростимуляции постоянным током (ТЭСпт). Данный метод предполагает избирательную стимуляцию структур головного мозга постоянным током малой силы (до 2 мА) и вызывающим модуляцию (анод) или ингибирование (катод) возбудимости структур головного мозга [4]. Существуют исследования, демонстрирующие эффективность использования ТЭСпт ПФКдл в спортив- ной практике с целью улучшения психофизиологических показателей [3, 9, 14, 16, 20]. Также встречаются работы, показывающие эффективность сочетанного использования ТЭСпт и физических упражнений для оптимизации психофизиологических показателей [10, 18]. Однако эти работы демонстрируют различия в протоколах исследований, не позволяющие переносить их на высококвалифицированных спортсменов-единоборцев, тем более находящихся в стрессогенных условиях. Нами не обнаружено исследований, посвящённых изучению влияния ТЭСпт на психофизиологический статус спортсменов СБЕ в предсоревновательном периоде подготовки, что и явилось предпосылкой для настоящего исследования.
Цель исследования: изучить влияние курсового воздействия транскраниальной электростимуляции постоянным током дорсолатеральной префронтальной коры на психофизиологический статус спортсменов смешанного боевого единоборства в предсоревно-вательном периоде подготовки.
Методы и организация. Исследование проходило в период с 2020 по 2023 год на базе кафедры физиологии НГУ им. П.Ф. Лесгафта при участии спортсменов из клубов смешанных единоборств городов Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону и Махачкала. В нем добровольно, приняли участие 28 профессиональных спортсменов СБЕ – мужчин в возрасте 23 ± 3,2 года, имеющих не менее 6 проведенных профессиональных поединков.
Критерием включения в исследование было отсутствие противопоказаний к ТЭСпт [4]. Предварительное медицинское обследование спортсмены проходили на базе СПб ГБУЗ «Городская поликлиника № 34». В случайном порядке участники были разделены на контрольную (КГ) и 3 экспериментальные группы (ЭГ1, ЭГ2, ЭГ3). Во время исследования участники находились в предсоревнова-тельном периоде подготовки к профессиональным поединкам и тренировались 2 раза в день в специально разработанном тренировочном микроцикле, направленном на совершенствование технико-тактических действий. В КГ не применялось никаких дополнительных воздействий. В экспериментальных группах применялся курс ТЭСпт. Группы различались по времени воздействия ТЭСпт: в ЭГ1 – 10 мин, в ЭГ2 – 20 мин, в ЭГ3 – 30 мин за один сеанс в течение 8 дней с помощью нейростимулятора Brainstorm. Сила тока состов-ляла 2 мА. Схема наложения электродов предполагала биполярное расположение электродов на область ПФКдл, согласно ЭЭГ классификации «10–20»: анод – F3, катод – F4. Сеансы проходили во второй половине дня за 2–3 ч до вечерней тренировки.
Оценка психофизиологического статуса проводилась с помощью АПК «ПАКПФ-02» и «СИГВЕТ-РИТМ». Для решения цели исследования были выбраны следующие тесты: «Кольца Ландольта» – оценка пропускной способности зрительного анализатора и устойчивости внимания; тест Горбова – Шульте – оценка скорости переключения внимания; объем зрительного восприятия; простая (ПСМР) и сложная (ССМР) сенсомоторные реакции; простая (ПСМРвУРВ) и сложная (ССМРвУРВ) сенсомоторные реакции в условиях распределенного внимания. Математико-статистический анализ проводился с помощью программы JASP 0.17.3.0. Нормальность данных определялась с помощью теста Шапиро – Уилка. Для сравнения групп применялся непараметрический критерий Краскела – Уоллиса (ANOVA). Апостериорный анализ проводился путем множественных сравнений с использованием поправки Бонферонни. Значения были представлены в виде среднего значения и ошибки среднего.
Результаты исследования. На момент начала исследования не было обнаружено статистически значимых различий во всех группах (табл. 1), что свидетельствует о том, что группы были сформированы правильно.
Результаты оценки психофизиологического статуса спортсменов СБЕ на момент окончания исследования представлены в табл. 2.
Тест «Кольца Ландольта» продемонстрировал статистически значимое (p < 0,05) снижение скорости переработки информации и увеличение времени, затрачиваемого на прохождение теста в КГ и ЭГ1, и снижение времени в ЭГ2 и ЭГ3 при сохранении результата. При исследовании скорости переключения внимания отмечено статистически значимое снижение (p < 0,05) времени на прохождение теста лишь в ЭГ3. Оценка объема зрительного восприятия выявила статистически значимое снижение (p < 0,05) процента воспроизведенной информации в КГ и ЭГ1 и снижение времени, затрачиваемого на прохождение теста, в ЭГ3. В ЭГ2 наблюдалась тенденция к снижению времени прохождения теста. Оценка простой и сложной сенсомоторных реакций в условиях распределенного внимания выявила статистически значимое (p < 0,05) увлечение времени реагирования в КГ, ЭГ1 и ЭГ2, в то время как в ЭГ3 отмечается сохранение результата для ПСМРвУРВ и снижение времени реагирования для ССМРвУРВ. Не обнаружено статистически достоверных различий при оценке ПСМР и ССМР ни в одной из исследуемых групп.
Снижение результатов (в тестах «Объем зрительного восприятия» и «Кольца Лан-дольта»), увеличение времени реакции (в ПСМРвУРВ и ССМРвУРВ) и времени прохождения теста «Кольца Ландольта» мы связываем с нахождением спортсменов в предсо-ревновательном периоде.
Времени стимуляции в ЭГ1 недостаточно для выявления каких-либо эффектов на исследуемые психофизиологические параметры, что подтверждается отсутствием каких-либо статистических отличий от результатов КГ. Исходя из вышесказанного, эффекты, достигнутые в ЭГ2 и ЭГ3, не ограничиваются улучшением результата. Отсутствие улучшений в тестах «Кольца Ландольта» и объеме зрительного восприятия рассматривается нами как сохранение уже имеющегося результата в ответ на стрессорное воздействие либо как эффект «потолка», достигнуто у данной выборки спортсменов.
Вопреки ряду исследований [3, 14, 20], в нашем исследовании обнаружено оптимальное время стимуляции, составляющее 30 минут. По-видимому, именно время стимуляции определяет выраженность эффектов ТЭС пт в данных условиях. Изучение физиологических механизмов такого результата должно быть исследовано в будущем, однако на данный момент очевидно, что 30-минутный протокол оказывает более выраженное действие на улучшение и сохранение психофизиологического статуса спортсменов СБЕ в предсорев-новательном периоде подготовки.
Таблица 1
Table 1
Оценка психофизиологических параметров профессиональных спортсменов смешанного боевого единоборства в предсоревновательном периоде на момент начала исследования (n = 28)
Baseline psychophysiological measurements in professional MMA athletes during the preparation period (n = 28)
Показатель / Parameter |
КГ / CG (n = 7) |
ЭГ1 / EG1 (n = 7) |
ЭГ2 / EG2 (n = 7) |
ЭГ3 / EG3 (n = 7) |
«Кольца Ландольта» / Landolt C |
||||
Скорость переработки информации (бит/с) Information processing speed (bits/s) |
2,20 ± 0,03 |
2,27 ± 0,03 |
2,30 ± 0,03 |
2,25 ± 0,04 |
Затраченное время (с) / Time (s) |
230,1 ± 2,9 |
229,5 ± 4,1 |
238,1 ± 4,7 |
234,0 ± 4,2 |
Тест Горбова – Шульте / Gorbov – Schulte test |
||||
Затраченное время (с) / Time (s) \ |
168,1 ± 3,2 \ |
171,5 ± 2,6 \ |
177,0 ± 3,8 \ |
170,8 ± 3,5 |
Объем зрительного восприятия / Visual perception |
||||
Воспроизведенная информация (%) Reproduced information (%) |
92,0 ± 0,4 |
91,7 ± 0,5 |
91,7 ± 0,6 |
93,4 ± 0,6 |
Затраченное время (с) / Time (s) |
90,8 ± 2,2 |
96,2 ± 2,5 |
89,4 ± 2,1 |
94,5± 2,2 |
Простая сенсомоторная реакция / Simple sensorimotor reaction |
||||
Общее время (мс) / Total time (ms) \ |
231,0 ± 6,0 \ |
228,5 ± 4,1 \ |
220,1 ± 5,3 \ |
228,8 ± 3,7 |
Сложная сенсомоторная реакция / Complex sensorimotor reaction |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
335,8 ± 5,5 \ |
341,5 ± 3,5 \ |
324,4 ± 3,1 \ |
332,1± 5,3 |
Простая сенсомоторная реакция в условиях распределенного внимания Simple sensorimotor reaction under distributed attention |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
325,7 ± 4,9 \ |
333,5 ± 2,9 \ |
314,2 ± 3,2 \ |
320,0 ± 6,3 |
Сложная сенсомоторная реакция в условиях распределенного внимания Complex sensorimotor reaction under distributed attention |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
375,8 ± 5,3 \ |
367,4 ± 4,6 \ |
372,7 ± 3,3 \ |
380,1 ± 6,2 |
Примечание. M ± m – среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Note. M ± m – mean value ± Standard error of the mean.
Таблица 2
Table 2
Оценка психофизиологических параметров профессиональных спортсменов смешанного боевого единоборства в предсоревновательном периоде на момент окончания исследования (n = 28)
Psychophysiological measurements in professional MMA athletes during the preparation period at the end of the study (n = 28)
Показатель / Parameter |
КГ / CG (n = 7) |
ЭГ1 / EG1 (n = 7) |
ЭГ2 / EG2 (n = 7) |
ЭГ3 / EG3 (n = 7) |
«Кольца Ландольта» / Landolt C |
||||
Скорость переработки информации (бит/с) Information processing speed (bits/s) |
1,74 ± 0,02∇ |
1,79 ± 0,05∇ |
2,15 ± 0,02 |
2,34 ± 0,02 |
Затраченное время (с) / Time (s) |
245,2 ± 4,5∆ |
238,5 ± 5,2 |
204,4 ± 5,1∇ |
196,5 ± 2,8∇ |
Тест Горбова – Шульте / Gorbov – Schulte test |
||||
Затраченное время (с) / Time (s) \ |
177,7 ± 3,4 \ |
173,5 ± 4,1 \ |
168,0 ± 2,2 \ |
154,2 ± 2,7∇ |
Объем зрительного восприятия / Visual perception |
||||
Воспроизведенная информация (%) Reproduced information (%) |
78,8± 1,1∇ |
79,4± 1,0∇ |
85,8 ± 0,9 |
91,5 ± 0,5 |
Затраченное время (с) / Time (s) |
99,7± 2,2 |
91 ± 3,3 |
80,2 ± 2,2 |
74,1 ± 3,2∇ |
Простая сенсомоторная реакция / Simple sensorimotor reaction |
||||
Общее время (мс) / Total time (ms) \ |
224,1 ± 4,8 \ |
223,5± 3,9 \ |
216,5± 1,9 \ |
223,8± 5,0 |
Сложная сенсомоторная реакция / Complex sensorimotor reaction |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
338,8 ± 6,9 \ |
349,1± 3,0 \ |
329,2 ± 5,6 \ |
326,7± 5,5 |
Простая сенсомоторная реакция в условиях распределенного внимания Simple sensorimotor reaction under distributed attention |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
344,8 ± 5,9∆ \ |
347,8 ± 5,6∆ \ |
331,1 ± 3,6∆ \ |
318,8± 5,3 |
Сложная сенсомоторная реакция в условиях распределенного внимания Complex sensorimotor reaction under distributed attention |
||||
Время реагирования (мс) / Response time (ms) \ |
402,8± 3,6∆ \ |
395,2± 5,6∆ \ |
386,5± 3,7∆ \ |
360,7± 2,6∇ |
Примечание . M ± m – среднее значение ± стандартная ошибка среднего; ∆ – статистически достоверное увеличение показателя (p < 0,05); ∇ – статистически достоверное снижение показателя (p < 0,05).
Note. M ± m – mean value ± Standard error of the mean; ∆ – level of significance for increase (p < 0.05); ∇ – level of significance for decrease (p < 0.05).
Заключение. Данное исследование демонстрирует эффективность отдельных протоколов курсового влияния ТЭСпт ПФКдл на психофизиологический статус профессиональных спортсменов СБЕ в предсоревнова-тельном периоде подготовки. Выраженность эффектов зависит от времени стимуляции. Наиболее значимый эффект наблюдался при 30-минутной стимуляции, значительно менее выраженный наблюдался при 20-минутной стимуляции. Эффекты в контрольной группе и группе, использующей 10-минутный протокол стимуляции, статистически не различались и характеризовались снижением психофизиологических параметров, связанных, по-видимому, с периодом спортивной подготовки. Таким образом, использование ТЭСпт может быть благоприятным дополнением при подготовке к соревнованиям в СБЕ.
Список литературы Влияние транскраниальной электростимуляции постоянным током на психофизиологический статус в смешанном боевом единоборстве
- Габелкова, О.Е. Проявление факторов стресса в разных видах спорта // Педагогика, психология и медико-биологические проблемы физического воспитания и спорта. 2009. № 1. С. 38–42. [Gabelkova O.E. [Manifestation of Stress Factors in Different Types of Sports]. Pedagogika, psikhologiya i mediko-biologicheskiye problemy fizicheskogo vospitaniya i sporta [Pedagogy, Psychology and Medical and Biological Problems of Physical Education and Sports], 2009, no. 1, pp. 38–42. (in Russ.)]
- Коваленко Е.В., Ляпин В.А. Сравнительный анализ отдельных психофизиологических реакций в соревновательной деятельности у спортсменов, занимающихся различными видами восточных единоборств // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. С. 483–490. [Kovalenko E.V., Lyapin V.A. [Comparative Analysis of Individual Psychophysiological Reactions in Competitive Activity Among Athletes Engaged in Various Types of Martial Arts]. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education], 2013, no. 5, pp. 483–490. (in Russ.)]
- Abedanzadeh R., Alboghebish S., Barati P. The Effect of Transcranial Direct Current Stimulation of Dorsolateral Prefrontal Cortex on Performing a Sequential Dual Task: a Randomized Experimental Study. Psicologia: Reflexão e Crítica, 2021, vol. 34, no. 1, p. 30. DOI: 10.1186/s41155-021-00195-8
- Antal A., Alekseichuk I., Bikson M. et al. Low Intensity Transcranial Electric Stimulation: Safety, Ethical, Legal Regulatory and Application Guidelines. Clinical Neurophysiology, 2017, vol. 128, no. 9, pp. 1774–1809. DOI: 10.1016/j.clinph.2017.06.001
- Arnsten A.F., Jin L.E. Molecular Influences on Working Memory Circuits in Dorsolateral Prefrontal Cortex. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 2014, no. 122, pp. 211–231. DOI: 10.1016/B978-0-12-420170-5.00008-8
- Chen M.A., Cheesman D.J. Mental Toughness of Mixed Martial Arts Athletes at Different Levels of Competition. Perceptual and Motor Skills, 2013, vol. 116, no. 3, pp. 905–917. DOI: 10.2466/29.30.PMS.116.3.905-917
- Cooper S., Lochbaum M. A Systematic Review of the Sport Psychology Mixed Martial Arts Literature: Replication and Extension. European Journal of Investigation in Health, Psychology and Education, 2022, vol. 12, no. 2, pp. 77–90. DOI: 10.3390/ejihpe12020007
- Faro H.K., Fortes L.S., Machado D.G. Dynamics of Cognitive Performance at Rest and After Exhaustive Exercise in Top-three World-ranked Mixed Martial Arts Athletes: a Series of Case Studies. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 2020, vol. 60, no. 4, pp. 664–668. DOI: 10.23736/S0022-4707.19.10207-1
- Gold J., Ciorciari J. Impacts of Transcranial Direct Current Stimulation on the Action Observation Network and Sports Anticipation Task. Journal of Sport and Exercise Psychology, 2021, vol. 43, no. 4, pp. 310–322. DOI: 10.1123/jsep.2020-0109
- Jung J., Salazar Fajardo J.C., Kim S. et al. Effect of tDCS Combined With Physical Training on Physical Performance in a Healthy Population. Research Quarterly for Exercise and Sport, 2023, vol. 10, pp. 1–8. DOI: 10.1080/02701367.2023.2166894
- Katić R., Blazević S., Zagorac N. The Impact of Cognitive Processors and Conative Regulators on Specific Motor Abilities in Boxers. Collegium Antropologicum, 2006, vol. 30, no. 4, pp. 829–836.
- Knight H.C., Smith D.T., Ellison A. The Role of the Left Dorsolateral Prefrontal Cortex in Attentional Bias. Neuropsychologia, 2020, no. 148, 107631. DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2020.107631
- Miarka B., Vecchio F.B., Camey S., Amtmann J.A. Comparisons: Technical-Tactical and Time-Motion Analysis of Mixed Martial Arts by Outcomes. The Journal of Strength & Conditioning Research, 2016, vol. 30, no. 7, pp. 1975–1984. DOI: 10.1519/JSC.0000000000001287
- Moreira A., Machado D.G.D.S., Bikson M. et al. Effect of Transcranial Direct Current Stimulation on Professional Female Soccer Players' Recovery Following Official Matches. Perceptual and Motor Skills, 2021, vol. 128, no. 4, pp. 1504–1529. DOI: 10.1177/00315125211021239
- Panikratova Y.R., Vlasova R.M., Akhutina T.V. et al. Functional Connectivity of the Dorsolateral Prefrontal Cortex Contributes to Different Components of Executive Functions. International Journal of Psychophysiology, 2020, no. 151, pp. 70–79. DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2020.02.013
- Panitz M., Deserno L., Schlagenhauf F. Anodal tDCS Over the Medial Prefrontal Cortex Enhances Behavioral Adaptation After Punishments During Reversal Learning Through Increased Updating of Unchosen Choice Options. Cerebral Cortex Communications, 2022, vol. 3, no. 1, tgac006. DOI: 10.1093/texcom/tgac006
- Qin S., Hermans E.J., van Marle H.J. et al. Acute Psychological Stress Reduces Working Memory-related Activity in the Dorsolateral Prefrontal Cortex. Biological Psychiatry, 2009, vol. 66, no. 1, pp. 25–32. DOI: 10.1016/j.biopsych.2009.03.006
- Thomas F., Steinberg F., Pixa N.H. et al. Prefrontal High Definition Cathodal tDCS Modulates Executive Functions Only when Coupled with Moderate Aerobic Exercise in Healthy Persons. Scientific Reports, 2021, vol. 11, no. 1, 8457. DOI: 10.1038/s41598-021-87914-4
- Vignaud P., Adam O., Palm U. et al. Can a Single Session of Noninvasive Brain Stimulation Applied Over the Prefrontal Cortex Prevent Stress-induced Cortisol Release? Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 2023, vol. 8, no. 121, 110667. DOI: 10.1016/j.pnpbp.2022.110667
- Zhu F.F., Yeung A.Y., Poolton J.M. et al. Cathodal Transcranial Direct Current Stimulation Over Left Dorsolateral Prefrontal Cortex Area Promotes Implicit Motor Learning in a Golf Putting Task. Brain Stimulation, 2015, vol. 8, no. 4, pp. 784–796. DOI: 10.1016/j.brs.2015.02.005