Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках

Майстренко, Елена Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках
ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках"

На правах рукописи

Майстренко Елена Викторовна

БИОФИЗИЧЕСКИМ МОНИТОРИНГ ПОВЕДЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В ФАЗОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Специальность 03.01.02 - Биофизика (биологические науки)

2 ИЮН 2011

Сургут 2011

4849134

Работа выполнена в НИИ Биофизики и медицинской кибернетики при ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО - Югры»

Научные консультанты:

ФИЛАТОВА Ольга Евгеньевна доктор биологических наук, профессор

ПЯТИН Василий Федорович доктор медицинских наук, профессор

Официальные оппоненты:

КОВАЛЕВ Игорь Викторович доктор медицинских наук, профессор

ОМЕЛЬЧЕНКО Виталий Петрович доктор биологических наук, профессор

ЛИТОВЧЕНКО ОЛЬГА ГЕННАДЬЕВНА доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация: ГУ НИИ нормальной физиологии

им. П.К. Анохина РАМН

Защита состоится «16» июня 2011 г. в 12.00 часов на заседани диссертационного совета Д 800.005.02 при ГОУ ВПО «Сургутски государственный университет ХМАО - Югры» по адресу: 428000, г. Сургут, ул. Энергетиков, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Сургутского государственного университета по адресу. 628400, г. Сургут, ул. Ленина, 1

Автореферат разослан «14» мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета доктор Г.С. Козупица

биологических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Активная двигательная деятельность является одним из наиболее важных факторов укрепления и сохранения здоровья, а регулярные спортивные тренировки способствуют повышению физической работоспособности человека и достижению им особо значимых результатов в труде и пролонгации активной фазы жизни. Это актуально сегодня для жителей Ханты-Мансийского автономного округа - Югры (ХМАО-Югры), у которых в последние годы отмечается резкое снижение двигательной активности. Гипокинезия населения в суровых природно-климатических условиях Тюменского севера сопряжена с повышением требований к адаптационным возможностям организма человека Нервно-мышечная система (НМС) и сердечно-сосудистая система (ССС) наиболее значимые функциональные системы организма (ФСО), обеспечивают не только адаптацию организма к физическим нагрузкам, но и отражают динамику процессов восстановления функций при действии неблагоприятных факторов. Систематические физические нагрузки расширяют адаптационные возможности, повышают стрессоустойчивость организма человека.

Учитывая актуальность и важность решения проблемы исследования особенностей функционирования и регуляции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем человека на севере РФ, в настоящем исследовании предпринимается попытка формирования нового направления в изучении НМС и ССС человека на основе исследования динамики поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний, когда в качестве компонента функциональных систем организма человека могут быть физиологические, биомеханические и биохимические параметры, которые с максимальной точностью способны описывать динамику поведения НМС и ССС человека, находящихся в тех или иных условиях среды. К этим условиям можно отнести действия экологических факторов Югры (температура, влажность, давление), занятия различными видами спорта (особенно плаванием и игровыми видами спорта, так как они имеют камерный характер), занятия различными видами трудового процесса, который в ряде случаев приводит к стрессовым ситуациям. Все эти процессы могут переводить организм человека из режима саногенеза в режим патогенеза Такой подход позволяет с позиции биофизики сложных систем и синергетики изучать сложный многомерный объект, каким является организм человека, позволяет получать принципиально новые результаты по изучению особенностей поведения НМС и ССС в особых условиях проживания человека в Югре (Казначеев, 1996-2006).

Исследованию подобных процессов особое внимание уделял П.К.Анохин в своей известной теории функциональных систем организма. Именно, в этой теории Петр Кузьмич сумел объединить классические физиологические подходы и методы

биофизики сложных систем, которые в настоящее время в конечном итоге подвел исследователей к пониманию базового принципа синергетики. В этой связи важны разделом обозначенных выше проблем являются вопросы изучения функционировани НМС и ССС и их регуляции со стороны вегетативной нервной системы (ВНС).

Биофизика мышечного сокращения и вопросы регуляции двигательных функци млекопитающих в целом и человека в частности всегда являлись традиционным проблемами молекулярной биофизики, биофизики клетки и биофизики сложны систем. Решение задач, возникающих в этом разделе биофизики, традиционн базировалось на исследованиях математических моделей процессов (Бернштей Н.А., 1900-1908; Дешеревский В.И., 1961-1975; Гранит Р. 1966-1973; Хилл Л.Б. 1968 1973). Существенно, что решение подобных проблем в рамках биофизическог подхода обеспечивает не только раскрытие механизмов мышечного сокращения регуляции движений, но и дает информацию для решения целого ряда прикладны задач. Наиболее значимые из них - это задачи повышения физическо работоспособности человека и проблема развития мышечного утомления, в частности у спортсменов, учащихся, работников физического и умственного труда. Все эт составляет основу биофизики и физиологии трудовых процессов и связано с целы рядом клинических аспектов, так как патологии мышц - это большой класс различны заболеваний опорно-двигательного аппарата. Важное значение эта проблема имеет дл ХМАО-Югры. Онтогенез учащегося на Тюменском севере сопровождается рядо неблагоприятных экологических факторов, главным из которых является резко снижение двигательной активности в продолжительный зимний период.

Разработка новых методов исследования произвольных и непроизвольны движений человека, моделирование его двигательных функций составля несомненный интерес для биофизики сложных систем и является актуально проблемой естествознания в целом. Особую роль в подобных исследованиях игра учет экологических факторов среды, которые могут существенно изменить состояни всех ФСО и нервно-мышечной системы, в частности.

Учитывая все сказанное, решение проблемы разработки новых методо исследования поведения ФСО человека в условиях физических нагрузок с позици многомерного фазового пространства состояний является актуальной проблемой н только биофизики сложных систем, но и естествознания в целом.

Целью настоящей работы: установить закономерности поведения вектор состояния организма человека в фазовом пространстве в условиях выполнен физических нагрузок методами биофизического мониторинга организма школьников студентов, проживающих в условиях Ханты-Мансийского автономного округа - Югрь

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Разработать новые биофизические методы регистрации и анализа параметре непроизвольных и произвольных движений человека с использованием авторск программ для ЭВМ.

2. Создать новые авторские методы моделирования и идентификации параметро движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве.

3. Исследовать возрастно-половые особенности показателей непроизвольны движений учащихся Ханты-Мансийского автономного округа - Югры в условия покоя и выполнения физической нагрузки с использованием авторских методов.

4. Провести лонгитудинальные исследования возрастной динамики амплитудно частотных характеристик непроизвольных движений учащихся Югры.

5. Исследовать особенности показателей непроизвольных движений учащихся в условиях внешнего управляющего воздействия в виде фармацевтического препарата (фенибута).

6. Исследовать количественные особенности показателей произвольных движений (теппинга) учащихся и построить их математические модели.

7. Исследовать возрасгно-половые особенности сенсомоторных реакций учащихся в осенний и зимний сезоны года и построить их математические модели.

8. Идентифицировать степень асинергизма в функциональных системах организма человека в условиях выполнения стандартной дозированной физической нагрузки на фоне флуктуации температуры атмосферного воздуха г. Сургута.

9. Методом фазовых пространств состояний выполнить, с учетом возрастно-половых особенностей и уровня физической подготовки учащихся, анализ параметров квазиаттракторов показателей сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем организма.

10. Выполнить сравнительный анализ особенностей параметров квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары.

Научная новизна работы:

1. Разработаны новые авторские биофизические методы регистрации и анализа параметров произвольных и непроизвольных движений человека с использованием авторских программ для ЭВМ.

2. Разработаны новые методы идентификации параметров порядка вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний для оценки и моделирования динамики поведения сложных биологических систем на примере сердечно-сосудистой и нервно-мышечной систем человека.

3. Впервые установлены закономерности возрастно-половых изменений спектральных характеристик непроизвольных движений учащихся г. Сургута в динамике нарастания и спада десятигерцового компонента.

4. Впервые установлены закономерности изменений спектральных характеристик треморограмм учащихся под влиянием управляющего воздействия на нервно-мышечную систему в виде фармацевтического препарата (фенибута).

5. Изучены показатели произвольных движений учащихся, на основе которых построены и исследованы математические модели таких движений.

6. Впервые установлены различия квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных учащихся г. Сургута в многомерном фазовом пространстве состояний.

7. Выявлены новые количественные и качественные характеристики параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма спортсменов, занимающихся различными видами спорта.

8. В сравнительном аспекте изучены особенности параметров квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных юношей и девушек г. Сургута и г. Самары на базе расчета матриц их межатгракторных расстояний. Научно-практическое значение работы:

1. Разработаны и запатентованы способы и устройства для исследования произвольных (теппинга) и непроизвольных (тремора) движений верхних конечностей человека, которые целесообразно применять для объективной диагностики состояния

нервно-мышечной системы в условиях массового мониторинга учащихся как шко Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, так и других регионов России.

2. Показатели непроизвольных движений учащихся целесообразно использовать школах для объективной оценки динамики развития нервно-мышечной систем учащихся Тюменского севера

3. Математические модели произвольных движений человека в рамк компартментно-кластерного подхода обеспечивают адекватное описание систе регуляции этих движений.

4. Установлено управляющее действие фармацевтического препарата (фенибут на нервно-мышечную систему учащихся с выраженными отклонениями амплитудн частотных характеристик треморограмм непроизвольных движений верхни конечностей.

5. Метод расчета коэффициента асинергизма в динамике поведени функциональных систем организма можно использовать как объективный тест н идентификацию адаптационных возрастных возможностей организма жителей Югры.

6. Разработанные методы идентификации параметров порядка квазиаттракторо вектора состояния организма целесообразно использовать для анализа влияни различных физических нагрузок на состояние функциональных систем организма. Положения, выносимые на защиту:

1. Использование современной компартментно-кластерной теории (КК биологических динамических систем (БДС) для разработки новых метод исследования произвольных и непроизвольных движений и разработаннь программных продуктов дает возможность обеспечения массового мониторирован произвольных и непроизвольных движений учащихся, находящихся в различив климатических условиях, а оригинальные авторские методики позволяют проводи подобные исследования в комплексе с изучением вегетативной нервной и сердечн сосудистой систем, т.е. трех систем одновременно и в комплексе.

2. В рамках компартментно-кластерного подхода возможны теоретическ описания различных режимов функционирования системы регуляции непроизвольнь и произвольных движений человека. Сравнение экспериментальных результатов теоретических, полученных на моделях, обеспечивает идентификацию параметр моделей.

3. По различию амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) кинематограмм (К непроизвольных движений установлены количественные закономерности параметр нервно-мышечной системы учащихся, проживающих в условиях Югры, связанные возрастом, полом и индивидуальными особенностями. Возможна идентификац количественных различий в показателях микродвижений испытуемых использованием трехмерного фазового пространства.

4. Количественные показатели латентных периодов сенсомоторных реакци учащихся Тюменского севера в комплексе с другими методами могут являть количественной оценкой степени утомления учащихся в разные сезоны года.

5. Степень синергетических взаимоотношений в системах регуляции сердечн сосудистой системы у испытуемых, длительно проживающих в условиях Югр продемонстрировали снижение адаптационно-компенсаторных возможносте организма на внешние воздействия в виде флуктуации метеорологических параметро часто возникающих на территории Тюменского севера.

6. Разработаны биофизические методы идентификации параметров поряд

вектора состояния организма в фазовых пространствах состояний, с помощью которых установлено влияние общих физических нагрузок на параметры квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных школьников и студентов Югры при различных физических нагрузках.

7. При изучении влияния различных физических нагрузок на поведение вектора состояния функциональных систем организма человека в фазовом пространстве состояний выявлены особенности параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных юношей и девушек Сургута и Самары, что количественно демонстрирует специфику влияния экофакторов среды и образа жизни в условиях Севера РФ с позиции биофизики сложных систем (методом многомерных фазовых пространств).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на кафедральных и факультетских семинарах Сургутского государственного университета; на международной научной конференции (Сургут, 2003); на открытой окружной конференции молодых ученых (Сургут, 2003); на Всероссийской научной конференции "Северный регион: стратегия и перспективы развития" (Сургут, 2003); на XI Международном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 2003); на IV Международном конгрессе молодых ученых и специалистов "Науки о человеке" (Томск, 2003); на XIV Международной конференции по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 2005); на конференции "Экологическое образование и здоровый образ жизни" (Сургут, 2005); на 5-ой Российской конференции по экологической психологии (Москва, 2008); на XIV Международного симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2009); на XI-й международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины. Профессиональное долголетие и качество жизни» (г. Сочи, 2010); на VII-й международной очно-заочной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (г. Тольятти, 2010). Внедрение результатов исследований. Разработанные способы и устройства прошли апробацию и внедрены в: НИИ И.П. Павлова г. Санкт-Петербург, НИИ Новых медицинских технологий г. Тула, Институте Биофизики клетки г. Пущино, Ростовском государственном педагогическом университете, а также ряде ВУЗов и школ городов Самары, Сургута, Ханты-Мансийска. Результаты исследований используются при

подготовке студентов в Самарском государственном педагогическом университе Сургутском государственном университете на занятиях по биофизике, эколог человека и медицинской кибернетики, ИПК РРО г. Ханты-Мансийска, в М гимназии № 4 г. Сургута, о чем свидетельствуют акты о внедрении.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 печатных работы, из них од монография, одна полезная модель, две программы для ЭВМ (государственн регистрация) и 17 статей в журналах по списку ВАК. Перечень публикаций приведе конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 268 страниц машинописного текста и состоит из "Введения", 6 глав, "Выводов", "Приложени Библиографический указатель содержит 278 наименований работ, из которых 191 русском языке и 87 иностранных. Текст диссертации иллюстрирован 28 таблицами и рисунками.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Нервно-мышечная система (НМС) всегда представляла интерес как объек исследования во многих областях естественных наук, таких как физиология человек и животных, биофизика, физиология труда и спорта, патология опорно-двигательног аппарата и др. Разработка новых диагностических комплексов и методов открыва новые возможности в изучении функционирования НМС различных груп испытуемых и при различных условиях.

В первом блоке исследования оценивалось состояние нервно-мышечной систе по показателям непроизвольных (тремор) и произвольных (теппинг) движений оригинальным методикам на базе ЭВМ. Измерения проводились в период 2002-20 гг. на группах добровольцев - учащихся МОУ гимназии № 4 г. Сургута без жалоб психоневрологическую и другую патологию, которые рассматривались как тестов группа и для апробации методик. Для этого использовались: специаль сконструированный дифференциальный токовихревой датчик с усилителем, бл преобразователей, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), совмещенные с ЭВ Обработка треморограмм проводилась по оригинальным программ (зарегистрированы в РОСПатенте № 2000610599 и № 2000610600), котор обеспечивали идентификацию частотного спектра, корреляционный анализ меж показателями правой и левой руки, обеспечивали суперпозицию треморограмм отдельным группам испытуемых. При регистрации теппинга и тремора производили расчеты моды, медианы, доверительного интервала (разброс в периодах Т амплитудах А движений указательного пальца испытуемых).

Для выявления возрастных различий в треморограммах было обследовано 29 человек (145 девочек и 150 мальчиков в возрасте 11-16 лет). Регистрация показателе тремора проводилась в условиях покоя. Анализ амплитудно-частотных характеристи (АЧХ) тремора производился с учетом трех частотных интервалов (до 2-х Гц, от 2-до 10 Гц и свыше 10-ти Гц). В исследовании специально контролировало десятигерцовый компонент спектрограммы испытуемых.

В связи с тем, что более яркие адаптивные проявления в работе нервно-мышечно системы можно проследить в условиях нагрузки, 30 из всех учащихся (15 девочек 15 мальчиков) 15-16-ти летнего возраста со средней физической подготовко обследовались для изучения влияния локальных динамических нагрузок н амплитудно-частотные характеристики треморограмм. В качестве такой нагрузк

использовались упражнения с отягощениями (2-4 кг) до утомления. Нагрузка (упражнения на сгибание-разгибание кисти, предплечья и подъем-опускание рук с гантелями) локализовалась в зависимости от исследуемого звена биокинематической цепи - кисти, предплечья, плеча.

Поскольку в настоящее время проблема исследования функциональной асимметрии головного мозга занимает особое место в физиологии человека, у всех обследованных проводился сравнительный анализ усредненных по возрастным группам АЧХ треморограмм, полученных с правой и левой руки. Осуществлялось также сравнение треморограмм обеих рук правшей (102 чел.) и левшей (12 чел.).

Для отслеживания индивидуальных особенностей в работе нервно-мышечной системы проводился анализ динамики АЧХ треморограмм. полученных с интервалом в 1 год в течение 3-х лету 26 учащихся.

В работе проводилось исследование влияния антигипоксического препарата фенибута на амплитудно-частотную характеристику показателей треморограмм на добровольцах 15-16-ти летнего возраста. Все испытуемые в количестве 30 человек были разделены на 2 группы. В первую группу входили девочки - 15 человек, а во вторую мальчики - 15 человек. Непроизвольные движения конечности регистрировались перед приёмом препарата для каждого испытуемого. Затем испытуемый принимал 2 таблетки фенибута (по 250 мг каждая), и по прошествии 30 минут и 1 часа снова регистрировался тремор.

При изучении произвольных движений конечностей испытуемому предлагалось в выбранном им ритме совершать вертикальные колебательные движения указательным пальцем руки. Автоматизированный комплекс регистрировал основные параметры такого движения. По данной методике было обследовано 12 человек в возрасте 16 лет. Измерения производились в состоянии покоя и после нагрузки. В качестве нагрузки испытуемому предлагалось выполнить 20 приседаний за 30 секунд.

Во втором блоке проводилось исследование латентных периодов сенсомоторных реакций с использованием специально разработанной авторской программы для ЭВМ. Она обеспечивала регистрацию латентных периодов аудиомоторной и зрительно-моторной реакции. Предъявление входных стимулов (появления различных квадратов на черном фоне или звукового сигнала) осуществлялось с помощью генератора случайных чисел, а статистические данные обрабатывались до доверительного интервала с проверкой гипотез по специальной программе после десяти предъявлений каждого стимула. Общие (сводные) данные также обрабатывались до доверительного интервала с проверкой гипотез. Всего было обследовано 987 учащихся МОУ гимназии № 4 г. Сургута обоих полов в возрасте от 10 до 16 лет в зимний период 2003-2004 уч. года и осенний период 2004-2005 уч. года.

В третьем блоке для идентификации степени асинергизма в функциональных системах организма человека изучалась динамика поведения основных параметров сердечно-сосудистой системы (ССС) человека (частота сердечных сокращений в минуту (ЧСС (РСР)); систолическое давление (СД (БР)); диастолическое давление (ДД (ОР)) в условиях резкого перепада (флуктуации) температуры окружающей среды. Обследовались две группы испытуемых: 1-я группа - молодые люди в возрасте 14-16 лет, проживающие на севере более 5 лет, но не более 8 лет. 2-я группа - испытуемые в возрасте 38-40 лет, проживание на севере 20 и более лет. В каждую группу входило по 18 человек, соотношение мужчин и женщин приблизительно 1:1.

Анализируя динамику изменения показателя ЧСС испытуемых сразу после стандартной физической нагрузки (20 приседаний за 30 секунд) и в период восстановления (регистрировались у(0 каждые 30 секунд в течение последующих 4-минут) в следующих условиях:

- до начала падения температуры воздуха окружающей среды;

- после периода флуктуации температуры окружающей среды (в течение 8-10 часо температура изменялась с минус 10° С до минус 25° С).

В этом блоке исследований для идентификации степени асинергизма применялись новые методы исследования биосистем с самоорганизацией, базирующиеся на использовании компартментно-кластерных моделей, которые являются переходными от детерминистско-стохастического подхода (ДСП) к теории хаоса и синергетики (ТХС). В основе моделей используются системы дифференциальных (или разностных) уравнений, однако, объектом этих моделей являются кластеры и компартменты, а не отдельные элементы системы (подсистема). При этом компартментно-кластерный подход (ККП) удовлетворяет принципам синергетики, которые сформировал Г. Хакен, а в основе ККП лежит векторно-матричное уравнение:

¿гМ = л{у)х-Вх + и<1

У = Сх, (!)

где в*и<с-матрицы, а - матричная функция.

Система уравнений (1) является базовой в рамках компартментно-кластерного подхода для изучения любой биосистемы, находящейся в стационарном состоянии. Иерархическая организация любой БДС в рамках ККП представляется в общем случае

блочно-треугольной матрицей А где матрицы представляют

межкластерные связи, а матрицы '■' описывают каждый кластер '-го уровня, состоящий из компартментов. Тогда-У и с уже будут иметь вид матриц, а система (1) будет описывать иерархическую компартментно-кластерную структуру БДС. Синергетические взаимоотношения между блоками (компартментами) в рамках ККП могут описываться неотрицательными элементами матриц А компартментных моделей БДС (вида (1)), которые идентифицируются в рамках бихевиористического подхода (система "'черный ящик"), например, методом минимальной реализации (ММР). Разработанный подход мы применили для идентификации синергетических процессов в различных функциональных системах организма человека и животных, в частности, в сердечно-сосудистой системе.

Наиболее важное условие синергизма в ФСО, это требование А>0 (ау>0, для ¡=1,2,..., т). Фактически, при ау>0 не имеем тормозных (угнетающих) взаимодействий между компартментами, т.е. имеется полный синергизм во взаимоотношениях между элементами БДС. Для точного ответа на этот вопрос надо убедиться в возможности или невозможности приведения матрицы А к окончательно неотрицательному виду. Для этих целей используется разработанный нами алгоритм и новый программный продукт. В его основе лежит первоначальная идентификация с помощью метода минимальной реализации самой матрицы А (в некотором первоначальном виде) и ее инвариант согласно базовой модели в виде разностных уравнений (РУ) вида:

х(п + ]) = Ах(п) + Ви(п)

т (2) ;'(") = С х(п).

Здесь вектор описывает динамику процесса поведения ССС испытуемых в

нашем случае в ответ на резкое падение температуры воздуха. Матрица ЛеЛ"'""

представляет межкомпартментные связи в ФСО, вектор В е /Г и скаляр и

„ т

представляют характер внешних управляющих воздействии, вектор С описывает весовые вклады XI в функцию выхода у=уО). Последняя регистрируется после воздействия на испытуемого стандартной физической нагрузкой в разные периоды времени: до падения температуры и после. В наших исследованиях фиксировался через период времени т = 30 секунд показатель ЧСС, что представляло выходные марковские параметры ССС, т.е. у(0.

Если среди собственных значений матрицы А найдется наибольшее положительное собственное значение XI такое, что оно превышает модули любого из остальных , т.е.:

шах | М | = ^ , | Х\ | < X] при 1 Ф),

¡=1,...,ш, (3)

то по теореме Фробениуса-Перрона возможно приведение матрицы А к окончательно неотрицательной (подобной) матрице 0.

Если в идентифицированной математической модели существовал такой перронов корень А.]=Л(А), то находилась новая матрица:

А0=А/Х(А). (4)

В результате ряда преобразований исходная матрица А преобразовывалась в некоторую матрицу (2, которая могла быть окончательно неотрицательной матрицей (если исходно существовал перронов корень и процедура допускала изменение периода дискретизации т кратно некоторому (=1,2,3,...). В любом случае, разработанный алгоритм приводил к матрице у которой число отрицательных элементов цу было минимальным. Окончательно неотрицательная матрица 0 входит во вновь преобразованную систему уравнений - модель синергической (полностью или частично) ФСО.

Для оценки величины и числа отрицательных обратных связей в компартментных моделях ФСО был введен параметр асинергизма % исследуемых биосистем в виде:

Х=к(1Ч*и(<0)Г(тахЧи(<0)), (5)

где к - число элементов чу, представляющих отрицательные обратные связи, 2ц*ц(<0) - суммарная величина модулей элементов матрицы <3, представляющих отрицательные обратные связи, шах (<0) - наибольший (взятый по модулю) из отрицательных элементов матрицы р. Чем больше тем более значительно проявляется асинергизм в изучаемых ФСО. При различных биологических изменениях под действием экологических факторов среды в ФСО эта величина * может увеличиваться (усиливается асинергизм в БДС) или уменьшаться (обратный процесс - синергизм нарастает, теряются веса отрицательных обратных связей). Для биосистем с полной синергией % =0, т.е. величина % характеризует БДС как синергическую или кибернетическую (асинергическую) систему, если % нарастает и растут отрицательные связи.

В четвертом блоке исследований проводилось изучение адаптивных эффектов в работе вегетативной нервной системы (ВНС) и сердечно-сосудистой системы в ответ на физические нагрузки в виде учебных занятий по дисциплине «плавание» продолжительностью 45 минут. В эксперименте участвовали школьники МОУ школы № 45 и спортсмены детско-юношеской спортивной школы (ДЮСШ) олимпийского

резерва "Олимп" (г. Сургут). Всего участвовало 64 школьника, из них 42 мальчика 22 девочки 9-11-ти летнего возраста. У этой возрастной группы измерени показателей ФСО проводились в зимний период 2010 года. Влияние физически, нагрузок на организм рассматривалось в возрастно-половом аспекте. В связи с эти вторая возрастная группа в этом блоке исследований состояла из 74 студентов (3 девушки и 42 юноши 17-22-летнего возраста) Сургутского госуниверситет исследование проводилось в зимний период 2008 года. Обе возрастные группь делились на подгруппы не только по половому признаку, но и в зависимости о уровня физической подготовленности: на «тренированных», занимающихся спортивной секции не менее 3-х лет и «нетренированных», занимающихся ФК тольк в рамках занятий в учебном учреждении.

Для регистрации показателей ВНС и ССС применялся пульсоксиметр «ЭЛОК 01С2», разработанный и изготовленный ЗАО ИМЦ «Новые Приборы», г. Сама (Капакутский Л.И., Еськов В.М., 2002-2010). Снятие показателей у обследуемь проводили с помощью фотооптических датчиков и специализированно программного вычислительного комплекса на базе ЭВМ. Для анализа ВРС применя программу «ELOGRAPH», автоматически отображающую изменения функциональнь параметров ССС в режиме реального времени с одновременным построени гистограмм распределения кардиоинтервапов. Прибором осуществлялась регистрац значений частоты сердечных сокращений (SSS), показателей SIM и РА соответственно отражающих активность симпатического и парасимпатическо отделов вегетативной нервной системы, индекса напряжения Баевского (IN стандартное отклонение полного массива кардиоинтервапов (SDNN). Спектральнь анализ колебательной структуры вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводи по VLF, LF, HF (соответственно сверхнизкочастотного, низкочастотно высокочастотного компонента вариабельности в % от суммарной мощно колебаний). Полученные результаты обрабатывались до доверительного интервала доверительной вероятностью р=0,95). Были получены достоверные различия для ря групп по критерию Стьюдента при сравнении параметров вегетативной нервной сердечно-сосудистой систем, которые были зарегистрированы у всех гру испытуемых до, сразу и через 15 минут после физической нагрузки плаванием.

Для определения поведения вектора состояния организма (ВСО) испытуем студентов в фазовом пространстве состояний (ФПС) использовали параметры ССС ВНС, полученные в ходе пульсоксиметрии. При этом параметры движения векто состояния организма человека (ВСОЧ) определяются, как x=x(t)=(x1;x2,...,xm)T, использованием оригинальной программы «Идентификация параметр квазиапракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазов пространстве», предназначенной для изучения БДС с хаотической организацией.

Данный метод используется для групповых сравнений (разных групп людей ил разных видов воздействий, например, разные виды физических нагрузок или разны виды спорта, виды лечебно-оздоровительных мероприятий, разные виды лекарств когда имеются несколько кластеров данных (каждый кластер для каждой групп обследуемых или для каждого типа воздействий на группы обследуемых) и эт кластеры описываются своим вектором состояния организма человека, входящего

к / к к к

обследуемую к-ю группу в виде х = (х1,х1.....хт), где ¡ = 1.2.....т - номе

диагностического признака (параметра организма обследуемого), а к - номе

кластера (номер группы испытуемых или номер конкретного воздействия -физического упражнения, лекарства и т.д., т.е. к = 1,2.....р).

При этом для каждого вектора хк в одном и том же фазовом пространстве состояний размерностью т имеются одинаковые наборы компонент (диагностических признаков) дг*, которые в свою очередь имеют наборы (общим числом п, где п- число испытуемых в группе, а у- номер испытуемого в группе,

у = 1,2.....п) конкретных множеств значений самих диагностических признаков по

каждой из координат х- , которые описывают состояние каждого (у-го) обследуемого (из кластера к ) в виде точек на соответствующих / -х осях в т -мерном ФПС.

Таким образом, каждая группа обследуемых на ;-ой оси х имеет свою совокупность точек, из которой выделяются крайне левые координаты (*'„„) и крайне правые координаты )■ Разность этих величин (х'тх -*'„,„ = О*) образует отрезок в ФПС, а совокупность для к -ой группы обследуемых всех отрезков (граней) в ш-мерном фазовом пространстве образует т-мерный параллелепипед, который представляет в ФПС определенный квазиаттрактор (КА), внутри которого движется ВСОЧ (всех обследуемых, составляющих определенную группу, или на которых действуют определенным типом воздействия (физическая нагрузка, вид спорта и т.д.)). Каждый такой квазиаттрактор имеет свои параметры: объем к -го к т

квазиаттрактора V= /7 О', хаотический центр Л:-го квазиаттрактора

(х* +х1 )

х' = (х\с,х\с.....хктс)Т, где х'с - (или координаты стохастического центра

х* = гДе Х1" значение величины диагностического признака для у-го пациента

н т

по /-ой координате из кластера к обследуемых групп) и свое положение в ФПС. Веер

объемов (к = 1,2.....р) всех КА образуют вектор объемов КА Уг = где

р - число оастеров (видов физических нагрузок, видов лечебного воздействия или групп пациентов).

Вводит также параметр , показывающий степень изменения объема квазиаггракгоров до и после воздействия (физическая нагрузка, лечебное воздействие и др.). В исходном приближении вычисляем я„ = (V ' - V ■ ру • юо • После исключения поочередно каждой из / координат вектора X (например, для двухкласгерных систем) вычисляются вторые приближения параметров ц1 =(у ' -у^ру/ .юо • Таким образом, получаем вектор Д = (Д11,...,Лт)г, т.е. вектор значений, по которым можно определить уменьшилась или увеличилась относительная величина квазиапракгоров V при изменении размерности фазового пространства.

Для этих объемов КА рассчитывается матрица расстояний 2 = {-»/), у.,, между центрами хаотических квазиаттракторов (между к-м и /-м квазиаттракторами в

ФПС) по формуле = -' т-е- берется разность между

соответствующими координатами центра /-го квазиаттрактора (хк) и ]-го

квазиаттрактора, возводится в квадрат, суммируется по всем ¡-м и из полученной суммы извлекается квадратный корень. Аналогично считается и матрица г расстояний между статистическими центрами (статистическими математическими

ожиданиями), т. е. :к/ = -х[)2.

В пятом блоке исследований для проведения сравнительного анализа особенностей параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары на базе расчета матриц межаттракторных расстояний исследовались показатели сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем у испытуемых до и после физической нагрузки. Обследовались студенты Сургутского государственного университета и студенты города Самары с разным уровнем физической подготовки. Всего в этом блоке было обследовано 138 юношей и девушек в Сургуте и 142 студента (юноши и девушки) Самары в возрасте от 17 до 22 лет. Регистрация показателей ВНС и ССС осуществлялась с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-(НС2». Для анализа ВРС применяли программу «ЕЬООЯАРН». Показатели снимались до и после физической нагрузки. Юношей разделили натри группы: 1- студенты, занимающиеся физической культурой (ФК) не регулярно (лишь 2 раза в неделю в рамках государственной программы по ФК); 2 - студенты, занимающиеся индивидуальными видами спорта (тяжелая атлетика, пауэрлифтинг, бокс, гимнастика, плавание); 3 -студенты, занимающиеся игровыми видами спорта (футбол, волейбол, баскетбол). Девушек разделили на 2 группы: 1 - девушки занимающиеся спортом (волейбол, легкая атлетика, баскетбол, аэробика); 2 - девушки, не регулярно занимающиеся (лишь 2 раза в неделю в рамках государственной программы по ФК). Обработка полученных данных в ФПС производилась до построения матриц. Было проведено попарное сравнение расстояний между центрами для всех пар квазиаттракторов движения вектора состояния организма студентов до и после физической нагрузки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В первом блоке исследования основу собственных экспериментально-теоретических результатов составляют новые экспериментальные данные и математические модели параметров регистрации и оценки непроизвольных механических колебаний конечностей тела человека. Исследование высокоамплитудных и низкочастотных колебательных компонентов движения потребовало регистрации непосредственно кинематограмм (КГ), что и было выполнено нами в разработанном биофизическом измерительном комплексе - БИК.

Он содержит сенсорный блок, блок переработки информации в ЭВМ и систему интерпретации данных. Сенсорный блок (запатентован) имеет токовихревой датчик в виде спирали Архимеда, который встроен в качестве катушки индуктивности Ь в колебательный контур на кварцевом резонаторе (частоты выбирались в интервале 5-8 МГц, но были фиксированными в каждом комплексе). Система усилителей и компенсаторов обеспечивает устойчивую регистрацию и удержание (независимо от температуры окружающей среды) амплитудно-частотных характеристик датчиков в заданных пределах. Усиленный сигнал, характеризующий отклонение контрольной металлической пластинки (крепится на фаланге пальца) от поверхности токовихревого сенсора (является точкой отсчета, началом системы координат), подавался на вход многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В ЭВМ сигнал обрабатывался путем последовательной суперпозиции нескольких сигналов,

характерных для разных отрезков (периодов) времени. Усредненная амплитудно-частотная характеристика АЧХ регистрируемого сигнала выдавалась на экран монитора или могла быть распечатана в виде графика.

Для расширения диапазона измерения и функциональных возможностей изготовленного БИК была разработана схема дифференциального датчика микроперемещений с блоком суммации сигнала. Такая установка обеспечивает регистрацию высокоамплитудного тремора и перемещений в трехмерном пространстве измерений. Программное обеспечение измерительного комплекса состоит из программы для работы с АЦП, программы просмотра данных в графическом режиме и анализа спектра, программы для обработки данных теппинга и тремора. Для теоретического описания получаемых результатов в рамках ККП выполнен анализ и моделирование непроизвольных движений испытуемых. В этой связи рассмотрены 8 основных принципов компартментно-кластерной теории биосистем (ККТБ) применительно к НМС. Изучены вопросы использования этих основных принципов организации для системы управления движением руки человека. Выбор автором компартментного подхода диктовался возможностью учета наибольшего числа базовых биологических принципов (пуловая организация управления биосистемами, диссипативность структур, наличие тормозных и возбуждающих процессов, существование информационных и возбуждающих связей между пулами (компартментами), выполнение принципов оптимального управления, иерархичность в организации движений).

Исследовались системы дифференциальных уравнений (с использованием аналитических методов), описывающих нециклическую и циклическую трехкомпартментную организацию управления, когда выход последнего компартмента формирует воздействие на вход первого компартмента Такая организация системы регуляции мышц впервые была предложена А. Антонцом (1993-99 гг.) в рамках стохастического подхода. В наших моделях интегральная выходная биоэлектрическая активность НМС (у) определяет частотную характеристику КГ (является объектом управления) и зависит от состояния компартментов линейно, т.е.

у = с | х | + с2х2+ с3 х3= стх, (6)

где Х| - состояние активности ¡-го компартмента мотонейронного пула, С| - весовой коэффициент вклада х; в выход у. Скорость изменения активности (возбуждения) каждого компартмента системы (т.е. отдельного мотонейронного пула) в общем виде находится по формуле:

= Хад СуК - Ьх, + ис1,5 (7)

при \ = 1,..,ш; В данной формуле а у- весовой коэффициент влияния ]- того компартмента на ¡-тый (условие ¡^ показывает, что мотонейронный пул не может влиять сам на себя), р,(у) - описывает тормозную связь, обеспечивающую перекрытие возбуждающих потоков между компартментами (отрицательная обратная связь), Ь -коэффициент диссипации (рассеяния) возбуждения, и - скалярная величина внешнего воздействия (например, управляющих драйвов), <1, - весовой коэффициент влияния управляющего драйва на ¡-ый компартмент. Графы подобных систем с подциклами и без подциклов для трёхкомпартментной системы показаны на рис. I (а, б).

Рис. 1. Граф с подциклами (а) и без подциклов (б) трехкомпартментной системы, обеспечивающей возникновение периодических и апериодических микродвижений

конечности человека: Х|,Х2,Хз - величины активности компартментов; у - интегральная

выходная активность всей системы регуляции; (¡[А.сЬ - уровень внешних воздействий; С|,С2,Сз - весовые коэффициенты вкладов компартментов в активность у; Р|(у), рг(у), рз(у) - уровни управляющих тормозных воздействий.

При обработке экспериментальных данных, полученных с помощью БИК, при изучении тремора мы учитывали не только возрастные, но и половые признаки. Вся группа испытуемых по данной методике (295 человек) условно была разбита на 3 возрастные подгруппы (младшая, средняя и старшая). Младшая возрастная подгруппа образована учащимися 11-12 лет, средняя - 13-14 лет, и старшая группа 15-16 лет. В ходе исследования были выделены основные характерные частоты тремора различных звеньев (кисть, плечо, предплечье) биокинематической цепи: 9-12 Гц для кисти, 4-6 Гц для предплечья, 1,5-3 Гц для плеча.

В ходе исследования были получены следующие результаты:

I) младшая возрастная подгруппа (11-12 лет)

Микродвижения пальца испытуемых при опоре в 3-х областях характеризуются следующими закономерностями:

1-я фиксация сустава запястья: максимумы треморограмм в области низких часто (0,5 Гц; 1,5 Гц) приблизительно совпадают у мальчиков и девочек при суммарном анализе треморограмм. У девочек имеются максимумы на частоте 3 Гц, аналогичный максимум у ребят наблюдается на частоте 4,5 Гц. У девочек также, в отличие о мальчиков, имеется выраженный максимум на частоте 10 Гц.

2-я фиксация локтевого сустава: анализ треморограмм показал, что низкочастотны максимумы у мальчиков и девочек находятся на одной частоте (0,5 Гц, 2,5 Гц), мальчиков максимум на частоте 4,5 Гц и 5,5 Гц, у девочек - на частоте 5 Гц, 6 Гц, Гц, а также 10 Гц, но с амплитудой меньшей на 2 у. е., чем при фиксации кисти.

3-я фиксация плечевого сустава: наблюдаются максимумы на частоте 0,5 Гц мальчиков и девочек. Наблюдается сходство графиков на частотах I Гц и 1,5 Гц. мальчиков также наблюдаются незначительные максимумы на частоте 3 Гц и 6 Гц, а девочек более выраженные на частоте 3,5 Гц и 5,5 Гц и 9 Гц.

Характерный пример АЧХ тремора различных звеньев биокинематической цепи представлен на рис. 2.

А (у.е.) А (у.е.)

Рис. 2. Различия в спектральных характеристиках микролвижений пальца у

испытуемого П.О. при фиксации (опоре) руки в суставе запястья (а), в локтевом суставе

(б) и в суставе плеча (в).

2) Средняя возрастная подгруппа (13-14 лет)

Анализируя АЧХ треморограмм школьников средней возрастной группы выявлены закономерности следующего характера:

1. Для сустава запястья: максимумы на 0,5 Гц и 2,5 Гц у мальчиков (27 у.е. и 9 у.е.) значительно ниже, чем у девочек (36 у.е. и 13 у.е.). У девочек амплитуда максимума на частоте 10 Гц больше на 4 условные единицы аналогичных максимумов у мальчиков.

2. Для локтевого сустава: у мальчиков и у девочек наблюдаются максимумы вблизи 1-2 Гц, но у девочек они больше по амплитуде, но на частоте 0,5 Гц у девочек максимум на 4 у.е. меньше, чем у мальчиков. А максимумы на частоте 3 Гц, 4 Гц, 5 Гц и 10 Гц на треморограммах девочек более выражены.

3. Для плечевого сустава: треморограммы девочек и мальчиков имеют значительное сходство особенно в возрастании амплитуды на частоте 0,5 Гц (до 45 у.е. и 43 у.е. соответственно). Максимумы на частоте 3-5 Гц незначительно выражены у мальчиков, но еще меньше у девочек.

3) Старшая возрастная подгруппа (15-16 лет)

Наконец, показатели тремора испытуемых из третьей подгруппы при опоре в 3-х областях демонстрируют следующие закономерности:

1. Для сустава запястья: на частоте 0,5 Гц амплитуда максимума у девочек (38 у.е.) несколько выше, чем у мальчиков (33 у.е.), а на частоте I Гц, 1,5 Гц, 2,5 Гц, 3,5 Гц и в области 10 Гц максимумы ярче выражены у мальчиков.

2. Для локтевого сустава: в целом АЧХ треморограмм мальчиков и девочек весьма похожи, хотя наблюдается преобладание амплитуды на 3 у.е. у мальчиков на частоте 0,5 Гц и в области 10 Гц.

3. Для плечевого сустава: характерной особенностью треморограмм и мальчиков, и девочек является высокие значения амплитуд в области низких частот (0,5-2,5 Гц).

Необходимо заметить, что практически во всех подгруппах при общих усреднениях четко наблюдался локальный максимум АЧХ в области 9-11 Гц. причем у девочек он был более выражен, чем у мальчиков. По мере увеличения числа кинематических звеньев (переход от опоры в суставе запястья к опоре в плечевом суставе) амплитуды максимумов вблизи 10 Гц снижаются, но одновременно усиливаются низкочастотные компоненты, как у мальчиков, так и у девочек. Пример амплитудно-частотных характеристик треморограмм девочек трех возрастных групп при опоре в суставе запястья представлен на рисунке 3.

А (у е.)

А (Я)

ПЧтиП.л!,--!:

б)

А(у.е.)

в; :

Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики микродвижений пальца при опоре в суставе запястья девочек 11-12 лет (суперпозиция 48 чел.) - рис. а, девочек 13-14 лет (суперпозиция 52 чел.) - рис. б, девочек 15-16 лет (суперпозиция 45 чел.)- рис. в.

Не вызывает сомнений определенная закономерность в усилении высокочастотной компоненты у девочек разных возрастных подгрупп по сравнению с мальчиками. Статистически достоверно установлено, что имеет место увеличение амплитуды колебаний с частотой около 10 Гц, как у мальчиков, так и у девочек с увеличением возраста испытуемых (особо это проявляется в пубертатный период). Одновременно установлено, что с увеличением возраста у девочек увеличивается низкочастотная компонента с 32 у.е. (в подгруппе 11-12 лет) до 38 у.е. (в подгруппе 15-16 лет). Таким образом, полученные в исследованиях тремора значения амплитуды характерных частот (например, 10 Гц) могут служить количественными признаками, описывающими формирование системы регуляции двигательных функций у подростков разных возрастных групп.

Опираясь на полученные результаты показателей непроизвольных движений конечностей школьников можно констатировать, что существует значительный

разброс в периодах полового созревания у девочек (от 11 до 16 лет). В частности, довольно часто мы наблюдали появление десятигерцового компонента в спектрограмме у девочек 11- 12 лет, что никогда не наблюдалось у мальчиков даже тринадцатилетнего возраста. Появление этого компонента характеризует половое созревание и влияние фазатона мозга на показатели НМС.

Таким образом, нами выявлены специфические особенности возрастно-половых различий в организации двигательных функций учащихся школ Югры. Эти данные в дальнейшем могут быть сравнимы с данными по средней полосе России, которые предстоит изучить (например, по г. Самаре).

Регистрация показателей треморограмм верхней конечности человека в условиях дозированной динамической нагрузки и без неё дает объективную информацию о состоянии ЦНС и её периферических отделов (конечностей). В работе исследовалось влияние локальной динамической нагрузки на показатели микродвижений человека. В качестве такой нагрузки использовались упражнения с отягощениями (2-4 кг) до утомления. Нагрузка (упражнения на сгибание-разгибание кисти, предплечья и подъем-опускание рук с гантелями) локализовалась в зависимости от исследуемого звена биокинематической цепи - кисти, предплечья, плеча. Измерения этой серии проводились с использованием БИК для испытуемых одной возрастной группы (15-16 лет) средней физической подготовки. Все испытуемые были разбиты на подгруппы (по 15 человек) по половому признаку.

В результате проведенных экспериментов были подтверждены закономерности, выявленные при исследованиях возрастных различий: выраженный максимум АЧХ вблизи 2-4 Гц и выраженный максимум вблизи 10 Гц.

После динамической нагрузки в 92±3,4% наблюдался сдвиг максимумов АЧХ треморограмм в окрестности 2 Гц в область низких частот. Усредненные показатели тремора всех групп мышцу мальчиков во всех случаях (сравнительно до динамической нагрузки и после) дают большую 27±3,1% амплитуду низкочастотных и высокочастотных составляющих спектральных характеристик тремора.

Поскольку при физической работе наблюдается разогрев мышц, усиление кровотока и изменения скорости проводимости по нервным путям, то все это играет важную роль в формировании параметров проприоцептивной обратной связи. Последняя является решающим фактором регулирования временных и пространственных характеристик макро- и микродвижений. Таким образом, увеличение частоты тремора можно объяснить за счет уменьшения времени задержки нервных импульсов в системах обратных связей от самого мотонейрона и от чувствительных периферических аппаратов.

При сравнении реакции мышц конечности мальчиков и девочек на динамическую нагрузку выявлено, что у девочек после нагрузки высокочастотные составляющие становятся более выраженными (увеличивается амплитуда), у мальчиков же высокочастотные компоненты смещаются в область низких частот. Можно предположить, что это связано с зависимостью регуляторных механизмов от пола Эта зависимость проявляется определенными различиями в нервно-мышечной регуляции тонуса мышц.

Проводя анализ и исследуя на фазовой плоскости (ш=3) условия возникновения периодических решений и динамики процессов, таких как тремор, в зависимости от параметров модели с интерпретацией функционирования биосистем, было

аналитически доказано, что в подобных компартментных управляющих системах могут существовать периодические решения с частотами колебаний:

м « Ь ¡^л/т) (8)

Сама частота колебаний со увеличивается при увеличении коэффициента диссипации Ь в математических моделях и при уменьшении числа компартментов ш, что подтверждается и экспериментально. Для исследования устойчивости таких систем использовалась вспомогательная система управления и находились численные значения ляпуновских величин Ь| Характерный пример динамики поведения модельного тремора (во времени и на фазовой плоскости) представлен на рис. 4.

Рис. 4. (А) Динамика колебательного поведения интегративной активности - у (а) в зависимости от времени протекания процесса I (в относительных единицах) для 3-х компартментной НМС с подциклами. Параметры модели имеют значения: хю=350, х20=150, хзо=Ю0, с1= - 0.35, с2= - 1.5, с3=1, с1|=1, с12=0.0], с13=0.15, <11=0.01, и=5, Ь=1.

Б) Динамика колебательного поведения интегративной активности (периодический

режим) 3-х компартментной НМС с подциклами на фазовой плоскости ^' У.

Из всей группы обследованных школьников были отобраны учащиеся с доминирующей левой рукой. Было установлено, что АЧХ треморограмм правой и левой рук у 12 левшей весьма схожи на интервале до 2,5 Гц с небольшим увеличением амплитуд для левой руки, т.е. прослеживается та же закономерность, что и у правшей, но в меньшей степени выраженности. В данном случае существенным является то, что 6 человек из 12 левшей были переучены на доминирование правой рукой в процессе письма. Таким образом, подтверждается тот факт, что через обучение, тренировку можно оказывать влияние на развитие тех структур мозга, которые обеспечивают управление движением. Амплитудно-частотные характеристики треморограмм левшей демонстрируют, что в области 10 Гц левой руки значительно более выражен пик по сравнению с таковым правой руки. В большинстве случаев у правшей также при наличии 10 Гц компоненты, она была ярче выражена в доминантной руке. Из этого можно предположить, что 10 Гц компонента каким-то образом также может быть связана с мануальным доминированием.

Любое исследование НМС должно учитывать тип организации фазатона мозга (ФМ) - фазический или тонический. Согласно фазатонной теории мозга (ФТМ) (В.В. Скупченко, 1992, В.М. Еськов, 1994) существует тесная функциональная связь нейромоторного (мотонейроны, двигательные единицы), нейротрансмиттерного (медиаторная система) и вегетативного системокомплексов, которые контролируются и управляются верхним иерархом - фазатоном мозга, включающем структуры головного мозга, ответственные за регуляцию двигательных функций организма. Показатели АЧХ треморограмм существенно зависят от состояния ФМ человека и, в частности, от преобладания его тонической или фазической составляющей. В рамках ККП можно сказать, что колебания на спектральных характеристиках треморограмм вблизи 10 Гц, которые мы регистрировали в своих испытаниях у лиц с фазическим типом регуляции ЦНС, могут быть напрямую связаны с адренергической нейротрансмиттерной системой (НТС) и симпатической вегетативной нервной системой (ВНС). Индексы СИМ, характеризующие состояние симпатической ВНС, всегда у таких лиц повышены. У лиц с тоническим типом регуляции ЦНС более выражены индексы ПАР, преобладание парасимпатического отдела ВНС и гамкергической нейро-трансмиттерной системы.

Среди всех обследованных особый интерес представляли те школьники, у которых были обнаружены большие значения амплитуды в области 9-11 Гц. Был проведён анализ АЧХ треморограмм, полученных в течение 3-х лет у 26 таких учащихся. Результаты анализа показали, что в течение 3-х лет происходило снижение амплитуды в области 10 Гц у большинства подростков (только у 3 человек значения амплитуды не изменились - остались на 18 у.е. у одного; 17 у.е. - у второго и 15 у.е. - у третьего). У остальных учащихся снижение амплитуды происходило в среднем на 9 у. е. Следует отметить, что даже при снижении амплитуды в области 10 Гц у данных обследованных с возрастом, средние значения в области рассматриваемых частот оставались выше, чем в среднем у остальных ребят того же возраста Таким образом, АЧХ треморограмм можно рассматривать и как показатель индивидуальных особенностей развития таких ярких представителей «фазиков», как обследованные школьники в данном случае.

С целью изучения возможных механизмов регуляции устойчивого десятигерцового компонента нами были выполнены исследования по действию фармпрепаратом фенибутом в качестве внешнего управляющего воздействия (ВУВ).

Приведем пример для иллюстрации сказанного. Испытуемый К.П. - типичный представитель пубертатного возраста (мальчик 15 лет) с явно выраженным фазическим типом нервной системы (подвижный, с высокой скоростью сенсомоторных реакций и малыми латентными периодами таких реакций). В силу своего нейродинамического (фазического) типа организации нервной системы имеет характерный максимум в области 10 Гц (рис. 5-6). Однако после приема дозы фенибута (2 таблетки по 0,1 г) наблюдается резко выраженное изменение динамики тремора - амплитудно-частотная характеристика резко изменилась, уменьшилась амплитуда вблизи 10 Гц. Существенно, что у ребят пубертатного периода (около 15 лет) при массовой суперпозиции треморограмм устойчиво выделяется максимум вблизи 10 Гц.

В целом, разработанный биофизический подход может быть внедрен и для оценки характера протекания пубертатного периода у подростков.

Выполненные нами измерения амплитудно-частотных характеристик микроперемещений конечности человека позволили сделать вывод о существенной значимости анализа ТГ именно в области до 15 Гц. Тем самым измерения доказывают

возможность выделения характерных частот, которые значимо могут представлять физиологические характеристики конкретного человека и его реакцию на те или иные внешние воздействия.

г 1/ V "И лГ л] V-1

1»С 1«< о •о а »во оо МО «•о

---

....

+н й .... 1 —

1+ Й "1т -

тг 1+

Э я с е! ...а

Рис. 5. Треморограмма и спектрограмма испытуемого К.П. до приема фенибута. а) - нативная треморограмма, по оси абсцисс - время, мс, по ординате - отклонение пальца испытуемого в у. е.; б) - спектрограмма настоящей треморограммы (А -амплитуда колебаний, у. е., V - частота тремора, Гц).

□

л Л, 1 Л г

1 Л V V V V

—■ —

111 1т1 Т~1 - —..

я ¿1 3 3 3 к

Рис. 6. Треморограмма и спектрограмма испытуемого К.П. спустя 30 минут после приема фенибута. а) - нативная треморограмма, по оси абсцисс - время, мс, по ординате - отклонение пальца испытуемого, у.е.; б) - спектрограмма настоящей треморограммы (А - амплитуда колебаний, у.е., V - частота тремора, Гц).

Такой результат находится в определенном противоречии с результатами других работ, в которых высказываются предположения о хаотическом характере возникновения и существования тремора у человека. Результаты наших исследований показывают, что тремор по своей природе действительно носит хаотический характер, однако суперпозиция нескольких временных отрезков у одного и того же человека (при непрерывной регистрации тремора) и ее амплитудно-частотный анализ позволяет выделить определенные (характерные) частоты, которые свойственны именно данному человеку и в данных физиологических условиях. Нами установлено, что такие характерные частоты для младших школьников (до 12 лет) находятся в области 1-4 Гц. Для средних и старших возрастных групп, кроме этого частотного диапазона, характерной является область частот вблизи 10 Гц. АЧХ вблизи 10 Гц существенно изменяются при изменении возраста испытуемых от 12-ти лет к 15-16-ти годам. Возрастает (среднестатистически) амплитуда и частота этих колебаний. Очевидно, что

это характеризует и изменения в психо-эмоционапьной сфере, и в механизмах регуляции НМС.

В ходе дальнейшего исследования мы произвели компартментно-кластерное моделирование теппинга. Из физиологии известно, что организация произвольных движений находится в условиях управляющих воздействий со стороны иерархических структур ЦНС, в частности, моторной зоны (МЗ) коры головного мозга. Такие системы требуют уже другого подхода в описании и моделировании, основанного на ККП в моделировании кластеров, составляющих двигательные единицы и организовывающих непосредственно акты произвольного движения. Это кластеры нижнего уровня иерархии и для них существуют кластеры верхнего иерархического уровня в виде нейросетей головного мозга. В простейшем случае системы управления движением конечностей человека могут быть представлены в виде двухкластерных иерархических систем (см. рис.7).

с+з-.---------, 1—25—1 ......-■ ;

-3-1 .... . ' -■ |

——|

-з?—^ Л *- 1.., ' -1 /V» '>3 • 1 - , ; ± 4- --гг—.

—___--- —_ —--— Ь. . .-1

Рис. 7. Граф двухкластерной трёхкомпартментной иерархической модели регуляции НМС (оба кластера циклического типа с отрицательными обратными связями).

Верхний уровень иерархии может быть также (как и для нижнего кластера) представлен в простейшем случае трехкомпартментным кластером. Причем первый и третий компартменты могут быть представлены совокупностями нейронов спинного мозга, отвечающих за афферентные и эфферентные сигналы (например, цепи афферентных и эфферентных мотонейронов).

Центральное звено (средний компартмент в кластере нижнего уровня иерархии) можно рассматривать как отдельный (передаточно-перерабатывающий) компартмент.

Наличие многокомпартментной организации в нижнем кластере неоднократно представлял в своих работах (в том числе и в докторской диссертации) В.А. Антонец. Именно в его работах впервые высказывалось представление об организации двигательных единиц (ДЕ) в отдельные компартменты, которые поочередно (и, главное, последовательно) включаются для удержания позы (суставного угла, например). С помощью отдельных мышц или групп мышц, работающих синергично (взаимоподдерживающе) в направлении одной общей цели - удержание тела или его частей в пространстве, может осуществляться удержание позы.

Многоступенчатый, последовательный во времени (но не обязательно в пространстве) механизм удержания фрагментов тела человека обуславливает важный кибернетический принцип управления кинематическими звеньями. Этим механизмом

живые существа значительно отличаются от технических механизмов, где удержание части механизма в заданном положении обычно не вызывает затрат энергии. В живых организмах такая процедура требует постоянного напряжения мышц (подвода энергии), а это может привести к утомлению. Для избегания этого утомления система управления мышцами реализует принцип компартментного (последовательного во времени) переключения (возбуждения) групп ДЕ или отдельных мыши. Очевидно, что без компартментной организации возбуждения в мышцах последние не смогли бы обеспечивать удержание позы человека. При этом компартментный подход не может детерминировать само число компартментов. В наших моделях мы выбираем эту величину равную трем (ш = 3). Это делается из ряда биологических соображений, а также из известной теоремы об организации периодических решений в компартментных системах управления (В.М. Еськов, 1992).

Из нее следует, что только в трехкомпартментных (и выше) системах возможны колебательные режимы, иначе НМС будет находиться в тоническом, статическом состоянии. А возникновение устойчивых бифуркаций рождения циклов возможны в трехкомпартментных системах при определенных условиях. Эти условия в виде ряда теорем также были доказаны В. М. Еськовым для любого ш>3. Отсюда следует определенный биофизический интерес для систем с компартментной организацией при ш > 3. Очевидно, в этой связи, что в рамках ККП наиболее простая система с ш = 3 и числом кластеров п = 2 (двухкластерные системы).

В подобных системах верхний кластер (п=1) осуществляет управляющие тонические воздействия. Одновременно первый кластер ЦНС может регулировать амплитуду и частоту колебаний 2-го нижнего (мышечного) кластера за счет этих управляющих воздействий. Именно такие системы и их модели были рассмотрены в настоящей работе. Характер влияния кластера верхнего уровня на нижний можно проиллюстрировать на конкретном биологическом примере с физической нагрузкой испытуемого. В работе подробно исследовались характерные примеры унимануапьных движений испытуемых (регистрируются с помощью разработанного БИК, а данные обрабатываются по авторской программе), из которых следует, что до вносимого в НМС возмущения (последнее - это произвольные колебания кисти с нагрузкой) средний период составлял 500 мс, мода 340 мс, а вариационный размах 500 мс. Иными словами, произвольные движения выполнялись быстро (достаточно), но с большим вариационным размахом. Амплитуда (средняя) при этом составляла 206 мВ с довольно большими среднеквадратичными отклонениями (по амплитуде среднеквадратичное отклонение составило 73 мВ, по периоду - 106 мс). Пример регистрации теппинга испытуемого до и после нагрузки представлен на рисунке В а.

После выполнения физического упражнения (см. рис. 8 б), которое не вызывало утомления, но активизировало все системы управления (это можно рассматривать как некоторое дозированное возмущение на кластер верхнего уровня иерархии), картина резко изменилась в количественном плане. Средний период выполнения движения увеличился на 30 % (составил 650 мс), мода увеличилась на 18 % (составила 540 м), а вариационный размах уменьшился до 420 мс. Одновременно резко возросла, почти на 50 %, средняя амплитуда колебаний произвольных движений (составила 297 мВ против 206 мВ исходно), но среднеквадратичное отклонение по амплитуде и периодам колебаний уменьшились (соответственно до 45 мВ с 73 мВ, и до 77 мс от исходной 106 мс). Последние цифры свидетельствуют

об усилении управляющих воздействий на НМС со стороны кластеров высших уровней иерархии.

Рис. 8. Пример регистрации произвольных унимануальных движений испытуемого У.М. до нагрузки (а) и после нагрузки (б).

Уменьшается, фактически, стохастичность биосистемы. Однако сама амплитуда колебаний при этом увеличивается за счет притока дополнительного управляющего возбуждения со стороны кластера верхнего уровня иерархии на нижний мышечный кластер. В работе была показана возможность количественного описания подобных процессов в рамках ККТ с помощью двухкластерных трехкомпартментных моделей.

В целом, следует отметить, что на сегодняшний день отсутствует некоторая общая математическая теория, которая бы могла объяснить сложное управление произвольными движениями, в частности, теппингом. Использование ККП позволяет приблизиться к формальному математическому описанию подобных движений. Очевидно, что такие попытки могут быть несовершенными, но они закладывают фундамент для биофизического исследования произвольных движений, помогают разрабатывать основы теории идентификации систем управления подобными движениями.

Выполненные исследования, убедительно показали возможность дифференциальной диагностики и математического моделирования особенностей регуляции двигательной функции человека со стороны ЦНС. Следовательно, разработанные авторские методы и устройства можно использовать в целях функциональной диагностики асимметрии, как полушарий мозга, так и асимметрии двигательных функций конечности в целом.

Во втором блоке проводилось исследование сенсомоторных реакций учащихся разных возрастно-половых групп. Результаты статистической обработки показателей латентных периодов зрительного и слухового анализаторов, которые ярко представили особенности онтогенеза НМС в условиях проживания в Югре в осенний и зимний сезоны года, представлены в таблице 1.

Для примера на рис. 9 представлена динамика изменения показателей латентных периодов х сенсомоторных реакций мальчиков разного возраста на зрительный

стимул (появление квадрата случайным образом) в исследованиях осеннего периода 2004-2005 учебного года.

Таблица 1

Результаты статистической обработки показателей латентных периодов

сенсомоторных реакций учащихся МОУ гимназии № 4 на зрительный и слуховой _стимулы в осенний и зимний период года_

5 класс | 6 класс 7 класс I 8 класс 9 класс 10 класс 11 класс

Зима Мальчики 0.31 ±0,04 0,25*0,02* 0,27*0,03 0,25*0,02*** Ь,26±0,0Э 3,27*0,03 3,24*0,02"

Р1 Девочки р,з*о,оз 0,27*0,04 р,29±0,03 р.з 1 ±0,04 ),27±0,03 3,26*0,03 3,27*0,03

Осень Мальчики 0,33*0,05* 0,26*0,03* 3,28*0,04 0,25*0,02** р,25±0,03' 3,21*0,02 3,22*0,02"

Девочки 3,27*0,02 0,29*0,03 0,26*0,03 0,28*0,04 Э,26±0,03 3,26*0,03 3,24*0,02

Зима Мальчики 3,26*0,02 0,25*0,02 3,23*0,01** 0,25*0,03 3,22*0,01 • 3,23*0,02 3,22*0,015

Р2 Девочки 3,28*0,03 0,26*0,02 3,25*0,03 (3,37*0,04 Э,24±0,03 3,22*0,03 3,23*0,02

Осень Мальчики 3.3 ±0,04' 0,26*0,02 3,29*0,03* 0,26*0,02'• 3,25*0,03* 3,23*0,02 3,21*0,02'

Девочки 3,29*0,03 Р,29*0,04 3,29*0,02 |0,26±0,03 3,26*0,02 3,24*0,03 3,24*0,02

Здесь: Р1 - латентный период (ЛП) реакции на включение квадрата в постоянном месте экрана, (с); Р2 - ЛП реакции на звуковой сигнал, (с); * — р<0,05, **-р<0,01, *** - р<0,001.

Из рисунка следует, что возрастные колебания незначительно выражены и общая тенденция на этом графике сводится к уменьшению латентных периодов х с 0,33 до 0,22 осенью.

Возраст

Рис. 9. Динамика изменения показателей латентных периодов х сенсомоторной реакции на зрительный стимул у мальчиков МОУ гимназии № 4 г. Сургута в зависимости от возраста (в

осенний период).

Такая же закономерность в уменьшении латентных периодов х с 0,31 до 0,24 прослеживается у мальчиков в зависимости от возраста для зрительного анализатора по обработанным данным зимнего периода 2003-2004 учебного года. Для слухового анализатора латентные периоды снижаются (с увеличением возраста) от 0,26 до 0,22 в зимний период и от 0,3 до 0,21 в осенний период. Все эти кривые нами описывались

дифференциальным уравнением вида: & = — ах ^ где х=х(I) - величина латентного периода, для которого определялась константа а и величины абсолютных и относительных погрешностей. Последние свидетельствуют о значительных различиях показателей моделей для латентных периодов анализаторов школьников в условиях Югры в зимний период сравнительно с осенним периодом жизни.

В третьем блоке исследований в аспекте более детального изучения особенностей регуляции НМС и ССС человека, проживающего в условиях Тюменского севера, нами был разработан новый подход и программный продукт для расчета степени синергизма в различных ФСО. Анализируя динамику изменения показателя ЧСС в ответ на стандартную нагрузку в разные периоды времени (до и после падения температуры воздуха окружающей среды на 15 С за 10 часов), нами были идентифицированы и

построены матрицы моделей систем регуляции ССС и сделаны выводы о степени синергизма во взаимодействии ФСО и организма в целом с окружающей средой для 2-х групп населения (1-я группа- возраст 14-15 лет, 2-я группа - возраст 38-40 лет) при условии вариации первых марковских параметров.

После идентификации матрицы А с помощью ММР (по марковским параметрам у(1)) рассчитывалась матрица <2 и по специальной программе производилась вариация 1-го марковского параметра у(1). Такая вариация (с шагом 0,001) обеспечивала имитацию одного из основных свойств БДС: вариабельность динамики её поведения. Отдельно было показано, что на поведение модели решающее влияние оказывает именно вариация 1-го марковского параметра.

Оригиналы статистически усредненных марковских параметров представлены в таблице 2. Матрицы моделей для всех 4-х измерений (1-е и 2-е для группы 1 до понижения температуры и после ее понижения соответственно, 3-е и 4-е измерение аналогично для группы 2) идентифицировались как 4,4,4,4,.

Таблица 2

Марковские параметры выходной величины ЧСС системы регуляции пульса для 1-

й, 2-й, 3-й и 4-й групп испытуемых при разных температурах окружающей среды (I и 3 __ при минус 10°С. 2 и 4 при минус 25°С)__

Номер измерения У1 Уг Уз У4 У5 Уб У7 У8 У?

ЧСС1 72 116 103 92 84 79 72 72 72

ЧСС 11 72 110 86 79 76 75 72 72 72

ЧСС III 75 119 105 103 86 79 77 76 76

ЧСС IV 72 110 88 79 86 75 72 72 72

В таблице 2 представлены результаты изменения ЧСС для всех 4-х групп испытуемых (1-й и 2-й), которые были зарегистрированы сразу после стандартного теста - 20 приседаний за 30 секунд (у0 и с последующей регистрацией ЧСС в период восстановления каждые 30 секунд в течение 4-х минут (уг-у«).

Собственные значения матрицы А, для модели в рамках ММР на базе марковских параметров из таблицы имеют перронов корень я = 1.360, сами значения имеют вид: Л, =-0.842 + 0.868/, Яг =-0.842-0.868/, ¿,=1.360, Я, =-0.42, ¿5 = 0.885. Следовательно, по теореме Фробениуса-Перрона имеется возможность приведения матрицы 4 к окончательно неотрицательному виду (). Это значит, что для этой группы испытуемых возможен полный синергизм в системе регуляции ССС. Результаты расчета величины х (ПРИ вариации 1-го марковского параметра) позволили получить итоговые значения коэффициента асинергизма для этой группы испытуемых =2.832 (значение невелико).

После понижения температуры до минус 25 0 С за 10 часов у этой же возрастной группы получены другие марковские параметры (ЧСС II).

Среди собственных значений матрицы 4 для параметров у (таблица 2, вторая строка) имеется перронов корень матрицы:Л = 1.013 (несколько уменьшился). Отсюда видно, что испытуемые 1-й группы (14-15 лет) более приспособлены к перепадам температуры окружающей среды. В данном случае существует возможность приведения матрицы 4 к окончательно неотрицательному виду. Результаты расчета величины^ при вариации первого марковского параметра у/ для

1-й группы испытуемых, после резкой флуктуации температуры окружающей среды изменяются незначительно (^, = 0.312).

Иная картина изменения показателей асинергизма х наблюдается в исследованиях 2-й группы испытуемых (38-40 лет). Так, например, до начала перепада температуры окружающей среды была возможна регистрация перронова корня при невысоком значении коэффициента асинергизма что представлено в таблице (ЧСС III).

Для матрицы а, имеется перронов корень: л = 0.996. Ее собственные значения имеют вид: \ = -0.250 + 0.308/, Л, =-0.250-0.308/, Л, = 0.398 + 0.265/, Л., =0.398-0.265/, ^=0.996. Легко видеть: существование перронова корня у матрицы а, означает, что до резкого похолодания у испытуемых 2-й группы в системе регуляции ССС также возможны синергетические взаимоотношения, т.к. матрица а1 может быть приведена к окончательно неотрицательной форме. Для матрицы а} можно получить итоговую величину коэффициента асинергизма = 0.976. Однако после резкого похолодания были получены другие марковские параметры ЧСС, которые представлены в таблице 2 ЧСС IV. Для этих марковских параметров мы получаем матрицу а4 модели системы регуляции ССС для 2-й группы испытуемых, которая имеет собственные значения в виде: я, = -0.951, л, =-0.402 + 0.520/, л, =-0.402-0.520/, хЛ = 2.641 + 4.036/, ¿5 = 2.641-4.036/. Перронов корень для матрицы л, не существует.

Таким образом, по сравнению с 1-й группой испытуемых, у 2-й группы испытуемых после резкого понижения температуры окружающей среды перронов корень пропадает. Это означает, что для этой возрастной группы исчезает возможность полных синергетических взаимоотношений в системе регуляции ССС в условиях флуктуации температуры окружающей среды, нарастают асинергические взаимоотношения, биосистема переходит в статус кибернетической системы с жесткими отрицательными обратными связями.

В целом, реакция молодых жителей Югории и лиц среднего возраста (с проживанием 20 и более лет на севере) существенно отличается в ответе на резкий перепад температуры окружающей среды, т.к. алгоритм приведения к окончательно неотрицательному виду матрицы а, и а, дает разные значения коэффициентов асинергизма xi и ■ Оказалось, что величина хг существенно меньше, чем величина Zt . Это означает, что число отрицательных элементов в матрице, которая прошла процедуру приведения к окончательно неотрицательной форме (т.е. в матрице Q,) значительно меньше, чем в модифицированной матрице Q4. Выполненный расчет коэффициента асинергизма (х, = 7014.4) показывает (см. рис. 10) значительную потерю синергетических взаимодействий в системе регуляции ССС у лиц старшей возрастной группы (2-я группа) после падения температуры воздуха График зависимости коэффициента х от вариации первого марковского параметра, представленный на рисунке 10, показал резкое возрастание х именно вблизи 72 единиц.

График зависимости коэффициента Ха от вариации первого марковского параметра представлен на рис.10., из которого видно резкое возрастание х именно вблизи 72 единиц. Таким образом, расчет коэффициентов асинергизма х Дает объективную информацию о процессах адаптации к изменяющимся факторам среды

и о состоянии ССС человека, проживающего в условиях Югории. Старшая возрастная группа уже не обладает высокими адаптационными возможностями организма и дает иную динамику изменения асинергических взаимоотношений, чем

Рис. 10. Зависимость коэффициента Хь и других параметров системы от вариации

1-го марковского параметра yl для старшей возрастной группы при резком понижении

температуры

младшая возрастная группа. В целом, отсутствие синергических взаимоотношений в системах регуляции ФСО под действием резких перепадов температур окружающей среды можно трактовать как возникновение предпатологических (или даже патологических) процессов в системах регуляции ФСО.

Проживание в климатических условиях Югории откладывает определенный отпечаток на работу различных функциональных систем организма человека. Особенно это касается НМС и ССС, на развитие и состояние которых оказывают влияние хроническая гипокинезия и действие ряда экологических факторов.

Четвертый блок исследования связан с изучением реакций ФСО на физические нагрузки в виде 45 минутных занятий плаванием. В исследовании участвовало 64 школьника и 74 студента. Методом пульсоксиметрии были сняты показатели ССС и ВНС. Состояние параметров оценивали до, сразу и через 15 минут после физической нагрузки. В ходе исследования был проведен сравнительный анализ показателей вариабельности сердечного ритма всех групп испытуемых. Было установлено, что изменение показателей SIM, PAR, SSS, SDNN, ЛМВ в ответ на физическую нагрузку более выражено в группах нетренированных школьников и студентов по сравнению со спортсменами, а также более выражено в группах юношей и девушек по сравнению со школьниками. Отмечено, что величины SDNN (суммарное отклонение полного массива кардиоинтервалов, характеризующее общий эффект вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы) во всех группах испытуемых в состоянии покоя ниже 70 мс, причем у школьников его величина от 46,5 мс до 66,9 мс, а у студентов - от 64,7 мс до 70,2 мс. Такие значения SDNN свидетельствуют о снижении функциональных возможностей организма, о состоянии напряжения адаптационных механизмов. Такое заключение подтверждается также показателями INB (индекс напряженности регуляторных систем). Для иллюстрации на рисунке 11 представлена динамика изменения FNB после физической нагрузки во всех группах испытуемых. Из рисунка И следует, что физическая нагрузка вызывает большее напряжение ФСО в группах нетренированных учащихся по сравнению со спортсменами, особенно ярко выражена степень увеличения JNB в группах нетренированных студентов.

Дееучки не спортсмены Девуцжи спортсмены Юноши не спортсмены Юн01Ш спортсмены Девочки не спортсмены Девочки спортсмены Мальчики не спортсмены Мальчики спортсмены

Рис. 11. Показатели индекса напряжения (INB) до, после и через 15 минут после физической ( нагрузки в группах школьников и студентов

Для построения моделей в виде квазиаттракторов ВСОЧ использовался метод многомерных ФПС. В наших исследованиях проводился анализ показателей ФСО в 5-ти мерном фазовом пространстве по временным (SIM, PAR, SSS, SDNN, FNB) и 3-х мерном фазовом пространстве состояний по частотным характеристикам ВСР (VLF, ] LF, HF). Величина Vc - объем КА, R)2 и R13 - степень изменения объемов квазиаттракторов при сравнении объемов до и после нагрузки (Ri2), а также до и через 15 минут после нагрузки (R|3). Во всех группах испытуемых проведено попарное сравнение расстояний между центрами квазиаттракторов до и после нагрузки (z]2), а также до и через 15 минут (Z|3) после физической нагрузки. В качестве примера в таблицах 3 и 4 представлены полученные результаты параметров квазиаттракторов ВСО мальчиков и юношей для сравнения по степени тренированности и по возрастному признаку, а также показатели КА ВСО девушек для сравнения по половому признаку с аналогичными показателями юношей.

Таблица

Объемы квазиаттракторов вектора состояния организма учащихся г. Сургута, регулярно занимающихся спортом (тренированные) и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до, после и через 15 минут после физической нагрузки в 5- мерном (S1M,

Показатели Нагрузк а Мальчики Юноши Девушки не спортсменки N=21

Спортсмены N=21 Не спортсмены N=21 Спортсмены N=21 Не спортсмены N=21

Ус (ш=5) До 10,55*10' 7,15x10' 3,21x10' 10,46x10' 0,78x10'

После 42,3 ! х 107 9,18 хЮ7 42,55хЮ7 42,58х 107 14,46x107

Через 15 мин. 3,87*107 6,13 хЮ7 2,79x107 16,30x107 9,95 х 107

Va (ш=3) До 5.24х 10" 1.25x10" 1.73x10" 1.99x10" 2.10x10"

После 7.66x10" 2.45x10'° 1.15x10" 4.62x10'° 3.35x10'

Через 15 мин. 1.14x10" 1.79x10" 2.97x10" 3.11x10" 4.18x10'°

Объемы КА ВСО учащихся в 5-мерном фазовом пространстве состояний (см] таблицу 3) в ответ на физическую нагрузку увеличиваются во всех группа^

испытуемых. Причем, установлено (см. таблицу 4), что степень увеличения Я|2 и уменьшения Ян более значительна во всех группах спортсменов по сравнению с нетренированными учащимися, а также более значительна в группах студентов по сравнению со школьниками, что указывает на большую пластичность приспособительных реакций, связанных со степенью тренированности и возрастом.

Таблица 4

Показатели степени изменения (Я|2 и Я|3) объемов квазиатгракторов и межаттракторных расстояний и (индекс 1- объем квазиаттрактора до нагрузки, 2 -после и 3 - через 15 минут после нагрузки) в группах учащихся г. Сургута при физической

Размеры ость простра нства Показа тел и Мальчики спортсмены N=21 Мальчики не спортсмены N=21 Юноши спортсмены N=21 Юноши не спортсмены N=21 Девушки не спортсменки N=21

ш=5 Я12 300,9% 28,2% 1 226,6% 306,8% 1 750,1%

Яп -63,3% -14,3% -13,0% 55,7% 1 172.9%

Ъп 26.30 95.72 233.50 382.12 400.06

г13 5.71 43.50 55.10 101.60 97.11

ш=3 Яп -85.37 % -98.04 % -93.35 % -97.69 % -99.84 %

Я.з -78.27 % -85.71 % -82.89 % -84.44 % -98.01 %

г,г 3 377.99 3 765.49 7 051.52 6 545.90 8 554.01

г„ 2 767.85 2 059.37 5 385.58 4 790.27 7 306.06

Изменение показателей КА ВСО учащихся в 3-мерном фазовом пространстве состояний носит противоположно направленный характер по отношению к показателям КА в 5-мерном ФПС. А именно, величины уменьшаются (на 85,3799.84 %), причем несколько больше уменьшение выражено в группах нетренированных школьников и студентов, а величины Яи отражают незначительное приближение объемов КА к исходным значениям во всех группах испытуемых. Такое малое восстановление объемов КА ВСО по частотным характеристикам ВСР всех учащихся, вероятно, отражает тесную связь, как считает ряд исследователей, сверхнизкочастотной компоненты ВСР (УЬР) с метаболическими процессами и гуморальной регуляцией в организме, регуляторное воздействие которых на ССС происходит значительно медленнее, чем регуляция со стороны ВНС и ЦНС.

Для выявления динамики поведения вектора состояния организма испытуемых в ФПС после физической нагрузки проводился расчет межаттракторных расстояний между стохастическими центрами квазиаттракторов до и после нагрузки (X |2), а также между центрами КА до и через 15 минут после нагрузки (Ъ |3). Результаты расчета матриц расстояний представлены в таблице 4. Величины 7. (2 в группах спортсменов мальчиков и юношей значительно меньше (26.30 и 233.50 соответственно), чем в группах нетренированных мальчиков и юношей (95.72 и 382.12 соответственно). Таким образом, можно судить о большем смещении квазиаттракрора в ФПС от состояния донахрузочного в группах не спортсменов. В результате попарного сравнения в каждой группе испытуемых параметров квазиаттракторов сразу после нагрузки и через 15 минут после её окончания (213) было установлено, что расстояние между центрами КА ВСО спортсменов мальчиков и юношей меньше (5.71 и 55.10 соответственно), чем у нетренированных (43.50 и 101.60 соответственно), атакже меньше

в группах школьников по сравнению со студентами. Следует отметить, что в группах девочек и девушек просматривается та же динамика поведения ВСО в ФПС. Меньшие величины 2Ч могут свидетельствовать о меньшей хаотичности поведения вектора состояния организма спортсменов в ФПС.

Метод расчета матриц межаттракторных расстояний предоставляет исследователям точную количественную оценку адаптационных резервов организма человека. У тренированных студенток, по сравнению с нетренированными, обеспечивается достаточно хорошее восстановление организма после нагрузки, вероятно, за счет отработанных адаптационных механизмов. Полученные данные свидетельствуют о том, что эффективность адаптации организма к нагрузке определяется зрелостью регуляторных систем, в связи с чем один и тот же конечный приспособительный результат у девушек с разным уровнем физической подготовки может быть достигнут за счет различной степени напряжения адаптационных механизмов организма.

Количественные показатели, характеризующие ССС, ВНС и НМС, являются косвенными, но они не только объективно отражают компенсаторные реакции ФСО н физические тесты, но и дают оценку возможностей организма в зависимости о условий проживания. В связи с этим в пятом блоке наших исследований был выполнено сравнительное изучение возможностей использования метода многомерных фазовых пространств для оценки адаптационных возможностей жителей Югры и средней полосы РФ (г. Сургута и г. Самары) по параметрам ССС и ВНС под влиянием физической нагрузки. В этом блоке было обследовано 138 юношей и девушек Сургуте и 142 студента (юноши и девушки) Самары. Юношей разделили на 3 группы девушек на 2 группы в зависимости от уровня физической подготовки и видов спорта В таблице 5 представлены объемы КА вектора состояния организма юношей г. Сургу и г. Самары. Отметим, что квазиаттракторы движения ВСОЧ до и после предъявлен! физической нагрузки имеют разные объемы и занимают разные области в ФПС.

Таблица 5

Объемы квазиатгракторов вектора состояния организма юношей г. Сургута и г. Самары, занимающихся игровыми, индивидуальными видами спорта и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки

Юноши г. Сургут

Показатели квазиаттрактора Нагрузка Игровые виды спорта Индивидуальные виды спорта Нетренированные

Ус До 18,19x10" 9, 48x10" 1,88x10"

После 36,41x10" 16,35x10" 285,97x10"

Юноши г. Самара

Уа До 1,48x10" 4,01x10" 2,68x105

После 95,21x10" 38,69x10" 1,85x10"

При сравнении динамики поведения вектора состояния организма юношей зависимости от направленности тренировочного процесса выявлено, что в ответ н физическую нагрузку «спортсмены-игровики» Сургута и Самары реагируют сходн более выраженной степенью увеличения объемов квазиаттракторов (в 2 и в 63,5 раз соответственно) по сравнению со спортсменами индивидуальных видов спорт (увеличение У0 в 1,7 раза у юношей Сургута и в 9,7 раза у спортсменов Самары). Эт связываем с большей отработанностью адаптационных процессов в силу специфик

игровых видов спорта, в которых происходит высокое колебание интенсивности нагрузки.

У нетренированных юношей Сургута и Самары объемы квазиаттракторов до нагрузки значительно меньше, чем у спортсменов, а на нагрузку нетренированные юноши Сургута реагируют сравнительно большим возрастанием объемов (в 150 раз), чем нетренированные студенты Самары (Wa увеличивается в 4 раза). Такие результаты по показателям ВСР студентов Сургута могут характеризовать большую рассогласованность в системах организма, которые обеспечивают адаптационные реакции в ответ на воздействие, в частности, на физическую нагрузку. Рассогласованность адаптационных механизмов может быть связана с общим снижением адаптационных возможностей жителей Югры, что подтверждается другими исследованиями.

Анализируя динамику вектора состояния организма спортсменов г. Сургута и г. Самары при физической нагрузке следует отметить, что объемы КА самарских спортсменов в ответ на физическую нагрузку возрастают значительно больше (в 63,5 раза в группе «игровиков» и в 9,7 раза в группе юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта), чем у спортсменов Сургута (в 1,7-2 раза). Предполагаем, что такая существенная разница в показателях Vc КА после физической нагрузки может свидетельствовать о большей широте диапазона приспособительных реакций организма юношей-спортсменов Самары и хорошей восстанавливаемостью их физиологических показателей после прекращения нагрузки.

В таблице 6 представлены объемы квазиаттракторов вектора состояния организма девушек г. Сургута и г. Самары.

Таблица 6

Объемы квазиаттракторов вектора состояния организма девушек г. Сургута и г. Самары, регулярно занимающихся спортом (тренированные) и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки

Девушки г. Сургут

Показатели квазиаттрактора Нагрузка Регулярно занимающиеся спортом Не регулярно занимающиеся спортом

VG До 1,16x10" 1,5х105

После 40,81x10" 46,8x10"

Девушки г. Самара

Vg До 4,74x10' 3,83*Ю5

После 13,87x10" 4,44x10"

Анализируя параметры квазиаттракторов ВСО девушек г. Сургута и г. Самары можно отметить, что объемы КА и динамика их поведения в ответ на физическую нагрузку вцелом сходны, с отличием в том, что Уа КА нетренированных девушек Сургута более значительно (в 312 раз) возрастает после нагрузки по сравнению с другими группами девушек, у которых увеличение составляет в 35 раз и 29,3 раза (у спортсменок Сургута и Самары соответственно), в 11,6 раза у нетренированных девушек Самары. Такое значительное возрастание объемов КА в группах нетренированных студентов Сургута может свидетельствовать о сложности адаптации к внешним воздействиям и напряжении их ФСО.

Различия между обследованными группами испытуемых находят свое объяснение с позиций формирования системной реакции организма. Так, оценивая параметры

квазиаттракторов в группе нетренированных студентов, можно заключить, что у них нагрузка вызывает состояние рассогласования, при котором для обеспечения нормального функционирования организма требуется чрезмерное напряжение и последующая перестройка регулирующей системы. Результатом этой перестройки, видимо, и является хаотическая динамика ВСОЧ. В отличие от этого, у спортсменов при физической нагрузке формируется состояние адекватной мобилизации, создаваемое за счет оптимального напряжения уже имеющихся (сформированных в процессе предыдущих тренировок) механизмов регуляции. Для спортсменов физическая нагрузка как стимул для проявления широкого диапазона их приспособительных возможностей, а для нетренированных студентов физическая нагрузка - стресс, приводящий к хаотичности поведения вектора состояния их организма в ФПС.

Полученные результаты исследования очередной раз подтверждают необходимость общей физической активности человека, которая в силу регулярной тренировки обеспечивает лучшие компенсаторные реакции организма в ответ на различного рода воздействия: повышенную физическую, эмоциональную нагрузку, изменяющиеся факторы среды обитания, в том числе и климатические условия Югры.

ВЫВОДЫ

1. Регистрация параметров непроизвольных и произвольных движений человека с помощью новых авторских методов обеспечивает получение объективных данных о состоянии нервно-мышечной системы учащихся на Севере РФ.

2. Разработаны (в соавторстве) новые авторские методы моделирования и идентификации параметров движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве.

3. Впервые установлена особенность динамики изменения десятигерцового компонента треморограмм у учащихся, который регистрируется у девочек с фазической активностью ЦНС в 13-14-летнем возрастном периоде, у мальчиков в 1415-летнем возрастном периоде в условиях ХМАО-Югры. При сравнении ответной реакции мышц конечности мальчиков и девочек на динамическую нагрузку выявлено, что у девочек после нагрузки высокочастотные составляющие становятся более выраженными (увеличивается амплитуда), а у мальчиков высокочастотные компоненты смещаются в область низких частот и дают большую амплитуду после нагрузки на 27±3,1 %.

4. Значения амплитуды в области 10 Гц спектрограммы обследованных «фазиков» снижались в течение 3-х летнего наблюдения в среднем на 9 у. е., однако оставались выше, чем у остальных испытуемых того же возраста. Таким образом, амплитудно-частотные характеристики треморограмм можно рассматривать как показатель индивидуальных особенностей развития, в частности «фазиков». По результатам исследования предполагаем, что 10 Гц компонента также может быть связана с мануальным доминированием.

5. Действие мягких седативных фармацевтических препаратов существенно изменяет десятигерцовый компонент тремора в сторону снижения амплитуды колебаний (в среднем на 42-68% в зависимости от пола и возраста), и именно этот компонент является важной характеристикой оценки характера протекания пубертатного периода на Севере РФ.

6. Математические модели произвольных движений (теппинга) учащихся показали, что адренергический управляющий драйв может существенно изменять амплитудно-

частотные характеристики периодических компонент движения, что согласуется с эмпирическими данными наблюдений.

7. Выявлена особенность уменьшения латентных периодов для зрительного и слухового анализатора у мальчиков и девочек Югры в осенний период года по сравнению с зимним периодом.

8. Выполненный расчет коэффициента асинергизма показывает значительную потерю синергетических взаимодействий в системе регуляции сердечно-сосудистой системы у лиц 2-ой группы (возраст 38-40 лет) после падения температуры воздуха по сравнению с 1-ой группой (возраст 14-15 лет) испытуемых.

9. Анализ параметров квазиаттракторов сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем с учетом возрастно-половых особенностей и уровня физической подготовки учащихся на базе методов фазовых пространств (ш=5) состояний организма человека позволил установить, что степень изменения () объемов квазиаттракторов в виде увеличения [1|2 и уменьшения К13(1-до, 2 - после и 3 - через 15 минут после нагрузки) более значительна во всех группах спортсменов (кроме девочек) по сравнению с нетренированными учащимися, а также более значительна в группах студентов по сравнению со школьниками, что указывает на большую пластичность приспособительных реакций, связанных со степенью тренированности и возрастом. При анализе матриц межаттракторных расстояний (2Ч) установлены особенности поведения вектора состояния организма испытуемых при физической нагрузке: у спортсменов значительно меньше расстояния между центрами квазиаттракторов (ъп и гц) по сравнению с нетренированными учащимися мужского и женского пола, также г)2 и г1} меньше у школьников по сравнению со студентами, что свидетельствует о меньшей хаотичности поведения вектора состояния их организма. При анализе показателей вариабельности сердечного ритма установлено снижение адаптационных реакций во всех группах испытуемых, причем, больше напряжения отмечалось у школьников по сравнению со студентами и у нетренированных школьников и студентов по сравнению со спортсменами.

10. Сравнительный анализ объемов квазиаттракторов вектора состояния организма учащихся по временным (ш=5) и частотным (ш=3) параметрам вариабельности сердечного ритма позволил установить, у всех групп испытуемых (спортсменов и нетренированных) отмечалась тенденция значительного (на 85-99%) уменьшения объемов квазиаттракгоров по частотным (при ш=3) характеристикам после физической нагрузки в отличие от увеличения объемов квазиаттракторов по временным показателям вариабельности сердечного ритма (при ш=5). Изменение объемов квазиаттракторов (при ш=3) после 15 минут восстановительного периода характеризовалось незначительным приближением к исходным значениям во всех фуппах испытуемых. Таким образом, изменение объемов квазиаттракторов по временным и частотным параметрам вариабельности сердечного ритма носят противоположно направленный характер, что отражает особенности нервной и гуморальной регуляции вариабельности сердечного ритма.

11. При сравнении динамики поведения вектора состояния организма юношей в зависимости от направленности тренировочного процесса выявлено, что в ответ на физическую нагрузку «спортсмены-игровики» Сургута и Самары реагируют сходно более выраженной степенью увеличения объемов квазиатгракторов (в 2 и в 63,5 раза соответственно) по сравнению со спортсменами индивидуальных видов спорта (увеличение У0- в 1,7 раза у юношей Сургута и в 9,7 раза у спортсменов Самары). Это

связываем с большей отработанностью адаптационных процессов в силу специфик игровых видов спорта, в которых происходит высокое колебание интенсивност нагрузки.

12. У нетренированных юношей Сургута и Самары объемы квазиаттракторов д нагрузки значительно меньше, чем у спортсменов, а на нагрузку нетренированны юноши Сургута реагируют сравнительно большим возрастанием объемов (в 150 раз) чем нетренированные студенты Самары (Vc увеличивается в 4 раза). У девушек Сургута и г. Самары объемы квазиаттракторов вектора состояния организма динамика их поведения в ответ на физическую нагрузку вцелом сходны, с отличием том, что объем квазиаттрактора нетренированных девушек Сургута более значительн (в 312 раз) возрастает после нагрузки в отличие от других групп девушек, у которы увеличение составляет в 35 раз и 29,3 раза (у спортсменок Сургута и Самар соответственно), в 11,6 раза у нетренированных девушек Самары. Такое значительно возрастание объемов квазиаттракторов в группах нетренированных студентов Сургут может свидетельствовать о сложности адаптации к внешним воздействиям и большем напряжении их функциональных систем.

По теме диссертации опубликовано 46 научных работы в том числе: Патенты, изобретения, полезная модель, свидетельства о государственно регистрации программ ЭВМ:

1. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Майстренко Е.В. и др. Дифференциальный датчи для регистрации высокоамплитудного тремора Свидетельство Российской Федераци на полезную модель № 24920. - М.: РОСПАТЕНТ, 2002. - 1с.

2. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Майстренко Е.В., Филатов М.А. Идентификаци параметров порядка (наиболее значимых диагностических признаков) методом расчет матриц расстояния // Свидетельство о государственной регистрации программ дл ЭВМ № 2010613309. - М.: РОСПАТЕНТ, 2002. - 1с.

3. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Майстренко Е.В., Филатова Д.Ю. Исследовани параметров сенсомоторных реакций и когнитивных функций человека в многомерно фазовом пространстве состояний II Свидетельство о государственной регистраци программы для ЭВМ № 2010615024. - М.: РОСПАТЕНТ, 2002. - 1с. Монографии:

1. Майстренко Е.В. /Системный анализ, управление и обработка информации биологии и медицине. Часть 5. Системный анализ и управление гомеостазом организм в норме и при патологии в аспекте компартментно-кластерного подхода. / По редакцией A.A. Хадарцева, В.М. Еськова - Самара: Изд-во «Офорт» (гриф РАН), 200 - 199 с.

Учебно-методические пособия:

1. Майстренко Е.В. Безопасность труда: промышленная санитария (методическо пособие для практических занятий). // Сургут: Изд-во СурГУ, 2010. - 40 с. Статьи, опубликованные в периодических научных изданиях, рекомендованны ВАК при соискании ученой степени доктора наук:

1. Майстренко Е.В. Возрастные изменения в характеристиках непроизвольног движения человека на Севере / Е.В. Майстренко, H.A. Рузанкина, O.E. Филатова Вестник новых медицинских технологий. - 2002 .- Т. IX, № 3. - С. 23-24.

2. Майстренко Е.В. Возможности теории фазатона мозга в объяснении особенносте регуляции функций организма человека на севере РФ / O.E. Филатова, В.В. Козлов Е.В. Майстренко и др. // Информационные технологии в науке, образовани

телекоммуникации и бизнесе. - Приложение к журналу «Открытое образование». -2005.-С. 61-62.

3. Майстренко Е.В. Состояние показателей непроизвольных движений учащихся в условиях физической нагрузки в разные сезоны года / М.Я. Брагинский, Ю.Г. Бурыкин, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2007. - XIV, № 1. -С. 61-63.

4. Майстренко Е.В. Исследование корреляции показателей функциональной асимметрии полушарий (ФАП) головного мозга с результатами учебной деятельности учащихся / В.М. Еськов, В.И. Майстренко, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2007. - Т. XIV, № 3. - С. 205-207.

5. Майстренко Е.В. Синергетические аспекты взаимосвязи показателей вегетативной нервной системы и степени эмоционального выгорания учителей г. Сургута / В.М. Еськов, В.И. Майстренко, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских •технологий. - 2009. - XVI, № 1/1. -С. 231-234.

6. Майстренко Е.В. Состояние нейровегетативного системокомплексов учащихся Югры / Е.А. Мишина, Е.В. Майстренко, В.В. Козлова и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2009,- XVI, № 1/1.-С. 136-138.

7. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ параметров функциональной асимметрии полушарий (ФАП) и вегетативной нервной системы (ВНС) учащихся / Е.В. Майстренко, В.М. Еськов, В.И. Майстренко и др. // Информатика и системы управления. - 2009. - № 4 (22). - С. 63-65.

8. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары / В.В. Козлова, Е.В. Майстренко, В.М. Еськов и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2009.- XVI, №4.-С. 136-138.

9. Майстренко Е.В. Параметры квазиаттракторов поведения вектора состояния организма пловцов / В.М. Еськов, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. -2009. - XVI, № 4.-С. 24-26.

10. Майстренко Е.В. Диагностика физиологических функций женщин-пловцов Югры методом расчета матриц межкластерных расстояний / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, Е.В. Майстренко // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. -2010.-С. 45-49.

11. Майстренко Е.В. Новый метод оценки физиологических параметров человека в условиях влияния физических нагрузок по расстоянию между центрами квазиатгракторов / В.М. Еськов, В.Н. Голушков, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий.-2010.-T.XVII, № 1.-С. 31-36.

12. Майстренко Е.В. Матрицы межкластерных расстояний физиологических функций женщин-пловцов Югры / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2010. - T.XVII, № 3. - С. 113-115.

13. Майстренко Е.В. Расчет степени синергизма в кардио-респираторной системе в условиях перепада температуры окружающей среды / В.М. Еськов, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. - 2010. - T.XVII, № 3. -С. 118-121.

14. Майстренко Е.В. Системный анализ в сравнительной оценке антропометрических показателей детей школьного возраста Тюменского Севера / O.J1. Нифонтова, Ю.Г.

Бурыкин. E.B. Майстренко и др. // Информатика и системы управления. - 2010. - № 2 (24).-С. 167-170.

15. Майстренко Е.В. Оценка хаотической динамики эффектов восстановления физиологических параметров организма человека после динамической нагрузки / В.М. Еськов, С.И. Логинов, Е.В. Майстренко и др. // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2010. Т. 9, № 1. - С. 39-43.

16. Майстренко Е.В. Исследование функциональных систем организма студентов Югры в условиях мышечной нагрузки методом фазового пространства / М.Я. Брагинский, В.В. Козлова, Е.В. Майстренко // Современные наукоемкие технологии. -2010. -№ 12.-С. 23-24.

17. Майстренко Е.В. Оценка функционального состояния организма в условиях физических нагрузок методом расчета матриц межаттракторных расстояний // Фундаментальные исследования. -2011. 4.2, № 8. - С. 31-36.

Статьи в других журналах, научных сборниках:

1. Майстренко Е.В. Математическое моделирование влияния фазатона мозга на динамические показатели непроизвольных движений человека / O.E. Филатова, H.A. Рузанкина, Е.В. Майстренко // Женщины - математики Сибири: тезисы докладов международной научной конференции. -Новосибирск: НГУ, 2002. - С. 29-31.

2. Майстренко Е.В. Методы диагностики состояния двигательных функций человека в пубертатном периоде / O.E. Филатова, Е.В. Майстренко, H.A. Рузанкина // Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере: материалы международной научной конференции. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2002. - С. 81-83.

3. Майстренко Е.В. Суточные изменения параметров непроизвольных движений человека в условиях проживания в северных регионах РФ / В.М. Еськов, Д.А. Жарков, Е.В. Майстренко // Эколого-физиологические проблемы адаптации: материалы XI международного симпозиума - М.: Изд-во РУДН, 2003. - С. 189-190.

4. Майстренко Е.В. Анализ амплитудно-частотных характеристик тремора покоя у здорового населения г. Сургута и больных с острым нарушением мозгового кровообращения / Д.А. Жарков, О.В. Климов, Е.В. Майстренко // Наука и инновации XXI века: материалы открытой окружной конференции молодых ученых. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. - T. I. - С. 146 - 149.

5. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ функциональной асимметрии полушарий у учащихся с различной профессиональной направленностью / Е.В. Майстренко, H.A. Рузанкина, М.А. Филатов // Наука и инновации XXI века: материалы открытой окружной конференции молодых ученых. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. - T. II, - С. 206-207.

6. Майстренко Е.В. Динамика изменения показателей двигательных функций в зависимости от возраста учащихся / C.B. Асташов, О.И. Кочурова, Е.В. Майстренко и др.// Экологический вестник Югории. - 2004. - Т. 1, № 3-4. - С. 32-41.

7. Майстренко Е.В. Методы исследования степени синергизма в функциональных системах организма человека проживающего на Севере / В.М. Еськов, O.E. Филатова, Е.В. Майстренко и др. // Экологические проблемы и здоровье населения на Севере: материалы научно-практической конференции. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2004.-С. 106111.

8. Майстренко Е.В. Состояние психофизиологических функций учащихся Югры в осенний и зимний периоды обучения / Кочурова О.И., Е.В. Майстренко, O.A. Синюк и др. //Экологический вестник Югории. -2005.-T.il, № 1. - С. 36-53.

9. Майстренко E.B. Возможности теории фазатона мозга в объяснении особенностей регуляции функций организма человека на Севере РФ / O.E. Филатова, В.А. Палшев, Е.В. Майстренко и др. II Материалы XIV международной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону. -2005.-С. 222-226.

10. Майстренко Е.В. Возрастные закономерности показателей тремора учащихся г. Сургута / Е.В. Майстренко, A.A. Глущук, О.В. Климов и др. // Экологическое образование и здоровый образ жизни: сборник тезисов докладов участников региональной научно-практической конференции. - Сургут. - 2005. - С. 52-54.

11. Майстренко Е.В. Показатели произвольных и непроизвольных движений учащихся, проживающих на Севере РФ / A.A. Глущук, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Наука и инновации XXI века: материалы VI Открытой окружной конференции молодых ученых. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2006 - Т. II, С. 198-199.

12. Майстренко Е.В. Экологическая оценка проблемы поддержки креативной деятельности в ученической среде ХМАО / В.И. Майстренко, Е.В. Майстренко, А.Ф. Берестовая и др.//Экологический вестник Югории.-2007.-Т. IV, № 1.-С. 78-84.

13. Майстренко Е.В. Исследование показателей эмоционального выгорания у работников умственного труда / Е.В. Майстренко, В.И. Майстренко, А.Ф. Берестовая // Материалы 5-ой Российской конференции по экологической психологии. - Москва. -2008.-С. 184-186.

14. Майстренко Е.В. Анализ аттракторов вектора состояния психофизиологических функций учащихся / Е.В. Майстренко, В.И. Майстренко, А.Ф. Берестовая и др. // Материалы XV международной конференции по нейрокибернетике. - Ростов-на-Дону. -2009.-С. 312-315.

15. Майстренко Е.В. Сравнительный синергетический анализ состояния вегетативной нервной системы (ВНС) и успеваемости школьников Югры / Е.В. Майстренко, В.М. Еськов, В.И. Майстренко и др. // Эколого-физиологические проблемы адаптации: материалы XIV Международного симпозиума. - М.: РУДН, 2009. - С. 279-282.

16. Майстренко Е.В. Эколого-физиологическая оценка параметров квазиатгракторов вектора состояния организма студентов Югры в аспекте теории хаоса и синергетики / А.Е. Баженова, В.В. Козлова, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. - 2009. - Т.VI, № 3. - С. 16-22.

17. Майстренко Е.В. Изучение характера влияния занятий тхэквондо на параметры кардио-респираторной системы в условиях ХМАО-Югры / А.Р. Балтиков, С.М. Марданян, Е.В. Майстренко // Экологический вестник Югории. - 2009. - T.VI, № 3. -С. 85-90.

18. Майстренко Е.В. Гиподинамия - основная проблема человека на урбанизированном Севере РФ / М.Я. Брагинский, Е.В. Майстренко, В.В. Еськов и др. // Экологический вестник Югории. - 2010.-Т.VII, № I.-C. 29-45.

19. Майстренко Е.В. Измерение расстояний между центрами квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных студентов г. Самары и г. Сургута / В.В Козлова, O.A. Ведясова, В.Н. Голушков // Ученые заметки ТОГУ,-2010.-Т. 1,№ 1.-С. 28-31.

20. Майстренко Е.В. Метод расчета параметров квазиаттракторов и матриц межаттракторных расстояний в восстановительной медицине и реабилитологиии / В.Н. Голушков, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. -2010. -T.VII, № 1.-С. 57-66.

21. Майстренко E.B. Фундаментальные свойства биосоциальных систем с позиций синергитической парадигмы. Роль знаний в этих процессах / A.C. Бурыкина, В.Н. Голушков, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. - 2010. - T.VII, № I.-C. 83-92.

22. Майстренко Е.В. Системный анализ влияния комплекса реабилитационных мероприятий на параметры организма больных, перенесших инсульт / Ю.В, Добрынин, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко // Современные технологии восстановительной медицины. Профессиональное долголетие и качество жизни: материалы XI-й международной конференции. - Сочи. - 2010. - С. 83-84.

23. Майстренко Е.В. Методы диагностики прогнозирования ВСОЧ в фазовом пространстве состояний ( М.Я. Брагинский, Е.А. Мишина, Е.В. Майстренко и др. // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем: материалы VII-й международной научной конференции. - Тольятти. -2010. - С. 57-60.

24. Майстренко Е.В. Синергетический анализ влияния физических нагрузок на ФСО жителей г. Сургута и г. Самары / В.В. Козлова, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем: материалы VII-й международной научной конференции. -Тольятти. - 2010. - С. 67-70.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. АЦП - аналого-цифровой преобразователь

2. АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

3. БДС - биологическая динамическая система

4. БИК - биофизический измерительный комплекс

5. ВНС - вегетативная нервная система

6. ВСО(Ч) - вектор состояния организма (человека)

7. ВСР - вариабельность сердечного ритма

8. ДСП - детерминистско-стохастический подход

9. ИНБ - индекс напряжения Баевского

10. К А - квазиаттрактор

11. КГ - кинематограмма

12. ККП - компартментно-кластерный подход

13. ККТБ - компартментно-кластерная теория биосистем

14. ММР - метод минимальной реализации

15 НВС - нейровегетативный систем о комплекс

16. НМС - нервно-мышечная система

17. НТС - нейро-трансмиттерный система (системокомплекс)

18. ПАР - парасимпатический отдел вегетативной нервной системы

19. ПП - параметры порядка

20. РУ - разностные уравнения

21. СИМ - симпатический, отдел вегетативной нервной системы

22. ССС - сердечно-сосудистая система

23. ТГ - треморограмма

24. ТХС - теория хаоса и синергетики

25. ФК - физическая культура

26. ФМ - фазатон мозга

27. ФПС - фазовое пространство состояний

28. ФСО - функциональные системы организма

29. ФТМ - фазатонная теория мозга

30. ЦНС - центральная нервная система

31. ЧСС - частота сердечных сокращений

Формат 60x84/16. Объем 1,07 уч.-изд.л. Тираж 60 экз. Заказ №517. Отпечатано на ризографе в полиграфическом отделе СурГУ, 628400, г. Сургут, ул. Лермонтова, 5.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Майстренко, Елена Викторовна

Стр.

Список сокращений

Введение

1. ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ 18 -ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА, ПРОЖИВАЮЩЕГО В ЮГРЕ

1.1. Экологические факторы ХМАО-Югры и их влияние на организм 18 человека

1.2. .Теория функциональных систем организма человека П.К.Анохина 33; с позиции биофизики сложных систем

1.3. Организация нервно-мышечной системы человека в рамках 46 компартментно-кластерной теории

1.4. Механизмы, регуляции сердечно-сосудистой системы человека в ,88 условиях физической нагрузки

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Авторские метод изучения треморограмм учащихся; Обсуждение 107 его преимуществ в сравнении с существующими биофизическими комплексами

22.- Традиционные методы исследования сердечно-сосудистой 124 системы организма человека на базе комплекса «Элокс-1»

2.3. Метод фазовых пространств в описании функциональных систем 140 организма человека

3. АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ ТРЕМОРОГРАММ 151 УЧАЩИХСЯ РАЗНЫХ ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫХ ГРУПП И МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭТИХ ПРОЦЕССОВ

3.1. Количественные показатели непроизвольных движений (тремора) 152 учащихся

3.2. Количественные показатели произвольных движений учащихся и 167 их математическое моделирование

3.3. Анализ сенсомоторных реакций движений учащихся разных . 182 возрастных групп. Математическое моделирование возрастной динамики процессов

3.4. Особенности действия регуляторных фармацевтических 192 препаратов на показатели двигательных функций человека с позиции фазатонной теории мозга (ФТМ)

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТИЧНОГО И ПОЛНОГО СИНЕРГИЗМА 200 В РАБОТЕ МЫШЦ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА МНОГОМЕРНЫХ ФАЗОВЫХ ПРОСТРАНСТВ

5. МЕТОД ФАЗОВЫХ ПРОСТРАНСТВ В ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ 210 ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПЛАВАНИИ

5.1. Плавание - как вид физической нагрузки. Динамика показателей 210 сердечно-сосудистой системы при плавании

5;2. Анализ динамики параметров квазиаттракторов вектора состояния организма учащихся, занимающихся плаванием

6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОМ ФАЗОВЫХ 231 ПРОСТРАНСТВ ОСОБЕННОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ

КВАЗИАТТРАКТОРОВ ТРЕНИРОВАННЫХ И НЕТРЕНИРОВАННЫХ СТУДЕНТОВ СУРГУТА И САМАРЫ

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках"

Серьезную угрозу для достижения одной из фундаментальных целей современных биофизики и медицины - продления жизни человека составляет резко нарастающая гиподинамия, которая проявляется не только в снижении двигательной активности каждого человека, но и в постоянном увеличении «благополучия человека» (автоматизация труда, третья научно-техническая революция, рост числа личных автомобилей). В условиях севера Российской Федерации эти негативные процессы приобретают черты каталитического процесса, так как сюда добавляется вынужденная гиподинамия, из-за продолжительного зимнего периода (при минус 40°С занятия спортом или просто передвижение по улице вызывают определенные трудности). На фоне снижения двигательной активности и укорочения времени пребывания на свежем воздухе в условиях севера РФ проблема изучения состояния функциональных систем организма (ФСО) человека приобретает особую остроту и актуальность. Эти задачи еще более актуализируются с учетом неизбежности продвижения производства в субарктических и арктических территориях (необходимость добычи полезных ископаемых на шельфе Северного Ледовитого Океана, организация морского железнодорожного и автомобильного транспорта вдоль северного побережья РФ и т.д.).

Учитывая актуальность и важность решения проблемы исследования особенностей функционирования и регуляции сердечно-сосудистой системы (ССС) и нервно-мышечной системы (НМС) человека на севере РФ, настоящим исследовании предпринимается попытка формирования нового направления в изучении ССС и НМС человека в рамках нового теоретического подхода - на основе изучения динамики поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состоянии. Такой подход позволяет с позиций биофизики и синергетики сложных систем изучать такой сложный многомерный объект как организм человека, позволяет получать принципиально новые результаты при изучении особенностей ССС и НМС в особых условиях проживания человека на севере РФ.

Двигательная деятельность является одним из наиболее важных факторов укрепления и сохранения здоровья, а регулярные спортивные тренировки способствуют повышению физической работоспособности человека и достижению им особо значимых результатов. Это очень важно сегодня для Югры, где в последние годы отмечается резкое снижение двигательной активности (гиподинамия) у большинства населения округа. Проблема гипокинезии в суровых природно-климатических условиях Севера РФ, включая Югру, все более актуализируется в связи с повышением требований к адаптационным возможностям организма человека, пытающегося на фоне роста благосостояния поддерживать удовлетворительные параметры вегетативных функций организма. Сердечнососудистая система (ССС), как одна из наиболее значимых функциональных систем организма (ФСО), обеспечивает не только адаптацию организма к физическим нагрузкам, но и отражает динамику процессов восстановления функций. Систематические физические нагрузки расширяют адаптационные возможности, повышают стрессоустойчивость организма человека. Это весьма актуально для молодежи, и в частности студентов, длительно проживающих в условиях Обского Севера РФ и постоянно испытывающих воздействие разнообразных стрессовых факторов, в числе которых выделяются психоэмоциональные перегрузки, гипокинезия, экологические и другие неблагоприятные факторы внешней среды, которые зачастую оказываются предельными для организма [73, 92],

Приспособительные реакции организма к внешним воздействиям во многом лимитируются активностью сердечно-сосудистой системы. В свою очередь, адаптационный потенциал системы кровообращения определяется уровнем физической активности. Низкий уровень последней ограничивает реакции адаптации организма за счет нарушения синергизма ФСО и сужения интервалов их устойчивости, причем наиболее выражено процессы дезадаптации проявляются на уровне ССС. Поэтому для оценки функционального состояния и адаптационных возможностей организма целесообразно исследовать деятельность ССС, причем как в условиях относительного покоя, так и при выполнении физических нагрузок. Эффективность адаптации организма к различным видам деятельности определяется также зрелостью регуляторных систем, в связи с чем один и тот же конечный приспособительный результат у лиц разного возраста и уровня физического развития может быть достигнут за счет различной степени напряжения адаптационных механизмов.

Исследованию подобных процессов особое внимание уделял П.К. Анохин в своей известной теории функциональных систем организма. Именно в этой теории Петр Кузьмич сумел объединить классические физиологические подходы и методы биофизики сложных систем, которые в настоящее время в конечном итоге подвели исследователей к пониманию базового принципа синергетики. Как раз в синергетике изучаются сложные биосистемы, имеющие не только отрицательные, но и положительные обратные связи (именно за счет положительных обратных связей достигается высокая степень синергизма), при этом биосистемы могут работать в режиме с обостренным переходом к точке катастроф, то есть резко менять режимы своего функционирования. Такие режимы в медицинской биофизике изучаются как патологические режимы, а работа ФСО в таких патологических режимах имеет свои существенные особенности. Эти особенности составляют основу современной кибернетической медицины, а динамика управления ССС и НМС в таких режимах составляет основу биофизики сложных систем, так как связана с работой регуляции и саморегуляции в особых критических режимах и очень часто при этом вскрываются интимные механизмы адаптации возможностей организма человека [94, 95].

Важным разделом обозначенных выше проблем, являются вопросы изучения функционирования и регуляции нервно-мышечной системы.

Биофизика мышечного сокращения и вопросы регуляции двигательных функций млекопитающих в целом и человека в частности всегда являлись традиционными проблемами молекулярной биофизики, биофизики клетки и биофизики сложных систем. Решение задач, возникающих в этом разделе биофизики, традиционно базировалось на исследованиях математических моделей процессов (Бернштейн Н.А.,1900-1908; Дещеревский В.И., 19611975; Гранит Р. 1966-1973; Хилл Л.Б. 1968-1973). Существенно, что решение подобных проблем в рамках биофизического подхода обеспечивает не только раскрытие механизмов мышечного сокращения и регуляции движений, но и дает информацию для решения целого ряда прикладных задач. Наиболее значимые из них — это задачи повышения физической работоспособности человека и проблема развития мышечного утомления, в частности, у спортсменов, учащихся, работников физического и умственного труда. Все это составляет основу биофизики и физиологии трудовых процессов и связано с целым рядом клинических аспектов, так как патологии мышц - это большой класс различных заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Особое значение подобный подход имеет для решения проблемы оптимальной организации учебного процесса в школе и ВУЗе. Действительно, правильная и умелая организация мышечной нагрузки учащегося и студента обеспечивает хорошее качество учебного процесса и гармоничное физическое развитие личности, физиологически обусловленное конституцией человека. Важное значение эта проблема имеет для ХМАО-Югры. Онтогенез учащегося на Севере РФ сопровождается рядом неблагоприятных экологических факторов, главным из которых является резкое снижение двигательной активности в продолжительный зимний период (снежный покров лежит до мая и морозы длятся свыше двухсот суток). Дети, школьники лишены возможности длительно находиться на свежем воздухе и активно двигаться, вследствие чего возникают изменения со стороны функциональных систем организма (ФСО) человека, которые характерны для гипокинезии.

Разработка новых методов исследования произвольных и непроизвольных движений человека, моделирование его двигательных функций составляет несомненный интерес для биофизики сложных систем и является актуальной проблемой естествознания в целом. Особую роль в подобных исследованиях играет учет экологических факторов среды, которые могут существенно изменить состояние всех ФСО и нервно-мышечной системы (НМС), в частности.

Известно, что в аспекте формирования функциональных резервов организма весьма эффективна спортивная деятельность при плавании [131], которое способствует закаливанию и физическому развитию молодежи. Регулярные физические нагрузки, выполняемые в оптимальных режимах, стимулируют адаптационный потенциал и повышают стрессоустойчивость организма [127]. Это весьма актуально для молодых людей, в частности, для студентов, длительно проживающих в условиях Обского Севера РФ и постоянно подвергающихся воздействию множества стресс-агентов, включая психоэмоциональные перегрузки, гипокинезию, экологические и другие неблагоприятные средовые факторы, которые зачастую достигают предельных значений [92]. Занятия плаванием в условиях Югры особенно эффективны в сравнении с другими видами физической нагрузки (учитывая продолжительность зимнего периода).

В целом, изучение функционального состояния организма молодёжи и их уровня физической подготовленности представляет особый интерес на основе методов биофизики сложных систем. Последние позволяют не только получать важную информацию о текущей динамике исследуемых функций, но и прогнозировать их возможные изменения.

Перспективным направлением развития синергетики и биофизики сложных систем является использование метода многомерного фазового пространства состояний, когда в качестве компонента функциональных систем организма человека могут брать биофизиологические, биомеханические и биохимические параметры, которые с максимальной точностью способны описывать динамику поведения НМС и ССС человека, находящихся в тех или иных условиях среды. К этим условиям можно отнести действия экологических факторов среды севера РФ (температура, влажность, давление), занятия различными видами спорта (особенно плаванием и игровыми видами спорта, так как они имеют камерный характер). Занятия различными видами трудового процесса, который в ряде случаев приводит к стрессовым ситуациям. Все эти процессы могут переводить организм человека из режима саногенеза в режим патогенеза. Более того, как показывается в настоящей работе, многие обследованные находятся в состоянии предболезни, что существенно сказывается на продолжительности и качестве жизни, а состояние организма человека, по параметрам сердечно-сосудистой и нервно-мышечной систем попадает в квазиаттрактор патологического режима.

Учитывая все сказанное, решение проблемы разработки новых методов исследования поведения ФСО человека в условиях физических нагрузок с позиции многомерного фазового пространства состояний, является актуальной проблемой не только биофизики сложных систем, но и медицинской биофизики, и естествознания в целом.

Цель настоящей работы: установить закономерности поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве в условиях выполнения физических нагрузок методами биофизического мониторинга организма школьников и студентов, проживающих в условиях Ханты-Мансийского автономного округа - Югры.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Разработать новые биофизические методы регистрации и анализа параметров непроизвольных и произвольных движений человека с использованием авторских программ для ЭВМ.

2. Создать новые авторские методы моделирования и идентификации параметров движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве.

3. Исследовать возрастно-половые особенности показателей непроизвольных движений учащихся Ханты-Мансийского автономного округа — Югры в условиях покоя и выполнения физической нагрузки с использованием авторских методов.

4. Провести лонгитудинальные исследования возрастной динамики амплитудно-частотных характеристик непроизвольных движений учащихся Югры.

7. Исследовать возрастно-половые особенности сенсомоторных реакций учащихся в осенний и зимний сезоны года и построить их математические модели.

Научная новизна работы:

7. Выявлены новые количественные и качественные характеристики параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма спортсменов, занимающихся индивидуальными и игровыми видами спорта.

Научно-практическое значение работы:

1. Разработанные и запатентованные способы и устройства для исследования произвольных (теппинга) и непроизвольных (тремора) движений верхних конечностей человека целесообразно применять для объективной диагностики состояния нервно-мышечной системы в условиях массового мониторинга учащихся как школ Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, так и других регионов России.

2. Показатели непроизвольных движений учащихся целесообразно использовать в школах для объективной оценки динамики развития нервно-мышечной системы учащихся Тюменского севера.

3. Математические модели произвольных движений человека в рамках компартментно-кластерного подхода обеспечивают адекватное описание систем регуляции этих движений.

4. Применение фармацевтического препарата фенибут оказывает управляющее действие на нервно-мышечную систему учащихся, снижая амплитуду тремора верхних конечностей.

5. Метод расчета коэффициента асинергизма в динамике поведения функциональных систем организма можно использовать как объективный тест на идентификацию адаптационных возрастных возможностей организма жителей Югры.

6. Разработанные методы идентификации параметров порядка квазиаттракторов вектора состояния организма целесообразно использовать для анализа влияний различных физических нагрузок на состояние функциональных систем организма.

Положения, выносимые на защиту:

1. Использование современной компартментно-кластерной теории (ККТ) биологических динамических систем (БДС) для разработки новых методов исследования произвольных и непроизвольных движений и разработанных программных продуктов дает возможность обеспечения массового мониторирования произвольных и непроизвольных движений учащихся, находящихся в различных климатических условиях, а оригинальные авторские методики позволяют проводить подобные исследования в комплексе с изучением вегетативной нервной и сердечно-сосудистой систем, т.е. трех систем одновременно и в комплексе.

2. В рамках компартментно-кластерного подхода возможны теоретические описания различных режимов функционирования системы регуляции непроизвольных и произвольных движений человека. Сравнение экспериментальных результатов и теоретических, полученных на моделях, обеспечивает идентификацию параметров моделей.

3. По различию амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) кинематограмм (КГ) непроизвольных движений установлены количественные закономерности параметров нервно-мышечной системы учащихся, проживающих в условиях Югры, связанные с возрастом, полом и индивидуальными особенностями. Возможна идентификация количественных различий в показателях микродвижений испытуемых с использованием трехмерного фазового пространства.

4. Количественные показатели латентных периодов сенсомоторных реакций учащихся Тюменского Севера в комплексе с другими методами могут являться количественной оценкой степени утомления учащихся в разные сезоны года.

5. Степень синергетических взаимоотношений в системах регуляции сердечно-сосудистой системы у испытуемых, длительно проживающих в условиях Югры, продемонстрировали снижение адаптационно-компенсаторных возможностей организма на внешние воздействия в виде флуктуации метеорологических параметров, часто возникающих на территории Тюменского Севера.

6. Разработаны биофизические методы идентификации параметров порядка вектора состояния организма в фазовых пространствах состояний, с помощью которых установлено влияние общих физических нагрузок на параметры квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных школьников и студентов Югры при различных физических нагрузках.

Личный вклад автора заключается в разработке на базе ЭВМ биофизических методов регистрации и исследования произвольных и непроизвольных движений конечностей человека в условиях покоя и после физической нагрузки, в анализе особенностей возникновения десятигерцовой компоненты при рассмотрении амплитудно-частотных характеристик треморограмм; в построении моделей и прогнозировании динамики произвольных движений в рамках компартментно- кластерного подхода (ККП); в проведении регистрации и анализа результатов показателей сенсомоторных реакций учащихся разных возрастно-половых групп; в оценке степени синергизма в функциональных системах организма в условиях флуктуации температуры атмосферного воздуха; в разработке методов идентификации параметров порядка методом расчета матриц расстояний; в проведении регистрации показателей сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем организма учащихся при физической нагрузке и их сравнительном анализе методом многомерных фазовых пространств; в анализе особенностей параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных юношей и девушек г. Сургута и г. Самары. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на кафедральных и факультетских семинарах Сургутского государственного университета; на международной научной конференции (Сургут, 2003); на открытой окружной конференции молодых ученых (Сургут, 2003); на Всероссийской научной конференции "Северный регион: стратегия и перспективы развития" (Сургут, 2003); на XI Международном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 2003); на IV Международном конгрессе молодых ученых и специалистов "Науки о человеке" (Томск, 2003); на XIV Международной конференции по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 2005); на конференции "Экологическое образование и здоровый образ жизни" (Сургут, 2005); на 5-ой Российской конференции по экологической психологии (Москва, 2008); на XIV Международного симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2009); на Х1-й международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины. Профессиональное долголетие и качество жизни» (г. Сочи, 2010); на УП-й международной очно-заочной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (г. Тольятти, 2010).

Внедрение результатов исследований. Разработанные способы и устройства прошли апробацию и внедрены в: НИИ И.П. Павлова г. Санкт-Петербург, НИИ Новых медицинских технологий г. Тула, Ростовском государственном педагогическом университете, а также ряде ВУЗов и школ городов Самары, Сургута, Ханты-Мансийска. Результаты исследований используются при подготовке студентов в Самарском государственном педагогическом университете, Сургутском государственном университете на занятиях по биофизике, экологии человека и медицинской кибернетики, ИПК РРО г. Ханты-Мансийска, в МОУ гимназии № 4 г. Сургута, о чем свидетельствуют акты о внедрении.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 печатных работы, из них одна монография, одна полезная модель, две программы для ЭВМ (государственная регистрация) и 17 статей в журналах по списку ВАК. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 268 страницах машинописного текста и состоит из "Введения", 6 глав, "Выводов", "Приложения". Библиографический указатель содержит 278 наименований работ, из которых 191 на русском языке и 87 иностранных. Текст диссертации иллюстрирован 23 таблицами и 55 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Майстренко, Елена Викторовна

выводы

3. Впервые установлена особенность динамики изменения десятигерцового компонента треморограмм у учащихся, который регистрируется у девочек с фазической активностью ЦНС в 13-14-летнем возрастном периоде, у мальчиков в 14-15-летнем возрастном периоде в условиях ХМАО-Югры. При сравнении ответной реакции мышц конечности мальчиков и девочек на динамическую нагрузку выявлено, что у девочек после нагрузки высокочастотные составляющие становятся более выраженными (увеличивается амплитуда), а у мальчиков высокочастотные компоненты смещаются в область низких частот и дают большую амплитуду после нагрузки на 27±3,1%.

6. Математические модели произвольных движений (теппинга) учащихся показали, что адренергический управляющий драйв может существенно изменять амплитудно-частотные характеристики периодических компонент движения, что согласуется с эмпирическими данными наблюдений.

7. Выявлена особенность уменьшения латентных периодов для слухового анализатора у мальчиков и девочек Югры в зимний период года по сравнению с осенним периодом.

9. Анализ параметров квазиаттракторов сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем с учетом возрастно-половых особенностей и уровня физической подготовки учащихся на базе методов фазовых пространств (т=5) состояний организма человека позволил установить, что степень изменения (Я¥) объемов квазиаттракторов в виде увеличения Я12 и уменьшения К)3 (1-до, 2 - после и 3 - через 15 минут после нагрузки) более значительна во всех группах спортсменов (кроме девочек) по сравнению с нетренированными учащимися, а также более значительна в группах студентов по сравнению со школьниками, что указывает на большую пластичность приспособительных реакций, связанных со степенью тренированности и возрастом. При анализе матриц межаттракторных расстояний (Xк/) установлены особенности поведения вектора состояния организма испытуемых при физической нагрузке: у спортсменов значительно меньше расстояния между центрами квазиаттракторов (г^ и г^) по сравнению с нетренированными учащимися мужского и женского пола, также Ъ\2 и г13 меньше у школьников по сравнению со студентами, что свидетельствует о меньшей хаотичности поведения вектора состояния их организма. Показатели вариабельности сердечного ритма отражают снижение адаптационных реакций во всех группах испытуемых, причем, большее напряжение адаптационных реакций отмечалось у школьников по сравнению со студентами и у нетренированных школьников и студентов по сравнению со спортсменами.

10. Сравнительный анализ объемов квазиаттракторов вектора состояния организма учащихся по временным (ш=5) и частотным (ш=3) параметрам вариабельности сердечного ритма позволил установить, у всех групп испытуемых (спортсменов и нетренированных) отмечалась тенденция значительного (на 85-99%) уменьшения объемов квазиаттракторов по частотным (при т=3) характеристикам после физической нагрузки в отличие от увеличения объемов квазиаттракторов по временным показателям вариабельности сердечного ритма (при пт=5). Изменение объемов квазиаттракторов (при т=3) после 15 минут восстановительного периода характеризовалось незначительным приближением к исходным значениям во всех группах испытуемых. Таким образом, изменение объемов квазиаттракторов по временным и частотным параметрам вариабельности сердечного ритма носят противоположно направленный характер, что отражает особенности нервной и гуморальной (по частотным характеристикам) регуляции.

И. При сравнении динамики поведения вектора состояния организма юношей в зависимости от направленности тренировочного процесса выявлено, что в ответ на физическую нагрузку «спортсмены-игровики» Сургута и Самары реагируют более выраженной степенью увеличения объемов квазиаттракторов (в 2 и в 63,5 раза соответственно) по сравнению со спортсменами индивидуальных видов спорта (увеличение Vс в 1,7 раза у юношей Сургута и в 9,7 раза у спортсменов Самары). Это связываем с большей отработанностью адаптационных процессов в силу специфики игровых видов спорта, в которых происходит высокое колебание интенсивности нагрузки.

12. У нетренированных юношей Сургута и Самары объемы квазиаттракторов до нагрузки значительно меньше, чем у спортсменов, а на нагрузку нетренированные юноши Сургута реагируют сравнительно большим возрастанием объемов (в 150 раз), чем нетренированные студенты Самары (Vg увеличивается в 4 раза). У девушек г. Сургута и г. Самары объемы квазиаттракторов вектора состояния организма и динамика их поведения в ответ на физическую нагрузку вцелом сходны, с отличием в том, что объем квазиаттрактора нетренированных девушек Сургута более значительно (в 312 раз) возрастает после нагрузки в отличие от других групп девушек, у которых увеличение составляет в 35 раз и 29,3 раза (у спортсменок Сургута и Самары соответственно), в 11,6 раза у нетренированных девушек Самары. Такое значительное возрастание объемов квазиаттракторов в группах нетренированных студентов Сургута может свидетельствовать о сложности адаптации к внешним воздействиям и о большем напряжении их функциональных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Особый интерес представляет изучение функционального состояния организма молодёжи и их уровня физической подготовленности на основе методов системного анализа и синтеза. Последние позволяют не только получать важную информацию о текущей динамике исследуемых функций, но и прогнозировать их возможные изменения. За основу нового синергетического подхода и разработанных методов, представленных и применяемых в данном исследовании, был взят постулат о возможности пребывания биологических динамических систем в хаотических режимах функционирования (но в пределах некоторых квазиаттракторов). Однако, биологические динамические системы могут пребывать и в стохастических режимах (например, в состояниях, которые могут описываться некоторыми нормальными законами распределения). Такой разброс от хаоса до стохастики охватывает большой класс объектов и дает возможность работать с биосистемами, имеющими особые, присущие только им свойства. Так как это имеет прямое отношение к ответу на кардинальные вопросы: что измерять при работе с биологическими динамическими системами и как обрабатывать полученные результаты измерений, то применение новых синергетических методов в изучении процессов саногенеза и патогенеза в медицине и биологии в целом на сегодняшний день составляет глобальную проблему.

Представленные в диссертационной работе исследования относятся к области медицины или спортивной физиологии и могут быть использованы для корректировки и определения эффективности проведения лечебных или физкультурно-спортивных мероприятий при переходе пациента от патогенеза к саногенезу или с одного уровня саногенеза на другой под действием управляющих лечебно-физкультурных воздействий.

Характеристика функционального состояния в значительной мере зависит от наследственных и врожденных особенностей организма, возраста, пола, влияния метеорологических и климатических факторов, интенсивности стрессогенных воздействий, специфики и направленности тренировочного процесса и, в целом, определяется адаптацией организма к изменяющимся условиям внешней среды. Анализ физиологических изменений, по причине перечисленных факторов, проведен в данной работе в рамках теоретических и практических разработок, проводимых в научной школе д.физ.-мат.н. и д.биол.н. профессора Еськова В.М. и д.биол.н. профессора Филатовой O.E. в лаборатории биофизики и медицинской кибернетики при ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры».

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Майстренко, Елена Викторовна, Сургут

1. Авцын А.П., Жаворонков A.A., Марачев А.Г. Патология человека на Севере. - М.: Медицина, 1985. - 232 с.

2. Агаджанян Н. А., Руженкова И.В., Старшинов Ю.П. и др. Особенности адаптации сердечно-сосудистой системы юношеского возраста // Физиология человека. 1997. - Т. 23, № 1. - С. 93-97.

3. Агаджанян H.A., Ермакова Н.В. Экологический портрет человека на Севере. М.: КРУК, 1997. - 208 с.

4. Аганянц Е.К., Бердичевская Е.М. и Трембач А.Б. Очерки по физиологии спорта. М.: Физическая культура и спорт, 2002. - 306 с.

5. Адайкин В. И., Еськов В. М., Зилов В.Г., Филатова О. Е., Хадарцев А. А. Новые информационно-системные подходы и парадигмы в клинической кибернетике // Вестник новых медицинских технологий. 2006. - T. XIII, № 2-С. 35.

6. Адайкин В.И., Брагинский М.Я., Еськов В.М., Русак С.Н., Хадарцев A.A., Филатова O.E. Новый метод идентификации хаотических и стохастических параметров экосреды // Вестник новых медицинских технологий. 2006. - T. XIII, № 2. С. 39-41.

7. Айзерман М. А., Андреева Е. А. О некоторых простейших механизмах управления скелетными мышцами // В кн.: Исследование процессов управления мышечной активностью. -М.: Наука, 1970. С. 5-49.

8. Андронова Л.Б., Лобов А.Н., Голубович C.B. Особенности вариабельности сердечного ритма у детей, занимающихся хоккеем // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2009. - № 11. - С. 28-32.

9. Анохин П. К. Кибернетика функциональных систем. М.: Медицина, 1998.-С. 256-265.

10. Анохин П.К. Очерки физиологии функциональных систем. М: Медицина, 1975. —448 с.

11. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. М.: Наука, 1980. - 198 с.

12. Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П., Смирнов Г.В. Акселерометрическая стабилография // Ортопедия, травматология и протезирование. Москва-Харьков: Медицина, 1991. -№ 1. - С. 55-56.

13. Антонец В. А., Ковалева Э.П. Оценка управления статическим напряжением скелетной мышцы по ее микродвижениям // Биофизика. 1996. -Т. 41, вып. 3.-С. 711-717.

14. Антонец В. А., Ковалева Э.П. Статистическое моделирование непроизвольных колебаний конечности // Биофизика. — 1996. — Т. 41, вып. 3. С. 704-709.

15. Армовский Ю. А., Гельфанд И. М. и др. Принципы управления движениями // Молекулярная биология. 1995. - Т. 29, № 6. - С. 1427-1435.

16. Арчвадзе JI.E. Влияние статической нагрузки на точность двигательных реакций. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Тбилиси, 1989. — 24 с.

17. Багодеева А. М. Математическое моделирование колебательных процессов в нервно-мышечных системах //Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. Киев: Институт кибернетики им. В.М. Глушкова, 1989. - 26 с.

18. Баев К. В. Нейробиология локомоции. М.: Наука, 1991. - 199 с.

19. Баевский P.M., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразвуковая и функциональная диагностика. 2001, № 3. - С. 108-114.

20. Баевский P.M. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем: методические рекомендации. М. - 2002. - 53 с.

21. Бальсевич В.К. Онтокинезиология человека. — М: Теория и практика физической культуры, 2000. 275 с.

22. Бархатова В.П., Карабанов A.B., Иванова-Смоленская И.А. Эссенциальный тремор. Патология нейротрансмиттеров // Неврол. журн. -2007. № 2. - С. 4-7.

23. Батуев A.C. Механизмы участия сенсомоторной коры в управлении движениями // Физиол. журн. СССР. 1977. Вып. 63. - С. 239-245.

24. Батуев A.C., Таиров О.П. Мозг и организация движений. Концептуальные модели. — JL: Наука, 1978. 140 с.

25. Безруких М. М. Центральные механизмы организации и регуляции произвольных движений у детей 6-10 лет. Сообщение 1. Электро физиологический анализ процесса подготовки к движениям // Физиология движения. 1997. - Т. 23, № 6. - С. 31-39.

26. Бейли Н. Математика в биологии и медицине. М.: Мир, 1970. - С. 202-223.

27. Белова Е.Л., Румянцева Н.В. Адаптация к условиям ортостатической пробы у юных спортсменов в зависимости от особеннстей тренировочного процесса // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. 2008. — № 3. — С. 21-24.

28. Белоцерковский З.Б. Взаимоотношения между частотой сердечных сокращений и кратковременной физической нагрузкой максимальной интенсивности у спортсменов // Тренер. 2005. - № 4. - С. 37-38.

29. Бернштейн Н. А. Биомеханика и физиология движений. / Под ред. В. П. Зинченко. М.: Ин-т практ. психологии; Воронеж: НПО МОДЭК, 1997. -608 с.

30. Бернштейн H.A. О построении движений. М.: Наука, 1947. - 255 с.

31. Бернштейн H.A. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990.-496 с.

32. Бочаров М.И., Дерновой Б.Ф. Биоэлектрические процессы сердца при вызванной системной вазодилатации у мужчин в условиях Севера России // Физиология человека. 2005. - Т. 31, № 1. - С. 56-60.

33. Брагинский М.Я., Балтикова A.A., Майстренко Е.В. и др. Исследование функциональных систем организма студентов Югры в условиях мышечной нагрузки методом фазового пространства // Современные наукоемкие технологии. 2010. - № 12. - С. 23-24.

34. Брагинский М.Я., Вишневский В.А., Еськов В.М и др. Компартментно-кластерный анализ показателей функциональных систем организма тренированных и нетренированных студентов Югры // Вестник новых медицинских технологий. 2006. — Т. XIII, № 2. - С. 33-35.

35. Брагинский М.Я., Добрынина И.Ю., Еськов В.М. и др. Новый метод идентификации параметров аттракторов патологических состояний организма человека на Севере РФ // Сибирский медицинский журнал (г. Иркутск). 2006. - Т. 64, № 6. - С. 29-32.

36. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Жарков Д.А., Папшев В.А. Дифференциальный датчик для регистрации высокоамплитудного тремора и возможность его использования в клинической практике // Вестник новых медицинских технологий. 2003. — Т. X, № 3. - С. 87-89.

37. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Русак С.Н. и др. Влияние хаотической динамики метеофакоров на показатели кардио-респираторной системы человека в условиях Севера // Вестник новых медицинских технологий. -2006. Т. XIII, № 1.-С. 168-170.

38. Васильева Г.С., Алексеев В.П., Кривошапкин В.Г. Климат и сердечнососудистая патология на Крайнем Севере. Якутск. — 2004. - 114 с.

39. Вейн A.M., Голубев B.JL, Берзыньш Ю.Э. Паркинсонизм. Клиника, этиология, патогенез, лечение. Рига: Зинатне, 1981.-328 с.

40. Викулов А.Д, Немиров А.Д., Ларионова Е.Л. и др. Вариабельность сердечного ритма у лиц с повышенным режимом двигательной активности и спортсменов // Физиология человека. 2005. - Т. 31, № 6. - С. 54-59.

41. Вовк Т. Б., Горго Ю.П. Биометеорология человека. СПб. - 2000. - 27 с.

42. Волокитина Т. В., Грибанов А. В. Вариабельность сердечного ритма у детей младшего школьного возраста. Архангельск: Поморский государственный университет, 2004. — 194 с.

43. Воронов Н.А. Особенности изменения реакции сердечного ритма при активации тренировочного процесса у юных волейболисток // Вестник Поморского университета. Серия: Естественные науки. 2009. - № 4. - С. 37-41.

44. Галлеев А.Р., Игнашева JI.H., Казин Э.М. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6-16 лет // Физиология человека. — 2002. — Т. 28, № 4. С. 54-58.

45. Гаязова Н.Т., Зарипов P.P. Стохастическая оценка скорости патологического тремора человека с помощью показателя Херста // Вестник Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета. — 2008.-№ 15.- С. 18-20.

46. Геворкян Э.С., Адамян Ц.И., Минасяни С.М. и др. Влияние физической нагрузки на кардиогемодинамические показатели студентов // Гигиена и санитария. 2008. - № 3. - С. 56-59.

47. Гидиков А. Микроструктура произвольных движений человека. -София: Изд-во болгарской академии наук, 1970. 196 с.

48. Гидиков А. Теоретические основы электромиографии. Л.: Наука, 1975.-212 с.

49. Голубев В. Л. Тремор // Неврологический журнал. 2003. - № 2. - С. 410.

50. Гранит Р. Основы регуляции движений. М.: Наука, 1973. - 367 с.

51. Гурфинкель В. С. Н.А. Бернштейн и современные проблемы физиологии движения: к 100-летию со дня рождения // Физиология человека. 1996. - Т. 22, № 6. - С. 124-130.

52. Гурфинкель В. С. Физиология двигательной системы // Успехи психофизиологических наук. 1994. - Т. 25, № 2. - С. 83 - 88,

53. Гурфинкель В. С., Сафронов В. А., Галь И. Г. Исследование произвольных движений руки у человека // Физиология человека. 1989. - Т. 15, №6.-С. 100-104.

54. Демидов В. А., Мавлиев Ф. А, Хаснутдинов Н. Ш. Вариабельность комплекса параметров гемодинамики у юношей и девушек, занимающихся и не занимающихся спортом // Физиология человека. 2009. Т. 35. № 1. С. 74-79.

55. Демидов В.А., Мавлиев Ф.А., Хаснутдинов Н.Ш. Медленноволновые характеристики гемодинамики у лиц юношеского возраста, занимающихся циклическими видами спорта // Вестник Тюменского государственного университета. 2007. - № 6. - С. 75-81.

56. Дещеревский В.И. Математические модели мышечного сокращения. — М.: Наука, 1977.-40 с.

57. Дмитриев Д. А. Физиологическая оценка состояния организма детей в зависимости от экологических условий // Экология человека. 1999. - № 1. — С.55-57.

58. Дубровский В.И. Спортивная медицина. М.: ВЛАДОС, 1998. — 480 с.

59. Еськов В. М. Компартментно-кластерный подход в исследованиях биологических динамических систем (БДС). Монография. Часть I. — Самара: НТЦ, 2003. - 198 с.

60. Еськов В. М., Брагинский М. Я., Климов О. В. К вопросу о произвольном в непроизвольном микродвижении конечности человека (треморе) // Вестник новых медицинских технологий. 2002 - № 3. - С. 24.

61. Еськов В. М., Жарков Д. А., Филатова О. Е. Исследование влияния фенибута на амплитудно-частотную характеристику треморограмм учащихся старших классов города Сургута // Вестник новых медицинских технологий. -2002. -№ 3. С. 26-28.

62. Еськов В. М., Папшев В.А., Еськов В. В. Измерение биомеханических параметров непроизвольных движений человека // Вестник новых медицинских технологий. 2002. - № 1. - С. 27.

63. Еськов В.М. и др. Реабилитационно-восстановительные технологии в физической культуре, спорте, восстановительной, клинической медицине и биологии. Тула, 2004. - С. 243-275.

64. Еськов В.М. и др. Синергетика в клинической кибернетике,- Ч. 1. -Самара: ООО «Офорт», 2006.

65. Еськов В.М. и др. Экологические факторы ХМАО: Ч. II. Самара: Офорт, 2004 - 172 с.

66. Еськов В.М., Еськов В.В., Майстренко Е.В. и др Расчет степени синергизма в кардио-респираторной системе в условиях перепада температуры окружающей среды // Вестник новых медицинских технологий. 2010. - Т.ХУИ, № 3. - С. 118-121.

67. Еськов В.М., Баев К.А., Балтиков А.Р. и др. Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов lOFPbl в условиях выполнения физической-нагрузки // Вестник новых медицинских технологий. 2008. - Т. XV, № 4. - С. 203-206.

68. Еськов В.М., Брагинский М.Я. Алгоритм анализа нормального или патологического изменения треморограмм человека в условиях статических или динамических нагрузок. М.: РОСПАТЕНТ, 2000. - Свид. № 2000610599.-1 л.

69. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Е.В. Майстренко и др. Диагностика физиологических функций женщин-пловцов Югры методом расчета матриц межкластерных расстояний // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. — 2010. Т. 9, № 3. - С. 500-504.

70. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Майстренко Е.В. и др. Дифференциальный датчик для регистрации высокоамплитудного тремора. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 24920. — М.: РОСПАТЕНТ, 2002. 1с.

71. Еськов В.М., Еськов В.В., Филатова O.E. Диагностика фазотона мозга путем изучения характерных частот в треморограммах человека с помощью вычислительного комплекса // Вестник новых медицинских технологий. — 2001.-Т. VIII, №4.-С. 15-18.

72. Еськов В.М., Живогляд Р.Н., Попов Ю.М., Филатов М.А. Системная трактовка понятия фазатона мозга человека применительно к норме и патологии // Вестник новых медицинских технологий. 2005 - T.XI, № 1. — С. 14-17.

73. Еськов В.М., Зилов В.Г., Григорьев А.И., Хадарцев A.A. Новые подходы в теоретической биологии и медицине на базе теории хаоса исинергетики // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2006 Т.5, № 3. - С. 617-622.

74. Еськов В.М., Климов О.В., Баев К.А. и др. Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов Югры в условиях выполнения физической нагрузки // Вестник новых медицинских технологий.- 2008 Т. XV, № 4 - С. 203-206.

75. Еськов В.М., Климов О.В., Е.В. Майстренко и др. Параметры квазиаттракторов поведения вектора состояния организма пловцов // Вестник новых медицинских технологий. 2009. - Т. XVI, № 4. - С. 24-26.

76. Еськов В.М., Климов О.В., Филатова O.E. Состояние функций организма учащихся Ханты-Мансийского автономного округа Югры. — 2009. -163 с.

77. Еськов В.М., Устименко A.A., Ануфриев A.C., Еськов В.В., Третьяков С.А. Кластерный анализ вектора состояния биосистем // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614364 от 22 июня 2009 г.

78. Еськов В.М., Филатова O.E. Экологические факторы Ханты-Мансийского автономного округа: Часть I Самара: ООО Офорт, 2004. (гриф РАН). - 182 с.

79. Еськов В.М., Филатова O.E., Филатов М.А., Химикова О.И. Системный анализ параметров сенсомоторных реакций учащихся представителей пришлого и коренного населения Югры // Вестник новых медицинских технологий. - 2008 - Т. XV, № 4. - С. 206-208.

80. Жариков Е.В. Динамика физической работоспособности юных пловцов в годичном цикле подготовки под воздействием различных тренировочных средств // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. 2009. - № 3. -С. 17-20.

81. Жужгов А.П. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов различных видов спорта: автореф. дис. канд. биол. наук. — Казань, 2003 . 24 с.

82. Зарубин Ф. Е. Вариабельность сердечного ритма: стандарты, измерения, показатели, особенности метода // Вестник аритмологии. ЗАО "Институт кардиологической техники". 1998. - № 10. - С. 25-30.

83. Захарова Н. Ю., Михайлов В. П. Физиологические особенности вариабельности ритма сердца в разных возрастных группах // Вестник аритмологии. 2004. — № 36. — С. 23-26.

84. Зиятдинова А.И., Вагапова A.M. Влияние мышечных нагрузок на показатели насосной функции сердца // Теория и практика физической культуры. 2008. № 3. - С. 85-88.

85. Иванов Е.А. К структуре двигательного навыка оператора. Методические вопросы и техническое обеспечение физиологического эксперимента. М.: Наука, 1976. — 164 с.

86. Игишева JI.H., Казин Э.М., Галеев А.Р. Влияние умеренной физической нагрузки на показатели сердечного ритма у детей младшего и среднего школьного возраста // Физиология человека. 2006. - Т. 32, № 3. - С. 55-61.

87. Иорданская Ф.А., Юдинцева М.С. Мониторинг здоровья и функциональная подготовленность высококвалифицированных спортсменов в процессе учебно-тренировочной работы и соревновательной деятельности. -М.: Советский спорт, 2006. 183 с.

88. Иоффе М.Е. Кортикоспинальные механизмы инструментальных двигательных реакций. М.: Наука, 1975. - 284 с.

89. Казначеев В.П., Казначеев C.B. Адаптация и конституция человека. -Новосибирск: Наука, 1986. 140 с.

90. Кайсина И.Г., Сизова E.H., Циркин В.И. Зависимость вариабельности сердечного ритма от сезона года у 11-13 летних девочек // Физиология человека. М.: Академиздатцентр "Наука" РАН, 2005. - Т. 31, № 4. - С. 4349.

91. Карпин В.А., Катюхин В.Н., Гвоздь Н.Г., Пасечник A.B. Современные медико-экологические аспекты урбанизированного Севера. М., 2003. - 100 с.

92. Киселев А.Р., Киричук В.Ф., Гриднев, В.И., Колижирина О.М. Оценка вегетативного управления сердцем на основе спектрального анализа вариабельности сердечного ритма // Физиология человека. 2005. Т. 31, № 6. -С. 37-43.

93. Козлова В.В., Пшенцова И.Л., Хисамова A.B., Филатов М.А. Сравнительный системный анализ показателей-респираторной системыучащихся г. Сургута и г. Самары в рамках теории хаоса // ВНМТ — 2007.-XIV,№ 1-е.29-31. ■' .

94. Курганская M. Е. Временные параметры- теппинга и мануальная асимметрия-// Физиология:человека. 1997. - Т. 23', № 6. - С. 40-43".

95. Курганский А. В. Моторное программирование в бимануальном ритмическом теппинге // Физиология человека. 1996: - Т. 22, № 4. - С. 4449.

96. Курганский А. В., Бодон А. М. Пространственно-временная структура графических движений// Физиология человека. 1998.- Том 24, № 4. - С. 92100. . , .

97. Мамий В.И. Спектральный анализ и интерпретация спектральных составляющих колебаний ритма сердца,// Физиология человека. 2006. - Т: 32. - № 2. - С. 52-60. ;

98. Матвеев В.И. Способ диагностики непроизвольных движений конечности и устройство для проведения, исследований // Патент РФ №• 2028080. Москва. - 1995.

99. Меерсон Ф. В., Пшенникова M.F. Адаптация, к стрессорным и физическим нагрузкам. —М:: Медицина; 1988.:—256 с. . . .

100. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: защитные перекрестные эффекты адаптации. — М.: Медицина, 1993. — 197 с.

101. Мельников А.Х., Веневцева IO.JI., Корнеева JT.H. Показатели вариабельности ритма сердца в оценке уровня адаптации лиц молодого возраста // Вестник аритмологии. 2000; № 16. - С. 53-55.

102. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода. — Иваново: Нейрософт, 2000. 200 с.

103. Михайлов Н.Ю., Толмачев Г.Н., Шепелев И.Е. и др. Высокочастотные колебания в- сигнале пульсовой волны и их связь с адаптационными реакциями // Биофизика. — 2008. — Т. 53; Вып. 3, — С. 482-487 '

104. Москалюк H.G., Говорухина A.A. Влияние экстремальных факторов ХМАО-Югры на функциональное состояние организма спортсменов пловцов. // Вестник Сургутского государственного педагогического университета. -2009. № 1. — С. 54-58.

105. Наумова В. В., Земцова Е. С. Показатели кровообращения и вариабельность сердечного ритма при трех типах гемодинамики в юношеском возрасте // Вестник Российской академии медицинских наук. -Издательство "Медицина" 2008. - № 3. -С. 6-9; :

106. Неголюк Ю.И., Карпин В.А., Пр91<опьев М.Н. и др. Развитие неотложных состояний у больных терапевтического профиля в различные периоды геомагнитной активности . // Сибирский медицинский журнал (г. Иркутск). 2006.- Т. 63, № 5. - С. 54-57.

107. Непронова ОЮ., Водолажская М.Г. Прогнозирование резервных возможностей юных спортсменов с учетом нормальной метеочувствительности // Кубанский научный медицинский вестник. 2009. - № 2. — С. 106-111.

108. Новотоцкий-Власов.В.Ю., Ковалев В.П. Способ определения момента начала движения с высокой точностью по механограмме. / В кн. Психофизиологические исследования функционального состояния человека-оператора. -М.гНаучная мысль, 1993.- С. 138-144.

109. Новое в синергетике: Взгляд в . 3-е тысячелетие ./ Под ред.: Г.Г. Малинецкого, С.П. Курдюмова. -М.: Наука, 2002. 478 с.

110. Окулов Т.С., Кондратьева М.Н., Совершаева C.JI. Реакция; сердечнососудистой системы на дозированные изометрические нагрузки, у квалифицированных спортсменов // Экология человека. — 2009. № 2. - С. 50-52.

111. Панкова Н. Б., Богданова Е. В., Любина Б. Г и др. Влияние двигательной нагрузки на возрастную динамику функционального созревания вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы подростков // Физиология человека. 2009. — Т. 35, № 3. - С. 316-324.

112. Полатайко Ю.А., Радыш И.В. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов в годичном цикле подготовки // Вестник Оренбургского государственного университета. — Оренбург. — 2005. — № 2. — С. 141-142.

113. Поллак Дж. Механизм мышечного сокращения: по пути, проложенному академиком Г. М. Франком (ст. из США) // Биофизика. -1996.-Т. 41, вып. 1.- С. 2-7.

114. Поскотинова Л.В., Дёмин Д.Б., Кривоногова Е.В. Соотношение показателей сердечного ритма и эндокринного статуса у подростков на севере в процессе полового созревания // Экология человека. 2009. - № 7. -С. 27-32.

115. Пригожин И., Стингере Е. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой / Пер. с англ. Под общ. ред. В.И. Аршинова, Ю.Л. Климонтовича., Ю.В. Сачкова. -М.: Прогресс, 1986.-432 с.

116. Рагозин А. Н. Информативность спектральных показателей вариабельности сердечного ритма // Вестник аритмологии. 2001. - № 22. -С. 37-40.

117. Разработка методик и макетов устройств акселерометрического контроля движений головы, туловища и конечностей человека. (Отчет о НИР) // ИПФ АН СССР, Рук. Антонец В.А., № гос. per. 01.9.10.053067, инв. №> 02.9.10.052052, Н.Новгород, 1991.

118. Романов С.П., Ноздрачев А.Д., Дик O.E. Анализ различий физиологического и паталогического тремора пальцев руки человека // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. - № 4. - С. 364-367.

119. Романов С.П., Ноздрачев А.Д., Дик O.E. Энергетические и фрактальные характеристики физиологического и патологического тремора руки человека // Физиология человека. 2010. - № 2. - С. 92-100.

120. Рябыкина Г.В., Соболев A.B. Вариабельность ритма сердца. М.: Оверлей, 2001.-200 с.

121. Сафронов В.А., Шевелев И.Н., Шабалов В.А., Панин В.В. К вопросу о локализации тремора // Физиология человека. 2001. - Том 27, № 4. - С. 7781.

122. Серебрякова Н. Г. Динамика спектральной структуры микродвижений при кинезотерапии начальных стадий искривления позвоночника // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М. — 1995. — 22 с.

123. Сеченов И.М. Рефлексы головного мозга / В сб.: Физиология нервной системы.-T. 1.-М.- 1952.- С. 116-183.

124. Сидоренко Н. П. Некоторые новые возможности кинетической теории мышечного сокращения В. Н. Дещеревского // Биофизика. — 1996. — Т. 41, вып. 1.-С. 33-90.

125. Ситдиков Ф. Г., Шайхелисламова М. В., Ситдикова А. А. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и особенности вегетативной регуляции сердечного ритма у младших школьников // Физиол. человека. 2006. - Т. 32, № 6. - С. 22-27.

126. Скворцова В.И., Иванова Г.Е., Скворцов Д.В. и др. Исследование биомеханики движений комплекса онтогенетически ориентированной кинезотерапии // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2010. - № 5.-С. 13-18.

127. Скоринкин А. И. Механизм организации некоторых типов целенаправленных движений // Высшая нервная деятельность. 1996. - Т. 46, вып. 6,-С. 1008-1017.

128. Скупченко В. В. Мозг, движение, синергетика. Владивосток.: Изд-во Дальневосточного университета, 1989.-220 с.

129. Скупченко В. В. Фазатонный мозг. Монография. — Хабаровск. ДВО АН СССР, 1991 г. 144 с.

130. Скупченко В. В., Балаклеец Р. М. Особенности структурно-функциональной организации двигательной системы и синдромы поражения.- Самара: СамГМУ, 1998. 48 с.

131. Скупченко В. В., Милюдин Е. С. Фазотонный гомеостаз и врачевание.- Самара: СамГМУ, 1994. 256 с.

132. Смолянинов В.В. Структура, функция, управление системно-конструктивный подход // Биологические мембраны. - 1997. - Т. 41, № 6, -С. 574-583.

133. Снежицкий В.А. Методологические аспекты анализа вариабельности сердечного ритма в клинической практике // Медицинские новости. — 2004. — №9.-С. 37-43.

134. Солодков A.C., Левшин И.В., Поликарпочкин А.Н. и др. Физиологические механизмы и закономерности восстановительных процессов в спорте в различных климатических и географических условиях // Экология человека. 2010. - № 6. - С. 36-41.

135. Солонин Ю. Г. Гемодинамика, выносливость и психомоторика у жителей разных широт в контрастные периоды года // Физиология человека.- 1996. Т. 22, № 23. - С. 113-117.

136. Степанова Г. К., Дмитриева С. М., Устинова М. В. Вариабельность сердечного ритма в различные сезоны года у юношей-якутов // Дальневосточный медицинский журнал. 2010. - № 2. - С. 105-108.

137. Стингере Е., Пригожин И. Познание сложного. М.: Изд-во УРСС, 2003.-342 с.

138. Стрельникова C.B., Пантелеева Н.И., Яцечко Т.В. и др. Реакция кардиореспираторной системы юных спортсменов и нетренированных подростков г. Сыктывкара на субмаксимальную физическую нагрузку // Экология человека. 2010. - № 7. - С. 25-29.

139. Судаков К.В. Системные механизмы эмоционального стресса. М.: Медицина. - 1981. -229 с.

140. Судаков К.В., Синичкин В.В., Хасанов A.A. Вегетативные реакции человека при разных режимах тепло-холодовых воздействий в условиях сауны // Физиология человека. 1987. - Т. 13. -№ 1. - С. 113-120.

141. Талибов А.Х. Влияние хронического физического перенапряжения на организм спортсменов // Адаптация в спорте: состояние, перспективы, проблемы. СПб., 2009. - С. 230.

142. Трембач А. Б., Гутман С. Р., Назаренко Е. В., Тройская А. С., Спицкая Я. Е. Биомеханическая и нейрофизиологическая характеристики произвольных ритмических движений человека // Биофизика. 1996. - Т. 41, вып. З.-С. 1336- 1339.

143. Тристан В.Г. Двигательная активность, временная регуляция жизнедеятельности и уровень здоровья человека. Омск: СибГАФК, 1994. -144 с.

144. Фарфель B.C. Управление движениями в спорте. М.: Изд-во ФиС, 1975.-276 с.

145. Фиднер JI.H. Управление координацией движения. М.: Наука, 1971. -158 с.

146. Филатова М.А. Метод фазовых пространств в моделировании психофизиологических функций учащихся Югры / Под ред. В.М. Еськова. — Самара: ООО "Офорт", 2010. 129 с.

147. Фромберг Э.М., Сабитов К.А., Ямпольский B.C. Треморометр. Авторское свидетельство № 1407482 СССР. Опубл. 1988, Бюл. № 25.

148. Хакен Г. Принципы работы головного мозга. М.: PerSe., 2001. - 352 с.

149. Хаспекова Н.Б. Диагностическая информативность мониторирования вариабельности ритма сердца // Вестник аритмологии. — 2003. — № 32. — С. 15-23.

150. Херхулидзе Т.Д., Карпенко M.JI. Радиолокационная установка для определения микродвижений звеньев тела человека / В кн. Приборы и методы в спортивной тренировке и эксперименте. JL, 1969. — С. 57- 62.

151. Чеснокова В.Н. Сезонные особенности организации системной гемодинамики у юношей северного региона // Вестник Поморского университета. Серия: Естественные науки. 2009. № 1. - С. 20-27.

152. Чеснокова В.Н. Особенности вегетативного гомеостаза у юношей в динамике сезонов года на Европейском Севере // Материалы всеросс. науч.-практ. конф. Екатеринбург, 2007. - С. 388-392.

153. Чеснокова В.Н., Мосягин И.Г. Сезонная динамика параметров кардиреспираторной системы у юношей, проживающих на европейском севере России // Экология человека. 2009. - № 8. - С. 7-11.

154. Чижевский A. JI. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. - 368 с.

155. Шанина Е.Г. Копьютерная пальцевая треморография -вспомогательный метод оценки состояния вегетативных функций // Сибирское медицинское обозрение. -2010.-№1.-С. 67-71.

156. Шеповальников А.Н., Цицерошин М.Н., Апанасионок B.C. Формирование биопотенциального поля мозга человека. М.: Наука, 1992. — 194 с.

157. Шубочкина Е.И., Золина З.М., Варламов В.А. Устройство для записи тремора кисти / В кн. Физиологические методы исследования трудовых процессов. М., 1969. - С. 73-76.

158. Alves N., Chau Т. Stationarity distributions of mechanomyogram signals from isometric contractions of extrinsic hand muscles during functional grasping // Journal of Electromyography and Kinesiology. 2008. - V. 18, № 3. - P. 509-515.

159. Annett M. The right-shift theory of a genetic balanced polymorphism for Cerebral Dominance and Cognitive Processing // Current Psychology of Cognition. 1995. - Vol. 14, №. 5. -P. 427 - 480.

160. Atlaoui D, Pichot V, Lacoste L, Barale F, Lacour JR, Chatard JC. Heart rate variability, training variation and performance in elite swimmers // Int J Sports Med. 2007. - № 28(5). - P. 394-400.

161. Aubert AE, Beckers F, Ramaekers D. Short-term heart rate variability in young athletes I I J Cardiol. -2001. -№ 37. P. 85-8.

162. Aubert AE, Seps B, Beckers F. Heart rate variability in athletes // Sports Med. -2003. -№ 33 (12). P. 889-919.

163. Baker M. Slow orthostatic tremor in Multiple Sclerosis // Movement Disorders. -2009. -V. 24. № 10. - P. 1550-1552.

164. Bonifazi M, Sardella F, Lupo C. Preparatory versus main competitions: differences in performances, lactate responses and pre-competition plasma Cortisol concentrations in elite male swimmers // Eur J Appl Physiol. 2000. - № 82(5-6) . -P. 368-73.

165. Borresen J, Lambert MI. Autonomic control of heart rate during and after exercise : measurements and implications for monitoring training status // Sports Med. 2008. - № 38(8). - P. 633-46.

166. Burke David, Adams Richard W., Skuse Nevell F. The effects of voluntary contraction on the H reflex of human limb muscles // Brain. 1989. - Vol. 112, № 2. -P. 417-433.

167. Carter JB, Banister EW, Blaber AP. Effect of endurance exercise on autonomic control of heart rate // Sports Med. 2003. 33(1) . -P. 33-46.

168. Chen Y., Rangarajan G., Feng J., Ding M. Analyzing multiple nonlinear time series with extended Granger causality // Physics Letters A. 2004. — Vol. 324, № l.-P. 26-34.

169. Cheyne D., Endo H., Takeda T., Weinberg H. Sensory feedback contributes to early movement-evoked during voluntary finger movements in humans / Brain Research. 1997, № 771. - P. 196 - 202.

170. Cheyne D., Weinberg H. Neuromagnetic fields accompanying unilateral finger movements: pre-movement and movement-evoked fields.// Exp. Brain. Res. 1989. - Vol. 78, № 3. -P. 604-612.

171. Cook C.M., Thomas A.W., Prato F.S. Resting EEG is affected by exposure to a pulsed ELF magnetic field // Bioelectromagnetics. 2004. - Vol. 25(3). - P. 196-206.

172. Dalla Pozza R, Kleinmann A, Bechtold S, Kozlik-Feldmann R, Daebritz S, Netz H. Calculating sympathovagal balance from heart rate variability: are there alternatives in adolescents // Acta Cardiol. 2006. - № 61(3). - P. 307-12.

173. Dearani J.A., Orszulak T.A., H.V. Schaff et. al. Results of allograft aortic valve replacement for complex endocarditis // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. — 1997. -Vol. 113.-№ 2.-P. 285-291.

174. Deng H., Le W., Guo Y. ct al. Extended study of A265G variant of HS1BP3 in essential tremor and Parkinson disease // Neurology. 2005. - Vol. 65. - P. 650-653.

175. Deng H., Le W., Jankovic J. Genetics of essential tremor // Brain. 2007. -Vol. 6.-P. 350-359.

176. Derman O, Cinemre A, Kanbur N, Do^yan M, Kilir M, Karaduman E. Effect of swimming on bone metabolism in adolescents // Turk J Pediatr. 2008. -№(2).-P. 149-54.

177. Deuschl G., Raethjen J., Lindemann M., Krack P. The pathophysiology of tremor // Muscle Nerve. 2001. - Vol. 24. - P. 716-735.

178. Earhart G.M., Clark B.R., Tabbal S.D., Perlmutter J.S. Gait and balance in Essential Tremor: variable effects of bilateral thalamic stimulation // Movement Disorders. -2009. -V. 24, № 3. P. 386-391.

179. Endo T., Okuno R., Yokoe M., Akazawa K., Sakoda S. A novel method for systematic analysis of rigidity in Parkinson's disease // Movement Disorders. -2009. V. 24, № 15. - P. 2218-2224.

180. Evarts E. V. Central of voluntary movement by the brain. In: Psychiatry and Biol. Hum. Brain. New York, 1981. - P. 139- 164.

181. Feldman U. and Bhattacharya J. Predictability improvement as an asymmetrical measure of interdependence in bivariate time series // Int. J. of Bifurcation and Chaos. 2004. - Vol. 14, № 2. - P. 505-512.

182. Frank M.W., Mavroudis C., Backer C.L., Rocchini A.P. Repair of mitral valve and subaortic mycotic aneurysm in a child with endocarditis // Ann. Thorac. Surg. 1998. - Vol. 65, № 6. -P. 1788-1790.

183. Freeman JV, Dewey FE, Hadley DM, Myers J, Froelicher VF. Autonomic nervous system interaction with the cardiovascular system during exercise // Prog Cardiovasc Dis. 2006. - № 48(5) - P. 342-62.

184. Gallo JTenior L, Maciel BC, Marin-Neto JA, Martins LE. Sympathetic and parasympathetic changes in heart rate control during dynamic exercise induced by endurance training in man // Braz J Med Biol Res. 1989. - № 22(5). - P. 631-43.

185. Gandhi O.P., Kang G., Wu D., Lazzi G. Currents induced in anatomic models of the human for uniform and nonuniform power frequency magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2001. - Vol. 22(2). - P. 112-118.

186. Gates D.H., Dingwell J.B. Peripheral neuropathy does not alter the fractal dynamics of stride intervals of gait // J. Appl. Physiol. 2007. - V. 102, № 3. - P. 965-977.

187. Grillner S. The motor infrastructure: from ion channels to neuronal networks // Nature Rev. Neurosci. 2003. - V. 4. - P. 573-588.

188. Hallett M. Overview of human tremor physiology // Movement Disorders. -Vol. 13, Issue S3.-P. 43-57.

189. Heart rate variability. Standard of measurement, physiological, and clinical use. Task Force of European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology // Europ. Heart J. 1996. - Vol. 17. - P. 354-381.

190. Hellwig B., Häußler S., Schelter B., Lauk M., Guschlbauer B., Timmer J., Lucking C.H. Tremor-correlated cortical activity in essential tremor // The Lancet. -2001.-Vol 357.- P. 519-527.

191. Higgins J.J., Lombardi R.Q., Pucilowska J. et al. HS1-BP3 gene variant is common in familial essential tremor // Movement Disorders. — 2006. Vol. 21. -P. 306-309.

192. Higgins J.J., Lombardi R.Q., Pucilowska J. et al. A variant in the HS1-BP3 gene is associated with familial essential tremor // Neurology. 2005. - Vol. 64. -P. 417-421.

193. Ishida R, Okada M. Analysis of correlation between physical training and autonomic function by using multivariate analysis: establishing an indicator of health // Rinsho Byori. 2001 . - № 49(11). - P. 1162-5.

194. Jain S., Lo S. E., Louis E. D. Common misdiagnosis of a common neurological disorder: how are we misdiagnosing essential tremor // Arch. Neurol. -2006. -№62(8).-P. 1100-4.

195. Jeanneteau F., Funalot B., Jancovic J. et al. Afunctional variant of the dopamine D3 receptor is associated with risk and age-at-onset of essential tremor // PNAS.- 2006. -Vol. 103.-P. 10753-10758.

196. Karabulu N., Özer N., Erci B., Özdemir S. Symptom clusters and experiences of patients with cancer // Journal of Advanced Nursing. 2010. Vol. 66, №5.-P. 1011-1021.

197. Kling U. Stimulation neuronaler impulsrhythmen. Zur Theorie der Netzwerke mit cyclischen Hemmverbindungen.—Kybernetic. 1971. - № 1. -P. 123 -139.

198. Kornecki Stefan, Nowacki Zbigniew, Zawadzki Jerzy. A device for investigation of the stabilizing of muscles under dynamic conditions // Biomech. B. Amsterdam. 1998. -Vol. 11. -P. 994-998.

199. Kumru H. et al. Dual task interference in psychogenic tremor // Mov. Disord. 2007. - № 22(14). - P. 2077-82.

200. Lauschke J, Maisch B Athlete's heart or hypertrophic cardiomyopathy // Clin Res Cardiol. 2009. - № 98(2). - P.80-8.

201. Le F.K., Kannakeril P.J., Kadish A.H., Goldberger J.J. Heart rate variability after exercise is related to recovery of parasympathetic tone // Journal of the American College of Cardiology. -2002. T. 39. P. 100-101.

202. Levy J., Nagylaki T. A Model for the Genetics of Handedness // Gene tics. University of Texas Press, 1976. P. 22 - 28.

203. Lewis E.R, Cited by P.N. Green. Problems of organization of motor system / In: Progress. Theoretical Biology. New York London. - 1972. - P. 303 -338.

204. Malliani A, Pagani M, Lombardi F, Cerutti S. Cardiovascular neural regulation explored in the frequency domain // Circulation. 1991. - № 84. - P. 1482-92.

205. Manabe Y., Honda E., Shiro Y. et al. Fractal dimension analysis of static stabilometry in Parkinson"s disease and spinocerebellar ataxia // Neurological Research. -2001.-V. 23. -P. 397-406.

206. Mandigout S., Melin A., Fauchier L., N'Guyen L.D., Courteix D., Obert P. Physical training increases heart rate variability in healthy prepubertal children // European Journal of Clinical Investigation. -2002. T. 32, № 7. - P. 479-487.

207. Mattocks C, Deere K, Leary S, Ness A, Tilling K, Blair SN, Riddoch C. Early life determinants of physical activity in 11 to 12 year olds: cohort study // Br J Sports Med. -2008. -№ 42(9). P. 721-4.

208. McAuley J.H., Marsden C.D. Physiological and pathological tremors and rhythmic central motor control // Brain. 2000. - V. 123. - № 8. P. 1545-1559.

209. Munir S, Jiang B, Guilcher A, Brett S, Redwood S, Marber M, Chowienczyk P. Exercise reduces arterial pressure augmentation through vasodilation of muscular arteries in humans //Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2008. - № 294. -P. 1645-50.

210. Ottaviani C., Shapiro D., Goldstein I.B., Davydov D.M. Autonomic stress response modes and ambulatoiy heart rate level and variability // Journal of Psychophysiology. 2008. - T. 22, № 1. - C. 28-40.

211. Pakkala A, Veeranna N, Kulkarni SB. A comparative study of cardiopulmonary efficiency in athletes and non-athletes // J Indian Med Assoc. -2005.-№ 103(10)-P. 522-7.

212. Pichot V, Busso T, Roche F, Garet M, Costes F, Duverney D, Lacour JR Autonomic adaptations to intensive and overload training periods: a laboratory study // Med Sci Sports Exerc. 2002. - № 34(10). - P. 1660-6.

213. Porter K., Ahlgren J., Stanley J., Hay ward L.F. Modulation of heart rate variability during severe hemorrhage at different rates in conscious rats // Autonomic Neuroscience. 2009. - Vol. 150, № 1-2. - P. 53-61.

214. Pumprla J., Howorka K., Groves D., Chester M., Nolan J. Functional assessment of heart rate variability: physiological basis and practical applicatios // International Journal of Cardiology. -2002. Vol. 84, № 1. - P. 1-14.

215. Quinn N.P. Levodopa reversible loss of Piper rhythm in Parkinson"s disease // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2001. - V. 70. - P. 471-487.

216. Rasouli G., Rasouli M., Lenz F.A. et al. Fractal characteristics of human parkinsonian neuronal spike trains // Neuroscience. 2006. - V. 139, № 3. — P: 1153-1163.

217. Roels B, Schmitt L, Libicz S, Bentley D, Richalet JP, Millet G. Specificity of V02MAX and the ventilatory threshold in free swimming and cycle ergometry: comparison between triathletes and swimmers // Br J Sports Med. 2000. — № (12).-P. 965-8.

218. Rozmar J., Bartolic A., Ribazic S.A new method for selective measurement of joint movement in hand tremor in Parkinson's disease patients // J Med. Eng. Technol. 2007. - № 31 (4). - P. 3 05-11.

219. Scafetta N., Moon R.E., West B.J. Fractal response of physiological signals to stress conditions, environmental changes, and neurodegenerative diseases // Complexity. 2007. -V. 12, № 5. - P. 12-18.

220. Schmitt L, Hellard P, Millet GP, Roels B, Richalet JP, Fouillot JP. Heart rate variability and performance at two different altitudes in well-trained swimmers // Int J Sports Med. 2006. - № 27(3). - P. 226-31.

221. Seiler S, Haugen O, Kuffel E.Autonomic recovery after exercise in trained athletes: intensity and duration effects // Med Sci Sports Exerc. 2007. -№' 39(8). -P. 1366-73.

222. Sekine M., Akay M., Tamura T. et al. Fractal dynamics of body motion in patients with Parkinson"s disease // J. Neural Eng. 2004. - V. 1. - P. 8-14.

223. Sekine M., Tamura T., Akay M. et al. Discrimination of walking patterns using wavelet-based fractal analysis // Neural Systems and Rehab. Eng. IEEE Trans.-2002.- V. 10,№3.-P. 188-194.

224. Shatunov A., Jancovic J., Elble R. et al. A variant in the HS1-DP3 gene is associated with familial essential tremor // Neurology. 2005. - Vol. 65. - P. 1994-1996.

225. Shiba Y., Nitta E., Hirono C., Sugita M., Iwasa Y. Evaluation of mastication-induced change in sympatho-vagal balance through spectral analysis of heart rate variability // Journal of Oral Rehabilitation. 2002. - T. 29, № 10. -C. 956-960.

226. Spiegel, J. et al.. J Neurol. Transm. 2007. - № 114(3). - P. 331-5.

227. Stephens J.A., Usherwood T.P. The mechanical properties of human motor unit with special reference to their fatigability and recruitment threshold // Brain Res., 1977. Vol.125, № 1.-P. 91-97.

228. Taylor AC, McCartney N, Kamath MV, Wiley RL. Isometric training lowers resting blood pressure and modulates autonomic control // Med Sci Sports Exerc. -2003.-№35(2).-P. 251-6.

229. Thomas A. W., Drost D.J., Prato F.S. Human subjects exposed to a specific pulsed (200 microT) magnetic field: effects on normal standing balance // Neurosci. Lett. -2001. Vol. 297. - P. 121-133.

230. Timmer J., Haussler S., Lauk M., Lucking C.-H. Pathological tremor: deterministic chaos or nonlinear stochastic oscillators // Chaos. — 2000. — Vol. 10, № 1.- P. 278-284.

231. Van Baak MA, Koene FM, Verstappen FT. Exercise haemodynamics and maximal exercise capacity during beta-adrenoceptor blockade in normotensive and hypertensive subjects // Br J Clin Pharmacol. 1988. - № 25. - P. 169-77.

232. Vaniushin IuS, Sitdikov FG. Adaptation of the cardiac activity to physical exercise of increasing power in adolescents // Fiziol Cheloveka. — 2001. № 27(2) .-P. 91-7.

233. Vinet A, Beck L, Nottin S, Obert P. Effect of intensive training on heart rate variability in prepubertal swimmers // Eur J Clin Invest. 2005. — № 35(10) — P. 610-4.

234. Wilkinson IB, MacCallum H, Flint L, Cockcroft JR, Newby DE, Webb DJ. The influence of heart rate on augmentation index and central arterial pressure in humans // J Physiol: 2000. - Vol. 525. Pt. 1. - P. 263-70.

235. Yataco AR, Fleisher LA, Katzel LI. Heart rate variability and cardiovascular fitness in senior athletes // Am J Cardiol. 1997. - № 80 (10) - P. 1389-91.

236. Yoshitatsu M., Ohtake S. et al. Assessment of autonomic reinnervation of cardiac crafts by analysis of heart rate variability // Transplantation Proceedings. — 2000. Vol. 32, № 7. - P. 2383-2385.

Информация о работе

Майстренко, Елена Викторовна
доктора биологических наук
Сургут, 2011
ВАК 03.01.02

Диссертация

Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы