Биоинформационный анализ функционального и психологического состояния спортсменов экстремальных видов спорта в Югре

Мыльченко, Иван Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биоинформационный анализ функционального и психологического состояния спортсменов экстремальных видов спорта в Югре
ВАК РФ 03.01.09, Математическая биология, биоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Биоинформационный анализ функционального и психологического состояния спортсменов экстремальных видов спорта в Югре"

На правах рукописи

МЫЛЬЧЕНКО Иван Васильевич

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНОВ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВИДОВ СПОРТА В ЮГРЕ

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

12 ДЕК 2013

Сургут-2013

005543426

Работа выполнена в ГОУ ВПО ХМАО-Югры «Сургутский государственный педагогический университет» в научно-исследовательской лаборатории «Здоровый образ жизни и охрана здоровья»

Научный руководитель: Попова Марина Алексеевна

доктор медицинских наук, профессор завкафедрой госпитальной терапии ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры»

Официальные оппоненты: Медведев Илья Николаевич

доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой адаптивной физической культуры и медико-биологических наук «Курский институт социального образования» (филиал) ФГБОУ ВПО «Российский государственный социальный университет»

Химнкова Ольга Измаиловна

кандидат биологических наук, преподаватель кафедры естественных наук МБГОУ гимназии №2, г.Сургут

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет»

Защита состоится «29» декабря 2013 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.005.05 при ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» по адресу: 628412, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке «Сургутского государственного университета Ханты-Мансийского автономного округа -Югры» по адресу: 628412, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

Автореферат разослан « 28 » ноября 2013 г. Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат биологических наук /^Р -> С.Н. Русак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Экстремальный характер климатических факторов в северных регионах России оказывает негативное воздействие на формирование адаптационных механизмов организма человека (Буганов A.A., 2006; Кочан Т.И., 2007; Гапон Л.И., 2009). Поддержание удовлетворительного состояния вегетативных функций является важнейшим показателем успешности процессов адаптации, особенно при оценке эффективности различных видов спортивных нагрузок (Агаджанян H.A. и др., 2007; Agelink M.W., 2001). Сердечный ритм является индикатором многих отклонений, возникающих в регуляторных системах, и может рассматриваться как наиболее ранний прогностический признак нарушения адаптационного процесса при спортивной подготовке (Рябыкина Г.В. и др., 2001, Агаджанян H.A. и др., 2009). В спортивной практике оценка показателей вариабельности ритма сердца и центральной нервной системы позволяет подойти к научному прогнозированию физических возможностей спортсменов, решать вопросы профессионального отбора для занятий спортом, более рационально строить режим тренировок и контролировать функциональное состояние (Михайлов В.М., 2002, Дидур М.Д. и др., 2009).

В последнее время отмечается повышение интереса к изучению вопросов диагностики психофункционального состояния как неотъемлемой части комплексного контроля спортсменов, профессиональная деятельность которых может использоваться для моделирования реальных экстремальных условий (Михайлов В.М., 2002). Занятия экстремальными видами спорта воздействуют на организм человека комплексом стресс-факторов, требующих высокой функциональной и психологической выносливости (Дикий И.С. 2007, Пухняк Д.В. и др., 2011).

Необходим системный подход объективной оценки функционального состояния организма спортсменов, тренирующихся в экстремальных условиях с целью своевременной коррекции регуляторных и психологических нарушений в тренировочный и соревновательный периоды. При этом следует учитывать особенности тренировочного процесса различных экстремальных видов спорта, например, парашютного спорта, а также приобретающих популярность новых видов экстремального спорта, таких как трейсинг (паркур). Комплексный анализ больших массивов данных в динамике наблюдения с выявлением ведущих факторов оптимальной спортивной подготовки и наиболее важных маркеров спортивной дезадаптации, можно решить путем использования методов биоинформационного анализа, предназначенных для исследования систем с хаотической организацией, к которым относятся функциональное состояние систем организма и весь организм в целом (Ха-дарцев A.A. и др., 2007; Еськов В.М. и др., 2010).

Цель исследования: выявить с применением методов биоинформационного анализа особенности функционального и психлогического состояния лиц, занимающихся экстремальными видами спорта в гипокомфортных климатических условиях Югры.

Задачи исследования:

1. Изучить состояние вегетативной регуляции ритма сердца, параметров центральной нервной системы и психологических особенностей спортсменов с экстремальной спецификой тренировочного процесса в Югре.

2. Методом многомерных фазовых пространств исследовать динамику показателей вариабельности сердечного ритма в тренировочный и соревновательный периоды спортсменов с экстремальной спецификой тренировочного процесса в Югре.

3. Выполнить биоинформационный анализ динамики функционального состояния центральной нервной системы в тренировочный и соревновательный периоды спортсменов с экстремальной спецификой тренировочного процесса в Югре.

4. Провести идентификацию параметров квазиаттракторов состояний ней-ровазомоторного кластера при различном уровне стрессоустойчивости спортсменов и разработать практические рекомендации для улучшения адаптации к тренировочному процессу спортсменов-парашютистов и спортсме-нов-трейсеров с учётом специфики экстремальных нагрузок.

Научная новизна работы

Впервые на основании комплексного обследования определены особенности вегетативной регуляции ритма сердца, параметры центральной нервной системы и психологические особенности спортсменов экстремальных видов спорта (парашютистов, трейсеров), тренирующихся в Югре.

Методом биоинформационного анализа впервые выявлены закономерности изменения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма в тренировочный и соревновательный периоды у спортсменов-парашютистов и спортсменов-трейсеров в Югре.

Идентификация параметров нейровазомоторного кластера организма спортсменов в фазовом пространстве состояний позволила определить количественные критерии значимых параметров вегетативной регуляции и функционального состояния центральной нервной системы при оценке эффективности тренировочного процесса.

Впервые на основании биоинформационного анализа показателей вегетативной регуляции ритма сердца, функционального состояния центральной нервной системы и психологических особенностей личности спортсменов экстремального профиля, предложен алгоритм диагностики стрессоустойчивости, который может быть использован при спортивном прогнозировании, контроле эффективности и оптимизации тренировочного процесса.

Практическая значимость работы

1. Полученные результаты внедрены в процесс мониторирования состояния здоровья лиц, занимающихся экстремальными видами спорта.

2. Ранжирование показателей вегетативной регуляции сердечного ритма и показателей функционального состояния центральной нервной системы с помощью бионформационного анализа позволяет минимизировать число измеряемых параметров и использовать наиболее значимые из них в процессе мониторинга физического и психического здоровья спортсменов в процессе занятий экстремальными видами спорта.

3. На основании полученных результатов исследования разработан алгоритм диагностики стрессоустойчивости и предложены практические рекомендации по коррекции функционального состояния и организации тренировочного процесса спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Состояние системы вегетативной регуляции спортсменов - парашютистов, тренирующихся в Югре, характеризуются преобладанием парасимпатического компонента, что способствует адаптации регуляторных механизмов вегетативной регуляции ритма сердца к высоким физическим и психическим нагрузкам спортсменов.

2. Объёмы квазиаттракторов, рассчитанные на основании параметров ВРС и психофункциональных показателей в соревновательный период парашютистов имеют большие значения, чем в тренировочный; у трейсеров -объемы квазиатгракторов меньше, чем у парашютистов, что свидетельствует об усилении симпатических влияний на вариабельность ритма сердца у трейсеров в соревновательный период и парасимпатической активности вегетативной регуляции у парашютистов в период соревнований.

3. При занятиях экстремальными видами спорта в гипокомфортных условиях ХМАО - Югры наблюдается значительное снижение функционального состояния ЦНС спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта, что сопровождается снижением работоспособности организма.

4. Биоинформационный анализ параметров вегетативной регуляции ритма сердца и ЦНС позволяет определить алгоритм коррекции функционального состояния и организации тренировочного процесса при выявлении нарушений регуляции у спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта.

Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании спортсменов в группах сравнения, про-

ведении анализа вариабельности сердечного ритма. Автором самостоятельно осуществлена статистическая обработка данных, выполнен расчет параметров квазиаттракторов ВСО спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта, их интерпретация с позиций теории хаоса и синергетики.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на X юбилейной научной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут 2010), II Международном конгрессе «Кардиология на перекрестке наук» совместно с VI Международным симпозиумом по эхокардиографии и сосудистому ультразвуку (Тюмень, 2011), XVI научно-практической конференции «Студенчество в научном поиске» (Сургут, 2012), IX Всероссийском молодежном форуме «Инновационный потенциал молодежной науки» (Уфа, 2013).

Внедрение результатов исследования. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Сургутского государственного педагогического университета и Сургутского государственного университета, внедрены в практику работы тренеров-преподавателей по парашютному спорту и паркуру, в Ханты-Мансийском автономном округе - Югре.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 144 источника (91 - отечественных и 53 - иностранных). Текст диссертации иллюстрирован 15 рисунками и содержит 33 таблицы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В период с 2010 по 2013 годы в Сургутском государственном педагогическом университете на базе научно-исследовательской лаборатории «Здоровый образ жизни и охрана здоровья», было проведено исследование вегетативной регуляции, состояния центральной нервной системы (ЦНС) у спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта в Югре.

Обследованы лица мужского пола в возрасте от 17 до 25 лет, которые были разделены на 3 группы: 1 группа - лица, не занимающиеся спортом (22,1±0,5 года); 2 группа - парашютисты (22,3±0,6 года) и 3 группа - спортсмены - трейсеры (22,0±0,5 года).

Исследование было выполнено в 3 этапа:

1-й этап — определение показателей вегетативной регуляции ритма сердца и функционального состояния ЦНС в тренировочный период у спортсменов-парашютистов и спортсменов-трейсеров, тренирующихся в Югре.

2-й этап - повторное определение показателей вегетативной регуляции ритма сердца и функционального состояния ЦНС у спортсменов-парашютистов и спортсменов-трейсеров в соревновательный период.

3 этап - на основании биоинформационного анализа исследуемых параметров определение стрессоустойчивости к экстремальным нагрузкам у спортс-менов-параипотистов и спортсменов-трейсеров, тренирующихся в Югре.

Функциональное состояние вегетативной регуляции ритма сердца изучали методом кардиоритмографии на электрокардиографе Поли-Спектр компании «Нейро-Софт» в соответствии с рекомендациями стандарта «Вариабельность ритма сердца. Стандарт измерения, физиологической интерпретации и клинического исследования» (Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology. Heart Rate Variability Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use, 1996). Оценивали показатели вариационной пульсометрии, спектрального и временного анализа вариабельности сердечного ритма.

Функциональное состояние центральной нервной системы изучали с помощью аппаратного комплекса Психо-Тест компании "Нейро-Софт". Для оценки зрительно-моторной реакции применяли следующие методики: простая зрительно-моторная реакция; реакция на движущийся объект; реакция выбора; помехоустойчивость; реакция различения.

Психологическое состояние определяли с помощью психологических методик (опросников субъективного состояния): методика диагностики степени готовность к риску А.М.Шуберта; уравновешенность нервной системы; соревновательная личностная тревожность; экспресс-оценка эмоциональных состояний спортсменов.

Методы статистического анализа. Систематизация материала и статистические расчеты выполнены с помощью программы «Statistica 8.0». Для оценки межгрупповых различий использовали критерий Крускала-Уоллиса и U-критерий Манна-Уитни. При анализе таблиц сопряженности использовали z- критерий.

Обработку данных в рамках теории хаоса и синергетики (ТХС) проводили с помощью авторской программы «Идентификация параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве состояний» (Еськов В.М., Хадарцев A.A., 2006), которая позволила осуществить анализ поведения ВСОЧ для показателей ВРС, функциональных и психологических показателей у спортсменов занимающихся экстремальными видами спорта в Югре, в m - мерном пространстве состояний. Каждое такое состояние характеризуется вектором: Х=(хь х2,...хт)Г. Исследование поведения ВСОЧ в m-мерном фазовом пространстве позволило изучить динамику его движения в выбранных фазовых пространствах.

Вначале в программу поочередно вводили исходные компоненты ВСОЧ в виде матриц А биосистемы по каждому из к кластеров (всего таких матриц Р), с целью получения матрицы состояний для всех р кластеров в

т- мерном фазовом пространстве (г- бегущий индекс компонента вектора X (/= 1.....т), a j - номер испытуемого (у = \,...,п). Бегущий индекс кластера к определяет число массивов (групп испытуемых) данных ( к = 1,..., р ),

т.е. элемент такой (А) матрицы atj представляет к -й кластер биосистем, /-й компонент ВСОЧ для j -го испытуемого.

Далее программа «Identity» рассчитывала координаты граней параллелепипеда объемом Vg, внутри которого находится квазиаттрактор движения ВСОЧ для всех j-x исследуемых j (i=l, 2 ,...ri) из k-ro кластера (А=1, 2 ,...р):

г; = п а ■

/=1

где Vgk - объем к-то параллелепипеда; d,k= Xi(max) - Xi(min) - длина граней параллелепипеда (Interval). Xi(max), Xi(min) - координаты крайних точек, совпадающих с нижней и верхней границей области фазового пространства, внутри которого движется ВСОЧ по координате

В итоге, программа рассчитывает весь объем квазиатгракторов (General Value) V=(Vo, V,... Vp)T, ограничивающих все р квазиаттракторов. Также рассчитывались показатели асимметрии (Asymmetry) стохастического и хаотического центровХ,х=(хих, x,2x...xlmx)... Хх=(хрх, хр2х...хртх) квазиаттракторов для каждого i-го массива данных

X, = (хси,хс12...хс1т )Т...X р = (xcp]lxcp2...xcpm )т ■

Далее исследовали степень изменения объема квазиаттракторов для к -го кластера данных до и после уменьшения размерности фазового пространства, для чего вводился параметр R (в исходном приближении вычислялся &о = (Го ~V02)/V>\

После исключения поочередно каждой из i координат вектора X вычислялись вторые приближения параметров = (у.! - у.2 )/у J и получали

вектор значений R = (RQ,... ,Rm)T, т.е., по которому можно определить

уменьшилась или увеличилась относительная величина квазиаттракторов V при изменении размерности фазового пространства.

При помощи разработанных программных методов определяли параметр Zj — расстояние между центрами двух квазиаттракторов движения ВСОЧ для к-го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства.

При сильном изменении Ъх делалось заключение о существенной (если параметры меняются существенно) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого ^ компонента ВСОЧ для всего вектора^ = (х,,х2,...,хт)7'. Чем больше расстояние между хаотическим и

стохастическим центрами в т-мерном фазовом пространстве, тем сильнее выражена мера хаотичности в динамике поведения вектора состояния организма человека.

Заканчивали обработку данных формированием и анализом таблиц, с результатами идентификации параметров квазиаттракторов поведения ВСОЧ испытуемых. В таблицах представлены данные размеров Дх„ показателя асимметрии Ях для каждой координаты х1 и объемы параллелепипедов Кх.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты временного и спектрального анализа вегетативной регуляции ритма сердца и вариационной пульсометрии спортсменов -парашютистов и трейсеров, тренирующихся в климатических условиях Югры, представлены в таблице 1.

У спортсменов-парашютистов в соревновательный период по сравнению с тренировочным выявлено статистически значимое уменьшение величины КМББО.мс (р=0,036), р№чГ50, % (р=0,009); у спортсменов-трейсеров отмечено увеличение ЯМ880,мс (р=0,000), уменьшение р№Ш, % (р=0,000), снижение общей мощности спектра (р=0,025).

Установлено, что у парашютистов в соревновательный период по сравнению с тренировочным происходило уменьшение величины Мо,с (р=0,015), ВР (р=0,036) и увеличение ИН (р=0,005).

Биоинформационный анализ параметров вегетативной регуляции ритма сердца дал возможность представить и рассчитать в фазовом пространстве состояний (ФПС), с выбранными фазовыми координатами, параметры квазиаттрактора состояния динамической системы (табл.2).

В качестве координат были выбраны 4 основных параметра вегетативной регуляции ритмов сердца: ЗОМЫ, мс; ИМвББ, мс; рНИ50,%; СУ,%. Установлено, что квазиаттракторы движения ВСО лиц, занимающихся экстремальными видами спорта и лиц, не занимающихся спортом занимали разные области в фазовом пространстве и имели разные объёмы.

Выявлены качественные различия между параметрами квазиаттракторов у лиц занимающихся экстремальными видами спорта в динамике тренировочного процесса. Наиболее значимые отличия по показателю асимметрии (^-расстояние между геометрическими и статическими центрами квазиаттракторов) отмечены у парашютистов в тренировочный период - Л*=16,90 и в

соревновательный период - Ях— 43,06; у лиц не занимающихся спортом -£,=24,67.

Таблица 1

Показатели временного и спектрального анализа вариабельности ритма сердца, вариационной пульсометрии спортсменов экстремальных видов спорта (парашютистов, трейсеров)

Показатели контроль п=30 парашютисты п=30 трейсеры п=30 Р

ТП СП ТП СП

1 2 3 4 5

Временной анализ вариабельности сердечного ритма

вБШ, мс 54,69 ±2,90 54,52 ±2,69 51,18 ±3,92 47,00 ±4,08 46.21 ±46,21 РМ«0,048

1Ш880,мс 44,87± 3,42 47,92 ±3,75 41,40±5,29 24,33±1,29 33,21±2,35 Р2.з=0,036 рм=0,000 Р,.5"0.005 Р4.5-0.000

рШ50, % 20,19 ±2,62 18,90 ±2,86 13,08 ±3,02 27,02 ±2,54 13,58 ±2,18 РЬЗ-0,007 Р2.з=0,009 РМ-0.035 Р1_5=0,048 Р4.5-0.000

СУ, % 6,55±0,26 6,41±0,29 6,50±0,32 5,61±0,45 5,61±0,27 Р1-4-0.008 Р,.5-0,014

Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма

ТР, тс2 3666,8 ±358,9 3426,2 ±279,0 3405,7 ±445,0 3892,5± 349,7 2708,0 ±247,2 P4.5-0.025

УЬР, тс2 1477,9 ±160,7 1021,7 ±77,1 1054,7 ±111,7 1305,3 ±110,5 1070,5 ±147,6 Pl.2-0.018 Pl.j-0.008 рм-0,018

ЬР, тс2 1056,9 ±127,6 1343,7 ±118,1 1242,7 ±134,7 1213,5 ±158,9 915,5 ±129,7 Р, .2-0.014 РыИ),025 Р4-5=0,011

ОТ, тс2 1131,9 ±147,6 1084,3 ±142,0 1108,2 ±233,0 1209,9 ±157,1 721,9 ±73,1 РМ-0,014 P4.5-0.022

ЬЖ/НГ 1,34±0,15 1,63±0,19 2,02±0,27 ],44±0,11 1,76±0,27

Мо, с 0,82±0,02 0,89±0,03 0,78±0,03 0,78±0,02 0,83±0,02 P2.J-0.015

Вариационная пульсометрия

АМо, % 39,75 ±1,62 43,35 ±2,60 43,60 ±2,43 46,73 ±2,20 42,65 ±2,22 РМ-0,031

ВР, с 0,35±0,03 0,58±0,07 0,37±0,03 0,33±0,04 0,32±0,03 Pl.2-0.014 Р2.3-0.036

ИВР, у.е. 135,17 ±10,64 136,96 ±13,60 110,28 ±9,21 321,00 ±27,16 236,94 ±29,66 РМ-0,000 Pl.5-0.006

ИН, у.е. 86,43 ±7,72 52,50 ±5,63 93,9 8±15,38 58,16 ±4,72 109,29 ±18,54 Р,.2-0,001 P2.3-0.005 Ри-0,006

Примечание: здесь и в таблице 2: указаны статистически значимые различия показателей между группами спортсменов парашютистов, трейсеров и лиц, не занимающихся спортом. ТП -тренировочный период СП - соревновательный период.

Таблица 2

Параметры квазиаттракторов состояния вегетативной регуляции сердечного ритма у лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта по временным характеристикам ритмограммы

Количество измерений N = 30; Размерность ФП = 4

Контроль

Interva!XO= 60.00 IntervalX!= 95,00 IntervalX2= 63,26 IntervalX3= 5,01 Л symmetiyX0= 0,16 AsymmetryXl= 0,21 Asymmetry X2= 0,18 Asymmetry X3= 0,08

General asymmetry value rX=24,67; General Vvalue- 18.06* 10s

парашютисты ТП парашютисты СП

InlervaIXO= 54,00 . „„„„.. IntervalXl= 86,00 As>™f°'04 ^"t' IntervalX2= 62 89 metryXl- 0,12 AsymmetryX2= lMervalX3= 5,52 °'21 AsymmettyX3- 0,03 InlervaIX0= 99,00 AsymnietryX0-0,16 IntervalXl-127,00 AsymmetryXl= 0,25 IntervalX2= 68,82 AsymmetryX2= 0,34 toerva!X3-7,05 AsymmetryX3= 0,01

General asymmetry value rX= 16,90; General V value vX = 16,12*10* General asymmetry value rX=43,06 General V value vX = 61*10?

трейсеры ТП трейсеры СП

lntervalXO- 72,00 „ „„ „, „ lntervalXl = 33,00 Asymm=ttyX0=0,13 Asym-IntervalX2= 48 63 metryXl- 0,16 AsymmetryX2= IntervalX3= 8,95 °'03 AsymmetryX3= 0,25 lntervalXO» 56,00 AsymmetryXO- 0,06 IntervalXl- 54,00 AsymmetryXl» 0,006 IntervalX2= 44,90 AsymmetryX2-0,17 IntervaIX3= 6,12 AsymmetryX3= 0,01

General asymmetry value rX -10,76 General V value vA' = lfl,34*10s General asymmetry value rX = 8,37 General Vvalue vX = 8,30*l<?

Примечание: General asymmetry value Rx - общий показатель асимметрии; General V value Vx - объем параллелепипеда.

Объем квазиаттракторов у парашютистов, в период соревнований в 3,78 раза был больше, чем в тренировочный: Ух=61*1(Г и Ух=16,12*105 соответственно.

Следует отметить, что, у трейсеров в соревновательный период объем квазиаттракторов в 7,35 раза меньше, чем у спортсменов- парашютистов в аналогичный период и составляет Ух=8,30*10?. Уменьшение объёмов квази-аттрактров и показателя асимметрии свидетельствует об усилении симпатических влияний на вариабельность сердечного ритма.

На рисунке 1 представлены отображения квазиаттракторов состояния организма лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта по трём временным характеристикам ритмограммы: ИМЗББ; рШ50, %; СУ, %.

Рис. 1. Трёхмерные отображения квазиатгракторов по трём временным характеристикам ритмограммы (КМЭБВ; рЫТ^О, %; СУ, %) у лиц, не занимающихся спортом (А) и парашютистов в тренировочный (Б) и соревновательный (В) периоды, трейсеры в тренировочный (Г) и соревновательный (Д) периоды.

Таблица 3

Матрица расстояний 2Скат между хаотическими (геометрическими) центрами квазиаттракторов состояния вегетативной регуляции сердечного ритма у лиц, не занимающихся спортом, спортсменов-парашютистов и трейсеров Югры по временным характеристикам

Группы Испытуемых Парашютисты Трейсеры

ТП СП ТП СП

Контроль 8,95 10,80 37,50 37,69

Парашютисты ТП - 18,35 30,92 29.98

СП - 47,70 48,12

Трейсеры ТП - 13,14

СП -

Примечание: здесь и в таблице 6: ш - размерность ФПС.

Наиболее удалены в фазовом пространстве состояний группы парашютистов и трейсеров в соревновательном периоде (¿,7=48,12). Менее выражены различия между контрольной группой и парашютистами в тренировочном периоде (г,~%,95). У парашютистов расстояние между центрами квазиаттрат-коров в тренировочном и соревновательном периодах больше, чем в группе трейсеров (гу=18,35 у.е. и 13,14 у.е. соответственно), что говорит о различной степени влияния нагрузки на организм в указанные периоды. Межаттрактор-ное расстояние между группами парашютистов и трейсеров в тренировочном периоде составляет г,у=30,92 у.е., а в соревновательном оно увеличивается в 1,56 раза до г,,=48,18 у.е.

Таблица 4

Параметры квазиаттракторов состояния вегетативной регуляции сердечного ритма у лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта по спектральным характеристикам

Количество измерений N = 30; Размерность ФП = 4

Контроль

IntervalX0= 6 717,00 IntervalXl» 4 382,00 IntervalX2= 2 843,00 IntervalX3= 3 952,00 Asymmetry X0= 0,18 AsymmetiyXl= 0,27 Asymmetry X2= 0,22 Asymmetry X3= 0,25

General asymmetry value rX = 2 087,72; General V value vX = 3,31 "Id"

парашютисты ТГ? парашютисты СП

IntervaIX0= 4 754,00 , „«_„„„ , IntervalXl - 1 542,00 У ' У vi Interva!X2= 2 608,00 ""^'Г °-°3 ^f^f= Jnterva!X3= 2 899,00 °'16 Ач™™е»уХЗ= 0,18 IntervalX0= 11 036,00 AsymmetryXO-0,24 IntervalXl= 2 296,00 AsymmetryXl» 0,13 IntervalX2= 3 345,00 АзуттеШ/Хг® 0,12 Interva!X3= 5 396,00 AsymmetryX3= 0,30

General asymmetry value rX = 704,25 General V value vX - S.54*!!)13 General asymmetry value rX = 3 160,21 General V value vX = 4,5740й

трейсеры ГП трейсеры СП

IntervaIX0= 8 769,00 , IntervalXl- 3 075,00 ^TV^I ' IntervalX2= 4412,00 п™ Г ' IntervalX3= 3 563,00 °'33 AsymmetryX3= 0,26 IntervalX0= 5 622,00 AsymmelryX0= 0,07 IntervalXl = 3 383,00 AsymmetryXl= 0,23 Гп(егта1Х2= 2 482,00 AsymmeUyX2= 0,17 IntervalX3- 1 577,00 AsymmetryX3= 0,07

General asymmetry value rX = 2 603,78 General Vvalue vX = 4,24*10'4 General asymmetry value rX = 959,91 General V value vX = 7,44*10'4

Примечание: General asymmetry value Rx - общий показатель асимметрии; General V value Vx - объем параллелепипеда.

Квазиаттракторы движения ВСО лиц, занимающихся экстремальными видами спорта и лиц, не занимающихся спортом, занимали разные области в фазовом пространстве, также они имели разные объёмы.

Выявлены различия между параметрами квазиаттракторов у спортсменов занимающихся экстремальными видами спорта и лиц, не занимающихся спортом. Наиболее значимые отличия по показателю асимметрии (Rx - расстояние между геометрическими и статическими центрами квазиаттракторов) отмечены в группе спортсменов - парашютистов в соревновательный период - Л'т=3 160,21 и в тренировочный период - ^=704,25; у трейсеров в соревновательный период - ^=959,92. Объем квазиаттракторов у спортсменов-парашютистов в соревновательный период, был меньше, чем в тренировочный период: Fr=4,57*1013 и Кх=5,54*10ь соответственно. Одновременно у трейсеров в соревновательный период объем квазиаттракторов Fx=7,44*10w был на порядок выше, чем у парашютистов в тренировочный период.

На рисунке 2 представлены отображения квазиаттракторов состояния организма лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта по трём спектральным характеристикам ритмограммы: VLF -

очень низкочастотные колебания; ЬР - низкочастотные колебания; ОТ - высокочастотные колебания.

Рис. 2. Трёхмерные отображения квазиатгракторов по трём спектральным характеристикам ритмограммы у лиц, не занимающихся спортом (А) и парашютистов в тренировочный (Б) и соревновательный (В) периоды, трейсеры в тренировочный (Г) и соревновательный (Д) периоды.

Таблица 5

Матрица расстояний ХСкаоь между хаотическими (геометрическими) центрами квазиаттракторов состояния вегетативной регуляции сердечного ритма у лиц, не занимающихся спортом, спортсменов-парашютистов и трейсеров Югры по спектральным характеристикам

Группы Парашютисты Трейсеры

Испытуемых ТП СП ТП СП

Контроль 2 199,00 1 863,31 1 491,07 2 285,00

Парашютисты ТП - 2 651,20 2 256,80 1 362,03

СП - 1 130,53 3 470,25

Трейсеры ТП - 2 908,17

СП -

Матрицы хаотических параметров такую выраженную тенденцию не демонстрируют (см.табл.5).

Наиболее выраженные различия по спектральным характеристикам ритмограммы имеют группы парашютистов и трейсеров в соревновательном периоде, г,/=3 470,25, а наименее выраженные установлены для групп парашютистов в тренировочном периоде и трейсеров в соревновательном периоде, г,у=1 362,03.

В таблице 7 представлены параметры квазиаттракторов состояния вегетативной регуляции сердечного ритма, полученные для пятимерного фазового пространства. В качестве координат были выбраны 5 основных параметров временного анализа регуляции ритма сердца: Мо, с - наиболее часто

встречающаяся величина в вариационном ряду интервалов R-R; Амо, % - амплитуда моды; ВР, с - разница между максимальным и минимальным значением R-R; ИВР - индекс вегетативного равновесия; ИН - индекс напряжения.

Таблица7

Параметры вектора состояния организма спортсменов

экстремальных видов спорта по показателям _кардиоинтервалографии по P.M. Баевскому_

Количество измерений N = 30; Размерность ФП = 5

Контроль

IntervaIX0= 0,39 IntervalXl= 30,20 IntervalX2= 0,57 IntervaIX3= 204,00 IntervalX4= 157,60 AsymmetryX0=0,16 AsymmetryXl= 0,01 Asymmetry X2= 0,25 Asymmetry X3= 0,11 AsymmetryX4= 0,11

General asymmetry value rX = 28,15; General V value vX = 2,16*10s

парашютисты ТП парашютисты СП

IntervalXO= 0,65 . , „__„„. , IntervaIXl= 49,10 Г ' IntervalX2= 1,58 те^1Г °'06 IntervalX3= 28^,60 ^ AsymmeiiyX3=0ДЗ IntervalX4= 107*90 AsymmetryX^O.13 IntervaiX0= 0,66 AsymmetryX&= 0,18 Asym-lntervalXl= 49,00 metryXI= 0,03 Asym-lnterva!X2= 0,74 metryX2- 0,16 Asym-IntervalX3= 177,91 metiyX3= 0,09 Asym-IntervalX4= 374,03 metryX4=0,25

General asymmetry value rX = 38,27 General У value vX= 15,26*10* General asymmetry value rX~ 97,38 General Vvalue vX= 15,9240s

трейсеры ТП трейсеры СП

IntervalXO= 0,44 . . _. r. iv i ^ ил AsymmetryX0= 0,08 Asym-IntervalX 1=42,40 . i ♦ ivo лт metryXl= 0,06 AsymmetryX2= lntervalX2= 0,91 „I. . . IntervaiX3= 412,00 °'2Д6 A^™^*3'°;04 IntervalX4= 108,30 AsymmetryX4= 0,08 IntervalX0= 0,43 AsymmetryX0= 0,09 Asym-IntervalXl = 50,90 metryXl« 0,15 Asym-IntervalX2= 0,74 metryX2= 0,10 Asym-IntervalX3- 579,40 metryX3= 0,23 Asym-IntervalX4= 532,60 metryX4=0,33

General asymmetry value rX- 18,86 General V value vX =7,94*10' General asymmetry value rX = 22,. 24 General У value vX= 49,98*10'

Примечание: General asymmetry value Rx - общий показатель асимметрии; General V value Vx -объем параллелепипеда.

По показателю асимметрии (Rx) наиболее выраженные различия (в 7,93 раза) были получены между трейсерами в период соревнований Rx=223,24 и лицами, не занимающимися спортом Rx=28,15. При этом у трей-серов в соревновательном периоде наблюдается наибольший объем квазиаттрактора - Кх=49,98*105. У парашютистов в соревновательном периоде он в 3,14 раза меньше и составляет Кх=15,92*105. Наименьший объём квазиаттрактора в группе лиц, не занимающихся спортом - Иг=2,16*105, что в 23 раза меньше по сравнению с группой трейсеров в соревновательном периоде и в 7,37 раза меньше, чем в группе парашютистов в аналогичном периоде.

На рисунке 3 представлены отображения квазиаттракторов состояния организма лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта по трём временным характеристикам ритмограммы: Мо, с, Амо, %, BP, с.

Г >~-----_ jgíZ"

Рис. 3. Трёхмерные отображения квазиаггракторов по характеристикам КИГ (Мо, с, Amo, %, ВР, с.) лиц, не занимающихся спортом (А) и парашютистов в тренировочный (Б) и соревновательный (В) периоды, трейсеры в тренировочный (Г) и соревновательный (Д) периоды.

Особенности психофункционального состояния лиц, не занимающихся спортом, парашютистов и трейсеров в тренировочный и соревновательный периоды

Функциональный уровень ЦНС оценивали по результатам монитори-рования оценки сенсомоторной реакции зрительно - моторного анализатора (ЗМА), с использованием методики простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР), реакции на движущийся объект (РДО).

Результаты распределения спортсменов по функциональному уровню ЦНС представлены на рисунке 4.

Важным показателем, отражающим функциональное состояние нервной системы, является значение функционального уровня системы (ФУС). При анализе уровня функционального состояния ЦНС было установлено, что у парашютистов в тренировочный период было преобладание высокого ФУС, что достоверно выше, чем у трейсеров в тренировочный период и лиц, не занимающихся спортом (z=2,38, р=0,02; и z=2,55; р=0,01 - соответственно).

100 80

О высокий 6S

S средний • низкий

48 К

НЮ

не парашютисты парашютисты

занимающиеся та сет

шортам

трейсер ы Til трейсеры сет

Рис. 4. Результаты функционального уровня центральной нервной системы лиц, не занимающихся спортом, парашютистов и трейсеров в тренировочный и соревновательный периоды, %

У трейсеров в период соревнований было достоверное преобладание ФУС, над испытуемыми парашютистами соревновательного периода (г=2,3 8, р=0,02), данная группа спортсменов характеризовалась абсолютным

отсутствием низких показателей ФУС, что способствует оптимизации процессов ЦНС в период соревновательной (рис. 4.).

На рисунке 5 представлены средние результаты критерия устойчивости реакции (УР) анализ которых выявил, что у трейсеров в соревновательный период было достоверное преобладание процессов УР, чем у парашютистов в соревновательный период (г=3,00; р=0,00), что свидетельствует о преобладании устойчивой сенсомоторной реакции трейсеров и низкой устойчивости реакции парашютистов, что характеризует работу ЦНС парашютистов в экстремальных условиях как защитную реакцию к экстремальным факторам внешней среды.

100 80 60 40 20 О

□ высокий □ средний II низкий

40 35 39

26 20

10 "П

6 ЗЛ

не парашютисты парашютисты трейсерытп трейсерысп

занимающиеся тп сп

спортом

Рис. 5. Результаты устойчивости реакции лиц, не занимающихся спортом, парашютистов и трейсеров в тренировочный и соревновательный периоды, %

При анализе средних результатов уровня функциональных возможностей (УФВ) в контрольной группе не занимающихся спортом, парашютистов и трейсеров в динамике тренировочного процесса, достоверных отличий выявлено не было. (рис. 6).

100 80 60 40 20 О

□ высокий Передний Вшшшй

5®

1:8

3-2

1©

34 56

I .................

не пэрашгюхисты парашютисты треисерь* та -грей с еры сп

занимающиеся тп сп

спортом

Рис. 6. Результаты показателя уровня функциональных возможностей центральной нервной системы лиц не занимающихся спортом, парашютистов и трейсеров в тренировочный и соревновательный периоды, %.

При анализе уравновешенности процессов возбуждения и торможения у лиц, не занимающихся спортом и спортсменов экстремальных видов спорта было установлено достоверное преобладание процессов торможения ЦНС у парашютистов в тренировочный период в отличие от лиц, не занимающихся спортом(г=2,22, р=0,03), (рис.7). Наибольшими значениями процессов возбуждения характеризовались спортсмены - трейсеры в соревновательный период, что достоверно выше показателей тренировочного периода аналогичной группы и парашютистов в соревновательный период {¿=2,26, р=0,03; г=2,40, р=0,02 - соответственно).

Показатели сбалансированной ЦНС были достоверно выше у парашютистов в период соревнований, в отличии от трейсеров в тренировочный период и лиц не занимающихся спортом (г=2,23, р=0,03; 2= 2,91; р=0,04 и г=2,23; р=0,03 - соответственно).

не занимающиеся парашютисты ТП парашютисты СП

Рис.7. Результаты реакции на движущийся объект лиц не занимающихся спортом и парашютистов в тренировочный и соревновательный периоды, %.

Таким образом, анализ уравновешенности процессов возбуждения и торможения спортсменов экстремальных видов спорта свидетельствует о преобладании процессов возбуждения ЦНС у трейсеров и торможения у парашютистов, что свидетельствует о значении специфики тренировочного процесса, условий и факторов способствующих нарушению баланса процессов ЦНС, уровня работоспособности функционального состояния ЦНС.

На основании полученных данных нами разработан алгоритм стрессо-устойчивости спортсменов с целью спортивного отбора, спортивного выявления перенапряжения, оптимизации и коррекцию условий тренировочного процесса для достижения высоких спортивных результатов и сохранения здоровья в процессе занятий экстремальными видами спорта (рис. 8).

спортом

трейсеры ТП

трейсеры СП

Рис. 8. Алгоритм диагностики стрессоустойчивости спортсменов экстремального профиля.

выводы

1. Использование биоинформационного анализа позволило установить преобладание парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции ритма сердца у спортсменов Югры экстремального профиля (парашютисты, трейсеры) в тренировочный период.

2. Методом идентификации параметров квазиаттракторов вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний выявлены различия состояния нейромоторного кластера в соревновательный период у парашютистов и трейсеров. При сравнении объемов квазиаттракторов параметров вариационной пульсометрии, временного и спектрального анализа в соревновательный период: у спортсменов-парашютистов объемы квазиатгракторов в соревновательный период в 3,78 раза больше, чем в тренировочный; у трейсеров - в 7,35 раза меньше, чем у парашютистов, что свидетельствует об усилении симпатических влияний на вариабельность сердечного ритма у трейсеров в соревновательный период и парасимпатической активности в вегетативной рефляции у парашютистов в период соревнований.

3. Идентификация параметров поведения вектора состояния функциональных показателей центральной нервной системы организма выявила преобладание процессов торможения в центральной нервной системе у парашютистов, что может свидетельствовать о защитной реакции организма на экстремальные факторы тренировочного процесса; у трейсеров в тренировочный период отмечены более высокие функциональные показатели центральной нервной системы, чем у парашютистов.

4. Биоинформационный анализ вегетативной регуляции ритма сердца, функционального состояния центральной нервной системы и психологических показателей позволил определить состояние стрессоустойчивости у спортсменов экстремальных видов спорта и разработать алгоритм выявления нарушений коррекции тренировочного процесса при выявлении нарушений вегетативной регуляции и функционального состояния центральной нервной системы с учётом характера вида спорта и региональных особенностей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Выделение наиболее значимых параметров квазиатгракторов поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве позволяет оценить эффективность тренировочного процесса у спортсменов экстремальных видов спорта.

Для спортивного прогнозирования, диагностики спортивного перенапряжения и оптимизации тренировочного процесса при экстремальным видах спорта целесообразно использовать разработанный алгоритм стрессоустойчи-вости на основании биоинформационного анилиза пареметров вегетативной регуляции сердечного ритма, функциональных показателей центральной нервной системы.

Разработан алгоритм диагйостики и коррекции стрессоустойчивости спортсменов с целью спортивного отбора, спортивного выявления перенапряжения, оптимизации и коррекцию условий тренировочного процесса для достижения высоких спортивных результатов и сохранения здоровья в процессе занятий экстремальными видами спорта в Югре.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Мыльченко И.В. Кардиоваскулярные нарушения у мужчин молодого возраста, проживающих в ХМАО-Югре // Говорухина A.A., Попова М.А., Вологжанина H.A., Мыльченко И.В., Щербакова А.Э. Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 6;

2 Мыльченко И.В. Функциональное состояние вегетативной и центральной нервной системы у лиц, занимающихся экстремальными видами спорта И Попова М.А., Мыльченко И..В., Щербакова А.Э., Сафин P.M. Современные проблемы науки и образования. — 2013 .-№ 3;

3 Мыльченко И.В. Показатели временного анализа вариабельности ритма сердца в тренировочный и соревновательный период у спортсменов парашютистов, тренирующихся на Севере // Попова М.А., Мыльченко И.В., Сафин P.M. Анналы аритмологии. - 2013. - № 2 - С. 8.

4 Мыльченко И.В. Показатели кардиоинтервалографии в тренировочный и соревновательный периоды у спортсменов - парашютистов , тренирующихся на Севере // Попова М.А., Мыльченко И.В., Щербакова А.Э. Анналы аритмологии.-2013.-№2-С. 8.

5 Мыльченко И.В. Показатели спектрального анализа сердечного ритма в тренировочный и соревновательный периода у спортсменов - парашютистов, тренирующихся на Севере // Попова МЛ., Мыльченко И.В., Лошкарев A.M. Анналы аритмологии. - 2013. - № 2 - С. 11.

Публикации в прочих журналах и научных сборниках: 1 Мыльченко И.В. Особенности психического состояния и регуляции сердечного ритма школьников и студентов в условиях инновационной образовательной среды / Попова М.А., Щербакова А.Э., Говорухина A.A., Дронь А.Ю., Сафин P.M., Мыльченко И.В. / Актуальные вопросы современной науки.-2010.-Выпуск 16. -С. 8-18.

2 Мыльченко И.В. Психофизиологические показатели студентов педагогического университета при различном уровне учебных нагрузок / Щербакова А.Э., Мыльченко И.В. 1 Наука и инновации XXI века. - 2010. - Т. 1. - С. 7879.

3 Мыльченко И.В. Особенности спектральных и временных характеристик сердечного ритма спортсменов - парашютистов, тренирующихся в ХМАО-Югре / Мыльченко И.В., Щербакова А.Э., Попова МА. / тезисы докладов П международного конгресса «кардиология на перекрестке наук», совместно с VI международным симпозиумом по эхокардиографии и сосудистому ультразвуку, XVIII ежегодной научно - практической конференцией «актуальные вопросы кардиологии» 2 часть Тюмень 2011. - С. 223-224.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БДС

ВРС

ВСОЧ

КРГ

ЦНС

вне

ФУС

УР

УФВ

ЗМА

ПЗМР

РДО

СП

тп тхе

ФПС

- биологическая динамическая система

- вариабельность ритма сердца

- вектор состояния организма человека

- кардиоритмография

- центральная нервная система

- вегетативная нервная система

- функциональный уровень системы

- устойчивость реакции

- уровень функциональных возможностей

- зрительно-моторный анализатор -простая зрительно - моторная реакция

- реакция на движущийся объект

- соревновательный период

- тренировочный период

- теория хаоса и синергетики

- фазовое пространство состояний

ХМАО-

- Ханты-Мансийский автономный округ-Югра

Югра Я

- критерий Крускала-Уоллиса

- критерий - критерий Манна-Уитни

- г-критерий

МЫЛЬЧЕНКО Иван Васильевич

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (биологические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 26.11.2013 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1.3. Бумага писчая № 1.

Тираж 100 экз. Заказ №_

Отпечатано в

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мыльченко, Иван Васильевич, Сургут

04201455192

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ХАНТЫ - МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ»

На правах рукописи

03.01.09 - математическая биология, биоинформатика (биологические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор М.А. Попова

Сургут-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..............................................................

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................

ГЛАВА 1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТИ СПОРТСМЕНОВ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВИДОВ СПОРТА (Обзор литературы) 10

1.1. Особенности функционирования регуляторных систем

организма в условиях стресса.......................................... ^ ^

1.2. Современные представления о психофизиологической стрессо-устойчивости у спортсменов экстремальных видов спорта..........^

1.3. Диагностика функционального и психологического состояния спортсменов экстремальных видов спорта..........................

1.3.1. Современные методы оценки вегетативной регуляции состояния сердечно-сосудистой системы.....................................

1.3.2. Оценка состояния центральной нервной системы................. ^

1.4. Бионформационный подход к оценке функционального состояния организма человека................................................. ^

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40

2.1. Общая характеристика обследованных лиц......................................................^

2.2. Инструментальные методы исследования............................................................^

2.2.1. Кардиоритмография............................................................................................^

2.3 Психологические методы исследования....................................................................................^

2.3.1. Оценка готовности к риску....................................................................................................^

2.3.2. Эмоциональные состояния перед соревнованиями....................^

2.3.3. Уравновешенность нервной системы..................................................^

2.3.4. Соревновательная личностная тревожность..................................^

2.4. Психофизиологические методы исследования..............................................................^

2.4.1. Простая зрительно-моторная реакция............................ ^2

2.4.2. Реакция различения............................................................. ^

2.4.3. Помехоустойчивость......................................................... ^

2.4.4. Реакция на движущийся объект............................... ^

2.5. Методы статистического анализа....................................... со

Ьо

ГЛАВА 3 БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПСИХОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ И ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ РИТМА СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВИДОВ СПОРТА В ЮГРЕ 61

3.1. Результаты анализа вегетативной регуляции ритма сердца

спортсменов экстремальных видов спорта в Югре............................................^ ^

3.2. Результаты анализа психофункционального состояния центральной нервной системы спортсменов экстремальных видов спорта в Югре..........................................................................................................................................................................^

3.3 Результаты биоинформационного анализа психофункционального состояния центральной нервной системы и вегетативной регуляции ритма сердца у спортсменов экстремальных видов спорта.................................................................................................. „,

о1

3.4 Результаты анализа психологического состояния и готовности к риску у спортсменов экстремальных видов спорта в Югре....... ^

ВЫВОДЫ....................................................................................

102

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ..............................................

103

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................

105

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БДС - биологическая динамическая система

ВСОЧ - вектор состояния организма человека

ВРС - вариабельность ритма сердца

КРГ - кардиоритмография

ЦНС - центральная нервная система

ВНС - вегетативная нервная система

ВНД - высшая нервная деятельность

ФУС - функциональный уровень системы

УР - устойчивость реакции

УФВ - уровень функциональных возможностей

ПЗМР - простая зрительно-моторная реакция

ЗМА - зрительно-моторный анализатор

РДО - реакция на движущийся объект

ТХС - теория хаоса и синергетики

ФПС - фазовое пространство состояний

ХМАО-Югра - Ханты-Мансийский автономный округ-Югра

ЧСС - частота сердечных сокращений

ТП - тренировочный период

СП - соревновательный период

и - критерий Манна-Уитни

IV— критерий Уилкоксона

г - критерий 2

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

Экстремальный характер климатических факторов в северных регионах России оказывает негативное воздействие на формирование адаптационных механизмов организма человека. Поддержание удовлетворительного состояния вегетативных функций является важнейшим показателем успешности процессов адаптации, особенно при оценке эффективности различных видов спортивных нагрузок (Буганов A.A., 2006; Кочан Т.И., 2007; Гапон Л.И., 2009). Сердечный ритм является индикатором многих отклонений, возникающих в регупяторных системах, и может рассматриваться как наиболее ранний прогностический признак нарушения адаптационного процесса при спортивной подготовке (Агаджа-нян H.A. и др., 2007; Agelink M.W., 2001). В спортивной практике оценка показателей вариабельности ритма сердца и центральной нервной системы позволяет подойти к научному прогнозированию физических возможностей спортсменов, решать вопросы профессионального отбора для занятий спортом, более рационально строить режим тренировок и контролировать функциональное состояние (Рябыкина Г.В. и др., 2001, Агаджанян H.A. и др., 2009).

В последнее время отмечается повышение интереса к изучению во-просов диагностики психофункционального состояния как неотъемлемой части комплексного контроля спортсменов, профессиональная деятельность которых может использоваться для моделирования реальных экстремальных условий. Занятия экстремальными видами спорта воздействуют на организм человека комплексом стресс-факторов, требующих высокой функциональной и психологической выносливости (Дикий И.С., 2007, Пухняк Д.В. и др., 2011).

Необходим системный подход объективной оценки функционального состояния организма спортсменов, тренирующихся в экстремальных условиях с целыо своевременной коррекции регуляторных и психологических нарушений в тренировочный и соревновательный периоды. При этом следует учитывать особенности тренировочного процесса различных экстремальных видов спорта, на-

пример, парашютного спорта, а также приобретающих популярность новых видов экстремального спорта, таких как трейсинг (паркур). Комплексный анализ больших массивов данных в динамике наблюдения с выявлением ведущих факторов оптимальной спортивной подготовки и наиболее важных маркеров спортивной дезадаптации, можно решить путем использования методов биоинформационного анализа, предназначенных для исследования систем с хаотической организацией, к которым относятся функциональное состояние систем организма и весь организм в целом (Хадарцев A.A. и др., 2007; Еськов В.М. и др., 2010).

Цель исследования

Выявить с применением методов биоинформационного анализа особенности функционального и психологического состояния лиц, занимающихся экстремальными видами спорта в гипокомфортных климатических условиях Югры.

Задачи исследования

3. Выполнить биоинформационный анализ динамики функционального состояния центральной нервной системы и психологических параметров в тренировочный и соревновательный периоды спортсменов с экстремальной спецификой тренировочного процесса в Югре.

4. Провести идентификацию параметров квазиаттракторов состояний нейро-вазомоторного кластера при различном уровне стрессоустойчивости спортсменов и разработать практические рекомендации для улучшения адаптации к тренировочному процессу спортсменов-парашютистов и спортсменов-трейсеров с учётом специфики экстремальных нагрузок.

Научная новизна

Практическая значимость работы

Полученные результаты внедрены в процесс моииторирования состояния здоровья лиц, занимающихся экстремальными видами спорта.

Ранжирование показателей вегетативной регуляции сердечного ритма, системной гемодинамики, психического состояния с помощью системного компартментно-кластерного анализа позволяет минимизировать число измеряемых параметров и использовать наиболее значимые из них в процессе мо-

ниторинга физического и психического здоровья спортсменов в процессе занятий экстремальными видами спорта.

На основании полученных результатов исследования разработаны практические рекомендации по коррекции функционального состояния и организации тренировочного процесса спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта.

Положения диссертации, выносимые на защиту

1. Состояние системы вегетативной регуляции спортсменов-парашютистов, тренирующихся в Югре, характеризуются преобладанием парасимпатического компонента, что способствует адаптации ре-гуляторных механизмов вегетативной регуляции ритма сердца к высоким физическим и психическим нагрузкам спортсменов.

2. Объёмы квазиаттракторов, рассчитанные на основании параметров вариабельности ритма сердца и психофункционального состояния спортсменов экстремальных видов спорта зависели от уровня физических и эмоциональных нагрузок: у спортсменов-парашютистов в соревновательный период по сравнению с тренировочным отмечено увеличение, а у спортсменов-трейсеров - уменьшение объемов квазиаттракторов, что свидетельствует об изменении баланса системы вегетативной регуляции и психофункционального состояния.

3. Состояние центральной нервной системы спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта в гипокомфортных условиях ХМАО -Югры, зависит от спортивной специализации: у парашютистов преобладают процессы торможения, а у трейсеров - процессы возбуждения в центральной нервной системе, что свидетельствует об адаптации организма спортсменов к преобладающему типу нагрузок.

4. Биоинформационный анализ параметров вегетативной регуляции ритма сердца и центральной нервной системы позволяет определить алгоритм диагностики функционального состояния организма и оптимизировать тренировочный процесс при выявлении нарушений регуляции и

стрессоустойчивости у спортсменов, занимающихся экстремальными

видами спорта.

Декларация личного участия автора заключается в получении первичных материалов при обследовании спортсменов в группах сравнения, проведении анализа вариабельности сердечного ритма. Автором самостоятельно осуществлена статистическая обработка данных, выполнен расчет параметров квазиаттракторов ВСО спортсменов, занимающихся экстремальными видами спорта, их интерпретация с позиций теории хаоса и синергетики.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на X юбилейной научной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут 2010), II Международном конгрессе «Кардиология на перекрестке наук» совместно с VI Международным симпозиумом по эхокар-диографии и сосудистому ультразвуку (Тюмень, 2011), XVI научно-практической конференции «Студенчество в научном поиске» (Сургут, 2012.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 144 источника (91 — отечественных и 53 — иностранных). Текст диссертации иллюстрирован 15 рисунками и содержит 33 таблиц.

ГЛАВА 1

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТИ СПОРТСМЕНОВ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВИДОВ СПОРТА (Обзор литературы)

1.1. Особенности функционирования регуляторных систем организма в условиях стресса

Адаптация как процесс самосохранения функционального уровня саморегулируемой системы предусматривает, как известно, выбор функциональной стратегии, обеспечивающий оптимальное выполнение конечной цели поведения биосистемы. Эта стратегия реализуется на фоне особого напряжения регуляторных и метаболических процессов состояния стресса, сущность которого в проявлении защитной реакции той или иной степени выраженности, протекающих в организме постоянно и зависящих от величины фактора и функционального состояния организма (Селье Г., i960.).

Повседневная жизнь современного человека не застрахована от стрессов, которые постоянно испытывают его на прочность. В условиях продолжающегося увеличения количества стресс-факторов, в этих условиях людей влечет к эмоционально положительным, кратковременным, стрессовым нагрузкам. В медицине, физиологии, психологии выделяют положительную (эустресс) и отрицательную (дистресс) формы стресса (Агаджанян H.A. с соавт, 2006).

По характеру воздействия выделяют нервно-психический, тепловой или холодовой, световой и другие стрессы, иными словами это типовая реакция организма на воздействия окружающей среды, позволяющая адаптироваться к этим воздействиям и сохранить гемостаз (Селье Г., 1960,1982).

Известно, что климатические и географические особенности Ханты-Мансийского автономного округа - Югры характеризуются экстремальными условиями: специфической фотопериодичностыо (сменой дня и ночи), низкой

температурой окружающего воздуха, периодическими геомагнитными возмущениями и низкой влажностью воздуха, монотонным ландшафтом. Все эти неблагоприятные внешние факторы способствуют формированию у людей, проживающих в ХМАО, так называемого синдрома "полярного напряжения", особенно выраженного в зимний период, который проявляется астеническим синдромом, нарушением сна, подавленным настроением, физическим недомоганием (Зуевский В.П. и др., 2001).

Дизадаптация на Севере, обусловленная климатическими воздействиями, проявляется предпатологическими и патологическими сдвигами, обозначенными отечественной литературе терминами «синдром полярного напряжения» и «северная кардиоангиопатия» (Казначеев В.П., 1980).

Многочисленными исследованиями установлено, что здоровье людей на Севере, очень часто отличается от нормы (Кривощеков С.Г., Гребнева Н.Н., 2000; Логинова Т.П., 2006; Назарченко С.Ю., 2007).

Сила и направление реакций на стресс определяются, в частности, различными регуляторными системами, среди которых основными являются кате-холаминергическая и опиоидная системы (Curtis A.L. et al., 2001; Hansen A.M. et al., 2001; Hynynen E. et al., 2009).

Для жителей северных регионов характерны перестройка и истощение регуляторных механизмов и функциональных систем, а именно, нарушение равновесия в вегетативной нервной системе в сторону по�

Информация о работе

Мыльченко, Иван Васильевич
кандидата биологических наук
Сургут, 2013
ВАК 03.01.09

Диссертация

Биоинформационный анализ функционального и психологического состояния спортсменов экстремальных видов спорта в Югре - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы