Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологические особенности адаптации к физическим нагрузкам у детей 6 и 10 лет

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Физиологические особенности адаптации к физическим нагрузкам у детей 6 и 10 лет"

о л РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МШШНСКИХ НАУК

НАУЧНО-ИССЛЁДОВАТЕЛЬСШ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи

УДК 612.017.2+796.015.32.6-053,?

ЛЕЗИНЧЕНКО Наталья Васильевна

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ У ДЕТЕЙ 6 И Ш ЛЕТ

03.0П.13 Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени канлидата биологических наук

С-анкг-Пе! ербург - 1993

культуры им. П.Ф.!еегафта

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор биологических наук, профессор С.А.Разумов кандидат биологических наук, старший научный сотрудник М.Н.Цицерошн доктор биологических наук, , зав. сектором физиологии спорта А.Г.Фалалеев доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Д.Н.Меницкий

Военно-Медицинская Академия

Защита диссертации состоится О/ н -¿С-/?р <Ъ 199^. в /3 часов на заседании Специализированного Ученого Совета /К 0ui.23.0l/ при Научно-исследовательском институте экспериментальной медицины РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШИЭМ РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова,12.

Автореферат разослан " Р ^р 9) 199^г.

а7

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат биологических наук

О.Г.Куликова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Современный спорт насыщен большим числом соревнований, вызывающих в организме спортсмена значительное физическое и эмоциональное напряжение, сопряженное с большими по объему и интенсивности шгрузками. Организм спортсмена должен приспосабливаться к таким нагрузкам в относительно короткое время - этим, прежде всего, и определяется значение проблемы адаптации в спорте и других областях человеческой деятельности.Возникает вопрос: какими рациональными путяга можно обеспечить оптимальный уровень адаптации?

К числу наиболее широко распространенных подхо.,^ к .знаю проблемы адаптации профессиональных спортсменов к экстремальным нагрузкам относится ранний отбор лиц, перспективных для интенсивных занятий спортом, и целенаправленная тренировка, начиная с детского возраста. Для некоторых видов спорта, например, - плавание, гимнастика, фигурное катание - ранняя специализация является определяющим фактором.

Актуальность. Интенсивные физические наглупит? вызывают значительные изменения в растущем организме, уровень и характер которых невозможно оценить без знания критериев физиологической адаптации. Оценивая степень адаптивных изменений, необходимо рассматривать все процессы, происходящие в организме при целенаправленной деятельности, в их взаимосвязи, что соответствует учению П.К.Анохина /1975/ о функциональной системе как о временно формирующейся совокупности, тесно взаимодействующих на основе обратной связи, элементов. Сложность механизма адаптации, основанного на деятельности образовавшейся функциональной системы в ответ на воздействие внешнего раздражителя, заставляет считать основным местом формирования программ приспособления у человека кору больших полушарий головного мозга /при обязательном участии подкорковых структур: таламус,гипоталамус и ряд стволовых отделов ДНО/ /В.И. Медведев, 1982/.

Особенности кортикального обеспечения адаптивных реакций организма, регуляции движений быта предметом изучения А.Р.Лурии /1973/, Н. П. Бехтеревой /1988/, 1.&еу?г, Т.Ь/е!Ж,Е. НйП&л /1991/ и др. Однако,во многом остаются не раскрытыми механизмы систем, ной организации внутри и межполушарных отношений коры головного мозга, обеспечивающих деятельность адаптивных механизмов при выполнении физических нагрузок тренировочного и соревновательного характера у детей разного возраста.

В возрастной физиологии спорта в настоящее время накоплен' большой фактический материал, характеризующий функционирование детского организма в процессе адаптации к етгаечной деятельности /В.Д.Розанова, Э.Й.Аршавский, 1968; А.Г.Зима, В.А.Сычугова, 1985; Б.А.Никитюк с соавт., 1986; В.Н.Платонов, К.П.Сахновский, 1988/, Отбор детей в спортивные секции и последующая специализация на практике во многом определяется особенностями их соматического статуса и уровнем физического развития /С.А.Баранцев, 1981; В.П, Губа, Я.С.Татаринов, 1988/. Например, дети невысокого роста с хорошо развитой мышечной массой, особенно в плечевом поясе, выражен ными координационными способностями относятся к объектам повышенного внимания тренера по гимнастике. Специальных исследований, по вященных описанию особенностей адаптивных изменений в организме т ких детей - микросоматов /а возможно и ретардантов, что выяснится лишь в период полового развития/ в ответ на физические нагрузки, в доступной нам литературе обнаружить не удалось.

Необходимость изучения возрастных особенностей адаптации организма детей к физическим нагрузкам, и прежде всего участия в этих процессах центральной нервной и вегетативных систем, определяется еще и тем, что нередко в практику их физического воспитания переносятся принципы и методика физической подготовки взрослых, спортсменов. Мезду тем, в процессе возрастного развития на каждом этапе онтогенеза меняется диапазон приспособляемости к физическим нагрузкам и к любым воздействиям внешней среды /М.В.Антропова, Г.А.Хрипкова, 1982/. Знания возрастных особенностей адаптации к мышечной деятельности с учетом соматотипа и сенситивности ребенка позволяет достичь необходимого уровня реализации функциональных резервов организма детей без ущерба для их здоровья.

Цель. Исследовать механизмы центральной регуляции, степень и характер участия различных отделов коры больших полушарий головного мозга в осуществлении адаптивных перестроек в функционировании сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма юных гимнастов в возрасте 6 и 10 лет при выполнении физических нагрузок в условиях смоделированной тренировки /обычный уровень мотивации/ и смоделированного соревнования /повышенный уровень мотивации/.

Задачи. 1. Выявить изменения пространственной организации био потенциалов коры больших полушарий, сопровождающие процесс выполнения юными гимнастами статических мышечных нагрузок в условиях

\

с разным уровнем мотивации.

2. Выявить особенности адаптивной реакции сепдечно-соеуднс-той системы организма начинающих спортсменов в ответ на физические нагрузки с обычным и повышенным уговнем мотивации и оценить их по величина показателей пульсовой "стоимости" выполненной работы.

3. Выявить возможные соотношения пространственной организации биоэлектрической активности /БЭА/ коры больших полушарий с изменениями в функционировании сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма у детей 6 и 10-летнего возраста при выполнении ими моторных нагрузок в условиях разного уровня мотивации и оценить-степень вовлечения различных зон коры мозга в регуляции механизмов адаптации.

4. Выявить наиболее значимые и информативные критерии для предварительного и окончательного отбора детей в секции по спортивной гимнастике.

Орновкне положения, выносимые на защиту:

1. Мобилизация функциональных резервов организма юных слот, гс-иенов при выполнении физических нагрузок в условиях повышенной мотивации сопровождается достоверным увеличением статистических связей БЭА в передних отделах мозга с биопотенциалам в других зо-{ах коры больших полушашй.что в особой мере проявляется у 10-лет-их гимнастов.

2. Адаптивные перестройки, происходящие в организме юных :поитсменов, формируются у детей довольного возраста в более г<ап-гем возрасте для сердечно-сосудистой системы, очевидно, в пезуль-1ате систематического влияния физических нагрузок на организм юных ■кмкастов, оставаясь (.одовиражекными для днхатечыг-« процессов.

3. Проведенные исследования даот основания предполагать, что ндивидуальный уровень адаптации к интенсивным мышечным кагпузкам, ероятно, определяется способностью спортсмена реализовывать функ-иональные резервы организма чегез усиление опосредованного влия-ия ассоциативных зон корн большого мозга на нервные центры, рогу-ирушие вегетативные процессы.

Научная новизна. Новыми в диссертации являются данные по с решительным оценкам специально введенных параметров пульсовой и кис-оподной "стоимости" выполненной работы с разным уровнем мотипяган юних гимнастов преимущественно микросомэтяческого тиг.а.

Выявлено достоверное увеличение статистического вза действия БЭА в глоторных и передних зонах кош с другими < ми коры больших полушарий при выполнении юными спортсмене Физических нагрузок с повышенным уровнем мотивации.

Впервые количественно установлено наличие статистике связи между динамическими показателями адаптивного функци вания вегетативных систем и изменениями пространственной туры биопотенциального поля копы мозга. Пэказано достовер увеличение степени связи и усложнения ее характера при вы нии юными споотсменами одзических нагрузок с повышенной м цией. Эти факты объясняют наличие у тренированных споотсм. повышенной способности к произвольной "волевой" мобилизащ функциональных резервов организма в условиях соревнований, следствие увеличения у них /в результате тренировок/ корп ного влияния на нервные центры ствола мозга и гипоталамусе печива?зщие,в частности, адаптивную регуляцию деятельности дечно-сосудистой и дыхательной систем.

Организация и методика исследования.

Исследования проводились на юных гимнастах мужского п 6 лет /14 человек/ и 10 лот /Ю человек, имеющих 1 и П взр лые разряды по спортивной гимнастике/, а также на 6-летних - чиках /10 человек/,-- не занимающихся спортом/контрольная г) , Для решения поставленных задач использовались методы ( тоскопии, антропометрии, функциональные пробы для оценки в< булярного анализатора /с использованием методик;; и тшнажо] "Вертикаль", газработанных В.Г.Стрельцом, 1969 г./.

.---.-Для исследования функциональных резервов сердочно-сос} той и дыхательной систем во время покоя и габоты в условиях -личной мотивации проводили синхронную регистрацию функций: тоты сердечных сокращений /ЧСС/, объема потребляемого кисло объема выделяемого углекислого газа /УС02/.

Регистрация ЧЛГ1 олутАГУГйнялчо.ь ня р.»йкттюкяп,1ио'гто<^ "

У02, ]/С0.2, - газоанализаторах "Спиролит-2". Отдель показатели находились расчетным путем: мощность выполненной боты /./У/, кислородны?. пульс /021|/, дыхательный коэффициент относительный объем кислорода / УО^/кг/.

Нагрузку выполняли на велоэргометрах типа "Тунтури". И(

туекым предлагалось выполнить 30 сек и 3 мин пробы с л-акскмапь-ной скоростью /1 режим работы - тренировочный/. Через два-три дня исследования повторялись, но нагрузку выполняли одновременно двое испытуемых, соревнуясь между собой, т.е. создавались условия повышенной мотивации /П режим работы - соревновательный/.

Оценка Функциональных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а такие адаптивные перестройки в них оценивались с помощью показателей пульсовой /Ш/ и кислородной /Кс/ "стоимости" выполненной работы: отношение ЧСС к количеству выполненной пябетн за единицу времени в гсгм /М/ принималось за Пс , а количество потгеблеиного кислорода /мл/ КтК - за Кс /С. А.Разумов, 1932/.

В результате анализа полученных данннх'количественно оценивали функциональные резервы указанных систем в условиях обычной и "соревновательной" деятельности. Для сравнения полученных данных использовался корреляционный анализ.

Изучение особенностей кортикального обеспечения адаптивных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем при двигательной активности осуществлялось с помощью ЭЭГ-исследований. Во избежание артефактов испытуемым предлагалось выполнять статические физические нагрузки /поднятие вытянутой ноги в полоке-ние "угол" и длительное ее удержание/ с разным уровнем мотивации /два режима работы/.

Электроэнцефалограмму регистрировали у кспктуемкх лежа в звукоизолированной камере на 16-канальном электроэнцефалографе НГО "Биофизгпжбор". Использовали 12 монополярных отведений с референтным объединенным ушным электродом. Электроды располагали очм"вттагчно в лобных, певедневисочных, центральных, задне-височных, теменных и затылочных областях обоих полушарий согласно схеме отведений /ркс.4,Д/. 12 ЭЗГ с выходов элекгроэнцефалографа подавали на входы системы" автоматической обработки данных /на базе ЭВМ "СОУ-Ь"/, где на протяжении всего исследования вычисляли матрицы попарных коэффициентов корреляции /КК/ ЭЭГ между всеми двенадцатью процесса}/« /А.Н.Шеповальников, М.Н. Цкцерошин,Н.В.Левинченко, 1991/.

Получаемые корреляционные матрицы ЭЭГ /12x12/ усредняли в пределах каждого функционального состояния,.число усредняемых

матриц в зависимости от продолжительности отдельного состоят колебалось от 20 до 50. Вычисляли матрицы дисперсий и интервг лы достоверности средних значений КК ЭЭГ при р=0.05. Усреднен матрицы отдельно для каждого испытуемого и для каждого состоя ния подвергали факторному анализу по центроидному методу /М.Б Цицерошкн, 1986; А.Н»Шеповальников, М.Н„Цицерошин, 1987/,

Результаты анализа ЭЭГ в периоды выполнения тестов сравн вали с усредненными данными для фоновых состояний каждого из ; пытуемых. Оценивали достоверность отличий от нуля изменений К ЭЭГ, происходящих при выполнении функциональных нагрузок /при р=0.05/, среднюю абсолютную величину изменений КК ЭЭГ по otkoi ни» к данному отведению, преимущественное направление изменен! статистического взаимодействия ЭЭГ в данной зоне по отношению остальным.

Для выявления и оценки степени статистической связи между параметрами, характеризующими изменения в функционировании сер дечно-сосудистой и дыхательной систем у испытуемых при выполне нии динадздческих нагрузок /на вело эргометре/ и показателями m ведения центральной нервной системы, на кортикальном уровне /и манения КК ЗЗГ при статических нагрузках - удержание ноги/ использовали факторный и кластерный анализы динамики индивидуальных данных по испытуемым в пределах каждой из возрастных групп.

Всего проанализировано 8 568 индивидуальных вегетативных показателя, 52 716 индивидуальных КК ЭЭГ, 4 032 среднегрупповыэ КК ЗЗГ * 800 КК между изменениями вегетативных показателей и изменениями КК биоэлектрической активности корн мозга.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССМОВАШЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3 практике спортивной гимнастики при отбора детей в секции основными критериями для тренеров являются морфологические показатели. В группе 6-летних юных спортсменов А =14/ 42% детей были отнесены к микросоматическому типу, к мезосоматотипу. При сравнении антропометрических характеристик 6-летних гимнастов и их сверстников-неспортсменов JH-Ю/ было выявлено превосходство юных спортсменов по величине мышечной массы на Щ> /р=0.05/ /ркс.1/. Другие показатели, характеризующие физическое развитие /рост, вес, окружность грудной клетки и т.д./ у 6-лет-

4 5 6 7 8 9

1 | - Р > 0.05

Рис.1 Сравнительная характеристика ьюрфо-функшональных показателей 6-летних гимнастов$1=14) и их сверстников-неспортсменов (^=10) .принятых за 10$.

1- рост; 2- вес; 3- окружность грудной клетки; 4- жизненная емкость легких; 5- жизненный индекс; 6- площадь тела; 7- жировая г.ясса тела; 8- мышечная масса тела; 9- активная масса тела; 10- соматотип (баллы).

нах спортсменов имели меньшие значения, чем у детей контрольной группы /на рис.1 антропометрические показатели детей не за. иимавдихся спортом приняты за 1002 и изображены прямой линией/. Разница по росто-весовым показателям 10-летних гимнастов и их сверстников-неспортсменов сохраняется /а группе все 100£ детей имели микросоматотип/. Данный факт дает возможность утверждать, что в спортивной гимнастике наиболее перспективные являются

дети микросо1,этотипа.

По функциональным характеристикам 10-летние спортсмены превосходят детей-неспортсменов и не уступают своим сверстникам . специализирующимся в других зилах спорта /для сравнения использовали данные А.Г.Эима, В.А.Сычугова, 1985/.

Таким образом, особенности физического развития, морфологические .характеристики на практике являются наиболее распространенными критериями при отборе детей в секции по спортивной гимнастике, пря этом предпочтение отдается детям-микросоматам. - Кроме изучения морфологических особенностей оценивалась

. Т

15'

10 54

сек 1—

-Г.-

10 5 -I

сек

Т 15

5-

сек

ТН2 Тн2 Тн1 Тн2 Тн^ Тн2 Тн1 Тн2 Тн1 Тк2 Ти1 Тк2 а 6 а б а б

Рис.2 Изменение вестибулярной резистентности в зависимости

от возраста и уровня тренированности.

А- 6-летние-неспортсмэны; Б- 6-летние гимнастн; В- 10-летняе гимнаст и; а- правостороннее вращение; б- левостороннее вращение; Тн- время нерешительности (Тнт- до нагрузки, Тн5- после нагрузки). й

вестибулярная функция обследуемых детей. Дэ нашему мнению этс необходимо, поскольку для данного вица спорта характерна большая нагрузка на вестибулярный аппарат.

......Уровень вестибулярной устойчивости к вращательным воздеЛ

виям у юных спортсменов оценивался с помощью времени "нерешительности" /Тн/. -Измерялся данный показатель;как интервал вре мани /сек/ после окончания вращения на .тренажере-"Вертикаль" -до того момента, когда испытуемый не будет нуждаться в дополн тельной опоре для того, чтобы устоять на ногах.- Тн измерялось дважды: до выполнения координационной нагрузки /10 кувырков вперед, 10 - назад/, и после нее. ЯЬ разнице Тщ и Тн2 оцонива лись адат-ивные возможности вестибулярного анализатора. Чем меньше величина Тн и разница Тн^-Тн^,- тем более -устойчив вест] булярный аппарат к такого рода-раздражениям, .что немаловажно для гимнаста.

Лри сравнении вестибулярной устойчивости спортсменов и д< тей контрольной группы было выявлено значительное превосходство юных гимнастов по данной функции /рис.2/, что является еле; вием систематических тренировок,, поскольку с возрастом вестиб) -лярная устойчивость меняется незначительно /В.Ф.Зайцева, 1991/. У 6-летних гимнастов Тн снижается на 30£ /7=14; рис.2,Б/ по сравнению с детьми-неспортсменами того же возраста /г=10; рис. 2, А/. У 10-летних гимнастов /г=8/ данный показатель снизился и 70£ по сравнению с таковым у детей той же контрольной группы

и отличался высокой воспроизводимостью /Тщ и Тнз недостоверно отличались друг от друга, р>0.05; рис.2,В/. Данный факт указывает на более высокий уровень адаптации вестибулярного анализатора 10-летних гимнастов к координационным нагрузкам. Время "нерешительности" по группе 6-летних гимнастов характеризуется высокой вариабельностью /Ш колебались в пределах от 2.3 до 1.2; рис.2,Б/. Важным является то, что у 30% 6-летних гимнастов обнаружен феномен резкого увеличения времени "нерешительности" после выполнения координационной нагрузки, что является неблагоприятным фактором для детей, занимающихся данным видом спорта.

При предварительном отборе детей в секции спортивной гимнастики достаточно руководствоваться результатами антропометрических исследовании и функциональной пробы на вестибулярную устойчивость. Однако,для выявления перспективности ребенка в данном виде спорта /как и в любом другом/ необходимы более глубокие исследования, которые позволили бы оценить функциональные возможности вегетативных систем и вероятность обеспечения их деятельности со стороны ШС при выполнении нагрузок в условиях тренировок и соревнований.

При оценке адаптивных перестроек сердечно-сосудистой системы было выявлено, что наименьшими величинами пульсовой "стоимости" характеризовалась 30 сек нагрузка в условиях обычной мотивации. Так у 6-летних неспортсменов 1Ъ составила 0.64+0.08 /а/'кгм /рис.3,А а/, у «--летних п-.мнастов - 0.57+0.06 уд/кгм /рис.3,А б/, у 10-летних спортсменов - 0.36+0.03 уд/кгм /рис.3, А в/. Иными словами за данный период т^'.'ош: мышечная работа была выполнена на более экономичном уровне со стороны сердечно-сосудистой системы, т.е. на один пульсовой удар приходилось большее количество выполненной работы. •

Если проследить динамику изменений Лс на протяжении 3-х минутного индивидуального педалирования, то обнаружится, что у летних спортсменов этот показатель увеличивается от 0.96+0.07 /на первой минуте/ до 2.44+0.70 уд/кгм /на 3 минуте/. У 10-летних гимнастоь, чей организм в больией степени адаптирован к физическим нагрузкам, данный показатель имеет меньшие величины и динамика его несколько иная /рис.3,А в/. Так при индивидуальном педаляроьинии 1Ь увеличивается ко 2-й минуте /от 0.28+0.02 д0 0.50+0.03 уд/кгм/ и снижается к 3-й мгшуте /Пс=0.44+ 0,02 уд/кгм/. Это указывает на более экономичное функционирование серлечно-

уд/кгм.

6-а 42-

6-

<5 4* ■ ■ 2--

30" 1» 2« 3«

6"

В 42-

30" 1« 2' 3'

30" 1» 2' 3'

6 -

4"

2- г*- й

г

30"

30" 1» 2' 3'

30" 1» 2« 3'

Г } ---индивидуальная ., нагрузка

- соревновательная нагрузка

РиаЗ Изменение показателей пульсовой "стоимости" и кислородной

"стоимости" выполненной работы при индивидуальном и сорев

новательном педалировании.

А- пульсовая "стоимость"; Б- кислородная "стоимость";, а- 6-летние-неспортсмены(п=10); б~ 6-летние гимнасты (п=14); в-10-летние гимнасты (^=10;.

сосудистой системы у 10-летних споптсменов при выполнении нагру ки даже с обычным уровнем мотивации.

В соответствии с представленными данными при смоделированной соревновательной деятельности Не имеет меньшие величины, чем при индивидуальном педалировании, особенно четко это проявляется у 10-летних спортсменов: при 30 сек нагрузке Пс снижается на ¥1%, на 1-й минуте 3-х минутного педалирования набладает-ся увеличение этого показателя на а затем на 2-Й и 3-й ми-

нуте его снижение на 31£ и 14£, по сравнению с величиной Из при первом режиме работы /рис.З,А в/. У 6-летних начинающих спортсменов сердечно-сосудистая система переходит на более экономичный уровень функционирования на 2-й и 3-й минуте "соревновательной" нагрузки. 1Ь в данных условиях снижается по сравнению с таковой при индивидуальном педалировании на 2-й минуте на 25$, на 3-й - на 76$ /рис,3,А б/. У 6-летних неспортсменов не наблюдалось столь резкого снижения этого показателя, а при 30 сек "соревновательной" нагрузке Пз увеличивается на 54% /рис.3,А а/.

Иная картина выявлена при анализе показателя, характеризующего. адапп:вные перестройки дыхательной системы - кислородной "стоимости" /Кс/ выполненной работы /рис.3,Б/. Наименьшая величина Кс выявлена при 30 сек индивидуальном- педалировании по всем группам испытуемых /у детей контрольной группы Кс=1.27+0.20; у 6-летних гимнастов - 1.59+0.36; у 10-летних гимнастов - 0.72+ 0.40 мл/кгм; рис.3,Б/. При 3-х минутном выполнении нагрузки Кс увеличивается с каздой минутой работы. В условиях повышенной мотивации для обеспечения 1 кгм работы требуется еще более усилий со стороны дыхательной системы, что выражается в увеличении показателя Кс по сравнению с таковым при 1 режима работы. Примечательным является то, что у юных спортсменов данное увеличение не столь резкое, как у 6-летних неспортсменов. Наибольшего значения у детей контрольной группы Кс достигает на 2-я минуте "соревновательного педалирования /в данном случае Кс возрастает на каксимальное значение - 2.01 мл/кгм; рис. 3,Б а/. У 6-летних спортсменов этот показатель увеличивается не более чем на 0.55 мл/кгм; у 10-летних спортсменов - не более чем на 1.1 мл/ кгм по сравнению с Кс при индивидуальном педалировании. Кроме того у 10-летних детей к концу 3-й минуты "соревновательного" педалирования величина Кс снижается /на 2-й минуте Кс=3.59+ 0.18; на 3-й - 3.31+0.09 мл/кг<ч/. Данный факт указывает на наличие адаптивных перестроек в функционировании дыхательной системы у 10-летних гимнастов, поскольку в данных условиях на 3-й минуте работы один кгм обеспечивается меньшим количеством кисло-* рода, чем на 2-й минуте педалирования.

Описанные выше изменения в деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем характеризуют внешние проявления функционирования центральных и вегетативных механизмов адаптивного регу-

лирования. В отличие от стволовых и гипоталамических отде ЩС, реагирующих превде всего на изменения внутренней сре, организма, лишь в кортикальных отделах мозга происходит с поставление результатов адаптивного реагирования вегетати; нервной системы достигаемым внешним приспособительным эфф Шэтому,для исследования у начинающих спортсменов механизл центральной регуляции процессов целенаправленной мобилиза1 функциональных резервов организма мы предприняли изучение ностей кортикального регулирования адаптивных функций у 6 10-летних гимнастов при выполнении ими статических нагрузо различным уровнем мотивации.

Результаты факторного анализа многоканальной ЗЭГ у двг. - обеих возрастных групп подтвердили описанное в работах /М.1 Дицерошин, 1986; А.Н.Шеповальников, М.Н.Цкцерошин, 1987/ ю ние "пространственной упорядоченности" статистических взаш, зей биопотенциалов в различных кортикальных отделах. У дете структура взаимного расположения радиус-векторов ЭЭГ в трех мерном факторном пространстве стремится, как и у взрослых, приблизиться к виду, отображающему пространственную локализ. цию на поверхности головы отведений ЭЭГ. Возрастные отличия ражались в основном в уменьшении роли лобно-затылочных взаимодействий ЭЭГ в целостной картине пространственных взаимоа зей биопотенциалов корк и в увеличении размаха и хаотичноси флюктуавдй отдельных векторов ЭЭГ в последовательных периода анализа от их среднего положения в Факторном пгюстранстве.

• Усредненные значения отклонений векторов состзетствующи ЭЭГ от 12 зон мозга от их среднего положения, типичного для исходного фонового состояния испытуемых, явились предметом исследования у юных гимнастов при выполнении ими лежа статиж ких нагрузок.

Как и следовало ожидать, при1 выполнении детьми обеих во: растных групп нагрузок с поднятием ноги в положение "угол" и •длительным ее удержанием, двигательные области коры /поля 4, по Бродману/ отличались, достаточно высокими изменениями корре лядионных связей ЭЭГ по сравнению с фоном /отведения 5, 6 на схеме рис.4,А,Б/. При выполнении этой нагрузки правой ногой 1 летними гимнастами /рис. 4,А,а/ в левой моторной зоне /электр # 5/ абсолютные изменения значений КК ЭЭГ составили 0.081, а з

А В В Г

гимнастами двигательной нагрузки о разни* уравнен мотивации. Представленные на картах значения необходимо разделить на 1000.

А - шитьем правой, В - подъем левой ноги лэка с удержанием при обычней уревне мотивации: В - педьем хфаг.ой, Г - подъем левей ногк лека с удержанием при повышенном уровне мотивации; Д - схема расположения електредов

правой /электрод *'6 по схеме отведений/ - 0.080, при подъеме н удержании левой ноги - 0.US2, 0.104 соответственно /рис.4,Б а; значения выше 0.025 достоверно отличаются от U при P=U.l)5/.

При подъеме и удержании правой ноги 6-летнимя гимнастами изменения КК ЭЭГ в правой центральной зоне составили 0.062, а •в левой - 0.052 /рис.4,А,б/. Однако,максимальные изменения корреляционных связей биоэлектрической активности наблюдались в правой задневисочной области /электрод Jé в по схеме отведений/ -0.090. Подобная картина выявлена и при выполнении этой нагрузки левой ногой /рис. 4,Б,б/. Таким образом, как при подъеме и удержании правой, так и левой ноги 6-летними гимнастами максимальные изменения КК ЭЭГ наблюдались преимущественно в правом полушарии, особенно в задневисочной области коры. Существенно, что у детей 10 лет наблюдается отсутствие столь выраженных изменений статистических связей ЭЭГ в правой задневисочной зоне, а максимальные изменения сосредоточены в передних и задних отделах мозга. Однако, наблкщающаеся у 10-летних гимнастов изменения корреляционных связей ЭЭГ затылочных областей носят, в отличие от изменений в передних отделах, преимущественно отрицательный знак, т.е. в сторону уменьшения при деятельности величины корреляций биопотенциалов этих от.тгелов коры с остальными. Такая преимущественная концентрация с возрастом происходящих изменений корреляционных связей биоэлектрической активности корн больших полушарий в моторных и передних отделах, позволяет рас-cr'?~~::t'¿Tb эти особенности как проявлен;^ ...Бханизмов адаптации у более тренированных спортсменов. Возможно, выработка двигательных стереотипов, автоматизация движений в результате частых специализированных тренировок, позволяет мозгу экономнее использовать свои ресурсы.

Действительно, при ышолнении детьми нагрузок с повышенной мотивацией, описанные возрастные различия локализации зол коры с высокими значениями изменений КК ЭЭГ становятся более выраженными /рис. 4 В,Г,/. Особо следует подчеркнуть усиление °в этu условиях изменений статистических связей биоэлектрической активности коры в любых отделах у детей 10 лет. В правой лобной области при нагрузке на правую ногу среднее значение изменений корреляций ЭЗГ сог.таь::-о 0J54 /именно данной зоне принадлежит осооая роль в регуляции сложных форм эмоционального поведения /Т.П.Хризман, с соавт., 1991/; в левой лобной - 0.129, а в пра-

вой и левой передневисочной зонах изменения КК ЭЗГ токе были велики - 0.135 и 0,127 /ряс. 4,и,а/. Ври подъеме и удержании левой ноги укаяачнке высе зоны характеризовались тяте значительными изменениями КК ЭЗГ /рис. 4,Г,а/. По группе 6-летнлх спортсменов описанные выие особенности выражены в значительно меньшей степени /рис. 4,б,В,Г,/.

Известно, что ассоциативные поля коры лобных отделов больших полушарий обеспечивает* оргагсгзчлию целенаправленных действий. Очевидно, у 10-летних детей кортикальная регуляция целенаправленных движений организована в значительно большей мере, что позволяет индивидууму полнее реализовывать функциональные резервы организма в условиях выполнения моторных нагрузок особенно с повышенной мотивацией.Для получения дополнительных аргументов в пользу представлений о непосредственном участии кортикальных отделов центральной нервной системы не только в оргагазации целенаправленной двигательной активности чеювека, ко и в процессах ее адаптивного обеспечения, нами было предпринято исследование признаков совместных изменений в функционировании вегетатизной и центральной нервной систем, с помощью измерения корреляции между изменениями вегетативных показателей и кнтра-кортикальных взаимосвязей ЗЗГ у разных индивидуумов в обеих возрастных группах с последующим факторным и кластерным анализом многомерных данных. Результаты кластерного анализа представлены на рис. 5 и 6.

Если у 6-летнлх детей в условиях обычного режима деятельности /рис.5,А/ "кортикальные" и "вегетативные" параметры распадаются на две явно обособленные группы /относительное расстояние между которыми в факторном пространстве составляет 9.14 усл.ед./,-то уже при выполнении той же деятельности в соревновательном режиме, помимо уменьшения расстояния мевду обоями кластерами до 8.9 усл.ед. происходит выраженное "подчинение" межиндивидуальной динамике основной массы интракортикальных статистических связей ЭЭГ динамики ряда вегетативных параметров. Это показатели пульсовой "стоимости" работы, оцениваемые в первые ЗОсек, а также на 2-й и 3-й минутах мышечной деятельности /По'- 1,2,4, рис.5,Б/.

Существенно, что единственный из показателей коррелягаон-. них связей ЭЗГ /отведение 6 _ правая моторная зона/, динамика ■ изменений которого по отдельным индивидуумам в обоих режимах

2-изменения КК ЭЭГ отведения с 1 по 12 ;

-изменения ЧСС; Агпульсовая,'стоимость"работы;

| |-изменения УС^; • "»-хислотднаяпстоимооть''шботн;

А -мощность работ»; В- схема отведений ЭЭГ;

М -показатели при 30", 2,3,4 -пли 3'работе,зафиксированные

поминутно.

РиСо 5 Взаимосвязь оценок системной деятельности коры мозга у

детей ь лет с вегетативными показателями результативное- ' ти мышечной нагрузки в условиях обычной мотивации (А) и при повышенной мотивации (Б) (результаты кластерного анализа,),

деятельности проявляла преимущественное сходство с динамикой вегетативных параметров^ также в наибольшей мере коррелирует с динамикой изменений величин показателе!1, пульсовой "стоимости" /Пз - 1 и Пз - 3, рис. 5,А,Б/, В первом случае именно этот "кортикальный" параметр тесно связан /0.5 усл.ед./ с подклас-тером,-образованным исключительно из показателей, характеризующих деятельность сердечно-сосудистой системы /ЧСС - 2,3,4 и Вс - 1,2,3,4/. Во втором случае, при двигательной деятельности, выполняемой 6-летними детьми, с повышенной мотивацией, средние изменения при деятельности у разных испытуемых корреляционных связей ЭЭГ-правой моторной зоны /отведение 6/ с ЭЭГ в дру-

Рис.6 Взаимосвязь оценок системной деятельности кори мозга у детей 10 лет с вегетативными показателями результативности мышечной нагрузки в условиях обычной мотивации (А) и при повышенной мотивации (Б) (результаты кластерного анализа).

- Остальные обозначения смотри на рис.5.

гих кортикальных отделах становятся сходныуи с изменениями величины параметров, характеризующих качество регуляторных процессов как в сердечно-сосудисто? /ЧСС - 1,2,3 и Дс - так час-

•-------тично и в дыхательной системе /КО,, - 1,2 и Кс -2,3/,

Эти данные представляют дополнительные аргументы в пользу представлений о более раннем возрастном формировании механизмов центральной адаптивной регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы, по сравнению с респираторной, которые оили сформулированы нами выше по результатам непосредственного исследования у детей-гимнастов динамики вегетативных показателей в процессе тренировочной и соревновательной деятельности.

Высказанные предположения также подтверждаются при анализе результатов исследоиа;:'ля у 10-летних спортсменов совместного поведения величин показателей вегетативной и центральной регуляции кардиореспираторных систем /рис. 6/.

Действительно, уже пта двигательной активности 10-летних

гимнастов в ооычном, рутинном режиме показатели сердечной деятельности за 30 сек /ЧСС - 1 и Пс - 1/ выраженно "объединяются" на рис. 6,А в единую большую группу с параметрами, характеризующими системную деятельность мозга. При втором режиме деятельности /рис. 6,Б/ именно через первый из этих параметров . ' /ЧСС - 1/ к данной группе показателей интегративной деятелькос-. ти мозга "подсоединяются" некоторые из оставшихся вегетатив-:. НЫХ параметров /Пс - 1; У02 - 3,4; ЧСС - 2; И- 4 и ЧСС -3,4 с N -1,2,3/, которые вместе с корреляционными связями ЭЭГ правой теменной зоны /отведение 10/ образуют большой смешанный кластер. . ?

Особо необходимо выделить незаметный на первый взгляд ; факт, что как при этом режима работы у 10-летних спортсменов,

так и в обоих случаях наблюдения у 6-летних гимнастов, основная . гру;л*г параметров, характеризующих межкортикальное взаимодействие потенциалов коры обоих полушарий "подсоединяется" к вегетативным параметрам, как бы опосредованно через показатели интегративной деятельности лобных отделов /отведение 2 и V, в первую очередь левого полушария /отведение 1/.

Второй, наиболее обособленный кластер у детей 10 лет при соревновательном режиме деятельности /рис.6,Б/ также состоит из смеси '"вегетативных" и небольшого числа "кортикальных" параметров/отстоит от" первого в факторном пространстве на 8.6 усл.ед./. Причем, здесь группируются "вегетативные", параметры, характеризующие в основном адаптивные способности сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма. -Это показатели экономичности их - деятельности пульсовая к кислородная "стоимости" работы в после. .¡довательные периоды выполнения моторных заданий /Пс - 2,3,4 и - Кс - 1,2,3,4/. Изменения.величин этих параметров по отдельным индивидуумам оказываются сходными с изменениями показателе? межкортикального взаимодействия биопотенциалов в симметричных • -зонахэ&пневисочннх^отлелов-обоих:полушарий и в теменной области

- левого полушария /отведения 7,8,9/ с биопотенциалами в осталь-1нкх районах кс^ Примечательно, что корреляционные связи ЗЭГ с правой теменной ;зоны ./отведение-ДО/,также -отличаются относи. .стельно обособленным от. корреляционных-связей ЭЭГ в других зонах коры поведением,- Ш характеру изменений у различных индивидуумов этот ^'кортикальный"-параметр "объединяется" с показа, „у, хелями мощности выполняемой работы /У-1,2,3/ и частоты серяеч-

ных сокращений в последние этапы работы /ЧСС - 3,4/. Следует отметить, что уже в 6-летнем возрасте пви деятельности в условиях повышенной мотивации наблюдалось относительное обособление кортикальных параметров, характеризувдих задневисочные и теменные отделы обоих полушарий /отведения 7,8 и 9/. На рис. 5,Б они группируются вместе с отведениями 3,10 и 12 в отдельный от других ЭЭГ отведений /1,2,4,5 и 11/ годкластер.

Таким образом,представленные данные позволяют говорить о градуальном нарастании с возрасги.м »1 тренированности;« у киих спортсменов кортикального "влияния" на механизмы центральной, регуляции адаптивных процессов, вследствие чего, очевидно, у детей возрастает способность к наиболее полной реализации функциональных резервов организма.

Можно выделить два типа такого "елия.'г::я". Первый - включающий глобальные воздействия многих отделов коры обоих полушарий на процессы регуляции частоты сердечных сокращений и связанных с ней параметров, опосредованные через интеркортикальные взаимодействия лобных отделов /особенно левого/. Такие глобальные процессы кортикальной регуляции вегетативных функций проявляются в первую очередь в начальные периоды' мышечной деяг-тельности как у 10-летних, так и у 6-ти летних спортсменов. И второй тип - демонстрирующий обособленное поведение межрегиональных корреляций ЭЗГ задневисочных и теменных районов коры, которое проявляется у юных гимнастов к 10 годам в наибольшей мере, Динамика изменений у 10-летних спортсменов межкортикальных корреляций ЭЭГ этих районов коры проявляет выраженное статистическое взаимодействие с показателями эффективности кардиореспи-раторного обеспечения мышечной деятельности. Таким образом, ■очевидно, можно говорить об особой роли этих отделов коры в организации механизмов центральной регуляции процессов адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем к длительным напряженным нагрузкам.

В какой мере в полученных наш данных об изменениях корреляционных соотношений ЭЭГ, сопровождающих выполнение юными •спортсменами статических мышечных нагрузок, отражаются процессы центральной регуляции адаптивных механизмов вегетативной нервной система? У 6-летких-гимнастов изменения структуры корреляционных связей биопотенциалов различных отделов коры при мышечной нагрузке затрагивали помимо специализированных для

двигательной активности моторных зон коры также теменные, передне- и задневисочные отделы, преимущественно правого полушария.

Преимущественная локализация изменений корреляционных связей ЭЗГ в правом полушарии при выполнении статической нагрузки •как левой, так и правой ногой, возможно, связана с недостаточной зрелостью у детей довольного возраста билатеральных функциональных отношений /С.Меу, J. /г;Ley, W. HeiLman , 1962; Э.Г.Симерницкая, 1985/. У lU-летних спортсменов подобные изменения носили уже билатерально симметричный характер и, помимо концентрации наибольших изменений в центральных и переднев.исоч-ных областях обоих полушарий, особо следует отметить значительное усиление "роли" в этих процессах межкортикальных отношений биопотенциалов лобных отведений ЭЭГ.

Г .evos*«», такое особое увеличение корреляционных связей ЭЭГ передних ассоциативных областей с Оиопотенциалами в других отделах коры мозга, выраженные в наибольшей мере у 10-летних гимнастов при выполнении нагрузок с повышенной мотивацией, отражает процессы формирования у детей-спортсменов способности к произвольному привлечению дополнительных функциональных возмшлпостей организма в условиях соревновательной деятельности.

Эти предположения в значительной мере подтвердили результаты факторного и кластерного анализов совместных оценок изменений по испытуемым показателей функционирования вегетативной и центральной нерячл?> систем.

Выявленные достоверные корреляции /при р=0.05/ между параметрами, отражающими качество функционирования серпечно-со-судистой и дыхательной систем у отдельных индивидуумов, и изменениями у них значен™ коэффициента крссоксттсляции ЭЗГ передних областей мозга дают основания полагать, что именно через интегративные интеркортикальные связи биопотенциалов лобных долей /особенно левой/ опосредуется обобщенное влияние других областей коры больших полушарий на деятельность сердечного и дыхательного центров стволовых отделов мозга. Такое глобально е влияние коры в большей мере проявляется у 10-летних гимнастов по отношению к величине частоты сердечных сокращений уке на первой минуту t/ышечной деятельности, как при соревновательном, ^ак и в обычном режиме работы. Здесь, очевидно,

гополить об отражении механизмов произвольной регуляции тренированными гимнастами процессов "готовности" к мышечкой нагрузке.

В свою очередь показатели эффективности адаптивной деятельности пегуляторных систем на рэг!.-:г::::,г -этапах работы при соревновательном режиме проявляют обособленную взаимосвячв с мэжкортикальнымк отношениями биопотенциалов задневисочных областей обоих полушарий и теменных отделов. Фдобную осооу^ роль у гимнастов младшего возраста, вероятно, в какой-то мере выполняют корреляционные связи ЭЭГ моторной области правого полушария /хотя и в этом возпасте мы отмечали тенденцию к с'о-ссоленному поведению корреляционных связей ЭЭГ задневисочных и теменных зон/.

Таким образом, представленные гач'^е позволяют прослег::ть у юных спортсменов процесс становления с возрастом и тренпгс-взнностью кортикального влияния на центральные механ:;— тивной регуляции кардиореспираторнкх функций. Обнаруженное увеличение у гимнастов старшей возрастной группы роли котгггг-лль-ных влияний на процессы адаптации позволяет объяснить механизмы организации у тренированных спортсменов способности к целенаправленной мобилизации функциональных резервов организм в экстремальных условиях соревновательной деятельности.

•Полученные данные позволяют также говорить о выявлении двух различных по межрегиональным соотношениям типов кортикальной регуляции адаптивных процессов организма, специфичность деятельности которых проявляется в наибольшей мере у тренированных спортсменов старшей группы. Первый, очевидно, ооеспе-чнзакгдпй глобальное влияние коры больших полугаарий на регулятор-нко механизмы^ кардиореспираторных систем, опосредованное через межрегиональные связи биопотенциалов лобных отделов коры. И второй - характеризующийся относительно обособленным воздействием на механизмы адаптации мажкортнкальных связей потетта-лов задневисочных и теменных зон коры.

Первый, по-видимому, играет большую роль в процессах "предстартовой" мобилизации сердечно-сосудистой системы. Его деятельность проявляется в некоторой мере я у нетренированных юных гимнастов. И, очевидно, только в процессе регулярных тренировок глобальному влиянию коры начинают "подчиняться" механизмы центральной регуляции днхатачьной функции на поздних эта-

¿г

пах мышечной работы. Во втором случае, с интегративной активностью задневисочных и теменных отделов, по-видимому, связаны адаптивные механизмы оптимальной регуляции эффективности длительно протекающей деятельности. Следует ожидать, что этот тип регуляции в наибольшей мере будет проявляться у тренированных спортсменов, когда в условиях неоднократных тренировочных и соревновательных нагрузок у спортсмена вырабатываются механизмы целенаправленной организации экономного обеспечения нарастающих потребностей организма со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Представленные особенности адаптации организма детей 6 и 10 лет к физическим нагрузкам тренировочного и соревновательного характера указывают на значение' мотиваций как фактора, мобилизующего функциональные резервы организма, полнота реализации которых зависит от возраста и уровня тренированности а, следовательно, и от индивидуальных и групповых программ, саморегулирования функциональных систем, принимающих участие в достижении полезного результата двигательного действия /H.H. Василевский, 1977/. Этот результат формируется на основе, механизмов адаптивного саморегулирования, которые осуществляются в онтогенезе,-и которые связаны с перестройками на структурном и функциональном уровнях, Пэдобно тому, как на ;.чнн'.::< стадиях онтогенеза морфогенез повторяет основные черты.эволюционного z'/^z, так л по ходу научения у ребенка складываются-механизмы адаптивного саморегулирования, которые отражают эволюцию совершенствования отдельных структур и функций организма /A.D.Северцов,1945/,

- ВЫВОДЫ •

1. При выполнении 6.и-10-летними гимнастами статических мышечных нагрузок выявлены специфичные для каждой из возраст-

„ . ных групп изменения структуры пространственной организации ЭЭГ, . проявляющиеся у детей старшего возраста в увеличении билатеральной симметричности и концентрации максимальных изменений взаимокорреляционных связей ЭЭГ в.передних отделах мозга -моторных, перелневисочных и в особой мере лобных.

2. Результаты кластерного анализа изкененпГ структуры корреляционных связей ЭЭГ и показателей функционирования сердечно-

■ сосудистой и .дыхательной систем при динамических нагрузках поз-

воляет говорить о становлении у гимнастов старшего возраста двух различных типов кортикального влияния на процессы центральной регуляции адаптивных механизмов, отличающихся как по характеру действия, так и по виду межрегиональной организации ЭЭГ.

3. Первый тип пространственной организации ЭЭГ, по-видимому, отражает глобальные влияния коры больших полушарий на процессы "предстартовой" мобилизации сердечно-сосудистой системы гимнаста, опосредованные через межрегиональные связи лобных отделов коры.

4. Второй тип кортикальной регуляции связан, очевидно, с относительно обособленной деятельностью задневисочных и теменных регионов коры. Следует ожидать, что именно этот тип адаптивной. регуляции превалирует у тренированных спортсменов, отражая, вероятно, кортикальные процессы целенаправленной организации механизмов экономного обеспечения длительно протекающей мышечной деятельности со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

5. При сравнительном изучении показателей деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем у юных спортсменов на разных этапах выполнения интенсивной мышечной нагрузки на велоэргометре,.установлено, что адаптивные процессы, проявляющиеся при соревновательной деятельности, формируются для сердечно-сосудистой системы в более раннем возрасте, чем для дыхательных процессовг

6. Полученные данные показывают, что при предварительном отборе детей для занятий спортивной гимнастикой необходимо основываться не только на оценке антропометрических характеристик, но и учитывать особенности вестибулярной функции начинающих спортсменов. Окончательно о перспективности ребенка в данном виде спорта, как и в любом другом, можно судить, оценив предварительно возможности сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной систем обеспечивать мышечную деятельность в условиях тренировок и соревнований.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Изменения системной деятельности мозга у юннх спортсменов при выполнении моторных нагрузок /Левинченко Н.В. // Тез. докл. научн.-практич. конф. молодых ученых.-Л. ,1991.-

С.26-28.

2. Шихофизиологические особенности адаптации юных спортсменов к физическим нагрузкам /Левинченко Н.В., Кожуркин А.Н. //Тез. докл. научн.-практич. конф. молодых ученых.-Л.,1991.-С.28-29.

3. Цути изучения психофизиологических особенностей адаптг дай юных спортсменов к физическим нагрузкам /Левинченко Н.В. //Тез.докл.научн.-практич. конф. молодых ученых.- Л.,1991.-С.64~65_

4. "Возрастная минимизация" особенностей мозга, участвующих в системном обеспечении психических функций: аргументы за и против /Шеповальников А.Н», Цицероаин М.Н., Левинченко Н.В. //Физиология человека.- 1991.-т. 17.-й 4.- С.28-49.

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ Д0Л01ЕНЫ:

1. . На заседании Санкт-Петербургского общества физиологоЕ им.И.М.Сеченова. 1991г.

2,На конференции молодых ученых ГДОИФК им.П.Ф.Лесгафга. 1990-1992 гг.