Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Моделирование динамики движения вектора состояния организма человека в условиях импульсной гипергравитационной физической нагрузки

ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Моделирование динамики движения вектора состояния организма человека в условиях импульсной гипергравитационной физической нагрузки"

005058917

На правах рукописи

КОРОЛЁВ ВАСИЛИЙ ВИКТОРОВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ИМПУЛЬСНОЙ ГИПЕРГРАВИТАЦИОННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

03.01.02 - биофизика (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

16 МАП 2013

Сургут, 2013

005058917

Работа выполнена НИИ Биофизики и медицинской кибернетики при ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного

округа - Югры»

Научный руководитель: ЗДН РФ, доктор биологических наук, доктор

физико-математических наук, профессор ЕСЬКОВ ВАЛЕРИЙ МАТВЕВИЧ

Официальные оппоненты: КОВАЛЕВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ, д.мед.н.,

профессор кафедры биофизики и функциональной диагностики при ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России. НИФОНТОВА ОКСАНА ЛЬВОВНА, д.биол.н., Доцент кафедры медико-биологических дисциплин и безопасности жизнедеятельности человека при ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет».

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Тульский государственный

университет» (г.Тула).

Защита состоится " " апреля 2013 г. в_часов на заседании диссертационного

совета Д 800.005.02 в ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа — Югры» по адресу: 628400, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа-Югры» по адресу: 628400, г. Сургут, пр. Ленина, 1.

Автореферат разослан "_"_2013 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат биологических наук Е. В- Майстренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Физическая нагрузка организма человека ускорением (син. - импульсная гипергравитационная физическая нагрузка, ИГФН) относится к эффективному методу спортивной тренировки, благодаря воздействию на нейромышечную систему одновременно нескольких тренирующих факторов. Таковыми являются: трехмерность воздействующего на тело ускорения регулируемой величины, интенсивная стимуляция проприорецепторов и высокая частота рефлекторно вызванных мышечных сокращений - 30-50 в секунду (van der Meer et al., 2007; Пятин с соавт., 2009). Исследованиями показано, что в условиях воздействия ИГФН на мышцы человека в течение несколько десятков секунд активируются различные физиологические системы организма. Так, для системы кровообращения характерным является 4-5 кратное увеличение скорости кровотока в тренируемых мышцах за счет интенсивной активации так называемого мышечного насоса (Назаров, 1986; Kerschan-Schindl et al., 2001; Lohman et al., 2007; Lythgo et al., 2009). Мышечная система реагирует быстрым повышением показателей изометрической и взрывной сил (Cochrane et al., 2005; Rehn, Lidstrom, 2007), опорно-двигательный аппарат - увеличением объема движения в суставах (Tillaar, 2006; Moezy et al., 2008), a стимуляция механизмов регуляции нейро-мышечной системы ведет к совершенствованию координации движений и равновесия (Schuhfried et al 2005; Rees, 2008).

Благодаря многократному усилению локального кровотока в мышцах, при физической нагрузке ускорением не происходит накопления молочной кислоты (Rittweger J.; et al., 2000), что благоприятно сказывается на их работоспособности. Непосредственно после кратковременного воздействия ИГФН на нейромышечную систему человека в плазме крови возрастают концентрации анаболических гормонов (гормон роста, инсулиноподобный фактор роста-1, тестостерон) а также повышаются уровни норадреналина и серотонина (Bosco et al., 2000; Goto, Takanatsu, 2005; Cardinale et al., 2008). Это свидетельствует об активации механизмов регуляции гормональной и медиаторных систем мозга человека в результате интенсивной стимуляции проприорецепторов скелетных мышц. Наряду с этим исследователи выявили посттренировочное уменьшение в плазме крови концентрации кортизола, что указывает на отсутствие фактора стресса в новом типе физического тренинга (Erskine J., et al., 2007). Для активации физиологических систем организма в этих условиях характерно снижение тонуса как симпатической, так и парасимпатической нервной системы, что отражается на вегетативной регуляции функций кровообращения, дыхания, процессов метаболизма (Пятин с соавт., 2008, 2009).

Таким образом, применение ИГФН в процессе физической тренировки вызывает многопараметрический ответ физиологических систем организма человека. Это требует нового подхода к анализу исследуемых параметров физиологических систем в этих условиях. Ключевой физиологической системой в адаптации к физической нагрузке является сердечно-сосудистая система. Однако, ее реакции при воздействии фактора ускорения на организм человека в настоящее время изучены недостаточно. В литературе отсутствуют данные о влиянии полифакторного тренинга ускорением на показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) и вегетативного баланса. Особый интерес подобные исследования представляют в рамках

компарментно-кластерного подхода (ККП), позволяющего решил, проблему идентификации параметров квазиапрактора вектора состояния организма человека (ВСОЧ), определить параметры хаоса и синергизма в биологической динамической системе (БДС) и на основе этого спрогнозировать поведение отдельных функциональных систем организма (ФСО) и всего организма в целом. В связи с этим представляется актуальным изучение хаотической динамики ВСОЧ в условиях ИГФН и моделирование происходящих при этом процессов в многомерном фазовом пространстве состояний (ФПС) с использованием методов теории хаоса и синергетики (ТХС), которые все шире используются в математической биологии и биофизике сложных систем (Еськов, Филатова, 2002-2012).

Цель диссертационной работы: установление закономерностей поведения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний в условиях импульсной гипергравитационной физической нагрузки.

Задачи исследования:

1. Исследовать параметры хаоса и синергизма в процессах регуляции кардиоваскулярной системы в условиях воздействия однократной импульсной гипергравитационной физической нагрузки и обычного статического приседа у молодых людей с нормальным и учащённым сердечным ритмом.

2. Изучить параметры квазиаттрактора вектора состояния организма человека с учетом изменения региональной гемодинамики после проприоцептивной стимуляции различной интенсивности у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией.

3. Установить закономерность поведения квазиаттракторов вектора состояния организма человека с учетом изменения параметров артериального давления у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией после проприоцептивной стимуляции различной интенсивности.

4. Установить информативность методов теории хаоса и самоорганизации при исследовании влияния импульсной гипергравитационной физической нагрузки на организм человека.

Научная новизна

1. В работе впервые установлено, что при однократном воздействии ИГФН на организм человека динамика хаотичности протекания процессов регуляции сердечно-сосудистой системы, проявляющаяся в изменении расстояния между центрами квазиаттрактора ВСОЧ, а также объема т-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор ВСОЧ, обусловлена факторами пола и исходным уровнем частоты сердечного ритма.

2. В работе выявлены особенности изменения движения параметров квазиаттракторов ВСОЧ на основе изменения параметров региональной гемодинамики и артериального давления у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией. Характерно, что низкоамплитудная ИГФН у нетренированных обследуемых с нормальным сердечным ритмом вызывает разнонаправленное изменение параметров квазиаттракторов в сравнении с высокоамплитудной ИГФН. Обычная статическая физическая нагрузка у обследуемых с нормальным сердечным ритмом приводит к значительному увеличению расстояния между центрами квазиаттрактора ВСОЧ и увеличению

обследуемых с нормальным сердечным ритмом приводит к значительному увеличению расстояния между центрами квазиаттрактора ВСОЧ и увеличению параметров асимметрии. У обследуемых с тахикардией в основном наблюдается увеличение размеров квазиаттракторов после каждого из внешних управляющих воздействий (ВУВ).

3. Выявлено, что прирост систолического давления после физической нагрузки с импульсным ускорением вдвое меньше, чем после статической физической нагрузки, а также после ИГФН происходит снижение диастолического давления.

4. В работе установлено, что восстановление параметров вариабельности ритма сердца до первоначального уровня после высокоинтенсивной стимуляции проприорецепторов при ИГФН происходит по всем исследуемым параметрам раньше, чем таковой процесс после низкоинтенсивной стимуляции при статической физической нагрузке.

5. Выявлена информативность методов теории хаоса и синергетики при исследовании влияния ИГФН на организм человека и установлено, что в многопараметрических исследованиях влияния ИГФН на функции кардиоваскулярной системы (КВС) человека большую прогностическую значимость имеют результаты обработки данных с помощью метода многомерных фазовых пространств.

Теоретическая и практическая значимость работы

Проведенное исследование дополняет сложившиеся представления о функционировании биосистем в условиях внешних возмущающих воздействий с позиции теории хаоса и самоорганизации, а также компартментно-кластерной теории биосистем. Полученные данные раскрывают сравнительные особенности регуляции функций сердечно-сосудистой системы организма при традиционной физической нагрузке и при импульсной гипергравитации. Полученные сведения о регуляторных реакциях КВС в условиях воздействия импульсного ускорения являются новым аспектом в развитии физиологии спорта и биофизики сложных систем.

Моделирование динамики движения квазиаттракторов ВСОЧ методами теоретической физики позволило идентифицировать параметры хаоса протекающих процессов в функциональном состоянии организма людей молодого возраста, что обеспечивает возможности управления ВСОЧ.

Установлено, что ИГФН относится к слабому по силе стрессорному фактору для функции сердечно-сосудистой системы людей молодого возраста, и может широко применяться как в спорте (эффективный метод тренировки), так и в реабилитационных центрах для восстановления нейромышечного аппарата без угрозы для функции сердца и сосудов (щадящая замена традиционной лечебной физической культуре).

Полученные данные представляют интерес для специалистов в области физиологии спорта, космической физиологии, реабилитологии, тренеров и спортсменов. Кроме того, технология тренинга с ИГФН может быть рекомендована к применению в спорте высоких достижений для подготовки спортсменов к соревнованиям и олимпийским играм.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Однократное воздействие ИГФН на организм человека обусловливает особую динамику хаоса протекания процессов регуляции сердечно-сосудистой

системы и ее функционального состояния по изменению объема ш-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор ВСОЧ, а также расстояния между центрами квазиаттрактора ВСОЧ в зависимости от факторов пола и исходного уровня частоты сердечного ритма обследуемых.

2. Изменения параметров хаоса в БДС у молодых обследуемых, как интегральных показателей оценки функционирования сердечно-сосудистой системы под влиянием ИГФН, зависят от исходного уровня регулирующих воздействий на сердце и сосуды со стороны вегетативной нервной системы.

3. Научная информативность, практическая и прогностическая значимость методов теории хаоса и синергетики при исследовании влияния ИГФН на организм человека в условиях многопараметрического ответа сердечно-сосудистой системы обусловлена применением методов системного анализа и синтеза.

Личный вклад автора в проведенные исследования

Личное участие автора осуществлялось на всех этапах работы, включая сбор и анализ научной литературы, проведение исследований, статистическую и синергетическую обработку данных, содержательную интерпретацию результатов и их публикацию. Вклад автора в публикации составляет около 60%.

Внедрение полученных результатов

Материалы диссертационной работы используются в научной работе и в учебном процессе на кафедре нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, на кафедре биофизики и нейрокибернетики ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры», в практической работе врачей ж/д больницы на станции г. Сургут-

Апробация работы

Материалы работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Самарская физиологическая школа», посвященной 110-летию со дня рождения профессора М.В. Сергиевского (Самара, 2008); на VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 160-летию со дня рождения академика И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 2009); на региональной конференции «Молодые ученые - медицине», посвященной 90-летию Самарского государственного медицинского университета (Самара, 2009); XXI съезде Физиологического общества им. И.П.Павлова (Калуга, 2010); на 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние и здоровье человека» (Ростов-на-Дону, 2010); на региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации, восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии» (Самара, 2010).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, иллюстрирована 55 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и обсуждением полученных данных; выводов, списка

литературы, состоящего из 189 источников, в том числе 49 отечественных, 140 иностранных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения поставленных цели и задач исследования использовался ряд инструментальных, биофизических и математических методов. Критерии исключения выявлялись путем опроса.

Дизайн и объект исследования

В соответствии с поставленными целью и задачами работы нами было исследовано 156 человек. Все участники исследования в зависимости от задач исследования были разделены натри группы:

1 группу составили 86 юношей и девушек в возрасте 18,53±0,36 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании кратковременных регуляторных реакций сердечно-сосудистой системы организма человека молодого возраста во время и после однократной ИГФН и обычного статического приседа (СП) методами кардиоинтервалографии и ТХС;

2 группу составили 20 юношей в возрасте 20,3±0,99 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании кратковременных регуляторных реакций региональной гемодинамики в сосудах артериального русла организма человека молодого возраста после кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности методами реовазографии и ТХС;

3 группу составили 50 юношей и девушек в возрасте 18,46±0,16 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании изменения артериального давления после кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности с позиции стохастического и синергетического подходов.

Критерии включения в исследуемые группы:

1. Возраст от 18 до 25 лет;

2. ЧСС в состоянии покоя 60-80 уд/мин для обследуемых с нормальным сердечным ритмом и 90-110 уд/мин для обследуемых с учащённым сердечным ритмом;

3. Отсутствие опыта физических нагрузок с импульсной гипергравитацией до начала исследования.

Критерии исключения составлялись в соответствии с перечнем абсолютных и относительных противопоказаний для занятий к ИГФН: хроническая венозная недостаточность в стадии декомпенсации; тромбоз; тяжелая сердечно-сосудистая патология, артериальная гипертензия III ст.; наличие электрокардиостимулятора; острые воспалительные заболевания; онкологические и иммунопролиферативные заболевания; аутоиммунные заболевания; открытые раны, кожные заболевания (экзема, нейродермит); наличие штифтов и пластин для репозиции костных отломков в первые 8 недель; эндопротезирование суставов; грыжа позвоночника, дископатия в момент рецидива; желчекаменная болезнь; мочекаменная болезнь; мигрень; эпилепсия; сахарный диабет тяжелого течения; заболевания сетчатки глаза; наличие внутриматочных спиралей; беременность, период лактации.

Окончательное решение об участии в исследовании принималось добровольцем. Все потенциальные участники проекта были ознакомлены с вышеперечисленными правилами и противопоказаниями и брали на себя полную

7

письменную ответственность. Протокол исследования прошел экспертизу на предмет соответствия её международным и российским этическим принципам и нормам и был одобрен Этическим комитетом. Протокол исследования

В качестве источника физической нагрузки с импульсным ускорением, создающей гипергравитацию в исследовании применялся аппарат для реабилитации «Power Plate» (Голландия). Основным фактором воздействия на нейро-мышечную систему является ускорение, создаваемое движением платформы тренажера в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (вертикальная, горизонтальная, сагиттальная), преимущественно по вертикальной оси. Режимы и диапазоны работы генератора тренажера: частота колебаний 30-50 Гц, длительность одного упражнения 30-60 сек, амплитуда смещения платформы 2 мм (низкоамплитудный режим) и 4 мм (высокоамплитудный режим), диапазон создаваемого импульсного ускорения 2,285,09 G.

Методика однократной импульсной гипергравитационной физической нагрузки.

Для исследования соматовегетативной регуляции функций организма человека при интенсивной проприоцептивной стимуляции на примере сердечно-сосудистой системы применялась методика однократной ИГФН. Под этой методикой понимается применение одного упражнения на гипергравитационной платформе продолжительностью 30-60 секунд с различной частотой колебаний и амплитудой смещения платформы. Изучение эффектов однократной ИГФН проводилось как во время, так и непосредственно после прекращения действия фактора ускорения на организм обследуемого. Участники исследования выполняли в качестве тестового проприоцептивного стимула одно упражнение СП в течение 30 секунд в двух условиях:

• Глубокий СП на платформе тренажера «Power Plate». Режим работы тренажера: продолжительность - 30 секунд, частота колебаний - 30 Гц, амплитуда смещения платформы - 4 мм, импульсное ускорение - 5,09 G.

• Глубокий СП без импульсной гипергравитации. Этот присед также выполнялся на платформе тренажера, генератор которого находился в выключенном состоянии.

При обоих СП угол сгибания в коленных суставах равен 100°, в голеностопных суставах - не менее 80°. Необходимым условием выполнения глубокого СП было максимальное произвольное изометрическое напряжение четырехглавых мышц бедра (рис. 1).

Рис. 1. Позиция глубокого статического приседа, используемая в качестве тестового проприоцептивного стимула

Инструментальные методы исследования и математические методы обработки результатов.

В соответствии с поставленными целью и задачами для исследования регуляторных реакций сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем обследуемых при воздействии ИГФН применялся метод вариационной пульсометрии (кардиоинтервалографии) с определением 11-ти показателей функционального состояния вегетативной нервной системы (ВНС) и определения параметров ВСР с помощью пульсоксиметра «ЭЛСЖС-01СЗ» (Россия). Для исследования ответов гемодинамики в сосудах артериального русла применялся метод реовазографии с помощью многоканального комплекса для реографических исследований «Рео-Спектр» (Россия). Динамика артериального давления регистрировалась непрямым аускультативным методом с выслушиванием тонов Короткова на многофункциональном комплексе для электрофизиологических исследований М 35 (Biopac inc., USA).

Полученные данные обрабатывались стохастически с помощью лицензионного пакета статистических программ «SPSS v 13.0» и пакета прикладных программ «StatPlus Profession 2007» (США) с предварительным анализом закона распределения всех изучаемых параметров (тесты Колмогорова-Смирнова, Dunnett's, Tukey). Все результаты представлены в виде средних величин и их стандартной ошибки, а также в виде относительных данных (отклонения в процентах от исходных значений). Достоверность измерений оценивалась параметрическими (t-тест Стьюдента для зависимых и независимых выборок) и непараметрическими (t-тест Вилкоксона для зависимых выборок и критерий Манна-Уитни для независимых выборок) методами. Межгрупповые различия вычислялись с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) или многомерного дисперсионного анализа (MANOVA). Статистически значимыми изменения средних величин считались при р<0,05.

Кроме того, полученные данные обработаны в рамках теории хаоса-самоорганизации методами, обеспечивающими теории идентификацию параметров квазиаттрактора ВСОЧ и нейросетевой идентификацией параметров порядка и русел.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Системный анализ изменений параметров вариабельности сердечного ритма в условиях однократной кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией

Низкоинтенсивная проприоцептивная стимуляция во время обычного СП вызывает у юношей и девушек с нормокардией (Нк) более сильное сокращение продолжительности сердечного цикла в результате смещении вегетативного баланса в сторону преобладания симпатической системы (СИМ) (Ноздрачев, Щербатых, 2001; Blom, et al., 2009), чем высокоинтенсивная стимуляция проприорецепторов скелетных мышц в условиях воздействия ИГФН, поскольку длительность КИ во время СП с ИГФН уменьшается на 11% (0,095±0,017 мс, р<0,01) и 9% (0,080±0,016 мс, р<0,01) меньше, чем при СП соответственною. У юношей и девушек с тахикардией (Тк) наоборот, при ИГФН сокращение длительности кардиоцикла происходит на 7% (0,042±0,010 мс, р<0,05) и 6,5% (0,044±0,013 мс, р<0,05) больше,

чем при СП соответственно (рис. 2). Феномен большего сокращения длительности КИ у юношей и девушек с Тк во время ИГФН объясняется тем, что, интенсивный импульсный поток в центральную нервную систему (ЦНС) от проприорецепторов вызывает более сильное смещение вегетативного баланса в сторону преобладания СИМ с одновременным, но меньшим снижением тонуса блуждающего нерва (Пятин с соавт., 2007; Пятин, Широлапов, 2009), при исходно высокой симпатической активности. При этом, абсолютное значение длительности КИ за время воздействия СП и ИГФН у обследуемых с Нк на 5% (0,027±0,008 мс, р<0,05) и 25% (0,153±0,008 мс, р<0,001) выше, чем у обследуемых с Тк соответственно (рис. 2), следовательно, их сердечно-сосудистая система функционирует более синергично (Хадарцев, Еськов, 2004).

СП вызывает большее снижение ВСР, что связано с риском функционирования сердечно-сосудистой системы, а ИГФН является более комфортным видом физической нагрузки для ФСС). Поскольку стандартное отклонение КИ (801\ТЧ) у юношей и девушек с Нк за время ИГФН сокращается на 29% (0,019±0,003 мс, р<0,01) и 19% (0,014±0,004 мс, р<0,01) меньше, чем при СП. В группе юношей с Тк параметр при СП сокращается на 33% (0,015±0,003 мс, р<0,001) относительно фона, а при ИГФН не претерпевает изменений и сохраняется на уровне 0,040±0,004 мс. У девушек с Тк уменьшение в двух условиях происходит в одинаковом

процентном соотношении относительно первоначального уровня: 44% (0,021±0,003 мс, р<0,001) при СП и 44% (0,007±0,003 мс, р<0,001) при ИГФН. При этом абсолютное значение ЗОИЫ у обследуемых с Нк при СП и ИГФН выше на 21,6% (0,008±0,002 мс, р<0,05) и 24% (0,012±0,004 мс, р<0,05) соответственно, чем у обследуемых с Тк (см. рис.2).

1

СП ИГФН.

—♦—юноши номокардпя -«—девушки нормокардня —*— юноши тахикардия -»—девушки тахикардия

Рис. 2. Уменьшение длительности кардиоинтервалов во время и ее восстановление после проприоцептивной стимуляции разной интенсивности

Примечание: СП - статический присед, ИГФН - импульсная гипергравитационная физическая нагрузка. I - фон; II - во время воздействия (30 сек). После воздействия: III - за 1 минуту; IV - за 2 минуту; V - за 3-5 минуты. Достоверность изменений параметра относительно фона: * - р<0,05; *** - р<0,001. Достоверность различий параметра между группами: | - р<0,05; - р<0,001.

ю

Во время СП прирост ЧСС у юношей и девушек с Нк происходит на 22% (15±1,91 уд/мин, р<0,001) и 19% (13±1,92 уд/мин, р<0,001) больше, чем во время ИГФН. У юношей и девушек с Тк наоборот, при ИГФН прирост ЧСС происходит на 7% (6,9±1,83 уд/мин, р<0,001) и 11% (10,4±2,49 уд/мин, р<0,001) больше, чем при СП. У обследуемых с Нк во время СП прирост ЧСС на 30% (11,5±1,67 уд/мин, р<0,05) больше, чем у юношей и девушек с Тк, однако абсолютные значения ЧСС за время воздействия у обследуемых с Нк меньше на 5% (5,5±1,65 уд/мин, р<0,05). В группе обследуемых с Нк прирост ЧСС во время ИГФН на 45% (10,9±1.58, р<0,001) меньше, чем у обследуемых с Тк, у которых абсолютное значение ЧСС на 28% (27,7±1,59, р<0,001) выше, чем в группе с Нк. Меньший прирост ЧСС у обследуемых с Нк во время ИГФН свидетельствует о меньшем нагрузке на сердце. А традиционный СП является большим стресс-фактором для сердечно-сосудистой системы лиц молодого возраста с Нк. ИГФН у юношей и девушек с Тк вызывает более сильную активацию СИМ, и в большей степени увеличивает частоту сердцебиения. Увеличение стандартного отклонения ЧСС (STDHR) во всех группах обследуемых при ИГФН свидетельствует о том, что физическая нагрузка с импульсным ускорением вызывает рост общей ВСР, что благотворно сказывается на работе сердечно-сосудистой системы.

В вегетативной системе за время СП происходит значительное повышение симпатических влияний в регуляции сердечного ритма, так как значение параметра NN50 во всех группах обследуемых снижается на 95-97%. ИГФН в меньшей степени смещает вегетативный баланс в сторону преобладания СИМ за счет того, что большой поток стимулов в ЦНС блокирует симпатическую эфферентацию на периферию. ИГФН является меньшим стресс-фактором для КВС, что подтверждает исследование Hazell (Hazell et al„ 2008). BHC обследуемых с Нк мобильнее реагирует на ВУВ, но при этом сохраняет большую степень синергизма. Данную тенденцию подтверждает сходная динамика параметров RMSSD (квадратный корень из среднего значения квадратов разностей длительностей последовательных КИ), RRti (триангулярный индекс), TINN (индекс триангулярной интерполяции гистограммы КИ).

Восстановление параметров ВСР происходит преимущественно в течение первой минуты после двух видов ВУВ. У обследуемых с Нк восстановление длительности КИ происходит на 20,4% (0,113±0,01 с, р<0,001) относительно периода воздействия СП, а у обследуемых с Тк - на 11% (0,058±0,009с, р<0,001), при этом абсолютные значения параметра у первых больше на 12,3% (0,082±0,011 мс, р<0,05) (рис. 2). Однако значение параметра сохраняется ниже исходного уровня на 21% (0,182±0,016 с, р<0,001) у юношей с Нк и 21% (0,110±0,011с, р<0,001) у юношей с Тк. У девушек с тем же сердечным ритмом параметр сохраняется на 20,8% (0,175±0,020 с, р<0,001) и 12% (0,080±0,016 с, р<0,001) ниже первоначального уровня соответственно.

Восстановление длительности КИ за первую минуту после ИГФН у обследуемых с Нк происходит на 17% (0,106±0,013 с, р<0,001) и на 22% (0,103±0,01 с, р<0,001) у обследуемых с Тк, при этом значение параметра в группе обследуемых с Нк на 21% (0,156±0,014 мс, р<0,001) выше, тем в группе с Тк (рис. 2). Значение параметра у юношей с Нк и Тк ниже фона на 10% (0,084±0,020 с, р<0,001) и 18% (0,118±0,013 с, р<0,001) соответственно. У девушек тех же групп длительность КИ

на 13,4% (0,111±0,020 с, р<0,001) и 12,3% (0,084±0,016 с, р<0,001) ниже первоначального значения соответственно. Величина 50КЫ за первую минуту после ИГФН восстанавливается во всех группах, быстрее, чем после СП и возвращается к фоновому уровню. У обследуемых с Нк значение показателя после ИГФН на 34% (0,021±0,003 мс, р<0,001) выше, чем у обследуемых с Тк, что характеризует более высокую ВСР и лучшее функциональное состояние КВС.

Восстановление ЧСС за первую минуту последействия СП в группе обследуемых с Нк происходит на 16% (17,4±1,59 уд/мин, р<0,001), у обследуемых с Тк на 9,5% (10,9±1,72 уд/мин, р<0,001), абсолютное значение ЧСС у обследуемых с Нк ниже на 13% (11,92±1,64 уд/мин, р<0,01). Однако величина ЧСС на первой минуте после СП сохраняет значение выше фонового уровня на 29% (21±1,6 уд/мин, р<0,001) у юношей с Нк и на 20% (17,9±1,74 уд/мин, р<0,001) у юношей с Тк. У девушек с Нк превышение ЧСС также как и у юношей составляет 29% (20,9±2,09 уд/мин, р<0,001), а у девушек с Тк - 14,3% (12,8 ±2,27 уд/мин, р<0,001).

У обследуемых с Нк за первую минуту последействия ИГФН восстановление ЧСС относительно периода воздействия составляет 15% (14,4±1,59 уд/мин, р<0,001), у обследуемых с Тк 14% (18,2±1,59 уд/мин, р<0,001), при этом абсолютное значении ЧСС в группе людей с Нк на 28% (23,1,94 уд/мин, р<0,001) ниже. Однако значение ЧСС за первую минуту последействия ИГФН превышает фоновый уровень в группе юношей с Нк на 12% (8,7±2,00 уд/мин, р<0,001), а в группе юношей с Тк на 21% (19,3±2,01 уд/мин, р<0,001). У девушек с Нк и Тк превышение ЧСС составляет 15% (11,3±2,05 уд/мин, р<0,001) и 16% (13,9±2,88 уд/мин, р<0,001) соответственно.

Парасимпатические влияния на сердечный ритм за первую минуту после СП во всех группах обследуемых начинают восстанавливаться, но сохраняются на уровне меньше первоначального и вегетативный баланс смещен в сторону доминирования симпатической системы, об этом можно судить по изменению параметров NN50, ШШ, ТМЫ. Вегетативный баланс обследуемых с Нк претерпевает большие изменения, но ВСР при этом сохраняется на более высоком уровне, что свидетельствует о большей степени синергизма КВС, чем у обследуемых с Тк.

За вторую минуту, а также на промежутке времени между третьей и пятой минутами после двух видов физического воздействия продолжается подобная тенденция восстановления параметров ВСР. При этом после ИГФН большинство параметров ВСР раньше возвращается к первоначальному уровню, активность ПАР восстанавливается быстрее, особенно у обследуемых с Нк.

Результаты биофизического анализа показывают, что во время СП у юношей с Нк и Тк происходит сокращение расстояния между геометрическим и стохастическим центрами квазиаттрактора (Ях) на 46% (9.3076), и 72% (23.7095) соответственно. Среди девушек с Тк коэффициент асимметрии (Ях) снижается на 66% (31.9069). А у девушек с Нк наблюдается наоборот, увеличение асимметрии ФСО на 50% (9.3455) (табл. 1). Объем ш-мерного параллелепипеда (т=8), ограничивающий квазиаттрактор ВСОЧ (Ух) за 30 секунд воздействия СП в группе юношей с Нк и Тк сокращается на 98% (52,432,330.65) и 96% (13,196,963.86) соответственно. Среди девушек с Нк и Тк показатель Ух сокращается на 98% (93,598,784.24) и 91% (21,341,975.20) соответственно. Сокращение V* свидетельствует о снижении параметров хаоса в БДС. Наибольшая исходная степень

асимметрии КВС была у девушек с Тк, а наибольшие параметры хаоса в БДС у девушек с Нк.

За время воздействия ИГФН сокращение Ях у юношей с Нк и Тк происходит на 6% (2.0029) и 46% (11.4503) относительно фона соответственно. Однако уменьшение параметра у юношей с Нк и Тк на 40% и 26% меньше, чем при СП соответственно.

У девушек с Нк асимметрия ФСО понижается на 76% (59.818), а у девушек с Тк снижается на 60% (19.7813). Сокращение Ух у юношей с Нк и Тк во время ИГФН происходит на 54% (9,136,701.16) и 50% (3,662,997.56) соответственно, однако оно на 44% и 46% меньше, чем при СП соответственно. У девушек с Нк и Тк значение Ух снижается на 87% (43,879,161.3) и 72% (15,777,785.54), однако оно на 11% и 19% меньше, чем во время СП соответственно. Таким образом, ИГФН оказывает меньший возмущающий эффект на параметры квазиатграктора ВСОЧ.

Таблица 1

Результаты идентификации параметров квазиаттрактора поведения ВСОЧ в 8-мерном фазовом пространстве состояний во время и после однократной проприоцептивной стимуляции разной интенсивности в четырех группах

обследуемых

Этап Пара- Юноши с Юноши с Девушки с Девушки с

Метр нормокардиеи тахикардиеи нормокардиеи тахикардиеи

СП Фон Ях 20.1019 32.7060 18.8190 48.0989

V» 53 286 658.5000 13 680 323.4000 95 834 434.5000 23 396 345.6000

30 И* 10.7952 8.9965 28.1645 16.1920

сек ух 854 327.8550 483 359.5430 2 235 650.2400 2 054 370.3100

ъ 203.9262 106.6746 211.9765 144.9634

1 мим йх 34.2482 50.4015 15.3302 10.1111

Ух 8 054 976.5700 30 932 979.2000 23 521 313.6000 5 434 061.8600

ъ 112.3429 78.3074 140.3073 98.5856

2 мин Ях 30.5602 20.2365 18.1585 15.4847

V, 31 939 005.7000 6 953 015.2700 48 937 517.8000 11 047 444.7000

г 112.1864 75.4450 125.7261 64.9505

3-5 Их 10.0179 45.7053 20.5353 18.0767

мин V, 25 751 411.1000 35 421 809.9000 47 076 654.7000 42 000 735.7000

г 74.2014 41.7153 89.7343 45.0018

ИГФН Фон Ях 33.0140 25.0634 78.6930 33.0934

V, 17 014 094.8000 7 356 293.8600 50 299 959.2000 21 768 400.7000

30 йх 31.0111 13.6131 18.8750 52.8747

сек Ух 7 877 393.6400 3 693 296.3000 6 420 797.9000 5 990 615.1600

г 108.0790 52.0632 127.0841 75.1555

1 мин ях 21.1820 47.8564 15.6621 25.6408

Vx 24 536 236.9000 8 282 290.6900 68 858 396.1000 22 202 540.7000

ъ 67.7956 59.0613 68.8836 27.1284

2 мин Ях 13.1003 30.3888 23.0171 19.3127

ух 47 697 841.3000 14 533 787.7000 38 265 920.2000 24 383 148.1000

ъ 61.0954 28.5401 63.7389 30.0545

3-5 Ях 12.7613 26.4057 33.7844 34.5744

мин V, 9 914 540.7800 13 724 890.7000 23 064 246.8000 7 757 949.5100

ъ 31.9035 8.8961 31.1905 18.0221

Примечание: Ях - коэффициент асимметрии; Ух - объем ш-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиатграктор ВСОЧ; Ъ - расстояние между центрами

квазиаттракторов ВСОЧ (относительно фона); СП - статический присед; ИГФН -импульсная гипергравитационная физическая нагрузка

Динамика изменения параметров квазиатграктора ВСОЧ неоднозначна. В течение пяти минут после двух видов ВУВ наблюдаются вариационные процессы изменения параметров квазиаттрактора ВСОЧ. На первой минуте после СП происходит изменение значений асимметрии и повышение параметров хаоса в БДС у юношей с Нк на 217% (23.453) и 843% (7,200,648.715) соответственно. У юношей с Тк асимметрия изменяется на 460% (41.405), а степень хаоса наоборот увеличивается на 630% (30449619.66). У девушек с Нк и Тк после СП наблюдается изменение асимметрии на 46% (12.8343) и 38% (6.0809) соответственно с одновременным увеличением параметров хаоса на 952% (21,285,663.36) и 165% (3,379,691.55), оставаясь на 75% (72,313,120.9) и 77% (17,962,283.74) ниже фона соответственно. Уменьшение расстояния между центрами квазиаттракторов ВСОЧ (Z) за первую минуту последействия СП у юношей с Нк на 45% (91.5833), у юношей с Тк - на 27% (28.3672) характеризует повышение степени устойчивости БДС. Среди девушек тех же групп сокращение параметра происходит на 34% (71.6692) и 32% (46.3778) соответственно (табл. 1).

На первой минуте после ИГФН асимметрия ФСО повышается на 32% (9.8291) в группе юношей с Нк и сохраняется на 36% (11.832) ниже фона, а степень хаоса возрастает на 211% (16,658,843.26), превышая исходный уровень на 44% (7,522,142.1). У юношей с Тк асимметрия изменяется на 252% (34.2433), превышая исходный уровень на 91% (22.793), что на 37% больше, чем после СП. У юношей с Тк параметры хаоса изменяются на 124% (4,588,994.39), что превышает фон лишь на 13% (925,996.83). Повышение значения Vx после ИГФН происходит на 632% и 506% меньше среди групп юношей с Нк и Тк соответственно, чем после СП. У девушек с Нк и Тк на первой минуте после ИГФН наблюдается повышение синергизма на 17% (3.2129) и 52% (27.2339), сохраняя при этом значения на 80% (63.0309) и 23% (7.4526) ниже фона соответственно. Параметры хаоса в тех же группах девушек увеличиваются на 972% (62,437,598.2) и 271% (16,211,925.54), превышая фон на 37% (18,558,436.9) и 2% (434140) соответственно. Устойчивость БДС за первую минуту после ИГФН в группе юношей с Нк повышается на 37% (40.2834) относительно периода воздействия. В группе юношей с Тк значение Z увеличивается на 13% (6.9981). У девушек с Нк и Тк происходит повышение устойчивости БДС на 46% (58.2005) и 64% (48.0271) соответственно. На первой минуте после ИГФН БДС ведет себя более стабильно у девушек, ИГФН у юношей с Тк дестабилизирует систему, а у юношей с Нк различие между двумя видами ВУВ не значительно.

На второй минуте после СП происходит изменение параметров асимметрии у юношей с Нк и Тк на 12% (3.688) и 60% (30.165) соответственно. При этом параметры хаоса в БДС у юношей с Нк повышаются на 297% (23,884,029.13), сохраняя значение на 40% (21,347,652.8) меньше фонового. У юношей с Тк параметры хаоса снижаются на 78% (23,979,963.93) и сохраняет значение меньше фона на 49% (6,727,308.13). У девушек с Нк низкоинтенсивный проприоцептивный стимул снижает синергизм на 18% (2.8283) и параметр достигает первоначального уровня, а у девушек с Тк параметр увеличивается на 53% (5.3736) сохраняет значения на 68% (32.6142) ниже фона. У девушек с Нк и Тк хаос увеличивается на 108% (25,416,204.2) и 103% (5,613,382.84) соответственно. Несмотря на увеличения

14

объема ш-мерного параллелепипеда, его значение у всех обследуемых остается ниже первоначального уровня, что свидетельствует о низкой степени хаоса. Величина Ъ при этом в группе юношей с Нк остается на том же уровне, у юношей с Тк значение Ъ уменьшается на 4% (2.8624). Среди девушек с Нк и Тк сокращение параметра происходит на 10% (14.5812) и 34% (33.6351) соответственно (табл. 1).

За вторую минуту после ИГФН наблюдается повышение синергизма ФСО в группе юношей с Нк и Тк на 38% (8.0817) и на 37% (17.4676) соответственно. Однако степень хаоса в БДС юношей с Нк увеличивается на 94% (23,161,604.4), что на 203% меньше, чем после СП, при этом Ух превышает исходный уровень на 180% (30,683,746.5). У юношей с Тк величина Ух возрастает на 75% (6,251,497.01), оставаясь на 98% (7,177,493.84) выше фона.

В группе девушек с Нк синергизм возрастает на 47% (7.355), оставаясь при этом на 71% (55.6759) ниже фона. А среди девушек с Тк значение Ях сокращается на 25% (6.3281), при этом сохраняется значение параметра на 42% (13.7807) ниже фона. Степень хаоса у девушек с Нк сокращается на 44% (30,592,475.9), при этом сохраняет значение на 24% (12,034,039) ниже фона У девушек с Тк хаос увеличивается на 10% (2,180,607.4), при этом превышает на 12% (2,614,747.4) исходный уровень.

Устойчивость БДС у юношей с Нк повышается на 10% (6.7002). В группе юношей с Тк устойчивость БДС увеличивается на 52% (30.5212), что на 48% больше относительно аналогичного периода после СП без ИГФН. У девушек с Нк параметр Ъ сокращается на 7% (5.1447), а среди девушек с Тк увеличивается на 11% (2.9261). Таким образом, после СП с ИГФН у юношей с Нк и Тк устойчивость БДС восстанавливается быстрее, а хаотичность протекания процессов в организме снижается. У девушек с Нк и Тк сокращение Ъ при СП с ИГФН происходит на 3% и 23% меньше, чем после СП без ИГФН соответственно, то есть за вторую минуту после высокоинтенсивной проприоцептивной стимуляции продолжается флуктуация параметров квазиатграктора ВСОЧ, а большая устойчивость системы наблюдается после СП без ИГФН.

Однако к пятой минуте последействия двух видов ВУВ параметры квазиатграктора ВСОЧ практически возвращаются к первоначальному уровню, понижение асимметрии КВС наблюдается в большей степени у обследуемых с Нк и после ИГФН. У обследуемых с Тк продолжается снижение синергизма КВС после СП. В целом, после ИГФН параметры квазиаттрактора ВСОЧ изменяются меньше, быстрее восстанавливаются и достигают первоначального уровня (табл. 1).

Нейросетевой анализ показал, что параметрами порядка, т.е. наиболее значимыми показателями ВСР, влияющими на состояние КВС для юношей с Нк являются ИМБЗО и длительность КИ. Для юношей с Тк таковыми являются длительность КИ и индекс ТГЫЫ. Для девушек с Нк и Тк параметры порядка -длительность КИ.

3.2. Системный анализ параметров региональной гемодинамики у молодых людей с нормальным и учащённым ритмом сердца после однократной кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности

Низкоинтенсивный проприоцептивный стимул в виде СП без импульсной гипергравитации повышает кровенаполнение сосудов нижних конечностей в

результате растяжения стенок артерий, о чем свидетельствует уменьшение базового сопротивления тканей (Ъ) в сосудах правого бедра у обследуемых с Нк на 7,7% (17,27±8,03 Ом, р<0,001), а также сокращение параметра у обследуемых с Тк на 7,6% (17,34±5,99 Ом, р<0,001) и 7,3% (16,55±6,76 Ом, р<0,01) в сосудах левого и правого бедра соответственно. Сокращение времени распространения пульсовой волны в группе обследуемых с Нк в сосудах левого и правого бедра на 10% (0,023±0,007 с, р<0,05) отражает повышение эластичности артерий. Среди обследуемых с Тх параметр снижается не значительно. ЧСС быстро возвращается к первоначальному уровню и не имеет статистически значимых отличий от исходного значения.

Активизация региональной гемодинамики у обследуемых с Нк происходит преимущественно за счет артериол среднего и мелкого калибра, о чем свидетельствует сокращение времени медленного кровенаполнения (Альфа2) в сосудах левого бедра на 4% (0,025±0,006 с, р<0,05). Одновременное снижение диастолического индекса (ДИА) у обследуемых с Нк в левом сегменте конечности на 15% (р<0,05) до 23%, а в сосудах правого бедра на 10% (р<0,01) до 27% характеризует снижении тонуса венозных сосудов главным образом на уровне посткапилляров. Отток крови из артерий в вены также снижается, об этом можно судить по сокращению индекс венозного оттока Симонсона у обследуемых с Нк в сосудах правого бедра на 5% до 26%. У обследуемых с Тк не выявлено достоверных изменений тонуса венозных сосудов и венозного оттока, вероятно, из-за инертности регуляторных процессов.

Низкоамплитудная ИГФН (амплитуда вертикального смещения платформы тренажера - 2 мм) оказывает менее выраженный гемодинамический ответ чем обычный проприоцептавный стимул. В частности, степень вазодилятации у обследуемых с Тк на 4,7% (р<0,05) меньше, повышение эластичности артериальной стенки у обследуемых с Нк на 3% (р>0,05) меньше. Тем самым данное воздействие оказывает меньшую нагрузку на КВС. Однако проприоцептивная стимуляция скелетных мышц при низкоамплитудной ИГФН и частота сокращения мышечных волокон выше, а следовательно быстрее достигается тренировочный эффект при меньшей нагрузке на сердце и сосуды.

Высокоамплитудная ИГФН (амплитуда вертикального смещения платформы тренажера - 4 мм) вызывает повышение тонуса на 9,8% (0,023±0,007 с, р<0,05) и 13,8% (0,034±0,008 с, р<0,01) и степени кровенаполнения на 4% (7,72±6,25 Ом, р<0,01) и 5,8% (12,09±7,68 Ом, р<0,001) в сосудах левого и правого бедра соответственно относительно исходного уровня у юношей с нормальным ритмом сердца. Увеличение времени анакроты у обследуемых с Нк в сосудах правого бедра на 10% (0,018±0,006 с, р<0,05) свидетельствует о повышении кровенаполнения и расширении артериальных сосудов данного сегмента. Однако гемодинамический ответ после данного вида воздействия незначительно меньше, чем после с СП и незначительно больше, чем после низкоамплитудной ИГФН. В группе юношей с Тк также наблюдается повышение эластичности стенок артерий и тонуса сосудов в результате уменьшения времени распространения пульсовой волны в сосудах левого и правого бедра на 11,4% (0,027±0,011 с, р<0,05) и 12% (0,028±0,011 с, р<0,05) соответственно относительно исходного уровня. Активизация гемодинамики, у обследуемых с Тк происходит преимущественно за счёт сосудов крупного калибра. Однако высокоамплитудная ИГФН вызывает в данной группе обследуемых

вазоконстрикцию в сравнении с низкоамплитудной ИГФН, вероятно из-за того, что проприоцептивная система обследуемых с Тк не успевает адаптироваться к подобной нагрузке.

По данным синергетического анализа обнаружено, что СП вызывает значительное снижение синергизма в 18-мерном ФПС на 516% (57.141) для левого бедра и на 263% (43.3115) для правого бедра и повышение доли хаоса в БДС у обследуемых с Нк на 21,152,540.36 в сосудах левого бедра и на 541,681.692 в сосудах правого бедра. У обследуемых с Тк динамика асимметрии КВС не имеет однонаправленной тенденции, а доля хаоса в БДС снижается на 617,981,1572 в левом бедре и на 3,27* 109 в правом бедре (табл. 2).

Таблица 2

Идентификация параметров квазиатгракторов вектора состояния организма человека в 18-мерном фазовом пространстве состояний после проприоцептивной _стимуляции различной интенсивности_

Условие воздействия Пар аме тр Нормокардия Тахикардия

Бедро левое Бедро правое Бедро левое Бедро правое

Фон Их 11.0683 16.4378 10.6577 23.2080

V, 33 760.5423 144 815.8050 637 120.3970 3.2706025Е0009

СП Яг 68.2093 59.7493 12.4195 11.0357

Ух 21 186 300.9000 686 497.4970 19 139.2398 56 239.8208

Фон Ях 18.6944 17.8723 12.0149 11.9473

Ух 54 145.5697 22 418.5427 31 289.9556 77 727.8297

Низкоамплитуд нал ИГФН Я, 6.5626 12.1347 18.5884 15.8922

V, 102 601.7770 131 873.1070 10 764 995.8000 4 364 747.2500

Фон Я, 12.1924 17.0588 11.4642 11.7956

Ух 12 179 344.4000 539 236 041.0 2 841 567.5600 97 494.7996

Высокоамплшу дна* ИГФН Ях 18.1228 22.4284 12.7668 18.5882

Ух 154 725.7050 339 367.0720 33 467 973.6000 49 209 778.8000

Примечание: СП - статический присед, ИГФН - импульсная гипергравитационная физическая нагрузка. - расстояния между стохастическим и хаотическим центрами квазиаттрактора ВСОЧ, коэффициент асимметрии; V* - объем т-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор ВСОЧ.

Низкоамплитудная ИГФН вызывает понижение асимметрии КВС обследуемых с Нк на 65% (12.1318) в левом бедре и на 32% (5.7376) в правом бедре. На фоне увеличением параметров хаоса в БДС на 48,456.2073 и 109,454.5643 в левом и правом бедре соответственно. Однако у обследуемых с Тк более интенсивная проприоцептивная стимуляция сужает границы устойчивости БДС, поскольку вызывает снижение синергизма на 55% (6,5735) и 33% (3.9449) с одновременным увеличением степени хаоса на 10,733,705.84 и 4,287,019.42 в левом и правом бедре соответственно вероятно, из-за недостаточной нейрогенной адаптации проприоцептивной системы к данной физической нагрузке.

Высокоамплитудная ИГФН снижает синергизм КВС обследуемых с Нк на 49% (5.9304) и 31% (5.3696) с одновременным снижением параметров хаоса в БДС на 12,024,618.7 и 538,896,673.9 в левом и правом бедре соответственно. В то время как у обследуемых с Тк происходит снижение синергизма на 11% (1.3026) и 58% (6.7926) с одновременным повышением параметров хаоса в БДС на 30,626,406.04 и

49,112,284.0 в левом и правом бедре соответственно, вероятно, из-за интенсивного афферентного потока в ЦНС (табл. 2).

Параметрами порядка региональной гемодинамики для молодых людей с Нк являются: диастолический индекс; соотношение времени быстрого и медленного кровенаполнения; показатель вегетативного оттока; дикротический индекс; время быстрого кровенаполнения. Для обследуемых с Тк: максимальная скорость кровотока; время медленного кровенаполнения; коэффициент асимметрии реографического индекса; ЧСС; время медленного кровенаполнения; дикротический индекс; средняя скорость кровотока; время распространения пульсовой волны от сердца; реографический индекс.

Таким образом, для КВС нетренированных молодых людей с нормальным сердечным ритмом рекомендован режим низкоамплитудной ИГФН как более адаптивный. Высокоинтенсивная стимуляция проприорецепторов при ИГФН у молодых людей с Тк, сужает границы устойчивости БДС, ухудшая региональную гемодинамику, повышает нагрузку на сердце.

3.3. Системный анализ динамики артериального давления у молодых людей с нормальным и учащённым ритмом сердца после кратковременной однократной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности

Низкоинтенсивная проприоцептивная стимуляции в виде статической физической нагрузки за счет возрастания частоты и силы сердечных сокращений, активизации гемодинамики и увеличения сердечного выброса, вызывает повышение систолического давления на 8,3% (10,19±1,07 мм рт. ст., р<0,001) в" группе обследуемых с Нк относительно исходного значения и на 10% (12,8±3,11 мм рт. ст., р<0,001) у обследуемых с Тк. В то время как высокоинтенсивная проприоцептивная стимуляция в виде однократной кратковременной ИГФН вызывает в два раза меньшее повышение систолического давления: на 4,1% (5,2±1,37 мм рт. ст., р<0,001) в группе обследуемых с Нк и на 2,5% (3,41±3,11 мм рт. ст., р<0,01) в группе обследуемых с Тк. Это происходит из-за того, что активно сокращающаяся скелетная мускулатура выполняет функции насоса крови, тем самым облегчая работу сердца и снижая нагрузку на него (Назаров, 1986, van der Meer, 2007).

Диастолическое давление у обследуемых с Нк после СП повышается на 5,1% (3,84±1,35, мм рт. ст., р<0,01), из-за увеличения венозного возврата. У обследуемых с Тк повышение диастолического давления не достоверно: 2,3% (1,92±2,31, мм рт. ст., р>0,05), вероятно, из-за инертности регуляторных реакций. Вероятно, в результате периферической вазодилатации после ИГФН происходит снижение диастолического давления у обследуемых с Нк на 14% (10,56±1,59, мм рт. ст., р<0,001), и на 9,4% (7,92±2,60, мм рт. ст., р<0,001) у обследуемых с Тк.

ЧСС после СП увеличивается в результате повышения активности симпатической системы на 22,3% (14,8±1,44 уд/мин, р<0,001) в группе с Нк и на 16,0% (14,3±2,13 уд/мин, р<0,001) в группе с Тк. Однако после ИГФН прирост ЧСС составляет 7% (4,6±2,20 уд/мин р<0,001) в группе с Нк и 9,6% (8,4±1,86 уд/мин р<0,001) в группе с Тк. Таким образом, физическая нагрузка с импульсным ускорением оказывает меньшую нагрузку на КВС и при данном воздействии желаемый тренировочный эффект достигается быстрее в сравнении с традиционной статической физической нагрузкой.

По результатам синергетического анализа с учетом динамики артериального давления установлено, что во время статической физической нагрузки повышается синергизм в 6-мерном ФПС на 47% (5.8846) у обследуемых с Нк. Среди обследуемых с Тк коэффициент асимметрии не претерпевал изменений. После ИГФН наблюдается наоборот снижение синергизма в КВС обследуемых с Нк на 64% (4.3529) относительно периода покоя. У обследуемых с Тк показатель изменяется незначительно, вероятно, из-за инертности регуляторных реакций.

Хаотичность протекания процессов в БДС увеличивается после каждого из ВУВ в двух группах обследуемых. В частности, Ух в группе обследуемых с Нк после СП увеличивается на 94% (103673254.0), а в группе с Тк - на 19% (1,0914435). Однако исходное значение параметра у обследуемых с учащённым сердечным ритмом было в 109 раз больше, чем у обследуемых с Нк, что свидетельствует о значительно большей исходной степени хаоса в КВС обследуемых с Тк. После ИГФН значение Ух возрастает на 161% (202550797.0) в группе с Нк и на 61% (3.59133276) в группе с Тк. При этом стабильность функционирования БДС после ИГФН выше на 36% (6.6575) и 37% (6,8706) в группах обследуемых с Нк и Тк соответственно, о чем свидетельствует меньшее расстояние между центрами квазиаттракторов ВСОЧ (Ъ).

На рисунках 3-4 показана динамика движения квазиаттрактора ВСОЧ в 3-х мерном ФПС после СП и ИГФН в группах молодых людей с Нк и Тк. Из них визуально видно изменение положения геометрического и стохастического центра квазиаттрактора ВСОЧ, а также расстояния между ними. Синергизм КВС после СП выше, чем после ИГФН у обследуемых с Нк, и незначительно выше у обследуемых с Тк. Изменение положения геометрического и стохастического центров квазиагграктора ВСОЧ у обследуемых с Тк, свидетельствует о том, что каждое из ВУВ оказывает сильное влияние на их ФСО. Более высокое значение объема подпространства (V) после ИГФН свидетельствует о большей степени хаоса после данного воздействия.

Рис. 3. Положение квазиаттрактора ВСОЧ в 3-х мерном фазовом пространстве состояний у обследуемых с нормальным сердечным ритмом в условиях низкоинтенсивного проприоцептивного стимула при статической физической нагрузке (А) и воздействия импульсной гипергравитационной физической нагрузки

(Б)

Примечание: х - систолическое давление (мм.рт.ст.); у - диастолическое давление (мм.рт.ст.); ъ - ЧСС (уд/мин). V - объем к-мерного подпространства А Б

Рис. 4. Положение квазиаттрактора ВСОЧ в 3-х мерном фазовом пространстве состояний у обследуемых с тахикардией в условиях низкоинтенсивного проприоцептивного стимула при статической физической нагрузке (А) и воздействия импульсной гипергравитационной физической нагрузки (Б)

Примечание: х - систолическое давление (мм.рт.ст.); у - диастолическое давление (мм.рт.ст.); г - ЧСС (уд/мин). V - объем к-мерного подпространства

Идентификация параметров порядка с помощью нейросетевого анализа выявила, что наиболее значимыми параметрами, влияющими на функциональную активность КВС для обследуемых с Нк являются систолическое давление и рост, а для молодых людей с Тк: вес и систолическое давление (рис. 5).

А Б

Рис. 5. Результаты идентификации параметров порядка с помощью нейро-ЭВМ у обследуемых с нормальным сердечным ритмом (А) и тахикардией (Б) в исходном состоянии

Примечание: XI - рост (см); Х2 - вес (кг); ХЗ - систолическое давление (мм.рт.ст.); Х4 -диастолическое давление (мм.рт.ст.); Х5 - ЧСС (уд/мин);

ВЫВОДЫ

1. Основной тенденцией у молодых обследуемых с нормальным и учащённым сердечным ритмом при однократном воздействии на организм физической нагрузки с импульсным ускорением является снижение значений асимметрии

кардиоваскулярной системы (кроме девушек с тахикардией) и снижение параметров квазиаттракторов хаоса в фазовом пространстве состояний.

2. Изменение параметров квазиаттрактора ВСОЧ у молодых людей с тахикардией с учетом анализа изменений параметров региональной гемодинамики и артериального давления после однократной импульсной гипергравитационной физической нагрузки разной интенсивности указывает на более слабое уменьшение размеров объемов квазиаттракторов при ИГФН в сравнении со статической нагрузкой в функционировании периферической гемодинамики как после низкоамплитудного, так и после высокоамплитудного стимула, что представляет ИГФН как щадящий вид воздействия и делает его более предпочтительным для людей с патологией.

3. Изменение параметров квазиаттракторов ВСОЧ у молодых людей с нормальным сердечным ритмом с учетом анализа изменений параметров региональной гемодинамики и артериального давления после однократной импульсной гипергравитационной физической нагрузки разной интенсивности указывает в функционировании периферической гемодинамики после низкоамплитудного стимула. Однако, картина динамики артериального давления несколько отлична в период восстановления; а именно: у юношей и девушек с нормокардией к 5-й минуте Уа достигает 0,5 от исходного размера Уг„ а у группы с тахикардией процесс идет с перерегулированием (Ус конечное в 2 раза превышает исходный уровень для СП, но у девушек с тахикардией динамика соответствует динамики при нормокардии).

4. Научная информативность, практическая и прогностическая значимость методов теории хаоса и самоорганизации при исследовании влияния импульсной-гипергравитационной физической нагрузки на организм человека позволяет количественно оценить релаксационные процессы в сравнительном опыте ИГФН и СП.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих периодических изданий, рецензируемых ВАК РФ:

1. Королёв В.В., Пятин В.Ф., Еськов В.М., Широлапов И.В. Особенности восстановления вариабельности сердечного ритма у молодых обследуемых после вибрационной физической нагрузки // Вестник восстановительной медицины. - 2010 - Вып35 №1 -С. 14-16.

2. Королёв В.В. Характер гемодинамического ответа на импульсную гипергравитационную физическую нагрузку у молодых людей с нормальным и учащённым сердечным ритмом // Аспирантский вестник Поволжья. - 2010. - № 3-4. - С. 215-220

3. Еськов В.М., Еськов В.В., Королёв В.В., Пятин В.Ф., Сивков В.Б. Системный анализ параметров гемодинамики у молодых людей с нормальным и учащённым ритмом сердца после импульсной гипергравитационной физической нагрузки // Вестник новых медицинских технологий.-2010.-Т. XVII,№3.-С. 115-118.

4. Пятин В.Ф., Королёв В В., Широлапов И.В., Никитин О.Л., Романчук П И. Феномен значительного увеличения функциональных показателей кардиореспираторной системы у пожилых людей при однократной вибрационной физической нагрузке // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова - 2009 -№2/1. Т.31. С.276-277.

5. Еськов В.М., Королёв В В., Полухин В.В., Пятин В.Ф., Широлапов И.В. Динамика параметров аттракторов движения вектора состояния организма пожилых женщин под действием двенадцатинедельной вибрационной физической нагрузки // Вестник новых медицинских технологий - 2009 - Т. XVI, № 3 - с. 66-69.

21

Статьи в других журналах и материалах конференций:

1. Белицкая A.B., Королёв В.В., Голушков В.Н., Попова Н.Б., Полухин В.В. Системный анализ параметров кардио-респираторной системы студентов Югры в условиях нагрузки. Современные аспекты клинической физиологии в медицине: Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции / Под ред. Г.П. Котельникова, В.Ф. Пятина. - Самара: Волга-Бизнес, 2008. - С. 159-162.

2. Королёв В.В., Пятин В.Ф., Еськов В.М., Широлапов И.В., Якунина С.В.

Особенности параметров вариабельности сердечного ритма у молодых людей в раннем периоде последействия вибрационной физической нагрузки // Материалы VII Всероссийской конференции с международным участием "Механизмы функционирования висцеральных систем", посвященной 160-летию со дня рождения И.П. Павлова - СПб 2009.-С. 214-215.

3. Королёв В.В. Реакция сердечно-сосудистой системы и ее вегетативный контроль во время однократной проприоцептивной стимуляции разной интенсивности у молодых людей с нормальным и учащённым сердечным ритмом // Материалы региональной конференции дипломированных специалистов «Молодые учёные - медицине». - Самара, 2009 - С 212218.

4. Королёв В.В., Еськов В.М., Пятин В.Ф. Изменение артериального давления после импульсной гипергравитационной физической нагрузки у молодых людей с нормальным и учащённым сердечным ритмом И Материалы XXI съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова. -М. - Калуга: Типография ООО "БЭСТ-принт", 2010.-С. 298-299.

5. Королёв В.В., Еськов В.М., Пятин В.Ф. Влияние однократной импульсной гипергравитационной физической нагрузки на характер гемодинамического ответа у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией // Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние и здоровье человека». Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2010. -С. 102-104.

6. Еськов В.М., Королёв В.В., Пятин В.Ф. Вибронагрузка как равноускоренный тренинг. Новое слово в области восстановительной медицины и тренировки спортсменов в условиях урбанизированных экосистем // Экологический вестник Югории. - 2010 - Т VII № 1 С 93-100.

7. Королёв В.В., Еськов В.М., Пятин В.Ф. Особенности восстановления вегетативного баланса у молодых людей с нормальным и учащённым сердечным ритмом после повторяющейся высокоинтенсивной стимуляции проприорецепторов // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы медицинской реабилитации, восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии». - Самара, 2010. - С 149-151.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БДС - биологическая динамическая система

ВНС - вегетативной нервной системы

ВСОЧ - вектор состояния организма человека

ВСР - вариабельность сердечного ритма

ВУВ - внешнее управляющее воздействие

ИГФН - импульсная гипергравитационная физическая нагрузка

ИНБ - индекс напряженности регуляторных систем

КВС - кардиоваскулярная система

КИ - кардиоинтервал

ККП - компарменгно-класгерный подход

ККТБ - компартментно-кластерная теория биосистем

Нк - нормокардия, нормальный сердечный ритм

ПАР - индекс активности парасимпатической системы СИМ — индекс активности симпатической системы СП - статический присед Тк — тахикардия

ТХС - теория хаоса и самоорганизации, ФПС - фазовое пространство состояний ФСО - функциональная система организма ЦНС - центральная нервная система

Формат 60x84/16. Объем 0,97 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ № 34. Отпечатано на ризографе в полиграфическом отделе СурГУ, 628400, г. Сургут, ул. Лермонтова, 5.