Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние физических нагрузок разной интенсивности и направленности на устойчивость вертикальной позы у спортсменов

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние физических нагрузок разной интенсивности и направленности на устойчивость вертикальной позы у спортсменов"

На правах рукописи

НИКОЛАЕВ РОМАН ЮРЬЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ И НАПРАВЛЕННОСТИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЗЫ У СПОРТСМЕНОВ

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 АПР 2015

Архангельск - 2015

005566744

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физического воспитания ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского» Мельников Андрей Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Жаворонкова Людмила Алексеевна

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник лаборатории общей и клинической нейрофизиологии ФГБУН «Института ВНД и нейрофизиологии РАН» г. Москва

Дёмин Александр Викторович

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института медико-биологических исследований ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» г. Архангельск

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма» г. Краснодар

Защита диссертации состоится « 16 » апреля 2015 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.008.04 на базе Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 163045, Архангельск, проезд Бадигина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова» и на сайте www.narfu.ru

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

« 14 » марта

2015 г.

Старцева Лариса Федоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тело человека в вертикальном положении неустойчиво, оно постоянно колеблется, поэтому для поддержания равновесия тела необходима непрерывная работа системы регуляции позы. Под влиянием перемещений в пространстве, движений собственных частей тела или различных внешних воздействий возможно нарушение постурального баланса, что может вести к падениям, травмам и связанным с ними заболеваниям человека (А.Б. Гудков и др., 2014; R. Cripps, J. Carman, 2001). Это составляет важную медико-социальную проблему. Кроме того, способность сохранять статическое и динамическое равновесие составляет важную часть успеха в спортивных состязаниях. Показано, что спортивный результат в стрельбе (Е.М. Бердичевская, 2008), в гимнастике (G. Gautier et al., 2008), единоборствах (С. Perrot et al., 1998) и футболе (T. Paillard et al., 2006) в большей или меньшей степени связан с эффективным постуральным контролем. Другим важным аспектом функции равновесия у спортсменов является высокий риск спортивных травм при сниженной эффективности постурального контроля (D.F. Murphy et al., 2003; H. Tropp et al., 1984). Таким образом, изучение регуляции равновесия позы является актуальной проблемой физиологии движения.

За обеспечение постурального баланса человека отвечает сложная многоуровневая система постурального контроля, которая состоит из скелетно-мышечного, сенсорного и центрально-нервного отделов (B.C. Гурфинкель и др., 1965; J.P. Massion, 1994; A. Shumway-Cook, М.Н. Woollacott, 2001). Под влиянием физической тренировки, особенно в сложно-координационных видах спорта, способность к динамическому и статическому равновесию повышается (М.П. Шестаков, 2007; A.A. Мельников и др., 2012; P. Perrin et al., 2002; S.K. Yoshitomi et al., 2006). Однако механизмы, ответственные за адаптационные перестройки в системе постурального контроля у спортсменов, полностью не изучены. Поддержание баланса у спортсменов во время выполнения физических упражнений существенно осложняется развитием нейромьппечного утомления. Показано, что эффективность постурального контроля существенно снижается после физических нагрузок различной интенсивности и характера (М.П. Шестаков, 2007; A.A. Мельников и др., 2012; T. Paillard et al., 2012). Однако различные аспекты снижения устойчивости вертикальной позы и ее восстановления после физических нагрузок остаются не выясненными. Эти предпосылки побудили нас к проведению собственного исследования.

Цель работы - исследовать влияние физических нагрузок разной интенсивности и направленности на устойчивость вертикальной позы у спортсменов.

Задачи исследования:

1. Определить связь интенсивности физической нагрузки на постуральные и непостуральные мышцы с изменением показателей постуральной устойчивости после нее.

2. Оценить устойчивость вертикальной позы после легкой, субмаксимальной аэробной и максимальной анаэробной нагрузок на постуральные и непостуральные мышцы у спортсменов.

3. Установить эффекты задержки дыхания на устойчивость вертикальной позы после интенсивных нагрузок.

4. Определить устойчивость вертикальной позы после нагрузки на мышцы нижних конечностей, осуществляющих движения в сагиттальной и фронтальной плоскости.

Научная новизна

Впервые установлено, что повышение интенсивности физической нагрузки вызывает дозозависимое увеличение напряжения регуляции вертикальной позы. Показано, что после легкой нагрузки амплитуда колебаний общего центра давления (ОЦЦ) тела остается без изменений, но умеренно увеличивается скорость колебаний ОЦД. Субмаксимальная аэробная нагрузка вызывает значительное напряжение постурального контроля (увеличение скорости колебаний) и повышение постуральной устойчивости (снижение амплитуды колебаний). После максимальной анаэробной нагрузки отмечается наибольшая степень напряжения постурального контроля и декомпенсация устойчивости позы в виде увеличения амплитуды колебаний ОЦЦ тела на подвижной опоре.

Получены новые данные о снижении постуральной устойчивости после нагрузки на постуральные и непостуральные мышцы. Установлено, что физические нагрузки на мышцы верхних конечностей ("на руки") вызывают такую же степень прироста линейной скорости колебаний ОЦЦ тела, как и схожие по интенсивности нагрузки на постуральные мышцы нижних конечностей ("на ноги"). Однако продолжительность восстановления равновесия тела всегда была короче после утомления мышц верхних конечностей, чем нижних.

В работе впервые показана повышенная скорость восстановления постурального баланса после физических нагрузок разной интенсивности у спортсменов. Установлено, что увеличение скорости колебаний ОЦЦ тела после легкой стандартной, а также максимальной анаэробной нагрузок "на ноги" и "на руки" у спортсменов меньше, а период восстановления равновесия тела в два и более раза короче, чем в контроле. Впервые показано, что поддержание равновесия тела на неустойчивой опоре у спортсменов обеспечивается меньшим напряжением системы регуляции позы.

Впервые выявлен положительный эффект кратковременной задержки дыхания на вдохе в сохранении постуральной устойчивости

после интенсивных физических нагрузок.

Впервые установлено, что в обычных условиях стояния сагиттальная устойчивость позы может изменяться в результате утомления, как сгибателей, так и абдукторов нижних конечностей. Напротив, фронтальная устойчивость, в большем мере, определяется функциональным состоянием абдукторов нижних конечностей.

Теоретическая значимость работы

Полученные результаты существенно расширяют теоретические знания об особенностях и механизмах снижения эффективности постурального контроля после физических нагрузок различной интенсивности и направленности. Новые сведения можно использовать при написании учебных курсов и пособий по физиологии мышечной деятельности и двигательной активности, а также по физиологии восстановления двигательных функций после физических нагрузок разной интенсивности для студентов ВУЗов. Результаты работы создают предпосылки к дальнейшим исследованиям постурального контроля на фоне физического утомления с использованием стабилографии.

Практическая значимость работы

Полученные в работе результаты и выводы, а также практические рекомендации должны быть учтены в практической деятельности спортивных тренеров с целью повышения устойчивости позы у спортсменов в тех видах, в которых равновесие позы является фактором спортивного результата. Апробированный метод анализа устойчивости вертикальной позы до и после нагрузки на неустойчивой опоре может быть использован в учебно-спортивной сфере для определения функции равновесия человека. Полученные результаты могут быть полезными для разработки методов повышения устойчивости позы во время и после физических нагрузок, а также для научно-экспериментальной деятельности специалистов, исследующих регуляцию вертикальной позы.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре теории физической культуры и кафедре физического воспитания ФГБОУ ВПО «ЯГПУ им. КД Ушинского» (акт внедрения от 03.12.2014), кафедре физической подготовки филиала Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского (г. Ярославль) (акт от 03.12.2014), кафедре физической культуры ФГБОУ ВПО «РГАТУ имени П.А. Соловьева» (акт от 05.12.2014) и МОУ ДОД СДЮШОР «Метеор» г. Рыбинск (акт от 15.09.2014).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Интенсивность физической нагрузки как на постуральные, так и непостуральные мышцы, оказывает дозозависимый эффект на прирост скорости колебания вертикальной позы сразу после нагрузки.

2. Физическая нагрузка на непостуральные мышцы верхних конечностей вызывает такую же степень увеличения скорости колебаний ОЦЦ тела, как

и сопоставимая по интенсивности нагрузка на постуральные мышцы нижних конечностей, однако период восстановления устойчивости вертикальной позы после работы мышц верхних конечностей короче.

3. У спортсменов система регуляции позы более эффективно компенсирует эффекты физических нагрузок, чем у нетренированных лиц. Это проявляется в меньшем снижении и в более быстром восстановлении скорости колебаний ОЦД тела после легких стандартных и максимальных физических нагрузок у спортсменов, чем у не спортсменов.

4. Задержка дыхания на вдохе эффективно компенсирует снижение устойчивости вертикальной позы после интенсивных физических нагрузок.

Степень достоверности н апробация результатов

Достоверность полученных результатов определяется достаточным количеством обследованных высоко квалифицированных спортсменов и неспортсменов; использованием адекватных задачам и автоматизированных методик исследования; применением современных методов математической статистики; а также широкой апробацией результатов в рецензируемых изданиях.

Результаты диссертации доложены на: II Всеросс. науч. школе "Нейробиология и новые подходы к искусственному интеллекту и к науке о мозге" (Ростов на Дону, 2011); IV Всеросс. с межд. участием конф. по управлению движением, приуроченная к 90-летнему юбилею кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» (Москва, 2012); XII Всеросс. научно-техн. конф. «Медицинские информационные системы» (Таганрог, 2012); ежегодной научной конф. «Чтения Ушинского» ЯГПУ им. К.Д. Ушинского (Ярославль, 2013); Всеросс. науч. конф., посвященной 65-летию Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины КФУ (Казань, 2014); XIII Межд. научно-техн. конф. «Медицинские информационные системы» (Таганрог, 2014). По результатам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 в журналах списка ВАК РФ.

Структура н объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах и состоит из введения, обзора литературы (2 подглавы), главы, описывающей организацию и методы исследования, 6 подглав с изложением результатов собственных исследований, обсуждения (4 подглавы), выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который включает 46 отечественных и 254 иностранных источников. Диссертация содержит 52 рисунка и 17 таблиц.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследуемые лица. В исследовании на добровольной основе обследованы спортсмены (группа Спорт, п=34), занимающиеся различными единоборствами (возраст: 18-25 лет). Все спортсмены имели

разряд кандидат в мастера спорта, общий спортивный стаж 6-10 лет и недельную нагрузку в последний месяц 8-12 часов. Контрольная группа состояла из практически здоровых мужчин основной медицинской группы, не занимающихся спортом (группа Контроль, 18-23 года, п=66).

Описание легкой, субмаксимальной и максимальной физической нагрузки. Все велоэргометрические нагрузки выполнялись мышцами верхних (условно "руки") и нижних (условно "ноги") конечностей. Во время легкой нагрузки (ЛН) сопротивление педалей (в Вт) при работе «ногами» равнялось массе тела, при работе «руками» - половине массы тела (в кг), округленной до кратного «5» (велоэргометр «Kettler FX-1»). Время работы - 5 минут. ЧСС во время работы составляла 90-130 уд/мин. В исследовании приняло участие 20 борцов и 20 контрольных лиц. В качестве субмаксимальной аэробной нагрузки (СМН) была выбрана ступенчато-возрастающая нагрузка до ЧСС>170 уд/мин либо отказа (В .Л. Карпман и др., 1988). При работе «ногами» нагрузка начиналась с 50 Вт (с 25 Вт при работе "руками") (2 мин) и увеличивалась на 30 Вт (15 Вт при работе "руками") на последующей ступени (1 мин). В исследовании приняло участие 20 борцов и 20 контрольных лиц. В качестве максимальной нагрузки (МН) выбран анаэробный велоэргометрический тест Вингейта («Мопагк 828Е») (В.Л. Карпман и др., 1988). После 1 мин разминки и 1 мин восстановления испытуемые вращали педали эргометра с максимальной скоростью в течение 30 сек. Во время теста фиксировалось количество оборотов педалей. При работе «ногами» сопротивление педалей составляло 5 Вт на кг массы тела и 3 Вт на кг массы тела при работе «руками». В исследовании приняло участие 14 борцов и 14 контрольных лиц. В течение всех тестов регистрировали ЧСС («Polar RS800»). Определение устойчивости вертикальной позы после нагрузки "на руки" или "на ноги" было разделено недельным промежутком.

Исследование влияния задержки дыхания на устойчивость вертикальной позы после нагрузки. Обследуемые лица (молодые здоровые юноши, п=28) выполняли два максимальных теста Вингейта на велоэргометре. В одном случае дыхание было свободное как до, так и после физической нагрузки, во втором случае испытуемые задерживали дыхание на вдохе на период стабилографии (10 сек по команде «Тест») как до, так и после такой же максимальной нагрузки. Объем вдоха составлял приблизительно 2/3 от максимального вдоха. Оба теста с обычным дыханием и задержкой дыхания на вдохе выполнялись в один день и были разделены 30 мин периодом отдыха. Велоэргометрия выполнялась как «ногами», так и «руками» с недельным интервалом.

Устойчивость вертикальной позы исследовали на стабилографическом АПК «Стабилан-1-02» (ОКБ «Ритм» г. Таганрог). Обследуемые лица вставали в положение «Основная стойка» на пресс-папье (движение по сагиттали, радиус 60 см, высота 10 см), руки -

прижаты к ногам, пятки - на расстоянии 2 см, стопы - под углом 30 , глаза закрыты. Регистрация устойчивости позы проводилась в течение 10 сек (этап «Тест»), последующие 10 сек испытуемый отдыхал с открытыми глазами и возможностью поддержки за стоящую рядом стойку (этап «Отдых»). Тестирование продолжалось в течение 6 мин. За исходный уровень брались средние показатели, показанные на последней 6-ой минуте. Стабилометрическое исследование выполнялось через 20 сек после окончания физических нагрузок. Временные интервалы тестирования баланса были следующие: 0:0-0:10; 0:20-0:30, 0:40-0:50 и так

далее 6:00-6:10 (мин:сек).

Анализировались следующие стабилометрические показатели устойчивости вертикальной позы: ЛСС (мм/сек) - средняя линейная скорость колебания общего центра давления стоп человека (ОЦЦ); Qy (мм) - среднеквадратическое отклонение (разброс) колебаний ОЦЦ в сагиттальной плоскости. Считается, что ЛСС, в большей мере, отражает напряжение механизмов постуральной регуляции, a Qy показывает величину статической устойчивости вертикальной позы (О. Carón et al., 2000, F. Asseman et al., 2005). Для анализа постурального контроля использовались также спектральные показатели колебаний ОЦЦ в сагиттальной плоскости: PwS(0-0,2 Гц) - абсолютная (мм) и относительная (%) мощность стабилографического сигнала в зоне очень низкочастотных волн; PwS(0,2-2 Гц) (мм и %) - мощность стабилографического сигнала в зоне низкочастотных волн; PwS(2-5 Гц) (мм и %) - мощность стабилографического сигнала в зоне высокочастотных волн.

Исследование устойчивости позы после нагрузки на постуральные мышцы, осуществляющие движения «ног» в сагиттальной и фронтальные плоскости. Для утомления мышц, предпочтительно работающих в сагиттальной плоскости, использовали велоэргометрию нижними конечностями (ВЭМ, максимальный тест Вингейта), а для утомления мышц, обеспечивающих равновесие тела во фронтальной плоскости, использовали абдукцию бедер (АБД) в виде махов ногами в стороны (D.A. Winter et al., 1996). Между исследованиями баланса в тесте с велоэргометрией и абдукцией бедер сохранялся период отдыха не менее 30 мин. Величина нагрузки в тесте Вингейта определялась как 3 Вт на кг массы тела. Абдукция бедер состояла в отведении прямой ноги с утяжелителем 1 кг в максимальном темпе до угла 90°. Общая продолжительность нагрузки составила 1 мин: в первые 30 сек испытуемые выполняли махи правой ногой, в течение последних 30 сек -махи левой ногой. Анализ устойчивости вертикальной позы испытуемых до и после нагрузки в этом исследовании проводился в основной стойке на твердой поверхности стабилоплатформы с закрытыми (25 сек) и открытыми (25 сек) глазами. Определялись размах и скорость колебания ОЦЦ во фронтальной (Qx, ЛССф) и сагиттальной плоскостях (Qy, ЛССс), а

также спектральные показатели колебания ОЦЦ во фронтальной (Р) и сагиттальной (Б) плоскостях: Р\у(Р/8)(0-0,2Гц); Р\у(Р/5)(0,2-2Гц); Р\у(Р/8)(2-6Гц). В данном исследовании участвовали 32 молодых практически здоровых мужчин, не занимающихся спортом.

Антропометрические показатели определяли общепринятыми методами. Хотя отдельные выборки спортсменов имели небольшие отличия от контроля по росту тела и длине ног (р<0,05), однако достоверных корреляций между антропометрическими и стабилографическими показателями до и после нагрузок во всех тестах не обнаружено.

Статистика. Результаты представлены как средняя арифметическая выборки (М) ± стандартное отклонение (б). Все определенные показатели имели нормальное распределение по критерию Шапиро-Уилки. Статистическую вероятность различий (р) между группами спортсменов и контроля определяли с помощью ^критерия Стьюдента для непарных данных. Различия в реакции стабилографических показателей на физическую нагрузку (легкую, , субмаксимальную, максимальную, максимальную с задержкой дыхания и абдукцию бедер) определяли с помощью двухфакторного анализа для повторных измерений (Апоуа). Дизайн двухфакторного анализа определялся текущими условиями эксперимента. Апостериорный критерий наименьшей значимой разности использован для выявления различий по сравнению с исходным уровнем до нагрузки. Средние различия за весь период тестирования (6 мин) между спортсменами и контроль определяли с помощью Апоуа. Гипотезу о взаимосвязи данных проверяли с помощью линейной корреляции Пирсона (г). При р<0,05 различия считали статистически значимыми. Использован лицензионный пакет статпрограмм '^а^йса уб.Г'.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнительный апалнз влияния физических нагрузок разной интенсивности на устойчивость вертикальной позы. Применяемые физические нагрузки различались по длительности и интенсивности. По продолжительности нагрузки увеличивались в ряду: МН (30 сек), ЛН (300 сек) и СМН (450±90 сек при работе «ногами» и 4б0±120 сек при работе «руками»), а по интенсивности они возрастали от ЛН (72±12 Вт при работе «ногами» и 35±5 Вт при работе «руками») к СМН (209±40 Вт при работе «ногами» и 89±18 Вт при работе «руками») и МН (350±27 Вт при работе «ногами» и 197±33 Вт при работе «руками»). Под влиянием всех трех велоэргометрических нагрузок "на ноги" (Рис. 1) произошло увеличение ЛСС в первый этап восстановления: 0:00-0:10 (р<0,05-0,01). В наибольшей мере ЛСС увеличилась после МН и, в наименьшей мере, - после ЛН "на ноги" (Апоуа, р<0,001). Восстановление ЛСС к исходному уровню

завершалось к 1-й мин после ЛН, к 2 мин 40 сек после МН и к 4 мин после СМН "на ноги". Такая же картина отмечалась после нагрузок "на руки": ЛСС увеличивалась на 32,7% (р<0,01) после ЛН, на 47,7% (р<0,01) после СМН и на 80,7% (р<0,01) после МН. Восстановление ЛСС завершалось к 40 сек после ЛН, к 2 мин после СМН и к 60 сек после МН.

ьс О) о

О О с;

QJOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

I I I 1 I I I I I I 1 I I 1 I I I I I

оооооооооооооооооооо

Рис. 1. ЛСС

после

максимальной (МН),

субмаксимальной (СМН) и легкой (ЛН) нагрузок на постуральные мышцы нижних конечностей в общей группе испытуемых (п=40).

Примечание здесь и далее:

- р<0,05 по сравнению с до нагрузки после ЛН; - : - р<0,05

по сравнению с до нагрузки после СМН; I---1 - р<0,05 по сравнению с

до нагрузки после МН; */** - р<0,05/0,01 по сравнению с ЛН; р<0,001 -различия в динамики ЛСС между тремя нагрузками по данным Апоуа.

Интенсивность физической нагрузки "на ноги" оказалась парадоксально связанной с изменением размаха колебаний, Qy. Этот показатель, как и ожидалось, увеличился на 33,9% (р<0,01) на 70 сек после МН, не изменился после ЛН и уменьшился на 25% (р<0,01) после СМН (Рис. 2). Такой же характер реакций был выявлен после велоэргометрии «руками», только период повышенных значений Qy после МН ограничивался 30 сек. Полученные результаты поддерживают заключения других авторов (К.М. Pline et al., 2006; S. Demura, M. Uchiyama, 2009) о том, что чем выше интенсивность физической нагрузки, тем выше ЛСС после нее. Напротив, период восстановления постурального баланса, вероятно, определяется взаимодействием интенсивности (К.М. Harkins et al., 2005) и длительности нагрузки (К.М. Pline et al., 2006). Прирост скорости колебаний тела после нагрузки на непостуральные мышцы схожее по величине с изменениями после нагрузки "на ноги", на первый взгляд кажется удивительньм. Однако мы полагаем, что ряд механизмов

могут объяснить выявленные изменения постурального баланса после нагрузки "на руки". Увеличение легочной вентиляции (Е. Zemkovâ and D. Hamar, 2014); нарушение интеграции афферентной информации в центральном звене постурального контроля (T. Paillard, 2012); развитие центрального утомления (A. Kennedy et al., 2014) особенно после СМН и МН; а также, возможно, и другие факторы могут вносить определенный вклад в снижение эффективности постурального контроля после нагрузки на непостуральные мышцы верхних конечностей.

Устойчивость вертикальной позы у спортсменов после легкой нагрузки на постуральные и непостуральные мышцы. В общей группе испытуемых (п-40) ЛН "на руки" вызывала такое же увеличение ЛСС (27,3%, р<0,01), как и "на ноги" (24,1%, р<0,01), однако восстановление JICC наступало быстрее после нагрузки "на руки": 40 сек и 60 сек соответственно после работы «руками» и «ногами». Никакая ЛН не изменяла Qy. ЛН на постуральные мышцы вызвала менее существенное (17,5% у спортсменов и 31% в контроле, р<0,05) и менее продолжительное (20 сек у спортсменов и 60 сек в контроле) увеличение ЛСС колебаний тела у спортсменов. Степень изменения ЛСС после ЛН "на руки" была также менее выражена (19%, р<0,05 у спортсменов и 40%, р<0,01 в контроле, между группами Контроль и Спорт р<0,05) и восстанавливалась быстрее у спортсменов: 60 сек и 20 сек в контроле и у спортсменов соответственно. Однако, после ЛН "на руки" Qy увеличился (р<0,01) в контрольной группе, но не изменился у спортсменов. Кроме того, сразу после ЛН "на руки" и "на ноги" только в контроле увеличилась мощность низкочастотных (р<0,1) и высокочастотных (р<0,05) колебаний. В результате, эти показатели после обоих ЛН стали ниже в группе спортсменов. Таким образом, обе ЛН как "на руки", так и "на ноги" вызывают примерно одинаковые изменения ЛСС, но восстановление происходит быстрее после нагрузки "на руки". Постуральный контроль у спортсменов более эффективно справляется с эффектами стандартной легкой нагрузки как на постуральные, так и особенно на непостуральные мышцы, а период восстановления ЛСС был короче у спортсменов.

Устойчивость вертикальной позы у спортсменов после субмаксимальной нагрузки на постуральные и непостуральные мышцы. В общей группе испытуемых (п=40) после СМН существенно повышалась ЛСС как после работы «руками» (46,8%, р<0,01), так и после работы «ногами» (48,8%, р<0,01), при этом степень увеличения ЛСС после обоих видов нагрузки была одинакова. Однако восстановление ЛСС к исходному уровню после работы «руками» составило 60 сек, а после работы «ногами» - 3 мин 40 сек. СМН и "на руки", и "на ноги" вызвала одинаковое (около 25%) снижение Qy в общей группе на весь период наблюдения после нагрузки (6 мин). У спортсменов прирост ЛСС после СМН "на руки" составил 51,7% (р<0,01), что не отличалось от изменений

в контроле (44%, р<0,01).

Рис. 2. Оу после МН, СМН и ЛН на постуральные мышцы нижних конечностей в общей группе испытуемых (п=40).

После СМН "на ноги" увеличение ЛСС было также одинаково в группах: 45% (р<0,01) у спортсменов и 51,2% (р<0,01) в контроле. Однако ЛСС после СМН "на ноги" и "на руки" восстанавливалась быстрее у спортсменов, чем в контроле: 60 сек и 120 сек в группах Спорт и Контроль соответственно. Поскольку скорость восстановления была выше у спортсменов, то ЛСС с этапа 1:00 по этап 5:10 после нагрузки "на руки" у них была ниже (р<0,01-0,05). Для выявления факторов, определяющих прирост ЛСС (ДЛСС) после нагрузки, мы провели корреляционный анализ, который показал, что ДЛСС коррелировал с максимальной мощностью нагрузки в ступенчато-возрастающем тесте (г=0,32, р=0,044) и с ДЧСС (г=0,44, р=0,004). Следовательно, определенное влияние на прирост ЛСС сразу после нагрузки оказывают величина нагрузки и степень напряжения организма после нее. Следует отметить, что, в среднем, в течение всего стабилометрического теста (6 мин) ЛСС у спортсменов при объединении данных с нагрузкой "на руки" и "на ноги" по данным Апоуа была ниже, чем в контроле (р=0,018), что указывает на меньший уровень напряжения постуральной регуляции у спортсменов. Таким образом, увеличение ЛСС после СМН "на ноги" и "на руки" у спортсменов сопоставимо с нетренированными лицами, но скорость восстановления выше.

Устойчивость вертикальной позы у спортсменов после максимальной нагрузки на постуральные и непостуральные мышцы. МН привела к существенному и одинаковому увеличению ЛСС, как после работы «руками» (70,6%, р<0,01), так и после работы «ногами» (89,7%, р<0,01). Однако, как и после нагрузок с меньшей интенсивностью, восстановление ЛСС заканчивалось быстрее после работы «руками (60

Ьт-;

I I I I I I I 1111 I 1 I III»* ОООООООООООООООООООО

сек), чем после работы «ногами» (2 мин 20 сек). МН вызывала одинаковый прирост Оу после работы «ногами» (33,9%, р<0,01) и «руками» (34,7%, р<0,01), но период восстановления был короче после нагрузки "на руки" (20 сек), чем "на ноги" (1 мин 20 сек). Анализ стабилографичеких показателей в группах показал, что у спортсменов после большей (р<0,05) максимальной работы «ногами» увеличение ЛСС по данным Апоуа (р=0,023) было меньше (70,5%, р<0,01. Рис. 3), чем в контроле (95,7%, р<0,01). Также, восстановление ЛСС к исходному уровню заканчивалось к 60 сек, а в контроле - только к 2 мин 20 сек. Более того, ЛСС в течение почти всего восстановления у спортсменов была ниже, чем в контроле. Меньший прирост ЛСС у спортсменов отмечен и после МН "на руки" (Рис. 4): 54,8% и 87,5% (р=0,047), а восстановление наступало у них быстрее: 40 сек у спортсменов и 60 сек - в контроле. При этом количество оборотов педалей на велоэргометре во время МН «руками» у спортсменов было больше (р<0,01).

-т-Г01р/1

хОООт ____

-^111 | |1 I I

ООООООООООО* сху СМ чГ О СМ Т О СМТ О <

ПОТ1

СО (6 Чг •«!■Чг Ю1Я1П <о ООООООООО

о« ->г о см -ч- о см чг о

Рис. 3. ЛСС

после МН на мышцы нижних конечностей в группах

Контроль и

Спорт.

I-1 - р<0,05 по сравнению с

по сравнению с «до нагрузки» у группами Контроль и Спорт

«до нагрузки» в контроле. I I - р<0,05 спортсменов. */** - р<0,05/0,01 между

Хотя существенных различий в приросте и восстановлении (20 сек) Оу после МН "на руки" и "на ноги" между группами не выявлено, однако в течение обоих тестов Оу был несколько ниже (р<0,1) у спортсменов. Несмотря на увеличение абсолютной мощности колебаний во всех частотных диапазонах после МН "на ноги" в общей группе обследуемых, абсолютная мощность низко- и высоко-частотных колебаний у спортсменов после МН стала ниже, чем в контроле, а после МН "на руки" прирост Р\уБ(2-5 Гц) был значительно меньше (р<0,05) также у спортсменов. В целом, сниженные скорость и мощность высокочастотных

колебаний вертикальной позы у спортсменов свидетельствуют о меньшем уровне напряжения постуральной регуляции после максимальных нагрузок во время поддержания равновесия на неустойчивой опоре.

120 гт

та ■

10 00000 000 00 0 00 0000 ■ {*) Ю т- СО Ю т- со Ю т- со Ю ч- О Ю т- СО Ш т-

оооооооооооооооооооо

Рис. 4. ЛСС

после МН на мышцы верхних конечностей в группах

Контроль и Спорт.

Влияние задержки дыхания на вдохе на устойчивость вертикальной позы после максимальной нагрузки. Задержка дыхания на вдохе на период стабилометрии (10 сек) не оказывала существенного эффекта на показатели устойчивости позы (ЛСС и <3у) в условиях до нагрузки и в конце восстановления (4-6 минуты) после нагрузки. Однако при задержке дыхания степень прироста ЛСС после МН "на ноги" была существенно ниже (54,3%, р=0,024), чем в условиях произвольного дыхания (88,2%), а период восстановления меньше: 1 мин 20 сек - при задержке дыхания и 2 мин 20 сек - при свободном дыхании (Рис. 5). Кроме того, задержка дыхания позволяла сохранять Оу на исходном до рабочем уровне после МН "на ноги", в то время как в условиях свободного дыхания <3у увеличивался на 29,5% (р<0,01) на 30 сек. В тесте с МН "на руки" данные закономерности сохранялись. Степень прироста ЛСС в условиях задержки дыхания составила 50%, что было меньше, чем в условиях свободного дыхания (72%, р=0,033), а размах колебаний, <3у, оставался на исходном уровне при существенном увеличении (35%, р<0,01) в условиях свободного дыхания. Кроме того, задержка дыхания снижала прирост мощности колебаний в области низких частот как при нагрузке "на руки" (р<0,05), так и "на ноги" (р<0,01). В результате, абсолютная мощность колебаний в области низких частот после максимальных нагрузок "на ноги" и "на руки" становилась меньше (оба р<0,01) при задержке дыхания.

Сагиттальная и фронтальная устойчивость вертикальной позы после максимальной велоэргометрии и абдукции бедер. Хотя используемые нагрузки были различны по биомеханическим

особенностям, однако исходное состояние до нагрузки, относительная интенсивность нагрузки (по данным максимальных ЧСС) и уровень функционального напряжения организма после нагрузки были одинаковы в тестах с велоэргометрией (ВЭМ) и абдукцией бедер (АБД). ВЭМ и АБД вызывали одинаковое увеличение Оу в стойке на твердой опоре с открытыми глазами (46,7%, р<0,01 после ВЭМ и 38,7%, р<0,01 после АБД), а величина Ох не выраженно увеличивалась только после АБД (14,1%, р<0,1).

110

СЮ ОООООООООООООООООО Г} Ю Т- О Ю т-_ ср Ю т-_ «О Ю у со Ю у. Т.

X О О О т^ т- СЧ СМ СО СО СО тГ ТГ тГ 1Л Ю 1П(Ь

.....II III » I I I > » ' '__!

ОООООООООООООООООООО

щм^ом^ом^ом^ом^осд^о

Рис. 5.

Восстановление ЛСС после МН "на ноги" в тесте с задержкой дыхания.

- р<0,05 по сравнению с «до нагрузки» в тесте со свободным

дыханием. I---1 - р<0,05 по сравнению с «до нагрузки» в тесте с

задержкой дыхания. * - р<0,05 между группами «Дыхание» и «Задержка»____

Однако при закрытых глазах 0у не изменялась после нагрузок, а реакция Ох различалась в зависимости от типа нагрузки. После ВЭМ уровень Ох не изменялся, а после АБД значительно повышался (10,8%, р<0,05), как результат, его уровень становился выше после АБД, чем после ВЭМ (р<0,05). ЛССф и ЛССс при открытых глазах увеличивались после обоих типов нагрузки (все р<0,01), но прирост ЛССс был более выражен после ВЭМ (р2<0,05. Таблица). При закрытых глазах ЛССс также увеличивалась после обоих типов нагрузки, а ЛССф увеличивалась только после АБД (р<0,01) и, по данным Апоуа, величина прироста ЛССф значительно отличалась между нагрузками (р2<0,01. Таблица). Специфика нагрузки отражалась также в изменении спектральных показателей. В частности, мощность колебаний в области низких частот по фронтали, Р\уР(0,2-2 Гц), в большей мере увеличилась после АБД (р2<0,01. Табл. 1), однако этот спектральный показатель по сагитгали в большей мере увеличился после ВЭМ (р2<0,01). Таким образом, устойчивость по сагиттали изменялась

под влиянием нагрузок на мышечные группы, осуществляющих движения конечностей, как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскости, а фронтальная устойчивость, в основном, снижалась после нагрузок на мышцы «ног», обеспечивающих их движения в латеральном направлении.

Таблица.

Стабилографические показатели после велоэргометрии и абдукции бедер

До нагрузки После нагрузки Р1 р2

ВЭМ АБД ВЭМ АБД

ЛССф-ГО, мм/сек 4,5±1,3 4,7±1,3 5,6±1,7** 6,4±1,5 ** 0,1

ЛССс-ГО, мм/сек 6,2±1,8 6,5±1,8 10,5±2,6** 9,8±2,8** 0,0 5

Р\уР(0-0,2 Гц)-ГО, мм 4,3±1,8 5,8±3,1+ 4,8±2,4 5,4±2,1

Р\¥р(0,2-2 Гц)-ГО, мм 7,3±2,4 7,8±2,8 8,3±3,2А 10,9±3,7 ** 0,01 0,0 1

Р\уБ(2-5 Гц> ГО, мм 1,4±0,6 1,4±0,7 1,7±0,8* 2,0±0,7** 0,1

Р\уБ(0-0,2 Гц> ГО, мм 5,4±2,0 5,5±1,7 7,5±3,4** 7,7±2,7**

Р\УБ(0,2-2 ГЦ)-ГО, мм 8,3±2,9 9,6±3,6 14,1±6,0** 13,1±4,2 ** 0,0 1

Р\УБ(2-5 ГЦ)-ГО, мм 2,0±0,8 2,1±0,7 3,4±0,9** 3,1±1,1**

ЛССф-ГЗ, мм/сек 7,4±2,6 6,7±2,22 7,4±2,2 8,0±2,6 ** 0,1 0,0 1

ЛССс-ГЗ, мм/сек 9,8±3,9 9,8±3,9 12,4±4,3 11,8±4,3 **

Примечание: л/*/** - р<0,1/0,05/0,01 между до и после нагрузки в группе; + -р<0,05 между ВЕМ и АБД; р1 - вероятность различий между ВЭМ и АБД; р2 - вероятность различий между изменениями показателя под влиянием ВЭМ и АБД по данным Апоуа.

Выводы

1. Физическая нагрузка возрастающей интенсивности как на постуральные (нижние конечности), так и непостуральные (верхние конечности) мышцы вызывает дозозависимое увеличение скорости колебаний вертикальной позы сразу после нагрузки. Продолжительность восстановления ЛСС была наибольшей после субмаксимальной аэробной

нагрузки, средней - после максимальной анаэробной нагрузки и наименьшей - после легкой нагрузки.

2. Легкая стандартная нагрузка не изменяет амплитуду колебаний, но вызывает равный прирост скорости колебаний вертикальной позы как после нагрузки на постуральные, так и непостуральные мышцы. Однако восстановление ЛСС после нагрузки "на руки" протекает быстрее (40 сек), чем после нагрузки "на ноги" (60 сек). Легкая нагрузка на мышцы верхних и нижних конечностей у спортсменов вызывает менее существенное и менее продолжительное (в три раза) напряжение постурального контроля, чем у нетренированных лиц.

3. После субмаксимальной аэробной ступенчато-возрастающей нагрузки отмечается напряжение постурального контроля и повышение устойчивости вертикальной позы на неустойчивой опоре, на что указывает прирост скорости и снижение амплитуды колебаний тела. Степень прироста скорости колебаний тела после субмаксимальных нагрузок на постуральные и непостуральные мышцы одинакова, однако ее восстановление происходит быстрее после утомления мышц верхних конечностей (2 мин), по сравнению с нижними конечностями (4 мин). Процесс восстановления постурального баланса после субмаксимальной нагрузки как "на ноги", так и "на руки" у спортсменов протекает два раза быстрее.

4. Максимальная анаэробная нагрузка на постуральные и непостуральные мышцы вызывает значительное нарушение постурального контроля: снижение устойчивости позы и выраженное напряжения системы регуляции позы. Степень прироста ЛСС и Оу после максимальной нагрузки "на руки" была схожей с изменениями, вызванными нагрузкой "на нош", однако восстановление скорости колебаний происходит быстрее после нагрузки на непостуральные мышцы (1 мин), чем на постуральные (2 мин 20 сек).

5. Максимальная нагрузка на нижние и верхние конечности вызывает меньшее снижение постуральной устойчивости у спортсменов, чем в контроле. Восстановление повышенной скорости колебаний вертикальной позы после максимальных нагрузок как "на руки", так и "на ноги" у спортсменов происходит в два раза быстрее, чем у нетренированных лиц.

6. Спортсмены обладают более эффективной системой регуляции вертикальной позы на неустойчивой опоре. Сниженные скорость и мощность высокочастотных колебаний вертикальной позы у спортсменов свидетельствуют о меньшем уровне напряжения постурального контроля во время поддержания равновесия на неустойчивой опоре.

7. Гиперпноэ после напряженной физической нагрузки вносит значительный вклад в снижение устойчивости вертикальной позы и повышение скорости ее колебаний. Задержка дыхания на вдохе позволяет

сохранить амплитуду колебаний на исходном уровне и снизить прирост скорости колебаний тела сразу после максимальных нагрузок. 8. Устойчивость в сагиттальной и фронтальной плоскости после максимальной физической нагрузки тесно связана с функциональным состоянием мышц, обеспечивающих равновесие тела в этих направлениях. Устойчивость в сагиттальной плоскости снижается после нагрузок на мышцы, осуществляющих движения нижних конечностей, как в сагиттальной, так и фронтальной плоскости. Фронтальная устойчивость, в большей мере, снижается после нагрузок на мышцы, ответственные за движения конечностей в латеральном направлении.

Практические рекомендации

1. Для оценки функции равновесия в практике физической культуры и спорта рекомендуем использовать стабилографический тест на неустойчивой опоре (пресс-папье, радиус 60 см, высота 10 см) в режиме: 10 сек - анализ устойчивости вертикальной позы с закрытыми глазами и 10 сек - отдых, в течение 2 мин. Определяется средняя JICC за вторую минуту. Рекомендуем следующие примерные величины JICC в исходном состоянии до нагрузки: низкий уровень: >52,3 (мм/сек); средний уровень: от 38,8 до 52,3 (мм/сек) и высокий уровень: 38,8 и меньше (мм/сек). Для оценки продолжительности восстановления JICC рекомендуем проводить этот тест в течение 5 минут после физических нагрузок.

2. В спортивной практике для кратковременного повышения устойчивости вертикальной позы после физических нагрузок может быть использована задержка дыхания на вдохе до 10 секунд.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мельников A.A. Динамика устойчивости вертикальной позы после легкой и субмаксимальной велоэргометрической нагрузки у спортсменов / A.A. Мельников, Р.Ю. Николаев // Мат. трудов II Всеросс. научной школы "Нейробиология и новые подходы к искусственному интеллекту и к науке о мозге". - Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2011. - С. 110-113.

2. Мельников A.A. Сравнительный анализ регуляции вертикальной позы у борцов разной спортивной квалификации / A.A. Мельников, A.A. Савин, Л.В. Емельянова, Р.Ю. Николаев и др. // Физиология человека. - 2011. - Т. 37, №. 5. - С. 113-119.

3.Николаев Р.Ю. Динамика устойчивости вертикальной позы после субмаксимальной аэробной нагрузки на постурально значимые (ноги) и незначимые (руки) мышцы у спортсменов-борцов / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников, А.Д. Викулов // IV Всеросс. с межд. участием конф. по управлению движением, приуроченная к 90-летнему юбилею кафедры

физиологии ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ». - М.: Изд-во РГУФКСМиТ, 2012.-С. 89.

4. Николаев Р.Ю. Особенности поддержания устойчивости вертикальной позы на фоне утомления мышц верхних и нижних конечностей у борцов / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников, А.Д. Викулов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012, № 9. - С. 251-256.

5. Николаев Р.Ю. Сравнительный анализ механизмов восстановления постуральной системы после субмаксимальной аэробной нагрузки на постурально значимые мышцы и непостуральные мышцы у спортсменов-борцов / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников //Физкультура. Спорт. Здоровье: материалы конф. «Чтения Ушинского» факультета физической культуры ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 2013. - С. 203-210.

6. Николаев Р.Ю. Восстановление постуральной системы после субмаксимальной анаэробной работы мышцами верхних и нижних конечностей / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников // Мат Всеросс. с межд. участием научн. конф. посвященной 65-летию Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины КФУ. - Казань, Изд-во «Вестфалика», 2014. - С. 160-162.

7. Николаев Р.Ю. Эффекты влияния субмаксимальной анаэробной нагрузки ног и рук на систему постурального контроля и анализ механизмов ее восстановления / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников // Вестник Удмуртского университета. Серия 6: Биология. Наука о земле (Раздел: Физиологические исследования). - 2014. - Вып. 1. - С. 106-111.

8. Николаев Р.Ю. Эффект утомления абдукторов бедра на устойчивость вертикальной позы во фронтальной н сагиттальной плоскости / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников, A.B. Борисов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2014, № 10. - С. 227-236.

9. Николаев Р.Ю. Роль задержки дыхания в сохранении устойчивости вертикальной позы после максимальной физической нагрузки / Р.Ю. Николаев, A.A. Мельников // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. - 2014. - № 4. - С. 58-65.

Зав. РИО М. А. Салкова Подписано в печать 10.02.2015 г. Формат 60x84 1/16. Уч-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 53.

Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева (РГАТУ имени П. А. Соловьева) 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

Отпечатано в множительной лаборатории РГАТУ имени П. А. Соловьева 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53