Аннотация
Рассматривается влияние тренировок по авторской методике «Вихрь» на электрическую активность и когнитивные функции головного мозга мужчин зрелого возраста. Авторская методика тренировки использует физические упражнения изокинетического, скоростно-силового характера и их выполнение осуществляется в условиях снижения гравитации на динамической подвесной системе. В исследовании приняли участие мужчины зрелого возраста. Полученные результаты свидетельствуют о том, что данная система тренировок увеличивает мощность и индекс ритма γ-частот электрической активности мозга, мощность в диапазоне α-частот и высоких β-частот. Тренировки достоверно повышают работоспособность и силу нервной системы, улучшают показатели оперативной памяти. При этом повышение коэффициента силы нервной системы сопровождается достоверным увеличением мощности электрической активности мозга в диапазоне γ- и β- частот.
Головной мозг является уникальным образованием, нейрофизиологическим инструментом управления функциональными состояниями организма и эмоционально-когнитивными процессами индивида. Нейроны головного мозга объединяются в локальные нейронные сети (ЛНС), взаимодействуя друг с другом на электрохимическом уровне, и тем самым образуют пространство взаимодействия электромагнитной природы [3]. На сегодняшний день, изучены взаимосвязи между работой ЛНС и показателями адаптационных возможностей организма [8], найдены нейрофизиологические корреляты когнитивных [1, 2, 3] и эмоциональных [4] процессов. Особый интерес представляет изучение влияния физических нагрузок на уровень работоспособности нервных клеток и логику их взаимодействия в ЛНС. В нашем исследовании мы предположили, что каждая из возможных функциональных систем ЛНС уникальна и соответствует не только характеру нагрузки, но и уровню сложности движения. За теоретическую основу была взята концепция многоуровневого управления движениями Н.А. Бернштейна: реализация движений, управляемых на самом высоком уровень «Е», требует вовлечения как фона нижележащих уровней управления.
Цель исследования: определить влияние движений, управляемых на уровне интеллектуально-двигательных актов (уровень «Е») и осуществляемых по авторской методике «Вихрь» на электрическую активность мозга, работоспособность нервных клеток и оперативную память.
Методы и организация исследования. В состав экспериментальной группы вошли 6 физически здоровых мужчин (средний возраст 38±4,5 лет), не занимающихся спортом. В течение восьми месяцев эксперимента проводились тренировки по системе «Вихрь» с периодичностью 2 занятия в неделю. Тренировки носили изокинетический, скоростно-силовой характер и их выполнение осуществлялось в условиях снижения гравитации в соответствии с условиями авторской методика тренировок «Вихрь» (свидетельство о регистрации авторского права №331 от 24.01.2018г. Выдано Южно-Уральской торгово-промышленной палатой) на динамической подвесной системе, которая состоит из контура прямоугольной формы, в углах которой располагаются подвижные груза кроссоверов. Человек, помещенный горизонтально в контур этой подвесной системы, цепляется к тросам, прикрепленным к предварительно подвешенным грузам конструкции. В момент падения грузов, троса внутри контура начинают двигаться, поднимая и растягивая горизонтально расположенного человека. Кроме того, к предплечьям вблизи лучезапястных суставов и к ногам в области ахилловых сухожилий (вдоль осей, соединяющих плечевые и тазобедренные суставы – фронтальной оси тела), параллельно друг к другу крепятся дополнительные конструктивные элементы – два бревна, диаметром 20 см, длинной 284 см и массой 45 кг каждое. В соответствии с авторской методикой тренировок «Вихрь», в момент осевого вытяжения, осуществляемого грузами, масса которых в 8-12раз превышает массу человека, занимающийся начинает закручивать в противоположные стороны относительно вертикальной оси тела фронтальные оси, соединяющие плечевые и тазобедренные суставы. Одномоментно бревна, лежащие на руках и ногах, начинают вращаться в горизонтальной плоскости тела в противоположные стороны относительно друг друга. После чего, занимающийся перенаправляет вращения каждого бревна в горизонтальной плоскости тела в обратном направлении, создавая общий вращательный цикл движения, составляющий 140-160 градусов в обоих направлениях в горизонтальной плоскости тела. Чем меньше диаметр вращения, тем выше скорость и меньше амплитуда движения. Человек не просто выполняет упражнение с предметом, а перемещает его «рисуя» телом символ семиповоротного лабиринта. Важно еще и то, что упражнения такого уровня сложности сопровождаются индивидуальными телесными ощущениями близости границ порога безопасности вытяжения. Видение глубинного смысла в построении локомоций на данном уровне играет основополагающую роль в формировании расширенного восприятия границ биологических возможностей, что необходимо для выполнения упражнения феноменального уровня сложности. Поэтому выполнение изокинетических упражнений в данных тренировочных условиях становится возможным, если они формируются на уроне интеллектуально-двигательных актов построения движений по Бернштейну. Данная система тренировок хорошо себя зарекомендовала в повышении статокинетической устойчивости мужчин [6]. В качестве методов исследования применялась электроэнцефалография (ЭЭГ). Для спектрального анализа выбирали безартефактные эпохи по 2,5 секунды записи ЭЭГ. Локализация в соответствии с системой 10-20: O1, O2, Т3, Т4, C3, C4, F1 и F2. Анализировались α-, β- и гамма- волны. Регистрация проводилась с открытыми (ОГ) и закрытыми (ЗГ) глазами: в покое до и после нагрузки, а также в момент непосредственного выполнения движений. Методика теппинг-теста и теста на оперативную память проводилась в сочетании с регистрацией ЭЭГ непосредственно в момент выполнения тестов.
Результаты и их обсуждение
γ-частота: во втором контрольном срезе наблюдалось увеличение (р<0,05) средней мощности в покое после нагрузки с (ЗГ) в отведениях FP1, FP2, C4,T3, T4, O2. В тех же отведениях, но с (ОГ) и дополнительно в отведении О2 так же была зарегистрирована динамика в сторону увеличения мощности (р<0,05). При этом, возрос индекс γ-ритма во всех отведениях с ЗГ и в отведениях FP1, FP2, С3, C4, О1 с ОГ (р<0,05). Во время нагрузки (см. приложение) средняя мощность γ-ритма с ЗГ возросла (р<0,05) во всех отведениях за исключением О1. С ОГ мощность возросла р<0,01 так же во всех отведениях, кроме О1 (р<0,05). Кроме того, во время нагрузки наблюдалось увеличение положительной линейной корреляционной связи с ЗГ в отведениях FP1, С3, Т3, Т4, О1, а в отведениях FP2 и О2 произошла смена знака корреляции с «–» на «+». Усиление линейной корреляционной связи с ОГ наблюдалось в отведениях FP1, FP2, C4, T3, T4, О1, O2. Причем в отведениях FP1, FP2, C4, O2 наблюдалась смена знака с «–» на «+». При выполнении теппинг-теста средняя мощность γ-волн увеличилась с достоверностью (р<0,05) в отведениях FP1, FP2, C3, O2 во время выполнения теста правой (ведущей) рукой и в отведениях FP1, C3,T3, O2 во время выполнения левой рукой. С той же достоверностью вырос показатель коэффициента силы нервной системы (КСНС). При этом, у двоих мужчин из шести, показатель КСНС поменял знак с «–» на «+». Это говорит о смене вогнутого типа кривой, характерного для слабого уровня работоспособности нервной системы, на выпуклый – сильный тип нервной системы. Кроме того, средняя мощность электрической активности мозга в γ-диапазоне достоверно возросла в отведениях FP1, FP2, C3 в момент выполнения теста на оперативную память. Увеличение данного параметра сопровождалось снижением количества ошибок и сокращением времени на выполнение теста (р<0,05). Особую роль в формировании фазовых взаимодействий относят γ-ритмам, обеспечивающим повышение эффективности синаптических входов, что и приводит к повышению эффективности функционального объединения нейронов [3]. Возможно, улучшение показателей оперативной памяти и теппинг-теста обусловлено воздействием тренировочных занятий по авторской методике на γ-активности головного мозга.
β-частоты: в покое после нагрузки с ЗГ, во втором контрольном срезе получены достоверные данные по увеличению средней мощности мозга в диапазоне высоких β-частот в отведениях C4, T3, T4. С ОГ в отведениях С3, C4, T3, T4, О1, O2. Зарегистрирован одновременный рост мощности в диапазоне низких β-частот с ЗГ в отведениях С3, C4, T3, О1, O2 во втором контрольном срезе и в О1 – в первом. С ОГ положительный прирост мощности наблюдался в отведениях FP1, FP2, C3,T3, T4, О1, O2 во втором контрольном срезе и О1, О2 – в первом. Во время нагрузки достоверная динамика роста мощности электрической активности с ЗГ наблюдалась только в диапазоне высоких β-частот, соответственно в отведениях C4, T3, О1, O2: динамика с ОГ (р<0,01) зафиксирована в отведениях FP1, FP2, C4, T3, T4, с достоверностью р<0,05 в О1, O2. Одновременно в диапазоне низких β-волн средний прирост мощности зафиксирован в отведениях FP2, C4, T3, T4, O2. Теппинг-тест отразил значимое увеличение мощностей в диапазоне высоких β-частот в отведениях FP1, C4, О1, O2 в момент выполнения теста правой рукой и в отведениях FP2, О1, O2 левой рукой. Соответственно, на низких β-частотах значимый прирост мощности был отмечен в О1 при работе правой рукой и в С4, Т4, О2 – левой. Выявлено увеличение (р<0,05) КСНС (коэффициент силы нервной системы). Во время тестирования оперативной памяти возросла мощность электрической активности мозга в обоих спектрах β-частот в отведении FP1. По нашему мнению, это обусловлено стимулирующим влиянием тренировок по авторской методике на частоты, связанные с двигательной, соматической, сенсорной и тактильной корковой деятельностью.
α-частота: зарегистрировано увеличение ее мощности в состоянии покоя после нагрузки во время второго контрольного среза. С ЗГ в отведении Т3 (р<0,05), с ОГ в отведениях FP1, С3, Т3, Т4, О2 (р<0,01). Рост мощности электрической активности мозга в данном диапазоне частот зафиксирован и при нагрузке. С ЗГ в отведении Т4 (р<0,05), а с ОГ во всех отведениях (р<0,05), причем в О1 и О2 (р<0,01). Выявлено снижение линейной корреляционной зависимости между средней мощностью и индексом α-ритма во время нагрузки в отведениях FP2, С3, и С4 с ОГ. С закрытыми глазами такая связь не обнаружена. Интересен факт того, что в данном исследовании α-волны достигают передних долей полушарий как при нагрузке, так и после нее в покое. Это свидетельствует о включении механизма осознанной, произвольной саморегуляции [5]. Многочисленные исследования α-активности указывают на ее связь с внутренней фокусировкой внимания, эмоциональной активацией и усилением когнитивной активности в момент усложнения выполняемой задачи [5, 7, 9]. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что усиление мощности в α-диапазоне осуществляется как с ЗГ, так и с ОГ. Некоторые авторы [10] такое явление расценивают как признак высокоадаптивного типа устойчивости к неблагоприятным внешним условиям. В нашем случае такая устойчивость повышалась в процессе тренировочного цикла. При этом отмечалась синхронизация α-активности с формированием устойчивых связей в различных структурах коры с ОГ. Считается, что формирование таких устойчивых связей способствует мобилизации ресурса для решения поставленной задачи [9]. Такое проявление α-активности во время нагрузки можно объяснить тем, что мужчины решали двигательную задачу высокого уровня сложности. Достоверные изменения мощности α-ритма при выполнении теста на оперативную память и теппинг-теста не выявлены в связи с тем, что во время выполнения данных тестов компенсаторно повышается высокочастотная активность мозга.
Выводы
- Анализ результатов исследования электрической активности мозга в ходе тренировочного цикла свидетельствует о повышении адаптационных возможностей организма мужчин, совершенствования произвольного управления механизмами саморегуляции, в связи с чем, выполнение тренировок по авторской методике «Вихрь» может быть рекомендовано в качестве средства тренировки спортсменов, занимающихся единоборствами, стрелковыми и экстремальными видами спорта.
- Авторская система тренировок «Вихрь» улучшает когнитивные функции головного мозга: работоспособность и силу нервной системы, оперативную память.
Список литературы
- Афтанас Л.И. Нейрофизиологические механизмы мотивационного внимания у человека / Л.И. Афтанас, Л.И. Савотина, Н.В. Рева, В.П. Махиев // Сибирский научный медицинский журнал. 2004. №2. С.77-83.
- Бушов Ю.В. Интеллект и восприятие времени / Ю.В. Бушов, М.В. Светлик // Вестник Томского университета. Биология. – 2014. – №3. –С. 158-174.
- Данилова Н.Н. Активность мозга и ее изучение в психофизиологической школе Е.Н. Соколова// Вестник Московского университета. Серия14. –2010. – №4. – С. 79-110.
- Коренек В.В. Частотно-топографические корреляты субъективного и вегетативного компонентов эмоций / В.В. Коренек, С.В. Павлов, Н.В. Рева, И.В. Брак // Сибирский научный медицинский журнал. – 2010.– №4 /Том 30/. – С. 124-132.
- Корюкалов Ю.И. Синхронизация альфа-ритма биоэлектрической активности в регуляторной функции мозга // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2015. №2 /Т.15/. – С.27-32.
- Кочкин-Штоль Е.А. Влияние упражнений изокинетического характера, выполняемых в условиях снижения гравитации и активной стимуляции мышечных цепей, на статическую устойчивость мужчин //Адаптивная физическая культура. 2017. – №2 (70). – С. 45-47.
- Коренек В.В. Частотно-топографические корреляты субъективного и вегетативного компонентов эмоций / В.В. Коренек, С.В. Павлов, Н.В. Рева, И.В. Брак // Сибирский научный медицинский журнал. – 2010.– №4 /Том 30/. – С. 124-132.
- Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов голоного мозга/ М.Н.Ливанов. – М.: Медицина, 1989. – 201с.
- Попова Т.В. Вариабельноть биоэлектрической активности мозга при различных состояниях спортсменов /Т.В. Попова Ю.И, Корюкалов, О.Г.Коурова //Теория и практика физ. культуры. – 2006.– №8 – С. 20-22.
- Сороко С.И. Возможности направленных перестроек ЭЭГу человека с помощью методов адаптивного биоуправления / С.И. Сороко, Т.Ж Мусуралиев // Физиология человека. – 1995.– №5 /Том 21/. – С. 5-7.
