Электрофизиологические характеристики внимания у спортсменов-тяжелоатлетов и единоборцев различной квалификации

Гурова М.Б., Е.Ю. Дьякова, Т.А. Шилько

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНИМАНИЯ У СПОРТСМЕНОВ-ТЯЖЕЛОАТЛЕТОВ И ЕДИНОБОРЦЕВ РАЗЛИЧНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ

Представлены результаты исследования электрофизиологических характеристик внимания у спортсменов-силовиков и единоборцев различной квалификации. Показано, что у спортсменов, характер деятельности которых связан с распознаванием внешних стимулов и построением двигательных актов в соответствии с ними (в частности, спортивное каратэ), происходит развитие как произвольной системы формирования моторной реакции на стимул, так и непроизвольной системы распознавания качеств стимула, о чем свидетельствует уменьшение латентного периода и амплитуды ССВП у спортсменов высокой квалификации как во фронтальной, так и в затылочной области. У тяжелоатлетов, спортивная деятельность которых связана в большей степени со стереотипными двигательными актами, развивается только система непроизвольного внимания и формирования двигательных актов, произвольная система распознавания качества стимулов при этом несколько угнетается. Одновременно у каратистов происходит повышение готовности к восприятию и анализу стимулов, о чем свидетельствует появление ранней негативной волны ССВП, тогда как у тяжелоатлетов, напротив, усиливается игнорирование поступающих стимулов, о чем свидетельствует появление ранней позитивной волны. Полученные результаты свидетельствуют, что анализ ССВП позволяет оценить динамику и характер совершенствования внимания у спортсменов и может служить объективным критерием оценки тренированности.

Ключевые слова: внимание; спортивная тренировка; вызванные потенциалы.

В основе совершенствования мастерства во многих видах спорта лежит тренировка спортсменом умения фокусировать свое внимание. Под вниманием понимается сосредоточенная психическая активность, направленная на получение информации как из окружающей нас среды, так и из внутренней среды самого организма [1; 2. С. 543-558]. Спортсмену приходится реагировать на многочисленные внешние и внутренние сигналы, иногда - одиночные, а иногда - многочисленные. Вполне очевидно, что необходимая для спортсмена степень внимания (или концентрации) зависит от вида спорта. Тренировка внимания позволяет предотвратить или свести к минимуму влияние этих факторов на уровень концентрации во время выполнения спортсменом соревновательных нагрузок, обеспечить спортсмена теми необходимыми сигналами, которые помогают сфокусировать внимание и сконцентрироваться для успешного выполнения поставленной задачи [3, 5]. Тренировка такого рода должна носить специфический для конкретного вида спорта характер.

Большинство современных исследований внимания проводятся в рамках когнитивной психологии. За последние сто лет было создано множество теорий, объясняющих природу внимания, законы его функционирования. Наиболее важными свойствами произвольного внимания большинство психологов считают устойчивость и концентрацию [2. С. 559-576, 629-671]. Важный шаг в исследовании механизмов внимания и реакции на стимулы был сделан с появлением метода регистрации вызванных потенциалов нервной системы (ВП). Первые исследования внимания методом ВП использовали простые поведенческие модели, например счет стимулов [6].

Электрофизиологические исследования позволили определить роль различных отделов головного мозга в процессах внимания и концентрации [3]. Было доказано, что ретикулярная формация ствола мозга и неспецифический таламус тесно связаны с корой больших полушарий. Особое место в системе этих связей занимают фронтальные зоны коры. Предполагается, что возбуждение ретикулярной формации ствола мозга и неспецифического таламуса по прямым восходящим путям распространяется на передние отделы коры. При

достижении определенного уровня возбуждения фронтальных зон по нисходящим путям, идущим в ретикулярную формацию и таламус, осуществляется тормозное влияние. Фактически здесь имеет место контур саморегуляции: ретикулярная формация изначально активизирует фронтальную кору, а та в свою очередь тормозит (снижает) активность ретикулярной формации. Поскольку все эти влияния носят градуальный характер, т. е. изменяются постепенно, то с помощью двухсторонних связей фронтальные зоны коры могут обеспечивать именно тот уровень возбуждения, который требуется в каждом конкретном случае [4]. Таким образом, фронтальная кора - важнейший регулятор состояния бодрствования в целом и внимания как избирательного процесса. Она модулирует в нужном направлении активность стволовой и таламической систем. Благодаря этому можно говорить о таком явлении, как управляемая корковая активация. Именно фронтальные зоны коры, по мнению М. Познера [7], отвечают за формирование произвольного внимания, которое у спортсменов отвечает за подготовку моторного ответа на предъявляемый стимул.

Однако изложенная выше схема не исчерпывает всех представлений о мозговом обеспечении внимания. В частности, М. Познер [7] также выделяет «заднюю» систему внимания, локализованную в затылочно-теменной области. Эта система является непроизвольной и осуществляет качественное распознавание стимула.

Целью работы было исследование электрофизиоло-гических характеристик внимания у спортсменов-тяжелоатлетов и единоборцев различной квалификации.

Объект и методы исследования

Обследованы 60 спортсменов-мужчин в возрасте 18-23 лет, которые по характеру тренировочного процесса были разделены на две группы - тяжелая атлетика (30 человек) и каратэ (30 человек). В каждой группе были выделены две подгруппы (по 15 человек) по уровню спортивной квалификации. В первую подгруппу включены спортсмены, тренирующиеся по данной специализации свыше 3 лет и имеющие спортивную квалификацию мастера спорта или кандидата в мастера

спорта; вторая подгруппа сформирована из занимающихся по данной специализации не более года и не имеющих спортивных разрядов.

Было проведено исследование особенностей соматосенсорных вызванных потенциалов (ССВП) головного мозга на нейромиографе Нейрософт-МВП-2. В качестве стимула использовались электрические импульсы длительностью 200 мкс прямоугольной формы, силой тока 6 мА и частотой стимуляции 3 Гц. Регистрировались амплитуда и латентный период ССВП. Полученные результаты обрабатывались методами вариационной статистики, оценка достоверности различий производилась с применением критерия Манна-Уитни, достоверным считался уровень р<0,05.

Результаты и обсуждение

При исследовании характеристик ССВП во фронтальной области у спортсменов различной квалификации было обнаружено, что у тяжелоатлетов высокой квалификации латентный период СВВП ниже, чем у начинающих

было установлено, что у занимающихся спортивным каратэ величина латентного периода и амплитуды СВВП на 30% ниже, чем у мастеров-тяжелоатлетов.

По мнению М. Познера [7], передняя (лобная) система внимания является произвольной и связана с подготовкой моторного ответа на стимул. Полученные результаты свидетельствуют, что функция данной системы совершенствуется с ростом спортивного мастерства у спортсменов обеих групп, однако у занимающихся спортивным каратэ ее развитие происходит в большей степени. Видимо, формирование стереотипных моторных реакций важно как в каратэ (где такие реакции обеспечивают точностно-целевые характеристики ударных движений), так и в тяжелой атлетике - в этом случаи они обеспечивают технические параметры подъема спортивных снарядов.

Иная картина была обнаружена при изучении ССВП у спортсменов в затылочных областях. Как видно из представленных результатов (рис. 1), у занимающихся спортивным каратэ с ростом спортивного мастерства снижается как амплитуда, так и латентный период СВВП. В то же время у тяжелоатлетов амплитуда ССВП у начинающих спортсменов и мастеров практически не различается, а латентный период у спортсменов высокой квалификации даже несколько увеличивается. В результате величины амплитуды и латентного периода СВВП в затылочной области у мастеров спортивного каратэ в два раза ниже, чем у тяжелоатлетов высокой квалификации (рис. 2).

14

12-

и

310

0 5

а 8

ф 8

1 * х

н

4

си

с;

2

04

Г

г

фронтальная область затылочная область

8

7-

^ 6 ш

X

«

I 4

5

^ з

5

" 2^ 1 0

Г

фронтальная область затылочная область

низкоквалифицированные спортсмены

высококвалифицированные стортш^ы

КАРАТЭ

7 а /

!/

V

фронтальная область

затылочная область

низкоквалифицированные спортсмены

высококвалифицированные спортсмены

ТЯЖЕЛАЯ АТЛЕТИКА

Рис. 1. Характеристики соматосенсорных вызванных потенциалов головного мозга у спортсменов в зависимости от квалификации и специализации. * Достоверность различий между группами спортсменов высокой и низкой квалификации, р<0,05

*

*

*

8

7

6

*

5

4

3

2

0

спортсмены-каратисты

спортсмены-тяжелоатлеты

Рис. 2. Характеристики соматосенсорных вызванных потенциалов головного мозга у высококвалифицированных спортсменов в зависимости от специализации. * Достоверность различий между группами каратэ и тяжелой атлетики, р<0,05

Функцию задней (затылочной) системы внимания М. Познер [7] связывает с оценкой качества стимула, с распознаванием его параметров. Эту систему он считает непроизвольной. По-видимому, данная система распознавания активируется у занимающихся спортивным каратэ, обеспечивая им способность изменять характер двигательных ответов в зависимости от параметров стимула. У тяжелоатлетов эта система, напротив, угнетается, т. к. для них важна стереотипность двигательных актов, характер которых не должен подвергаться влиянию внешних факторов.

Во второй части работы мы проанализировали особенности ранних компонентов ССВП у квалифицированных спортсменов. По литературным данным, ранняя фаза реакции на стимул - так называемая стадия ожидания -позволяет оценить готовность к восприятию стимула и генерации адекватного ответа [4, 8]. У спортсменов-каратистов высокой квалификации была выражена ранняя негативная волна во фронтальной области (рис. 3, А), которая отражает высокую готовность к восприятию стиму-

ла. У тяжелоатлетов стадия ожидания проявляется в виде позитивной волны (рис. 3, Б), что можно трактовать как игнорирование стимула. Вероятно, полученные результаты также связаны с особенностями спортивной деятельности. Для каратистов важно воспринять и проанализировать внешние стимулы и в соответствии с ними построить двигательное действие, и ранняя негативная волна отражает готовность к такому восприятию и анализу. Для тяжелоатлетов, напротив, важно осуществлять двигательные акты наиболее стереотипно, не допуская искажения их внешними факторами, поэтому нервная система настроена на игнорирование поступающих стимулов.

В заключение можно отметить, физиологические механизмы, обеспечивающие формирование двигательных реакций в ответ на внешние стимулы у спортсменов, связаны с ориентировочной реакцией и избирательным вниманием. С ростом спортивного мастерства изменяется степень произвольности в использовании этих механизмов и соответственно меняется удельный вес опоры на каждый из них в ходе спортивной деятельности.

А Б

Рис. 3. Соматосенсорные вызванные потенциалы головного мозга у спортсменов высокой квалификации (фронтальная область). А - каратэ; Б - тяжелая атлетика. Стрелками отмечены: 1 - ранняя негативная волна, 2 - ранняя позитивная волна

У спортсменов, характер деятельности которых связан с распознаванием внешних стимулов и построением двигательных актов в соответствии с ними (в частности, спортивное каратэ), происходит развитие обеих систем - как произвольной системы формирования моторной реакции на стимул, так и непроизвольной системы распознавания качеств стимула, о чем свидетельствует уменьшение латентного периода и амплитуды ССВП у спортсменов высокой квалификации как во фронтальной, так и в затылочной области. У тяжелоатлетов, спортивная деятельность которых связана в большей степени со стереотипными двигательными актами, развивается только система непроизвольного

внимания и формирования двигательных актов, произвольная же система распознавания качества стимулов при этом несколько угнетается. Одновременно у каратистов происходит повышение готовности к восприятию и анализу стимулов, о чем свидетельствует появление ранней негативной волны ССВП, тогда как у тяжелоатлетов, напротив, усиливается игнорирование поступающих стимулов, о чем свидетельствует появление ранней позитивной волны.

Полученные результаты свидетельствуют, что анализ ССВП позволяет оценить динамику и характер совершенствования внимания у спортсменов и может служить объективным критерием оценки тренированности.

ЛИТЕРАТУРА

1. АндерсонДж. Когнитивная психология. СПб.: Питер, 2002. С. 80-110.

2. Психология внимания / Под ред. Ю.Б. Гиппенрейтер, В.Я. Романова. М.: ЧеРо, 2001.

3. Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. М.: МГУ, 1989. 285 с.

4. Наатанен Р., Алхо К., СомсМ. Мозговые механизмы селективного внимания // Когнитивная психология. М.: Наука, 1986. 260 с.

5. KanwisherN. Neural events and perceptual awareness // Cognition. 2001. Vol. 79, № 1-2. P. 89-113.

6. Posner M.J., Presti D.E. Selective attention and cognitive control // Trends in neuro-sciences. 1987. Vol. 10, № 1. P. 13-16.

7. PosnerM.J. et al. Isolating attentional systems: A cognitive-anatomical analysis // Psychology. 1987. № 15(2). P. 107-121.

8. The limits of attention: Temporal constraints on human information processing / K. Shapiro (Ed.) Oxford: Oxford University Press, 2001. Р. 98-215. Статья представлена научной редакцией «Психология и педагогика» 10 октября 2010 г.