Устойчивость к гипоксии коры головного мозга юных спортсменов

УДК 797.215+612.82

УСТОЙЧИВОСТЬ К ГИПОКСИИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЮНЫХ СПОРТСМЕНОВ

Г.Л. Аракелян ЮУрГУ, г. Челябинск

Представлены данные устойчивости к гипоксии юных спортсменов пловцов-подводников с помощью проб.

Ключевые слова: интенсивность физической нагрузки, гипоксия, устойчивость.

Один из основоположников адаптации к гипоксии в горных условиях, Н.Н. Сиротинин [12, 13] предложил концепцию каскадного приспособления к ступенчатой гипоксии, которая послужила основой процесса подготовки спортсменов. В 50-60 гг. прошлого века в СССР B.C. Фарфелем и его сотрудниками (Н.И. Волков, Н.Ж. Булгакова, Я.М. Коц) и в США Дж. Каунсильменом разработана система гипоксической тренировки (ГТ). Представители научной школы Н.Н. Сиротинина, Н.В. JIayep, А.З. Кол-чинская, В.В. Туранов (1953-1964) установили, что тренировка в горных условиях повышает аэробную производительность организма, влияя на все звенья функции системы дыхания. Н.Н. Сироти-ниным, Н.З. Колчинской, Н.В. Лауэр, под руководством С.П. Летунова было предложено в период подготовки к XIX играм в г. Мехико (1968) включение в годовой макроцикл подготовки сборных команд страны тренировки в среднегорье. Снижение работоспособности в горах детерминировано адаптивным действием двух типов гипоксии - гипоксии, вызываемой снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, и гипоксии нагрузки.

Одним их основных способов адаптации организма к гипоксии является уменьшение функциональной активности органов и систем, переход их на экономное расходование кислорода и субстратов биологического окисления [15]. Однако установить момент развития состояния адаптированное™ весьма трудно, так как оно зависит от ряда вариабельных причин. По данным А.В. Коробкова [8], срок акклиматизации в среднегорье зависит от вида спорта: для стайеров он составляет 4 недели, для спринтеров - 3 недели. Степень адаптированное™ в конце первой недели равняется 68 %, третьей - 85 %. Аналогичные данные получены А.В. Дергуновым с соавт. [3].

Исследователями Г.Г. Исаевым, М.О. Сагиз-баевой [7] показано, что гипоксия снижает предельную работоспособность на фоне повышенного сопротивления дыханию, ускоряя развитие утомления дыхательных мышц.

Одним из важнейших признаков адаптации

к гипоксии являются определенные изменения в состоянии ВНС и механизмов нейрогуморальной регуляции кровообращения [2]. Кратковременная ИГТ приводит к симпатической активации гемодинамики и обеспечению организма кислородом, а долговременная ИГТ повышает мощность парасимпатического звена регуляции кровообращения при симватном увеличении эффективности баро- и хеморецепторной регуляции хронотропии миокарда и сосудистого тонуса.

О.В. Бобылева, О.С. Глазачев [1] выявили в условиях моделируемой острой гипоксии менее выраженную степень денатурации гемоглобина, меньший прирост ЧСС, снижение уровня симпатической активации и парасимпатической депрессии, оцениваемых по значениям вариабельности кардиоритма. Тренирующий эффект курса ИГТ более выражен в группе лиц, имеющих исходно низкую устойчивость к гипоксическому фактору, в сравнении с пациентами более устойчивыми к острой гипоксии. Этот факт авторы рекомендуют учитывать при назначении курсов гипоксической тренировки.

Пловцы, систематически тренирующиеся в низкогорье (3-4 трехнедельных сборов на высоте 1200 м с суммарными аэробными и анаэробноаэробной направленности, добивались повышения функциональных возможностей и спортивных результатов, которых не смогли бы добиться в условиях равнинной подготовки [10].

По данным И.Б. Заболотского [4], уровень задержки дыхания в пробе Штанге до 30 с оценивают как низкую толерантность учащихся к гипоксии, 31-60 с - умеренную и 61-90 с - высокую и свыше 90 с - очень высокую. Однако автор не указывает возраст и пол обследуемых. По данным А.П. Исаева с соавт. [6], у юношей 10 класса значения пробы Штанге оцениваемые на 3, 4, 5 соответственно равнялись 59, 66, 72 с. У девушек - 39, 52, 62 с. В 11-м классе у юношей: 69, 68, 73 с, а у девушек - 41, 53, 62. В 9-м классе у юношей - 43, 59, 69, а у девушек - 32, 44, 54 с. В 8-м классе - 28, 48, 70 и 24, 37, 50 с. В 70-м - 24, 36, 64 и 18, 25, 48 с. В 6-м - 22, 33, 62 и 20, 34, 47. В 5-м - 20, 43, 60 с и 17,29, 43 с.

При низкой толерантности отмечаются асте-низация, нейро-циркуляторная дистония как следствие недостаточного уровня функционирования САС, гипокинетический тип кровообращения с выраженной вазоконстрикцией, снижение PH и общего функционального состояния.

В основе низких результатов пробы Штанге лежит ареактивность нейрорецепторной регуляции кислородтранспортной функции в сочетании с очень высокой реактивностью периферических хеморецепторов [16].

Физиологическим базисом толерантности к гипоксии являются гемостатические механизмы, обеспечивающие высокий уровень ФР, в том числе -хорошее функционирование кислородтранспортной системы, характеризуемое брадиное, относительной брадикардией, гипокинетическим типом гемодинамики [11]. В связи с перелетами спортсменов, сменой высот проведения соревнований относительно уровня моря, возникает проблема перестройки состояния организма в зависимости от периода высот, особенно у спортсменов-подвод-ников.

Проба с задержкой дыхания характеризует устойчивость коры головного мозга к гипоксии, общий уровень тренированности организма и состояние механизмов регуляции внешнего дыхания [15]. В настоящих исследованиях использовалась модифицированная проба С. СшНш [9]. Суть пробы в данной модификации состоит в том, что у обследуемого определяют длительность задержки дыхания после медленного вдоха (ЗДП, с), после десяти вдохов (ЗДВ, с) и через одну минуту после физической нагрузки (15 сгибаний - разгибаний рук от пола, корпус с прямой) - (ЗДН, с). Исследование проводилось после участия в социально значимых соревнованиях.

Абсолютные значения ЗДП, ЗДВ и ЗДН плов-цов-подводников 14 лет представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, пловцы-подводники обладают хорошей устойчивостью к гипоксии, которая возрастала после десяти вдохов. Возможно, что гипервентиляция способствовала этому. После физической нагрузки значения достоверно снизились (Р < 0,05).

Физиологическим базисом высокой толерантности к гипоксии являются гомеостатические механизмы, обеспечивающие высокий уровень физической работоспособности, в том числе оптимальное функционирование кислородтранспортной систе-

мы, характеризуемое брадипное, относительной брадикардией, гемокинетическим типом кровообращения.

По мнению С.В. Хрущева [14], проба с задержкой дыхания (проба Штанге) отражает работу сердца и дыхания в усложненных условиях. Обследуемый стоя делает глубокий вдох и выдох и на высоте второго вдоха задерживает дыхание возможно дольше. После окончания задержки дыхания он выполняет 20 приседаний за 30 с и вновь задерживает дыхание, как и в первый раз. После окончания второй задержки дыхания отдыхает 1 мин в положении стоя, после чего выполняет третью задержку дыхания максимально длительное время. Проба оценивается по длительности задержек дыхания. Для лиц с оптимальной двигательной активностью (физкультурников) устанавливаются следующие нормативы:

- 1-я задержка (в покое) - 60 с;

- 2-я задержка (после 20 приседаний) - 30 с;

- 3-я задержка (через 1 мин после окончания 2-й задержки) - 65 с.

Сокращение времени задержки, особенно 2-й и 3-й, указывает на ослабление сердечной деятельности.

Установив время задержки дыхания после медленного вдоха, десяти вдохов и физической нагрузки, нами рассчитывались следующие индексы:

- Индекс эффективности вентиляции (ИЭВ) по формуле:

ИЭВ = ЗДВ : ЗДП. В наших исследованиях ИЭВ = 1,26 уел. е.

- Индекс потребления кислорода (ИПК) по формуле: ИПК = ЗДВ : ЗДН. ИПК = 1,48 уел. ед.

- Общая задержка дыхания (ОЗД) по формуле:

ОЗД = ЗДП + ЗДВ + ЗДН. ОЗД = 182,93 уел. ед.

- Индекс жизненного резерва (ИЖР) по формуле:

ИЖР = ОЗД : 100. ИЖР = 1,83 уел. ед.

- Индекс нервного жизненного резерва (ИНЖР):

ИНЖР = ЗДН : ЗДП. ИНЖР = 0,85 уел. ед.

- Показатель устойчивости к гипоксии (УГ) : УГ = ЗДН : (Р : L), где Р - масса тела; L - длина тела. УГ = 0,22 ± 0,04 уел. ед. (CV = 69,55 %).

По результатам исследований B.C. Новикова с соавт. [9] предложена следующая шкала устойчивости коры мозга к гипоксии: У Г > 0,15 - хорошая; средняя, если 0,107 УГ < 0,15; слабая, если УГ < 0,10. В наших исследованиях в 86,67 % случаев отмеча-

Таблица 1

Значения задержки дыхания у пловцов-подводников на вдохе, после 10 вдохов и через одну минуту после физической нагрузки

Статистики Задержка дыхания после медленного вдоха (ЗДП), с Задержка дыхания после десяти вдохов (ЗДВ), с Задержка дыхания после физической нагрузки (ЗДН), с

М ± m 58,88 ± 5,90 73,94 + 9,17 50,11 ±4,88

о 22,86 35,49 18,91

CV% 38,82 48,00 37,74

Интегративная физиология

Таблица 2

Точность и продуктивность умственной работоспособности пловцов-подводников через двое суток после социально значимых соревнований

Статистики Точность выполненного задания, уел. ед. Продуктивность корректурного задания, с Среднее время выполнения корректурного задания, с

М ± ш CV, % 0,82 ± 0,14 23,17 241,84+ 15,37 23,91 218,64+16,23 28,74

лась хорошая устойчивость коры головного мозга к гипоксии и в 13,33 % - средняя устойчивость.

Корректурные таблицы позволяют оценить умственную работоспособность и точность выполненного задания.

Использовались таблицы, состоящие из окружностей с внутренними фрагментами в виде кружков, треугольников. Давалось относительно сложное задание, включающее необходимость зачеркнуть, подчеркнуть или описать квадратом последовательно расположенных фигур, согласно программе, т. е. необходимо было дифференцировать порядок задания (расположения фигур). Вертикальную часть таблицы составили 20 рядов, а в каждом из них 15 кругов со вставленными фрагментами фигур.

Расчет коэффициентов проводился по формулам Уиплла [5].

Результаты корректурного исследования представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, точность выполнения задания не высока, что вероятно связано с остаточным физическим утомлением, сменой часового пояса, режима дня в период переезда в г. Челябинск. Вариабельность показателей находится в диапазоне средневариативных характеристик. Продуктивность корректурного задания более вариативна, чем точность. Это можно объяснить по-слерабочим восстановлением и неодинаковой степенью выполнения корректурного задания. Низкие значения точности позволяют говорить об утомлении спортсменов после соревнований.

Резерв максимальных значений ЧСС определялся по разнице максимальных величин и показателей покоя. Для юных спортсменок-подводниц 13-15 лет ЧСС тренировочная (ТЧСС 75 % МПК), рассчитанная с помощью формулы Карвонена равнялась: ТЧСС 75 % = 72,00 + 0,75(180-72) = = 153,00 уд./мин. У подростков-подводников 14-15 лет ТЧСС равнялась: 68,00 + 0,75(180-68) = 152,00 уд./мин.

Метод ТЧСС обеспечивает повышение аэробных возможностей вследствие повышенной двигательной активности. По мере увеличения уровня подготовленности ЧСС при выполнении тренировочных нагрузок с данной интенсивностью снижается, что детерминирует необходимость выполнения мышечной работы с более высокой интенсивностью для достижения тренировочной ЧСС.

Таким образом, контроль интенсивности физической нагрузки можно осуществлять на основании ТЧСС. В подготовительном периоде подго-

товки тренировка разносторонней физической подготовленности (РФП) составляет 30 % и специальные задания в бассейне 70 %. В этой связи необходимо отметить, что спортсмены подводного плавания соревнуются 4 дня. В первый день: плавание 800 м с трубкой и 400 м с баллоном (Д) и 500 м с трубкой и 800 м с баллоном (Ю). Второй день: 100 м с трубкой (Ю, Д), 800 м с баллоном (Д) и 400 м с баллоном (Ю). Третий день: 50 м ныряние, 200 м с трубкой, 1500 м с трубкой и 4x200 м эстафета. Четвертый день: 100 м с аквалангом, 400 м с трубкой, 4x100 м эстафета. Следовательно, программа подготовки требует хорошего развития быстроты, специальной выносливости, высокого уровня функционального состояния, статокинетической устойчивости в аналогичной к гипоксии.

Литература

1. Бобылева, О. В. Динамика показателей вегетативной реактивности и устойчивости к острой дозированной гипоксии в курсе интервальной гипоксической тренировки / О. В. Бобылева, О. С. Гла-зачев // Физиология человека. - 2007. - Т. 33, №2. -С. 81-89.

2. Григорьев, А.И. Концепция здоровья и проблема нормы в космической медицине / А.И. Григорьев, P.M. Баевский. — М.: Слово, 2001. — 96 с.

3. Дергунов, А.В. Методы оценки функционального состояния организма при выходе личного состава в горы / А.В. Дергунов, А.В. Вейшембиев, А.Н. Идирисова // Военный медицинский журнал. -1987. -№> 10. -С. 45-46.

4. Заболотский, И.Б. Физиологические эффекты произвольной задержки дыхания / И.Б. Заболотский // Физиология человека. — 1990. — №1. -С. 118-126.

5. Исаев, А.П. Динамика и взаимосвязь функциональных систем спортсменов: дис. ... канд. биол. наук / А.П. Исаев. - Красноярск: КГПИ, 1970.-289 с.

6. Исаев, А.П. Стратегии адаптации человека: учеб. пособие / А.П. Исаев, С.А. Личагина, Т.В. Потапова. - Тюмень: Изд-во ТГУ, 2003. - 248 с.

7. Исаев, Г.Г. Предельная работоспособность к функции дыхательных мышц человека при добавочном сопротивлении, дыхании на фоне измененного хеморецепторного стимула / Г.Г. Исаев, М.О. Сагизбаева // Физиология человека. — 1997. - Т. 23, № 2. - С. 107-114.

8. Коробков, А.В. Физиология адаптации // Нормальная физиология / А.В. Коробков. - М.: Высшая школа, 1980. - С. 494-519.

9. Новиков, B.C. Горная гипоксия /B.C. Новиков, А.В. Дергунов, В.Ю. Шанин // Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника / под ред. Ю.Л. Шевченко. - СПб.: ООО «ЭЛБИ-СПб», 2000. - С. 24-58.

10. Платонов, В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения: учебник / В.Н. Платонов. — М.: Советский спорт, 2005. —820 с.

11. Потапова, Т.В. Адаптивно-компенсаторные реакции организма юных спортсменов на нагрузки прогрессивной тренировки и восстановления / Т.В. Потапова, В.В. Эрлих, А.М. Мкртумян / под науч. ред. А.П. Исаева. — Тюмень: Изд-во ТГУ, 2008. - 344 с.

12. Сиротинин, Н.Н. Онтогенез реактивности организма / Н.Н. Сиротинин // Ведущие проб-

лемы возрастной физиологии и биохимии. — М., 1966. - С. 337-346.

13. Сиротинин, Н.Н. Эволюция резистентности и реактивности организма: моногр. /Н.Н. Сиротинин. — М.: Медицина, 1981. —235 с.

14. Хрущев, С.В. Взаимосвязь биологического возраста с морфофункционалъными особенностями детей и подростков / С.В. Хрущев // Педиатрия. -1980. -№ 12. - С. 3-5.

15. Шевченко, Ю.Л. Здравоохранение в Российской Федерации на рубеже веков / Ю.Л. Шевченко // Здравоохранение Российской Федерации: Федеральный справочник. —М., 2000. — С. 11-36.

16. Яковлев, Г.М. Резистентность, стресс, регуляция / Г.М. Яковлев, B.C. Новиков, В.Х. Ха-винсон. - Л.: Наука, 1990. -238 с.

Поступила в редакцию 30 июля 2010 г.