Электронейромиографические изменения мышц в группах обследования и сравнения у студентов в состоянии произвольного расслабления и напряжения

ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЫШЦ В ГРУППАХ ОБСЛЕДОВАНИЯ И СРАВНЕНИЯ У СТУДЕНТОВ В СОСТОЯНИИ ПРОИЗВОЛЬНОГО РАССЛАБЛЕНИЯ И НАПРЯЖЕНИЯ

Р.У. Гаттаров, Т.В. Потапова*, С.М. Зубков, А.С. Аминов, В.И. Ляпкало ЮУрГУ, г. Челябинск; *ТГУ, г. Тюмень

Представлены новые данные ЭНМГ в состоянии произвольной регуляции тонуса мышц.

Нейрофизиология в интегральной оценке единой функциональной системы (ФС) и поведения человека в профессиональной деятельности занимает ключевое место в ансамбле наук. Концептуальный системно-синергетический подход требует объединения знаний по проблемам физиологии, биомеханики, психологии, биохимии, эргономики и др. наук, трансформируемых в кванты поведенческой и профессиональной деятельности. Деятельностный подход позволяет осуществлять программирование здравостроения.

Человекопознание расширяет границы комплексных информационно-функциональных данных динамического состояния и надежности систем организма. Новая модель здравостроения объединяет усилия многих специалистов нормативно-правового, социально-защитного, медикобиологического, психолого-педагогического, управленческого и других спектров воздействия. Интеграция знаний об организме, создание теории здоровья, совершенствование ЗОЖ и ресурсной части оздоровления, построение модели целевых программ здравостроения, прогнозирование и верификация заболеваемости позволит добиваться улучшения функционального состояния и уровня здоровья. Обследованию подвергались 89 студентов группы вмешательства и 88 группы сравнения. Возраст обследуемых 16-19 лет (М = 18,21 ±0,64 года).

При этом исключительную значимость приобретает изучение биоритмов функционального и психофизиологического состояния у студентов. Стресс-напряжение студентов возрастает в начале учебного года и в период экзаменационных сессий. Исследование проведено на многофункциональном компьютерном комплексе «Нейро-МВП» [3] для электронейромиографии фирмы «Нейрософт» (Иваново).

Методика основана на регистрации биоэлектрической активности мышц с помощью поверхностных (накожных) электродов. Простота и безболезненность методики позволяет исследовать большое число мышц. Изучение интерференционной ЭМГ проводилось в состоянии произвольного расслабления и напряжения. Кон-

фигурации и осцилляции позволяли определять типы ЭМГ. Регистрировались максимальная, средняя и суммарная амплитуда, средняя частота и отношение амплитуды к частоте. Исследовались мышцы левой и правой стороны тела, что позволяло судить об асимметрии.

Математическая обработка материала осуществлялись по методике, описанной в книге «Наглядная статистика в медицине» [4]. Использовался пакет программ SPSS-12.

Результаты весеннего исследования Biceps brachii представлены в табл. 1. Как видно из табл. 1, в группах обследования и сравнения изучались показатели максимальной и средней амплитуды в состоянии расслабления различались, но статистически недостоверно. Остальные показатели изменялись, но также статистически не существенно. В период напряжения (табл. 2) достоверные различия выявлялись в средней амплитуде (Р < 0,05). В табл. 3 представлены компоненты ЭНМГ Triceps brachii студентов в стадии расслабления.

В табл. 4 представлены компоненты ЭНМГ студентов в состоянии напряжения. Как видно из табл. 4, значимых различий компонентов ЭНМГ в группах обследования и контроля не отмечалось. С левой стороны отмечалось большее напряжение по сравнению с правой. Достоверные различия наблюдались в показателях суммарной амплитуды, средней частоты и отношение амплитуды к частоте (Р < 0,01—0,001). В табл. 5 представлены компоненты ЭНМГ Vastus medialis. В максимальной амплитуде ЭНМГ левой и правой стороны различий не наблюдалось. В средней амплитуде и частоте были достоверные различия (Р < 0,01).

В табл. 6 представлены показатели Biceps femoris brechis в состоянии произвольного расслабления. Как видно из табл. 6, в период произвольного напряжения показатели максимальной амплитуды слева и справа в группе обследования и сравнения значимо не различались. Компоненты средней и суммарной амплитуды, отношение амплитуды к частоте достоверно различались слева и справа (Р < 0,001).

Таблица 1

Показатели ЭНМГ группы обследования и сравнения весной____________________________

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95% ДИДС нижняя граница 95% ДИДС верхняя граница

в период расслабления (Biceps brachii) левая сторона

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 42,880 53,117 4,211 3,863 33,788 45,345 50,751 60,888

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 543,340 519,014 48,341 45,865 445,561 426,455 641,119 611,573

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 5,115 4,751 0,435 0,495 4,234 3,752 5,996 5,750

Средняя частота, 1/С 1 2 4,765 4,728 0,423 0,448 3,910 3,823 5,620 5,633

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 5,478 4,816 0,448 0,426 4,570 3,957 6,385 5,675

в период расслабления (Biceps brachii) правая сторона

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 55,374 48,892 5,194 4,538 44,913 39,762 65,834 58,022

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 452,571 462,568 40,210 42,024 371,367 377,819 533,776 547,318

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 5,017 4,416 0,454 0,448 4,154 3,512 5,989 5,320

Средняя частота, 1/С 1 2 5,166 5,092 0,421 0,466 4,316 4,153 6,016 6,031

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 43,498 55,257 5,048 7,234 33,304 40,669 53,691 69,845

Показатели ЭНМГ ст удентов в состоянии напряжения Таблица 2

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95% ДИДС нижняя граница 95% ДИДС верхняя граница

Biceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 452,217 454,958 41,479 34,001 368,675 386,557 535,760 523,360

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 427,500 522,625 42,074 39,817 342,758 442,524 512,242 602,726

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,503 0,517 0,04 0,04 0,430 0,442 0,576 0,591

Средняя частота, 1/С 1 2 4,611 4,495 0,422 0,443 3,761 3,605 5,461 5,386

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 57,272 56,521 4,316 5,633 48,580 45,390 65,964 67,651

Biceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 576,957 517,186 40,385 40,241 495,616 436,233 658,297 598,142

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 423,500 524,604 42,705 40,060 337,488 444,014 509,513 605,195

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,473 0,579 0,04 0,04 0,400 0,490 0,547 0,668

Средняя частота, 1/С 1 2 5,129 5,275 0,420 0,428 4,283 4,415 5,974 6,136

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 52,587 40,690 4,730 3,814 43,060 33,017 62,114 48,363

Таблица 3

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95% ДИДС нижняя граница 95% ДИДС верхняя граница

Triceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 51,663 49,194 4,364 3,699 42,873 41,752 60,453 56,636

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 483,875 497,837 46,503 51,041 389,813 394,832 577,937 600,843

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 6,128 4,863 0,437 0,465 5,244 3,925 7,011 5,801

Средняя частота, 1/С 1 2 48,696 52,191 4,910 4,566 38,759 42,976 58,621 61,405

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 45,825 56,377 4,477 4,432 36,769 47,432 54,881 65,321

Triceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 49,720 52,344 4,848 4,675 39,954 42,938 59,485 61,749

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 506,825 505,721 48,217 47,063 409,297 410,743 604,353 600,698

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 42,450 48,144 5,153 4,691 32,026 38,677 52,874 57,612

Средняя частота, 1/С 1 2 579,300 439,512 45,277 37,770 487,719 363,288 670,881 515,736

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 0,586 0,518 0,05 0,05 0,492 0,424 0,680 0,612

Таблица 4

Состояние ЭНМГ характеристик студентов в весенний период__________________________

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95% ДИДС нижняя граница 95% ДИДС верхняя граница

Triceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 451,557 494,042 44,722 41,580 361,883 410,394 542,031 577,690

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 505,952 508,533 48,777 40,927 407,446 426,050 604,959 591,017

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,451 0,509 0,05 0,05 0,351 0,418 0,550 0,601

Средняя частота, 1/С 1 2 0,571 0,460 0,05 0,405 0,471 0,379 0,670 0,542

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 573,548 521,644 46,772 49,513 479,091 421,858 688,005 621,431

Triceps brachii

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 484,637 450,771 40,596 42,133 402,872 366,009 566,402 535,532

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 477,585 474,956 42,476 50,921 391,738 372,330 563,432 577,580

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,460 0,442 0,042 0,039 0,376 0,363 0,543 0,521

Средняя частота, 1/С 1 2 5,486 4,248 0,423 0,412 4,631 3,417 6,340 5,079

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 50,054 57,698 4,617 8,274 40,724 41,023 59,384 74,372

Таблица 5

Состояние ЭНМГ Vastus medialis (весна)___________________________________

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95 % ДИДС нижняя граница 95 % ДИДС верхняя

граница

Vastus medialis

Максимальная амплитуда, 1 57,922 5,624 46,595 69,249

МкВ 2 54,400 6,231 41,864 66,936

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 423,643 454,614 41,215 43,201 340,408 367,492 506,878 541,736

Суммарная амплитуда, 1 5,260 0,453 4,346 6,174

МВ/С 2 5,022 0,384 4,247 5,797

Средняя частота, 1/С 1 2 4.671 4.671 0,457 0,385 3,748 3,895 5,595 5,447

Амплитуда / частота, 1 52,957 4,191 44,494 61,421

МкВхС 2 53,296 4,411 44,399 62,192

Vastus medialis

Максимальная амплитуда, 1 53,296 4,411 44,399 62,192

МкВ 2 57,045 4,565 47,652 65,438

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 534,049 763,886 48,561 41,545 435,503 380,103 632,134 547,670

Суммарная амплитуда, 1 5,375 0,446 4,473 6,277

МВ/С 2 4,336 0,465 3,458 5,335

Средняя частота, 1/С 1 2 55,759 57,633 4,281 3,730 47,106 50,111 64,412 63,155

Амплитуда / частота, 1 48,091 4,622 38,749 57,433

МкВхС 2 59,984 7,218 45,428 74,540

Таблица 6

Показатели Biceps femoris brechis в состоянии произвольного расслабления

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95 % ДИДС нижняя 95 % ДИДС верхняя гра-

граница ница

Biceps feemoris brechis

Максимальная амплитуда, 1 49,809 4,316 41,116 58,502

МкВ 2 51,733 4,584 42,511 60,956

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 4,145 5,721 0,521 0,380 3,092 4,954 5,199 6,488

Суммарная амплитуда, 1 51,565 4,481 42,592 60,718

МВ/С 2 57,819 4,273 49,196 66,441

Средняя частота, 1/С 1 2 4,849 5,184 0,465 0,447 3,908 4,281 5,780 6,086

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 533,350 434,047 43,794 45,238 444,768 342,752 621,932 352,341

Biceps feemoris brechis

Максимальная амплитуда, 1 54,946 4,273 46,399 63,552

МкВ 2 51,826 3,877 44,021 59,630

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 455,033 531,935 48,350 40,493 357,235 450,278 552,830 613,713

Суммарная амплитуда, 1 5,177 0,477 4,211 6,143

МВ/С 2 5,712 0,489 4,725 6,699

Средняя частота, 1/С 1 2 5,215 4,610 0,439 0,416 4,327 3,770 6,109 5,449

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 4,587 4,470 0,493 0,450 3,588 3,572 5,586 5,368

В табл. 7 представлены показатели Biceps femoris brechis в состоянии напряжения. Существенные различия выявлены по группам с левой стороны в максимальной амплитуде (Р <

0,05). В средней частоте и отношении амплитуды к частоте слева и справа различия были достоверны (Р < 0,01). По группам статистически значимых различий не наблюдалось.

Выявлены 2 типа ЭНМГ. Причем к 1-му типу относились 88 % обследуемых и 12 % -ко 2-му. (п = 176). На рисунках представлены ЭМГ характеристики обследуемых мышечных групп левой и правой стороны тела.

Как видно из иллюстрированного материала, данные левой и правой стороны в состоянии расслабления и напряжения различных мышц отличаются по высоте осцилляции поверхностной ЭМГ. Различаются характеристики спектра и турно-амплитудный анализ.

Из представленных данных следует, что в состоянии расслабления наблюдалось угасание осцилляций ЭМГ. Уникальное строение мышечных рецепторов, особенности передачи информации в центральных структурах, функциональные влияния ее практически на все системы организма определили повышенный интерес нейрофизиологов. Состояние ЭМГ, близкое к биологическому молчанию мышц,

свидетельствует об утомлении, преобладании охранительного торможения.

Для поддержания и улучшения функционального состояния и уровня здоровья студентов необходима повышенная двигательная активность различных видов, адекватное, функциональное питание, устранение факторов риска. Интерференция физического, психического развития и функционального состояния в адекватный, симватный уровень здоровья возможна при надежности многоуровневых систем регуляции, саморегуляции и оценочной деятельности [5, 6, 2, 1]. Эффективное использование двигательных ресурсов, оптимизация функциональных состояний и повышение качества здоровья - важная задача морфогенеза, системогенеза и эргогенеза в ЗОЖ. Утомление связывают с окислительными возможностями мышечных волокон [9], с повышенным сопре-

зистентности к его развитию в волокнах с более высоким окислительным потенциалом [11]. Тренировка способствует повышению потенциальных возможностей митохондрии и этот совокупный метаболический ответ проявляется симватно повышению физической работоспособности [10]. Поэтому сократительная активность мышц способствует изменению адаптации и саморегуляции [12].

Таблица 7

Показатели Biceps femoris brechis в состоянии напряжения

Параметры Группа Средние Стандартная ошибка 95% ДИДС нижняя граница 95% ДИДС верхняя граница

Biceps feemoris brechis

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 436,630 522,646 40,671 44,720 354,716 432,681 518,545 612,610

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 519,659 503,546 43,798 40,807 431,140 421,251 608,177 585,840

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,392 0,471 0,043 0,045 0,305 0,379 0,479 0,563

Средняя частота, 1/С 1 2 0,480 0,498 0,047 0,042 0,385 0,414 0,575 0,583

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 513,073 541,591 42,732 43,712 426,587 453,437 599,559 629,745

Biceps feemoris brechis

Максимальная амплитуда, МкВ 1 2 496,196 461,625 39,704 38,938 416,229 383,292 576,163 539,958

Средняя амплитуда, МкВ 1 2 445,848 512,979 43,434 42,568 358,368 427,343 533,328 598,616

Суммарная амплитуда, МВ/С 1 2 0,524 0,600 0,050 0,067 0,423 0,464 0,624 0,736

Средняя частота, 1/С 1 2 4,727 5,592 0,429 0,569 3,864 4,448 5,591 6,736

Амплитуда / частота, МкВхС 1 2 60,898 41,952 4,436 4,117 51,964 33,669 69,832 50,235

Нами при анализе ЭНМГ характеристик наблюдались различные осцилляции амплитуд сокращения мышц, свидетельствующие о неодинаковой силе мышечного сокращения и возбуждения. Однако не ясен механизм регуляции возбуждения и сокращения в развитии утомления, действительно ли различные потенциальные участки проявляют неодинаковую чувствительность к воздействию факторов, способных влиять на мышечную работоспособность. Например, при кратковременном произвольном напряжении мышц концентрация продуктов метаболизма определяет механизм снижения силы мышечных сокращений [8]. Неметаболическое утомление проявляется при эксцентричных мышечных сокращениях, когда энергетическая потребность в них низкая, а развиваемая сила высокая [7].

В процессе исследования при релаксации отмечались специфичность ЭНМГ характеристик, асимметрия, адаптивность или деадаптивность в нервно-мышечной системе. Наблюдалась высокая вариабельность электронейро-миографических компонентов у студентов. В состоянии напряжения возрастали показатели максимальной амплитуды ЭНМГ, снижалась вариабельность показателей. Большинство характеристик средних частот в период напряжения увеличилось. Биологическая асимметрия носила специфический адаптивный характер.

Таким образом, в рабочем состоянии повысилась устойчивость нервно-мышечной системы, выявлены пороги диапазонов ЭНМГ характеристик.

Литература

1. Кабанов, С. А. Физиологические и психологические проблемы оценочной деятельности, адаптация. Стресс и поведение человека / С. А. Кабанов, С.А. Личагина, А.С. Аминов; под науч. ред. проф. А.П. Исаева. - Челябинск: ЮУрГУ, 2005.-183 с.

2. Медведев, В.И. Адаптация: Монография /В.И. Медведев. - СПб.: Институт мозга

человека РАН, 2003. - 584 с.

3. Многофункциональный компьютерный комплекс «Нейро-МВП» для электронейромиографии: методические указания. - Иваново: Фирма «НейроСофт», 2004. - 44 с.

4. Петри, А. Наглядная статистика в медицине / А. Петри, К. Сэбин; пер. с анг. В.П. Леонова. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. -144 с.

5.Платонов, В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте: Общая теория и практические приложения: учебник тренера / В.Н. Платяное. - Киев: Олимпийская литература, 2004. - 808 с.

6. Физиология. Основы и функциональные системы: курс лекций; под ред. К.В. Судакова.

- М.: Медицина, 2000. - 784 с.

7. Clarkson, P.M. Muscle Junction after exercise - induced muscle damage and rapid adaptation / P.M. Clarkson, K. Nos aka, B. Brawn //Med. Sci. Sports. - 1992. - № 24. - P 512-520.

8. Cooke, R. The inhibition of muscle contraction by the by-products of ATP hydrolysis. Jn : Taylor, В1 - Kx ed. Biochemistry of exercise / R. Cooke, E. Pate // VII Champaign, IL.: Human Kinetics. - 1990. - P. 59-72.

9. Dudley, G.A. Influence of mitochondrial content on the sensitivity of respiratory control // G.A. Dudley, P.C. Tullson, R.L. Terjung // J. Bid. Chem. - 1997.-№262.-P. 9109-9114.

10. Green, H. Metabolic adaptation to training precede changes in muscle mitochondrial capacity / H. Green. R. Helyar, M. Ball-Burnett Ct. al. // J. Appl. Physial. - 1992. - № 72.

- P. 484-491.

11. Kugllberg, E. Transmission and contraction fatigue of rat motor units in relation to succinate dehydrogenase activity of motor unit fibres / E. Kugelberg, B. Lindegren // J. Physid.

- 1979. -№288. - P 285-300.

12. Pette, D. Altered gene expression muscle induced by chronie low-frequency stimulation / D. Pette. S. Dusterhoft // Am. J. Physiol. -1992. - Bd. 262.-S. 333-338.