ВЛИЯНИЕ КОГНИТИВНОЙ НАГРУЗКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ СИЛЫ: РАНДОМИЗИРОВАННОЕ КОНТРОЛИРУЕМОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

УДК 796.01:612 DOI: 10.36028/2308-8826-2023-11-1-6-17

ВЛИЯНИЕ КОГНИТИВНОЙ НАГРУЗКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ СИЛЫ: РАНДОМИЗИРОВАННОЕ КОНТРОЛИРУЕМОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

А.Ш. Абдрахманова, Ф.А. Мавлиев, А.С. Назаренко

Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, Казань, Россия

Аннотация

Цель исследования - определить влияние предварительной когнитивной нагрузки на максимальную произвольную силу и выносливость во время кистевой динамометрии.

Методы и организация исследования. Исследованы 24 студента мужского пола 19,04 ± 1,37 лет, разделенные на экспериментальную (ЭГ) и контрольную (КГ) группы. Эксперимент включал в себя использование субъективных шкал: настроения (BRUMS), умственной утомленности (VAS), внутренней мотивации; тест на оценку рабочей памяти, а также фиксацию оценки воспринимаемой нагрузки - перед выполнением кистевой динамометрии на проявление максимальной произвольной силы (МПС) и силовой выносливости, с одновременным измерением электрической активности мышц. Каждое измерение проводилось до и после предъявляемых задач: модифицированного теста Струпа (в ЭГ) и 30 минут просмотра нейтрального фильма (в КГ).

Результаты исследования и их обсуждение. Лучшая попытка динамометрии до и после задач значимо (p<0,001) отличалась как у ЭГ (до - 481,25 Н (462,15; 534,93), после - 442,1 Н (400,7; 490,5)), так и у КГ (до - 462,85 Н (442,18; 500,4), после - 431,35 Н (403,5; 455,28)). Время максимального удержания рукоятки динамометра не имело значимых отличий в обеих группах (ЭГ до - 68,21 сек. (55,67; 124,7), после - 71,29 сек. (47,5; 106,65), КГ до - 54,03 сек. (49,02; 81,49), после выполнения задач - 63,84 сек. (51,81; 95,23)). При расчете времени удержания 50% от МПС лишь у КГ наблюдались значимые изменения (до - 9,92 сек. (7,1; 14,01), после - 5,41 сек. (3,49; 9,49) при p<0,023).

Заключение. Полученные данные показали однотипные изменения в МПС в обеих исследуемых группах, что позволяет предположить о равенстве влияния когнитивной нагрузки и просмотра нейтрального фильма. Показатель максимального времени удержания рукоятки динамометра, по всей видимости, подтверждает это предположение, что согласуется с некоторыми предыдущими исследованиями. В дальнейших исследованиях необходимо увеличить объем выборки и использовать другие контрольные задачи, чтобы доказать/опровергнуть эту гипотезу.

Ключевые слова: когнитивная нагрузка, тест Струпа, просмотр нейтрального фильма, максимальная произвольная сила, силовая выносливость, изометрический режим.

EFFECT OF COGNITIVE LOAD ON STRENGTH INDICATORS: A RANDOMIZED CONTROLLED TRIAL

A.Sh. Abdrakhmanova, e-mail: adeliaabd@mail.ru; ORCID: 0000-0003-4971-7822 F.A. Mavliev, e-mail: fanis16rus@mail.ru; ORCID: 0000-0001-8981-7583 A.S. Nazarenko, e-mail: hard@inbox.ru; ORCID: 0000-0002-3067-8395 Volga Region State University of Physical Culture, Sports and Tourism, Kazan, Russia

Abstract

The research purpose is to determine the effect of preliminary cognitive load on the maximum voluntary strength and endurance during carpal dynamometry.

Methods and organization of the research. The study involved 24 male students aged 19.04 ± 1.37 years who were divided into experimental (EG) and control (CG) groups. The experiment included the use of subjective scales: mood (BRUMS), mental fatigue (VAS), intrinsic motivation, a test for assessing working memory, as well as fixing an assessment of the perceived load - before performing carpal dynamometry for the manifestation of maximum voluntary strength (MVS) and strength endurance, with simultaneous measurement of the electrical activity of the muscles. Each measurement was carried out before and after presented tasks: the modified Stroop test (in the EG) and 30 minutes of watching a film (in the CG).

Results and their discussion. The best dynamometry attempt before and after the tasks significantly differed (p<0.001) both in the EG (before - 481.25 N (462.15; 534.93) and after - 442.1 N (400.7; 490.5)), and in the CG

(before - 462.85 N (442.18; 500.4) and after - 431.35 N (403.5; 455.28)). The time of maximum retention of the dynamometer handle had no significant differences in both groups (EG - before - 68.21 sec. (55.67; 124.7) and after - 71.29 sec. (47.5; 106.65), CG - before - 54.03 sec. (49.02; 81.49) and after completing tasks - 63.84 sec. (51.81; 95.23)). When calculating the retention time of 50% of the MVS, only CG showed significant changes (before - 9.92 sec. (7.1; 14.01) and after - 5.41 sec. (3.49; 9.49) at p <0.023).

Conclusion. The data obtained showed the same type of changes in the MVS in both study groups, which suggests the equality of the influence of cognitive load and watching a film. The maximum holding time of the dynamometer handle, apparently, confirms this assumption, which is consistent with some previous studies. In further studies, it is necessary to increase the sample size and use other control tasks to prove/refute this hypothesis.

Keywords: cognitive load, Stroop test, neutral film watching, maximum voluntary strength, strength endurance, isometric mode.

ВВЕДЕНИЕ

Считается, что физическая работоспособность (ФР) снижается из-за процессов, происходящих как в мышцах (периферический компонент), так и в головном мозге (центральный компонент). Это продемонстрировано исследованиями, показавшими изменчивость ФР в зависимости от мотивации и концентрации исследуемого [29], психологических (дискомфорт, скука, мотивация) и физиологических (гипоксия, гипертермия, концентрация нейротрансмиттеров) факторов, которые могут оказывать негативное влияние на нервно-мышечный аппарат [12]. Одним из таких факторов выступает когнитивное утомление, вызываемое преднагрузочным решением когнитивных задач. Когнитивная утомленность перед физической нагрузкой, согласно исследованиям, может приводить к снижению ФР (авторами также используется термин «умственная» или «психическая» утомленность как синоним «когнитивной утомленности») [6, 33], но на сегодняшний день однозначных доказательств данного влияния нет [12, 23, 28].

Предполагается, что состояние когнитивной утомленности приводит к изменению предсказаний ожидаемых сенсорных последствий выполнения физического упражнения, то есть человек может некорректно ощущать свои физические возможности, что, в свою очередь, может влиять на решения, принимаемые в ходе взаимодействия между передней островковой корой, передней поясной корой, вентроме-диальной префронтальной корой головного мозга [22] и снижать мотивацию для проявления дальнейших усилий [24]. Это может быть следствием накопления внеклеточного церебрального аденозина в результате большей ак-

тивности нейронов, задействованных во время выполнения когнитивной задачи [24] или следствием изменений в паттернах электрической активности в головном мозге в результате изменений концентрации нейромедиаторов (дофамин, норадреналин) [10, 25]. В большинстве исследований для изучения данной проблемы чаще используют задачи на центральное исполнительное торможение: неконгруэнтный тест Струпа, задачу АХ-СРТ, задачу go/no go, а для контрольной — просмотр нейтрального фильма, конгруэнтный тест Струпа [23, 30].

Метаанализ McMorris и соавт. указывает на то, что необходимы детальные исследования, изучающие влияние предварительного когнитивного утомления на показатели силы, мощности, скорости [23], поскольку Van Cutsem и соавт. отмечают лишь влияние на выносливость [33]. Важность подобных исследований также подтверждают Pageaux и соавт. [26]. Такая необходимость возникает в силу того, что имеются неоднозначные результаты по снижению мышечной силы в результате когнитивной утомленности, как подтверждающие, так и отвергающие эту гипотезу (большинство авторов ссылаются на отсутствие данных изменений) [4, 8, 9, 13, 15]. Важно подчеркнуть, что исследование снижения ФР должно быть произведено с учетом целевого физического качества — выносливости, силы, быстроты. Поэтому при наличии снижения силы после КН не следует ожидать равноценного снижения, к примеру, выносливости. В метаанализе Holdago и соавт. обозначается необходимость проведения исследований на больших количествах выборок в разных лабораториях для предотвращения систематических ошибок и

более обоснованного подтверждения влияния когнитивной утомленности на ФР и воспринимаемую нагрузку [17], что расширит представление о влиянии когнитивной утомленности на последующую ФР. Это будет полезно при планировании тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов, рабочего дня хирургов, летчиков и представителей других профессий, где необходимо проявление физических качеств, обеспечивающих точность и эффективность работы. В нашем исследовании мы предполагаем, что предварительная когнитивная нагрузка, приводящая к когнитивной утомленности, будет вызывать снижение максимальной произвольной силы (МПС) и силовой выносливости.

МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось на базе НИИ физической культуры и спорта ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма» (г. Казань). В исследовании принимали участие 24 студента только мужского пола, чтобы исключить возможные половые различия на экспериментальное воздействие [34]. Участники были проинформированы о необходимости воздержания от напряженной физической активности за

24 часа до исследования, а также о воздержании от стимулирующих напитков и приема пищи не менее чем за час до исследования. Участники случайным образом были поделены на экспериментальную (ЭГ, п=12) и контрольную группы (КГ п=12). Средний возраст участников составлял 19,04 ± 1,37 лет, средний рост — 177,86 ± 5,89 см, средний вес - 69,28 ± 8,09 кг соответственно. Участники до эксперимента не были информированы о деталях, касающихся цели и задач исследования, чтобы избежать эффекта ожидания.

Дизайн и процедуры исследования. Исследование каждого участника занимало 1 час - 1 час 10 минут (~ 10 минут подготовки и ознакомления, ~ 10 минут на заполнение опросников/ шкал субъективных параметров, ~ 30 минут выполнения теста Струпа/просмотра нейтрального фильма, ~ 10 минут выполнение физической нагрузки).

Протокол исследования отображен на рисунке 1. Эксперимент включал измерение оценок субъективных шкал настроения, умственной утомленности и внутренней мотивации перед выполнением физических задач, последующим выполнением физических задач с одновременным измерением электрической активности лучевого сгибателя и разгибателя запястья с фиксацией оценки воспринимаемого напряжения.

Рисунок 1 - Протокол исследования Figure 1 - Research protocol

Примечание: VAS - визуальная аналоговая шкала; BRUMS - шкала настроения; ШВМ - шкала внутренней мотивации; ТРП - тест на рабочую память; МПС - максимальная произвольная сила

Note: VAS - visual analog scale; BRUMS - mood scale; ШВМ - scale of intrinsic motivation; ТРП - working memory test; MVS - maximum voluntary strength

Каждое измерение проводилось до и после выполнения модифицированного теста Струпа (экспериментальная задача) и 30 минут просмотра нейтрального фильма (контрольная задача).

Субъективные шкалы. Для оценки настроения использовалась шкала BRUMS [18], которая включала в себя 32 индикатора настроения, где исследуемый отмечал свои ответы согласно ощущениям по 5-балльной шкале (0 = ничего, 4 = сильно). 24 пункта шкалы составляли шесть подшкал: гнев, напряжение, депрессия, сила, усталость, смятение, счастье и спокойствие. Каждая подшкала содержала 8 пунктов. Сумма ответов по каждой подшкале варьировала от 0 до 16.

♦Для оценки когнитивной утомленности была использована визуальная аналоговая шкала (VAS). Участники были проинструктированы следующим образом: «Отметьте (Х) на линии в точке, которая, по Вашему мнению, представляет Ваше восприятие текущего состояния умственной утомленности». Шкала состояла из линии 100 мм с отметками в диапазоне от «вообще нет» на левой стороне линии, соответствующей 0 баллам, и «максимум» в правой части строки, соответствующей 10 баллам.

♦Для оценки мотивации применялась шкала внутренней мотивации, состоящая из 7 пунктов (например, «Я хочу преуспеть в выполнении задания» и «Меня беспокоит, что я не справлюсь так же хорошо, как я могу») и 5-балльная шкала Лайкерта (о — совсем не могу, 1 — немного, 2 — скорее, могу, 3 — могу, 4 — могу очень) [16]. ♦Для оценки воспринимаемой нагрузки после выполненной физической задачи использовался рейтинг воспринимаемой нагрузки (RPE — the rating of perceived exertion) по 10-балльной шкале (от 1 — легкая, до 10 — очень тяжелая). Участники были проинструктированы так, чтобы могли оценить воспринимаемую нагрузку во время выполнения теста на максимальное удержание рукоятки динамометра по времени.

Тест на рабочую память. Оценка сложной сенсо-моторной активности и функционирования рабочей памяти проводилась с помощью теста в интернет-платформе ApWay.ru. Тест включал в себя: запоминание 5 чисел, после этого числа по одному в хаотичном порядке и с добавлением новых чисел появлялись на экране. От участни-

ка требовалось нажимать на кнопку клавиатуры, когда выходили те числа, которые нужно было запомнить.

Физические задачи.. Участники выполняли изометрическую нагрузку в виде кистевой динамометрии с помощью системы сбора данных PowerLab ML870 (ADInstruments) с использованием датчика силы захвата MLT004/CT. Участникам было предложено как можно сильнее сжать рукоятку динамометра ведущей рукой в положении стоя в течение нескольких секунд для проявления МПС (в ньютонах — Н). При этом рука исследуемого была выпрямлена и не касалась бедра. Данное задание повторялось три раза, при этом каждое сокращение выполнялось после перерыва в 1 минуту отдыха, а наибольшая достигнутая сила регистрировалась как их МПС. Участники не знали, что их МПС может повлиять на последующую физическую задачу. Через 1 минуту отдыха после проделанных заданий исследуемому было предложено сжать рукоятку динамометра с максимальным усилием в положении стоя и удерживать в течение максимального длительного времени (силовая выносливость). Оценивались параметры: максимальная произвольная сила (Н), время сжатия до отказа (сек), время сжатия с усилием не менее 50% от МПС (сек.).

Экспериментальная и контрольная задача. Для экспериментальной задачи использовался модифицированный тест Струпа [32], позволяющий спровоцировать ситуацию когнитивного конфликта, который также позволяет воспроизводить различные варианты взаимодействия информационных образов: как их консолидацию (облегчение в нейронных модулях), так и конкуренцию (в нейронных сетях — окклюзия) [3]. Данная задача была использована в качестве предварительной когнитивной нагрузки (КН).

Тест состоял из четырех этапов: 1-й и 2-й этапы — конгруэнтные, 3-й и 4-й этапы — неконгруэнтные, при этом каждый этап включал в себя 10 серий измерений: со словами на русском языке, в среднем около 30 минут. В серии измерений использовалось 6 стимулов (слов): желтый, красный, синий, зеленый, коричневый, фиолетовый. В каждой задаче предъявлялось 30 слов (каждое слово предъявлялось дважды), сценарий последовательности предъявления слов был одинаковым в обеих сериях. Тест выполнялся в интернет-платформе ApWay.ru [2]. 1-й этап (Mono) —

на экране появляются слова, написанные черными буквами, обозначающие цвет. Необходимо нажать на цветовой образец, наиболее ассоциирующийся со смыслом слова. 2 этап

— цвет и смысл слова разные, необходимо нажать на цветовой образец, наиболее ассоциирующийся со смыслом слова. 4-й этап

— цвет и смысл слова разные, необходимо нажать на цветовой образец, соответствующий цвету букв [1]. Измерялись: время принятия решений и количество ошибок на каждом этапе теста.

В контрольной задаче участникам предлагалось посмотреть 1 серию документального фильма «Африка», 2013 г.

Анализ данных. Статистическая обработка данных проводилась с помощью программы IBM SPSS 20. Данные были проверены на нормальность распределения с помощью критерия Ша-пиро-Уилка. Для сравнения связанных выборок использовался W-критерий Вилкоксона, для несвязанных — U-критерий Манна-Уитни. Количественные данные представлены в виде медианы значений (Me) и интерквартильного размаха (Q1; Q3).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты исследования. Тест Струпа. Для определения когнитивного утомления у ЭГ с помощью теста Струпа нами было проведено сравнение всех видов задач теста с первой задачей (Mono), а также каждой последующей задачи

друг с другом (т.е. Mono и Color, Color и True Text, True text и True color). В таблице 1 отражены результаты выполнения задач и обнаружены статистически значимые изменения при сравнении результатов среднего времени реакции при выполнении задач Mono и Color со второй задачей, где отмечается снижение времени реакции. Это может обусловливаться эффектом консолидации, то есть эффектом облегчения в нейронных модулях при выполнении задач, не вызывающих когнитивный конфликт (конгруэнтные задачи) [3]. Тогда как при сравнении результатов каждой последующей задачи друг с другом статистически значимые изменения наблюдаются также между задачей Color и True text в сторону увеличения среднего времени реакции и увеличения количества допущенных ошибок. Это, в свою очередь, может быть следствием эффекта конкуренции или окклюзии, т.е. уменьшения эффекта одновременного возбуждения [3]. При сравнении результатов выполнения задач True text и True color значимых отличий не наблюдалось. В целом, данные изменения могут говорить об усложнении выполняемых участниками задач, тогда как о точной оценке когнитивной утомленности в данном случае говорить сложно. Субъективные шкалы. Результаты опросника BRUMS представлены в таблице 2. Наблюдаются значимые изменения до и после выполнения задач как в ЭГ (повышение усталости и уменьшение смятения), так и в КГ (уменьшение энергии и смятения). Стоит отметить, что показатель усталости значимо увеличивался лишь в ЭГ, тогда как у КГ изменения носили статистически незна-

Таблица 1 - Средняя продолжительность выполнения задач и количество ошибок в тесте Струпа, Me

Mono Color True text True color

t 1587

p<0,002

p<0,002

dt 319,5

p<0,002

p<0,003

err 1

p<0,01

Примечание: * - статистически значимые различия показателей с задачей Mono при p<0,003, ** - p<0,001; t - среднее время реакции

Note: * - statistically significant differences in indicators with the Mono task at p<0.003, ** - p<0.001; t - is the average response time

чимый характер. Также между группами наблюдаются значимые отличия после выполнения экспериментальной и контрольной задач (в показателях гнева, напряжения, депрессии, энергии и смятения).

Результаты теста VAS на определение умственной утомленности значимо отличались как у ЭГ: до — 1 балл (0; 3), после выполнения экспериментальной задачи — 4 балла (1,75; 6,25, при p<0,01), так и у КГ: до — 2 балла (0; 3), после контрольной задачи — 3 балла (1; 4, при p<0,04). Участники обеих групп указывали на более высокую умственную утомленность после вы-

полнения экспериментальной и контрольной задач, между группами значимых отличий не наблюдалось.

По шкале внутренней мотивации у ЭГ наблюдались значимые изменения (до — 10 баллов (8,25; 12;75), после экспериментальной задачи — 8,5 балла (6; 10,5, при р<0,027)), тогда как у КГ (до — 9,5 балла (7,25; 10), после контрольной задачи — 9 баллов (8; 10,5)) их не наблюдалось. Также статистически значимых отличий не отмечалось между группами. Соответственно, можно предположить, что экспериментальная задача вызывала эффекты снижения мотивации, что

Таблица 2 - Результаты опросника BRUMS экспериментальной и контрольной групп до и после когнитивной нагрузки, Me

Показатели Indicators Экспериментальная задача

до before после after до before после after

Гнев Anger 0 (0; 2) 0 (0; 0,75) 1,5 (0; 2,25) 0 (0; 2)A

Напряжение Stress 0,5 (0; 2) 0 (0; 0,75) 0,5 (0; 2) 0 (0; 1,5)A

Депрессия Depression 0 (0; 1) 0 (0, 0,75) 0 (0; 0,25) 0 (0; 1,25)A

Энергия Vigour 11,5 (9,25; 13,75) 10,5 (7,25; 12) 12,5 (10,5; 14,25)A 12 (9,25; 13)"A

Усталость Fatigue 2

Смятение Confusion 1 (0; 2,75) 0 (0; 0,75)" 0 (1; 3) 0,5 (0; 2,25)*A

Счастье Happiness 13

Спокойствие Calmness 10

Примечание: * - статистическая значимость внутри групп при p<0,05;  - статистическая значимость между группами при p<0,05; данные представлены в баллах

Note: * - statistical significance within groups at p<0.05;  - statistical significance between groups at p<0.05; data are presented in points

Таблица 3 - Изменение динамики показателей рабочей памяти до и после экспериментальной и контрольной задач, Me

Этап Stage Группа Group SR MR Err1 Err2 Err3

До ЭГ EG 791

Before КГ CG 757,5

После ЭГ EG 746

After КГ CG 725,5

Примечание: * - статистическая значимость p<0,05, SR - среднее время сенсомоторной активности (мс), MR - среднее время моторной активности (мс), Errl - количество ошибок-пропусков (кол-во), Err2 - количество ошибок-двойных нажатий (кол-во), Err3 - нажатие на нецелевой стимул (кол-во), ЭГ - экспериментальная группа, КГ - контрольная группа Note: * - statistical significance at p<0.05, SR - average time of sensorimotor activity (ms), MR - average time of motor activity (ms), Errl - number of omission errors (number), Err2 - number of errors double clicks (number), Err3 - click on non-target stimulus (number), EG - experimental group, CG - control group

Рисунок 2 - Результаты трех попыток сжатия рукоятки динамометра на проявление максимальной произвольной силы (Н) до и после экспериментальной и контрольной задач

Figure 2 - The results of three attempts to squeeze the handle of the dynamometer for the manifestation of the maximum voluntary strength (N) before and after the experimental and control tasks

Примечание: VAS - визуальная аналоговая шкала; BRUMS - шкала настроения; ШВМ - шкала внутренней мотивации; ТРП - тест на рабочую память; МПС - максимальная произвольная сила

Note: VAS - visual analog scale; BRUMS - mood scale; ШВМ - scale of intrinsic motivation; ТРП - working memory test; MVS - maximum voluntary strength

может быть обусловлено утомительностью задачи. Все это может сказываться на сложности преодоления последующей задачи, повышении воспринимаемой нагрузки и снижении производительности [19].

Тест на рабочую память. По результатам теста (таблица 3) наблюдаются положительные значимые изменения в показателе количества ошибок-пропусков в обеих группах. То есть, исследуемые обеих групп уменьшили количество ошибок на фоне неизмененного среднего времени сенсомоторной активности. При этом у КГ увеличилось среднее время моторной активности после контрольной задачи. На рисунке 2 отражены результаты трех попыток динамометрии на проявление МПС, по которым наблюдалось значимое снижение показателя МПС после теста Струпа и просмотра фильма во второй и третьей попытках в обеих группах. Между группами статистически значимые различия в дельтах показателя МПС не зафиксированы. При этом пиковая амплитуда лучевого сгибателя и разгибателя запястья значимо не отличалась между этапами внутри групп, а между КГ и ЭГ наблюдались значимые

различия в дельтах (до и после выполнения задачи): увеличение пиковой амплитуды разгибателя запястья в первой (р<0,043) и во второй попытках (р<0,008) в сторону большего процента изменений отмечается в ЭГ, а не в КГ. По лучшей попытке в проявлении МПС как у ЭГ (до - 481,25 Н (462,15; 534,93), после - 442,1 Н (400,7; 490,5)), так и у КГ (до - 462,85 Н (442,18; 500,4), после - 431,35 Н (403,5; 455,28)) после

выполнения экспериментальной и контрольной задач наблюдаются значимые изменения (р<0,001) при отсутствии значимых различий между группами.

МПС во время теста на силовую выносливость отличалась у ЭГ (до - 319,9 Н (295,78; 391,15), после выполнения задачи - 281,6 Н (254,13; 314,65) при р<0,001)) и КГ (до - 306,65 Н (268,93; 392,03), после - 277,85 Н (261,4; 323,48) при р<0,015)), но между группами не было значимых различий.

Результаты времени максимального удержания рукоятки динамометра как у ЭГ, так и у КГ не отличались. При расчете времени удержания не менее 50% от МПС у КГ наблюдались значимые изменения (до - 9,92 сек. (7,1; 14,01), после

- 5,41 сек. (3,49; 9,49) при p<0,023)), тогда как у ЭГ их не было (до — 14,28 сек. (9,75; 25,82), после выполнения задачи — 8,08 сек. (4,4; 19,87)). По шкале RPE у ЭГ и КГ не наблюдалось значимых отличий. При этом показатель имел значимые межгрупповые отличия (p<0,013) после КН и контрольной задачи в сторону большего увеличения у ЭГ.

Обсуждение результатов. Наша гипотеза о негативном влиянии предварительной КН в виде модифицированного теста Струпа на МПС и силовую выносливость подтвердилась частично. Снижение МПС наблюдалось во второй и третьей попытках в задаче на проявление МПС, а также в лучшей попытке МПС и в попытке на проявление силовой выносливости. После КН участники также сообщали о большей умственной утомленности, усталости и снижении мотивации, что было бы фактом в пользу нашей гипотезы, но в КГ отмечалась также большая умственная утомленность после контрольной задачи. Интересным является тот факт, что ухудшение показателя лучшей попытки МПС наблюдалось в обеих группах, тогда как различий между группами как до, так и после выполнения задач не было. Полученные данные также согласуются с результатами K. Martin и соавт., получивших похожие результаты в физиологических параметрах и в результатах выполнения физических задач у тех, кто выполнял когнитивную 90-минутную задачу (Continuous Perfomance Task AX), и тех, кто смотрел нейтральный документальный фильм в течение 90 минут [21]. Но в отличие от результатов нашего исследования, в исследовании K. Martin и соавт. не фиксировались значимые отрицательные влияния на МПС после экспериментальной и контрольной задач, тогда как результаты восприятия умственной утомленности ухудшались как в исследовании K. Martin и соавт., так и в нашем исследовании. Исследователи указывают на то, что вклад центральных и периферических компонентов в проявление ФР будет отличаться в зависимости от выполняемой задачи [5, 19]. Например, в случае субмаксимальных упражнений на выносливость вклад центральных механизмов выше, чем в задачах на проявление МПС, где общий результат, вероятно, является следствием обоих механизмов [19]. Соответственно, КН, скорее всего, больше отразится на показа-

телях выполнения субмаксимальной физической нагрузки.

В нашей работе КН, как и контрольная задача, вызывала снижение МПС и не усугубляла воспринимаемую нагрузку у испытуемых. Тогда как психобиологическая модель (или интероцеп-тивная модель), объясняющая теорию центрального утомления и ее влияние на физическую работоспособность, отводит воспринимаемой нагрузке основную роль [20, 22, 24, 27]. По данной модели, человек не прикладывает свои максимальные усилия из-за снижения мотивации вследствие центральной утомленности [7]. Это объясняется механизмом, где дорсолатеральная префронтальная кора передает в переднюю часть островковой коры предсказание ожидаемой сенсорной обратной связи непосредственно перед физической нагрузкой [11, 24]. Далее, во время физической активности, первичные афферентные волокна передают информацию по латеральному спиноталамическому пути в ствол мозга, который также получает афферентные сигналы от блуждающего и языкогло-точного нервов через ядро одиночного пути, откуда приходит информация об имеющихся физиологических состояниях [11, 24]. Латеральный спиноталамический путь и аксоны ядра одиночного пути завершаются в вентро-латеральных и вентральных ядрах таламуса и проецируются в переднюю часть островковой коры, где полученная информация становится сознательно доступной [11, 14, 24]. При этом передняя часть островковой коры также получает афферентные сигналы от соматосенсор-ной коры и сравнивает все полученные сигналы с предсказаниями, полученными от дорсолате-ральной префронтальной коры [31]. Тем самым человек делает оценку своего физиологического и эмоционального состояния [24]. В соответствии с этим наши результаты не объясняются данной моделью, по которой результаты физической задачи снижались без повышения воспринимаемой нагрузки, что позволяет предположить наличие других механизмов. Однако стоит отметить тот факт, что после экспериментальной и контрольной задач между группами имелись статистически значимые отличия в сторону большей воспринимаемой нагрузки у ЭГ, что все-таки может свидетельствовать о вкладе воспринимаемой нагрузки. Но учитывая тот факт, что по психобиологической модели

ухудшение параметров ФР в большей степени происходит при субмаксимальных нагрузках, изменение показателя МПС в обеих группах в нашем исследовании может указывать на их естественное ухудшение с течением времени при использовании любого предварительного влияния. Для подтверждения этого необходимо проведение исследований на большем размере выборки и с использованием других предварительных контрольных задач (например, сон, положение лежа/сидя с открытыми/закрытыми глазами, чтение журнала).

Слабыми сторонами текущего исследования являются: небольшой размер выборки, что снижает мощность используемых статистических критериев, а также ограничивает проведение многофакторного анализа для выявления тех или иных влияний на результаты; включение участников только мужского пола, что не позволяет раскрыть гендерно обусловленные аспекты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бахчина, А. В. Билингвальный тест Струпа как способ отображения лингвистических функций мозга / А. В. Бахчина, М. С. Серова, Т. Н. Синеокова, Н. А. Буланов, С. А. Полевая // Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях. - 2015. - С. 27-29.

2. Полевая, С. А. Событийно-связанная телеметрия ритма сердца для персонифицированного дистанционного мониторинга когнитивных функций и стресса в условиях естественной деятельности // С. А. Полевая, Е. В. Еремин, Н. А. Буланов, А. В. Бахчина, А. В. Коваль-чук, С. Б. Парин / Современные технологии в медицине. - 2019. - Т. 11. - №1. - С. 109-115.

3. Черниговская, Т. В. Синхронный перевод: характеристика вегетативного обеспечения экстремальной когнитивной нагрузки / Т. В. Черниговская, И. С. Па-рина, С. В. Алексеева, А. А. Конина, Д. К. Урих, Ю. О. Мансурова, С. Б. Парина // Современные технологии в медицине. - 2019. - Т. 11, № 1. - С. 132-140.

4. Aitken, B. Shared demands between cognitive and physical tasks may drive negative effects of fatigue: a focused review / B. Aitken, C. MacMahon // Frontiers in Sports and Active Living. - 2019. - Т. 1. - DOI: 10.3389/fspor.2019.00045.

5. Bray, S. R. Effects of self-regulatory strength depletion on muscular performance and EMG activation / S. R. Bray, K. A. Martin Ginis, A. L. Hicks, J. Woodgate // Psy-chophysiology. - 2008. - Т. 45. - №. 2. - P. 337-343.

6. Brown, D. M. Y. Effects of prior cognitive exertion on physical performance: A systematic review and metaanalysis / D. M. Y. Brown, J. D. Graham, K. I. Innes, S. Harris, A. Flemington, S. R. Bray // Sports Medicine. - 2020. - Т. 50, №. 3. - P. 497-529.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Когнитивная нагрузка в виде модифицированного теста Струпа и контрольная задача в виде просмотра нейтрального фильма показали равное влияние на МПС во время кистевой динамометрии. Тогда как значимых изменений во времени максимального удержания рукоятки динамометра в обеих группах не было. Однако при рассмотрении времени удержания не менее 50% от МПС у КГ наблюдались статистически значимые изменения в сторону уменьшения времени. При этом в ЭГ после КН отмечалось повышение усталости и уменьшение внутренней мотивации, а большую умственную усталость отмечали обе группы. Результаты исследования не позволяют сделать однозначные выводы, но раскрывают некоторые особенности, которые следует принять во внимание при будущих исследованиях: предположительно, ухудшение показателя МПС — не следствие влияния предварительной задачи, а следствие других причин.

7. Brown, D. M. Y. Investigating the effects of mental fatigue on resistance exercise performance / D. M. Y. Brown, A. Farias Zuniga, D. M. Mulla, D. Mendonca, P. J. Keir, S. R. Bray // International Journal of Environmental Research and Public Health. - 2021. - Т. 18, №. 13.

- DOI: 10.3390/ijerph18136794.

8. Budini, F. Effect of mental fatigue on induced tremor in human knee extensors / F. Budini, M. Lowery, R. Durbaba, G. De Vito // Journal of Electromyography and Kinesiology. - 2014. - Т. 24, №. 3. - P. 412-418.

9. Budini, F. Tremor, finger and hand dexterity and force steadiness, do not change after mental fatigue in healthy humans / F. Budini, L. Labanca, M. Scholz, A. Macaluso // Plos one. - 2022. - Т. 17, №. 8. - DOI: 10.1371/journal.pone.0272033.

10. Connell, C. J. W. Fatigue-related impairments in oculomotor control are prevented by norepinephrine-dopa-mine reuptake inhibition / C. J. W. Connell, B. Thompson, J. Turuwhenua, A. Srzich, N. Gant // Scientific reports.

- 2017. - Т. 7, №. 1. - P. 1-12.

11. Craig, A. D. How do you feel? Interoception: the sense of the physiological condition of the body / A. D. Craig // Nature reviews neuroscience. - 2002. - Т. 3, №. 8. - P. 655-666.

12. Dotan, R. On the reliability and validity of central fatigue determination / R. Dotan, S. Woods, P. Contessa // European Journal of Applied Physiology. - 2021. - Т. 121, №. 9. - P. 2393-2411.

13. Ferris, J. R. Reduced electromyographic fatigue threshold after performing a cognitive fatiguing task / J. R. Ferris, M. A. Tomlinson, T. N. Ward, M. E. Pepin, M. H. Malek // The Journal of Strength & Conditioning Research. - 2021. - Т. 35, №. 1. - P. 267-274.

14. Gu, X. Anterior insular cortex and emotional awareness / X. Gu, P. R. Hof, K. J. Friston, J. Fan // Journal of Comparative Neurology. - 2013. - T. 521, №. 15. - P. 3371-3388.

15. Hakim, H. Mental fatigue effects on the produced perception of effort and its impact on subsequent physical performances / H. Hakim, A. Khemiri, O.G. Chortane, S. Boukari, S. G. Chortane, A. Bianco, S. Marsigliante, A. Patti, A. Muscella // International Journal of Environmental Research and Public Health. - 2022. - T. 19, №. 17. - DOI: 10.3390/ijerph191710973.

16. Holgado, D. Does mental fatigue impair physical performance? A replication study / D. Holago, E. Troya, J. C. Perales, M. A. Vadillo, D. Sanabria // European journal of sport science. - 2021. - T. 21, №. 5. - P. 762-770.

17.Holgado, D. Mental fatigue might be not so bad for exercise performance after all: A systematic review and bias-sensitive meta-analysis / D. Holdago, D. Sanabria, J. C. Perales, M. A. Vadillo // Journal of Cognition. - 2020.

- T. 3, №. 1. - DOI: 10.5334/joc.126.

18. Lane, A. M. Can anger and tension be helpful? Emotions associated with optimal performance / A. M. Lane, T. J. Devonport, C. J. Beedie // Athletic Insight. - 2012.

- T. 4, №. 3. - P. 187-197.

19. MacMahon, C. Understanding the effects of cognitive tasks on physical performance: A constraints framework to guide further research / C. MacMahon, L. Par-rington, T. Pickering, B. Aitken, L. Schucker // International Review of Sport and Exercise Psychology. - 2021.

- P. 1-35.

20. Marcora, S. M. Do we really need a central governor to explain brain regulation of exercise performance? / S. M. Marcora // European journal of applied physiology.

- 2008. - T. 104, №. 5. - P. 929-931.

21. Martin, K. Mental fatigue does not affect maximal anaerobic exercise performance / K. Martin, K. G. Thompson, R. Keegan, N. Ball, B. Rattray // European journal of applied physiology. - 2015. - T. 115, №. 4. - P. 715-725.

22. Martin, K. Mental fatigue impairs endurance performance: a physiological explanation / K. Martin, R\ Meeusen, K. G. Thompson, R. Keegan, B. Rattray // Sports medicine. - 2018. - T. 48, №. 9. - P. 2041-2051.

23. McMorris, T. Cognitive fatigue effects on physical performance: A systematic review and meta-analysis / T. McMorris, M. Barwood, B. J. Hale, M. Dicks, J. Corbett // Physiology & Behavior. - 2018. - T. 188. - P. 103-107.

REFERENCES

1. Bakhchina, A.V., Serova M. S., Sineokova T. N., Bulanov N. A., Polevaya S. A. [Bilingual Stroop test as a way to display the linguistic functions of the brain]. Nonlinear Dynamics in Cognitive Research, 2015, pp. 27-29 (in Russ.).

2. Polevaya, S.A., Eremin E. V., Bulanov N. A., Bakhchin A. V., Kovalchuk A. V., Parin S. B. [Event-related heart rate telemetry for personalized remote monitoring of cognitive functions and stress in natural activities]. Modern technologies in medicine, 2019, vol. 11, no. 1, pp. 109-115 (in Russ.).

24. McMorris, T. Cognitive fatigue effects on physical performance: The role of interoception / T. McMorris // Sports Medicine. - 2020. - T. 50, №. 10. - P. 1703-1708.

25. Meeusen, R. Endurance exercise -nduced and mental fatigue and the brain / R. Meeusen, J. Van Cutsem, B. Roelands // Experimental physiology. - 2021. - T. 106, №. 12. - P. 2294-2298.

26. Pageaux, B. The effects of mental fatigue on sport-related performance / B. Pageaux, R. Lepers // Progress in brain research. - 2018. - T. 240. - P. 291-315.

27.Pageaux, B. The psychobiological model of endurance performance: an effort-based decision-making theory to explain self-paced endurance performance / B. Pageaux // Sports Medicine. - 2014. - T. 44, №. 9. - DOI: 10.1007/s40279-014-0198-2.

28. Pattyn, N. Bridging exercise science, cognitive psychology, and medical practice: Is "cognitive fatigue" a remake of "the emperor's new clothes"? / N. Pattyn // Frontiers in Psychology. - 2018. - T. 9. - DOI: 10.3389/ fpsyg.2018.01246.

29. Ranieri, F. The role of motor neuron drive in muscle fatigue / F. Ranieri, V. Di Lazzaro // Neuromuscular Disorders. - 2012. - T. 22. - P. S157-S161.

30. Schlichta, C. Exploring the Impact of Mental Fatigue and Emotional Suppression on the Performance of High-Intensity Endurance Exercise / C. Schlichta, L. L. Cabral, C. K. Da Silva, M. Bigliassi, G. Pereira // Perceptual and Motor Skills. - 2022. - DOI: 10.1177/00315125221093898.

31. Singer, T. A common role of insula in feelings, empathy and uncertainty / T. Singer, H. D. Critchley, K. Preuschoff // Trends in cognitive sciences. - 2009. - T. 13, №. 8. - P. 334-340.

32. Stroop, J. R. Studies of interference in serial verbal reactions / J.R. Stroop // Journal of experimental psychology. - 1935. - T. 18, №. 6. - P. 643-662.

33. Van Cutsem, J. The effects of mental fatigue on physical performance: a systematic review / J. Van Cutsem, S. Marcora, K. De Pauw, S. Bailey, R. Meeusen, B. Roelands // Sports medicine. - 2017. - T. 47, №. 8. - P. 1569-1588.

34. Vymyslicky, P. Effect of Mental Task on Sex Differences in Muscle Fatigability: A Review / P. Vymyslicky, D. Pavlu, D. Panek // International Journal of Environmental Research and Public Health. - 2022. - T. 19, №. 20. - DOI: 10.3390/ijerph192013621.

3. Chernigovskaya, T. V., Parina I. S., Alekseeva S. V., Konina A. A., Urich D. K., Mansurova Yu. O., Parin S. B. [Simultaneous translation: characteristics of vegetative provision of extreme cognitive load]. Modern technologies in medicine, 2019, vol. 11, no. 1, pp. 132-140 (in Russ.).

4. Aitken, B., MacMahon C. Shared demands between cognitive and physical tasks may drive negative effects of fatigue: a focused review. Frontiers in Sports and Active Living, 2019, vol. 1, doi: 10.3389/ fspor.2019.00045.

5. Bray, S. R., Martin Ginis K. A., Hicks A. L., Woodgate J. Effects of self-regulatory strength depletion on muscular performance and EMG activation. Psychophysiology, 2008, vol. 45, no. 2, pp. 337-343.

6. Brown, D. M. Y., Graham J. D., Innes K. I., Harris S., Flemington A., Bray S. R. Effects of prior cognitive exertion on physical performance: A systematic review and metaanalysis. Sports Medicine, 2020, vol. 50, no. 3, pp. 497-529.

7. Brown, D. M. Y., Farias Zuniga A., Mulla D. M., Mendonca D., Keir P. J., Bray S. R. Investigating the effects of mental fatigue on resistance exercise performance. International Journal of Environmental Research and Public Health,

2021, vol. 18, no. 13, doi: 10.3390/ijerph18136794.

8. Budini, F., Lowery M., Durbaba R., De Vito G. Effect of mental fatigue on induced tremor in human knee extensors. Journal of Electromyography and Kinesiology, 2014, vol. 24, no. 3, pp. 412-418.

9. Budini, F., Labanca L., Scholz M., Macaluso A. Tremor, finger and hand dexterity and force steadiness, do not change after mental fatigue in healthy humans. Plos one,

2022, vol. 17, no. 8, doi: 10.1371/journal.pone.0272033.

10. Connell, C. J. W., Thompson B., Turuwhenua J., Srzich A., Gant N. Fatigue-related impairments in oculomotor control are prevented by norepinephrine-dopamine reuptake inhibition. Scientific reports, 2017, vol. 7, no. 1, pp. 1-12.

11. Craig, A. D. How do you feel? Interoception: the sense of the physiological condition of the body. Nature reviews neuroscience, 2002, vol. 3, no. 8, pp. 655-666.

12. Dotan, R., Woods S., Contessa P. On the reliability and validity of central fatigue determination. European Journal of Applied Physiology, 2021, vol. 121, no. 9, pp. 23932411.

13. Ferris, J. R., Tomlinson M. A., Ward T. N., Pepin M. E., Malek M.H. Reduced electromyographic fatigue threshold after performing a cognitive fatiguing task. The Journal of Strength & Conditioning Research, 2021, vol. 35, no. 1, pp. 267-274.

14. Gu, X., Hof P. R., Friston K. J., Fan J. Anterior insular cortex and emotional awareness. Journal of Comparative Neurology, 2013, vol. 521, no. 15, pp. 3371-3388.

15. Hakim, H., Khemiri A., Chortane O. G., Boukari S., Chor-tane S. G., Bianco A., Marsigliante S., Patti A., Muscella A. Mental fatigue effects on the produced perception of effort and its impact on subsequent physical performances. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022., vol. 19, no. 17, doi: 10.3390/ ijerph191710973.

16. Holgado, D., Troya E., Perales J. C., Vadillo M. A., Sanabria D. Does mental fatigue impair physical performance? A replication study. European journal of sport science, 2021, vol. 21, no. 5, pp. 762-770.

17. Holgado, D., Sanabria D., Perales J. C., Vadillo M. A. Mental fatigue might be not so bad for exercise performance after all: A systematic review and bias-sensitive meta-anal-ysis. Journal of Cognition, 2020, vol. 3, no. 1, doi: 10.5334/ joc.126.

18. Lane, A. M., Devonport T. J., Beedie C. J. Can anger and tension be helpful? Emotions associated with optimal performance. Athletic Insight, 2012, vol. 4, no. 3, pp. 187-197.

19. MacMahon, C., Parrington L., Pickering T., Aitken B., Schucker L. Understanding the effects of cognitive

tasks on physical performance: A constraints framework to guide further research. International Review of Sport and Exercise Psychology, 2021, pp. 1-35.

20. Marcora, S. M. Do we really need a central governor to explain brain regulation of exercise performance? European journal of applied physiology, 2008, vol. 104, no. 5, pp. 929-931.

21. Martin, K., Thompson K. G., Keegan R., Ball N., Rattray B. Mental fatigue does not affect maximal anaerobic exercise performance. European journal of applied physiology, 2015, vol. 115, no. 4, pp. 715-725.

22. Martin, K., Meeusen R., Thompson K. G., Keegan R., Rattray B. Mental fatigue impairs endurance performance: a physiological explanation. Sports medicine, 2018, vol. 48, no. 9, pp. 2041-2051.

23. McMorris, T., Barwood M., Hale B. J., Dicks M., Corbett J. Cognitive fatigue effects on physical performance: A systematic review and meta-analysis. Physiology & Behavior, 2018, vol. 188, pp. 103-107.

24. McMorris, T. Cognitive fatigue effects on physical performance: The role of interoception. Sports Medicine, 2020, vol. 50, no. 10, pp. 1703-1708.

25. Meeusen, R., Van Cutsem J., Roelands B. Endurance exercise-induced and mental fatigue and the brain. Experimental physiology, 2021, vol. 106, no. 12, pp. 22942298.

26. Pageaux, B., Lepers R. The effects of mental fatigue on sport-related performance. Progress in brain research, 2018, vol. 240, pp. 291-315.

27.Pageaux, B. The psychobiological model of endurance performance: an effort-based decision-making theory to explain self-paced endurance performance. Sports Medicine, 2014, vol. 44, no. 9, doi: 10.1007/s40279-014-0198-2.

28. Pattyn, N. Bridging exercise science, cognitive psychology, and medical practice: Is "cognitive fatigue" a remake of "the emperor's new clothes"? Frontiers in Psychology, 2018, vol. 9, doi: 10.3389/fpsyg.2018.01246.

29. Ranieri, F., Di Lazzaro V. The role of motor neuron drive in muscle fatigue. Neuromuscular Disorders, 2012, vol. 22, pp. S157-S161.

30. Schlichta, C., Cabral L. L., Da Silva C. K., Bigliassi M., Pereira G. Exploring the Impact of Mental Fatigue and Emotional Suppression on the Performance of High-Intensity Endurance Exercise. Perceptual and Motor Skills, 2022, doi: 10.1177/00315125221093898.

31. Singer, T., Critchley H. D., Preuschoff K. A common role of insula in feelings, empathy and uncertainty. Trends in cognitive sciences, 2009, vol. 13, no. 8, pp. 334-340.

32. Stroop, J. R. Studies of interference in serial verbal reactions. Journal of experimental psychology, 1935, vol. 18, no. 6, pp. 643-662.

33. Van Cutsem, J., Marcora S., De Pauw K., Bailey S., Meeusen R., Roelands B. The effects of mental fatigue on physical performance: a systematic review. Sports medicine, 2017, vol. 47, no. 8, pp. 1569-1588.

34. Vymyslicky, P., Pavlu D., Panek D. Effect of Mental Task on Sex Differences in Muscle Fatigability: A Review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, vol. 19, no. 20, doi: 10.3390/ijer-ph192013621.

А.Ш. Абдрахманова и др. | ВЛИЯНИЕ КОГНИТИВНОМ НАГРУЗКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ СИЛЫ: РАНДОМИЗИРОВАННОЕ ... СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Абдрахманова Аделя Шамилевна (Abdrakhmanova AdeLia ShamiLevna) - аспирант кафедры медико-биологических дисциплин; Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма; 420010, г. Казань, территория Деревня Универсиады, 35; adeLiaabd@maiL.ru; ORCID: 0000-0003-4971-7822.

Мавлиев Фанис Азгатович (MavLiev Fanis Azgatovich) - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ физической культуры и спорта; Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма; 420010, г. Казань, территория Деревня Универсиады, 35; fanis16rus@maiL.ru; ORCID: 0000-0001-8981-7583. Назаренко Андрей Сергеевич (Nazarenko Andrey Sergeevich) - кандидат биологических наук, доцент, проректор по научной работе и международной деятельности; Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма; 420010, г. Казань, территория Деревня Универсиады, 35; hard@inbox.ru; ORCID: 0000-0002-30678395.

Поступила в редакцию 18 января 2023 г. Принята к публикации 8 февраля 2023 г.

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

Абдрахманова А.Ш. Влияние когнитивной нагрузки на показатели силы: рандомизированное контролируемое исследование / А.Ш. Абдрахманова, Ф.А. Мавлиев, А.С. Назаренко // Наука и спорт: современные тенденции. - 2023. -Т. 11, № 1 - С. 6-17. DOI: 10.36028/2308-8826-2023-11-1-6-17

FOR CITATION

Abdrakhmanova A.S., MavLiev F.A., Nazarenko A.S. Effect of cognitive Load on strength indicators: a randomized controlled trial. Science and sport: current trends., 2023, vol. 11, no.1, pp. 6-17 (in Russ.) DOI: 10.36028/2308-88262023-11-1-6-17