Спортивная психофизиология

    Понятия «психическое напряжение» и «функциональное  состояние» обычно используются для  объяснения одного и того же феномена – способности человека эффективно и надежно выполнить поставленную перед ним задачу. Психическое напряжение изначально понималось зарубежными авторами как субъективное переживание психической нагрузки. Истоки исследований функциональных состояний человека отечественными учеными лежат в объективном анализе интегрированного комплекса физиологических, психологических и поведенческих показателей, обусловливающих выполнение им деятельности⁸⁶. С этих позиций функциональное состояние человека рассматривается в отечественных исследованиях как координированный целью деятельности, качественно своеобразный комплексный ответ функциональных систем организма разных уровней (ЦНС, сердечно-сосудистой, дыхательной и др.) на внешние и внутренние воздействия.

    Важнейшая задача исследований функциональных состояний - это определение тех пороговых значений, за которыми следует ухудшение деятельности человека. Для контроля и оценки функционального состояния используются как объективные, так и субъективные показатели. К первым можно отнести измерение различных физиологических показателей: электрокардиограмма (ЭКГ), артериальное давление, электроэнцефалограмма (ЭЭГ), вызванные потенциалы, кожно-гальваническая реакция (КГР) и активность глаз, дыхание, потоотделение, плетизмограмма, уровень кортизола в крови, видеоконтроль поведения, регистрация частоты коммуникаций и результатов деятельности (скорость и темп выполнения, число и характер ошибок). К субъективным показателям функционального состояния относятся различные самоотчеты и опросники шкал психического напряжения, которые заполняются испытуемым.

    Среди методов психофизиологического контроля важное место занимает оценка вариабельности сердечного ритма. Еще в 1967 году В.В. Парин и Р.М. Баевский сформулировали концепцию, согласно которой анализ физиологических механизмов регуляции сердечного ритма дает возможность получить информацию о функциональном состоянии всего организма. В своем обзоре исследований, в которых различные физиологические показатели использовались для оценки текущей психической рабочей нагрузки, П.А.Хенкок⁸⁷ с коллегами определил показатели сердечного ритма как наиболее практичные для решения этой задачи.

    Проанализировав теоретические и практические аспекты  использования анализа показателей  ВСР, Р.М. Баевский и Г.Г. Иванов⁸⁸ сделали вывод, что вариабельность сердечного ритма хорошо отражает степень напряжения регуляторных систем (активации гипоталамо-гипофизарно-адреналовой и симпато-адреномедуллярной систем) в ответ на любое стрессорное воздействие. Информация о степени напряженности функционирования регуляторных систем организма – отражает уровень его адаптации к данным условиям жизнедеятельности. Сердечный ритм и различные показатели кровообращения являются хорошими индикаторами адаптационно-приспособительной деятельности целостного организма.

    Существует  множество видов деятельностей, связанных с постоянным воздействием различных стрессорных факторов и спорт один из них. В спортивной практике является очень важным вести постоянный контроль функционального состояния атлетов. При повышении квалификации спортсменов наблюдается также определенная специфика совершенствования нейрогуморальной регуляции вегетативного обеспечения двигательных функций. При этом постоянный мониторинг функционального состояния спортсмена помогает прослеживать динамику напряженности регуляторных систем организма и вовремя идентифицировать такие состояния, как переутомление или перетренировка, которые являются результатом разлада вегетативного баланса. Расстройства нейрогуморального оптимума значительно опережают по времени метаболические и структурные нарушения в исполнительных органах. При уже имеющемся ухудшении регуляции, организм в состоянии еще в течение 1-2 недель поддерживать высокую специальную работоспособность на фоне нарастающего напряжения регуляторных систем. После чего наступает срыв адаптации в виде глубокой перетренировки⁸⁹.

    Помимо  метода кардиоинтервалографии, введенного Р.М. Баевским, существует целый ряд методов изучения физиологического обеспечения психических процессов по показателям деятельности сердечно-сосудистой системы. Изменения функциональной активности структур мозга требуют адекватного метаболического обеспечения и прежде всего усиленного снабжения кислородом, что достигается интенсификацией кровоснабжения. Это определяет использование различных показателей деятельности сердечно-сосудистой системы. Признаками, отражающими напряженную работу сердца и усиление выброса крови, являются изменение минутного объема крови (количество крови, проталкиваемой через сердце за 1 мин) и частота сердечных сокращений (ЧСС). ЧСС, которая может быть зафиксирована как простым наблюдением за пульсом, так и при регистрации электрокардиограммы, наиболее часто используется как показатель функционального состояния ЦНС. Широко используется введенный Р.М. Баевским расчетный показатель — индекс напряжения (ИН), учитывающий как ЧСС, так и ее стабильность. ИН прямо пропорционален ЧСС и обратно пропорционален вариации интервалов между двумя сокращениями сердца. Его увеличение свидетельствует о напряжении функционирования сердечно-сосудистой системы.

    Методика  ЭЭГ имеет существенное преимущество при определении динамики функционального состояния, так как дает возможность получать показатели в течение всей работы без отрыва испытуемого от основной деятельности.

    Общепризнано, что переход от более быстрых  к более медленным колебаниям отражает снижение функционального уровня, т. е. переход от более деятельного состояния к менее деятельному, заторможенному. Учащение фоновой ритмики — один из признаков сдвига функционального состояния в сторону возбуждения. Однако попытки применения методики ЭЭГ для нахождения объективных показателей функционального состояния в реальной трудовой деятельности пока еще не дают достаточно однородных результатов.

    Многие  исследователи пытались проследить динамику отдельных частотных составляющих ЭЭГ, т. е. изменение электрической активности в различных частотных диапазонах при утомлении. Чаще других изучению подвергался наиболее отчетливо выраженный альфа-ритм. В ряде исследований, проведенных в производственных условиях, получены результаты, свидетельствующие о снижении альфа-активности и повышении бета-активности после рабочего дня при разных видах деятельности, а иногда и о появлении в ЭЭГ медленных волн. Другие исследователи или не находят существенных изменений в ЭЭГ после работы или констатируют разнонаправленный характер изменений, различные типы сдвигов.

    Также довольно тонким механизмом диагностики  функционального состояния организма  является КГР. Величина реакция КГР  сильно зависит от общего функционального  состояния организма. При развитии состояний утомления в организме, ответная реакция КГР уменьшается. У спортсменов более низкой квалификации выявлены весьма низкие показатели КГР, что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов, а у некоторых наблюдался даже срыв адаптации⁹⁰.

    Повышенный  уровень эмоционального возбуждения достигается разными способами у представителей разных видов спорта⁹¹⁹²⁹³.Так, например, в видах спорта, связанных с преимущественным проявлением выносливости, а соответственно, с выполнением циклических движений (бег на длинные дистанции, лыжные гонки, спортивная ходьба и др.), возбуждение возрастает за счет повышение тревоги, при сохранении среднего уровня вегетативной составляющей. Перед решением задач, связанных с преимущественным проявлением скоростно-силовых качеств и сложной координации (прыжки на лыжах с трамплина, слалом, прыжки с шестом и др.), эмоциональное возбуждение возрастает за счет вегетативного компонента при сохранении тревоги на невысоком уровне. Данная закономерность объясняется тем, что в каждом из этих случаев происходит экономизация именно того составляющего эмоционального возбуждения, который впоследствии будет интенсивно расходоваться в процессе деятельности.

    2.2.2. Влияние физической  активности на  мозговые процессы.

    Представляют  интерес работы по изучению влияния физической активности на работу мозга. В ЭЭГ исследованиях С. Шнайдера и С.Д. Аскью⁹⁴ было показано, что сразу после пробежки увеличивается альфа-ритм (8-12 Гц) во фронтальных областях, и уменьшается бета (12-35 Гц) и гамма (35-48 Гц) ритмы в затылочных и височных отделах. Через 15 минут изменение в альфа-ритме проходят, в то время как высокочастотные изменения остаются. Это уменьшение активности, особенно в высокочастотной области, интерпретируется как уменьшение возбудимости мозга. В большинстве случаев описываются положительные влияния физической активности на мозговые процессы. Положительное влияние нагрузки также показано на психологические показатели, такие как позитивация эмоций и уменьшение тревожности⁹⁵⁹⁶. Было показано, что реакция на негативные стимулы уменьшается после физических нагрузок ⁹⁷.

    Исследовалось также влияние интенсивности физических упражнений на моторные показатели и обучение. Так, есть данные о том, что обучение и моторные реакции улучшаются после легких физических нагрузок^{98 99}, в то время как интенсивные физические нагрузки ухудшают эти показатели^{100 101 102 103}. Однако в других работах показано, что даже самые интенсивные нагрузки оказывают положительный эффект как на моторные показатели, так и на способность к обучению^{104 105 106 107}. Возможно этот эффект объясняется общим модулирующим воздействием физической активности на центральную нервную системы (ЦНС). Дж.Крабе, К.Смит и Р.Дишман попытались обобщить данные о мозговой активности во время и после выполнения упражнений. Они выявили общее увеличение альфа активности во время и после упражнений, что также сопровождалось увеличением мощности и других волн. В работах группы из Кельнского института спорта^{11 12 13} было дополнительно изучено влияние различной физической нагрузки на ритмы мозга. В исследовании Т. Лардона и Дж. Полича¹⁰⁸ было выявлены долговременные изменения в ЭЭГ покоя. Так у интенсивно тренирующихся людей (более 12 часов в неделю) по сравнению с контролем (около 2 часов в неделю) было выявлено уменьшение мощности спектра в дельта диапазоне и увеличение во всех остальных. Средняя частота ритмов в дельта, тета и бета диапазонах была также выше у интенсивно тренирующихся.

    Можно предположить, что негативный эффект физических упражнений высокой интенсивности  на моторные показатели, обнаруженные в некоторых исследованиях, может быть результатом местного утомления мышц и не связан с мозговой активностью.

    В исследовании Д.Мешау с коллегами  было продемонстрировано¹⁰⁹, что при пробежке по беговой дорожке в ускоряющемся темпе происходит увеличение бета и низкочастотной альфа активности, и затем, постепенно мозговая активность возвращается к той, что была до бега. Это происходит на большой интенсивности бега, при увеличении потребления лактата. Также показано, что после пробежки увеличивается П300¹¹⁰. Аналогичный эффект был найден и для велосипедистов ^{111 112}.

    Все это говорит о том, что физическая нагрузка ведет не просто к укреплению мышц, но и изменению функционального  состояния мозга, что способствует лучшему решению когнитивных  задач.

    2.2.3. Мозговые процессы и степень профессионализма в спорте.

    Исследуя  мозговую активность важно понять, какие именно мозговые процессы обеспечивают успешное выполнение того или иного  спортивного действия. Для этого  выявляются мозговые корреляты успешного  выполнения действия, проводятся исследования различий в мозговых процессах у новичков и профессионалов.

    Наблюдая  действия профессиональных спортсменов, мы удивляемся их слаженности, точности. Высокотренированных индивидов  по сравнению с новичками отличает высокая стабильность выполнения действия, уменьшение мышечной активности, и общее уменьшение активности мозга, необходимой для выполнения действия¹¹³. На основе этих наблюдений была предложена теория экономизации усилий у профессионалов¹¹⁴. Она получила наибольшие исследование у стрелков. На основе изучения мозговой активности стрелков-профессионалов и новичков было выявлено три основных факта. Среди основного, наиболее изученного феномена следует отметить общее увеличение альфа-активности у профессионалов, по сравнению с новичками.¹¹⁵ Увеличение альфа-активности связывают со снижением корковой активности, и свидетельствует об экономизации нейрональных ресурсов. Другим фактом является более низкая корковая активность при прицеливании у элитных стрелков в левой височной области (в электроде T3 по сравнению с Т4) по сравнению с новичками. Если сравнить данную активность с состоянием спокойного бодрствования, то у элитных стрелков при прицеливании обнаружится увеличение активности в правой височной области. Уместно здесь упомянуть и исследования С.Дени с коллегами¹¹⁶. Он сравнивал группу элитных и менее опытных стрелков. Было обнаружено, что у более опытных стрелков обнаруживается меньшая когерентность между левым височным электродом Т3 и фронтальным электродом Fz в диапазоне нижних альфа- и бета- частот. Также эксперты обнаружили более низкую когерентность между всеми левосторонними электродами и Fz в области высоких альфа-частот и пониженную когерентность между T3 и всеми центральными электродами в диапазоне высоких альфа-частот. Третьей особенностью является специфичность изменения паттерна мозговой активности лишь для выполнения той деятельности, которая является профессиональной для спортсмена. Так, для спортсменов-каратистов или гольфистов увеличение альфа-активности наблюдается в моторных областях. У стрелков наблюдается уменьшенная активация в отделах, неспецифичных к зрительно-пространственной задаче. В частности, у стрелков, достигших автоматизма действия, показана синхронность в левой височной области при прицеливании. Таким образом, теория экономизации усилий утверждает не общее снижение мозговой активности при выполнении какого-либо спортивного действия у профессионалов, а снижение активности лишь в областях, не связанных с выполнением действия.