У 156 юношей и девушек изучено влияние гипергравитации с импульсным ускорением на аппарате «Power Plate». В работе установлены закономерности поведения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний в условиях импульсной гипергравитационной физической нагрузки. Эффекты воздействия оценивались пульсоксиметрией, реовазографией, на многофункциональном комплексе М35 (USA). Обработка результатов на лицензионном пакете статистических программ и методов нейросетевой идентификации параметров порядка. Установлено, что при однократном воздействии импульсной гипергравитационной физической нагрузке регуляция сердечнососудистой системы проявляется изменением расстояния между центрами квазиаттрактора вектора состояния организма человека, а также объема m-мерного параллелепипеда, ограничивающего квазиаттрактор, обусловлена факторами пола и исходным уровнем частоты сердечного ритма. Выявлены особенности изменения параметров региональной гемодинамики и артериального давления у молодых людей с нормальным сердечным ритмом и тахикардией. Низкоамплитудная гипергравитация у нетренированных с нормальным сердечным ритмом вызывает разнонаправленное изменение параметров квазиаттракторов. Выявлена информативность методов теории хаоса и самоорганизации при исследовании влияния нагрузок на организм человека. В многопараметрических исследованиях влияния гипергравитации на функции кардиоваскулярной системы большую прогностическую значимость имеют результаты обработки данных с помощью метода многомерных фазовых пространств.
гипергравитация, физическая нагрузка, квазиаттракторы, теория хаоса и самоорганизации, кардиова-скулярная система
Введение. Импульсная гипергравитационная физическая нагрузка (ИГФН) является эффективным методом спортивной тренировки, благодаря воздействию на нейромышечную систему одновременно нескольких тренирующих факторов: трехмерностью воздействующего на тело ускорения регулируемой величины, интенсивной стимуляции про-приорецепторов и высокой частотой рефлекторно вызванных мышечных сокращений - 30-50 в секунду [1]. Показано, что при воздействии ИГФН на мышцы человека в течение несколько десятков секунд активируются различные физиологические системы организма. Так, для системы кровообращения характерным является 4-5 кратное увеличение скорости кровотока в тренируемых мышцах за счет интенсивной активации так называемого мышечного насоса [2,3]. Мышечная система реагирует быстрым повышением показателей изометрической и взрывной сил [4], опорно-двигательный аппарат - увеличением объема движения в суставах, а стимуляция механизмов регуляции нейро-мышечной системы ведет к совершенствованию координации движений и равновесия [5].
Благодаря многократному усилению локального кровотока в мышцах, при физической нагрузке ускорением не происходит накопления молочной кислоты [6], что благоприятно сказывается на их работоспособности. Непосредственно после кратковременного воздействия ИГФН на нейромышечную систему человека в плазме крови возрастают концентрации анаболических гормонов (гормон роста, инсулиноподобный фактор роста-1, тестостерон) а также повышаются уровни норадреналина и серотонина [7,8]. Это свидетельствует об активации механизмов регуляции гормональной и медиаторных систем мозга человека в результате интенсивной стимуляции проприорецепторов скелетных мышц, выявлено посттренировочное уменьшение в плазме крови концентрации кортизола [9]. Снижается тонус симпатической и парасимпатической нервной системы, что отражается на вегетативной регуляции функций кровообращения, дыхания, процессов метаболизма [10,11].
Таким образом, применение ИГФН в процессе физической тренировки вызывает многопараметрический ответ физиологических систем организма человека. Ключевой физиологической системой в адаптации к физической нагрузке является сердечно-сосудистая система. В литературе отсутствуют данные о влиянии полифакторного тренинга ускорением на показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) и вегетативного баланса. Особый интерес подобные исследования представляют в рамках компарментно-кластерного подхода (ККП), позволяющего решить проблему идентификации параметров квазиаттрактора вектора состояния организма человека (ВСОЧ), определить параметры хаоса и синергизма в биологической динамической системе (БДС) и на основе этого спрогнозировать поведение отдельных функциональных систем организма (ФСО) и всего организма в целом. В связи с этим представляется актуальным изучение хаотической динамики ВСОЧ в условиях ИГФН и моделирование происходящих при этом процессов в многомерном фазовом пространстве состояний (ФПС) с использованием методов теории хаоса и самоорганизации (ТХС), которые все шире используются в математической биологии и биофизике сложных систем [12].
Материалы и методы исследования. 1. Дизайн и объект исследования. В соответствии с поставленными целью и задачами работы нами было исследовано 156 человек. Все участники исследования в зависимости от задач исследования были разделены на три группы:
- 1 группу составили 86 юношей и девушек в возрасте 18,53±0,36 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании кратковременных регуляторных реакций сердечно-сосудистой системы организма человека молодого возраста во время и после однократной ИГФН и обычного статического приседа (СП) методами кардиоинтервалографии и ТХС;
- 2 группу составили 20 юношей в возрасте 20,3±0,99 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании кратковременных регуляторных реакций региональной гемодинамики в сосудах артериального русла организма человека молодого возраста после кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности методами реовазографии и ТХС;
- 3 группу составили 50 юношей и девушек в возрасте 18,46±0,16 лет с нормальным и учащённым сердечным ритмом, принявших участие в исследовании изменения артериального давления после кратковременной проприоцептивной стимуляции различной интенсивности с позиции стохастического и синергетического подходов.
Критерии включения в исследуемые группы: возраст от 18 до 25 лет; ЧСС в состоянии покоя 60-80 уд/мин для обследуемых с нормальным сердечным ритмом и 90-110 уд/мин для обследуемых с учащённым сердечным ритмом; отсутствие опыта физических нагрузок с импульсной гипергравитацией до начала исследования.
Критерии исключения: хроническая венозная недостаточность в стадии декомпенсации; тромбоз; тяжелая сердечно-сосудистая патология, артериальная гипертензия 111 ст.; наличие электрокардиостимулятора; острые воспалительные заболевания; онкологические и иммунопроли-феративные заболевания; аутоиммунные заболевания; открытые раны, кожные заболевания (экзема, нейродермит); наличие штифтов и пластин для репозиции костных отломков в первые 8 недель; эндопротезирование суставов; грыжа позвоночника, дископатия в момент рецидива; жел-чекаменная болезнь; мочекаменная болезнь; мигрень; эпилепсия; сахарный диабет тяжелого течения; заболевания сетчатки глаза; наличие внутриматочных спиралей; беременность, период лактации.
Все потенциальные участники проекта были ознакомлены с правилами и противопоказаниями и брали на себя
1. Пятин, Б.Ф. Однократная вибрационная нагрузка значительно увеличивает скорость экспираторного воздушного потока у человека / Б.Ф. Пятин, И.Б. Широлапов // Вестник ТГУ. Серия «биология и экология».- 2009- №2.- C. 38-42.
2. Lohman, E. The effect of whole body vibration on lower extremity skin blood flow in normal subjects / E. Lohman, J. Petrofski, С Maloney-Hinds // Med Sci Monit- 2007,-Vol. 13.- № 2,- P. 71-76.
3. Whole-body vibration dosage alters leg blood flow / N. Lythgo [et al.]// Clin. Physiol. Funct. Imaging,- 2009.-Vol. 29.-№1,-P. 53-59.
4. Rehn, Б. Effects on leg muscular performance from whole-body vibration exercise: a systematic review / Б. Rehn, J. Lidstrom, J. Skoglund // Scand J Med Sci Sports.- 2007,-Vol. 17.-P. 2-11.
5. Rees, S. Effects of whole-body vibration exercise on lower-extremity muscle strength and power in an older population: a randomized clinical trial / S. Rees, A. Murphy, M. Wats-ford// Phys. Ther,- 2008.- Vol. 88.- P. 462-470.
6. Rittweger, J. Acute physiological effects of exhaustive whole body vibration exercise in men / J. Rittweger, G. Beller, D. Felsenberg // Clin. Physiol.- 2000.- Vol. 20.- P. 134-142.
7. Cardinale, M. Hormonal responses to a single session of whole body vibration exercise in elderly individuals / M. Cardinale, J.B. Soiza, J.B. Leiper, A. Gibson, W.R. Primrose // Br J Sports Med,- 2008 Apr 15.
8. Goto, K. Hormone and lipoiytic responses to whole body vibration in young men / K. Goto, K. Takanatsu // Japan. J. Physiol.- 2005.- Vol. 55.- P. 279-284.
9. Erskine, J. Neuromuscular and hormonal responses to a single session of whole body vibration exercise in healthy young men / I. Erskine, I. Smillie, J. Lieper, M. Cardinale// Clin Physiol Funct Imaging,- 2007,- Vol. 27,- № 4,- P. 242-248.
10. Пятин, В.Ф. Увеличение скорости экспираторного воздушного потока у пожилых женщин при однократной вибрационной физической нагрузке / В.Ф. Пятин, A.B. Же-стков, И.В. Широлапов, E.H. Веретельник // Вестник ТГУ. Серия «биология и экология».-2007- №14 - С. 38-43.
11. Пятин, В.Ф. Физическая нагрузка ускорением - расширение реабилитационных возможностей восстановительной медицины / В.Ф. Пятин, И.В. Широлапов // Вестник восстановительной медицины-2009- № 29 - №1 - С. 24-28.
12. Еськов, В.М. Синергетика в клинической кибернетике Часть 1. Теоретические основы системного синтеза и исследований хаоса в биомедицинских системах / В.М. Еськов, A.A. Хадарцев, O.E. Филатова.- Самара: ООО «Офорт», 2006.- 233 с.
13. Ноздрачев, А.Д. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы / А.Д. Ноздрачев, Ю.В. Щербатых // Физиология человека-2001 - № 27 - С. 95-101.
14. Heart rate variability is related to self-reported physical activity in a healthy adolescent population / E.H. Blom [et al.] // Eur J Appi Physiol.- 2009.-Vol.106.- №6.- P. 877-883.
15. Hazell, T. Vertical whole-body vibration does not increase cardiovascular stress to static semi-squat exercise / T. Hazell, G. Thomas, J. DeGuire // Eur J Appi Physiol.- 2008.-Vol.104.-P. 903-908.
16. Van der Meer, G. Handbook of Acceleration Training / G. Van der Meer, E. Zeunstra, J. Tempelaars.- Monterey: Healthy Learning, 2007.- 181 p.
