WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НА ПРАВАХ РУКОПИСИ СИГИДА РОМАН СЕРГЕЕВИЧ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РИТМОСТАЗА У ПОДРОСТКОВ С РАЗЛИЧНОЙ АДАПТАЦИЕЙ К УЧЕБНЫМ НАГРУЗКАМ 03.00.13 – ФИЗИОЛОГИЯ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор В.А. Батурин Ставрополь - 2004 2 Принятые сокращения АД –артериальное давление АМо- амплитуда моды АП - адаптационный потенциал ВПМ- вариационная пульсометрия ДАД –диастолическое артериальное давление ДМ –динамометрия ИН –индекс напряжения Мо - мода САД –систолическое артериальное давление Х- вариационный размах ЧП- частота пульса ЧСС- частота сердечных сокращений 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. Биологические ритмы, связь с адаптацией организма к физическим нагрузкам (обзор литературы). 1.1. Современные представления о биологических ритмах. 1.2. Механизмы организме. 1.3. Ритм сердца в оценке адаптации организма к физическим нагрузкам. ГЛАВА 2. Организация и методы исследования. 2.1. Общая схема исследования. 2.2. Оценка физического развития. 2.3. Определение кровообращения. 2.4. Вариационная пульсометрия. 2.5. Методы математического анализа результатов исследований 2.6. Методы исследований. ГЛАВА 3. Особенности адаптации у учащихся с различными учебными 3.1. нагрузками и организацией циркадианных 65 биологических ритмов (результаты исследований). Использование адаптационного потенциала системы 65 кровообращения для характеристики адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов. статистической обработки результатов 63 58 62 адаптационного потенциала системы 48 48 49 50 38 генерации биологической ритмики в 10 10 20 3.2. Общая характеристика физической подготовленности учащихся спортивного интерната и динамики показателей адаптационного потенциала системы кровообращения. 3.3. Общая характеристика физической подготовленности учащихся гимназии и динамики показателей адаптационного потенциала системы кровообращения. 3.4. Оценка функциональных возможностей организма подростков, обучающихся в различных типах учебных заведений, по величинам адаптационного потенциала системы кровообращения. 3.5. Сравнительный анализ уровней работоспособности в исследуемых группах. Индивидуальные особенности 81 «структуры работоспособности». 3.6. Циркадианные биологические ритмы и их изменение в течение учебного года у учащихся спортивного интерната и гимназии. 3.6.1. Циркадианная организация частоты сердечных сокращений и ее изменения в течение учебного года. 3.6.2. Циркадианная организация артериального давления и ее изменения в течение учебного года. 3.6.3. Циркадианная организация показателей динамометрии и ее изменения в течение учебного года. 3.7. Циркадианная организация показателей вариационной пульсометрии и ее изменения в течение учебного года. 3.8. Особенности гимназии. синхронизации циркадианного ритма 119 изучаемых показателей у учащихся спортивного интерната и 103 96 84 89 84 78 73 3.9. Организация ритмостаза у подростков спортивного интерната с наличием неблагоприятной адаптации в начале учебного года. ГЛАВА 4. Обсуждение результатов. 129 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

135 Введение Актуальность темы исследования. В настоящее время во всем мире отмечается повышенный интерес к изучению ритмической организации процессов в организме, как в условиях нормы, так и патологии. Интерес к проблемам хронобиологии обусловлен тем, что ритмы господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных клеток до сложных форм поведения организма и даже популяций и экологических систем. Периодичность – неотъемлемое свойство материи. Феномен ритмичности является универсальным (Комаров Ф.И., 1989). Факты о значении биологических ритмов для жизнедеятельности живого организма накапливались давно, но только в последние годы начато их систематическое изучение. В настоящее время хронобиологические исследования являются одним из основных направлений в физиологии адаптации человека (Aschoff J., 1981;

Чернух А.М., 1981;

Комаров Ф.И., Моисеева Н.И., 1983;

Агаджанян Н.А., 1984, Батурин В.А., 1992, 2000;

Арушанян Э.Б., 2000). С учетом этого особый интерес представляет проблема индивидуальной организации биологических ритмов у школьников с различной степенью адаптации к учебным нагрузкам (в том числе и физическим). Хронобиологические исследования у подростков приобретают особую актуальность, так как растущий организм наиболее чувствителен к повреждающим воздействиям и, в первую очередь, реагирует изменениями ритмостаза (Халберг Ф., 1964;

Баевский Р.М., 1979;

Губарева Л.И. и др., 1999;

Губарева Л.И., Батурин В.А., 2000).Наиболее чувствительным индикатором адаптационных возможностей организма являются биологические ритмы и, в частности, циркадианные ритмы (Федорова О.Н., 1997;

Березкин М.Ю., 2000). Весьма биоритмов важной выглядит необходимость учета циркадианных при построении спортивной тренировки, где используются высокоинтенсивные физические нагрузки, обуславливающие столь выраженные физиологические сдвиги в организме (Фарфель В.С., 1960;

возможностью учебноучебных Язвиков В.В., 1979;

Виру А.А., 1981). Актуальность исследования проблем, связанных с использования циркадианных биоритмов для оптимизации тренировочного процесса у школьников обуславливается и тем, что в настоящее время все еще сохраняется тенденция наращивания нагрузок без учета функционального состояния организма, что требует поиска новых путей совершенствования учебно-тренировочного процесса. В этой связи важно отметить, что учет биологических ритмов, в частности, циркадианных, может служить основой наиболее рационального учебно тренировочного режима. Разумеется, подобный путь оптимизации тренировочного режима требует, прежде всего, изучения циркадианных ритмов как биологической закономерности, а также глубокого последующего исследования их взаимосвязи с личной деятельностью человека. Уместно подчеркнуть, что многие ученые обращают внимание на необходимость глубокого исследования взаимосвязи личной активности человека с его биологическими ритмами (Саркисов Д.С., Пальцин А.А., Втюрин В.В., 1975;

Аринчин Н.Н., 1980;

Батурин В.А.,1999). Цель исследования – изучить особенности адаптации подростков к физическим нагрузкам и установить ее взаимосвязь с организацией циркадианных ритмов основных физиологических функций в течение учебного года. В соответствии с этим были определены следующие задачи: изучить изменения адаптационного потенциала системы кровообращения под воздействием спортивной тренировки в динамике сезонного цикла;

установить оптимальные диапазоны адаптационного потенциала для подростков 13-14 лет и изучить их значение для циркадианных ритмов;

организации - изучить организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебными нагрузками и режимами мышечной активности;

- определить характер синхронизации циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии при различных режимах мышечной активности;

- изучить сезонную организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебно-тренировочными нагрузками. Научная новизна. Впервые показана взаимосвязь между физической тренированностью, интегральным показателем адаптационным потенциалом, циркадианной организацией ритмов изучаемых физиологических функций. Впервые изучена организация циркадианных ритмов у подростков с повышенной двигательной нагрузкой в течение учебного дня, а также у детей с гипокинезией. Впервые показаны нарушения циркадианных ритмов показателей сердечно-сосудистой системы у подростков с низкими двигательными нагрузками в учебном процессе. Впервые выявлены особенности перестройки циркадианных ритмов:

частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии в течение учебного года (сезонный цикл) у подростков-спортсменов, и у детей с недостаточной двигательной активностью, но с повышенной умственной нагрузкой. Впервые показано, что у подростков с гипокинезией выявляется десинхроноз, который усиливается в течение всего учебного года. Положения, выносимые на защиту. 1. Различная мышечная активность влияет на параметры циркадианных ритмов функциональных показателей сердечно-сосудистой системы. 2. Различные режимы двигательной активности определяют характер взаимосвязи циркадианных ритмов исследуемых систем и ритмостаз организма в целом. 3. У подростков, обучающихся в различных типах учебных заведений, различна и сезонная динамика основных физиологических показателей. Научно-практическая полученных перестроек режимах значимость. Теоретическое значение данных определяется тем, что выявленные закономерности циркадианных биоритмов при различных тренировочных дополняют представления о физиологических механизмах адаптации организма к мышечной деятельности и дезадаптации при гипокинезии. Практическая значимость результатов заключается в том, что они могут быть использованы при прогнозировании функционального состояния организма и оптимизации режимов двигательной активности учащихся подростков, в том числе активно занимающихся физической культурой. Полученные данные представляют интерес для медицинской практики, поскольку указывают на развитие состояния предболезни у подростков с интенсивными умственными нагрузками и явным ограничением двигательной активности. Результаты исследования могут быть использованы учителями, тренерами, врачами ШИСП и ДЮСШ при индивидуальной организации учебной и тренировочной деятельности учащихся и юных спортсменов. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научнопрактических конференциях «Проблемы совершенствования системы физического воспитания» (Карачаевск, 1996), «Биосфера и человек» (Майкоп, 1997), «Актуальные проблемы развития физической культуры в современных условиях» (Ставрополь, 1998), «Проблемы развития биологии на Северном Кавказе» (Ставрополь, 1997, 1998, 1999), «Проблемы экологической безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2004), заседаниях научно-методического семинара кафедры анатомии и физиологии человека СГУ (1997-2004).

ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ, СВЯЗЬ С АДАПТАЦИЕЙ ОРГАНИЗМА К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ (обзор литературы). На современном этапе основными направлениями хронологических исследований являются: а) исследование общих свойств биоритмов и их развитие в процессе фило и онтогенеза;

б) изучение взаимоотношений биологических ритмов на различных уровнях интеграции организма и условий окружающей среды;

в) выявление периодов оптимальной и минимальной резестентности к различным воздействиям и прогнозирование последствий. С учетом этого, а также задач настоящего исследования проведен анализ научной литературы. 1.1. Современные представления о биологических ритмах В современной научной литературе есть несколько определений биологических ритмов Ю. Ашофф (1984) определяет общее понятие биологического ритма как повторение некоторого события в биологической системе через более или менее регулярные промежутки времени. Применительно к организму человека и животных биоритм рассматривается как автономный самоподдерживающий процесс периодического чередования состояний организма и колебаний интенсивности и физиологических процессов и реакций (Энциклопедический словарь медицинских терминов, 1982). Взаимодействие ритмов отдельных элементов системы между собой и с ритмом целого образует биологическую временную структуру (Катинас Г.С., Моисеева Н.И., 1980). В настоящее время возникновение биологических ритмов связывается с эволюционным развитием живой материи, когда живые организмы, с одной стороны, должны были усвоить ритмы неорганического мира, чтобы не оказаться с ними в противоречии, с другой стороны, создать ритмы своей жизнедеятельности, таким образом, выделяя себя из неживой природы (Бауэр Э.С., 1936;

Опарин А.И., 1957;

Шмальгаузен И.И., 1983). Термин «хроном» предложен Ф. Халбергом (1964), который предполагает, что временная организация живого подчиняется определенным правилам и закономерностям, до известной степени предсказуема, являясь генетически детерминированной (Cornelissen T., Halberg F., 1996;

Агаджанян Н.А. и др., 1998;

Романов Ю.А., 2000). В современной биоритмологии сложилось представление о ритмостазе, как лабильном соотношении ритмов различных частот для каждого показателя жизнедеятельности (Баевский Р.Н., 1979;

Никитина В.В., 1997;

Агаджанян Н.А. и др., 1998;

Алпатов А.М., 2000). В процессе развития и адаптации организмов к различным условиям существования происходил постоянный отбор экзогенных ритмов (ритмов, обусловленных внешней периодикой). Цель их дальнейшей генетической детерминации (превращения этих ритмов в эндогенные – внутренне присущие организму);

при этом наследовалась лишь потенциальная возможность проявления такой периодичности. Такой способ генетического кодирования биологических ритмов позволял, как совершенствовать унаследованные временные коды жизнедеятельности, так и приобретать новые в процессе адаптации к идеальным условиям существования (Ашофф Ю., 1964;

Анохин П.К., 1968;

Дубинин Н.П., 1976;

Кузьмин В.И., Жирмунский А.В., 1980;

Goldbeter A., Decroly O., 1983). Биологические ритмы наблюдаются на всех уровнях организации живой материи – от внутриклеточных до биосферных процессов. В многочисленных работах показано, что спектр ритмических колебаний в биосистемах чрезвычайно широк (от миллисекунды до нескольких лет), причем с усложнением уровня организации биологических систем увеличивается величина периода биологических ритмов (Бюннинг Э., 1961;

Ашофф Ю., 1964;

Агаджанян Н.А., 1967;

Hildebrandt G.1976 и др.) Биологический ритм, как всякий периодический процесс, в простейшем виде может быть представлен следующей формулой:

У=С0 + С соs (t - ) Где С0 - средний уровень, С – амплитуда, - угловая частота, t – время, фаза (Смирнов К.М., 1980;

Restoin A., 1983). Биологический ритм характеризуют 4 основных параметра: средний уровень, период, амплитуда, фаза.

Рис. 1 Визуализация биологического ритма в виде графика. С0 – мезор, средний уровень ритма;

С - амплитуда;

Т – период;

фаза;

Ф – акрофаза. По оси абсцисс – время, в единицах времени, по оси ординат - величина показателя, характеризующего биологический ритм Средний уровень ритма или мезор – это средняя величина процесса, вокруг которого совершаются колебания. Периодом обозначается длительность одного полного цикла ритмических колебаний в единицу времени. Величина, обратная периоду – частота (число полных колебаний в единицу времени). Амплитуда ритма – разность между максимальным или (минимальным) значением процесса и его средним уровнем. Фаза характеризует состояние колебательного процесса по отношению к оси времени и определяется отрезком времени от какой-либо точки отсчета до условного момента – начало ритма. Время наибольшего значения ритма характеризуется как его акрофаза (Катинас Г.С., Моисеева Н.И., 1980). К релятивным параметрам биоритма следует отнести и силу (или степень) резонансного взаимодействия. умеренную Выделяют чрезмерную и слабую его градация (гиперсинхронизацию), (мезосинхронизацию) (гипосинхронизацию). Это релятивный параметр, так как устанавливается на основании представлений о норме степени резонансного взаимодействия. Признаками резонансного взаимодействия могут также служить: сила периодического взаимодействия, ширина полосы синхронизации, амплитуды колебаний, степень соизмеримости их периодов, форма распределения их частот и фаз, процент синхронных (синфазных) колебаний и др. т.е. это многокритериальный параметр биоритма (Aschoff J.,Wever R.,1962;

Halberg F. et.al. 1973). Гиперсинхронизация на уровне целого организма проявляется при усилении внешних воздействий, вызывающих резонансные эффекты. Наоборот, их ослабление обусловливает гипосинхроназацию. Согласно Б.С. Алякринскому (1980), такое ослабление ведет к развитию (частичного) десинхроноза или даже парциального тотального, иными словами, - к рассогласованию отдельных или всех звеньев циркадиальной организации. Термин гиперсинхронизация широко используется в электроэнцефалографии для обозначения высокоамплитудных ритмов, регистрируемых одновременно во многих отделах мозга (Казначеев В.П., 1980). Факт наличия главных и второстепенных, ведущих и ведомых осцилляторов позволяет различать направление и уровень синхронизации. Синхронизацию можно назвать односторонней (унисихронизацией), когда ведомый осциллятор никак не влияет на ведущий, неравносторонней (домисинхронихацией), если асимметрия взаимодействия достаточно четко выражена, и равносторонней (амбисинхронизацией), когда различия практически отсутствуют (Rietveld W.J. et.al. 1993;

Stenberg H et.al. 1995;

Hasting M.N. et.al,1998). Очевидным примером односторонней синхронизации служит реакция биоритмов на абиотические сигналы времени (затягивание ритмов, захват частоты при искусственной стимуляции деятельности сердца, нейрона и пр.). Неравносторонняя синхронизация часто обнаруживается при взаимодействии биологических колебаний с близкими частотами известной закономерностью - в соответствии с (Гудвин Б., 1966), преимущество имеет наиболее быстрый осциллятор, хотя и его частота не остается прежней (уменьшается). Равносторонняя синхронизация соответствует понятию синталанзиса (взаимной синхронизации), введенному R. Wever (1980) для описания поведения популяции идентичных осцилляторов. Иерархию резонансных воздействий и взаимодействий можно различить путем фиксации рассматриваемого хроноструктурного уровня. Большинство доступных исследованию биологических колебаний одновременно находится в состоянии внешне-, меж- и внутри - параметрической синхронизации (экстра, интер и интрасинхронизации). Первая обусловлена управляющими воздействиями, вторая – взаимодействиями регистрируемых колебаний, третья – их внутренней временной самоорганизацией (Aschoff J.,1969;

Dalgleish T. et.al. 1996). Например, на уровне функциональных сохранения синхронности последних при систем организма были десинхронизации первых выделены внутри- и межсистемные параметры и показана возможность (Моисеева Н.И., 1978). Другой пример – водитель ритма сердца. Являясь результатом внутрипараметрической синхронизации активностей отдельных клеток сино – атриального узла, он находится в состоянии межпараметрической синхронизации с автономными водителями ритма других отделов и внешнепараметрической – с ритмическими сигналами, идущими от центральной нервной системы. Несколько иное деление следует выбирать при рассмотрении работы сердца в целом: на примере отдельно взятой кардиограммы исследуется внутрипараметрическая синхронизация, при ее сопоставлении с реограммами других частей тела – межпараметрическая синхронизация (Shepad R.J., 1980). Классификационным параметром может служить взаимодействующих колебаний. отношение частот синхронизация Равнопериодическая (эквисинхронизация) является наиболее обычной. Наряду с ней возможна кратно периодическая синхронизация (мультисинхронизация), когда частота одного осциллятора превышает частоту других в 2, 3 и более раз. Наименее вероятна дробно-периодическая синхронизация (партисинхронизация), при которой соотношение частот выражается рациональной дробью: 2/3, 3/4 и т. д. (Cagnacci A. 1996). Исследования Ю. Ашоффа и Р. Вивера (Ашофф Ю., Вивер Р., 1984) показывают, что при длительной изоляции от внешних задатчиков времени у многих людей наблюдается диссоциация циркадианных ритмов на две группы. К первой группе относится ЦР ректальной температуры, ко второй ЦР сна – бодрствования. Ритмы последней группы могут сильно изменять период (до 12-13 и 48-53 ч) и синхронизироваться с ритмами первой группы (средний период – 25ч) в отношениях 1:2 и 2:1. Не исключена также возможность возникновения дробно-периодической синхронизации в отношении 2:3 (15-17ч), 3:4 (18-20ч), 4:3 (32-39ч) и 8:3 (63-67ч), так как указанные периоды преобладают над 10-15-,20-30- и 40-60- часовыми (Dabrovska E. et.al.1996). Рассогласование ритмов между собой или с внешними датчиками времени рассматривается как десинхроноз и характеризуется как состояние поиска адаптации (Халберг Ф., 1964;

Агаджанян Н.А. и др., 1998;

Степанова С.И., Галичий В.А., 2000). Возможно либо успешное завершение синхронизации ритмов –физиологический десинхроноз, либо развитие патологии - патологический десинхроноз (Хетагурова Л.Г., 2000). В качестве примера постоянного нарушения синхронизации суточных ритмов можно привести наблюдения за секрецией мелатонина у слепых (Lani A., Rossi V., Mecacci L., 1983.). У здоровых людей эти колебания участвуют в фотопериодическом контроле циркадиальной системы и имеют максимум в ночное время. У некоторых больных пациентов, несмотря на режим сна, максимум оказался сдвинутым на более ранние или более поздние часы. Период ритма был равен 24 часам (десинхронизация) Общеизвестным либо был свободнотекущим (асинхронизация). примером асинхронизации может служить переходный процесс, возникающий после значительного трансмеридианого перемещения (Матюхин В.А. и др., 1976). Систематизация биоритмов базируется на величине их основного параметра - частоты. Ведущая роль циркадианных (околосуточных) ритмов (circa - вокруг, около;

dies - день) послужила основанием для подразделения всего спектра на ультрадианные ритмы (с периодами короче циркадианных) и инфрадианные ритмы (с периодами длиннее циркадианных) (Халберг Ф., 1972;

Ашофф Ю., 1984). Биоритмы разделены на 3 диапазона. Каждый диапазон включает в себя несколько поддиапазонов, ультрадианные (0,5час<Т<20 час);

среднечастотные (20 час<Т<28 час);

инфрадианные (28 час<Т<8 -суток);

низкочастотные - циркасептальные (Т около 14 суток), циркавигинтидианные (Т около 20 суток), циркатригинтидианные (Т около 30 суток), цирканнуальные (Т около 1 года и больше). Существуют и другие классификации ритмов в зависимости от их частот (Kleinpeter G.1995). Суточные изменения физиологических функций составляют замкнутые устойчивые циклы с периодом, стремящимся к 24 часам (Брюс В., 1964;

Wever R., 1972, 1980;

Freivalds A.et al, 1983). Всякие отклонения от этой величины в ту или другую сторону невелики и зависят от количества перерабатываемой организмом информации и соответствующего расхода энергии, от так называемой энергоинформационной стоимости цикла (Степанова С.И., 1971). В настоящее время суточным ритмам придается чрезвычайно важное значение при изучении живых систем. По мнению многих авторов, эволюция живых систем на земле проходила в условиях ритмичности, обусловленной вращением планеты. Суточный ритм стал одним из окружающих свойств живых организмов, основой их организации (Matouseks J., Barcal R., 1973;

Агаджанян Н.А., 1978). Задача развития циркадианной системы – формирование оптимально надежной биосистемы, обладающей максимумом В.П. и др., 2000). Инфрадианные (сверхсуточные) ритмы, которые включают в себя циркасептидианные (околонедельные) и циркадисептидианные (околодвухнедельные) ритмы отражают колебательные процессы на уровне отдельных физиологических систем и целостного организма. Инфрадианные ритмы, в свою очередь, модулируют циркадианные ритмы, вследствие чего суточные значения функций доводятся до своего максимума не ежедневно, а лишь в определенную фазу многодневного ритма (Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Постный В.С., 1985). Таким образом, существующие данные позволяют допускать наличие связи между циркадианными, инфрадианными и низкочастотными ритмами. Наличие связей между ультрадианными и циркадианными ритмами не столь хорошо аргументировано. Известные нам литературные данные могут быть интерпретированы в пользу предположения о том, что за генерацию ультрадианных и циркадианных ритмов отвечают одни и те же механизмы (Aschoff J. et.al. 1978;

Fuller Ch.A. 1994). В частности, согласно гипотезе Э. Бюннинга (1961) в организме имеется время отсчитывающая система с периодом близким к 24 часам. По его мнению, эта система лежит в основе многих ультрадианных периодичностей, свойственных организму. В последние годы эта гипотеза получает экспериментальное подтверждение. Ритмы высокой частоты (с Т до 0,5час) отражают колебания интенсивности биохимических процессов в физиологических системах (колебания на молекулярном уровне, ритмы электроэнцефалограммы, количества здоровья (Агаджанян Н.А. и др., 1998;

Сюткина Е.В., Григорьев А.Э., 2000;

Рыбаков кардиоритм, дыхание, перистальтика кишечника). Ультрадианные ритмы (с Т от 0,5 час до 20 час) связываются обычно с нейрогуморальной регуляцией обмена веществ. Циркадианные ритмы обнаруживают на всех уровнях организации: от клеток до целостного организма. Циркадианный ритм модулирует заключается высокочастотные в обеспечении ритмы. высокой Физиологический активности, смысл его выносливости, работоспособности человека днем и состояние отдыха, восстановительных процессов ночью (Борисова И.Ю. и др., 1981;

Mecacci L., Zani A., 1983);

Суточные колебания выявлены практически для всех показателей физиологических функций (Руттенбург С.О., Слоним А.Д., 1976;

Hildebrandt G., 1979;

Aschoff J., Wever R., 1980). В частности, суточный цикл налагает свой отпечаток на регуляцию деления клеток (Гудвин Б., 1966;

Романов Ю.А., Рыбаков В.П., Автандилов Г.Г., 1973;

Катинас Г.С. и др., 1980), фазы сердечного цикла (Оранский И.Е.,1977), величину артериального давления (Лапаев И.И. и др., 1979;

Theurer K.E., 1984). Изменения в протекании различных физиологических процессов имеют место и на протяжении года – сезонные (цирканнуальные) ритмы (Вогралик В.Г., Сальцева М.Т., 1970;

Голиков А. П., Голиков П. П., 1973;

Сакамото – Момияма М., 1980 и др.). Сезонные колебания функционального состояния и работоспособности человека обуславливаются внешними экзогенными факторами (сменой времени года), в то же время наблюдается случаи перестройки сезонного ритма при длительном (в течение нескольких лет) навязывании определенного режима профессиональной деятельности (Сапега В.Д., 1972;

Туркменов М.Т., Абдылдабеков Т.К., 1982). Наряду с сезонными изменениями возможностей человека, обусловленными внешними условиями, имеются сообщения о наличии эндогенного годового цикла (Aschoff J., 1981): отмечен, например, наибольший прирост показателей антропометрии, силовой выносливости и спортивных результатов в 1-й, 6-й, 9-й, 10-й месяц от даты рождения, а так же увеличение количества случаев возникновения заболеваний и их неблагоприятного исхода в 12-й месяц (Шапошникова В.И., 1984). В литературе приводятся сведения о существовании многолетних ритмов (Халберг Ф., 1972;

Уорд Р., 1974). В частности, указывается на чередование в онтогенезе периодов повышенного генетического контроля, когда мера наследуемости признака имеет свой максимум, и период повышенной сензитивности к влиянию факторов среды, когда показатель наследуемости имеет свой минимум. Выделяются периоды бурных и сниженных темпов роста в индивидуальном развитии (Гладышева А.А., 1969;

Аршавский И.А., 1982). Изменение физических возможностей человека в процессе многолетней тренировки обнаруживает ритм с периодом в 3 года у мужчин и 2 года у женщин (Шапошникова В.И., 1984). Экзогенная природа многолетних колебаний физического развития человека связывается с 2-летними циклами солнечной активности, причем в годы максимума активности наблюдается замедление ростовых признаков, в годы минимума - всплеск акселерации (Чижевский А.Л., 1976;

Никитюк Б.А., Алпатов А.М., 1979). Присутствие в организме широкого диапазона ритмов ставит задачу изучения соотношений и взаимодействий, поскольку весь диапазон ритмов регистрируется на одном априори можно постулировать наличие взаимосвязей между ритмами внутри диапазона (Смирнов К.М.,1980). В большинстве работ внимание в первую очередь направлено на исследование цикадных (околосуточных) ритмов, которые "являются неотъемлемым свойством живых систем, и составляют основу их организации" (Питтендрих К., 1984). В этой связи изучение околосуточных колебаний имеет большое практическое значение. Нарушение циркадианной организации физиологических функций нередко оказывается причиной резкого ухудшения функционального состояния человека после трансмеридианного и транспараллельного перемещения (Макаров В.И., 1977), в условиях орбитального полета и длительной изоляции (Алякринский Б.С., 1975;

Степанова С.И., 1980), при определенных режимах трудовой деятельности (Слоним А.Д., 1976), при эмоциональном стрессе (Моисеева Н.И., Сысуев В.М., 1981.) и при некоторых формах патологии (Романов Ю.А. и др., 1973). Однако, поразительной несмотря быстротой, на то, что накопление что опытных и экспериментальных данных в области биоритмологии происходит с легко заметить, подавляющее число исследований носит «нарративный» характер – это изложение фактов, которые в силу многообразия и сложность биологических явлений всегда имеют элемент новизны, но мало чем способствуют решению фундаментальных проблем, стоящих перед биоритмологией (Aschoff J. et.al. 1975;

Moore R.J.1997). В связи с этим особую актуальность приобретает поиск ключа, который соединил бы уровень целостности и аналитический уровень ее получения. По мнению П. К. Анохина (1975), это и есть та кардинальная проблема, которая продолжает стоять не только в мировоззренческом плане, но и носит чисто практический характер. При этом особенно важно исследование синхронности как формы самоорганизации биологических процессов во времени, что, несомненно, требует системного подхода. 1.2. Механизмы генерации биологической ритмики в организме. Согласно современным представлениям, за генерацию наблюдаемого множества ритмов несет ответственность не один внутренний осциллятор, а система осцилляторов (Wever R., 1972;

Ashoff J., Sulzman F., 1979;

Wever R., 1980;

). По мнению К. Питтендриха (1984) циркадианную организацию необходимо представлять как популяцию автономных осцилляторов, каждый из которых генерирует тот или иной функциональный физиологический ритм. Таким образом, главной чертой физиологической организации становится система коммуникаций между автономными осцилляторами.

Основная функция этой физиологической организации состоит не в возбуждении колебаний, а в согласовании по частоте и фазе колебательных активностей, внутренне присущих отдельным подсистемам. Основными экспериментальными фактами, приводящими к идее о многоосциляторности циркадианной организации, является регистрация суточных ритмов в отдельных органах, тканях, а так же обнаружение явления внутренней десинхронизации функции, дающей аргументы в пользу многоосциляторных моделей при исследованиях in vivo (Sulzman F., 1979;

Ashoff J., Wever R, 1980;

Studenski R., 1981). Положение циркадной об иерархическом организации мультиосциляторном получено при принципе временной исследовании синхронизующей роли света, магнитного поля, двигательной активности, времени кормления к ритму гормонов и фермента (Aschoff J., 1980;

Quigley V., 1981;

Нейман Д., 1984). Нейрогормональные бесконечно меняющейся механизмы окружающей осуществляют среде, а с суточные другой ритмы, стороны, определяя с одной стороны, высокую степень адаптации организма к интегрируют и координируют все функциональные циркадные системы, начиная от ритма митозов и заканчивая сложнейшими поведенческими актами (Романов Ю.А., Рыбаков В.П., 1973;

Баевский Р.М., 1979;

Halberg F.et al., 1983 и др.). Ритмы нервной системы обеспечивают эндогенный ритм сна и бодрствования, определяют в целом ритмы возбуждения и торможения в организме, а периодические колебания электролитического и гормонального состава внутренней среды являются тем основным фоном, на котором совершается все физиологические процессы в живой системе (Wever R., 1980). У человека и животных выделяют три типа биологических часов: центральные, локализуются в Гомеостатические гомеостатические, гипоталамусе, связаны, с периферические. таламусе, ретикулярной деятельностью Центральные формации. желез, эндокринных периферические с различными тканями. Промежуточные и конечные осцилляторы "пейсмекер" текущих обладают подстраивает собственной их по в ритмичностью. Центральный влияния фазе. Дифференциация центрального осциллятора околосуточных вызывает проявление независимых свободно ритмов периферических осцилляторных механизмах (Marotte N., Timbal J., 1982). Сочетание в организме автономного ритма отдельных эндокринных органов с наличием механизма и путей синхронизации со стороны центральных систем согласуется с концепцией Питтендриха (1984) о том, что более центральные элементы не возбуждают колебания в более периферических элементах, а лишь синхронизируют по частоте и фазе активность, присущую отдельным подсистемам. Халбepг (Halberg F.et al, 1983) рассматривает физиологические ритмы человека как сложение относительно автономных ритмов ЦНС, а также клеточных и гуморальных. Вся временная структура организма рассматривается автором как функциональное взаимодействие нервных гормональных и клеточных влияний. У млекопитающих и человека локализацию центральных механизмов "биологических" часов связывают с гипоталамо-гипофизарной системой регуляции (Колпаков М.Г., 1974;

Алякринский Б.С., 1975;

Баевский Р.М., 1979;

Halberg F.et al., 1983). Структуры гипоталамуса, обеспечивающие единство нервного и гуморального важнейшим выраженный механизма звеном суточный ядра регуляции ритм функций организма, активности на являются часов: нейронов ритмическое центрального механизма секреторной "биологических" крупноклеточного гипоталамуса влияет функционирование системы гипофиз-надпочечники, а отсюда на многие подсистемы организма (Hildebrandt G., 1981). Одним из основных осцилляторов многоосцилляторной системы млекопитающих являются супрахизматические ядра (СХЯ) гипоталамуса (Сорокин А.А., 1981). По мнению Rippman (1978), СХЯ ответственные за координацию работы всех основных осцилляторов многоосцилляторной системы. В настоящее время, по-видимому, можно считать, что СХЯ гипоталамуса является основным осциллятором циркадианной функции организма (Ladou J. et al, 1980;

Marotte H., Timbal J., 1982), который затягивается внешними ритмами освещения. Об этом говорят следующие экспериментальные факты. Во-первых, СХЯ имеют непосредственный доступ к информации о внешних световых условиях, сигналы о которых поступают по ретиногипоталомическому тракту (РГТ). Нарушения целостности основного или дополнительного оптических трактов за хиазмой не приводит ни к существенному изменению суточных ритмов, ни к прекращению их затягивания внешними ритмам освещения, тогда как перегрузка РГТ, при условии целостности всей остальной оптической системы приводит к прекращению затягивания суточных ритмов внешними циклами освещения (Kobielski В., 1976;

Paabo S., Karpman M., 1981). Во- вторых, попытки деструкции СХЯ приводят к нарушению многих циркадианных ритмов у грызунов, в том числе кортикостерона в надпочечниках, эпифизарной N- ацетилтрансферазы, питьевого поведения и потребления пищи, локомоторной активности, сна и бодрствования, температуры мозга и тела, частоты сердцебиений ( Hildebrand G.1981;

Enright 1, 1981). В – третьих, разрушения СХЯ на второй день постанальной жизни, то есть до начала иннервации волокнами PГT (Clay M., 1983) показало, что в этом случае циркадианные ритмы локомоторной активности и питьевого поведения не устанавливаются, по крайней мере, до 115- го дня постоянной жизни (Enright J., 1981;

Schacke P., 1983). Это свидетельствует о том, что иннервация СХЯ РГТ несущественна для развития эндогенно генерируемой циркадианной ритмичности и подчеркивает, что СХЯ является критическим, элементом необходимым для становления ритмов в этногенезе. В четвертых, СХЯ является автономичным циркадианным осциллятором, что показано в экспериментах с изоляцией СХЯ in vivo. Clay (1983) изучал суточные ритмы электрической активности различных отделов мозга у интактных крыс и у крыс с изолированным СХЯ. Хирургическая изоляция приводила к полному разрыву всех нервных связей части гипоталамуса, содержащей СХЯ, с остальными отделами мозга. Результаты экспериментов показали, что у интактных животных регистрируется отчетливый ритм электрической активности во всех исследованных отделах мозга, а у оперированных животных суточный ритм фиксировался только в "островке", содержащем СХЯ (Roelfsema F.1987). Во всех вышеописанных экспериментах повреждались те или иные участки ЦНС. Используя, как показатель уровня функциональной активности, потребление СХЯ глюкозы, Schlegel Th., Hecht К., (1976) отметили, что потребление глюкозы интактными СХЯ у крыс является функцией, как времени дня, так и внешнего освещения. Это совместимо с представлением, что СХЯ гипоталамуса у млекопитающих является эндогенным осциллятором, который синхронизируется внешними ритмами освещения. Возможно, способ взаимодействия осциллятора, локализованного в СХЯ гипоталамуса, с остальной на примере циркадианной организацией СХЯ с можно эпифизом проиллюстрировать взаимодействия млекопитающих. Рассмотрение этого взаимодействия приводит к мысли, что эпифиз млекопитающих является нейроэндокринным преобразованием сигналов, поступающих от СХЯ, в колебания биологически активных веществ в крови, которые в дальнейшем могут быть использованы для согласования работы остальных осцилляторов циркадианной организации с внешними ритмами освещения (Brown F. A., 1976;

Clay M., 1983).

Приведенные литературные данные позволяют считать СХЯ гипоталамуса у грызунов существенной частью часового механизма. С супрахиозматическими ядрами гипоталамуса связана также генерация ультрадианных ритмов. Применяя спектральный анализ к длинным записям двигательной активности хомячка с разрушенными СХЯ. A. Restoin, (1983) показал, часов. Ультрадианные ритмы регистрируются, по-видимому, в тех случаях, когда СХЯ уничтожается не полностью. Tatai K.(1977) на примере животных показал, что при полном разрушении СХЯ спектр ритмов питьевого поведения и локомоторной активности практически не отличается от спектра чисто случайного процесса. Trankaus S., Book А., (1982) совместили изучение "расщепления" суточных ритмов питания, питьевого поведения и электрической самостимуляции мозга у крыс, содержащихся при постоянном освещении, с разрушением гипоталамуса. Проведенный ими спектральный анализ показал, что при длительном содержании крыс в условиях постоянного освещения в изученных функциях регистрируется ультрадианные составляющие с периодом 6, 8, 12 часов. Если же у крысы провести полное разрушение СХЯ, то "расщепление" исчезает и животное демонстрирует полную аритмию. Приведенное наблюдение подчеркивает мысль, что ультрадианные ритмы наблюдаются при неполном нарушении функции СХЯ и их генезис связан с теми же структурами, которые ответственны за генерацию циркадианных ритмов. Как уже говорилось, гипоталамо-гипофизарное звено центрального механизма "биологических" часов тесно связано с эпифизом. В ряде работ показано, что эпифиз, активно функционирующий в течение всей жизни, способен в ответ на нервные импульсы, поступающие от сетчатки глаза, выделять серотонин и другие биологические вещества (Jacobs A., Kendall V., 1972). Установлено, что суточные ритмы числа митозов, уровня что часто исследуемые животные становятся не просто аритмичными, а генерируют ультрадианные ритмы с периодами 8 или кортикостероидов, серотонина и мелатонина, количество липидов и гликогена тесно связаны с изменением суточной периодичности эпифиза (Dahlgren K., 1981). Гормоны эпифиза через кровеносную систему и церебральную жидкость поступают в гипоталамус и модулируют его секреторную активность в зависимости от освещенности внешней среды (Слоним А.Д., 1976;

Сорокин А.А., 1981;

Батурин В.А., 2003). У человека и животных способность отсчитывать время, тесно связана с возможностью вырабатывать условный рефлекс на время, то есть локализация центральных механизмов "биологических" часов должна распространяться и на структуры коры больших полушарий (Павлов И.П., 1951). Важным компонентом центральной ритмрегулирующей системы служит эпифиз (шишковидная железа), который является эндокринным модулятором и препятствует быстрой дезорганизации ЦР при изменении фотопериода (Питтендрих К., 1984;

Арушанян Э.Б., 1996;

Алпатов А.М., 2000;

Арушанян Э.Б., Бейер Э.В., 1998, 2000). Таким образом, центральный механизм "биологических" часов высших животных и человека можно представить как динамическую систему, объединяющую постоянное звено обязательной гипоталамо-гипофизарной регуляции, эпифиз и гибкие пластические звенья, включающие в себя анализаторные и интегральные зоны больших полушарий. При каждом акте нервной высшей деятельности имеет место отсчет времени, осуществляемый этой динамической системой (Ficke A., Lecman T., 1964). Роль "периферического" водителя ритма физиологических процессов и внутриклеточных функций в значительной мере выполняют надпочечниковые железы, обладающие в свою очередь выраженным суточным ритмом выработки кортикостероидов, адреналина и норадреналина (Колпаков М.Г., 1974).

У человека при нормальном чередовании периодов сон - бодрствование циркадные колебания уровня кортикостероидов характеризуется пиком их концентрации в крови и в моче в ранние утренние часы, совпадающие с периодом физической и психической активности организма (Berger J., Minow N., 1984). У животных, ведущих ночной и сумеречный образ жизни, максимальная концентрация кортикостерона в плазме крови обнаруживается в дневные или вечерние часы суток, а минимум гормонов отмечается в утреннее время (Brawn F., 1976). Надпочечники могут выступать в роли своеобразного метронома или гуморального датчика времени и периодических функций некоторых периферических процессов (Колпаков, 1974;

Halberg F., 1983). Способность гипофизарно-надпочечникового комплекса отвечать на ритмические воздействия внешней середы характеризует саморегуляторные свойства организма, изменения в его чувствительности и лабильности на протяжении суток (Колпаков М.Г. и др., 1974;

Казначеев В.П., 1980). В формировании циркадных изменений уровня кортикостероидов в крови и надпочечников существенную роль играют суточные колебания выработки гипофизарно-гипоталамических факторов (Штругольд Г., Хейг Г., 1975). Многочисленными передних отделов в исследованиями медиобазальный показано, гипоталамус, что сигналы, после регулирующие суточные ритмы АКТГ и кортикостероидов, поступают из поскольку билатерального разрушения паравентрикулярной зоны у крыс цикадный ритм корткостерона в крови исчезает (Kuhne K., Zerbes N., 1983). При изучении циркадных изменений содержание нейросекреторного материала в гипоталамусе обнаружено значительное влияние со стороны ЦНС на регуляцию циркадной периодичности надпочечников, уже доказано, что существует параллельный нервный входной канал к коре надпочечников, который может регулировать секрецию кортизола, не зависимо от концентрации АКТГ (Kadzielska E., 1981).

Суточная периферических периодичность звеньев в функционировании предполагает центральных и ГГНС наличие выраженной синхронизации циркадного ритма гормонов человека и животных с внешними факторами. Во многих экспериментальных исследованиях описана важная роль, фотопирфодики в формировании циркадного ритма адренокартикальной активности в синхронизации с факторами внешней среды всех трех звеньев ГГНС (Парин В.В. с соавт., 1970;

Сорокин А.А., 1981;

Aschoff J., 1980). При инверсии ритма освещения наиболее быстро перестраиваются циркадные ритмы концентрации кортикостироидов в крови, ритм секреции АКТГ (Halberg F. et al., 1983), а наименьшей скоростью перестройки характеризуется ритм реактивности коры надпочечников по отношению к АКТГ. После изменения светового режима организм испытывает кратковременную десинхронизацию (Питтендрих К., 1984;

Halberg F.et al., 1983), в результате которой железа находясь в другой фазе ритма, вырабатывает гормоны, в орган- мишень. (Ашофф Ю., 1984;

Яковлев В.А., Бобров В.М., Ващенков В.М., 2000). При изменении положения светового цикла относительно режима сна бодрствования у мужчин в ряде исследований отмечалось смещение предпробудного пика концентрации в 17- ОКС в крови, на такой же угол, позволяя заключить, что время перехода от света к темноте является важнейшим датчиком времени в отношении различных физиологических функций (Gasparjan S., 1979). Если в лабораторных условиях основным синхронизатором является чередование светтемнота, то у человека существенное значение приобретает цикл "работа- отдых". В условиях диссоциации цикла сна и бодрствования из светотемнового режима, ритм покоя и активности обладает более сильным затягивающим действием на ритм кортикостероидной функции, чем изменения фотопериодического режима (Enright J., 1981;

Hilts P., 1982).

Для секреции кортизола - гомеостатического и адаптивного гормона, участвующего в регуляции гликемии, небезразличным является режим потребления пищи: в момент приема пищи наблюдается повышение концентрации глюкокортикоидов в крови. При ограничении времени приема пищи, ослепления грызунов, либо постепенном освещении, усиливается затягивание ритма кортикостерона ритмом кормления и питья, и питание становится доминирующим внешним синхронизатором по отношению к освещенности (Сорокин А.А., 1981;

Ashoff J., 1981). Введение глюкокортикоида, независимо от времени инъекции, также приводит к мультипликации ритмов, причем, утренние инъекции кортикостероидов интактным крысам приводят к большему усилению ультрадианных составляющих в ритмической структуре организма, чем вечерние (Менакер М., Бинкли С., 1984). Анализ литературы позволяет сделать вывод о том, что ультрадианная ритмичность в многоклеточной системе усиливается при нарушении связи между ультрадианными активности и периферическими гормонального от звеньями с ритмической напряжением в крови структуры (Катинас Г.С., 1980), а также в ситуациях связанных, судя по повышению Из звена, нейроэндокринной регуляторной системы (Кардашева А.С., 1973). функций, зависящих суточных колебаний глюкокортикоидов, можно выделить ритмы митотического деления клеток, содержания форменных элементов крови, устойчивость организма к гипоксии (Агаджанян Н.А., 1967), потребление кислорода мышцами (Федоров В.И., 1973), физической работоспособности (Виру А.А., 1980). Ритм глюкокортикоидов может влиять на периодичность выделения у крыс кальция и фосфатов с мочой, так как адреналэктомия и равномерное введение кортизола в течение суток устраняют колебания в экскреции этих ионов. Обнаружено, что с суточными коррелирует колебаниями увеличение концентрации концентрации кортикостероидных гормонов глюкозы в плазме крови (Shepard, 1980). В ряде работ отмечается существенная роль глюкокортикоидов в формировании суточного ритма глюкогена в печени и суточных колебаний концентрации основных ферментов глюконеогенеза (Vercellotti E., 1982;

Wever R., 1983). Глюкокортикоиды обладают мембранными эффектами, что приводит к изменению электролитного обмена в нервных клетках и, в конечном итоге, отражается на возбудимости нервных тканей в течение суток (Гайтон А., 1969;

Емельянов И.П., 1976). Значительное число исследований посвящено изучению роли циркадного ритма глюкокоркоидных гормонов во временной организации уровня двигательной активности человека и животных (Кендалл М., Стюарт А., 1976). Вместе с тем, данные, характеризующие особенности циркадной организации гормонально - зависимых функций, носят противоречивый характер и их можно сгруппировать в зависимости от зафиксированной фазовой структуры. При освещении с 06 до 18 часов, максимум глюкозы у голодавших и сытых крыс был обнаружен в вечерние и ночные часы. В большей части исследований указывается на максимальный уровень гликемии в утреннее время суток (La Dou J., 1980;

Marotte N. Timbal J., 1982). У здоровых не голодающих людей, как правило, не удается выявить достоверного ритма концентрации сахара в крови, однако, в некоторых работах обнаружен статически значимый утренний подъем гликемии (Lani A., Rossi B., Mecacci L., 1983;

Wever R., 1983). Глюкокортикоиды и соматотропный гормон гипофиза оказывают выраженный контринсулярный эффект на обмен жиров, способствуя их мобилизации из жировых депо, однако, результаты исследований, касающиеся приуроченности процессов липолиза и липогенеза к фазе максимальной секреции катехоламинов и глюкокортикоидов, достаточно противоречивы. (Губин Г.Д., Герловин Е.Ш., 1980) показали, что у мышей, крыс, кроликов, наименьшее количество липидных включений в гепатоцитах отмечается ночью, наибольшее - днем. Ритм липидных запасов в печени находится в противофазе по отношению к суточным колебаниям концентрации гликогена. В ряде других исследований, ночные часы суток, совпадающие с наибольшим потреблением корма, рассматриваются как фаза липогенеза, а к стадии дневного покоя у сумеречных животных приурочиваются процессы липолиза (Schacke P., 1983). В основе циркадианных ритмов лежит комплекс внешних и внутренних причин, которые можно объединить в три группы, различающихся по механизму действия: 1) адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний параметров окружающей среды и прежде всего температуры, качественного и количественного состава пищи (Хауэншильд К., 1964;

Сушко Е.П., 1982;

Berger et al, 1984);

2) реакции на сигнальные факторы среды и продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи (Казначеев В.П., 1980;

Меерсон Ф.З., 1980;

Broun F., 1976);

3) эндогенные механизмы сезонных биоритмов, действие которых обеспечивает приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды по принципу опережающего отражения действительности (Mecacci L., Zania A., 1983). Сезонные колебания, многих физиологических и биохимических процессов можно объяснить с позиции индивидуальной адаптации к теплу и холоду. У многих видов животных индивидуальная адаптация к холоду сопровождается теплоотдачи увеличением теплоизоляции наружных покровов в результате накопления подкожного жира. Одновременно со снижением происходит перестройка организмов теплообразования, направленная на повышение теплового эффекта многих энергозависимых процессов (Селиверстова Г.П., Оранский И.Е., 1981). При адаптации к холоду меняется субстратное обеспечение энергетического метаболизма. Среди интермедиатов цикла Кребса интенсивно используется янтарная кислота, возрастает также вклад липидов в биоэнергетические процессы и снижается использование углеводов (Саркисов Г.С., 1977) Эндокринным механизмам принадлежит ведущее место в конструкции сезонных биологических часов, поскольку широко известна роль гормонов в регуляции метаболических процессов на уровне генетического аппарата ферментных систем и клеточных мембран (Aschoff J., Wever R., 1980). Включение, эндокринных факторов в контур регуляции метаболической' активности, за счет гормональной индукции ферментов повышает надежность функционирования биосистемы, так как в этом случае ритм клеточных процессов контролируется внутренними механизмами и в меньшей степени зависит от случайных воздействий внешней среды (Niederberger M., 1982). Под контролем нейроэндокринной системы находятся изменения химической терморегуляции. Повышение энергообмена при адаптации к холоду в значительной мере обусловлено действием гормонов щитовидной железы и катехоламинов (Пасынкова А.В., 1980;

Сорокин А.А., 1981). Высокая температура создает предпосылки для дегидратации организма и приводит к увеличению антидиуретического гормона и секреции альтостерона (Колпаков М.Г., 1974;

Сушко Е.П., 1982). Многим травоядным животным свойственны сезонные изменения нейроэндокринных механизмов регуляции 1974). По мере совершенствования биоритмологических механизмов в ходе эволюционного развития животных вместе с приспособительными реакциями на изменение таких существенных параметров как температура, кормовые условия и др., все большее значение приобретали реакции организма на действие сигнальных факторов среды. Многое в механизме их действия остается неясным. Вместе с тем установлено, что в формировании адаптивных изменений структурнофункционального состояния, развивающегося при действии сезонных датчиков времени осуществляется в результате изменения структуры циркадных ритмов эффекторных и водносолевого гомеостаза, причиной которых является различное содержание электролитов в растительном корме (Колпаков М.Г., нейроэндокринных регуляторных систем организма (Меерсон Ф.З., 1968;

Колпаков М.Г.,1974;

Казначеев В.П., 1980). Сезонные ритмы человека и животных тесно взаимодействуют с циркадианными ритмами, что приводит к систематическим изменениям циркадианных акрофаз, амплитуд или сердечных уровней. Такие изменения циркадианных параметров были установлены в ряде работ (Mills J., Waterhouse L., 1978). В литературе стали появляться сведения о годовых колебаниях эндокринных и метаболических процессов у животных, находящихся в условиях постоянного фотопериода и температуры, свидетельствующие о взаимосвязи между функцией и генетическим аппаратом клетки. Эта связь приводит к формированию устойчивых структурных изменений эффекторных органов и обеспечивает новый уровень функциональных возможностей тех систем организма, которые испытывают основную нагрузку при изменении условий среды или образа жизни (Leni et al., 1983). Накопленные к настоящему времени экспериментальные факты не вызывают сомнения в существовании эндогенных механизмов сезонных ритмов. Однако, практически ничего не известно ни о локализации биологических часов, ни о принципах их действия в сезонном аспекте (Деряпа Н.Р. и др., 1985). Перспективным направлением поиска являются исследования сезонных колебаний гипоталамо-гипофизарно-нейросекретарной системы, играющих важную роль в мобилизации приспособительных реакции организма в ответ на резкую смену экологической ситуации. Супрахиазматические ядра гипоталамуса являются одним из ключевых структур в эндогенном механизме циркануальных ритмов и совместно с эпифизом они играют важную роль в обмене мозговых индоламинов, которые в свою очередь участвуют в регуляции репродуктивных функций организма. Показано, что у крыс, находящихся в условиях постоянного фотопериода (12с: 12т) отмечались закономерные колебания скорости поглощения серотонина клетками СХЯ с максимумом в июле - августе и минимумом в январе - апреле (Marker K., 1981). Период активизации гипоталамо – гипофизарно-нейросекреторной системы у грызунов начинается в январе, что проявляется в редукции нейросекреторного материала, в увеличении объемов ядрышек и ядер нейросекреторных клеток. Максимум функциональной активности нейросекреторной системы отмечается в марте- апреле и в последующий период максимальной двигательной и половой активности (Quigley B., 1981). Летом и осенью отмечается постепенное уменьшение активности нейросекреторной системы, снижается выведение гормонов, достигая своего минимума в декабре (Колпаков М.Г. и др., 1974). Предположение о локализации в СХЯ механизма автогенерации циркануальных биоритмов представляется весьма интересным, поскольку эти же структуры обеспечивают "слежение" за сезонными изменениями фотопериодизма (Голиков А.П., Голиков П.П., 1973;

Колпаков М.Г. и др., 1974). Активизация аденогипофиза начинается в период зимней спячки, однако, секреция АКТГ в этот период отсутствует. Весной отмечается максимальное количество базофилов в аденогипофизе, а к осени наблюдается его постепенная инволюция (Brown, 1976). Отмечены существенные сезонные различия в концентрации кортикостероидных гормонов периферической крови, в весе надпочечников и их реактивности к различного рода стимулам (Яковлев Н.Н., 1960;

Голиков А.П., Голиков П.П., 1973). У мышей и крыс минимальный вес надпочечников отмечается зимой, а максимальный летом, причем закономерности сезонных: изменений веса надпочечников у животных, живущих в естественных условиях, и у лабораторных животных, принципиально совпадают (Туркменов М.Т., Абдылдабеков Т.К., 1982). Показано, что сезонные колебания активности адренокортикальной железы, определяют выживаемость у мышей и крыс после удаления надпочечников или введения животным экстракта коры надпочечников в разное время года (Hilts P., 1982). Весной максимально увеличивается связывающая способность транскортина, направленная на устранение явлений гиперкортицизма, характерного для этого периода жизнедеятельности (Митина Л.М., 1977;

Уоддингтон К.Х., 1980). Механизмы сезонных колебаний функции гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковой системы обусловлены, по мнению многих авторов, изменениями на протяжении года продолжительностью свето-темнового периода (Страшко С.В., 1982). Отмечена прямая корреляция между циклом естественной фотопериодичности и функциональной активностью надпочечников у лабораторных животных (Колпаков М.Г., 1974). В настоящее время все большее число исследователей изучают особенности временной синхронизации организма с факторами среды в различные сезоны года на основании анализа циркадного компонента активности ГГНС (Колпаков М.Г. с соавт., 1974;

). В ряде работ выявлено наличие сезонных сдвигов во времени наступления циркадной акрофазы адренокартикальной активности, которые, по-видимому, не зависят от среднемесячной температуры или природной фотофракции, а скорее следуют за тестикулярным циклом этих животных. (Mecacci L., Zani A., 1978). Суточные изменения в реактивности и стероидогенезе надпочечников, находятся в зависимости от популяционного контроля, за изменением метаболизма, основанного на физиологических адаптациях (Eastman C.I.,et.al. 1998). Исследования, проведенные на лабораторных животных, позволили выявить существенные сезонные изменения в структуре циркадного ритма активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (Колпаков М.Г. и др., 1974). Установлено, что у лабораторных белых крыс в весенний и осенний сезоны года отмечаются существенные различия в структуре циркадного ритма адренокортикальной активности: весной регистрируется высокий по амплитуде ритм содержания глюкокортикоидов в плазме крови, а осенью амплитуда ритма значительно снижается (Колпаков М.Г., 1974;

Агаджанян Н.А., Чернякова В.Н., 1982). Данные о сезонных изменениях циркадного ритма адренокортикальной активности на уровне целостного организма позволяли придти, к выводу о формировании сезонных программ поведения животных через изменение чувствительности изучаемого эффекторного органа в системе эндокринной регуляции коры надпочечников (Айдаралиев А.А., 1978). Общеизвестно, что адаптивное действие кортикостероидов в значительной степени реализуется за счет повышенной секреции гормонов в кровь в часы суток, предшествующие началу двигательной активности в целях опережающей мобилизации энергетических ресурсов, необходимых для напряженной деятельности организма. Необходимость предварительного включения коры надпочечников вытекает из принципов кортикостероидной регуляции процессов клеточного метаболизма и, в частности, действия гормона на белковый, углеводный, водно-солевой обмен (Рокицкий П.Ф., 1967). В экспериментах, проведенных на белых крысах, находящихся при различных ритмах мышечной деятельности, установлено, что весной суточный ритм кортикоидов четко синхронизирован с колебаниями двигательной активности животных, тогда как осенью степень этой синхронизации менее выражена (Колпаков М.Г., 1974;

Шапошникова В.И., 1984). Из литературы известно, что кортикостероидные гормоны обладают выраженным латентным периодом действия, на комплекс физиологических функций: они увеличивают концентрацию глюкозы в крови, повышают оборот ее в различных тканях, активируют ферменты глюконеогенеза, способствуют накоплению гликогена в печени и сердце, усиливают мобилизацию жира из жировых депо, уменьшают количество лимфоцитов и эозинофилов крови, приводят к инволюции вилочковой железы (Шевцова Л.Ф., Дрижика А.Г., 1977). Вместе с тем, экспериментальные исследования, проведенные на лабораторных животных, выявили неоднозначность характера временного согласования между ритмом глюкокортиковдов, периодикой локомоторной активности, циркадными колебаниями метаболических функций и состоянием иммунологической резистентностью в сезоны года, существенно различающиеся по своим экологическим характеристикам (Колпаков М.Г. и др., 1974;

). В опытах, поставленных на лабораторных животных, было показано, что весной отмечается значительное число тесных функциональных связей между показателями, характеризующими, состояние кортикостероидной функции, двигательной активности, параметрами углеводного, жирового, белкового, метаболизма и иммунного гомеостаза, осенью количество корреляционных установлено, что связей между исследованиями звеньев физиологическими циркадной системы функциями существенно уменьшается (Митина Л.М., 1977). Автором адаптация различных организма к условиям фазового сдвига фотопериодического цикла зависит от сезона года: весной наблюдается лабильная подстройка циркадных ритмов физиологических функций к артефициальному датчику времени, осенью адаптация организма к новому режиму света- темноты развивается по типу общей неспецифической реакции на стресс (Thommen G., 1968). Анализ литературы позволяет в предположить, что роль ритмов глюкокордикоидных гормонов синхронизации суточных физиологических функций с факторами среды, на протяжении года, будет в значительной степени зависеть, как от особенностей внутрисистемных взаимоотношений между центральными переферическими звеньями в механизме кортикостероидной регуляции, так и от специфики адаптивных перестроек эффекторных гормонально- зависимых функций в различные сезоны года. Об этом косвенно свидетельствуют данные ряда факторов, указывающих на то, что изменения функционального состояния ГГНС в различные сезоны связаны с уровнем обменных процессов качественными перестройками активностью энергетического систем, обмена, и системы терморегуляции, гормонов определяющих скорость катаболизма (Голиков А.П., Голиков П.П., 1973;

Чернух А.М., 1981). 1.3. Ритм сердца в оценке адаптации организма к физическим нагрузкам. В настоящее время адаптация характеризуется как процесс становления нового устойчивого состояния с фиксацией стереотипа управления функциональным состоянием организма с главной задачей удержания существенных переменных (жизненно важных констант) в физиологических пределах (Василевский Н.Н., Трубачев В.В., 1977). В связи с этим, существует статистическое и динамическое понятие адаптации. Первое отражает состояние организма, его устойчивость к условиям среды и характеризуется достаточно стабильным соотношением энергоинформационных потоков;

второе- процесс приспособления организма к изменяющимся условиям среды и характеризуется перераспределением энергоинформационных потоков (Парин В.В., 1973;

Колпаков М.Г., 1974;

Казначеев В.П., 1980). Элементарные реакции, лежащие в основе приспособления отдельных тканей и организма в целом, к физическим напряжениям, могут быть сведены к следующему: 1)изменение (гиперплазия) количества обновления структур;

активно функционирующих 3)усиленное перестройка структур;

2)интенсификация структур;

4)адаптивная новообразование ферментных систем и путей метаболизма (Саркисов Д.С. и др., 1975;

Виру А.А, 1980;

Fackelman K.A.,1989). Интенсивные физические нагрузки сопровождаются значительными энергетическими затратами организма, изменяющими энергетический обмен в организме. В частности, тренировочные нагрузки у спортсменов могут обуславливать увеличение суточных энергозатрат в два и более раза, по сравнению с лицами с незначительными мышечными напряжениями (Яковлев Н.Н. и др., 1960;

Фарфель В.С., 1960;

Шепилов А.А., Климин В.П., 1979;

Сигида Р.С.,1996). Как известно, энергия, получаемая организмом из внешней среды, распределяется в нем на два потока: на внешнее функционирование и на восстановление (Меерсон Ф.З., 1968;

Казначеев В.П., 1980). Интенсивная мышечная работа обуславливает увеличение доли энергии, отчисляемую на внешнюю деятельность и, соответственно, уменьшение доли энергии, мобилизуемой на внутренние нужды организма (на восстановление). Отсюда следует вывод, что вслед за периодом усиления внешнего функционирования (энергетического перерасхода) должен следовать период его снижения, необходимый для восстановления энергетического потенциала. В частности, во многих работах показано, что последствие интенсивной тренировки у спортсменов (т. е. восстановление истраченных ресурсов организма) может продолжаться двое - трое суток и более (Гиппенрейтер Б.С., 1965;

Mellerowicz H., Meller W., 1978;

Язвиков В.В. и др., 1979;

Israel S., 1982 и др.). Следовательно, учитывая данный факт и то положение, что физическая тренировка основывается на использовании повторных мышечных нагрузок, логично предположить возможность взаимосвязи тренировочных режимов и циркадианных биологических ритмов. Следует отметить, что данный вопрос имеет два аспекта. Во-первых, о возможном участии тренировочных режимов в формировании циркадианных биоритмов (теоретический аспект вопроса). Во – вторых, о возможности оптимизации тренировочных режимов на основе учета циркадианных биоритмов (прикладной аспект вопроса) (Сигида Р.С., 1998). В частности в работе (Шабатура Н.Н., 1974) было показано, что скорость восстановления функционального состояния нервно-мышечного аппарата при одной и той же физической нагрузке существенно зависит от фазы инфрадианных ритмов: в фазу повышения основного обмена на значительно больше, чем в фазу понижения. Изучение спортивной работоспособности в течение ряда лет у лиц с разным тренировочным режимом, показало, что в динамике этого показателя наблюдаются периодические колебания с непостоянной и индивидуально варьирующейся величиной периода в 2- 3;

5- 6;

17- 30;

31 - 35 дней: относительно кратковременные колебания с периодом в 2- 4 дня автор склонен объяснять взаимодействием процессов утомления и восстановления в организме в условиях заданного режима тренировки, более длительные колебания, по их мнению, могут связываться с причинами эндогенного происхождения (в частности, с индивидуальными особенностями энергетического обмена). Автор предполагает что, индивидуальные тренировочные режимы влияют на величину периода многодневных колебаний (Stepanova S.J.1991;

Veerman D.P.,1995). Н.Н. Шабатура, (1974) исследовал многодневные колебания энергетического обмена и скорости восстановительных процессов в нервномышечной системе у мужчин 20 - 29 лет при 3 - х режимах мышечной активности: в условиях гипокинезии, обычного (стабильного) режима жизнедеятельности и спортивной тренировки. Длительность исследования составляет 60 - 100 дней. В результате установлено, что режим двигательной активности оказывает влияние на мощность и выраженность периодических компонент в многодневных колебаниях энергетического обмена и скорости восстановительных процессов в нервно-, мышечной системе после физических нагрузок. В частности, мощность периодических компонентов в динамике скорость восстановления и энергетического обмена выше при стабильном режиме и в условиях гипокинезии, чем в условиях спортивной тренировки. Автором выявлены также недостоверные тенденции изменений длины периодов инфрадианных биоритмов в зависимости от двигательных режимов. Однако он делает несколько неожиданный вывод, что периодические колебания скорости восстановительных процессов после мышечной деятельности и основного обмена не обусловлены влиянием периодических колебании внешнего характера и режимом двигательной активности, а являются проявлением биологической активности. На наш взгляд, представленные автором данные как раз свидетельствуют о том, что на параметры таких колебаний могут влиять также и режимы двигательной активности. В работе не конкретизирован тренировочный режим у обследованных спортсменов. Между тем, известно, что от таких характеристик тренировочного режима как интенсивность и объем, зависят суммарные энергозатраты организма, варьирующие у спортсменов разных видов спорта и разной квалификации в очень широких пределах от 3000 до 6000 ккал/сутки и более (Menaker M.1997;

Gwinner E. et.al. 1986;

Jonson C.H.1996). Не менее важным является и то, что условие соответствия режима мышечных нагрузок к индивидуальным динамическим характеристикам организма (его биоритмам), является важнейшим фактором эффективности физической тренировки (Фольборт Г.В., 1962;

Саркисов Д.С. и др., 1975;

Виру А.А., 1980;

Сигида Р.С., 1999). Невыполнение этого условия может не только снижать эффективность тренировки, но и обусловливать возникновение патологических процессов в организме (Граевская Н.Д., 1975;

Дембо А.Г.,1980, Hilts P,1982;

Aschoff J.,1985). Весьма показательны в этом плане результаты, полученные в опытах на животных при различных режимах физической тренировки (Пеегель В.А., 1976). Автор установил, что у белых крыс плавательная нагрузка, выполняемая без учета индивидуальных ритмов организма, может не только не давать тренирующего эффекта, но и обусловливать переутомление животных с патологическими проявлениями. В частности, ежедневные тренировочные нагрузки животные переносили заметно тяжелее, чем втрое более продолжительные, но разделенные интервалом отдыха в 2-3 дня. Примечательно, что при одинаковом режиме плавания явлений переутомления и повреждений миокарда наблюдалось больше у самцов, чем у самок. Следует отметить, что в работе не приводится индивидуальной динамики физиологических параметров животных в период исследований, что позволило бы более строго проанализировать протекание многодневных биоритмов, а также их взаимосвязь с тренировочными режимами и возникновением неблагоприятных изменений в организме (Абзалов Р.А., 2000). Здесь будет уместным привести так же данные, полученные А.П. Шиошвили и др. (1977) при многократном исследовании предельной работоспособности у одного и того же человека. Авторы в течение 28 дней изучали у спортсменов величину предельной нагрузки, выполняемой на велоэргометре, а также ряд физиологических показателей (кислотнощелочное равновесие крови, ферментативную активность крови, насыщение тканей кислородом, уровень катехоламинов, функциональное состояние нервно-мышечной и кардиореспираторной систем). В результате установлено, что мощность предельной работоспособности спортсменов в течение 28 дней колебалась от 12000 до 28450 кГм, т. е. размах колебаний превышал минимальное значение. Авторы отмечают, что резкому снижению уровня не функционального состояния возможная ряда связь физиологических колебаний систем соответствовало и снижение предельной работоспособности. К сожалению, проанализирована предельной работоспособности с инфрадианными биологическими ритмами. Ряд авторов придерживается мнения, что, распределяя нагрузки в индивидуальных тренировочных циклах необходимо учитывать также циркадианный ритм (Кучеров И.С., Шабатура Н.Н., 1978;

Басова Ю.В., 1978;

Карпенко В.И., Шапошников В.И., 1979;

Сигида Р.С.,1998). Имеются экспериментальные подтверждения возможности оптимизма тренировочных режимов у спортсменов путем учета индивидуальных циркадных биоритмов. Так, Карпенко и В.И. Шапошникова (1979) установлено, что применение максимальных нагрузок на подъеме циркадианного ритма в нервно – мышечной системе (когда показатели биопотенциометрии выше среднего уровня) позволяют получить больший прирост быстроты у спортсменов, чем при использовании нагрузок без учета индивидуальных колебаний. Еще ранее А.В. Волковым (1968) при планировании нагрузки у спортсменов синфазно индивидуальному многодневному ритму энергетического метаболизма, получен больший прирос силы мышц, чем при общепринятой регламентации тренировочного режима. Не менее важной проблемой является проблема оценки адаптационных сдвигов, происходящих в организме человека в ответ на мышечные нагрузки, оценка функционального состояния организма и его изменений под влиянием особого внимания заслуживает изучение адаптационных изменений сердечно – сосудистой системы, наиболее чутко реагирующей на изменения гомеостаза (Меерсон Ф.З., 1968;

Баевский Р.М. 1979;

Дембо А.Г., 1980;

и др.). Это позволяет на основании адаптационных сдвигов сердечно – сосудистой системы судить не только о функциональном состоянии самой системы, но и организма в целом (Меерсон Ф.З., 1968;

Дембо А.Г., 1980;

Caffuri E. et.al. 1984). Как известно, в процессе адаптации к физическим нагрузкам выделяются две стадии: срочная и долговременная (Меерсон Ф.З., 1980). Срочную адаптацию можно оценить по непосредственной реакции сердца на физическую нагрузку, которая приводит к увеличению минутного объема кровообращения Долговременная Ф.З. 1968, 1980). Хорошо известно, что под влиянием регулярных физических нагрузок происходят адаптивные изменения сердечно – сосудистой системы, в результате чего увеличиваются резервные возможности человека и улучшается способность к мобилизации и координации функциональных резервов организма (Сапега В.Д., 1972). за счет увеличения формируется ЧСС в и ударного объема. адаптация результате длительного, постепенного и многократного действия адаптационного фактора (Меерсон Существо проблемы адаптации к физическим нагрузкам сводится к вопросу о механизмах, обеспечивающих преимущества тренированному организму, перед нетренированным. Эти преимущества продемонстрированы многими исследователями (Меерсон Ф.З., 1968, 1980;

Граевская Н.Д., 1975) и, в конечном счете, могут сводиться к реализации двух принципов: принципа экономизации и принципа максимизации функций. Принцип максимизации состоит в том, что тренированный организм характеризуется более экономичным функционированием физиологических систем в покое и при умеренных физических нагрузках. Многие авторы отметили, что у спортсменов в покое наблюдается сниженный обмен веществ (Гиппенрейтер Б.С., 1965;

Граевская Н.Д., 1975;

Кассиль Г.Н., 1981), более редкое дыхание, малый минутный объем дыхания (Шабатура Н.Н., 1984), низкие показатели сердечного выброса (Mellerowicz H., 1978), брадикардия (Кучеров, 1966), пониженное АД (Дембо А.Г., 1980), а при умеренных физических нагрузках уровень обеспечения мышечной деятельности достигается при меньших величинах минутного объема крови. (Граевская Н.Д., 1975;

Меерсон Ф.З., 1980;

Wever R., 1989;

Moiseeva N.I.,1991). Принцип нагрузках максимизации достигать функций такого при физической систем, нагрузке для проявляется в том, что тренированный организм при максимальных может уровня который нетренированного не достижим. В работах В.И. Карпенко, В.И.Шапошникова, (1979);

Israel S., (1982);

и др. показано, что у адаптированных к нагрузке людей и животных в условиях максимальной нагрузки МОК и работа сердца в 1,5- 2,0 раза больше, чем у нетренированных. При этом оказывается существенно увеличенной максимальная величина механической работы сердца, которую генерирует единица массы миокарда (Меерсон Ф.З., 1968, 1980). Очевидно, что возникающая в процессе долговременной адаптации экономизация функций создает те необходимые функциональные резервы, мобилизация которых обуславливает достижение максимально возможного уровня функционирования организма (Меерсон Ф.З., 1980). Как известно, в процессе адаптации сердечно- сосудистой системы к физическим нагрузкам первоначально происходят биохимические, а затем уже морфологические и функциональные изменения (Яковлев Н.Н., 1960;

Меерсон Ф.З., 1980;

Wirtman R.W. et.al.1985). В основе общего компонента адаптации лежат процессы мобилизации пластического резерва организма, реализация которых осуществляется через усиление синтеза структурных и энзимных белков (Меерсон Ф.З., 1968, 1980;

Виру А.А., 1981). Кроме того, происходит активизация процессов тканевого дыхания - повышается количество миоглобина в мышцах (Paabo S., Karpman M., 1981), число митохондрий и активность ферментов на их кристах (Marotte H., Timbai J.,1982;

Hilts P., 1982 и др.), причем большей степени цитохромоксидазного звена (Marker K., 1981). Одновременно существенные биохимические изменения происходят в сердечной мышце, они приводят к увеличению мощности систем энергообеспечения, систем утилизации энергии АТФ в сократительном аппарате и транспорта ионов в кардиомиоците (Меерсон Ф.З., 1968, 1980;

Mecacci L., Zani A., 1983;

Lloyd D. et.al.1995). В конечном счете, изменения биохимизма и энергетики сердца приводят к уменьшению сердечного выброса в покое, брадикардии, гипотонии и др., т.е. происходит переход функционирования организма на иной, более экономичный уровень. Однако, современная система тренировки, характеризующаяся использованием больших по объему и интенсивности нагрузок, которые зачастую являются чрезмерными для данного конкретного организма, нередко становится причиной развития переходящих границы целесообразного приспособления адаптационных изменений сердечнососудистой системы и может привести к развитию патологии (Дембо А.Г., 1980;

Меерсон Ф.З., 1980). Дезадаптация организма развивается в результате перенапряжения адаптационных механизмов и включения компенсаторных реакций вследствие неадекватных физических нагрузок (Меерсон Ф.З., 1968). Дезадаптация систем, ответственных за приспособление к физическим нагрузкам, может происходить на различных уровнях (молекулярном, клеточном, субклеточном, системном). В связи с этим правильная оценка состояния, адаптации к физическим нагрузкам, выявление нерационального пути адаптации и своевременное распознавание случаев дезадаптации относятся к ряду важнейших задач физиологии. Для решения этих задач наибольшее распространение получили методы изучения ритмической деятельности, и сократительной способности сердца. Поскольку в прикладной физиологии возможность использования инвазивных методов исследования сократительной способности сердца крайне ограничена, а неинвазивные - недостаточно точны, особенно широкое распространения получили исследования ритма сердца и его вегетативной регуляции (Halberg F. Et.al.1983;

Grachev S.V. et.al.1991;

Collins K.I.,1995). Как следует из обзора литературы, в настоящее время накоплен значительный фактический материал о циркадианных биологических ритмах в организме человека и животных, свидетельствующий о том, что они протекают с непостоянными и индивидуально варьирующими параметрами. Так, имеется ряд работ, в которых рассмотрены циркадианные ритмы в деятельности таких физиологических систем, как нервно - мышечная и сердечно - сосудистая (Кучеров И.С., 1966;

Ткачук В.Г., 1968;

Салиенко Ю.А. и др.,.1976 и др.). Вместе с тем, следует отметить, что недостаточно освещены циркадианные колебания деятельности центральной нервной системы, и их взаимосвязь с такими колебаниями в нервно - мышечной и сердечно- сосудистой системах. В этой связи нельзя считать окончательно решенным вопрос о функциональном состоянии организма в различные фазы циркадианного ритма. Кроме того, не выработано единого мнения о причинах вариативности параметров циркадианных биоритмов. В частности, наряду с общепризнанным влиянием гелиокосмических факторов на физиологическую динамику организма имеются лишь отдельные сообщения о взаимосвязи циркадианных колебаний функционального состояния и двигательных режимов у людей (Шабатура Н.Н., 1974). Необходимо указать также, что в литературе очень мало внимания уделено прогнозированию функционального состояния организма на основе учета циркадианных биологических кровообращения. Не вызывает сомнений, что получение такого рода сведений о биологических адаптации критерии ритмах а дополнит так же режимов представления позволит о организма, уточнить циркадианных механизациях физиологические ритмов и адаптационного потенциала системы организации профессиональной деятельности людей и, особенно подрастающего поколения. Проводимое исследование показывает, что изучение организации ритмостаза у подростков с различной степенью адаптации к физическим нагрузкам может быть использовано в управлении учебно-тренировочным процессом, а также подтверждает закономерность уменьшения величин адаптационного потенциала как благоприятного прогноза в нарастании тренированности при правильном ведении тренировочного процесса с юными спортсменами.

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. 2.1. Общая схема исследования. Было выполнено две серии экспериментов, в которых приняли участие 60 учащихся г. Ставрополя. В первой серии была опробована модификация метода распознавания функционального состояния организма на основе адаптационного потенциала системы кровообращения, разработанного лабораторией массовых прогностических исследований МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, для использования на доврачебном этапе обследования взрослого населения при диспансеризации. Модифицированный нами метод мы применили на группе спортсменов 13-14 лет в количестве 20 человек ДЮСШ №5 г. Ставрополя, что позволило сделать вывод о правомерности использования данного метода в текущем контроле за процессом спортивной тренировки, в оценке и прогнозировании физической тренированности юных спортсменов, это и использовано в нашем исследовании. Во второй были изучены особенности адаптации системы кровообращения с определением адаптационного потенциала (АП) у учащихся спортивного интерната и гимназии. Оценивалась связь АП с результатами тестирования учащихся по физической подготовке (бег 30 м, бег 30 м с ведением, тройной прыжок с места, подтягивание, 3 х 10 м челночный бег, прыжок в длину с места, бросок набивного мяча) на каждом из этапов исследования. У этих же подростков изучали циркадианную организацию ряда физиологических показателей: систолического артериального давления (САД), диастолического артериального давления (ДАД), динамометрии (ДМ), частоты сердечных сокращений (ЧСС). Изучались циркадианные колебания значений основных показателей вариационной пульсометрии (ВПМ) – моды (Мо), амплитуды моды (АМо), вариационного размаха (Х), индекса Баевского (ИН). Циркадианные биоритмы оценивались в течение учебного года (сентябрь, декабрь, март, июнь), что давало возможность судить об их изменениях в динамике и говорить о сезонных колебаниях изучаемых показателей. Сердечный ритм у испытуемых изучался при помощи метода (ВПМ) на диагностическом приборе “МИР 05М”. Этот метод был выбран в связи с его высокой информативностью и доступностью в работе. К исследованию были привлечены, с их согласия, учащиеся 13-14 лет двух учебных заведений г. Ставрополя с принципиально различными программами обучения, то есть с различными нагрузками на организм школьника, в течение учебного дня. В первую группу входили ученики гимназии № 30 с математическим уклоном, во вторую - учащиеся школы интерната спортивного профиля (ШИСП). В каждой из исследуемых групп было по 20 человек мужского пола. Эксперимент продолжался в течение годичного цикла обучения школьников. Обследование детей проводили: в сентябре, декабре, марте, июне. На каждом из этапов эксперимента нами были проведены измерения следующих параметров: САД, ДАД, ЧСС на лучевой артерии, (ДМ) левой и правой кисти, веса, роста, взятия проб ВПМ. Все замеры проводили 5 раз в течение суток и начинались в “Косинор” анализа. 2.2. Оценка физического развития. Программа выполнения данных нормативов составлена нами с учетом общих требований к физическому развитию учащихся средних учебных заведений, очевидно, что предложенные тесты не были специфичны для исследуемой группы, по виду спорта. Учащимся были предложены следующие контрольные нормативы;

1) гладкий бег 30 метров;

2) бег 30 метров с ведением мяча;

3) тройной прыжок с места;

8-30, 11-30, 13-00, 15-00, 17-00 часов. Показатели (ВПМ): ИН, Мо, АМо, Х, подвергались обработке с помощью 4) подтягивание;

5) челночный бег 3 х 10 метров;

6) прыжок в длину с места;

7) бросок набивного мяча весом 1 кг, сидя из-за головы. Результаты выполнения контрольных нормативов заносились в протокол. Аналогичные тесты на физическое развитие проводились после каждого этапа эксперимента. 2.3. В Определение оценке адаптационного деятельности потенциала организма все системы больше роль в кровообращения. адаптационной используется система кровообращения, играющая ведущую обеспечении процессов адаптации. Участие системы кровообращения в процессах адаптации к воздействиям окружающей среды, в том числе и к физическим нагрузкам, связано с изменением ее уровня функционирования и степени напряжения регуляторных механизмов. Изменение этих показателей в ответ на одно и то же воздействие тем более значительно, чем ниже резервные или адаптационные возможности системы кровообращения и ниже ее (АП). Установлено, что АП может быть выражен соотношением уровня функционирования системы кровообращения, ее функционального резерва и степени напряжения механизма регуляции. Вместе с тем АП определяется не столько уровнем функционирования системы кровообращения, сколько ее функциональным резервом и степенью напряжения регуляторных систем (Баевский Р.М., 1979). Таким образом, о функциональном резерве системы кровообращения можно судить, не измеряя его непосредственно, а анализируя лишь соотношения между уровнем функционирования и степенью напряжения регуляторных систем, сопоставляя показатели миокардиальногемодинамического и вегетативного гомеостаза. Для распознания функциональных соотношений на основе такого анализа нами избран метод табличной оценки АП (Берсенева А.П., Зуихин Ю.П., 1987). Участие системы кровообращения в процессе адаптации связано с применением показателя ее уровня функционирования: ударного и минутного объема кровообращения, ЧП, артериального давления. Изменение этих показателей в ответ на одно и тоже воздействие должны быть тем более значительными, чем ниже резервные или адаптационные возможности системы кровообращения, чем ниже ее АП. Следовательно, АП может быть выражен соотношением уровня функционирования системы кровообращения, ее функциональных резервов и степени напряжения механизмов регуляции (Баевский Р.М., Берсенева А.П., Палеев Н.Р., 1987). Для того чтобы распознавание функциональных состояний организма стало доступным широкому кругу специалистов, предложен ряд формул, специальных таблиц, позволяющих вычислить АП системы кровообращения по заданному набору показателей. Одним из наиболее простых и общедоступных методов его расчетов. Значение АП, вычисляемое в условных баллах по ЧП, АД, росту и массе тела с учетом возраста обследуемого, позволяет исследователю: 1) выделить группы школьников с разным уровнем здоровья;

2) определить потенциальную способность организма адаптироваться к учебному режиму школы и физическим нагрузкам;

3) выявить величину и направленность применения уровня здоровья, физической тренированности при динамическом наблюдении;

4) принять решение об ориентировочном допуске к занятиям физическими упражнениями или необходимости углубленного врачебного обследования;

5) определить характер рекомендаций и необходимых мероприятий. вычисления является метод специальных таблиц (Берсенева А.П., Зуихин Ю.П., 1987), не требующий сложных Для вычисления АП системы кровообращения предварительно измеряют рост в сантиметрах, массу тела (М) в кг, (САД, ДАД) в мм рт. ст., (ЧП) в уд./мин. По табл. 1 определяется фактический возраст и школьника. В обследовании детей это важно в связи с имеющимися погодовыми изменениями признаков физического развития функционального организма. По табл. 2 определяется индекс А - соотношение систолического и диастолического артериального давления с учетом возраста: САД + возраст и ДАД. По табл. 3 (для мальчиков), составленной по стандартам физического развития школьников Ставропольского края, в соответствии с возрастом и ростом, определяется нормальная масса тела (НМ). Таблицы нормальной массы тела лучше составлять на основании стандарта физического развития школьников конкретного климатогеографического региона. Затем, определяется избыток или дефицит массы тела ( М): М = М - НМ. По табл. 4 определяется соотношение вычисляется адаптационный М с ЧП (индекс Б). После этого потенциал АП=(А±Б)/100.

Значения адаптационного потенциала варьируют в пределах от 1,3 до 4, 5 условных балла. У лиц занимающихся спортом он может быть меньше 1,3 балла. Чем больше величина АП, тем ниже адаптационные возможности организма. По величине АП (табл. 5) производится оценка степени адаптации организма к условиям повседневной деятельности, к физическим нагрузкам;

определяются необходимость дополнительного обследования, вероятность отнесения к одной из групп здоровья, характер рекомендаций и мероприятий, тенденции изменения уровня здоровья. Вероятность отнесения к одной из групп здоровья (здоров, практически здоров, болен) может быть высокой (+++), средней (++), низкой (+) и очень низкой (0). При динамическом наблюдении увеличения значения АП рассматривается как неблагоприятная тенденция в изменении уровня здоровья, а уменьшение как благоприятное. Школьники, у которых выделяется хотя бы один показатель (САД, ДАД, ЧП, М), выходящие за пределы значений, указанных в табл. 2 и 5, должны пройти обязательное углубленное врачебное обследование.

Таблица 1 Определение фактического хронологического возраста.

месяц обследовани я/ месяц рождения январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь январь Февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 - 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 Для определения фактического возраста необходимо: 1. -установить полное число лет (из года обследования вычесть год рождения) 2. - на пресечении горизонтали (месяц рождения) и вертикали (месяц обследования) найти необходимое увеличение или уменьшение полного числа лет на 1 год- фактический возраст.

Таблица 2 Соотношение артериального давления и возраста (индекс А) Систол. артер. Давление САД + возраст 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 Диастолическое артериальное давление (ДАД) 40 144 151 158 165 172 179 186 193 200 207 214 221 228 235 242 249 256 45 148 153 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253 260 50 152 159 166 173 180 187 194 201 208 215 222 229 236 243 250 257 264 55 156 163 170 177 184 191 197 205 212 219 226 233 240 247 254 261 268 60 160 167 174 181 188 195 201 209 216 223 230 237 244 251 258 265 272 65 164 173 178 185 192 199 206 213 220 227 234 241 248 255 262 269 276 70 168 175 182 189 196 203 210 217 224 231 238 245 252 259 266 273 280 75 172 179 186 193 200 207 214 221 228 235 242 249 256 263 270 277 284 80 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253 260 267 274 281 288 85 180 187 194 201 208 215 222 229 236 243 250 257 264 271 278 285 292 90 184 192 196 205 212 219 226 233 240 247 254 261 268 275 282 289 296 95 188 195 202 209 216 223 230 237 234 251 258 265 272 279 286 293 Значение “САД- возраст” берется с приближением в большую или меньшую сторону до 2 единиц.

Таблица 3 Нормальная масса тела (НМ), мальчики 6- 17 лет Рост (см) 100-104 105-109 110-114 115-119 120-124 125-129 130-134 135-139 140-144 145-149 150-154 155-159 160-164 165-169 170-174 175-179 180-184 185-189 190-194 195-199 6 16 18 19 21 23 25 27 30 7 18 19 21 24 26 29 31 34 8 19 21 24 26 29 31 34 37 9 10 Возраст 11 12 13 14 15 16 21 24 26 29 32 34 37 24 26 29 32 35 39 42 26 29 32 36 39 42 45 29 32 36 39 42 45 49 32 36 40 43 47 51 55 37 40 44 47 51 55 59 62 40 44 47 51 55 59 63 67 47 51 54 58 61 65 68 72 53 57 60 63 66 69 73 76 Таблица 4 Соотношение массы тела и роста с частотой пульса (индекс В) Частота пульса ЧП 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Избыток или дефицит массы тела ( М) -20 -80 -74 -69 -63 -58 -52 -47 -41 -36 -30 -25 -10 -75 -70 -64 -59 -53 -48 -42 -37 -31 -26 -20 -10 -71 -65 -60 -54 -49 -43 -38 -32 -27 -21 -16 -5 -66 -61 -55 -50 -44 -39 -33 -28 -22 -17 -11 0 -62 -55 -51 -45 -40 -34 -29 -23 -18 -12 -7 +5 -57 -52 -46 -41 -35 -30 -24 -19 -13 -2 -2 +10 -53 -47 -42 -36 -31 -25 -20 -14 -9 -3 +2 +15 -48 -43 -37 -32 -26 -21 -16 -10 -4 +3 +7 +20 -44 -38 -33 -27 -22 -16 -15 +5 0 +6 +11 +25 -39 -34 -28 -23 -17 -12 -6 +1 +4 +10 + Частота пульса, избыток или дефицит массы тела берется с приближением в большую или меньшую сторону до 2 единиц.

Таблица 5 Схема рекомендаций по значениям адаптационного потенциала системы обращения (АП) Виды оценки и Рекомендации Оценка степени адаптации к условиям повседневной деятельности Значение адаптационного потенциала АП степень адаптации < 2.60 2.60-3.09 3.10-3.49 > 3.50 Срыв адаптации, Удовлетворительная Напряжение механизмов Неудовлетворит значительное снижение ельная адаптации имеется риск адаптация. функциональных адаптация. снижения Достаточные Функциональны возможностей организма. функциональных функциональные Высокая вероятность возможностей организма е возможности возможности наличия заболеваний. организма организма. снижены. Высокий риск развития патологических изменений. Необходимый комплекс Углубленный Углубленный врачебный осмотр только при исследований для врачебный наличии тонов. Возможность постановки или уточнения контроль и диагностированного допуска к занятиям диагноза заболевания. дополнительные физическими упражнениями. лабораторноинструментальн ые обследования. +++ ++ + 0 +++ ++ ++ 0 0 0 ++ +++ Оздоровительные Оздоровительные и Профилактичес Лечебные мероприятия мероприятия профилактические кие и лечебные мероприятия мероприятия Благоприятная Неблагоприятная Необходимость дополнительного обследования Вероятность отнесения к одной Здоров из групп здоровья. Практически здоров Болен Характер рекомендаций и мероприятий Тенденция изменения уровня здоровья при повторном обследовании 2.4. Вариационная пульсометрия. В последние годы вновь возрос интерес к вариационной ритмопульсометрии - методу, который был разработан и внедрен в клиническую и экспериментальную практику благодаря многочисленным работам ЭКГ Р.М.Баевского в свое (1979, время 1984, 2001). для Математический оценки анализ сердечного ритма с определением вариативности величины RR интервалов был предложен адаптационно приспособительных процессов в организме и широко применялся и применяется в медицине и физиологии спорта (Парин В.В., Баевский Р.М. 1966;

Баевский Р.М. 1979;

Батурин В.А., Колодийчук Е.В. 2003). Математический анализ сердечного ритма, являющийся не только новым методом, но и новой методологией, получившей практическое применение в различных областях экспериментальной прикладной физиологии и медицины, позволяет подойти к оценке особенностей адаптации организма подростков к физическим нагрузкам и ее изменений под влиянием режимов с различной двигательной деятельностью (Батурин В.А., Сигида Р.С. 1998, 1999, 2003). Анализ вариабельности сердечного ритма, направленный на изучение состояния регуляторных механизмов, тесно связан с традиционными методами оценки изменений средней ЧП, отражающей изменения уровня функционирования системы кровообращения. Разнообразные математикостатистические показатели сердечного ритма в условиях полного покоя характеризуется определенной динамикой, поскольку регуляторные механизмы постоянно “работают” на поддержание стабильности (гомеостаза) основных параметров кровообращения: ударного объема АД и ЧП. Деятельность регуляторных механизмов проявляется в приспособительных реакциях организма при воздействии на нее самых разнообразных факторов, направленных на обеспечение необходимого уровня энергетических и метаболических процессов (Баевский Р.М., Кирилов О.И., Клецкин С.З. 1984).

Именно изучение вариабельности кардиоинтервалов позволяет выяснить степень активности различных звеньев регуляторного механизма и составить представление о выраженности общей адаптационной реакции организма на то или иное стрессорное воздействие. Статистические характеристики динамического ряда кардиоинтервалов включают: математическое ожидание (М), среднее квадратичное отклонение (), коэффициент вариации (V), коэффициент асимметрии (As), эксцесс (Eх). Математическое ожидание динамического ряда кардиоинтервалов отражает конечный результат всех регуляторных влияний на сердце и систему кровообращения в целом. Как уже указывалось, этот показатель эквивалентен средней ЧП и является наиболее распространенной характеристикой уровня функционирования сердечно- сосудистой системы. Математическое ожидание обладает наименьшей изменчивостью среди всех математико-статистических показателей, поскольку этот один из хорошо гомеостатируемых показателей организма и его отклонения от индивидуальной нормы обычно сигнализирует об увеличении нагрузки на аппарат кровообращения или о наличии патологических отклонений. Среднее квадратическое отклонение значений динамического ряда кардиоинтервалов представляет собой один из основных показателей вариабильности сердечного ритма и характеризует состояние механизмов регуляции. Он указывает на суммарный эффект влияния на синусовый узел симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного гомеостаза в сторону преобладания одного из отделов вегетативной нервной системы. Коэффициент вариации по физиологическому смыслу не отличается от среднего квадратического отклонения, но является показателем, нормированным по ЧП.

Коэффициент асимметрии позволяет судить о степени стационарности исследуемого динамического ряда, о наличии и выраженности переходных процессов, в том числе трендов. Эксцесс отражает скорость крутизны изменения случайных нестационарных компонентов динамического ряда и в большей мере характеризует локальные не стационарности, чем наличие трендов. Статистические показатели в целом достаточно полно характеризуют динамический ряд кардиоинтервалов как случайный процесс, но не отражают его внутреннюю структуру и не позволяют судить о механизмах, обеспечивающих наблюдаемый конечный эффект регуляторных воздействий. Сущность При этом ВПМ состоит в изучении кривая закона распределения ряд) или кардиоинтервалов как случайных величин в исследуемом ряду их значений. строится вариационная (вариационный гистограмма и определяются различные их характеристики. Эквивалентом термина “вариационная пульсометрия” является гистографический анализ, но исторически за этим методом укрепилось указанное название, которое довольно точно отражает смысл метода- изучение вариативности R-R интервалов. Существует графический и числовой способы представления вариационной пульсограммы. При графическом способе каждый диапазон значений отображается в виде столбиков с высотой, пропорциональной числу кардиоинтервалов, попавших в данный диапазон значений. Числовыми характеристиками вариационных пульсограмм наряду с показателями статистических оценок М, V, Аs, Ех являются мода (Мо), вариационный размах ( Х) и амплитуда моды (АМо). Эти характеристики легко определяются по графику или в числовой записи вариационной пульсограммы. Мода - это диапазон значений наиболее часто встречающихся R-R интервалов. Обычно в качестве моды принимают начальное значение диапазона, которым отмечается наибольшее число R-R интервалов. Мода указывает на наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения (точнее, синусового узла) и при достаточно стационарных процессах совпадает с математическим ожиданием. В переходных процессах значение М- АМо может быть условной мерой не стационарности, а значение Мо указывает на доминирующий в этом процессе уровень функционирования. Амплитуда моды - число кардиоинтервалов соответствующих значению (диапазону) моды. Этот показатель отражает стабилизирующий (мобилизующий) эффект централизации управления ритмом сердца. В основном этот эффект обусловлен влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы. Вариационный размах степень вариативности значений кардиоинтервалов - при достаточно стационарных процессах по своему физическому смыслу не отличается от среднего квадратического отклонения, то есть отражает суммарный эффект регуляции ритма вегетативной нервной системы, но указывает на максимальную амплитуду колебаний значений RR интервалов. Поскольку влияние блуждающих нервов на дыхательные изменения сердечного ритма обычно преобладают над не дыхательными его изменениями, обусловленными активностью подкорковых центров, то Х можно считать показателем, в значительной мере связанным с состоянием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. По данным ВПМ вычисляют вторичный показатель- индекс напряжения регулярных систем (индекс Баевского) ИН = АМо / 2 Х Мо Этот индекс отражает степень централизации управления сердечным ритмом. Вариационная пульсометрия является наиболее распространенным методом математического анализа ритма сердца. Это обусловлено тем, что она в наглядной форме демонстрирует возможность оценки состояния вегетативного гомеостаза, взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, автономного и центрального контуров управления ритмом сердца.

2.5. Методы математического анализа результатов исследований Для статистического выполняли расчета амплитуды и акрофазы ЦР ритма международным, косинор-анализ, который является общепризнанным методом унифицированного исследования биологических ритмов. По мнению ряда исследователей, данный метод не исключает необходимости применения других способов обработки материала (Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Посный В.С., 1985;

Чиркова Э.И., Егоров В.А., Никитин Ю.М., 1990;

Карп В.П., Катинас Г.С., 1997). Расчеты выполняли на персональном компьютере IBM PENTIUM по программе, разработанной в соответствии с алгоритмом процедуры косиноранализа (Емельянов И.П., 1976), программистом Батуриным М.В. В этом методе статистической обработки данных точечные оценки параметров ритмики всех индивидуумов, входящих в группу образуют рой. При однородности группы и при наличии лишь случайной вариабельности можно считать точки нормально распределенными относительно общего (группового) центра. Соотношения амплитуды и акрофазы представляются в форме эллипса ошибок или доверительного эллипса. Обычно учитывают два параметра – отклонение и фазу, а при синусоидальной модели – синусную и косинусную компоненты колебания. Это позволяет рассчитать параметры доверительных эллипсов: координаты центра, угол наклона длинной полуоси, величину полуосей, координаты точек контура, внутри которого находится с заданной вероятностью определенная доля точек роя (доверительные границы эллипса). На основании этих данных вычисляют расстояние от центра эллипса до центра координат, что соответствует амплитуде (или отклонению) группового ритма;

углы наклона касательных, проведенных из центра координат к контуру эллипса, что соответствует погрешности фазы, и длину полудиаметра эллипса на линии центров, что соответствует погрешности амплитуды. В случае если доверительный эллипс перекрывает центр координат, наличие ритма при заданном уровне значимости недостоверно. Степень взаимного перекрывания двух эллипсов позволяет наглядно судить о достоверности различия между двумя ритмическими процессами. 2.6. Методы статистической обработки результатов исследований. Результаты экспериментов подверглись вариационно-статистической обработке в соответствии с принципами, изложенными в руководствах Н. Бейли (1962), Г.Ф. Лакин (1990). Для создания одномерного статистического отчета, содержащего информацию о центральной тенденции и изменчивости входных данных, использовали описательную статистику Microsoft Ecxel на базе компьютера IBM PENTIUM. Вариационные ряды, полученные в ходе эксперимента. Характеризовались по следующим показателям:

1) M = V n – средняя арифметическая величина ряда однородных показателей;

2) = ± V max V min K – среднее квадратическое отклонение;

3) m = ± n 4) r = 5) – ошибка средней арифметической величины;

– коэффициент корреляции;

– критерии достоверности различия сравниваемых величин.

dА dБ dА dБ t где: n – количество вариант;

– знак суммирования;

– полученные в исследовании значения (варианты);

– разность между каждым значением V и М.

V d А, Б – коррелируемые ряды вариант;

Вычисляя показатель существенной разности (t) и учитывая число измерений по таблице t - распределения Стьюдента, определяли вероятность различий (Р). Различие считалось статистической достоверным, начиная со значений Р0,05. В этом случае правильность вывода о существовании различий величин может быть подтверждена в 95% случаев. При графическом изображении полученных данных для суждения о достоверности различий средних величин различных вариационных рядов вычислялись границы доверительного интервала, в котором при заданном уровне вероятности находится истинное значение средней арифметической величины. Границы доверительного интервала определяли по таблице распределения Стьюдента, что соответствовало заданному уровню вероятности Р=0,05 при числе наблюдений - n. Это давало возможность утверждать, что вероятность выхода за пределы этих границ не превышает 5%. Полученные цифровые ряды, характеризующие суточные колебания изучаемых физиологических ритмов, подвергали математической обработке. Вычерчивались групповые хронограммы. Изучали форму хронограмм и рассчитывали среднесуточные значения в различные этапы эксперимента.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ У УЧАЩИХСЯ С РАЗЛИЧНЫМИ УЧЕБНЫМИ НАГРУЗКАМИ И ОРГАНИЗАЦИЕЙ ЦИРКАДИАННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМОВ (результаты исследований). 3.1. Использование адаптационного потенциала системы для характеристики адаптации к кровообращения физическим нагрузкам у спортсменов. Амплитудно-фазовые и частотные изменения биоритмов влияют на устойчивость организма к внешним воздействиям, отражаются на эффективности процесса долговременной адаптации к новым условиям существования, могут выступать в качестве патогенетического фактора (Алякринский Б.С., 1975). В связи с этим на первом этапе исследований оценивали значения АП у учащихся гимназии и спортивного интерната, которые отличаются различными уровнями физических нагрузок и разной организацией режима жизни и учебы. На первом этапе исследований метод оценки АП был апробирован у подростков, занимающихся гандболом и составляющих команду (20 человек). В процессе педагогического эксперимента выявлена общая тенденция уменьшения АП под воздействием систематических тренировок, что отражает повышение приспособления организма к физическим нагрузкам и ведет к улучшению выполнения контрольных нормативов. При изучении взаимосвязи связи между АП и результатами тестирования установлена корреляция средней силы и сильная между значениями АП и результатами контрольных нормативов (табл.6). Устойчивые изменения механизмов регуляции системы кровообращения под воздействием физических нагрузок, отражаемые изменением величин АП, выявляются уже на ранних этапах спортивной тренировки. Уменьшение величин АП системы кровообращения под воздействием физических нагрузок является благоприятным прогнозом в нарастании спортивной тренированности и тесно связано с улучшением спортивного результата. Таблица 6 Значения коэффициентов корреляции АП системы кровообращения и показателей контрольных испытаний физической подготовленности команды гандболистов. Виды испытаний Бег 30 м, сек Бег 30 м с ведением мяча, сек Тройной прыжок с места, см Подтягивание 3х10 м челн. бег, сек Прыжок в длину с места, см Бросок н/м 1 кг, сидя из-за головы, см *** при Р<0,001;

** при Р<0,01;

Метод вычисления АП системы кровообращения прост и доступен в работе тренера и может быть использован для контроля за процессом спортивной тренировки с целью его оптимизации, а также для оценки и прогнозирования физической тренированности. Предварительно проведенное нами изучение использования метода оценки функциональных возможностей системы кровообращения в прогнозе тренированности организма, в текущем контроле за процессом спортивной тренировки с целью его оптимизации и в прогнозировании физической тренированности спортсменов, выявило его высокую информативность. Подтверждена закономерность уменьшения величин АП как благоприятного прогноза в нарастании тренированности при правильном ведении тренировочного процесса с юными спортсменами. r 0,72** 0,79*** - 0,56** 0,63** 0,82*** 0,62** 0, 54** 3.2 Общая характеристика физической подготовленности учащихся спортивного В интерната и динамики показателей АП системы кровообращения. группе учащихся спортивного интерната на момент начала исследования все подростки имели спортивные разряды от II юношеского до II взрослого по гандболу, то есть уровень технического мастерства по виду избранного спорта был различным. В тоже время с помощью тестов физической подготовленности был установлен довольно высокий уровень физического развития, даже на начало сезона (подготовительный период соревновательного цикла). Согласно принятой схеме исследования, в течение учебного года у мальчиков гандболистов оценивали стандартные показатели: время гладкого бега на дистанции 30 метров;

время бега на 30 метров с ведением мяча;

дальность тройного прыжка с места;

число подтягиваний на перекладине;

время челночного бега 3х10 метров;

дальность прыжка в длину с места;

дальность броска набивного мяча весом 1 кг, сидя из-за головы. Показатель АП системы кровообращения являлся отправной точкой для организации учебно - тренировочной нагрузки. По индивидуальным значениям АП вносились коррективы в учебно-тренировочный процесс, который строился на дифференцированном определении объема и интенсивности физических нагрузок как в отдельных тренировках, так и в недельных циклах, при трехразовых занятиях в неделю.

Таблица 7. Сравнительная характеристика средних величин АП системы кровообращения и показателей физической подготовленности учащихся спортивного интерната на этапах исследования в течение учебного года (М+м).

Месяц конт. исп. АП Бег 30 м, сек Виды контрольных испытаний Бег 30 м ве Тройной Подтягива- 3 х 10 м челн. Прыжок в Бросок н/м дение, сек прыжок с ние, кол. бег, сек длину с 1 кг, сидя изместа, см раз места, см за головы, см 5,30+0,05 5,21+0,04 5,10+0,04 5,02+0,03 577,0+9,5 593,0+9,6 607,0+8,6 626,0+8,9 7,1+0,7 7,0+0,8 8,0+0,9 10,0+0,9 16,77+0,11 16,68+0,11 16,42+0,07 16,31+0,07 184,0+3,5 193,0+3,6 205,0+2,9 208,0+3,0 551,0+19,7 579,0+17,3 609,0+16,1 666,0+11, Сентябрь Декабрь Март Июнь 1,86+0,03 5,01+0,03 1,85+0,02 5,01+0,04 1,73+0,02 4,94+0,03 1,62+0,01 4,86+0, Следует отметить, что анализ полученных данных выявил большую индивидуальную вариативность АП. Причем при одной и той же его величине у разных лиц результаты сдачи контрольных нормативов были разными. Также при одном и том же результате сдачи нормативов разными были и величины АП. Под влиянием индивидуализации физических нагрузок в последующих обследованиях наблюдалось уменьшение значения АП, что мы, согласно рекомендациям (Филеши П.А.,1989);

(Сивакова Н.Н.,1997), расценивали выполнения как повышение функциональных (адаптационных) нарастание возможностей организма. Одновременно с этим выявлено и улучшение контрольных нормативов, отражающих тренированности организма в течение учебного года (таблица 7). При сравнительной оценке изменений средних величин АП и средних результатов, показанных при сдаче нормативов в сентябре (начало) – и в июне (конец) эксперимента, особенно наглядно видно достоверное уменьшение средних величин АП и улучшение результатов контрольных нормативов (табл.8). В работе Н.Н. Шабатура (1984) отмечалось, что достоверные изменения в кардиодинамике наступают у школьников не ранее чем через шесть месяцев с начала систематических тренировок, а наиболее благоприятные сдвиги в деятельности сердечно- сосудистой системы выявляются после 2-3 лет занятий спортом. В наших исследованиях уже через три месяца выявлены изменения АП, отражающие динамику состояния механизмов регуляции системы кровообращения. Через девять месяцев изменения величин АП были значительны и статистически достоверны.

Таблица 8. Сравнительная оценка величин АП и средних результатов сдачи контрольных нормативов в начале и конце исследования. Виды Бег 30 м, сек Бег 30 м с ведением, сек Тройной прыжок с места, см Подтягивание колво раз 3х10 м челн. бег, сек Прыжок в длину с места, см Бросок н/м 1 кг, сидя из-за головы, см АП *** при Р<0,001;

** при Р<0,01;

* при Р<0,05;

при Р>0,05 статистически недостоверное отличие Для подтверждения информативности АП в оценке функциональных возможностей учеников интерната нами было проведено изучение взаимосвязи между величинами АП и результатами выполнения учащимися контрольных нормативов по физической подготовленности. Проведенный корреляционный анализ в конце эксперимента выявил наличие достоверной 184,0+3,5 208,0+3,0 Сентябрь 5,01+0,03 5,30+0,05 577,0+5,9 7,0+0,7 16,77+,011 Июнь 4,86+0,04** 5,01+0,03*** 626,0+8,9** 10,0+0,9** 16,31+0,07*** 551,0+19,7 1,86+0, 666,0+11,9*** 1,62+0,01*** Статистически достоверные различия между данными сентября и июня:

связи между АП и всеми исследованными показателями физической подготовленности, кроме броска набивного мяча (таблица 9). Таблица 9. Значения коэффициентов корреляции АП системы кровообращения и показателей контрольных испытаний физической подготовлен-ности, учащихся интерната. Виды испытаний Бег 30 м, сек Бег 30 м с ведением мяча, сек Тройной прыжок с места, см Подтягивание, кол. раз 3х10 м челн. бег, сек Прыжок в длину с места, см Бросок н/м 1 кг, сидя из-за головы, см *** при Р<0,001;

** при Р<0,01;

* при Р<0,05;

- отсутствие статистической значимости (Р>0,05). Корреляция сильной степени выявлена для АП и: бега на 30 м.;

в беге 30 м. с ведением, подтягивании и в прыжке в длину корреляция средней силы;

в тройном прыжке и в беге 3х10 м. корреляция слабой силы, а, в броске набивного мяча достоверной связи не обнаружено. Наличие устойчивой корреляции АП с показателями физической подготовленности, подтверждает предположение о том, что АП является интегральным критерием функционального состояния основных систем организма, показателем его функционального резерва. Полученные данные позволяют говорить о том, что хорошая адаптация способствует более высокому проявлению физических качеств. r 0,84*** 0,67** - 0,47* - 0,59* 0,43* - 0,54* 0, Вместе с тем, в индивидуальном сравнении величин АП и показанного результата физической подготовленности выявлялись случаи, когда один и тот же результат показывался при разном значении АП. Следует считать, что в тех случаях, когда АП был больше по своему значению “цена” (Баевский Р.М.,1987) выполнения норматива у такого спортсмена была выше, а, следовательно, уровень его тренированности ниже. Таким образом, взаимосвязь АП с показателями физической подготовленности еще раз подтверждает, что АП системы кровообращения может использоваться и как адекватный показатель степени тренированности учащихся и их способностью адаптироваться к любым видам нагрузок. В работе Р. М. Баевского, с соавт. (1987) АП системы кровообращения предложено использовать не только при индивидуальной но и на уровне оценки целых функциональных возможностей организма, коллективов. Мы также использовали АП для характеристики адаптивных взаимосвязей команды гандболистов. Групповые характеристики выявляются путем определения так называемой структуры работоспособности команды распределение в процентном отношении учащихся с различными значениями АП. Число подростков в команде с высокой степенью адаптации к меняющимся тренировочным нагрузкам является основным показателем работоспособности команды в условиях соревнований. В связи с тем, что большая часть подростков спортивного интерната имеет высокую степень адаптации и при повышении функциональных возможностей организма ее величины снижаются, достигая значения 1,51 1,53 баллов, предварительно разработанная нами на команде гандболистов ДЮСШ №5 методика определения «структуры работоспособности команды» – АП до 1,60 балла, очень высокая устойчивость к нагрузкам;

– АП от 1,61 до 1,90 балла, высокая устойчивость к нагрузкам;

– АП от 1,91 до 2,30 балла, удовлетворительная устойчивость к нагрузкам.

Таблица 10. Измерение “структуры работоспособности” у учащихся спортивного интерната в течение учебного года. Функциональное Обследование 1,60 Сентябрь Декабрь Март Июнь 5% 10 % 10 % 50 % 1,61 - 1,90 50 % 65 % 85 % 50 % состояние 1,91 - 2,30 45 % 25 % 5% – Шкала значений АП по 3 зонам В приведенных данных четко просматривается изменение структуры работоспособности группы в течение учебного года (табл. 10). Если в сентябрьском обследовании к зоне высокой работоспособности относилось 5 % занимающихся, а к категории удовлетворительной – 45 %, то в июньском обследовании уже 50 % ребят можно было отнести в зону высокой работоспособности и 50 % мог быть отнесен. Таким образом, предложенные пределы значений величин АП могут быть критерием определения объема учебно-тренировочных нагрузок как индивидуальных, так и групповых. Они вполне согласуются с аналогичным разделением (Баевский Р.М., 1987;

Палеев Н.Р., 1987;

Сивакова Н.Н.,1996). 3.3. Общая характеристика физической подготовленности учащихся гимназии и динамики показателей АП системы кровообращения. В экспериментальной группе учащихся гимназии, на момент начала исследования, нами был проведен анализ успеваемости учащихся по физической культуре. Анализ показал, что всего лишь 6% учащихся получили оценку "5". Большая часть гимназистов была аттестована с оценкой к зоне очень высокой. В зону неудовлетворительной адаптации в конце года уже никто из испытуемых не "4"- 54%, 35% с оценкой "3" и 5%- с оценкой "2". Соответственно результаты выполнения контрольных нормативов были занесены в протоколы. При этом программа данных нормативов выбрана нами, с учетом общих требований по физическому развитию для учащихся средних учебных заведений. В течение учебного года у школьников проводились предусмотренные программой учебного заведения уроки физической культуры 2 раза в неделю, с нагрузкой на занятиях в соответствии с годовым планом работы учителя физической культуры. Подростков занимающихся в ДЮСШ, спортивных клубах, специализированных спортивных секциях в группе не было. В тоже время учащиеся углубленно изучали математику, экономику, менеджмент. Анализ полученных в исследовании данных выявил большую индивидуальную вариативность АП в течение всего исследования. Данные проведения контрольных испытаний, выявили достоверное, улучшение в выполнении контрольных тестов в течение учебного года (табл.11). Не претерпели существенных изменений только показатели: бег 30 м, с ведением мяча и 3 х 10 челночного бега, результаты которых остались практически неизмененными по сравнению с исходным уровнем (табл. 12).

Таблица 11. Сравнительная характеристика средних величин АП системы кровообращения и показателей физической подготовленности учащихся гимназии Месяц конт. исп. Виды контрольных испытаний АП Бег 30 м ве Тройной Подтягива- 3 х 10 м челн. дение, сек прыжок с ние, кол. бег, сек места, см раз 5,70+0,03 5,80+0,04 411,0+7,8 1,80+0,03 20,5+0,3 5,80+0,04 5,7+0,4 5,6+0,2 5,80+0,05 5,70+0,03 5,80+0,04 392,0+8,3 396,7+8,2 427,5+6,8 1,20+0,05 1,60+0,07 1,40+0,05 21,3+0,9 20,8+0,6 20,0+0,7 Бег 30 м, сек Прыжок в длину с места, см 126,0+4,8 123,7+4,2 131,5+3,6 138,0+3,7 Бросок н/м 1 кг, сидя изза головы, см 358,0+15,6 334,0+16,4 354,5+18,3 366,0+19, Сентябрь Декабрь Март Июнь 2,00+0,04 2,00+0,02 2,10+0,03 2,10+0, Таблица 12. Сравнительная оценка величин АП и средних результатов сдачи контрольных нормативов в начале и конце исследования Виды бег 30 м, сек бег 30 м ведение, сек тройной прыжок с места, см Подтягивание, кол. раз 3 х 10 м челн. бег сек прыжок в длину с места, см бросок н/м 1 кг, сидя из-за головы, см АП, баллы 2,00+0,02 2,10+0,03*** Статистически достоверные различия между данными сентября и июня: *** при Р<0,001;

** при Р<0,01;

* при Р<0,05;

- отсутствие статистической значимости (Р>0,05) Таблица 13. Значения коэффициентов корреляции АП системы кровообращения и результатов контрольных испытаний физической подготовленности учащихся гимназии. r Бег 30 м, сек 0,76** Бег 30 м с ведением мяча, сек -0,14 Тройной прыжок с места, см -0,49** Подтягивание, кол. раз -0,21 3 х 10 м челн. бег, сек 0,48** Прыжок в длину с места, см -0,61** Бросок н/м 1 кг, сидя из-за головы, см 0,85*** *** при Р<0,001;

** при Р<0,01;

* при Р<0,05;

- отсутствие статистической значимости (Р>0,05) Виды испытаний сентябрь 5,70+0,02 5,80+0,03 411,0+0,4 1,8+0,1 20,0+0,3 126,0+1,2 358,0+1,2 июнь 5,60+0,01*** 5,80+0,03 427,5+0,2** 1,4+0,1*** 20,0+0,5 138,0+0,9** 366,0+1,4*** Проведенный корреляционный анализ выявил наличие взаимосвязи между величиной АП и большинством изученных показателей физической подготовленности (табл. 13). В 5 случаях выявлена достоверная корреляция сильной и средней степени АП системы кровообращения и показателей физического развития (при Р<0,001-0,01). Только в показателях (бег с ведением мяча 30 м и подтягивание) достоверной связи с АП не обнаружено Р >0,05 (табл.13). Вместе с тем у подростков, обучающихся в гимназии, характер взаимосвязи между АП и показателями испытаний физической подготовленности был иной, чем у учащихся спортивного интерната. Обращает на себя внимание, что у гандболистов наблюдается более четкая корреляция АП с показателями испытаний у гандболистов по ряду основных тестов (бег на 30 м., бег с ведением мяча, количество подтягиваний). Выявленное наличие устойчивой корреляции с показателями физ. подготовленности, еще раз подтверждает предположение о том, что АП является интегральным показателем функционального состояния основных систем организма, показателем его функционального резерва и позволяет говорить о том, что высокая адаптация способствует более высокому проявлению физических качеств. У гимназистов показатели выполнения контрольных нормативов, также как и у спортсменов, были взаимосвязаны с АП системы кровообращения. Улучшение показателей физ. подготовленности совпадало с увеличением значений АП, что, как уже отмечалось, свидетельствует о более высокой «цене адаптации» у гимназистов (табл. 14). При первом исследовании (сентябрь) не оказалось учащихся гимназии, которые могли бы быть отнесены к зоны очень высокой работоспособности (< 1,60). Более того, и в последующем было отмечено, что к зоне испытуемых с высокой работоспособностью нельзя было отнести ни одного гимназиста. В то же время, в самом начале исследования, 33% к зоне а с к высокой зоне с работоспособностью относилось испытуемых, удовлетворительной 67%. К концу эксперимента (июнь) в пределах 1,61-1,90 было 14%, а у удовлетворительной зоне 86%. Эти данные позволяют сделать вывод - о нарастании напряженности функциональных резервов организма в течение учебного года, приводящее к ухудшению адаптации системы кровообращения учащихся к условиям жизнедеятельности. Таблица 14. Измерение "структуры работоспособности" гимназистов в течение учебного года Обследование 1,60 ----------------Функциональное состояние Шкала значений АП по 3 зонам 1,61-1,90 1,91-2,30 33% 67% 25% 75% 10% 90% 14% 86% Сентябрь Декабрь Март июнь 3.4. Оценка функциональных возможностей организма подростков, обучающихся в различных типах учебных заведений, по величинам адаптационного потенциала системы кровообращения. Для изучения особенностей изменений АП системы кровообращения возникла необходимость исследования структуры адаптации к учебно-тренировочным нагрузкам. структуры построения схемы оценки АП для градаций степеней Был проведен анализ учащихся средних образовательных заведений, величин выделенных условных границ степеней адаптации в этой схеме, диапазонов различий между средними значениями АП в группах школьников между минимальными и максимальными значениями (Х) величин АП (табл. 15). В работе Сиваковой Н.Н. (1997) предложена следующая схема разделения детей школьного возраста, с выделением следующих условных границ степеней адаптации: зона удовлетворительной адаптации определена до значений АП<1.60 условных балла, зона неполной или частичной адаптации – в пределах от 1.60 до 2.09 балла, неустойчивая зона, напряжение механизмов адаптации - АП от 2.10 до 2.59 балла, неудовлетворительная зона, перенапряжение механизмов адаптации от 2.60 до 3.09 балла и срыв адаптации при АП 3.10 и выше балла. Ранее Р.М. Баевским (1987г.) разработана классификация уровня здоровья, в которой выделяются четыре группы лиц: 1) с высокими или достаточными функциональными возможностями организма, с удовлетворительной адаптацией к условиям окружающей среды, показатель АП <2.60;

2) с наличием риска снижения функциональных возможностей организма и ухудшения адаптации к условиям окружающей среды, с напряжением механизмов адаптации - АП 2.60 – 3.09;

3) лица со снижением функциональных возможностей организма, с неудовлетворительной адаптацией к условиям окружающей среды, с перенапряжением механизмов адаптации - АП 3.10 – 3.49;

4) лица с резко сниженными функциональными возможностями организма, с явлениями на грани срыва механизмов адаптации АП >3.50. Проведенное исследование позволило нам определить следующие средние величины адаптационного потенциала системы кровообращения учащихся гимназии и спортивного интерната. Таблица 15. Пределы колебаний величин АП системы кровообращения у гимназистов и спортсменов. Гимназия мин. 1,87 макс. 2,38 х 0,51 Спортинтернат мин. 1,51 макс. 2,15 х 0, Х- разность между минимальным и максимальным значением АП Важно, что большая часть учащихся интерната спортивного профиля имеет высокую степень адаптации, о чем говорят сравнительно низкие величины АП. При повышении функциональных возможностей организма величина АП еще больше снижается (до значений 1,51 –1,54). В связи с этим нами предлагается распределение учащихся средних учебных заведений проводить по трем зонам показателей работоспособности. Эти диапазоны построены на тех же принципах, что и в схеме оценки взрослого населения. В них отражено своеобразие уровней функционирования и деятельности регуляторных механизмов системы кровообращения у подростков исследуемых групп, с определенными величинами АП: АП до 1,60 балла, очень высокая устойчивость к нагрузкам;

АП от 1,61 до 1,90 балла, высокая устойчивость к нагрузкам;

АП от 1,91 до 2,30 балла, удовлетворительная устойчивость к величины > 2,30 отнесены к зоне неудовлетворительной нагрузкам;

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.