Психофизеологическая диагностика в спортивном отборе

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

Также довольно тонким механизмом диагностики  функционального состояния организма  является КГР. Величина реакция КГР  сильно зависит от общего функционального  состояния организма. При развитии состояний утомления в организме, ответная реакция КГР уменьшается. У спортсменов более низкой квалификации выявлены весьма низкие показатели КГР, что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов, а у  некоторых наблюдался даже срыв адаптации⁴³.

Повышенный уровень эмоционального возбуждения достигается разными  способами у представителей разных видов спорта⁴⁴⁴⁵⁴⁶.Так, например, в видах спорта, связанных с преимущественным проявлением выносливости, а соответственно, с выполнением циклических движений (бег на длинные дистанции, лыжные гонки, спортивная ходьба и др.), возбуждение возрастает за счет повышение тревоги, при сохранении среднего уровня вегетативной составляющей. Перед решением задач, связанных с преимущественным проявлением скоростно-силовых качеств и сложной координации (прыжки на лыжах с трамплина, слалом, прыжки с шестом и др.), эмоциональное возбуждение возрастает за счет вегетативного компонента при сохранении тревоги на невысоком уровне. Данная закономерность объясняется тем, что в каждом из этих случаев происходит экономизация именно того составляющего эмоционального возбуждения, который впоследствии будет интенсивно расходоваться в процессе деятельности.

1.2.2. Влияние физической активности на мозговые процессы.

Представляют  интерес работы по изучению влияния  физической активности на работу мозга. В ЭЭГ исследованиях С. Шнайдера и С.Д. Аскью⁴⁷ было показано, что сразу после пробежки увеличивается альфа-ритм (8-12 Гц) во фронтальных областях, и уменьшается бета (12-35 Гц) и гамма (35-48 Гц) ритмы в затылочных и височных отделах. Через 15 минут изменение в альфа-ритме проходят, в то время как высокочастотные изменения остаются. Это уменьшение активности, особенно в высокочастотной области, интерпретируется как уменьшение возбудимости мозга. В большинстве случаев описываются положительные влияния физической активности на мозговые процессы. Положительное влияние нагрузки также показано на психологические показатели, такие как позитивация эмоций и уменьшение тревожности⁴⁸⁴⁹. Было показано, что реакция на негативные стимулы уменьшается после физических нагрузок ⁵⁰.

Исследовалось также влияние интенсивности  физических упражнений на моторные показатели и обучение. Так, есть данные о том, что обучение и моторные реакции улучшаются после легких физических нагрузок^{51 52}, в то время как интенсивные физические нагрузки ухудшают эти показатели^{53 54 55 56}. Однако в других работах показано, что даже самые интенсивные нагрузки оказывают положительный эффект как на моторные показатели, так и на способность к обучению^{57 58 59 60}. Возможно этот эффект объясняется общим модулирующим воздействием физической активности на центральную нервную системы (ЦНС). Дж.Крабе, К.Смит и Р.Дишман попытались обобщить данные о мозговой активности во время и после выполнения упражнений. Они выявили общее увеличение альфа активности во время и после упражнений, что также сопровождалось увеличением мощности и других волн. В работах группы из Кельнского института спорта^{11 12 13} было дополнительно изучено влияние различной физической нагрузки на ритмы мозга. В исследовании Т. Лардона и Дж. Полича⁶¹ было выявлены долговременные изменения в ЭЭГ покоя. Так у интенсивно тренирующихся людей (более 12 часов в неделю) по сравнению с контролем (около 2 часов в неделю) было выявлено уменьшение мощности спектра в дельта диапазоне и увеличение во всех остальных. Средняя частота ритмов в дельта, тета и бета диапазонах была также выше у интенсивно тренирующихся.

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

В исследовании Д. Мешау с коллегами было продемонстрировано⁶², что при пробежке по беговой дорожке в ускоряющемся темпе происходит увеличение бета и низкочастотной альфа активности, и затем, постепенно мозговая активность возвращается к той, что была до бега. Это происходит на большой интенсивности бега, при увеличении потребления лактата. Также показано, что после пробежки увеличивается П300⁶³. Аналогичный эффект был найден и для велосипедистов ^{64 65}.

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

1.2.3. Мозговые процессы и степень профессионализма в спорте.

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

Наблюдая  действия профессиональных спортсменов, мы удивляемся их слаженности, точности. Высокотренированных индивидов по сравнению с новичками отличает высокая стабильность выполнения действия, уменьшение мышечной активности, и общее уменьшение активности мозга, необходимой для выполнения действия⁶⁶. На основе этих наблюдений была предложена теория экономизации усилий у профессионалов⁶⁷. Она получила наибольшие исследование у стрелков. На основе изучения мозговой активности стрелков-профессионалов и новичков было выявлено три основных факта. Среди основного, наиболее изученного феномена следует отметить общее увеличение альфа-активности у профессионалов, по сравнению с новичками.⁶⁸ Увеличение альфа-активности связывают со снижением корковой активности, и свидетельствует об экономизации нейрональных ресурсов. Другим фактом является более низкая корковая активность при прицеливании у элитных стрелков в левой височной области (в электроде T3 по сравнению с Т4) по сравнению с новичками. Если сравнить данную активность с состоянием спокойного бодрствования, то у элитных стрелков при прицеливании обнаружится увеличение активности в правой височной области. Уместно здесь упомянуть и исследования С.Дени с коллегами⁶⁹. Он сравнивал группу элитных и менее опытных стрелков. Было обнаружено, что у более опытных стрелков обнаруживается меньшая когерентность между левым височным электродом Т3 и фронтальным электродом Fz в диапазоне нижних альфа- и бета- частот. Также эксперты обнаружили более низкую когерентность между всеми левосторонними электродами и Fz в области высоких альфа-частот и пониженную когерентность между T3 и всеми центральными электродами в диапазоне высоких альфа-частот. Третьей особенностью является специфичность изменения паттерна мозговой активности лишь для выполнения той деятельности, которая является профессиональной для спортсмена. Так, для спортсменов-каратистов или гольфистов увеличение альфа-активности наблюдается в моторных областях. У стрелков наблюдается уменьшенная активация в отделах, неспецифичных к зрительно-пространственной задаче. В частности, у стрелков, достигших автоматизма действия, показана синхронность в левой височной области при прицеливании. Таким образом, теория экономизации усилий утверждает не общее снижение мозговой активности при выполнении какого-либо спортивного действия у профессионалов, а снижение активности лишь в областях, не связанных с выполнением действия.

Другой  отличительной особенностью профессионалов является их способность эффективно выполнять спортивное действие при  любых внешних обстоятельствах, в любых стрессовых условиях. В  исследовании С.Бейлока с коллегами⁷⁰ было показано, что если при выполнении основного спортивного действия вводится параллельная, отвлекающая задача, то профессионалы выполняют основное спортивное действие не хуже, а даже лучше, чем в ситуации с полной фокусировкой внимания на спортивном действии. Это было продемонстрировано на профессиональных высококлассных гольфистах. Также исследовались футболисты с ведущей правой ногой. При введении параллельного задания профессионалы-футболисты выполняли основное задание лучше, чем без параллельного задания, однако эта зависимость проявлялась только для спортивных действий правой ногой. При выполнении задания левой ногой лучшие результаты были без параллельного задания. У новичков показатели выполнения спортивного действия ухудшались всегда при введении параллельного задания. Это свидетельствует о том, что с приобретением опыта и автоматизации навыка происходит изменения механизмов выполнения одного и того же действия. Сфокусированное внимание в этом случае даже мешает эффективной реализации автоматизированного действия. Таким образом, суммируя вышесказанное, можно выдвинуть гипотезу, что у профессиональных спортсменов наблюдается своего рода экономизация двигательных актов, проявляющаяся как на нейронном уровне, так и в последующей моторной активации⁷¹⁷². В работе О.М. Базоновой⁷³ показаны сходные положения и для музыкантов. Уровень музыкально-исполнительского мастерства в ее работе оказался положительно взаимосвязан с индивидуальной частотой максимального альфа-пика, стабильностью реакции альфа-десинхронизации, шириной альфа-диапазона, вариабельностью и длительностью альфа-веретена в общей выборке испытуемых.

Реципрокная взаимосвязь между показателями мышечного тонуса и мощностью альфа-ритма ЭЭГ была показана в ряде работ⁷⁴⁷⁵. На основании этого феномена разработана технология альфа-стимулирующего тренинга нейробиоуправления, предполагающего, что произвольное увеличение альфа-мощности ЭЭГ сопровождается реципрокным снижением мышечного тонуса⁷⁶.

Следует отметить, что различия между новичками  и профессионалами выявляются также  и по потенциалам мозга, связанным  с реализацией моторного акта, с обработкой сенсорной информации и когнитивным анализом. В исследовании И.Делпота с коллегами⁷⁷ участвовали 24 теннисиста, 24 гребца и 24 неспортсмена. Было выявлено уменьшение латентности компонента Р100 у теннисистов по сравнению с другими группами. Данные подтвердились и для игроков в сквош. Было предположено, что продолжительные тренировки в видах спорта с мячом модулируют процессы обработки зрительной информации. Аналогичные результаты были получены для фехтовальщиков⁷⁸. У велосипедистов, однако, не было обнаружено различий в зрительном потенциале⁷⁹.

К.Дел  Персио с коллегами⁸⁰ изучал группы профессиональных и начинающих каратистов и неспортсменов. Он показывал им картинки с атаками в карате и баскетболе. У контрольной группы не было обнаружено различий в зрительном вызванном потенциале (ВП) при предъявлении баскетбольных и каратистских изображений. У новичков каратистов обнаружено уменьшение амплитуды зрительного ВП (компоненты Р3, Р4) на латентностях от 300-450 мс в ответ на изображения карате по сравнению с баскетболом. У профессиональных каратистов в этом случае обнаружено еще большее уменьшении амплитуды ВП, однако после 800 мс наблюдается значительно увеличение амплитуды мозгового ответа (компонент N2). Контрольное исследование, проведенное на группе фехтовальщиков, подтвердило вышеописанные результаты при сравнении изображений атак в фехтовании по сравнению с баскетболом.

Исследовались мозговые ответы, возникающие при  предъявлении звуков удара мяча у  бейсболистов⁸¹. Спортсмены должны были также определить тип звука. Менее опытные бейсболисты хуже справлялись с этим заданием, время ответа было больше, встречалось больше ошибок. Кроме того, у менее опытных бейсболистов амплитуда компонента П300 в париетальном отведении мозга (Pz) больше, а латентность меньше, чем у более опытных спортсменов. Это может свидетельствовать о менее эффективной обработке звуковой информации и принятии решения о ее типе.

Особенности работы мозга спортсмена суммированы  в работе Хироки Наката с коллегами⁸². Электроэнцефалографические исследования мозговой активности у элитных спортсменов показали у них специфические особенности межполушарной асимметрии и локальной корковой активации⁸³. Однако мозговые структуры, вовлеченные в выполнение деятельности и связанные с фокусированием внимания и рабочей памятью, к примеру, базальные ганглии и лимбические структуры⁸⁴, расположены глубоко в мозге, поэтому ЭЭГ не может непосредственно отразить активацию данных структур, так как электроды на поверхности скальпа регистрируют суммарную мозговую активность. Но с другой стороны, активность корковых и подкорковых структур доступна с помощью использования функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

В исследовании Г.С. Росса с коллегами⁸⁵ была выявлена активность моторной и париентальной коры, фронтальной доли, мозжечка, вермуса (червя мозжечка) при воображаемом ударе (свинге) у гольфистов. Наибольшая активность была характерна для вермуса, моторной области и мозжечка. Уменьшение мозговой активности в моторной области и мозжечке коррелировало с уровнем мастерства гольфистов.

Глава 2. Физиологические основы мышечной силы и скоростно-силовых качеств

Как уже отмечалось, проявляемая мышечная сила находится в обратной зависимости от скорости движения (см. рис. 1): чем выше скорость движения, тем меньше проявляемая сила, и наоборот. Разные спортивные упражнения относятся к разным точкам кривой "сила - скорость". Упражнения с внешней нагрузкой, близкой или равной максимальной изометрической мышечной силе, относятся к собственно-лиловым упражнениям. Таковы, например, гимнастические упражнения "стойка на кистях", "крест", "переднее равновесие" на кольцах, тяжелоатлетические упражнения со штангой околомаксимального или максимального веса.

При уменьшении внешнего сопротивления скорость движения возрастает, а проявляемая мышечная сила падает. Упражнения с внешней нагрузкой, равной 40-70% от максимальной изометрической силы, при выполнении которых проявляются относительно большие сила и скорость мышечных сокращений, т. е. большая мощность, относятся к скоростно-силовым упражнениям. Таковы, например, бег на короткие дистанции, прыжки.

В движениях с перемещением малой массы (менее 40% от максимальной изометрической силы) достигается высокая скорость, а проявляемая мышечная сила относительно мала. Такие упражнения относятся к скоростным (например, метание малого мяча с места), движения ненагруженных конечностей).

Границы, разделяющие названные виды" упражнений, очень условны.

2.1 Физиологические основы мышечной силы

В условиях изометрического сокращения мышцы проявляют максимальную статическую силу.

Максимальная статическая сила и максимальная произвольная статическая  сила мышц

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение при одновременном выполнении следующих трех условий:

1. активации всех двигательных единиц (мышечных волокон) данной мышцы;
2. режиме полного тетануса у всех ее двигательных единиц;
3. сокращении мышцы при длине покоя.

В этом случае изометрическое напряжение мышцы соответствует ее максимальной статической силе.