ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2012, том 38, № 5, с. 24-32
УДК 612.21
ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЭГ СПОРТСМЕНОВ ПРИ ОСТРОМ ГИПОКСИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
© 2012 г. Н. В. Балиоз, С. Г. Кривощеков
ФГБУНаучно-исследовательский институт физиологии СО РАМН, Новосибирск Поступила в редакцию 23.12.2011 г.
Исследована изменчивость основных ритмов ЭЭГ: а, в, 9 и глубина реакции десинхронизации а-ритма (индивидуальная глубина снижения мощности а-ритма при открывании глаз) в условиях плавно нарастающей гипоксии с 20.9 до 10% О2 у спортсменов с различными типами тренировочной физической нагрузки и темпераментальными характеристиками. Обследовано 24 спортсмена высокого класса (11 пловцов, 13 лыжников) в возрасте 18—26 лет. Показано, что динамика ЭЭГ-рит-мов в условиях гипоксии в отличие от нормоксии характеризуется нестабильностью спектрального состава и фазовой динамикой изменений на протяжении гипоксического 25-минутного гипоксиче-ского воздействия. Установлено, что индивидуально-типологические характеристики (по опроснику темперамента Стреляу) опосредуют ЭЭГ-ответ при гипоксическом воздействии. Выявлена отрицательная связь между психологическим конструктом "выносливость" по опроснику ГСБ-Т1 ("Темперамент — формальные характеристики поведения") и мощностью а-ритма ЭЭГ. Характер тренировочного процесса и особенности паттерна дыхания, возникающие как следствие специфики тренировочного процесса, модулируют чувствительность мозговых структур к гипоксии, что находит отражение в динамике ритмов а-диапазона ЭЭГ в условиях гипоксии.
Ключевые слова: спортсмены, типология нервной системы, ЭЭГ, мощность а-ритма, гипоксия, физическая тренировка, фенотипическая адаптация, темперамент.
Психофизиологические механизмы, обеспечивающие ответные реакции и функциональные состояния организма при стрессирующих внешних воздействиях, весьма разнообразны. Их работа в значительной степени модулируется типологией склада личности, в том числе темпераментом, а также текущим эмоциональным состоянием, в частности, уровнем личностной или ситуативной тревожности [1—3]. Понимание этих механизмов и прогнозирование функциональных состояний имеет особую важность при отборе специалистов экстремальных профессий и в спорте. Наши предыдущие исследования показали, что лица разных темпераментов по-разному реагируют на гипоксический стресс, и эта реакция обеспечивается разным физиологическим подкреплением [4, 5]. В этом вопросе значительный интерес вызывает взаимосвязь личностных характеристик с электроэнцефалографической активностью мозга в условиях гипоксии, как отражение врожденных особенностей реагирования мозга на гипоксический стресс. В литературе обсуждается взаимосвязь характера ритмов ЭЭГ и тревожности, а также зависимость характера ЭЭГ-ритмики от темпераментальных качеств [6— 9]. Касаясь этого вопроса, Г. Айзенк [6] считает, что для экстравертов характерен высокий уровень быстро развивающегося реактивного торможения, тогда как у интровертов этот процесс более
медленный. Исследование способов оценки темперамента привело Я. Стреляу [10] к разработке регуляторной теории темперамента, в которой базисными категориями являются энергетика (интенсивные аспекты поведения) и время (аспекты, связанные с продолжительностью поведения). Соответственно этому подходу были выделены 2 характеристики темперамента, связанные с уровнем энергетического обеспечения жизнедеятельности (активность и реактивность), и 5 характеристик, связанных с протеканием реакций во времени: скорость реакции, подвижность, последействие реакции, темп реакций и ритмичность. На базе этого подхода была разработана методика определения темперамента, показавшая высокую валидность в российской версии [10, 11]. По мнению некоторых авторов [12, 13], связь ЭЭГ-ритмов и темперамента базируется на свойствах структуры темперамента, которая обеспечивается двумя основными компонентами — активностью и эмоциональностью. Эти индивидуальные свойства, по нашему мнению, должны проявиться в структуре ответных энцефалографических реакций мозга на гипоксию.
Из основных ритмов электроэнцефалограммы — а, р и 0, наибольший интерес для исследователей представляет а-ритм (диапазон 8—12 Гц), обладающий следующими феноменологически-
ми характеристиками: 1) индивидуальной частотой максимального пика [14], 2) снижением амплитуды при зрительной активации [15], 3) вере-тенообразностью колебаний [16]. Установлено, что а-ритмика ЭЭГ отражает функциональное состояние в условиях расслабленного бодрствования, а глубина и продолжительность блокады а-ритма свидетельствует об уровне активации мозга [7, 8, 13], которая модулируется состоянием ретикулярной и лимбической систем. Углубленное изучение индивидуальных особенностей ЭЭГ показало прогностическую возможность мощности а-активности [14, 17—20], а разным значениям темпераментальной активности соответствует различная мощность составляющих ритмов ЭЭГ [21]. Обнаружено, что электроэнцефалографическими признаками успешной профессиональной деятельности музыкантов является увеличение мощности и когерентности высокочастотных а-осцилляций [22—25]. Это соотносится с результатами работ [17, 26], в которых обнаруживают связь индивидуальных особенностей а-частот-ных диапазонов ЭЭГ с эффективностью биоуправления. В свою очередь, биоуправление паттерном дыхания оказывает тренирующее воздействие на неспецифическую резистентность организма [26, 27].
Как известно, гипоксия для мозга всегда экстраординарное явление. На уровне микроциркуляции в мозге нет достаточно мощных механизмов компенсации недостатка кислорода. В качестве приспособительной реакции может иметь значение повышение кислородной емкости крови, хотя этот процесс длится несколько суток и не спасает в экстренных ситуациях. Защитное действие может также оказывать новообразование капилляров, но это также длительный (несколько недель) процесс. Поэтому сдедует ожидать, что увеличение толерантности мозга к гипоксии может быть следствием либо врожденных особенностей, либо возникать у людей после тренировок с гипоксическим компонентом. Наши исследования [28] показали наличие взаимосвязей а-харак-теристик с вегетативными показателями дыхания при 20-дневной гипоксической тренировке, в частности, амплитуды а-колебаний с капночув-ствительностью дыхательного центра и содержанием СО2 в альвеолах. В недавних работах [29, 30] обнаружено, что степень сужения сосудов при ишемии и гипоксии мозга отрицательно коррелирует с мощностью регистрируемого а-ритма.
Целью настоящей работы был поиск ответов на вопрос: одинаково ли реагируют ЭЭГ-характе-ристики на острую гипоксию у людей разных темпераментов и занимающихся двумя разными видами спортивной деятельности, предполагающими неодинаковую у них гипоксическую устойчивость, — пловцов и лыжников. При этом исходили из рабочих гипотез, основанных на
приведенных литературных данных, что: а) спортсмены, тренирующиеся на выносливость с использованием аэробных нагрузок, имеющие в целом повышенную устойчивость к гипоксии, будут различаться по характеру ЭЭГ-ответа на острое гипоксическое воздействие, в зависимости от темпераментальных свойств; б) спортсмены, тренирующиеся в режиме свободного дыхания (лыжники) и в режиме особого ритма дыхания с повышенным сопротивлением и гипок-сическим компонентом (пловцы), должны демонстрировать специфику ЭЭГ-ответа на острое гипоксическое воздействие.
МЕТОДИКА
В исследовании принимали участие 24 здоровых испытуемых-добровольцев (мужчины в возрасте от 18 до 26 лет), спортсмены высокой квалификации (I разряд, кандидаты в мастера спорта, мастера спорта): пловцы и лыжники. Сбор данных проводился в одно и то же время суток в утренние часы.
Психологическое тестирование включало следующие психологические опросники:
1. Модернизированный опросник Айзенка (EPG-R), предназначенный для диагностики уровня нейротизма, эктра-интроверсии и психо-тизма [6].
2. Опросник для изучения темперамента Я. Стреляу [31]. Шкалы: сила по возбуждению, сила по торможению, подвижность.
3. Опросник "Темперамент — формальные характеристики поведения", FCB-TI [11]. Шкалы: динамичность, настойчивость, сенсорная чувствительность, эмоциональная реактивность, выносливость, активность.
4. Опросник Спилбергера—Ханина [32] для оценки уровня личностной и реактивной тревожности.
В фоновом периоде у всех испытуемых измеряли антропометрические показатели: рост, вес, процентное содержание жира, индекс массы тела — BMI (определитель отложений жира OMRON BF 306), артериальное давление. Для анализа паттерна дыхания использовали эргоспирометрическую систему "Оксикон Про®" фирмы "Erich Jaeger" (Германия). В течение всего обследования каждые 30 с определяли легочную вентиляцию (VE, л/мин), частоту дыхания (BF, 1/мин), дыхательный объем (VT, л) и сатурацию гемоглобина крови кислородом (SaO2, %).
Запись физиологических показателей проводилась в 3 состояниях: а) фон — дыхание атмосферным воздухом, нормоксия (10 мин); б) дыхание гипоксической газовой смесью (ГГС) через маску в нормобарических условиях с плавным снижением содержания кислорода с 20.9% до 10%
Таблица 1. Мощность ритмов ЭЭГ (рУ2/Гц) у здоровых испытуемых-спортсменов в процессе гипоксического теста (М ± т), N = 24
-диапазон Фон Гипоксия Восстановление 10-я минута
11-я минута 25-я минута
а 29.49 ± 5.5 28.31 ± 4.47 20.83 ± 3.94 25.06 ± 5.47
ß 3.42 ± 0.49 4.15 ± 0.55 3.89 ± 0.78 4.48 ± 0.98
9 8.84 ± 1.2 12.24 ± 1.8 9.30 ± 1.49 9.45 ± 1.51
в течение 25 мин со скоростью 1%/мин; в) дыхание атмосферным воздухом, восстановительный период (10 мин). Исследование проводилось в специализированной звуко- и светоизолирован-ной камере с контролируемой температурой (+23°С) при слабом искусственном освещении. Визуальное наблюдение за испытуемым осуществлялось с помощью видеокамеры. Для воспроизведения гипоксии использовали способ разбавления атмосферного воздуха в емкости объемом 250 л газовой смесью с 10%-ным содержанием кислорода (ГГС — 10%) от гипоксикатора "Тибет-4". В процессе эксперимента процентное содержание кислорода во вдыхаемой смеси (РО2 инспираторное)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.