ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2015, том 41, № 4, с. 82-90
УДК 612.745
ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЫШЕЧНОЙ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМ ПРИ ВОЗРАСТАЮЩЕЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ У ЛИЦ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И СПОРТОМ
© 2015 г. Н. А. Фудин, С. Я. Классина, С. Н. Пигарева
ФГБНУ НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина, Москва E-mail: klassina@mail.ru Поступила в редакцию 08.09.2014 г.
Изучали взаимосвязи показателей электромиограммы и электрокардиограммы в процессе возрастающей ступенчато-дозированной физической нагрузки на велоэргометре у лиц, занимающихся физической культурой и спортом. Показана динамика изменения показателей электрокардиограммы и электромиограммы у обследуемых при ступенчато-дозированном повышении интенсивности нагрузки. Так, если при низкой интенсивности физической нагрузки обеспечение мышечного усилия осуществляется в основном за счет повышения сердечного ритма, то при высокой интенсивности нагрузки в этот процесс "вовлекаются" электрофизиологические процессы всего миокарда. Показано, что степень взаимосвязи показателей мышечной и сердечно-сосудистой систем растет по мере увеличения интенсивности физической нагрузки.
Ключевые слова: спорт, физическая нагрузка, электромиограмма, электрокардиограмма, взаимосвязь показателей мышечной и сердечно-сосудистой систем.
Б01: 10.7868/80131164615040086
При интенсивных физических нагрузках все функциональные системы организма человека начинают работать на поддержание высокого уровня работоспособности, причем одни системы увеличивают свою активность, способствуя работе мышц, а другие, наоборот, снижают активность, высвобождая ресурсы организма для поддержания эффективности длительно выполняемой работы. Сердечно-сосудистой системе при этом отводится особая роль, поскольку именно она обеспечивает кислородные потребности работающих мышц и всего организма.
В соответствии с теорией функциональных систем, всякий живой организм может рассматриваться как целостная функциональная система, системообразующим фактором которой является полезный для организма приспособительный результат. При этом организация функций должна быть такова, чтобы все они находились в отношениях взаимосодействия достижению результата [1].
Существует большое количество научных работ, в которых обсуждаются вопросы активации тех или иных физиологических функций организма человека при выполнении физической работы до отказа, но практически отсутствуют ис-
следования, позволяющие судить о степени их взаимосогласованности. Так, в работе А.А. Прий-макова [2] выявлено, что при выполнении спортсменами физической нагрузки большой мощности (300 Вт) до отказа, усиливается активность и взаимосвязь мышечной системы и частоты сердечных сокращений (ЧСС) [2]. Однако, регистрируя реакцию ЧСС, как интегрального показателя на физическую нагрузку, нельзя определенно сказать, отражает ли она состояние исполнительного органа — сердца или связана с особенностями вегетативной регуляции сердечной деятельности [3]. Этой неопределенности, по нашему мнению, лишены параметры электрокардиограммы (ЭКГ), изменения которых трактуются однозначно. Полагаем, что для поиска взаимосвязи работы мышц с сердечной деятельностью, наряду с ЧСС необходимо анализировать зубцы и сегменты ЭКГ, отражающие процессы проведения возбуждения в сердечной мышце. Взаимосвязь электрофизиологических процессов в миокарде с электрофизиологическими показателями мышц позволит выявить механизмы согласованности этих функций при физических нагрузках различной интенсивности. В связи с этим, целью настоящей работы являлось изучение взаимосвя-
зи показателей электромиограммы (ЭМГ) и электрокардиограммы при возрастающей по интенсивности физической нагрузке у лиц, занимающихся физической культурой и спортом.
МЕТОДИКА
В обследовании приняли участие 16 мужчин-добровольцев в возрасте 19—32 лет, занимающихся физической культурой и спортом. Каждому из них предлагалось выполнить тестовую физическую нагрузку на велоэргометре до отказа. Нагрузочное тестирование представляло собой последовательность возрастающих по мощности ступеней нагрузки от 60 до 180 Вт с шагом возрастания 20 Вт. Время работы на каждой из ступеней нагрузки равнялось 2 минутам, а после завершения работы на каждой из ступеней следовало 6-минутное восстановление.
Такого рода чередование нагрузки и отдыха обусловлено необходимостью восстановления испытуемого после каждой ступени нагрузки, дабы восстановить его функциональное состояние до исходного уровня. Отсутствие восстановления или неполное восстановление после нагрузки привело бы к функциональной кумуляции реакций мышечной и сердечно-сосудистой систем на следующей ступени физической нагрузки, что, в конечном итоге, исказило бы результаты корреляционного анализа между показателями ЭКГ и ЭМГ на каждой из ступеней нагрузки.
Известно, что восстановление — процесс, происходящий в организме после прекращения физической нагрузки и заключающийся в постепенном переходе функционального состояния спортсмена к исходному уровню. Очевидно, что слишком короткие интервалы отдыха не могут обеспечить полноценное восстановление, а слишком длинные — могут снизить эффективность нагрузочного тестирования. В связи с этим, выбор оптимального времени отдыха после нагрузки весьма важен.
При выборе оптимального времени восстановления при циклической работе на велоэр-гометре мы руководствовались экспериментальными данными, полученными исследователями ранее. Показано, что после интенсивной физической нагрузки кислородный долг ликвидируется в течение 5—8 минут. При этом у тренированного спортсмена ЧСС возвращается к норме в течение 3 минут, а у нетренированного практически здорового человека ЧСС приходит в исходное состояние только через 5—10 минут [4]. Так, для циклических видов спорта с повторными нагрузками рекомендуют интервалы восстановления длительностью от 3—8 минут [5]. С учетом сказанного, мы полагали, что для нашего исследования время восстановления после каждой ступени нагрузки, равное 6 минутам, будет оптимальным.
Выбор протокола нагрузочного тестирования мы производили, исходя из целей и задач нашего исследования. Так, при многоступенчатом нагрузочном тестировании физическая работа на каждой из ступеней может быть разделена на 2 фазы: фазу врабатывания и фазу устойчивой работоспособности. В.Д. Сутула и соавт. [6], изучая динамику сердечного ритма у спортсменов на велоэрго-метре при выполнении ими работы с равномерно повышающейся мощностью и постоянной скоростью вращения педалей (60 об/мин), показали, что фаза врабатывания у спортсменов длилась примерно 1.5—2 минуты [6]. По мнению О.С. Тарасовой и соавт. [7], динамические характеристики регуляторных процессов, которые наблюдаются в фазе врабатывания, во многих случаях даже лучше отражают работу регуляторных систем, чем статические характеристики в фазе устойчивой работоспособности, то есть являются более информативными [7]. Эти регуляторные процессы являются отражением адаптационных процессов в организме человека при изменении внешних условий, как, например, переход от одной ступени физической нагрузки к другой в процессе нагрузочного тестирования. Иными словами, они отражают переход организма человека как целостной системы на новый уровень функционирования. При этом динамика регуляторных процессов зависит как от особенностей нагрузочного тестирования, так и от функционального состояния организма спортсмена и уровня его тренированности. Известно, что большинство физиологических функций в ответ на увеличение нагрузки "включаются" довольно быстро, а, следовательно: "...выявление преимущественного аэробного ("линейного") диапазона метаболического обеспечения мышечной работы можно проводить в тесте со ступенчато возрастающей нагрузкой при продолжительности "ступеней" от 2 до 3 минут" ([7], с. 72). Например, показано, что протокол со ступенчато возрастающей нагрузкой, где длительность каждой ступени составляла 2 минуты, можно эффективно использовать для выявления анаэробного порога у гребцов на основе метода поверхностной электромиографии [8]. Заметим, что наш протокол предусматривает чередование 2-минутных ступеней нагрузки и 6-минутного отдыха, что требует от организма спортсмена многократного "включения" и "выключения" механизмов системы кровообращения. Такой режим работы оказывает тренирующее воздействие на систему кровообращения и, в соответствии с результатами других исследователей, способствует укорочению времени врабаты-вания на отдельных ступенях нагрузки. Установлено, что в фазе врабатывания организм спортсмена не только переходит на новый уровень работоспособности, но в нем также происходит "сонастройка" различных функций [9, 10]. Это обстоятельство делает фазу врабатывания даже
более ценной в плане информативности для изучения регуляторных процессов, чем фазу устойчивой работоспособности.
Таким образом, для изучения взаимодействия мышечной системы и сердечной деятельности при физической работе до отказа выбор протокола нагрузочного тестирования в виде последовательности возрастающих по мощности ступеней нагрузки от 60 до 180 Вт (шаг возрастания — 20 Вт) является оптимальным. При этом время физической работы на каждой из ступеней нагрузки выбрано минимальным — 2 минуты. Выбор нами столь короткого времени нагрузки был обусловлен необходимостью проанализировать как можно больше ступеней в работе испытуемого до отказа, а, следовательно, иметь как можно больше корреляционных пар показателей ЭКГ и ЭМГ. Тот факт, что измерение ЭКГ и ЭМГ производилось на каждой ступени нагрузки в последние 30 с, позволил нам изучить взаимосвязь функционирования регуляторных механизмов мышечной системы и работы сердца в момент перехода к устойчивому состоянию, т.е. оценить взаимосодействие ("сонастройку") этих функций.
В процессе нагрузочного тестирования испытуемые пребывали в следующих состояниях: "исходное состояние" или "фон" (2.5 мин), когда испытуемый спокойно сидел в седле велоэргометра, не вращая педали; "Нагрузочное тестирование до отказа", где на каждой из ступеней нагрузки скорость вращения педалей была пос
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.