ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 5, с. 481-487
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821+612.822.3
ВЛИЯНИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДВИЖЕНИЕМ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКОГО УТОМЛЕНИЯ
© 2014 г. А. А. Александров1, Т. С. Дейнекина1, С. Э. Маттиасен2, Е. Б. Лысков2
1Кафедра высшей нервной деятельности и психофизиологии Санкт-Петербургского государственного университета, Факультет здравоохранения и трудовой деятельности Университета Евле, Швеция,
e-mail: tsdeinekina@gmail.com Поступила в редакцию 19.12.2013 г.
Принята в печать 03.03.2014 г.
Выполнено исследование влияния ментальной нагрузки, сопровождающейся депрессией мю-ритма, на восстановление работоспособности после физического утомления. В ходе исследования испытуемые выполняли статическую физическую работу в виде сжатия рабочей части кистевого динамометра, разделенную двухминутными паузами с отдыхом. Во время каждой паузы испытуемые смотрели видео с рукой, выполняющей подобное движение (биологическое движение — сжимание эспандера) или видео с деформирующейся окружностью (контроль). Полученные данные показали наличие достоверной депрессии мю-ритма при наблюдении за биологическим движением. Во время задания с физической нагрузкой у испытуемых наблюдалось выраженное развитие утомления, однако не было выявлено достоверного влияния предъявляемой ментальной нагрузки на восстановление работоспособности.
Ключевые слова: мю-ритм, депрессия мю-ритма, центральное утомление, мышечное утомление, восстановление после утомления, Сеченовский эффект.
The Influence of Movement's Observation on Recuperation After Physical Fatigue
A. A. Aleksandrov1, T. S. Deinekina1, S. E. Mathiassen2, E. B. Lyskov2
1Department of Higher Nervous Activity and Psychophysiology, St. Petersburg State University, St. Petersburg, 2Faculty of Health and Occupational Studies, University of Gavle, Gavle, Sweden, e-mail: tsdeinekina@gmail.com
The study aim was to investigate effects of mental activity, accompanied by mu-rhythm depression, on recuperation after physical fatigue. In a study participants performed 11 one minute bouts of static hand grip intermitted by 2 minutes rest pauses. During pauses participants watched video with either dynamic hand grips (biological movements) or deformation of geometric figure (control).
Obtained data showed there was a significant depression of mu-rhythm during biological movement's observation. There was significant fatigue of subjects in an exercise with physical activity, but there was no reliable influence of performed mental activity on recovery after fatigue.
Keywords: mu-rhythm, mu-rhythm depression, central fatigue, muscle fatigue, recuperation after fatigue, Sechenov phenomenon.
DOI: 10.7868/S0044467714050037
Утомлением называют совокупность изменений в физическом и психическом состоянии человека и животного, развивающихся в результате деятельности и ведущих к временному снижению ее эффективности [вапёе-у1а, 1992]. Поначалу предполагали, что при-
чиной утомления являются исключительно периферические факторы [АфеЛ, 1969]. Однако в 1903 г. И.М. Сеченов выдвинул теорию, согласно которой уменьшение работоспособности в ходе выполнения физической нагрузки может быть следствием не перифе-
рических, а центральных факторов. Исследователь обнаружил, что отдых дает намного более эффективное восстановление работоспособности утомленной руки, если испытуемый совершает в это же время работу другой рукой. Положительное влияние нагрузки во время отдыха на восстановление работоспособности получило название "Сеченовского эффекта" [Сеченов, 1935]. Данный феномен И.М. Сеченов также связывал с центральными механизмами, опосредующими развитие усталости.
В наше время явление центрального утомления является доказанным и признанным феноменом. Согласно ряду работ снижение эффективности работы обусловлено, в первую очередь, именно центральным утомлением, а не периферическим. Нередко периферийный аппарат может быть способен к производству силы, достаточной для работы, в то время как центральные структуры становятся неспособными к достаточной активации работающих мышц [Enoka, Stuart, 1992; Gandevia et al., 1995; Gandevia, 1992; Gandevia, 2001; Taylor et al, 2000; Taylor, Gandevia, 2008].
Исследования показали, что ментальные нагрузки в виде решения математических задач также облегчают восстановление после утомления [Asmussen, Mazin, 1978; Stock etal., 2011]. Кроме того, было показано, что выполнение задания с закрытыми или открытыми глазами влияет на скорость развития утомления. Испытуемые, выполнявшие физическое упражнение с открытыми глазами утомлялись медленнее, чем испытуемые с закрытыми глазами [Asmussen, Mazin, 1978]. Авторы данных исследований предположили, что механизм "Сеченовского эффекта" может быть связан с ретикулярной формацией. Однако природа этого феномена остается неясной.
Как было сказано выше, положительное влияние на восстановление работоспособности оказывает физическая нагрузка. В ходе выполнения физической работы у человека наблюдается ряд выраженных изменений в ЭЭГ, в том числе и депрессия мю-ритма. Мю-ритм у человека в состоянии бодрствования наблюдается в центральной (отведения С3, Cz, С4) или теменно-центральной области мозга. Частотный диапазон его колебаний — от 7 до 14 Гц, сходен с таковым альфа-ритма. Однако, в отличие от альфа-ритма, мю-ритм не подавляется при открывании глаз [Chatri-an et al., 1959; Gastaut, Bert, 1954]. Известно,
что депрессия мю-ритма у здоровых испытуемых наблюдается не только при выполнении, но и при наблюдении движения или его воображении [Muthukumaraswamy et al., 2004; Pfurtscheller, 1997; Pfurtscheller et al., 2000; Pineda, 2005].
Возрастающий в последнее время интерес к мю-ритму обусловлен тем, что некоторые исследователи высказали предположение о возможной его связи с системами нейронов, активация которых происходит при тех же условиях, что и депрессия мю-ритма — при выполнении, наблюдении или воображении движения [Cochin et al., 1999; Cochin et al., 1998; Gallese et al., 1996; Muthukumaraswamy et al., 2004; Pineda, 2005; Rizzolatti et al., 2001; Rizzolatti, Craighero, 2004]. Однако, согласно ряду работ, точного соответствия между депрессией мю-ритма и активностью этих систем нейронов нет, можно говорить лишь о существовании корреляции [Александров, Тугин, 2010; Aleksandrov, Tugin, 2012; Erbil, Ungan, 2007].
Поскольку физическая работа, сопровождающаяся депрессией мю-ритма, положительно сказывается на восстановлении работоспособности, представлялось интересным проверить, насколько сама по себе депрессия мю-ритма может повлиять на процессы центрального утомления. Таким образом, цель нашего исследования — выяснить, как на восстановление работоспособности влияет наблюдение за биологическим движением, которое, как и физическая работа, характеризуется депрессией мю-ритма.
МЕТОДИКА
Испытуемые. В исследовании приняли участие 14 добровольцев (8 мужчин и 6 женщин), средний возраст 26 лет (SD = 9.7). Все участники эксперимента являлись правору-кими и не имели проблем со здоровьем. Все испытуемые давали информированное согласие на участие в эксперименте. Исследование проводили в соответствии с положениями Хельсинской декларации.
Ход исследования. Перед началом эксперимента производили запись фоновой ЭЭГ испытуемого с закрытыми (длительность — 3 мин) и открытыми (длительность — 3 мин) глазами. Далее измеряли максимальную силу сжатия испытуемым рабочей части кистевого динамометра (MVC — maximum voluntary contraction). Величина MVC регистрировалась
Рис. 1. Кадр из видео с изображением биологического движения, предъявлявшегося во время "экспериментального" отдыха — правая рука сжимает эспандер. Fig. 1. Video fragment with biological movement, performed during "experimental" pause — right hand compressing dynamometer.
как сила максимального произвольного сжатия динамометра, усредненная за 5 с при помощи программы "Force Feedback".
Экспериментальная часть включала в себя 11 блоков со статической физической нагрузкой (Блок 1-11, длительность каждого Блока — 1 мин) и 10 блоков с отдыхом (Отдых 1—10, длительность каждого Отдыха — 2 мин). Во время блока с заданием на утомление испытуемые статически сжимали рабочую часть кистевого динамометра с силой, достаточной для удержания на целевом уровне, равным 60% от MVC. Данные о силе сжатия и целевой уровень выводились на экран монитора в виде линий через программу "Force Feedback".
После каждого блока с физической нагрузкой, за исключением последнего, следовал блок с отдыхом. Всего использовали два вида отдыха — с биологическим ("экспериментальный") и небиологическим движением ("контрольный"). Оба вида отдыха чередовались друг с другом.
Во время "контрольного" отдыха испытуемым предъявлялось видео с деформирующейся окружностью. Во время "экспериментального" отдыха участникам эксперимента предъявлялось видео, на котором правая рука сжимала кистевой эспандер.
На рис. 1 представлен фрагмент видео, предъявляемого испытуемым во время "экспериментального" отдыха. На рис. 2 изображены фрагменты видео, предъявляемого участникам эксперимента во время "контрольного" отдыха.
Рис. 2. Кадры из видео с изображением небиологического движения. Видео с деформирующейся окружностью предъявлялось во время "контрольного" отдыха.
Fig. 2. Video fragments with non-biological movement.
Video with deforming circle was performed during "control" pause.
Регистрация данных ЭЭГ. ЭЭГ записывали при помощи хлорсеребряных электродов, размещенных на поверхности головы в положениях Fz, F3, F4, Cz, C3, C4, Pz, P3, P4 согласно международной системе 10—20 [Jasper, 1958]. Референтный электрод находился на кончике носа испытуемого, заземляющий электрод располагался на лбу. Для отслеживания электрических артефактов, вызванных движениями глаз, регистрировалась окуло-грамма. Сопротивление электродов не превышало 5 кОм. Для уменьшения сопротивления кожи место установки электрода обрабатывали при помощи абразивной пасты Nuprep. На рабочую поверхно
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.