При занятиях отдельными видами спорта на открытом воздухе в холодное время года у спортсменов нередко наблюдается повышенная спастичность движений в суставах верхних и нижних конечностей, особенно их дистальных звеньев. Многие спортсмены при этом ощущают характерные затруднения в выполнении точных и быстрых движений в лучезапястном и голеностопном суставах, суставах кисти. Спортсмены и их тренеры нередко связывают эти изменения в функции конечностей с неудачами в выступлениях на соревнованиях, падениями на дистанции (велоспорт, мотоспорт, автоспорт, прыжки на лыжах с трамплина и др.). В отдельных случаях спортсмены четко отмечают существенное снижение максимальной силы, нарушения кожной и проприоцептивной чувствительности пальцев и конечностей в целом, а также способности совершать целенаправленные действия. Естественно предположить, что нарушение функционального состояния тканей происходит по причине локального охлаждения (гипотермии) дистальных частей тела, довольно часто слабо защищенных от воздействия метеофакторов.

Подобные изменения функционального состояния конечностей наблюдается также у представителей некоторых профессий (монтажники высоковольтных силовых линий, такелажники, водолазы и др.), чья производственная деятельность протекает в условиях длительного воздействия охлаждающего микроклимата.

Задачей настоящей работы явилось количественно оценить степень нарушений функционального состояния дистальных звеньев опорно-двигательного аппарата человека при умеренной дозированной гипотермии верхней конечности.

Методика.

Охлаждение поверхностных тканей достигалось погружением правой руки испытателя (кисть, предплечье и нижняя половина плеча) в специальный сосуд, в котором создавалась циркуляция воды. Температура воды в разных опытах варьировала в пределах от +8 до +10 ^ОС, при этом создавалось направление потока воды от проксимального звена конечности - к дистальному, т.е. о плеча к кисти.

В первой серии опытов до погружения руки в воду в течение 2-х минут производились предварительные (фоновые) исследования времени простой акустико-моторной реакции (замыкание или размыкание контактов специального ключа в ответ на звуковой сигнал). Усилие, необходимое для замыкания или размыкания контактов ключа, не превышало 3 Н. Электрические контакты ключа были специальным образом защищены от воздействия воды. Сигналом для испытателя к замыканию или размыканию контактов ключа был короткий звуковой щелчок продолжительностью 35-40 мс, который он акустически воспринимал через наушники. Одновременно со звуковым сигналом командный импульс производил запуск времяизмерительного устройства (электронный секундомер). Последний измерял отрезок времени от начала звукового сигнала до момента замыкания или размыкания испытателем контактов ключа с точностью до 1 миллисекунды. Командные сигналы поступали в квазислучайном порядке примерно 20 раз в одну минуту. В фоновых (предварительных) измерениях испытатели поочередно работали правой и левой кистью. Предварительно каждый из них проходил короткий цикл обучения, критерием готовности к опыту служило относительное "выравнивание" значений ПАМР в диапазоне 160 - 190 мс. Затем, в течение 2 минут производилась регистрация фоновых показателей. На ПК ежеминутно производился автоматический расчет среднего времени простой акустико-моторной реакции (ПАМР).

После съема фоновых данных испытатель погружал руку в сосуд с проточной водой. Время экспозиции руки в воде в разных опытах составляло от 40 до 60 минут. В процессе удержания руки воде продолжалась регистрация времени ПАМР, при этом испытатели поочередно работали ключом правой и левой кистью. В отдельных опытах у испытателей регистрировалась электрическая активность (ЭА) мышц сгибателей и разгибателей пальцев на правой (подвергавшейся гипотермическому воздействию) руке. Электроды, отводящие ЭА, соответствующим образом герметизировались. Регистрация ЭА мышц предплечья производилась на струйном осциллографе (производства фирмы "Элема Шонандер" -Швеция) в натуральном и интегрированном виде (огибающая ЭМГ).

Для объективного контроля теплового состояния у испытателей до и после опыта с помещением руки в сосуд с водой с помощью электрического медицинского термометра измерялась температура в 7 точках тела (под языком, на лбу, груди, предплечьях, правой и левой кистях, спине и голени).

Во второй серии опытов у испытателей исследовалась скорость проведения нервных импульсов по срединному нерву правого предплечья. Для раздражения нерва и усиления биоэлектрической активности использовался электромиограф фирмы "Медикор". Отводящие ЭА электроды крепились на возвышении большого пальца правой руки. Один из раздражающих электродов находился непосредственно медиальнее плечевой артерии, приблизительно в центре локтевой ямки, при этом анод располагался проксимальнее катода (Х. Коуэн, Дж. Брумлик, 1975). Другие раздражающие электроды (дистальная точка раздражения) располагались над тем же срединном нервом в области запястья (непосредственно проксимальнее поперечной связки). Расстояние между между точками раздражения на предплечье испытателя (дистальной и проксимальной) определялось с помощью обычной миллиметровой линейки. Электрические ответы (по 5 в серии) после усиления поступали на вход когерентного накопителя сигналов, обрабатывались и регистрировались на двух-координатном самописце. При расшифровке записей определялось время между моментом подачи раздражения на нерв и электрическим ответом мышцы. Разница во времени между ответом на раздражение в проксимальной и дистальной точках срединного нерва позволяла вычислить скорость проведения раздражения по нему.

В опытах с локальным охлаждением предплечья и кисти в условиях водной иммерсии приняли участие 12 добровольцев (практически здоровые молодые мужчины). Результаты опытов обрабатывались с помощью методов вариационной статистики.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В первые 3 минуты иммерсии испытуемые реагировали на предъявление условного раздражителя (светового сигнала) с латентностью, значения которой превышали фоновые измерения на 30-40 мс. Это было отмечено при замыкании контактов ключа и охлаждаемой, и интактной конечностью. В последующие 6-18 минут водной иммерсии время простой акустико-моторной реакции (ПАМР) постепенно стабилизировалось на уровне фоновых измерений (160-200 мс). Но, начиная 18-ой минуты локальной гипотермии, время ПАМР при действиях охлаждаемой правой рукой достаточно резко увеличивалось (на 70-100 мс) и в дальнейшем продолжало монотонно возрастать в течение опыта. В то же время, не выявлено достоверного увеличения продолжительности ПАМР при действиях левой неохлаждаемой рукой относительно фоновых измерений.

Полученные результаты позволяют предположить, что небольшое первичное увеличение времени ПАМР (1-3 минуты) связано с ориентировочной реакцией на действие достаточно сильного и неприятного для испытуемых раздражителя - холодной воды. Затем по мере адаптации испытуемых к его действию отмечается возвращение времени ПАМР к исходным показателям. Вторая более мощная волна увеличение времени реакции при действиях охлаждаемой конечностью, видимо, связана с изменением функционального состояния периферического нервно-мышечного аппарата охлаждаемой конечности.

Характерным моментом является увеличение амплитуды огибающей ЭМГ сгибателей и разгибателей пальцев руки, начиная с 18-21 минуты локального охлаждения, в 3-10 раз. Это может быть связано со значительным увеличением вязкости тканей охлаждаемой руки, нарушением пропроцептивной обратной связи от работающего органа. Температура поверхностных тканей предплечья к этому моменту практически становилась равной температуре окружающей водной среды.

Прекращение воздействия локальной гипотермии сопровождалось постепенным восстановлением показателей времени реакции (к 12-15 минутам после прекращения воздействия холодной воды). Объективно в этот период времени у испытателей регистрировалось снижение температуры тела на 1-1,5 градуса С, появление дрожи и озноба.

В следующей серии опытов исследовалось влияние 45-минутной иммерсии руки в воде с температурой 8-10 градусов С на работоспособность нервно-мышечного аппарата верхней конечности. Предплечье испытуемого фиксировалось на стенде таким образом, чтобы обеспечить измерение максимальной силы (МС) мышц, сгибателей указательного пальца, выносливость в удержании статического усилия (ВУСУ) этой группы мышц, а также способность к воспроизведению усилия (СВУ) заданной величины.

Кроме того, в этих опытах регистрировалась также электрическая активность мышц, ответственных за сгибание и разгибание пальцев руки.

В результате 40-минутного охлаждающего воздействия руки у испытателей обнаружено достоверное снижение максимальной силы мышц сгибателей пальцев ( в среднем на 20%), одновременно зафиксировано достоверное уменьшение времени удержания статического усилия (ВУСУ), составляющего 75% от максимальной силы, в среднем на 10%. В этот период отмечается также значительное снижение точности управления мышечным напряжением (дозированное по величине усилие), ошибки при воспроизведении усилия, составляющего 25% от максимальной силы, оказались больше в 3-5 и более раз, чем в фоновых (до охлаждения) и контрольных измерениях (спустя 30-40 минут после прекращения воздействия холода).

Известно, что в условиях изометрического сокращения амплитуда огибающей ЭМГ (ОЭМГ) практически линейно связана с величиной развиваемого усилия. При этом можно считать, что отношение величины развиваемого усилия к максимальной амплитуде ОЭМГ, сопровождающей двигательный акт, отражает эффективность мышечного сокращения. В наших опытах без охлаждения величина этого отношения составила в среднем 1,41. Расчеты этого отношения в условиях гипотермии выявили уменьшения этого показателя более, чем в 4 раза (0,39), что указывает на значительное снижение эффективности мышечного сокращения в этих условиях.

В исследованиях о влиянии локального охлаждения конечности на скорость проведения возбуждения по срединному нерву руки приняли участие 5 практически здоровых мужчин в возрасте от 22 до 27 лет. Фоновые показатели (при комнатной температуре воздуха) записывались в течение 5 минут. Интервал времени между раздражающими электрическими стимулами составил 15-20 с. Они чередовались: после раздражения нерва в проксимальной точке, следовало раздражения в дистальной точке. Время экспозиции руки в сосуде с холодной водой в разных опытах варьировало от 30 до 60 минут. После завершения экспозиции руки в сосуде с проточной холодной водой, она тщательно вытиралась полотенцем и продолжалось контрольное тестирование (в период восстановления).

Латентность реакции на раздражение в дистальной точке до погружения в воду составила 2-2,5 мс, латентность в проксимальной точке в этих условиях - 8-9 мс, что согласуется с общеизвестными данными. По мере охлаждения латентный период реакции на раздражение в обеих точках монотонно увеличивался. Эти изменения к 10-15 минутам экспозиции приобрели характер достоверных при 5% уровне значимости. Замедление реакции продолжало увеличиваться вплоть до окончания времени экспозиции у условиях гипотремии.

Обращает на себя внимание факт более выраженного удлинения латентного периода реакции на раздражение нерва в дистальной точке. На наш взгляд, это связано со снижением температуры возбудимых тканей в месте передачи нервных импульсов с нерва на мышцу (синаптические структуры).

К концу периода контрольного тестирования (30 минут) латентность не достигает значений фоновых измерений, более, чем в 2 раза превышая их.

РЕЗЮМЕ

Проведенные исследования показали, что в результате локальной гипотермии у человека развиваются существенные нарушения эффективности двигательных действий: снижается максимальная произвольная сила мышц, скорость и точность движений. Результаты, полученные с применением тонких электрофизиологических методов исследования, указывают на то, что нарушения концентрируются на уровне нервно-мышечной передачи возбуждения (синаптические мембраны). Для восстановления эффективности работы невно-мышечного аппарата человека требуется время, превышающее 30 минут.

Результаты настоящего исследования могут быть использованы в практической деятельности тренеров и спортсменов в тех видах спорта, в которых проявляется действие охлаждающего микроклимата, для регламентации периодов отдыха с целью повышения спортивных результатов и снижения травматизма.

2. Р.Л. Боуш. Отчет по теме "Физиолого-гигиеническая оценка условий и режимов труда акванавтов". Гос.рег. №80057257, Инв. № Б897921, Москва, 1980 г.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Боуш, Р.Л. Влияние локального охлаждения конечностей на скоростно-силовые характеристики движений // Сб. тр. учен. РГАФК. - М., 2000. - С. 151-157.