ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ УТОМЛЕНИЯ ПРИ ЗАНЯТИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И СПОРТОМ

МЕДИЦИНСКИЙ КОНТРОЛЬ В СПОРТЕ

Abstract

INDIVIDUALIZATION OF CONTROL OF FATIGUE AT PHYSICAL TRAINING AND SPORTS

V.V. Rozhentsov, Ph. D., professor

Mari state technical university, Ioshkar Ola

Key words: fatigue, overwork, a functional state, diagnostics.

The purpose of this paper was to develop the method of the individual control of the degree of fatigue on dynamics of the change of the critical frequency of light flashings. The researches were carried out with the use of the velosimulator. The persons who were not engaged in the physical culture and sports, and also athletes of the various qualifications had taken part in the testing. The groups of examinees of different sex and age were consisted of 8 persons. The method of the individual control of fatigue consists of construction of the phase trajectory displaying dynamics of change of critical frequency of light flashings during the testing. The moment of the transition from the state of fatigue to the state of overwork was determined on time of change of the direction of the phase trajectory.

ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ УТОМЛЕНИЯ ПРИ ЗАНЯТИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И СПОРТОМ

Кандидат технических наук, профессор В.В. Роженцов
Марийский государственный технический университет, Йошкар-Ола

Ключевые слова: утомление, переутомление, функциональное состояние, диагностика.

Введение. Существует около ста определений понятия "утомление", подразумевающих физиологическое состояние организма, которое возникает в результате определенного вида деятельности и характеризуется временным снижением работоспособности [26].

Работа без утомления, когда не происходит активации механизмов повышения работоспособности, выработки выносливости, экономически невыгодна и физиологически неоправданна. Однако существуют пределы, после которых утомление может кумулироваться и переходить в переутомление, которое сопровождается снижением эффективности и качества деятельности.

Большинство авторов указывают на необходимость комплексного подхода к диагностике утомления и переутомления, основанного на методах оценки эффективности деятельности или состояния ряда физиологических и психологических функций. Однако основное внимание направлено на поиск информативных методических приемов диагностики утомления по биохимическим, физиологическим или психофизиологическим показателям [4, 15, 16, 27, 28].

Для лиц, занимающихся физической культурой, исходя из основной ее цели, процесс занятий предполагает отсутствие состояний организма, связанных с переутомлением. При этом один из главных принципов - индивидуальность нагрузки - нашел отражение в персональной тренировке [14, 23].

Для рациональной организации тренировочного процесса в спорте необходима оценка функционального состояния (ФС) спортсмена с учетом психофизиологических особенностей его нервной системы. Об актуальности совершенствования методики в направлении индивидуализации свидетельствует опыт спортивной практики, накопленный параллельно с научной информацией. Поэтому в развитии исследований ФС наблюдается закономерная динамика: от направленности на описание особенностей воздействия внешних факторов к анализу состояний, возникающих в результате причин психологического и психофизиологического характера. При этом представляет интерес возможность провести наблюдение за индивидуальными особенностями при различных нагрузках, в состоянии покоя, в течение и после реабилитирующих воздействий [6, 8, 11, 13, 20].

Приспособление человека к любой деятельности представляет собой сложный процесс, затрагивающий различные функциональные системы организма. С этих позиций адаптацию к физическим нагрузкам следует рассматривать как динамический процесс, в основе которого лежит формирование новой программы реагирования, а сам процесс, его динамика и физиологические механизмы определяются состоянием и соотношением внешних и внутренних условий деятельности. С этой точки зрения ФС возможно рассматривать как результат действия многих процессов в организме, имеющих колебательный характер и накладывающихся друг на друга [1, 5, 9, 12, 25].

Факты показывают, что ведущую роль в утомлении играет кора головного мозга - наиболее утомляемый отдел центральной нервной системы [22]. Поэтому общими для утомления при различных видах деятельности будут параметры, характеризующие изменения в состоянии центральной нервной системы. Одним из таких параметром является критическая частота слияния световых мельканий (КЧСМ), то есть частота мельканий света в секунду, при которой ощущается их субъективное слияние. Экспериментально установлено, что наиболее характерной чертой утомления организма человека является снижение КЧСМ, что позволяет контролировать степень его утомления по изменению значения КЧСМ [19].

Известно, что успех тренировочного процесса и рост спортивных достижений зависят не только от соответствия нагрузки физическому состоянию спортсмена, но и от его психоэмоциональных особенностей и характеристик нервной системы [23].

Значение КЧСМ одновременно является индикатором изменений таких свойств нервной системы, как возбудимость, лабильность, сила и подвижность нервных процессов [7, 24].

Целью исследований была разработка метода индивидуального контроля степени утомления по динамике изменения КЧСМ.

Методы и организация исследования. Экспериментальные исследования развития утомления проведены методом велоэргометрии [3, 10]. Величина нагрузки постоянной мощности определялась по номограммам Б.П. Преварского.

В тестировании приняли участие лица, не занимающиеся физической культурой и спортом, а также спортсмены различной квалификации. Группа испытуемых разного пола и возраста состояла из восьми человек. Определение КЧСМ выполняли непосредственно перед тестированием и через каждые 100 оборотов велоэргометра.

Исследования показали, что изменения КЧСМ при тестировании имеют колебательный характер. Индивидуальные различия выражаются в неодинаковой частоте и амплитуде колебаний показателя КЧСМ. Это позволяет анализировать динамику утомления, используя теорию автоматического управления [17]. В общем случае переходные процессы, происходящие в организме, описываются дифференциальными уравнениями первого или второго порядка, поэтому для определения утомления по какому-либо параметру необходимо иметь возможность наблюдать динамику этого параметра, то есть скорости или ускорения его изменения. Для этого предложено использование фазовых траекторий [18, 21].

Этот подход нашел применение при изучении различных колебательных процессов и получил название "фазовой плоскости". Метод фазовой плоскости - один из методов качественной теории динамических систем, математической дисциплины, изучающей свойства решений обыкновенных дифференциальных уравнений без нахождения самих решений, а по виду их графического отображения [2].

В предложенном подходе к определению степени утомления по изменению значения КЧСМ каждая точка на фазовой плоскости несет следующую информацию:

- абсолютное значение КЧСМ в данный момент отображается значением координаты по оси X;

- скорость изменения КЧСМ отображается координатой по оси Y;

- если скорость изменения положительна - точка находится над осью X, если отрицательна - под осью X.

Последовательное соединение точек образует фазовую траекторию.

Результаты и обсуждение. Фазовые траектории динамики КЧСМ по результатам тестирования для двух испытуемых представлены на рис. 1 и 2, на которых пунктиром отражено время врабатывания. Процедура определения времени врабатывания и перехода от состояния утомления к состоянию переутомления (точка 14 фазовой траектории на рис. 1, точка 22 фазовой траектории на рис. 2) заключается в определении момента времени изменения направления фазовой траектории, отображающей динамику изменения КЧСМ. При этом наступление переутомления по фазовой траектории выявляется раньше, чем по медицинским показателям.

Анализ фазовой траектории в целом позволяет определить:

- время и характер врабатывания;

- индивидуальную работоспособность испытуемого при различных нагрузках по объему выполненной работы после врабатывания до наступления переутомления;

Рис. 1. Фазовая траектория динамики КЧСМ по результатам тестирования испытуемой Л., физической культурой и спортом не занимается

Рис. 2. Фазовая траектория динамики КЧСМ по результатам тестирования испытуемой У., КМС по бадминтону

- характер адаптации испытуемого к заданной нагрузке;

- ФС испытуемого.

Сравнение фазовых траекторий свидетельствует, что у испытуемой У. по сравнению с испытуемой Л. лучшая работоспособность и выносливость, что говорит о ее лучшем ФС.

В результате исследований установлено, что изменение вида фазовой траектории адекватно динамике развития тренированности.

Предложенный подход не требует больших вычислений и позволяет проводить обработку результатов измерений КЧСМ в реальном масштабе времени непосредственно в процессе тренировки.

С целью практического использования для диагностики утомления методом фазовой плоскости с построением фазовых траекторий разработан аппаратно -программный комплекс. Программное обеспечение рассчитано на использование IBM-совместимого компьютера и написано на языке Turbo Pascal версии 7.0, имеет удобный пользовательский интерфейс, доступный и понятный исследователю и самому испытуемому, предусматривающий регистрацию испытуемого в базе данных, создание архивных файлов результатов измерений и их статистической обработки.

Заключение. Предложен метод индивидуального контроля утомления путем периодического измерения КЧСМ и построения фазовой траектории, отображающей динамику изменения КЧСМ в процессе тестирования. Момент перехода от состояния утомления к состоянию переутомления определяется по изменению направления фазовой траектории.

Анализ фазовой траектории позволяет определить время и характер врабатывания испытуемого, его индивидуальную работоспособность, характер адаптации к нагрузке, функциональное состояние.

Использование предложенного метода определения степени утомления человека и его ФС по фазовой траектории, отображающей динамику изменения КЧСМ в процессе тренировки, позволит своевременно внести коррективы в объем и (или) интенсивность нагрузки, не допуская переутомления организма.

Для диагностики утомления в реальном времени разработан аппаратно-программный комплекс, который прост в обращении и не требует для работы специальной медицинской или технической подготовки.

Литература

1. Аболенская А.В. Геометрия адаптивного изменения биосистем // Физиол. человека, 1993, т. 19, № 3, с. 148-157.

2. Андронов А.А., Леонтович Е.А., Гордон H.H. и др. Качественная теория динамических систем второго порядка. - М.: Наука, 1966. - 568 с.

3. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. - М.: Медицина, 1990. - 192 с.

4. Бодров В.А. Проблемы утомления летного состава (понятия, причины, признаки, классификация) // Физиол. человека, 1988, т. 14, № 5, с. 835 - 843.

5. Дементиенко В.В., Коренева Л.Г., Марков А.Г. и др. Корреляция между кровотоком мозга, скелетных мышц и кожи // Физиол. человека, 1991, т. 17, № 4, с. 13 - 17.

6. Жбанков О.В., Петров Д.С., Головина В.А. Система контроля психофизического состояния человека как инструмент управления процессом адаптации в спорте и учебном процессе //Теория практика физ. культуры. 2003, № 2, с. 20 - 23.

7. Жужгин С.М., Семешина Т.М. Лабильность зрительного анализатора как показатель функционального состояния человека // Физиол. человека, 1991, т. 17, № 6, с. 147 - 150.

8. Илюхина В.А., Заболотских И.Б. Физиологические основы различий устойчивости организма к субмаксимальной физической нагрузке до отказа у здоровых лиц молодого возраста // Физиол. человека, 2000, т. 26, № 3, с. 92-99.

9. Исаев А.П., Колупаев В.А., Эберт Л.Я. Оценка некоторых параметров функционального состояния организма дзюдоистов высокой квалификации на заключительных этапах подготовки // Физиол. человека, 1995, т. 21, № 2, с. 81- 92.

10. Карпман В.Л., Белоцерковский 3.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: ФиС, 1988. - 208 с.

11. Кипор Г.В., Ишков А.В., Юшков Д. и др. Проблемы индивидуального подхода к оценке скоростно-силовой подготовленности в единоборствах (на примере параметров сенсомоторных реакций) // Теория и практика физ. культуры. 2002, № 10, с. 34 - 38.