ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 709
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
167
МЕТОДЫ СПОРТИВНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ
позитронно-эмисионной томографии (ПЭТ)
20
испытуемым нужно было воображать движение джойстика. В это время активирова- лись те же структуры мозга, что и перед непосредственным на- жатием этого джойстика. Только финальная стадия собственно реализации действия отличала реальное действие от воображае- мого.
Исследовались также изменения в активации мозга, происхо- дящие при тренировке игры на пианино определенной нотной по- следовательности. Оказалось, что после пятидневной тренировки, область мозга, активирующаяся при выполнении этих движений, расширилась. Подобное изменение активности мозга наблюдалось и после воображаемых тренировок. Можно предположить, что во- ображаемая тренировка приводит к сходным изменениям мозго- вой активности, что и реальная. Дополнительные эксперименты по воображаемой тренировке можно прочитать в обзоре М. Же- нерода и Дж. Децетти
21
. Они также утверждают, что недостаточно использовать только зрительные анализаторы при представлении, что необходимо подключать ощущения тела и другие анализато- ры. Так, при наблюдении за движением руки активируются только зрительные отделы коры, в то время как воображаемое действие активирует также и моторные области коры.
Этот замечательный факт имеет практическое значение для спорта. Так, многие спортсмены успешно используют идеомотор- ную тренировку (другие названия — холостой тренаж, ментальная тренировка, тренировка в воображении и т.п.) в своей профессио- нальной деятельности. Например, биатлонист представляет, как он целится, а потом стреляет, даже не держа в руках винтовку.
Сотрудники Лионского Университета показали, что как при настоящем прицеливании, так и при воображаемом происходят сходные изменения в нервных процессах. Они рассчитали специ- альный индекс, отражающий сходство изменений нервных процес- сов при реальном и воображаемом действии. Оказалось, что чем больше это сходство, тем лучше результат реальных выстрелов
22 20
Stephan et al., Functional anatomy of mental representation of upper extremity movements in healthy subjects // Journal of Neurophysiology. — 1995. —
Vol.73. — P.373-86.
21
Jeannerod M., Decety J. Current Opinion in Neurobiology. — 1995. —
Vol.5. — P.727-32;
22
Deschaumes et al, Relationship between mental imagery and sport performance // Beh Brain Res. — 1991. — Vol.45. — P.29-36;
168
ГЛАВА 5. СПОРТИВНАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
Также была показана важность полного представления действия, включая кинестетический и слуховой анализатор, не ограничива- ясь только зрительным
23
Очень показательна в этом смысле работа Дж. Юу и К. Коула
24
Они исследовали процесс укрепления мини-мускулатуры одного пальца левой руки. Пять раз в день в течение 4 недель испытуе- мые расслабляли и напрягали палец левой руки. Половина из них делала это на самом деле, а другая половина — воображала это действие в уме. Также исследовалась контрольная группа, кото- рая совсем не тренировалась. В конце 4 недель сила тренируемого пальца была сравнена с таковой у контрольной группы. Физиче- ские упражнения укрепили силу пальца на 30%, в то время как у контрольной группы было обнаружено лишь незначительное уве- личение силы (3,7 %). Показательно, что воображаемая тренировка также привела к увеличению силы пальца на 22%. Это увеличение в силе было специфично только для тренируемого пальца. Более того, сама мышца этого пальца не выросла, то есть увеличение в силе было обусловлено изменениями в мозге.
Сотрудники Йенского Университета Фридриха Шиллера ис- следовали эффекты воображаемой тренировки на пловцах. Ока- залось, что сходные изменения ЭЭГ (увеличение средней частоты альфа-ритма) происходят как после реальных тренировочных со- ревнований, так и после воображаемых
25
. Таким образом — вооб- ражаемые тренировки — хорошая модель для изучения мозговой активности, связанной с выполнением какого-либо действия.
В другом исследовании
26
изучались изменения мозговой, а так- же вегетативной активности во время представления моторных действий при заплыве на 100 метров. Было выявлено увеличение частоты сердечных сокращений, сопротивления кожи, а также учащение дыхания при воображаемой тренировке. Это также со- провождалось увеличением средней частоты альфа ритма в левых окципитальных и прецентральных областях.
23
Kim et al., Impulse and movement space-time variability // J. of Motor
Behavior. — 1999. — Vol.31. — P.341-357;
24 Yue G., Cole K.J. Strength increases from the motor program: comparison of training with maximal voluntary and imagined muscle contractions // J. of
Neurophysiology. — 1992. — Vol.67. — P.1114-23.
25
WeissT. , BeyerL., Hansen E. // Int. J. Psychophysiol. — 1991. — Vol.11. —
203—205.
26
Beyer L., Weiss T., Hansen E., Wolf A., Seidel A. // Int. J. Psychophysiol. —
1990. — Vol.9. — P.75-80.
169
МЕТОДЫ СПОРТИВНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ
Моделирование спортивной ситуации
В некоторых случаях оказывается возможным смоделировать спортивную ситуацию в лабораторных условиях, что также позво- ляет исследовать и мозговую активность.
При нырянии известен нервный синдром высокого давления, проявляющийся в треморе, кислородном голодании, ослаблении моторной сферы, появлении сенсорных симптомов, головокруже- нии, тошноты, ослаблении памяти
27
. При симуляции состояния высокого давления, характерного для ныряния, удалось исследо- вать нейронные корреляты данного процесса
28
. Было обнаружено уменьшение амплитуды и увеличение латентности компонентов зрительного вызванного потенциала (ВП), а также увеличение тета-активности с увеличением глубины погружения.
Другая проблема — это высокогорная болезнь, заключающая- ся в головокружении, смятении, головной боли и даже мозговом отеке. В электроэнцефалографическом исследовании было показа- но, что существуют ЭЭГ-предвестники этого состояния. У 32 альпи- нистов во время экспедиции на Гималаи записывали ЭЭГ и транс- краниальную ультразвуковую доплерографию. Оказалось, что у тех участников экспедиции, у которых на высоте от 3 440 до 5 050 м проявились симптомы высокогорной болезни, уже на этапе 3 440 м проявилось повышение медленноволновой активности в правой височной области. И лишь потом, на высоте 5 050 м у них прояви- лось увеличение кровотока в правой средней мозговой артерии
29
Понятно, что для моделирования какой-либо спортивной ситуации необходимы специальные приборы. Так для стрелков разработаны специальные электронные тренажеры — СКАТТ.
Они полезны для тренировочного процесса спортсмена. Есть ва- рианты этих тренажеров, адаптированных для пулевой стрельбы из пистолета и винтовки, для биатлона, стрельбы по движущейся мишени, стрельбы из арбалета, лука и с макетом гранатомета. Для использования тренажера стрелок закрепляет на стволе оружия
27
J.A. Aarli, R. Vaernes, A.O. Brubakk, H. Nyland, H. Skeidsvoll and S. Tonjum,
Acta Neurol. Scand. — 1985. — Vol.71. — P.2-10;
28
Kinney J.A., Hammond R., Gelfand R., Clark J. Electroencephalogr. Visual evoked cortical potentials in men during compression and saturation in HeO2 equivalent to 400, 800, 1200 and 1600 feet of sea water // Clin. Neurophysiol. —
1978. — Vol.44. — P.157-171;
29
Feddersen B., Ausserer H., Neupane P., Th anbichler F., Depaulis A., Waan- ders R., Noachtar S. Right temporal cerebral dysfunction heralds symptoms of acute mountain sickness // J. Neurol. — Vol.254. — 2007. — P.359-363.
170
ГЛАВА 5. СПОРТИВНАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
оптический датчик, который постоянно следит за перемещения- ми оружия относительно мишени. Синхронно с прицеливанием на экране компьютера отображается траектория перемещения ору- жия на фоне мишени. Момент регистрации выстрела фиксируется на экране пробоиной. Объективная оценка устойчивости оружия делает тренировку более эффективной и значительно сокращает время обучения. Многие скрытые ошибки, допущенные в процессе прицеливания и обработки спуска, на выявление которых обычно тратится значительное время, становятся очевидными. Интересно использование данных тренажеров параллельно с записью пока- зателей центральной (ЭЭГ) и периферической НС. В частности, это позволяет тренировать такой сложный элемент техники, как стрельба между ударами сердца.
Метод «меченых ритмов»
Невозможно не затронуть в данном разделе «пионерские» работы по применению ЭЭГ в спорте Е.Б. Сологуб. Уже более по- лувека назад она вступила на путь исследования ЭЭГ во время дви- жения. В 1957 году ею были описаны специфические медленные потенциалы ЭЭГ, соответствующие по частоте темпу выполняемых движений (0,5 — 8 Гц). Эти потенциалы были названы «мечеными ритмами»
30
. Ее открытие позволило уже в то время зарегистриро- вать в ЭЭГ как временные, так и пространственные особенности рабочей активности мозга при выполнении движения. Метод «ме- ченых ритмов» заключается в учете тех специфических изменений, которые производит ритмическая мышечная деятельность в коре головного мозга человека. Он основан на строгом учете темпа ра- бочих движений и обнаружении в ЭЭГ соответствующих этому темпу медленных потенциалов.
Соответствие частоты данных ритмов темпу движения вызы- вало сначала опасения, что они являются отражением каких-либо артефактов. Но в дальнейшем рядом исследований было показано корковое происхождение данных ритмов
31
. Интересной особен-
30
Сологуб Е.Б. Электрическая активность мозга человека в процессе дви- гательной деятельности. — Л.: Наука, 1973.
31
Сологуб Е.Б. Особенности электрической активности коры больших полушарий человека во время мышечной деятельности: Автореф. … дис. Л.:
Изд-во ЛГУ, 1965; Зимкин Н.В., Сологуб Е.Б. Некоторые вопросы физиол. нервн. сист.и высш. нервн. деят. спортсменов: Сб. — М., 1964. — Т.14; Хризман Т.П.
Особенности электрической активности мозга у детей 7-14 лет во время дви- гательной деятельности: Автореф. … дис. — М., 1969.
171
МЕТОДЫ СПОРТИВНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ
ностью меченых ритмов является то, что их можно обнаружить в процессе представления ритмических движений. В исследовании
Н.Я. Кулагиной
32
показано, что опытные спортсмены-бегуны спо- собны устойчиво воспроизводить темп движений при повторных выполнениях 10-секундного бега на месте. Если им предложить выполнить ту же нагрузку мысленно, то в ЭЭГ у них за этот период можно выявить потенциалы, соответствующие темпу реального бега. Также одной из интересных форм возникновения медленных потенциалов в темпе движения является их появление в мозгу испытуемого, когда ритмические движения выполняет другой че- ловек. При регистрации ЭЭГ двух испытуемых на ЭЭГ одного из них удается выделить меченые ритмы в темпе бега другого. Ни- же суммируются основные аргументы в пользу того, что меченые ритмы не являются результатом механических артефактов или биологических помех:
Меченые ритмы наблюдаются не только во время движения,
1. но и при отсутствии рабочих движений в порядке рефлекса на время или в процессе представления движений.
Они появляются в ЭЭГ при действии условных раздражи-
2. телей первой или второй сигнальной системы в предстар- товом состоянии.
Они чаще всего концентрируются при упражнении в тех
3. областях коры, которые являются моторными центрами работающих групп мышц.
Потенциалы в темпе движения могут возникать в различ-
4. ных отведениях ЭЭГ не только синфазно, но и с определен- ными сдвигами по фазе.
Данные потенциалы не появляются при движениях в конт-
5. рольных записях от скуловых, носовых и других удаленных от мозга областей, не наблюдаются в кривых ЭМГ жева- тельных, височных, затылочных и других мышц.
Меченые ритмы не являются проявлением механических
6. сотрясений электродов, окуломоторных, пульсовых, дыха- тельных или кожногальванических артефактов.
Меченые ритмы увеличиваются по амплитуде, регулярно-
7. сти и иррадиируют по коре больших полушарий при мы-
32
По Сологуб Е.Б. Электрическая активность мозга человека в процессе двигательной деятельности. — Л.: Наука, 1973.
1 ... 17 18 19 20 21 22 23 24 ... 53
172
ГЛАВА 5. СПОРТИВНАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
шечной работе на фоне действия кофеина, а под влиянием аминазина выраженность и иррадиация их уменьшаются.
Имеются статистически достоверные различия по выра-
8. женности меченых ритмов в группах испытуемых разного уровня спортивной подготовки.
Имеются закономерные связи между проявлением меченых
9. ритмов и уровнем тренированности и работоспособности человека: при переутомлении или при перетренированно- сти их выраженность резко уменьшается.
Используя метод меченых ритмов, можно наблюдать отдель- ные этапы формирования стереотипной деятельности коры — как ее становление во времени (усвоение темпа движения в различные интервалы времени), так и пространственные изменения количе- ства вовлекаемых в рабочую активность нервных клеток. Данную закономерность можно проследить на простом эксперименте, про- веденном Е.Б. Сологуб
33
. Она показала, что в случае периодической работы, сочетающейся с отдыхом, можно обнаружить с помощью данных ритмов образование в коре заданного стереотипа актив- ности, так как меченые ритмы появляются в рабочие интервалы времени даже при отсутствии двигательной активности. Е.Б. Со- логуб сочетала 15-секундные интервалы работы в темпе движе- ний 3 Гц с 15-секундными интервалами отдыха. Когда данный темп был хорошо усвоен, медленные потенциалы с частотой движений, появлялись в рабочие интервалы времени даже при отсутствии рабочих движений. Эти меченые ритмы были, в основном, выра- жены в прецентральных и постцентральных областях коры и, в меньшей степени, в лобном и затылочном отведениях. В период отдыха данные потенциалы не наблюдались. Независимо от того, в каком темпе идет работа, меченые ритмы проявляются в основном в области двигательного анализатора, постепенно концентрируясь в соответствующей рабочей точке коры.
Таким образом, можно сказать, что описанные медленные потенциалы в темпе движений — явление физиологическое, воз- никающее в коре больших полушарий и отражающее корковую активность при формировании двигательного динамического сте- реотипа. Они связаны с выполнением определенной мышечной ра- боты — циклических движений, являющихся существенным ком- понентом во многих видах спортивной деятельности.
33
Сологуб Е.Б. Электрическая активность мозга человека в процессе дви- га тельной деятельности. — Л.: Наука, 1973.
173
МЕТОДЫ СПОРТИВНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ
МРТ
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — это метод ото- бражения, используемый, главным образом, в медицинских уста- новках, для получения высококачественных изображений органов человеческого тела. Магнитно-резонансная томография основы- вается на поглощении и испускании энергии в радиочастотном диапазоне электромагнитного спектра. С помощью МРТ полу- чают карты структур мозга на основе контраста белого и серого вещества, а также в зависимости от их плотности и содержания в них атомов водорода. В основе данного метода лежит явление ядерно-магнитного резонанса, который заключается в следующем: когда человека помещают в постоянное магнитное поле, которое образует МРТ томограф, атомы водорода поглощают энергию и выстраиваются вдоль данного магнитного поля; если затем убрать магнитное поле, то атомы вернутся в равновесное состояние, ис- пуская поглощенную энергию. Но данной энергии недостаточно для получения изображения. Поэтому в данном методе использу- ется явление резонанса, которое заключается в том, что сообща- ется определенная последовательность радиочастотных импуль- сов, с которыми начинают резонировать спины атомов водорода в различных тканях. Спины атомов водорода начинают отклоняться от направления постоянного магнитного поля, поглощая энергию радиочастотных импульсов.
В зависимости от целей исследования и от структур, которые необходимо изучить, используются различные последовательно- сти радиочастотных импульсов. После этого все радиочастотные импульсы отключаются, и спины атомов начинают рефлексиро- вать, испуская поглощенную энергию. Так как все ткани организма имеют различную плотность, разное содержание атомов водоро- да, молекул воды и т.д., они рефлексируют с разной скоростью. В зависимости от скорости рефлексии, различные ткани получают на изображении различный контраст. Аномальные образования
(опухоли, гематомы и др.) четко видны на изображении, так как сильно отличаются по плотности от окружающих тканей.
Вышеописанный метод можно использовать не только для получения точного изображения мозга, его анатомических осо- бенностей, но и регистрации изменения его активности. Это так называемая функциональная МРТ (фМРТ). В фМРТ обычно ис- пользуется парамагнитные субстанции гемоглобина. Когда ге- моглобин отдает кислород (деоксигемоглобин), то приобретает