Соревновательных и тренировочных нагрузок

Москва 2015

Методические рекомендации разработаны:

Зав. лабораторией физкультурно-оздоровительных технологий НИИ спорта, к.б.н.., доцент А.В. Мещеряков,

Студент ФГБО ВПО «РГУФКСМиТ» гр. 13 И.С. Пастухов

Рецензенты:

д.м.н., проф. И.А. Берзин, Н.В. Хрусталева (ФМБА России)

Методические рекомендации содержатобщий алгоритм и методику по комплексному использованию биологической обратной связи, направленной на повышение эффективности восстановления высококвалифицированных спортсменов после соревновательных и тренировочных нагрузок. Этот алгоритм рекомендуется использовать для восстановления основных функциональных систем организма в период между тренировочными занятиями высококвалифицированными спортсменами разных специализаций.

Методические рекомендации предназначены для высококвалифицированных спортсменов, тренеров, врачей спортивных сборных команд Российской Федерации, врачей-специалистов, участвующих в мероприятиях по медико-санитарному и медико-биологическому обеспечению тренировочного процесса спортсменов.

Методические рекомендации предназначены для врачей лечебной физкультуры и спортивной медицины, врачей-физиотерапевтов, тренеров-преподавателей.

Содержание

Введение

В конце 50-х годов ХХ века возник метод биологической обратной связи (БОС) [9, 15, 21]. Для развития нового направления в восстановлении работоспособности у спортсменов, научным фундаментом послужили общая и прикладная психофизиология, а также теория условных рефлексов оперантного (инструментального) типа. Исследователи БОС пришли к выводу, что контроль биоэлектрической активности головного мозга и ВНС имеет важное не только в клиническом применении. Благодаря этому в 1970-е годы появились БОС-технологии, отмеченные значительным интересом ученых к обучению состоя­ниям, обеспеченным в ЭЭГ человека усиленным альфа-ритмом. При этом пациент получил возможность видеть и слышать свои физиологические реакции, которые в обычных условиях не были доступны сознанию. В развитых странах приборы для БОС-тренингов стали устанавливаться практически в каждом кабинете врача, занимающегося двигательной реабилитацией [6, 7, 14].

Американской ассоциацией прикладной психофизиологии и биологической обратной связи (AAPB) сформулировано определение БОС: «БОС является методом без фармакологического лечения с использованием спецаппаратуры, которая регистрирует и предоставляет пациенту физиологическую информацию». Основная задача метода – обучить саморегуляции, при которой обратная связь облегчает процесс обучения контролю собственных физиологических функций. Специальное оборудование делает доступной информацию, не воспринимаемую пациентом в обычных условиях [12].

Суть БОС-метода состоит в своеобразном «возврате» пациенту в аудио- или видео форме (напр. на экране монитора компьютера) текущих значений показателей его физиологических функций, определяемых клиническим протоколом [6, 16, 21]. Предлагаемые методические рекомендации содержат обоснованный с позиций современной физиологии общий алгоритм применения БОС. Этот алгоритм рекомендуется использовать для ускорения восстановительных процессов основных функциональных систем организма и повышения работоспособности, а также резервов организма высококвалифицированных спортсменов, занимающихся различными видами спорта после соревновательных и тренировочных нагрузок. Настоящие методические рекомендации разработаны для спортсменов, тренеров, врачей сборных команд страны, принимающих участие по медико-биологическому и медико-санитарному обеспечению тренировочного процесса спортсменов.

Обозначения и сокращения

АД – артериальное давление

АНС – автономная нервная система

БОС – биологическая обратная связь

З – зрительное восприятие

К – кинестетический способ восприятия информации

НМА – нервно-мышечный аппарат

ОДА – опорно-двигательный аппарат

ОЭМГ – огибающая электромиограммы

ПК – персональный компьютер

С – слуховое восприятие

СМР – сенсомоторный ритм

ССС – сердечно-сосудистая система

СФП – специальная физическая подготовка

УР – условный рефлекс

ЦНC – центральная нервная система

ЧСС – частотa cердечных cокращений

ЭКГ – электрокардиограмма

ЭМГ – электромиограмма

ЭЭГ – электроэнцефалограмма

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Актуальные вопросы состояния и развития методик на основе биологической обратной связи в спорте

В последние годы биоуправление является довольно эффективно развивающимся способом избирательного управления функциями организма и состояния здоровья человека в целом. В литературных источниках рассматриваются разные возможности применения БОС в медицинских и иных целях, тенденции и динамика развития направлений практики био­управления [5, 6,16, 17, 19].

С момента зарождения и до настоящего времени область применения методик, основанных на БОС, заметно выросли и могут быть условно разделены на два направления: клиническое и неклиническое. В мире проведено большое количество исследований по обоснованию и разработке методов БОС-обучения и биоуправления [12, 18]. БОС представляется методом получения и запоминания информации о соответствии определенным функциональным состояниям паттернов физиологических функций организма [16]. При помощи БОС не ощущаемые и не осознаваемые обычно процессы в организме вполне возможно сделать осознаваемыми. Это даст возможность при необходимости переводить их непроизвольное течение в произвольное управление. В России БОС-терапия пока развита в меньшей степени, но следует отметить создание НОУ «Институт биологической обратной связи».

Специалисты в числе базы развития БОС-метода рассматривают следующие факторы:

1)появление новых компьютерных технологий, которые позволяют регистрировать, математически анализировать и обрабатывать физиологический сигнал в реальном времени;

2) все более усиливающийся скептицизм и осторожность в отношении применения фармпрепаратов среди пациентов, а также и медицинских работников;

3)довольно значительные на продукцию фармацевтических фирм цены и сравнительно невысокий эффект применения этих лекарств, при лечении всевозможных аллергий и значительной группы заболеваний, связанных с хроническим стрессом, с нарушениями опорно-двигательного аппарата.

В отличие от симптоматического характера фармакологической терапии в традиционной медицине, главной целью БОС-терапии является восстановление деятельности систем организма. Это приводит к устранению болезненных симптомов и улучшению качества жизни. Включенная в программу восстановительного лечения и реабилитации, БОС-терапия объективно сокращает время выздоровления от 2 до 5 раз, значительно снижает число повторных обращений в медицинские учреждения. Это говорит как о медицинской целесообразности, так и о экономической обоснованности внедрения БОС-технологий.

В настоящее время БОС-терапия рассматривается наиболее перспективной методологией превентивной медицины, имеющей целью не дать развиться болезни. Особенно привлекательно применение БОС-методов до начала болезни, т.к. помогает стабилизировать или полностью остановить патологическое развитие. БОС-терапия в этом отношении использует те же принципы и подходы, как и когнитивная терапия, предлагающая пациенту набор определенных навыков, позволяющих бороться с депрессией, патологической тревогой и другими отклонениями.

Неклиническая сфера применения БОС-техно­логий связана с использованием в стрессменеджменте, позволяющем повысить показатели эффективности в искусстве, большом спорте, а также в любой другой деятельности, которая требует проявления значительных усилий [18, 22 и др.]. К неклинической сфере можно отнести коррекцию пограничных состояний, вызванных вли­янием стресса. Неклинической сферой применения БОС-мето­дов является педагогика: с помощью БОС-мето­дов повышается эффективность обучения, развития творческих способностей и др. Имеются положительные результаты использования БОС-методик в спорте. Т.о., БОС-методы позволяют модифицировать свое поведение человеку при помощи обратной биологической связи в большей степени в сторону гомеостатичности и саморегуляции.

В практику реабилитации все более входит наряду с традиционными методами лечения биоуправление. Это обусловлено тем, что процедуры на основе применения аппаратуры с БОС благоприятно действуют как на управляемую функцию, так и на другие смежные функциональные системы. В системах, которые реализуют принцип соответствия параметров сигнала обратной связи характеру физиологической функции (колебательная структура сердечного ритма, нормализация электроэнцефалограммы, последовательность включения мышц в реализацию двигательного акта, артериального давления и т.д.), чрезвычайно велика благодаря установке на положительный конечный результат. Мотивационным подкрепляющим фактором используют музыку, в т.ч. «музыку мозга», специально подобранные видеоклипы и пр. Активно развиваются варианты мультимедиа с соревновательными сюжетами. Важно подчеркнуть, что осознанный пациентом достигнутый в результате процедур положительный результат является дополнительным стимулом: наблюдается положительная мотивационная обратная связь. В управление при этом включаются произвольно и непроизвольно регулируемые самим человеком механизмы. В этом случае положительный лечебный результат характеризуется устойчивостью в течение длительного времени.

В то же время практическая реализация регистрации, обработки и анализа сигналов физиологической активности различных систем организма связана с тенденциями научно-технического плана. Последующее развитие технологий на основе использования биологической обратной связи определяется широким внедрением персональных устройств, позволяющих реализовать принцип системной регуляции ранее считавшихся непроизвольных функций, на управление био- информацией и совершенствование их колебательной структуры. Можно констатировать, что технология БОС – это психофизиологическая коррекция ритмов автономной нервной системы и головного мозга путем периодической смены усиления и торможения отдельной функции в пределах индивидуальной физиологической нормы.

В спорте основной смысл применения БОС заключается в том, что информация о своем функциональном состоянии дает возможность спортсмену обучиться саморегуляции и самосовершенствованию конкретной физиологической функции. Биоуправление имеет значительную ценность как метод активизации состояния систем организма [15]. Соответственно, биоуправление приобретает значительную ценность как метод оптимизации состояния функций и систем организма спортсмена [14]. Ее воздействие обусловлено особыми, «измененными» состояниями сознания, мало изученными до недавнего времени, но имеющим непосредственное отношение к креативным способностям и творчеству [6, 11, 24, 31 и др.]. Сегодня разработаны уникальные БОС-методы. Это позволяет стойко и достоверно усилить психофизиологические функции спортсмена и т.о. обеспечить выработку умения сознательно входить и удерживаться в ментальных состояниях. При помощи БОС-методов становится возможным выработать и закрепить у спортсмена свойственные победителю черты характера и стиль поведения. Стоит знать, что ведущие спортивные державы (США, Канада и Китай) в арсенал подготовки олимпийских команд уже включили БОС-методы и применяют их как дополнительное средство в подготовке к соревнованиям и соответственно борьбе за медали [26].

2 Механизм действия биологической обратной связи

В настоящее время различают 2 основных вида биологической обратной связи: непрямую и прямую.

Непрямая БОС осуществляется по определенным показателям, изменение которых не будет являться для конкретного заболевания или травматического повреждения специфичным. Из них наиболее распространенна БОС по электрическому кожному сопротивлению, а также по температуре. Связано это с их хорошим отражением уровня психоэмоционального напряжения спортсмена. Рост напряжения приводит к снижению температуры и сопротивления кожи, а повышение этих показателей вызывает расслабление. Современные компьютерные системы автоматизации позволяют в качестве параметра управления использовать любой из физиологических показателей работы организма: ЧСС, частоту дыхания, уровень артериального давления, скорость распространения пульсовой волны, сопротивление кожи (электрическое), характеристики ЭЭГ и ЭКГ.

Прямая БОС - по конкретной функции, которая имеет нарушение при определенном заболевании или травматическом повреждении; она является основным его проявлением.

БОС-процедура представляется схематично в постоянном мониторинге определенных показателей (электрофизиологических) и «подкреплением» игровыми, мультимедийными и другими приемами заданной области значений. В течение курса нескольких БОС-сеансов можно ослабить или усилить отдельно контролируемый физиологический показатель, уровень той регуляторной системы, чью активность отражает данный показатель. Необходимым условием проведения БОС-обучения и компонентом является мотивация пациента, направленная на достижение результата. Так, например, обучение произвольно повышать температуру дистальных фаланг пальцев вызывает снижение симпатикотонии, и соответственно к снижению спазма сосудов.

Применительно к спортивной деятельности новым средством совершенствования мышечной координации у занимающихся различными видами спорта является управление активностью определенных мышц или мышечных групп по параметрам ОЭМГ (огибающей электромиограммы), которое базируется на принципах БОС. Наибольшей эффективностью обладает биоуправление с сигналом БОС по значениям ОЭМГ, имеющее, характеризуемую декасекундным диапазоном [28]. Для применения в практике наибольший интерес представляет разработка способов управления, в первую очередь, функциональной активностью мышц, их способностью к релаксации [29].

Дальнейшее изучение механизмов биоуправления c обратной связью на периферические и центральные звенья регуляции ЦНС и автономной нервной системы, а также выявление возможностей для расширения возможностей восстановления состояний физиологических функций и деятельности органов - представляет несомненный интерес. Он связан с имеющимися пробелами в научно-прикладных исследований и новизной технологии. Регистрация сигналов одновременно от разных систем организма и их анализ дает возможность получить комплексную оценку состояния организма спортсмена, выявить существующие нарушения, скрытые закономерности и др.

Цель обучения обратной биологической связи - получить саморегулирующие навыки, чтобы приспособить деятельность различных систем к оптимальным уровням.

Вследствие вышеизложенного, актуальность настоящих методических указаний обусловлена важностью поиска новых способов подготовки спортсменов в различных видах спорта, а также не ясностью для многих специалистов в сфере спорта высших достижений вопросов применения БОС-технологий в восстановлении спортсменов. Актуальным нам представляется вопрос по комплексному использованию биологической обратной связи, направленной на повышение эффективности восстановления высококвалифицированных спортсменов после значительных соревновательных и тренировочных нагрузок. Владение алгоритмом данной методики позволит приблизиться к решению проблемы оптимизации функционального состояния спортсменов различных видов спорта в процессе восстановительных мероприятий. Неинвазивность, надежность, нетоксичность и эффективность БОС-мето­дов являются одними из наиболее перспективных методов при восстановлении основных физиологических функций у спортсменов, а также в восстановительной медицине.

3 Основные направления БОС-методик, способствующих восстановлению работоспособности спортсменов

В восстановлении на основе биологической обратной связи возможно применение следующих методик:

‒ БОС, основанная на измерении мышечного напряжения (электромиограмма). Применяемый прибор позволяет спортсмену-пациенту отслеживать нарастание напряжения в мышцах и снимать его при появлении первых сигналов. БОС по ЭМГ применяется для коррекции различного рода нарушений двигательных функций, поражения мышечных волокон и нервных стволов. ЭМГ обычно используется для ослабления боли в области спины и шеи. Для измерения мышечного напряжения в электромиограмме используют электроды или другие сенсорные элементы;

‒ БОС, основанная на измерении температуры кожи. Прибор используется для лечения заболеваний систем кровообращения, а также для снижения интенсивности приступов головной боли. Сенсорные элементы прикрепляются к пальцам рук, ступням и измеряют колебания температуры кожи. Так как температура тела изменяется во время стресса, этот прибор дает сигнал для расслабления на самом раннем этапе нарастания напряжения;

‒ БОС, основанная на измерении электрического сопротивления кожи (кожно-гальваническая реакция). Прибор позволяет контролировать эмоциональное состояние. Сенсорные элементы измеряют активность потовых желез и количество выделяющегося пота;

‒ БОС, основанная на измерении качества биоэлектрической волновой активности мозга (электроэнцефалограмма). Прибор фиксирует такие состояния как бодрствование, расслабление, спокойствие, легкий сон и глубокий сон. Благодаря этому прибору пациент может достичь глубокого расслабления. Электроды устанавливаются на голове и, измеряя активность мозга, выводят на экран картинку или графическое изображение;

‒ БОС, основанная на измерении вариабельности сердечного ритма. Прибор ориентирован на снятие напряжения сердечно-сосудистой системы. БОС по КИГ применяется для коррекции психовегетативных показателей, получаемых на основе расчета параметров RR - ряда, который формируется при регистрации электрокардиограммы, идентификации на ней R-зубцов и определения временных интервалов между соседними R-зубцами. Сенсор одевается на палец пациента или на запястья рук и выводит на экран изменения сердечного ритма [4].

Исходя из знания о том, что сразу по окончании работы наблюдается наибольшая сила восстановительных процессов, а затем она постепенно снижается, логично предположить, что целесообразнее применить средства, способствующие улучшению восстановительных процессов, тогда, когда скорость их естественного протекания замедляется. Быстрота восстановительных процессов и чувствительность к определенным средствам восстановления тесно коррелирует с индивидуальными особенностями организма спортсмена.

Рассуждая о восстановлении после значительных тренировочных и соревновательных нагрузок, важно отметить связь восстановительных процессов со спецификой мышечной деятельности. Нагрузки в видах спорта оказывают различное влияние на деятельность систем и отдельных органов, характер взаимодействия функций в организме, энергообмен, различные звенья двигательного аппарата. В соответствии с этим при оценке последействия нагрузок важно рассмотреть характер тренировочного занятия, рассмотреть следовые изменения в зависимости от вида спорта и его дисциплины и т.д.

В динамике восстановления работоспособности сразу после напряженной работы в фазе пониженной работоспособности повторные нагрузки вырабатывают выносливость; повторные нагрузки в фазу сверхвосстановления повышают тренированность; повторные нагрузки в фазе исходной работоспособности малоэффективны и лишь поддерживают состояние тренированности.

Избирательный характер нагрузок, а также целенаправленный характер восстановления позволяет эффективно и целенаправленно управлять вегетативными функциями, двигательным аппаратом и энергетическим обменом в организме.

Данные, представленные в таблице 1, показывают процессы восстановления, которые протекают с различной скоростью.

Таблица 1 – Скорость восстановительных процессов

Сроки восполнения энергетических запасов организма и интенсивность протекания восстановительных процессов зависят от скорости их расходования во время выполнения физической работы (правило Энгельгартда). Бесспорно, в различные временные интервалы восстановительного периода функциональное состояние организма неоднозначно. Важная роль физиологических особенностей восстановления и их реализация в практике тренировочной деятельности будут способствовать достижению высоких спортивных результатов.

Это следует принимать во внимание, планируя характер нагрузок и восстановительные мероприятия.