Физическая активность оказывает заметное влияние на физиологические параметры организма, такие как частота сердечных сокращений (ЧСС), насыщение крови кислородом (SpO₂) и температура тела. Эти показатели являются важными маркерами функционального состояния человека и активно используются как в клинической практике, так и в спортивной медицине для оценки адаптационных возможностей организма.
Даже кратковременная физическая нагрузка, например, выполнение 20 приседаний, запускает целый каскад физиологических реакций. Основной задачей сердечно-сосудистой системы становится обеспечение растущих потребностей мышц в кислороде. В ответ на это учащается пульс – естественная компенсаторная реакция, направленная на увеличение минутного объёма кровообращения [1].
Одновременно повышается метаболическая активность тканей, что может проявляться в изменении температуры кожи. Повышение локальной температуры, особенно в таких областях, как лоб и запястья, может свидетельствовать об усилении кровотока или перераспределении крови в ответ на нагрузку [2]. Измерение температуры в этих зонах всё чаще используется в неинвазивной диагностике и мониторинге физиологического состояния человека, включая стресс-тесты и спортивные тренировки [3].
Насыщение крови кислородом (SpO₂) остаётся относительно стабильным у здорового человека при кратковременной нагрузке, однако даже незначительные колебания этого показателя могут быть важны в контексте оценки респираторной функции и эффективности газообмена [4]. Особенно интересно наблюдать, как именно эти изменения происходят в динамике: до и после физической активности.
Изучение комплексных изменений ЧСС, SpO₂ и температуры тела в ответ на физическую нагрузку позволяет не только оценить физиологические резервы организма, но и может служить моделью для изучения процессов адаптации, терморегуляции и гомеостаза. Кроме того, подобные исследования имеют прикладное значение в реабилитации, спортивной медицине и даже в удалённом мониторинге здоровья с использованием носимых технологий [5].
Проведённое исследование позволило проанализировать комплекс физиологических реакций организма человека на кратковременную физическую нагрузку средней интенсивности в виде 20 стандартных приседаний. Анализ проводился по трем ключевым направлениям: терморегуляция, кислородное обеспечение (оксигенация) и сердечно-сосудистая реакция. Работа опиралась на численные показатели, полученные от более чем 600 испытуемых, что делает выводы статистически обоснованными и воспроизводимыми. Также, благодаря использованию визуализации данных в виде графиков и гистограмм, обеспечена прозрачность анализа, позволяющая отследить индивидуальные и групповые различия по полу и физической подготовленности.
Первым направлением анализа является изучение температуры кожи на лбу и правом запястье, то есть в зонах, не вовлечённых в мышечную активность во время выполнения упражнения. У женщин выявлено преимущественное снижение температуры лба, что может быть связано с рефлекторным ограничением кожного кровотока в области головы в пользу увеличения перфузии мышц нижних конечностей. В то же время, температура запястья также у многих испытуемых демонстрировала тенденцию к снижению, что указывает на возможное системное перераспределение теплоотдачи организма. У мужчин ситуация отличалась у части участников наблюдалось повышение температуры лба и незначительное повышение температуры запястья. Это может быть связано с различиями в вегетативной регуляции и плотности сосудистой сети, а также с индивидуальными особенностями сосудистого тонуса. Таким образом, первая задача – изучить температурные изменения в зонах, не участвующих в работе решена. Различия между полами и внутри групп демонстрируют сложный характер терморегуляторных механизмов.
В рамках второй задачи рассматривалась гипотеза о перераспределении кровотока во время физической нагрузки. Косвенным маркером этого явления выступала динамика температуры в зонах лба и запястья. Сравнение абсолютных и относительных изменений показало, что в ряде случаев наблюдались разнонаправленные температурные сдвиги, что может указывать на избирательное снижение кожного кровотока в неработающих участках в ответ на увеличение метаболических потребностей в работающих мышцах. Особенно выраженные эффекты фиксировались у испытуемых с более низким уровнем физической активности. Это подтверждает теоретические модели о централизованной регуляции перераспределения кровотока при нагрузке и демонстрирует возможность использования инфракрасной термографии для оценки сосудистой адаптации.
В рамках третьей задачи анализировались изменения частоты сердечных сокращений до и после нагрузки. У всех подгрупп (мужчины, женщины, общий массив данных) наблюдалось статистически значимое увеличение пульса после приседаний. Средний прирост составил от 20 до 35 ударов в минуту, что соответствует физиологической норме реакции на умеренную нагрузку. Более высокий прирост ЧСС у мужчин, а также у участников с меньшей тренированностью может отражать различия в кардиореспираторной адаптации. Прямые корреляции между длительностью выполнения приседаний и исходным уровнем подготовки, а также между пульсом до и после нагрузки, подтверждают устойчивость и воспроизводимость показателей. Это делает ЧСС удобным и надёжным индикатором физиологического ответа на нагрузку.
Четвёртая задача касалась оценки уровня оксигенации (SpO₂) крови до и после нагрузки. Несмотря на то, что значения в среднем изменялись незначительно (в пределах 0,5–1%), у ряда испытуемых (особенно мужчин) зафиксирована тенденция к повышению SpO₂. При этом у женщин показатели, как правило, сохранялись стабильными. Метод знаков, применённый к этим данным, показал статистическую значимость изменений на уровне p<0.05 для общей выборки, но не на уровне p<0.01, что отражает умеренность и индивидуальную вариативность реакции. В совокупности это свидетельствует о высокой степени адаптации дыхательной системы у молодых здоровых людей, а также подтверждает пригодность SpO₂ как чувствительного, но не избыточно подвижного параметра при анализе кратковременной нагрузки.
Таким образом, все четыре поставленные задачи успешно решены. Цель исследования – выявление и количественная оценка физиологических изменений, возникающих в ответ на кратковременную физическую нагрузку достигнута. Показано, что даже при лёгкой нагрузке происходит согласованная реакция систем кровообращения, дыхания и терморегуляции, выражающаяся в изменении температуры кожи, ЧСС и уровня оксигенации. Различия между полами, а также внутри групп по уровню физической подготовки, подчеркивают значимость индивидуализированного подхода при интерпретации физиологических данных. Представленные выводы могут быть использованы в практической биомедицине, спортивной физиологии и образовательных проектах по медицинской биофизике.
