ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Биологические ритмы, связь с адаптацией организма к физическим нагрузкам (обзор литературы).
1.1. Современные представления о биологических ритмах.
1.2. Механизмы генерации биологической ритмики в организме.
1.3. Ритм сердца в оценке адаптации организма к физическим нагрузкам.
ГЛАВА 2. Организация и методы исследования.
2.1. Общая схема исследования.
2.2. Оценка физического развития.
2.3. Определение адаптационного потенциала системы кровообращения.
2.4. Вариационная пульсометрия.
2.5. Методы математического анализа результатов исследований
2.6. Методы статистической обработки результатов исследований.
ГЛАВА 3. Особенности адаптации у учащихся с различными учебными нагрузками и организацией циркадианных биологических ритмов (результаты исследований).
3.1. Использование адаптационного потенциала системы кровообращения для характеристики адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов.
3.2. Общая характеристика физической подготовленности
учащихся спортивного интерната и динамики показателей
адаптационного потенциала системы кровообращения. 67
3.3. Общая характеристика физической подготовленности
учащихся гимназии и динамики показателей адаптационного
потенциала системы кровообращения.
3.4. Оценка функциональных возможностей организма
подростков, обучающихся в различных типах учебных
заведений, по величинам адаптационного потенциала системы
кровообращения.
3.5. Сравнительный анализ уровней работоспособности в
исследуемых группах. Индивидуальные особенности 81
«структуры работоспособности».
3.6. Циркадианные биологические ритмы и их изменение в
течение учебного года у учащихся спортивного интерната и 84
гимназии.
3.6.1. Циркадианная организация частоты сердечных
сокращений и ее изменения в течение учебного года.
3.6.2. Циркадианная организация артериального давления и ее
изменения в течение учебного года.
3.6.3. Циркадианная организация показателей динамометрии и
ее изменения в течение учебного года.
3.7. Циркадианная организация показателей вариационной
103
пульсометрии и ее изменения в течение учебного года.
3.8. Особенности синхронизации циркадианного ритма изучаемых показателей у учащихся спортивного интерната и гимназии.
3.9. Организация ритмостаза у подростков спортивного интерната с наличием неблагоприятной адаптации в начале I24 учебного года.
129
ГЛАВА 4. Обсуждение результатов.
133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ. 135
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
136
Актуальность темы исследования. В настоящее время во всем мире отмечается повышенный интерес к изучению ритмической организации процессов в организме, как в условиях нормы, так и патологии. Интерес к проблемам хронобиологии обусловлен тем, что ритмы господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных клеток до сложных форм поведения организма и даже популяций и экологических систем. Периодичность - неотъемлемое свойство материи. Феномен ритмичности является универсальным (Комаров Ф.И., 1989).
Факты о значении биологических ритмов для жизнедеятельности живого организма накапливались давно, но только в последние годы начато их систематическое изучение. В настоящее время хронобиологические исследования являются одним из основных направлений в физиологии адаптации человека (Aschoff J., 1981; Чернух А.М., 1981; Комаров Ф.И., Моисеева Н.И., 1983; Агаджанян Н.А., 1984, Батурин В.А., 1992, 2000; Арушанян Э.Б., 2000).
С учетом этого особый интерес представляет проблема индивидуальной организации биологических ритмов у школьников с различной степенью адаптации к учебным нагрузкам (в том числе и физическим).
Хронобиологические исследования у подростков приобретают особую актуальность, так как растущий организм наиболее чувствителен к повреждающим воздействиям и, в первую очередь, реагирует изменениями ритмостаза (Халберг Ф., 1964; Баевский Р.М., 1979; Губарева Л.И. и др., 1999; Губарева Л.И., Батурин В.А., 2000) .Наиболее чувствительным индикатором адаптационных возможностей организма являются биологические ритмы и, в частности, циркадианные ритмы (Федорова О.Н., 1997; Березкин М.Ю., 2000).
Весьма важной выглядит необходимость учета циркадианных биоритмов при построении спортивной тренировки, где используются
7
высокоинтенсивные физические нагрузки, обуславливающие столь выраженные физиологические сдвиги в организме (Фарфель В.С., 1960; Язвиков В.В., 1979; Виру А.А., 1981).
Актуальность исследования проблем, связанных с возможностью использования циркадианных биоритмов для оптимизации учебно¬тренировочного процесса у школьников обуславливается и тем, что в настоящее время все еще сохраняется тенденция наращивания учебных нагрузок без учета функционального состояния организма, что требует поиска новых путей совершенствования учебно-тренировочного процесса. В этой связи важно отметить, что учет биологических ритмов, в частности, циркадианных, может служить основой наиболее рационального учебно - тренировочного режима. Разумеется, подобный путь оптимизации тренировочного режима требует, прежде всего, изучения циркадианных ритмов как биологической закономерности, а также глубокого последующего исследования их взаимосвязи с личной деятельностью человека. Уместно подчеркнуть, что многие ученые обращают внимание на необходимость глубокого исследования взаимосвязи личной активности человека с его биологическими ритмами (Саркисов Д.С., Пальцин А.А., Втюрин В.В., 1975; Аринчин Н.Н., 1980; Батурин В.А.,1999).
Цель исследования - изучить особенности адаптации подростков к физическим нагрузкам и установить ее взаимосвязь с организацией циркадианных ритмов основных физиологических функций в течение учебного года.
В соответствии с этим были определены следующие задачи:
- изучить изменения адаптационного потенциала системы кровообращения под воздействием спортивной тренировки в динамике сезонного цикла;
- установить оптимальные диапазоны адаптационного потенциала для подростков 13-14 лет и изучить их значение для организации циркадианных ритмов;
8
- изучить организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебными нагрузками и режимами мышечной активности;
- определить характер синхронизации циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии при различных режимах мышечной активности;
- изучить сезонную организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебно-тренировочными нагрузками.
Научная новизна. Впервые показана взаимосвязь между физической тренированностью, интегральным показателем адаптационным потенциалом, циркадианной организацией ритмов изучаемых физиологических функций.
Впервые изучена организация циркадианных ритмов у подростков с повышенной двигательной нагрузкой в течение учебного дня, а также у детей с гипокинезией.
Впервые показаны нарушения циркадианных ритмов показателей сердечно-сосудистой системы у подростков с низкими двигательными нагрузками в учебном процессе.
Впервые выявлены особенности перестройки циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии в течение учебного года (сезонный цикл) у подростков-спортсменов, и у детей с недостаточной двигательной активностью, но с повышенной умственной нагрузкой.
Впервые показано, что у подростков с гипокинезией выявляется десинхроноз, который усиливается в течение всего учебного года.
Положения, выносимые на защиту.
1. Различная мышечная активность влияет на параметры циркадианных
9
ритмов функциональных показателей сердечно-сосудистой системы.
2. Различные режимы двигательной активности определяют характер взаимосвязи циркадианных ритмов исследуемых систем и ритмостаз организма в целом.
3. У подростков, обучающихся в различных типах учебных заведений, различна и сезонная динамика основных физиологических показателей.
Научно-практическая значимость. Теоретическое значение полученных данных определяется тем, что выявленные закономерности перестроек циркадианных биоритмов при различных тренировочных режимах дополняют представления о физиологических механизмах адаптации организма к мышечной деятельности и дезадаптации при гипокинезии. Практическая значимость результатов заключается в том, что они могут быть использованы при прогнозировании функционального состояния организма и оптимизации режимов двигательной активности учащихся подростков, в том числе активно занимающихся физической культурой. Полученные данные представляют интерес для медицинской практики, поскольку указывают на развитие состояния предболезни у подростков с интенсивными умственными нагрузками и явным ограничением двигательной активности.
Результаты исследования могут быть использованы учителями, тренерами, врачами ШИСП и ДЮСШ при индивидуальной организации учебной и тренировочной деятельности учащихся и юных спортсменов.
1. Установлено, что АП характеризует адаптационные возможности организма спортсменов (гандболистов) и взаимосвязан с уровнем их физической подготовки.
2. Показатель АП коррелирует с показателями физической тренированности, как учеников спортивного интерната, так и у учащихся гимназии на протяжении всего сезонного цикла (учебного года). По мере снижения уровня АП, повышается физическая тренированность, что ярко проявляется у подростков, обучающихся в спортивном интернате. У гимназистов АП, напротив, повышается к концу учебного года, что совпадает с понижением результатов тестирования физической подготовленности.
3. У подростков выявлены циркадианные ритмы АД, ЧСС, ДМ. У спортсменов эти ритмы хорошо организованы, с постоянным положением акрофаз в утренние часы. У учащихся гимназии циркадианные ритмы изученных показателей имели малую амплитуду, положение акрофаз не было стабильным и изменялось в течение учебного года.
4. Циркадианный ритм основных показателей ВПМ: Мо, АМо, АХ, ИН хорошо организован у учеников спортивного интерната. У гимназистов выявлена плохая организация ЦР с рассогласованием по фазе, исследуемых показателей.
5. Установлена четкая связь между циркадианной организацией ритмов и интегральным показателем системы кровообращения (АП). При уменьшении показателя АП, наблюдалось и восстановление ритмостаза.
6. Изученные циркадианные ритмы у подростков, занимающихся спортом, хорошо синхронизованы. У гимназистов в течение всего учебного года обнаруживается десинхроноз, который усиливается к концу сезонного цикла.
1. Абзалов Р. А. Показатели адаптации растущего организма к различным двигательным режимам //Мат. международной конф. посвящ. 55-летию института возрастной физиологии. - М.- 2000.-С. 57.
2. Автандилов Г.Г. Изменение ритмов функционирования ферментных систем клеток при ишемии миокарда //Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций: Тез. Всесоюз. М.- 1973.- С. 55-67.
3. Агаджанян Н.А. Биологические ритмы. - М.: Медицина.- 1967. -120 с.
4. Агаджанян Н.А. Эколого-физиологические и социальные аспекты проблемы адаптации человека //Биоритмы и спортивная деятельность: Тез. симпоз. Кишинев.- 1978. -С .5-7.
5. Агаджанян Н.А., Чернякова В.Н. Динамика циркадианных ритмов в условиях изменений газовой среды и гипокинезии //Физиология человека.- 1982.- Т.8.- №2.- С. 179-191.
6. Агаджанян Н.А., Радыш И.В., Краюшкин С.И. Хроноструктура репродуктивной функции. -М.: Издательская фирма «КРУК».- 1998.-248 с.
7. Айдаралиев А.А. Физиологические механизмы адаптации и пути повышения резистентности организма к гипоксии. -Фрунзе: Илим.- 1978.-189 с.
8. Алпатов А.М. Циркадианный осциллятор // Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина.- М.: «Триада-Х».-2000.-С. 65-82.
9. Алякринский Б. С. Основы научной организации труда и отдыха космонавтов. - М.: Медицина - 1975. -208 с.
10. Алякринский Б.С. Организация труда и отдыха космонавтов в длительном полете .-Косм. биол. и авиакосм. мед.- М.- 1980.- № I.- С.3-8.
11. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. - М.: Медицина.- 1968.- 547 с.
12. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. -М.: Медицина.- 1975.- 448с.
137
13. Аринчин Н.И. Периферические «сердца» человека. -Минск: Наука и техника.- 1980. - 80с.
14. Арушанян Э.Б. Хронофармакология.-Ставрополь.-2000.-424 с.
15. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Супрахназматическме ядра гипоталамуса и организма суточного периодизма // Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина.- М.: «Триада-Х».- 2000. - С.50-64.
16. Аршавский И.А. Функциональные и адаптационные возможности у детей и подростков. -М.:-1974.
17. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. - М.: Наука.- 1982. -270с.
18. Ашофф Ю. Обзор биологических ритмов //Биологические ритмы. Т.1.- М.- 1984.- С. 12-21.
19. Ашофф Ю. Экзогенные и эндогенные компоненты циркадианных ритмов // Биологические часы.- М.:- 1964.- С. 25-57.
20. Ашофф Ю., Вивер Р. Циркадианная система человека //Биологические ритмы. -Т. 1.М.- 1984.- С. 362 -388.
21. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии.
- М.: Медицина.- 1979.- 295с., ил.
22. Баевский Р.М. Берсенева А.П., Палеев Н.Р. Оценка адаптационного потенциала системы кровообращения при массовых профилактических обследованиях населения //Совершенствование ф-ции мед. помощи населению. -Экспресс - информация.- Вып. 10.- М.- 1987.- 19 с.
23. Басова Ю.В. Динамика функционального состояния спортсмена и планирование тренировочных нагрузок (по показателям активности хромосомного аппарата клетки) //Комплексная оценка эффективности спортивной тренировки: Тез. докл. научной конф. -Киев.- 1978.- С. 208¬
209.
24. Батурин В.А. Хронобиологические аспекты фармакодинамики антидеприссантов //Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук. -Ставрополь.- 1992.-С. 21-25.
25. Батурин В.А., Джандарова Т.И., Будкевич Р.О., Арешидзе Д.А. Особенности циркадианных ритмов ректальной температуры у потомков крыс с моделированным гиперпаратиреозом //Вестник Ставропольского государственного университета. - Ставрополь.- 1999.-№19.- С 81-87.
26. Батурин В.А., Степовая Е.А. Влияние эпифизэктомии на циркадианные ритмы концентрации общего кальция в плазме крови и спонтанной двигательной активности у крыс //Мат. XI междунар. симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации».- М.: Изд-во Российского университета дружбы народов.- 2003. -С.50-52.
27. Бауэр Э.С. Теоретическая биология. - М.: Госуд. изд-во мед. литературы.- 1936.- 206 с.
28. Березкин М. Ю. Суточные хронограммы нормальных показателей здорового человека // Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина.- М.: «Триада-Х». - 2000. -С. 102-114.
29. Берсенева А.П., Зуихин Ю.П. Оценка функциональных возможностей системы кровообращения на доврачебном этапе диспансеризации взрослого населения //Информационное письмо для поликлиники и медсангоссистем.- М.- 1987.- 9 с.
30. Борисова И.Ю., Ганелина И.Е., Притыкина Н.Я. Суточные ритмы работоспособности, поведенческие особенности и некоторые кортико-висцеральные взаимоотношения //Тез. докл. XI Всесоюз. конф. по физиол. и патол. кортико-висцеральных взаимоотношений, посвящ. 50- летию отдела физиологии висцеральных систем им. акад. К.М. Быкова. М.- 1981.- С. 5-7.
31. Брюс В. Влияние периодических внешних воздействий на частоту и фазу циркадных ритмов // Биологические часы. М.- 1964.- С.60-90.
32. Бюннинг Э. Ритмы физиологических процессов («Физиологические часы»). - М.: Изд-во иностр. литерат.- 1961.-184 с.
33. Василевский Н.Н., Трубачев В.В. Системный анализ адаптивной саморегуляции функций организма (экспериментальные и теоретические
139
основания и перспективы) //Адаптивная саморегуляция функций. М.-
1977. - С. 11-48.
34. Виру А.А. Механизм общей адаптации //Усп. физиол. наук.- 1980.- Т.11.- №4.- С. 27-46.
35. Виру А.А. Гормональные механизмы адаптации и тренировки. -Л.: Наука.- 1981.-155 с.
36. Вогралик В.Г. Сальцева М.Т. К вопросу о сезонности ревматизма //Биологические ритмы: Тез. науч. конф. по проблеме биологических ритмов и их значению в физиологии и патологии человека.- Горький.-
1970. - С.42-43.
37. Волков А. В. К вопросу об определении величины тренировочной нагрузки специальной направленности //Мат. научной конф., посвященной итогам науч.- исследовательской работы за 1967.- Киев.- 1968.- С. 40-41.
38. Гайтон А. Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция. - М.: Медицина. - 1969. -472 с.
39. Гипперейтер Б.С. Об обмене энергии у спортсменов высокой квалификации //Центральный научно-исследовательский институт физической культуры. Мат. к итоговой научной сессии института за 1964 г. М.- 1965.- С. 188-190.
40. Гладышева А.А. Биологические ритмы в становлении соматических и функциональных признаков у школьников 8-17 лет // Матер. IX науч. конф. по возрастной морфологии, физиологии и биохимии. М.- 1969.- Т.