Особенности организации ритмостаза у подростков с различной адаптацией к учебным нагрузкам - Диссертация

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НА ПРАВАХ РУКОПИСИ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РИТМОСТАЗА У ПОДРОСТКОВ С РАЗЛИЧНОЙ АДАПТАЦИЕЙ К УЧЕБНЫМ НАГРУЗКАМ Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор В.А.учащихся спортивного интерната и динамики показателей адаптационного потенциала системы кровообращения. 67 учащихся гимназии и динамики показателей адаптационного потенциала системы кровообращения. Оценка функциональных возможностей организма подростков, обучающихся в различных типах учебных заведений, по величинам адаптационного потенциала системы кровообращения. Циркадианные биологические ритмы и их изменение в течение учебного года у учащихся спортивного интерната и 84 гимназии.6Интерес 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. 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). 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. изучить организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебными нагрузками и режимами мышечной активности; изучить сезонную организацию циркадианных ритмов: частоты сердечных сокращений, артериального давления, динамометрии и показателей вариационной пульсометрии у подростков с различными учебно-тренировочными нагрузками.Цель их дальнейшей генетической детерминации (превращения этих ритмов в эндогенные - внутренне присущие организму); при этом наследовалась лишь потенциальная возможность проявления такой периодичности. Ведущая роль циркадианных (околосуточных) ритмов (circa - вокруг, около; dies - день) послужила основанием для подразделения всего спектра на ультрадианные ритмы (с периодами короче циркадианных) и инфрадианные ритмы (с периодами длиннее циркадианных) (Халберг Ф., 1972; Ашофф Ю., 1984). Каждый диапазон включает в себя несколько поддиапазонов, ультрадианные (0,5-час<Т<20 час); среднечастотные (20 час<Т<28 час); инфрадианные (28 час<Т<8-суток); низкочастотные - циркасептальные (Т около 14 суток), циркавигинтидианные (Т около 20 суток), циркатригинтидианные (Т около 30 суток), цирканнуальные (Т около 1 года и больше). Инфрадианные (сверхсуточные) ритмы, которые включают в себя циркасептидианные (околонедельные) и циркадисептидианные (околодвухнедельные) ритмы отражают колебательные процессы на уровне отдельных физиологических систем и целостного организма. Присутствие в организме широкого диапазона ритмов ставит задачу изучения соотношений и взаимодействий, поскольку весь диапазон ритмов регистрируется на одном априори можно постулировать наличие взаимосвязей между ритмами внутри диапазона (Смирнов К.М.,1980).Ставрополя, что позволило сделать вывод о правомерности использования данного метода в текущем контроле за процессом спортивной тренировки, в оценке и прогнозировании физической тренированности юных спортсменов, это и использовано в нашем исследовании. Оценивалась связь АП с результатами тестирования учащихся по физической подготовке (бег 30 м, бег 30 м с ведением, тройной прыжок с места, подтягивание, 3 х 10 м челночный бег, прыжок в длину с места, бросок набивного мяча) на каждом из этапов исследования. Участие системы кровообращения в процессах адаптации к воздействиям окружающей среды, в том числе и к физическим нагрузкам, связано с изменением ее уровня функционирования и степени напряжения регуляторных механизмов. Таким образом, о функциональном резерве системы кровообращения можно судить, не измеряя его непосредственно, а анализируя лишь соотношения между уровнем функционирования и степенью напряжения регуляторных систем, сопоставляя показатели миокардиальногемодинамического и вегетативного гомеостаза.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. Биологические ритмы, связь с адаптацией организма к физическим нагрузкам (обзор литературы). 10 1.1. Современные представления о биологических ритмах. 10

1.2. Механизмы генерации биологической ритмики в 20 организме.

1.3. Ритм сердца в оценке адаптации организма к физическим 38 нагрузкам.

ГЛАВА 2. Организация и методы исследования. 48

2.1. Общая схема исследования. 48 2.2. Оценка физического развития. 49

2.3. Определение адаптационного потенциала системы 50 кровообращения.

2.4. Вариационная пульсометрия. 58

2.5. Методы математического анализа результатов 62 исследований

2.6. Методы статистической обработки результатов 63 исследований.

ГЛАВА 3. Особенности адаптации у учащихся с различными учебными нагрузками и организацией циркадианных биологических ритмов (результаты исследований). 65

3.1. Использование адаптационного потенциала системы кровообращения для характеристики адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов. 65

4

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.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-практических конференциях «Проблемы совершенствования системы физического воспитания» (Карачаевск, 1996), «Биосфера и человек» (Майкоп, 1997), «Актуальные проблемы развития физической культуры в современных условиях» (Ставрополь, 1998), «Проблемы развития биологии на Северном Кавказе» (Ставрополь, 1997, 1998, 1999), «Проблемы экологической безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2004), заседаниях научно-методического семинара кафедры анатомии и физиологии человека СГУ (1997-2004).