Соотношение между пульсовыми и субъективными показателями в оценке воздействия физических нагрузок у спортсменов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Соотношение между пульсовыми и субъективными показателями в оценке воздействия физических нагрузок у спортсменов

03.00.13. - физиология

Акимов Егор Борисович

Москва 2008

1. Общая характеристика работы

Актуальность. Среди биологических критериев, используемых для оценки функционального состояния организма во время или после восстановительных, тренировочных или тестирующих нагрузок, наиболее доступным, с практической точки зрения, является один из основных физиологических показателей - частота сердечных сокращений (ЧСС), информативно отражающая воздействие на организм как средовых, так и регуляторных факторов. Поэтому пульсовые показатели рекомендуют использовать для определения нагрузочности физических упражнений и оценки работоспособности в спортивной и оздоровительной тренировке, восстановительной медицине, лечебной физкультуре, реабилитации (Баевский Р.М., Волков Н.И., Граевская Н.Д., Иорданская Ф.И., Карпман В.Л., Коц Я.М., Полиевский С.А., Попов С.Н., Сонькин В.Д., Astrand P.-O. и мн. др.). С другой стороны, напряженность функциональных систем организма и двигательных заданий определяют и по сенсорно-субъективным критериям - на основании ощущений (восприятий) тяжести физической нагрузки, испытываемых человеком во время выполнения мышечной работы (Borg G. и др.). Разработанные в последние годы различные категориальные шкалы и методы (Borg G., 1982, 1998; Козловская И.Б. и др., 1998; Morgan W.P., 2001; Robertson R.J., 2004; Алексеев В.М., 2006 и др.), предложенные для определения субъективно воспринимаемой напряженности (СВН), отличаются вербальными, числовыми и визуальными параметрами. Кроме того, возможности и способы применения СВН у спортсменов, а также диагностическая значимость субъективных оценок и их корреляция с пульсовыми показателями (ЧСС), особенно у спортсменов высокой квалификации, изучены недостаточно полно.

Цель исследования - определение диагностических возможностей сенсорно-субъективных и пульсовых показателей для оценки напряженности функциональных систем организма при мышечной работе разной аэробной мощности у спортсменов.

Задачи исследования:

1. изучить зависимость оценки субъективно воспринимаемой напряженности, определяемой с помощью различных категориальных шкал, от интенсивности преимущественно аэробной мышечной работы;

2. сопоставить диагностические возможности субъективно воспринимаемой напряженности и ЧСС для оценки нагрузок у высококвалифицированных спортсменов в условиях естественной тренировки;

3. исследовать соотношение между субъективно воспринимаемой напряженностью, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов различных специализаций;

4. определить возможности, закономерности и особенности пульсовых реакций и механических ответов в процессе мышечной работы с заданными уровнями субъективно воспринимаемой напряженности (продуцирование сенсорно-субъективной напряженности).

Научная новизна. Впервые проведено систематическое сравнительное исследование диагностических возможностей сенсорно-субъективных и пульсовых показателей для оценки напряженности выполняемой физической нагрузки у спортсменов высокой квалификации. Выявлена тесная корреляция между субъективно воспринимаемой напряженностью, пульсовыми показателями и мощностью аэробной мышечной работы у спортсменов. Определено, что линии связи между субъективно воспринимаемой напряженностью, оцениваемой по разным равномерным («прямолинейным») шкалам, и относительной рабочей ЧСС практически совпадают во всем диапазоне аэробных нагрузок. Установлены примерные уровни сенсорно-субъективной напряженности, соответствующие метаболическим порогам (лактатному и вентиляционному) у спортсменов разных специализаций. Показано, что выполнение спортсменами в разные дни аэробной мышечной работы на основе субъективных ощущений (продуцирование сенсорной напряженности) характеризуется надежностью и воспроизводимостью как физиологических реакций, так и биомеханических ответов.

Научно-практическая значимость. Тесное соотношение между сенсорно-субъективными и пульсовыми показателями во время выполнения мышечной работы дает основание рекомендовать использование субъективного шкалирования в качестве основного или вспомогательного метода для контроля нагрузочности упражнений и оценки функционального состояния организма спортсменов. Выявленная тесная корреляция между СВН, оцениваемой по разным «прямолинейным» шкалам, и относительной рабочей ЧСС, позволяет конвертировать оценки СВН для их сравнения и анализа. Показано, что продуцирование сенсорной напряженности на основе категориальных шкал может использоваться как отдельный и самостоятельный метод для программирования преимущественно аэробных тренировочных нагрузок. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение оценок СВН: а) для примерного определения или программирования интенсивности нагрузок на уровне анаэробно-лактатного или вентиляционного порогов; б) в качестве субъективного критерия максимума аэробной способности во время тестирования спортсменов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Субъективное ощущение (восприятие) тяжести мышечной работы, оцениваемое с помощью различных категориальных «прямолинейных» шкал (с разными диапазонами чисел, вербальными и визуальными обозначениями напряженности) у спортсменов является достаточно объективным и тесно коррелирует с пульсовыми показателями интенсивности физической нагрузки.

2. Субъективно воспринимаемая напряженность, определенная сразу после окончания тренировки, может использоваться как критерий усредненной нагрузочности всего тренировочного занятия, поскольку находится в прямой и достоверной корреляции со средней ЧСС за время тренировки.

3. Продуцирование нагрузки на основе прямолинейных категориальных шкал ее тяжести характеризуется надежностью и стабильностью, что позволяет широко использовать этот метод для программирования тренировочных нагрузок в аэробном диапазоне для спортсменов и опытных физкультурников. Продуцирование сенсорно-субъективной напряженности во время велоэргометрической работы спортсменов воспроизводит в разные дни очень близкие физиологические реакции и биомеханические ответы.

Апробация работы: результаты работы были представлены в 2005-2008 г.г. - на семинарах кафедры физиологии и конференциях ученых РГУФК, в 2006 г. - на Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития спорта высших достижений до 2015 г», в 2007 г. - на Международной школе-конференции «Инновационные направления в физиологии двигательной системы и мышечной деятельности» (МГУ, г. Москва), в 2008 г. - на Международном конгрессе «Современный Олимпийский и Паралимпийский спорт и спорт для всех» (г. Москва).

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

2. Методы и организация исследований

Методы исследования

1. Работа задавалась на велоэргометрах Monark (828Е, 894E), беговой дорожке Cosmos HP, гребном эргометре Concept II и в естественных условиях спортивной тренировки.

2. Пульсометрические показатели регистрировали с помощью мониторов сердечного ритма Polar S610, S810 или командной системы Team System.

3. Сенсорно-субъективную оценку осуществляли с помощью шкал Borg (1970, 1998), Morgan (2001), Питтсбургского университета, Robertson (2004), Алексеева (2006).

4. Газовый состав выдыхаемого воздуха определяли с помощью газоанализатора Metalyzer II (Германия).

5. Концентрацию лактата крови определяли прибором Biosen C_Line (Германия).

6. Результаты исследований обрабатывались с помощью общепринятых методов математической статистики.

Организация исследований

Всего было проведено 5 серий экспериментов, в которых участвовало 90 человек: спортсмены разных специализаций (лыжники, борцы, баскетболисты, гребцы с уровнем квалификации не ниже 1 разряда) и тренирующиеся студенты физкультурного вуза. Каждый из испытуемых выполнил в разные дни от 1 до 22 работ (n = 460).

Исследование «Зависимость СВН и пульсовых показателей от интенсивности аэробной мышечной работы» проводили с использованием 6 шкал и участием 6 регулярно тренирующихся мужчин (возраст 25,2 года ± 4, рост 177 см ± 6 , вес 75,7 кг ± 9). Шесть раз в разные дни выполнялась работа со ступенчато повышающейся нагрузкой на велоэргометре Monark с разными шкалами (по одной в один день) в очередности «латинский квадрат». Измерение ЧСС проводили непрерывно, оценку СВН - в последние 10 секунд каждой минуты и в конце работы (шкала располагалась перед испытуемым).

Таблица 1

Рис. 1 Шкала Robertson (OMNI Cycle Format), 2004

В исследовании «Возможности оценки плановых тренировочных нагрузок по СВН и ЧСС у высококвалифицированных спортсменов» приняли участие 12 мастеров спорта обоего пола (6 мужчин 23 лет ± 2 и 6 лыжниц 22 лет ± 1,3). У каждого из них на 17-ти - 22-х занятиях проводились измерения ЧСС и СВН: кросс по пересеченной местности 5 тренировок (7 ч), кросс с палками с имитацией лыжных ходов в подъемы 3 тренировки (4,5 ч), передвижение на лыжероллерах разными стилями - 14 тренировок (23 ч). ЧСС регистрировали с помощью мониторов сердечного ритма Polar S810i непрерывно, СВН оценивали по шкале Borg 6-20 (1970) сразу после окончания тренировочного занятия.

В исследовании «Соотношение между СВН, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов» участвовали 38 спортсменов разных специализаций 19 лет ± 4, вес 83 кг ± 10, рост 183 см ± 12. Работа выполнялась на тредбане (борцы), велоэргометре (баскетболисты) и гребном эргометре (гребцы) со ступенчато нарастающей каждые 3 мин нагрузкой до отказа: тредбан - 1-я ступень 2,5 м/с, шаг 0,5 м/с, велоэргометр - 1-я ступень 75 Вт, шаг 75 Вт, гребной эргометр - 1-я ступень мужчины - 100 Вт, женщины - 50 Вт, шаг 50 Вт. Потребление кислорода и легочную вентиляцию (ЛВ) определяли в конце каждой ступени и в конце работы. Забор смешанной капиллярной крови для анализа концентрации лактата выполняли из пальца. СВН оценивалась испытуемыми по шкале 50-100.

В исследовании «Пульсовые реакции и биомеханические ответы при продуцировании сенсорной напряженности с заданными уровнями» приняли участие 34 человека. Продуцирование сенсорной напряженности (ПСН) изучалось с применением шкал 6-20 (Borg, 1970) и 50-100 (Алексеев, 2006) во время работы на велоэргометре. В 1-й день для тестирования работоспособности и ознакомления со шкалой выполнялась ступенчато нарастающая нагрузка вплоть до невозможности удерживать частоту педалирования (ЧП), близкую к 60 об/мин. В последующие дни выполнялось ПСН. Перерыв между тестами был от 2 до 7 дней. Все значения регистрируемых показателей были скрыты от испытуемых. Тестируемый, не видя ни показаний дисплея велоэргометра (Monark 828Е), ни положение его маятника, самостоятельно подбирал и в любой момент мог произвольно изменять сопротивление маховому колесу и ЧП. Величину сопротивления и ЧП фиксировали каждые 30 с, ЧСС, ЛВ и частоту дыхания (ЧД) измеряли непрерывно. ПСН с использованием шкалы Borg выполнили семь добровольцев (24 года ± 1,3, вес 69 кг ± 7,7, рост 175 см ± 6,7), которые продуцировали в течение 10 мин постоянный уровень СВН, равный 13 баллам («средняя»). ПСН с использованием шкалы 50-100 выполнялось 3 раза в разные дни (17 мужчин и 10 женщин, 23 года±1,6, вес 70 кг ± 12, рост 171 см ± 7). Группа 1 (5 мужчин и 5 женщин) работала в разные дни по 10 мин с уровнем 75 баллов, группа 2 (5 мужчин и 4 женщины) и группа 3 (6 мужчин и 2 женщины) продуцировали разные уровни тяжести, изменявшиеся каждые 5 мин. Режим группы 2 был 75-85-75 баллов (в среднем 78,3), группы 3 - 55-95-75 баллов (в среднем 75). Эти работы по 15 мин также выполнялись трижды. Разминкой служило педалирование 5 мин без нагрузки.

3. Результаты исследований и их обсуждение

1. Зависимость СВН и пульсовых показателей от интенсивности аэробной мышечной работы

Установлено, что интенсивность физиологической нагрузки, оцениваемой по значениям абсолютной или относительной ЧСС, мощность работы и сенсорно-субъективная напряженность аэробного упражнения находятся в прямо пропорциональной связи. Соотношение между %ЧССмакс и СВН, определенное по разным «прямолинейным» шкалам, представлено на рисунке 1. Видно, что расположение линий связи между СВН и %ЧССмакс, полученных при использовании разных шести шкал, существенно не отличается. Несколько ниже располагается линия зависимости, полученная с помощью шкалы 50-100 (отличие этой зависимости от других недостоверно). Полученные соотношения между %ЧССмакс и СВН описываются следующими уравнениями линейной регрессии: шкала Borg 6-20 (old) y = 0,24x - 4,04 (r=0,99), шкала Borg 6-20 (new) y = 0,23x - 3,95 (r=0,99), шкала Алексеева 50-100 y = 0,88x+ 3,89 (r=0,99), шкала Morgan 1-7 y = 0,1x - 3,35 (r=0,99), шкала Питтсбургского университета 1-9 y = 0,14x - 5,49 (r=0,99), шкала Robertson OMNI 0-10 cycle format y = 0,18x - 8,37 (r=0,99) .

Индивидуальные данные связи между %ЧССмакс, % максимальной мощности в ступенчатом тесте и СВН, выраженной в единицах относительного рабочего прироста, представлены на рисунке 2. Относительный рабочий прирост СВН рассчитывался по формуле:

СВНорп, % = [(СВНр - СВНмин)/(СВНмакс - СВНмин)] х 100%

где СВНр - СВН при работе, СВНмин - наименьшее значение шкалы, СВНмакс - наибольшее значение данной шкалы.

Рисунок 1. Соотношение между физиологической напряженностью (%ЧССмакс) и сенсорно-субъективной тяжестью нагрузки при аэробной мышечной работе разной мощности (средние данные 6-ти шкал на 4-х ступенях нагрузки).

Рисунок 2. Слева - зависимость СВНорп от %ЧССмакс, справа - зависимость СВН от относительной механической мощности, выраженной в % от максимальной мощности в ступенчатом тесте.

Соотношение СВНорп - %ЧССмакс. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - %ЧССмакс представлены на рисунке 2 и в таблице 1. Видно, что расположение линий связи между относительной рабочей ЧСС и СВН, определявшейся по любой из исследованных нами 6 шкал, либо очень близко, либо практически совпадает. Эти данные позволяют предполагать практическую равнозначность использования так называемых «прямолинейных» (равномерных) шкал для субъективной оценки интенсивности физического упражнения преимущественно аэробного характера.

Таблица 1. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - %ЧССмакс

Отсутствие заметных различий в расположении линий связи между %ЧССмакс и СВН объясняется не только равнозначностью применения различных шкал, но и стабильностью ЧССмакс. Индивидуальная максимальная ЧСС, зарегистрированная в разные дни у одних и тех же испытуемых, отличалась незначительно: при использовании шкалы Borg 6-20 (old) ЧССмакс составила 186 уд/мин ± 5, при работе со шкалой Borg 6-20 (new) - 186 уд/мин ± 6, со шкалой Питтсбургского университета 1-9 - 184 уд/мин ± 4, со шкалой Morgan 1-7 - 185 уд/мин ± 3, со шкалой Robertson 0-10 OMNI cycle - 186 уд/мин ± 8, со шкалой Алексеева 50-100 - 187 уд/мин ± 7. Максимальная мощность в этих предельных тестах со ступенчато нарастающей нагрузкой достоверно не отличалась и составила, соответственно, 290 Вт ± 45, 300 ± 38, 290 ± 45, 300 ± 54, 310 ± 25, 320 ± 31.

Зависимость СВН от мощности, выраженной в % от максимума в ступенчатом тесте. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции между этими показателями представлены на рисунке 2 (справа) и в таблице 2. Полученные данные показали, что субъективно воспринимаемая напряженность, оцениваемая по любой из исследуемых категориальных шкал, тесно и достоверно связана с относительной аэробной мощностью работы, которая, как известно, в широком диапазоне связана с относительным потреблением кислорода (% МПК).

Таблица 2. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - Мощность в % от максимальной.

Как показали результаты, шкалы с разными диапазонами чисел (6-20, 1-7, 1-9, 0-10, 50-100) и равномерным (или примерно таковым - 6-20 Borg, new) размещением категорий тяжести нагрузки имеют близкое расположение связей между СВН и %ЧССмакс, между СВНорп и %ЧССмакс, а также между СВНорп и мощностью, выраженной в % от максимума. Таким образом, оценки СВН, полученные с помощью изученных шкал, идентично отражают как относительную физиологическую напряженность, оцениваемую по ЧСС, так и относительную физическую нагрузку. Метод расчета относительных рабочих приростов СВН позволяет конвертировать субъективные оценки, полученные с помощью разных «прямолинейных» шкал, для их сравнения и анализа.

Полученные нами результаты согласуются с литературными данными (Borg G. 1998; Chen M. и др., 2002; Eston R., Williams J. 1988; Kurokawa T. 2005; Robertson J., Noble B. 1996; Pfeiffer K. и др., 2002), в которых представлены материалы исследований абсолютной ЧСС и СВН, оценивавшейся по какой-либо одной шкале, у неспортсменов.

2. Возможности оценки плановых тренировочных нагрузок по СВН и ЧСС у высококвалифицированных спортсменов

Средняя рабочая ЧСС у 12 человек за время 230 тренировочных занятий составила 136 уд/мин ± 19. Средняя СВН по шкале Borg 6-20 была равна 13,4 баллам ± 2 балла. У мужчин средняя ЧСС была 130 уд/мин ± 18, а СВН - 13 баллов ± 2 балла. Средняя ЧСС у спортсменок была несколько выше и составила 138 уд/мин ± 19, а СВН, соответственно, 14 баллов ± 1,8 балла. Соотношение между этими показателями описывается уравнением линейной регрессии y = 5,12x + 67,9; r = 0,39 (n = 230), где у - средняя ЧСС за тренировку, х - СВН, полученная сразу после окончания тренировки.

В условиях естественных занятий, проводившихся в разные дни, наблюдался заметный разброс индивидуальных данных: при одинаковой ЧСС различия в уровне СВН могли превышать у разных спортсменов 5 баллов. И, наоборот, при одинаковой СВН разница в ЧСС могла быть более 40 уд/мин (рисунок 3). Это значительно больше различий, регистрируемых в лабораторных условиях. Разброс индивидуальных значений ЧСС и СВН не зависит от пола: наблюдаемые различия между мужчинами и женщинами статистически недостоверны (p > 0,05). В то же время, у женщин обнаруживается в среднем более высокая ЧСС при одинаковой СВН, что может быть связано с более высокой индивидуальной максимальной ЧСС у женщин, чем у мужчин.

Таким образом, между средней за время тренировочного занятия ЧСС и определенной сразу после окончания тренировки СВН имеется положительная корреляция.

Рисунок. 3. Соотношение между СВН (баллы, шкала Borg 6-20) и ЧСС (уд/мин) у женщин (кружки, верхняя линия регрессии y=5,67x+65,6 r= 0,45) и мужчин (треугольники, нижняя линии регрессии y=4,56x+69,5 r= 0,35).

В тоже время, наблюдаемый заметный разброс в ЧСС при одинаковом уровне СВН или, соответственно, разброс в СВН при одной и той же ЧСС, позволяет констатировать, что субъективные оценки, определенные сразу после окончания тренировки, не всегда соответствуют уровню физиологической напряженности занятия, оцениваемого по средней пульсовой реакции. Это может быть связано как с исходным состоянием работоспособности спортсмена, так и с особенностями построения тренировочного занятия.

3. Соотношение между СВН, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов

Связь между субъективно воспринимаемой напряженностью и метаболическими показателями исследовалась неоднократно (Borg, 1998; Noble, Robertson, 1996 и др.). При этом использовались шкалы Borg (1998): экспоненциальная шкала 0-10, либо равномерная шкала 6-20, построенная на величинах частного от деления ЧСС в диапазоне 60-200 на 10. Возможности других шкал, предложенных для оценки СВН, в отношении связи СВН с концентрацией лактата крови (КЛК) или легочной вентиляцией изучены у спортсменов недостаточно полно. Между тем, КЛК широко используется и как критерий достижения максимального потребления кислорода (МПК), и в качестве показателя анаэробно-гликолитической напряженности мышечной работы, и для оценки тренированности спортсменов (по показателю лактатного порога).

Проведенные исследования показали, что у спортсменов различных специализаций в соотношении КЛК-СВН выделяются две зоны. Первая - медленного прироста значений до уровня анаэробно-лактатного порога (4 ммоль/л), или до уровня субъективно воспринимаемой напряженности около 80 единиц (тяжесть нагрузки между «средняя» и «тяжелая») по шкале 50-100. Вторая зона - это выраженный прирост значений КЛК, начинающийся после СВН 80 (рисунок 4).

Аналогично КЛК изменялась и легочная вентиляция (ЛВ), резкий прирост которой также начинался с СВН около 80 единиц. ЛВ зависит от концентрации лактата, накопление, которого в крови снижает pH (повышает содержание ионов водорода, что усиливает хеморецепторный «драйв» на центр дыхания). Таким образом, при работе нарастающей мощности и анаэробно-лактатный порог и вентиляционный порог были на уровне ощущения тяжести нагрузки ~ 80 единиц. На уровне анаэробно-лактатного порога потребление кислорода в среднем составило 80 % от МПК, а ЧСС в среднем 169 уд/мин (рисунок 5).

При работе на уровне МПК наибольшие значения СВН составили: 90 единиц у 10 человек, 95 единиц («очень тяжелая») у 16 человек, 100 единиц - у 12 человек. В это же время концентрация лактата крови была, соответственно: 9,0; 9,3 и 9,5 мМоль/л, дыхательный коэффициент: 1,06; 1,09 и 1,10.

Рисунок 4. Соотношение между ЛВ, концентрацией лактата в крови и СВН во время работы со ступенчато повышающейся мощностью (кружки - ЛВ, треугольники - лактат).

Рисунок 5. Соотношения между ЧСС, относительной аэробной нагрузкой (% МПК) и СВН (n = 181) при работе разной мощности (кружки - ЧСС, r = 0,82, y = 1,525x + 46; треугольники - %МПК, r = 0,90, y = 1,22x - 18).

Таком образом, полученные нами данные позволяют рекомендовать применение показателей СВН в практике спортивной тренировки как для оценки (или программирования) интенсивности упражнений на уровне анаэробно-лактатного порога (нагрузка с СВН около 80 единиц по шкале 50-100 близка уровню лактатного порога, с СВН 85 («тяжелая») - превышает его). Оценивать СВН рационально и во время нагрузочного тестирования спортсменов для контроля состояния организма непосредственно в период работы и/или в качестве субъективного критерия достижения максимума потребления кислорода.

4. Продуцирование сенсорной напряженности (ПСН)

На протяжении последних лет активно изучались феноменология, психофизические и физиологические механизмы оценки воспринимаемой напряженности. Применение на практике существующих в настоящее время субъективных критериев и методов возможно, скорее, для текущего контроля нагрузочности заданной мышечной работы (физических упражнений), но не для целевого программирования упражнений на основе СВН. Программирование тренировочной нагрузки по субъективным критериям может выполняться с помощью продуцирования.

Продуцирование сенсорной напряженности - это выполнение мышечной работы (физического упражнения) с интенсивностью, которая вызывает конкретные уровни ощущения тяжести нагрузки, соответствующие целевым числам шкалы или вербальным и/или иным обозначениям. Достижение и поддержание заданных уровней продуцирования напряженности осуществляется человеком самостоятельно путем эмпирического выбора (установки) и/или регуляции (изменения) механических переменных: прикладываемых к опоре усилий и/или частоты движений.

ПСН с использованием шкалы Borg 6-20

Выяснялись особенности физиологического, оцениваемого по ЧСС, и механического (мощность) ответов на самостоятельное продуцирование работающим человеком интенсивности нагрузки, на основе субъективно воспринимаемой напряженности (СВН) с использованием шкалы Borg 6-20.

Семь испытуемых выполнили в разные дни три раза работу (тестовые задания 1, 2 и 3) на велоэргометре Monark-828е в течение 10 мин с постоянным уровнем СВН, равным 13 баллов («средняя»). ЧСС регистрировали непрерывно. Сопротивление и частоту педалирования (ЧП), вызывающие СВН 13 баллов, исследуемые устанавливали самостоятельно в процессе работы, опираясь только на свои собственные ощущения (показаний мощности, ЧП и ЧСС испытуемые не видели).

В тесте со ступенчато нарастающей нагрузкой максимальные значения СВН и ЧСС составили в среднем 19,6 ± 0,5 баллов и 185 ± 11,4 уд/мин. ЧСС на уровне СВН 13 баллов была в этом тесте около 140 уд/мин или 76% от ЧССмакс (примерно 60% от МПК). По данным работы со ступенчатой нагрузкой соотношение между ЧСС и СВН описывается уравнением линейной регрессии y = 7,1 x + 47,8 (где х - СВН, у - ЧСС), коэффициент корреляции между ЧСС и СВН был равен 0,88 (P<0,05).

При продуцировании постоянного уровня СВН, равного 13 баллам, в процессе 10-мин работы на велоэргометре ЧСС была в среднем 130 уд/мин (70% от ЧССмакс или примерно 55 % от МПК), мощность - 129 Вт и ЧП - 58 об/мин (средние данные всех испытуемых, n = 21). При выполнении в 3 разных дня тестовых заданий 1, 2 и 3 средние значения ЧСС, мощности и ЧП существенно не отличались. ЧСС составила, соответственно, 133, 128 и 127 уд/мин; мощность - 126, 125 и 135 Вт; ЧП - 61, 58 и 56 об/мин. Наблюдавшаяся тенденция к снижению ЧСС и ЧП и к повышению мощности (от работы 1 к работе 3) отражает, вероятно, эффект тренировки (рисунок 6).

Основной динамический прирост ЧСС в процессе работы наблюдался в течение первых 2-х минут. В дальнейшем происходило медленное увеличение пульсовой реакции вплоть до окончания тестового задания. Мощность также устанавливалась в течение первых 2-х мин, далее наблюдалось медленное волнообразное снижение этого показателя до конца работы.

Рисунок 6. Динамика ЧСС и мощности во время ПСН, равной 13 баллам («средняя») по шкале Borg 6-20 (old), 1970. Треугольники - день 1, квадраты - день 2, кружки - день 3.

Проведенное исследование показало, что самостоятельное продуцирование постоянной интенсивности аэробной мышечной работы на основе поддержания сенсорно-субъективной тяжести нагрузки на уровне «средняя» вызывает в разные дни весьма близкие физиологические (ЧСС) и механические (мощность, ЧП) ответы. Это подтверждает возможность осознанного применения СВН в практике физической тренировки как ведущей количественной детерминанты при самостоятельном выборе человеком интенсивности упражнения преимущественно аэробного характера.

ПСН c использованием шкалы 50-100

Значения субъективных оценок, определяемых по шкале Borg 6-20, могут при одной и той же ЧСС отличаться у разных спортсменов, ввиду различий в индивидуальной максимальной ЧСС. В связи с этим была предложена шкала 50-100 (Алексеев, 2006), базирующаяся на численном континууме относительной рабочей ЧСС (%ЧССмакс) и равномерном распределении словесно обозначенных категорий тяжести нагрузки.

Цель данного исследования состояла в изучении физиологических реакций (ЧСС, легочная вентиляция, частота дыхания, дыхательный объем) и биомеханических ответов (мощность, частота педалирования, величина сопротивления), наблюдаемых в процессе продуцирования в разные дни аэробных нагрузок разной интенсивности на велоэргометре.

Продуцирование одинаковой в разные дни сенсорной напряженности вызывает очень близкие как физиологические, так и биомеханические эффекты. Средний уровень продуцирования, заданный для всех тестов, выполняемых в 3 разных дня, был 76 баллов [(75+78,3+75)/3]. Результаты представлены в таблице 3. Видно, что ЧСС, ЛВ, ЧД, мощность и сопротивление, в разные дни практически не отличались. Была лишь тенденция к снижению ЧСС и повышению мощности, что может быть связано с эффектом тренировочных адаптаций. ДО и ЧП различались достоверно, но в пределах 9,2 и 5,8 %, соответственно, что, впрочем, не влияло на достоверность различия их производных - ЛВ и мощности.

Таблица 3. Средние физиологические и биомеханические показатели (n=81) продуцирования в разные дни одинаковой тяжести нагрузки (76 баллов)

*** p<0,001 - различие между тестами 1 и 2, ** p<0,01 - тестами 2 и 3 ^^ p<0,01 - тестами 1 и 2, ^ p<0,05 - тестами 2 и 3.

Таким образом, при продуцировании одинакового в разные дни уровня тяжести нагрузки удовлетворительно воспроизводятся как ЧСС, ЛВ и ЧД, так и механические ответы: мощность - ведущий энергетический критерий мышечной работы и сопротивление, отражающее усилия работающих ног. Аналогичная ситуация характерна раздельно для мужчин и женщин. Это позволят сделать вывод о том, что продуцирование сенсорной напряженности на основании только ощущений тяжести нагрузки является надежным методом для планирования нагрузочности аэробной велоэргометрической работы.

Примерно такие же результаты в отношении надежности использования субъективных ощущений были получены и другими авторами при применении шкалы Borg 6-20 при выполнении работы ногами или руками (Kang и др., 1998), работы на гребном эргометре (Marriott, Lamb., 1996), при беге (Eston и др., 1987).

Продуцирование постоянной сенсорной напряженности на уровне 75 баллов («средняя»). Начиная с первой и до конца 10-й мин ЧСС, ЛВ, ЧД, ДО непрерывно возрастали, отражая динамику изменений кислородтранспортной функции.

В то же время механические параметры работы были стабильными. Мощность, сопротивление и ЧП устанавливались уже к концу 1-й мин и далее удерживались на практически постоянном уровне. В любом из 3-х тестовых дней и значения, и динамика изменений этих показателей были сходными.

Продуцирование изменяющейся сенсорной напряженности в режиме 75-85-75 баллов. В режимах «средняя-тяжелая-средняя» (рисунок 7) механические показатели составили в среднем: мощность - 100, 165 и 119 Вт, сопротивление 1,7; 2,7 и 1,9 кг; ЧП - 59, 61 и 63 об/мин. Несмотря на одинаковый продуцируемый режим в первые и последние 5 минут, мощность была выше на 19% (p<0,05) в последние, нежели в первые 5 мин, причем в большей мере за счет сопротивления (11%), нежели ЧП (7%). Сходным образом изменялись и ЧСС и ЛВ.

На уровнях 75 и 85 баллов средняя ЧСС была 71 и 87% от ЧССмакс, соответственно. В последние 5 мин работы ЧСС, ввиду «пульсового долга» от предшествующей «тяжелой» нагрузки, была заметно выше (85% ЧССмакс), нежели уровень продуцирования (75 баллов). Данный факт может объяснять причины расхождений пульсовых и субъективных оценок напряженности работы, регистрируемых после снижения мощности.

Продуцирование сенсорной напряженности в режиме 55 - 95 - 75 баллов («очень легкая - очень тяжелая - средняя». Механические параметры при ПСН составили: мощность - 55, 193 и 114 Вт, сопротивление 0,8; 2,9 и 1,7 кг; ЧП - 69, 67 и 67 об/мин. На уровне «средняя» (последние 5 мин) и сопротивление, и мощность близки к промежуточным положениям: соответственно 114 Вт и 1,7 кг. Причем эти значения несущественно и незначимо (p>0,05) отличаются от теоретических рассчитанных (123 Вт и 1,85 кг), как среднее уровней 55 и 95 баллов. Продуцирование 95 баллов сопровождалось непрерывным снижением сначала установленного уровня мощности (за счет сопротивления) и повышением ЧСС и ЛВ, что может объясняться высокой анаэробно-гликолитической напряженностью уровня «очень тяжелая». При переходе с 95 на 75 баллов снижение ЧСС и ЛВ запаздывало и не выходило на уровень, аналогичный мощности и величине усилий. Таким образом, изменения физиологических и механических показателей в процессе продуцирования режима 55-95-75 и конкретно 95 баллов специфичны и отличаются разнонаправленностью изменений и различной скоростью переходных процессов. Эффекты продуцирования напряженности у мужчин (n=11) и женщин (n=6) в отношении характера и динамики изменения изученных показателей были сходными.

В процессе исследования установлено, что выбор интенсивности работы при изменении субъективно продуцируемой тяжести нагрузки определялся у одних и тех же людей не столько вегетативными реакциями организма, сколько проприоцепцией двигательного аппарата и, прежде всего, таким его качеством как усилие (величина сопротивления выполняемым движениям), а не частотой движений.

Рисунок 7. Мощность, сопротивление, ЧСС и ЛВ у 9 человек (группа 2), каждый из которых в разные дни выполнил продуцирование в режиме 75 баллов (5 мин), 85 баллов (5 мин), 75 баллов (5 мин). Кружки - день 1, квадраты - день 2, треугольники - день 3. Вертикальные линии - SD (день 3).

Соотношение между относительными показателями ЧСС, мощности и сенсорными критериями напряженности. Между ЧСС и субъективной оценкой тяжести нагрузки установлено прямое соотношение (ступенчатый тест). Это же характерно и для соотношения между изученными показателями при продуцировании. Вместе с тем уровни продуцирования могут совпадать со значениями процента ЧССмакс, а могут и различаться. На рисунке 8 видно, что отдельные значения ЧСС отклонялись от линии регресии (в среднем на 10-12% ЧССмакс, что соответствует 20 уд/мин). Одна из причин этого - «пульсовой долг» от более напряженной работы (группы 2 и 3 в последние 5 минут работы). При продуцировании 95 баллов (группа 3) наблюдалась заметно низкая ЧСС (85% ЧССмакс). Объяснить данный факт особенностями вегетативной регуляции работы сердца трудно, т.к. особых отклонений ЧСС на двух других уровнях этого режима (55 и 75 баллов) не наблюдалось. Связать низкую ЧСС с падением способности продуцировать «ожидаемую» мощность ввиду ухудшения функционального состояния организма испытуемых или их психоэмоционального статуса тоже нельзя. Дело в том, что относительная мощность на уровне 95 баллов очень близка к линии регрессии.

Рисунок 8. Слева - соотношение между относительной ЧСС (%ЧССмакс) и сенсорно - субъективными критериями (ССК) (y = 1,032 x - 0,83; r = 0,98). Справа - зависимость между мощностью, выраженной в процентах от мощности на последней ступени ступенчатого теста, и ССК (y = 1,77x - 73; r = 0,99). Светлые символы - субъективная оценка тяжести нагрузки (ступенчатый тест), черные символы - субъективное продуцирование. Группа 1 (n = 10) - треугольники; группа 2 (n = 9) - кружки, группа 3 (n = 8) - квадраты.

Тесное расположение значений относительной мощности, зарегистрированных на разных уровнях продуцирования, доказывает, что человек способен достаточно точно устанавливать «нужную» мощность (интенсивность) на основании субъективных ощущений. Диагностическая значимость субъективных критериев как оценки, так и продуцирования, не ниже возможностей частоты сердечных сокращений, широко используемой для оценки нагрузочности мышечной работы преимущественно аэробного характера.

аэробный мышечный спортсмен велоэргометрический

Выводы

1. Сенсорно-субъективная оценка ощущения (восприятия) напряженности (тяжести) мышечной работы, определяемая с помощью различных категориальных «прямолинейных» шкал, тесно коррелирует с пульсовыми показателями интенсивности физической нагрузки у спортсменов.

2. Между средней за время тренировочного занятия ЧСС и определенной сразу после окончания тренировки субъективно воспринимаемой тяжестью физической нагрузки имеется положительная корреляционная связь. Субъективное шкалирование, осуществляемое сразу после окончания тренировочного занятия, является приемлемым методом для учета субъективной реакции и оценки адекватности состояния организма предлагаемой тренером физической нагрузке.

3. При работе со ступенчато повышающейся мощностью СВН линейно возрастает с увеличением ЧСС и потреблением кислорода. Анаэробному порогу у спортсменов соответствуют определенные уровни СВН: нагрузка с СВН около 80 единиц по шкале 50-100 близка уровню лактатного порога, с СВН около 85 единиц («тяжелая») - превышает его.

4. Продуцирование сенсорной напряженности во время велоэргометрической работы воспроизводит в разные дни очень близкие физиологические реакции и биомеханические ответы. Продуцирование тяжести нагрузки на основе использования прямолинейных шкал 6-20 и 50-100 характеризуется надежностью и стабильностью.

5. Продуцирование сенсорной напряженности спортсменами обоего пола сопровождается точной установкой и регуляцией параметров механической работы на велоэргометре, выполняемой в режиме как увеличения, так и уменьшения мощности, причем осуществляется в большей мере за счет величины усилий, нежели частоты движений.

6. Во время продуцирования напряженности с постоянными или возрастающими уровнями относительная рабочая ЧСС, выраженная в процентах ЧССмакс, тесно соотносится со значениями шкалы 50-100 в широком диапазоне. После снижения уровня продуцирования (и соответственно мощности) уменьшение значений %ЧССмакс запаздывает, что связано с физиологически закономерной инертностью пульсовых (и иных вегетативных) реакций.

7. Продуцирование сенсорной напряженности с помощью шкалы 50-100 может использоваться как отдельный и самостоятельный метод для программирования преимущественно аэробных тренировочных нагрузок у спортсменов.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Акимов Е.Б. Опыт оценки напряженности аэробных тренировочных занятий по ЧСС и субъективно воспринимаемой напряженности / Акимов Е.Б., Грушин А.А., Алексеев В.М. // Спортивная кардиология и физиология кровообращения, 17 мая 2006 г. - М., 2006. - С. 11-15 / Федеральное агентство по физ. культуре и спорту [и др.].

2. Акимов Е.Б. Самостоятельное продуцирование интенсивности аэробной физической нагрузки на основе сенсорно-субъективных ощущений. / Алексеев В.М. // Материалы IV Международной школы-конференции «Инновационные направления в физиологии двигательной системы и мышечной деятельности». М.: «Анита Пресс», 2007. - С. 61-62.

3. Акимов Е.Б. Эффекты продуцирования сенсорной напряженности во время велоэргометрической работы / Акимов Е.Б., Алексеев В.М // Физиология человека. - 2008. - том 34, № 6. С. - 125-128.

4. Акимов Е.Б. Оценка воздействия напряженных нагрузок на организм спортсменов по пульсовым и субъективным критериям. // Сборник тезисов международного конгресса «Современный Олимпийский и Паралимпийский спорт и спорт для всех XII». 26-28 мая 2008. Т. 2., С. - 196.

5. Акимов Е.Б. Лактат крови и субъективно воспринимаемая напряженность во время мышечной работы разной мощности у спортсменов. / Акимов Е.Б., Алексеев В.М. // сборник тезисов международного конгресса «Современный Олимпийский и Паралимпийский спорт и спорт для всех XII». 26-28 мая 2008., Т. 2., С. - 197.

6. Алексеев В.М.. Связь СВН-ЧСС «прямолинейные» шкалы отражают идентично. / Алексеев В.М., Акимов Е.Б. // сборник тезисов международного конгресса «Современный Олимпийский и Паралимпийский спорт и спорт для всех XII». 26-28 мая 2008. Т. 2., С.- 200.

Размещено на Allbest.ru