УДК 612+796.01

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТМУЛЯЦИИ НА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СПОРТСМЕНОВ

Л.Г. Рогулева, Ю.В. Корягина, Г.Н. Тер-Акопов, С.В. Нопин

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства», Ессентуки, Россия

 

Ключевые слова: транскраниальная электростимуляция, психофизиологическое состояние, электроэнцефалография, сенсомоторная реакция, нагрузочное тестирование, спортсмены.

Аннотация. В статье представлены результаты исследования влияния транскраниальной электростимуляции (ТЭС) – физиотерапевтического метода стимуляции выработки эндогенных опиоидных пептидов на функциональное состояние нервной системы, психофизиологическое состояние, психическую и физическую работоспособность высококвалифицированных спортсменов.

Анализ полученных результатов позволил выявить, что применение ТЭС у высококвалифицированных спортсменов приводит к оптимизации функционального состояния головного мозга, заключающееся в снижении фоновой медленно- и быстроволновой активности и повышении альфа-активности. Сеанс ТЭС способствует улучшению психофизиологических показателей спортсменов, что выражается в увеличении скорости сенсомоторных реакций и повышении психической работоспособности. Сеанс ТЭС, предваряющий физическую нагрузку, способствует увеличению физической работоспособности спортсменов.


INFLUENCE OF THE USE OF TRANSSCRANIAL ELECTROSTEMULATION ON THE PSYCHOPHYSIOLOGICAL STATUS AND ATHLETES PHYSICAL PERFORMANCE

L.G. Roguleva, Yu.V. Koryagina, G.N. Ter-Akopov, S.V. Nopin

Federal State Budgetary Institution «North-Caucasian Federal Scientific and Clinical Center of the Federal Medical and Biological Agency», Yessentuki, Russia

Key words: transcranial electrostimulation, psychophysiological state, electroencephalography, sensorimotor reaction, stress testing, athletes.

Annotation. The article presents the results of the study of the influence of transcranial electrostimulation (TES) - the physiotherapeutic method of stimulating the production of endogenous opioid peptides on the functional state of the nervous system, the psychophysiological state, the mental and physical performance of highly skilled athletes.

The analysis of the obtained results made it possible to reveal that the use of TES in elite athletes leads to optimization of the functional state of the brain, which consists in reducing background slow and fast wave activity and increasing alpha activity. The TES session contributes to the improvement of the psychophysiological parameters of athletes, which is expressed in the increase in the speed of sensorimotor reactions and in the increase of mental performance. The TES session, which anticipates physical activity, contributes to an increase in the athletes physical performance.

Введение. Функциональное состояние центральной нервной системы является важнейшим фактором, лимитирующим успешность профессиональной деятельности спортсменов и определяющим уровень их работоспособности. В условиях ужесточения антидопинговых мер, актуальным становится научно обоснованное применение немедикаментозных методов повышения работоспособности спортсменов. Транскраниальная электростимуляция (ТЭС), являясь методом, в отношении которого доказана его способность неинвазивно, селективно и строго дозировано активировать работу структур, продуцирующих эндогенные опиоидные пептиды, способна оптимизировать психофизиологическое состояние спортсменов [4,5,7].

Представленная работа выполнена в соответствии с государственным контрактом №129.005.18.14 от 02.04.2018 г. ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России на выполнение прикладной научно-исследовательской работы по теме: «Разработка и обоснование технологий применения транскраниальной электростимуляции, эндомассажа и магнитного поля  в процессах восстановления и реабилитации спортсменов в спорте высших достижений» (шифр «Кранио-18»).

Цель работы: выявить влияние ТЭС на психофизиологическое состояние и работоспособность спортсменов.

Методы и организация исследования. Исследования проводились в условиях учебно-тренировочных сборов спортсменов в Центре медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, г. Кисловодск. В исследовании приняли участие 40 спортсменов высокой квалификации (КМС, МС, МСМК), мужского пола, средний возраст 25,2 ± 0,8 занимающиеся регби, дзюдо, легкой атлетикой и тяжелой атлетикой. Работа выполнена при соблюдении основных биоэтических правил и требований, с научным обоснованием планируемых исследований, анализом возможных рисков и дискомфортов и получением информированного согласия от участников исследования.

Сеанс ТЭС длительностью 20 мин осуществляли с помощью аппарата ТРАНСАИР-5, расположение электродов лобно-мастоидальное, величина тока подбиралась индивидуально, ориентируясь на ощущения пациента и составляла от 1,5 до 3 мА. Вид тока - биполярные импульсы. Курс ТЭС состоял из 7 ежедневных 30 минутных процедур.

Биоэлектрическую активность головного мозга регистрировали в состоянии покоя с помощью компьютерного комплекса «Neurotravel Light», ATES DIAGNOSTIC (монополярно с 16 стандартных точек отведения в соответствии с международной системой «10-20»), в качестве референтного использовался объединенный ушной электрод. Рассматривались следующие частотные диапазоны электроэнцефалограммы (ЭЭГ): δ (0,5-4 Гц), θ (4-8Гц), α (8-13 Гц), β (13-33Гц). Кроме оценки функционального состояния головного мозга, данные ЭЭГ использовались как критерий отбора: в исследовании приняли участие спортсмены, у которых отсутствовали ЭЭГ-признаки пароксизмальной активности нейронов: спайки, острые волны, комплексы быстрая волна – медленная волна.

Психофизиологическое тестирование осуществляли с помощью аппаратно-программного комплекса (АПК) «Спортивный психофизиолог» [3] и  АПК VIENNA TEST SYSTEM, Австрия. Спортсмены выполняли тест Шульте, позволяющий оценить психофизиологические характеристики внимания (избирательность, устойчивость, переключаемость), работоспособность при выполнении работы, требующей внимания и  RT – тест на реакцию. В тесте на реакцию использовали вариант сложной сенсомоторной реакции, где респонденту представляется последовательность желтого и красного света, звук и сочетание этих раздражителей. Критические комбинации, на которые должен реагировать респондент, состоят из двух визуальных раздражителей (желтый и красный свет) или визуального и звукового раздражителя (желтый свет и звук на частоте 2000 Гц). Использование сенсорного датчика позволяет отделить время собственно реакции (дифференцировка сигнала) и моторной реакции.

Нагрузочное тестирование осуществляли с помощью эргоспирометрической системы SCHILLER, Швейцария и тредмила H/P/COSMOS, Германия по протоколу Astrand: скорость движения тредмила 8 км/ч, постоянная на всем протяжении теста, после трехминутной разминки с уклоном 0%, уклон увеличивается на 2,5% каждые 2 мин и «до отказа». Тестирование осуществляли дважды, с интервалом 3 дня. Повторное тестирование предварял сеанс ТЭС длительностью 30 мин, сила тока 2-3 мА.

Результаты исследования и их обсуждение. Показатели биоэлектрической активности головного мозга, такие как наличие, индекс и распределение основных ЭЭГ ритмов, объективно отражают функциональное состояние центральной нервной системы. По данным ряда авторов [1,8], появление медленных тета (θ) и дельта (δ) ритмов в ЭЭГ бодрствующего человека, у спортсменов является ранними признаками переутомления и перетренированности. Наличие бета (β) ритма в фоновой ЭЭГ (в покое с закрытыми глазами) свидетельствует о состоянии психоэмоционального напряжения. До курса ТЭС в фоновой ЭЭГ альфа (α)-ритм регистрировался у 46,2% исследуемых спортсменов, β ритм – у 53,8%, θ-ритм у 23,1% и δ-ритм 46,2%. В результате применения курса ТЭС, снизилась доля медленных ритмов, θ-ритм и δ-ритм регистрировались у 22,2% спортсменов, также снизилась доля β ритма до 11,1%. Доля спортсменов, у которых регистрировался α-ритм после курса ТЭС увеличилась до 88,9%, при этом индекс ритма возрос с 37,2±18,2 до 54,6±13,1%. Таким образом, применение ТЭС привело к оптимизации функционального состояния головного мозга спортсменов, заключающееся в снижении фоновой медленно- и быстроволновой активности и повышении альфа-активности.

Скорость сенсомоторных действий является важнейшей психофизиологической характеристикой, лимитирующей успешность профессиональной деятельности спортсменов во многих видах спорта [6]. В нашем исследовании определяли влияние ТЭС на время реакции выбора, тест, который является одним из вариантов сложной сенсомоторной реакции, задача усложнялась еще и тем, что нужно было дифференцировать сигналы, поступающие и в зрительный и в слуховой анализатор. Время сенсомоторной реакции выбора зависит от вида сигнала, типа ответа, направленности внимания, установки, психического состояния испытуемого, от времени, необходимого на дифференцировку сигнала, на припоминание того, как именно следует реагировать на сигнал, а также от более устойчивых индивидуальных психофизиологических особенностей [3]. Кроме того, исследовали влияние ТЭС на психофизиологические характеристики внимания (избирательность, устойчивость, переключаемость), работоспособность при выполнении работы, требующей внимания с помощью теста Шульте. Результаты психофизиологического тестирования представлены в таблице.

 

Таблица

Психофизиологические показатели спортсменов до и после сеанса ТЭС

 

время реакции (мс)

моторное время (мс)

степень рассеива-ния времени реакции (мс)

степень рассеива-ния моторного времени (мс)

эффектив-ность работы (с)

ВР

ПУ

До

533,8±14,2٭

131,0±5,8^

92,4±4,8

19,4±2,4

36,7±1,3

0,96±0,03

1,0± 0,02

После

476,6±9,0٭

106,8±5,8^

83,6±3,4

15,5±1,4

34,9±1,4

0,98±0,04

1,0± 0,03

Примечание: ВР – врабатываемость, ПУ – психическая устойчивость; ⃰ - достоверность различий при p≤0,0005, ^ - достоверность различий при p≤0,002

 

Анализ результатов психофизиологического тестирования показал, что у спортсменов после сеанса ТЭС достоверно уменьшилось время восприятия и дифференцировки световых и звуковых раздражителей, а также время моторного реагирования. Обращает на себя внимание, что после сеанса ТЭС уменьшилась и степень рассеивания этих показателей, следовательно, спортсмены выполняли работу, требующую сосредоточения более стабильно на протяжении всего теста. Это согласуется и с результатами теста Шульте, где после сеанса ТЭС увеличилась эффективность, т.е. работоспособность при выполнении работы, требующей внимания.

В предварительном (без ТЭС) тесте с физической нагрузкой среднее время нагрузочного тестирования составило 11,2±1,5 мин. При повторном тестировании, когда спортсменам непосредственно перед нагрузкой был проведен сеанс ТЭС, длительностью 30 мин, импульсный биполярный ток силой 2-3 мА, среднее время нагрузочного теста составило 12,4±1,7 мин. Таким образом, сеанс ТЭС, предваряющий физическую нагрузку, способствует увеличению физической работоспособности.

Заключение. Применение ТЭС у высококвалифицированных спортсменов приводит к оптимизации функционального состояния головного мозга, заключающееся в снижении фоновой медленно- и быстроволновой активности и повышении альфа-активности. Сеанс ТЭС улучшает психофизиологические показатели спортсменов, в виде увеличения скорости сенсомоторных реакций и повышения психической работоспособности. Сеанс ТЭС, предваряющий физическую нагрузку, способствует увеличению физической работоспособности спортсменов.

Список литературы

  1. Еремеева О.В. Частота типов электроэнцефалограммы у спортсменов высокой квалификации в возрасте 18–25 лет / О. В. Еремеева, С. И. Еремеев // Научный медицинский вестник Югры. - № 1–2 (5–6). 2014 – С. 48-50.
  2. Корягина Ю.В. Развитие специфических видов сенсомоторных реакций в тренировочном процессе бадминтонистов / Ю.В. Корягина // Омский научный вестник. 2008. - № 1 (63). - С. 142-144.
  3. Корягина Ю.В. Аппаратно-программный комплекс «Спортивный психофизиолог» // Ю.В. Корягина, С.В. Нопин / Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. - 2011. - № 1. - С. 308.
  4. Корягина Ю.В. Транскраниальная электростимуляция как средство оптимизации психофизиологических функций у единоборцев и спортсменов силовых видов спорта / Ю.В. Корягина, Л.Г. Рогулева, Т.П. Замчий // Теория и практика физической культуры. - 2015. - № 3. - С. 11-13.
  5. Лебедев В.П. Влияние неинвазивной транскраниальной электростимуляции на утомление и связанные с ним психофизиологические показатели состояния человека / В.П. Лебедев c соавт. // Транскраниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования: сборник статей. – СПб, 2005.- Т. 2.- С. 69-93
  6. Нопин С.В. Разработка компьютерной программы «Спортивная ориентация детей и подростков» / С.В. Нопин, Ю.В. Корягина, Г.Н. Тер-Акопов // Современные вопросы биомедицины. - 2017. - № 1 (1). - С. 5.
  7. Рогулева Л.Г. Влияние транскраниальной электростимуляции на функциональное состояние спортсменов, занимающихся борьбой и силовыми видами спорта / Л.Г. Рогулева // Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Сибирский государственный медицинский университет. Томск, 2015. – 146 с.
  8. Сазонова Е.А. Особенности биоэлектрической активности головного мозга спортсменов некоторых видов спорта / Е.А. Сазонова // Актуальные проблемы подготовки и сохранения здоровья спортсменов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 40-летию кафедры спортивной медицины и физической реабилитации (г. Челябинск, 20 декабря 2013г.) / Под ред. Е.В. Быкова. – Челябинск: УралГУФК, 2013.- С.454-456.

References

  1. Eremeeva O.V. Frequency of electroencephalogram types in high-qualified athletes aged 18-25 / O.V. Eremeeva, S.I. Eremeev // Scientific Medical Journal of Ugra. - No. 1-2 (5-6). 2014 - P. 48-50.
  2. Koryagina Yu.V. Development of specific types of sensorimotor reactions in the training process of badminton players / Yu.V. Koryagina // Omsk scientific herald. 2008. - No. 1 (63). - P. 142-144.
  3. Koryagina Yu.V. Hardware-software complex «Sports psychophysiologist» // Yu.V. Koryagina, S.V. Nopin / Computer software. Database. Topologies of integrated circuits. -2011. - No. 1. - P. 308.
  4. Koryagina Yu.V. Transcranial electrostimulation as a means of optimizing psychophysiological functions in martial artists and sportsmen of power sports / Yu.V. Koryagina, L.G. Roguleva, T.P. Zamchiy // Theory and practice of physical culture. - 2015. - No. 3. - P. 11-13.
  5. Lebedev V.P. Influence of non-invasive transcranial electrostimulation on fatigue and associated psychophysiological indicators of a person's state / V.P. Lebedev [et. al] // Transcranial electrostimulation. Experimental and clinical studies: a collection of articles. - St. Petersburg, 2005.- T. 2.- P. 69-93.
  6. Nopin S.V. Development of the computer program «Sport orientation of children and adolescents» / S.V. Nopin, Yu.V. Koryagina, G.N. Ter-Akopov // Modern issues of biomedicine. - 2017. - No. 1 (1). - P. 5.
  7. Roguleva L.G. Influence of transcranial electrostimulation on the functional state of athletes engaged in wrestling and power sports / L.G. Roguleva // Thesis for the degree of candidate of medical sciences / Siberian State Medical University. Tomsk, 2015. - 146 p.
  8. Sazonova E.A. Features of bioelectric activity of the brain of sportsmen of some sports / Е.А. Sazonova // Actual problems of training and preserving the health of athletes: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation, dedicated to the 40th anniversary of the Department of Sports Medicine and Physical Rehabilitation (Chelyabinsk, December 20, 2013). Ed. E.V. Bykov. - Chelyabinsk: UralGUFK, 2013.- P.454-456.

Сведения об авторах. Людмила Геннадьевна Рогулева – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; Юлия Владиславовна Корягина - профессор, д-р биол. наук, руководитель центра медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; Гукас Николаевич Тер-Акопов - к-т экономических наук, генеральный директор ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; Сергей Викторович Нопин - к-т тех. наук, ведущий научный сотрудник центра медико-биологических технологий ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

В статье представлены результаты исследования влияния транскраниальной электростимуляции (ТЭС) – физиотерапевтического метода стимуляции выработки эндогенных опиоидных пептидов на функциональное состояние нервной системы, психофизиологическое состояние, психическую и физическую работоспособность высококвалифицированных спортсменов.

Анализ полученных результатов позволил выявить, что применение ТЭС у высококвалифицированных спортсменов приводит к оптимизации функционального состояния головного мозга, заключающееся в снижении фоновой медленно- и быстроволновой активности и повышении альфа-активности. Сеанс ТЭС способствует улучшению психофизиологических показателей спортсменов, что выражается в увеличении скорости сенсомоторных реакций и повышении психической работоспособности. Сеанс ТЭС, предваряющий физическую нагрузку, способствует увеличению физической работоспособности спортсменов.

Список литературы

1.             Еремеева О.В. Частота типов электроэнцефалограммы у спортсменов высокой квалификации в возрасте 18–25 лет / О. В. Еремеева, С. И. Еремеев // Научный медицинский вестник Югры. - № 1–2 (5–6). 2014 – С. 48-50.

2.             Корягина Ю.В. Развитие специфических видов сенсомоторных реакций в тренировочном процессе бадминтонистов / Ю.В. Корягина // Омский научный вестник. 2008. - № 1 (63). - С. 142-144.

3.             Корягина Ю.В. Аппаратно-программный комплекс «Спортивный психофизиолог» // Ю.В. Корягина, С.В. Нопин / Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. - 2011. - № 1. - С. 308.

4.             Корягина Ю.В. Транскраниальная электростимуляция как средство оптимизации психофизиологических функций у единоборцев и спортсменов силовых видов спорта / Ю.В. Корягина, Л.Г. Рогулева, Т.П. Замчий // Теория и практика физической культуры. - 2015. - № 3. - С. 11-13.

5.             Лебедев В.П. Влияние неинвазивной транскраниальной электростимуляции на утомление и связанные с ним психофизиологические показатели состояния человека / В.П. Лебедев c соавт. // Транскраниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования: сборник статей. – СПб, 2005.- Т. 2.- С. 69-93

6.             Нопин С.В. Разработка компьютерной программы «Спортивная ориентация детей и подростков» / С.В. Нопин, Ю.В. Корягина, Г.Н. Тер-Акопов // Современные вопросы биомедицины. - 2017. - № 1 (1). - С. 5.

7.             Рогулева Л.Г. Влияние транскраниальной электростимуляции на функциональное состояние спортсменов, занимающихся борьбой и силовыми видами спорта / Л.Г.  Рогулева // Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Сибирский государственный медицинский университет. Томск, 2015. – 146 с.

8.             Сазонова Е.А. Особенности биоэлектрической активности головного мозга спортсменов некоторых видов спорта / Е.А. Сазонова // Актуальные проблемы подготовки и сохранения здоровья спортсменов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 40-летию кафедры спортивной медицины и физической реабилитации (г. Челябинск, 20 декабря 2013г.) / Под ред. Е.В. Быкова. – Челябинск: УралГУФК, 2013.- С.454-456.

References

1.  Eremeeva O.V. Frequency of electroencephalogram types in high-qualified athletes aged 18-25 / O.V. Eremeeva, S.I. Eremeev // Scientific Medical Journal of Ugra. - No. 1-2 (5-6). 2014 - P. 48-50.

2.  Koryagina Yu.V. Development of specific types of sensorimotor reactions in the training process of badminton players / Yu.V. Koryagina // Omsk scientific herald. 2008. - No. 1 (63). - P. 142-144.

3.  Koryagina Yu.V. Hardware-software complex «Sports psychophysiologist» // Yu.V. Koryagina, S.V. Nopin / Computer software. Database. Topologies of integrated circuits. -2011. - No. 1. - P. 308.

4.  Koryagina Yu.V. Transcranial electrostimulation as a means of optimizing psychophysiological functions in martial artists and sportsmen of power sports / Yu.V. Koryagina, L.G. Roguleva, T.P. Zamchiy // Theory and practice of physical culture. - 2015. - No. 3. - P. 11-13.

5.  Lebedev V.P. Influence of non-invasive transcranial electrostimulation on fatigue and associated psychophysiological indicators of a person's state / V.P. Lebedev [et. al] // Transcranial electrostimulation. Experimental and clinical studies: a collection of articles. - St. Petersburg, 2005.- T. 2.- P. 69-93.

6.  Nopin S.V. Development of the computer program «Sport orientation of children and adolescents» / S.V. Nopin, Yu.V. Koryagina, G.N. Ter-Akopov // Modern issues of biomedicine. - 2017. - No. 1 (1). - P. 5.

7.  Roguleva L.G. Influence of transcranial electrostimulation on the functional state of athletes engaged in wrestling and power sports / L.G. Roguleva // Thesis for the degree of candidate of medical sciences / Siberian State Medical University. Tomsk, 2015. - 146 p.

8.  Sazonova E.A. Features of bioelectric activity of the brain of sportsmen of some sports / Е.А. Sazonova // Actual problems of training and preserving the health of athletes: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation, dedicated to the 40th anniversary of the Department of Sports Medicine and Physical Rehabilitation (Chelyabinsk, December 20, 2013). Ed. E.V. Bykov. - Chelyabinsk: UralGUFK, 2013.- P.454-456.