Павлов С. Е.¹, Ващенко А. С.², Павлова Т. Н.¹
ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)», Москва¹МАОУ ДОД «ДЮСШ «Вымпел», Калуга²

Аннотация: Согласно современным представлениям о механизмах реагирования организма человека на комплекс средовых воздействий, реальная сила этих воздействий на организм может быть оценена по ответным неспецифическим реакциям организма. Неспецифические реакции организма тесно связаны с уровнями энерготрат головного мозга, которые могут быть оценены с помощью измерения разности электрических потенциалов кожи головы и запястья. В эксперименте изучали изменения разности электрических потенциалов кожи головы и запястья в ответ на неспецифическое действие различных стимуляторов. Сделан вывод о перспективности использования метода измерения сверхмедленных потенциалов головного мозга для оценки неспецифических характеристик тренировочных нагрузок.

RESEARCH THE EFFECT OF NONSPECIFIC ACTION OF DIFFERENT STIMULANTS ON THE DYNAMICS OF INFRASLOW PROCESSES IN THE BRAIN

Pavlov S. E. ¹, Vashenko A. S. ², Pavlova T. N. ¹
Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow¹
Children’s and Youth Sports School «Vimpel», Kaluga²

Abstract: In accordance to modern conceptions about mechanisms of human organism’s response at complex of environmental impacts the real power of these effects can be evaluated only after nonspecific reactions of the organism. Nonspecific reactions related with brain energy costs, which can be estimated by measuring the electrical potentials difference of skin of head and wrist. Changes of electrical potentials difference of skin of head and wrist as response on nonspecific action of different stimulants were examined. The use the method of measuring of infraslow potentials in the brain is promisingly as method to estimate the nonspecific characteristics of training loads.

В 1936 году в журнале «Nature» была напечатана заметка канадского ученого Ганса Селье: «Syndrome produced by Diverse Nocuous Agents» («Синдром, вызываемый разными повреждающими агентами»). В ней автор, основываясь на результатах экспериментов на крысах, сообщает об общих для всех случаев изменениях во внутренних органах лабораторных животных, происходящих в ответ на действия различных по специфике экстремальных факторов – увеличение коры надпочечников, инволюция тимико-лимфатического аппарата, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Этот симптомокомплекс получил название «общего адаптационного синдрома». В дальнейшем представление Г. Селье об «общем адаптационном синдроме» претерпело значительные изменения — его экстремальность и  повреждающее воздействие показалось Г. Селье не обязательным, поскольку оказалось, что даже такие стиму­лы, как кратковременное мышечное напряжение, психическое возбуждение или кратковременное охлаждение, уже вызыва­ют определенную сти­муляцию коры надпочечников. Хотя ответные реакции организма на кратковременное мышечное напряжение, психическое возбуждение были неравноценны реакциям организма лабораторных животных в ответ на повреждающие воздействия экстремальных факторов, Г. Селье объединил все эти реакции под одним термином «стресс», придав ему неограниченное число степеней свободы.

В 60-х годах появляется целый ряд публикаций зарубежных и советских исследователей, в которых концепция Г. Селье подверглась обоснованной критике. Впервые о возможности существования качественно иного, нежели стресс неспецифического состояния организма высказался Н. В. Лазарев (1963), изучавший состояния неспецифически повышенной сопротивляемости организма. П. Д. Горизонтов, Т. Н. Протасова (1968) полагали, что Г. Селье не имел оснований для безграничного расширения понятия стресса, включая в него все возможные неспецифические реакции организма. Ростовскими учеными Л. X. Гаркави, Е. Б. Квакиной, М. А. Уколовой (1977, 1979) в результате проведенных ими исследований было доказано, что в зависимости от количественных характеристик действующих факторов в организме могут развиваться, по крайней мере, три типа неспецифических адаптационных реакций: реакция на слабые воздействия, реакция на воздействия средней силы, реакция на сильные, чрезвычайные воздействия. И еще в работах И. П. Павлова (1951) и его учеников П. К. Анохина (1968, 1975), А. Д. Сперанского (1935, 1936), М. К. Петро­вой (1955), К. М. Быкова (1947, 1960) и др. главенствующая роль в реализации ответных реакций организма на средовые воздействия отводилась нервной системе. По мнению русских и советских ученых, именно нервная система определяет целостный характер реакций, которые участвуют в осуществлении адаптационных процессов организма. Согласно полученным Л. X. Гаркави, Е. Б. Квакиной, М. А. Уколовой (1977, 1979) данным при реакции организма на воздействие слабой силы в центральной нервной системе преобладает состояние охранительного торможения — возбудимость нервных структур снижена на 32±4% по сравнению с исходной. В ответ на действие раздражителей средней силы развивается реакция активации, при которой в центральной нервной системе преобладает умеренное возбуждение. При действии на организм чрезмерных по силе факторов развивается реакция «стресс», которая характеризуется первичным возрастанием возбудимости центральной нервной системы (до 70-90% от исходного уровня), а затем резким ее снижением (до 70-90% от исходного уровня). В конечном итоге в центральной нервной системе развивается запредельное торможение, снижающее чувствительность организма к последующим воздействиям. Таким образом, Л. Х. Гаркави, Е. Б. Квакина, М. А. Уколова (1979) доказали тесную связь уровня возбудимости и метаболизма центральной нервной системы с выраженностью неспецифических адаптационных реакций организма в ответ на действие раздражителей различной силы, из чего следует, что показатели динамики энергообмена головного мозга являются индикаторами напряженности адаптационных механизмов живого организма. Теория неспецифического звена адаптации Л. Х. Гаркави, Е. Б. Квакина, М. А. Уколова (1979) имеет практическую значимость для спорта: диагностика неспецифических реакций организма в ответ на тренировочную нагрузку позволяет оценить «истинный размер» работы, произведенной конкретным организмом в конкретный промежуток времени. Этот «истинный размер» работы всегда отражен в степени напряженности работы нейроэндокринной системы организма. В многолетних исследованиях Т. Н. Кузнецовой (1989) в свое время была доказана высокая информативность оценки неспецифических реакций пловцов как средства контроля за переносимостью тренировочных нагрузок.

Подавляющее большинство используемых в физиологии, медицине и спорте методов функционального контроля несут ограниченную информацию об отдельных показателях функционирования организма. Более эффективным было бы использование методов, отражающих интегральные показатели его функционирования. В качестве таковых могут выступать показатели фоновой активности головного мозга. Фоновой называют спонтанную активность нейронов, выражающуюся в генерации динамически меняющихся потенциалов головного мозга, без нанесения внешних стимулов в отличие от вызванной активности. В настоящее время используется термин «уровень постоянных потенциалов» (УПП) головного мозга, это — устойчивая разность потенциалов милливольтного диапазона, регистрирующаяся между мозгом и электрически индифферентными точками, а также между различными областями мозга.

Первоначальный интерес к электрическим потенциалам головного мозга был связан с представлениями, которые господствовали в науке в середине ХХ в. Полагали, что скопления нейронов в нервных центрах мозга подвергаются управляющему влиянию организованного электрического поля. Один из исследователей потенциалов головного мозга, Г. Бурр  (1972) считал, что в живом организме существуют электрические поля, не только отражающие деятельность различных органов и физиологических систем, но и обеспечивающие их нормальное существование и функционирование.

В. А. Илюхина (1977), А. Г. Сычев (1980), В. А. Илюхина, И. Б. Заболотских (1993) выявили зависимость между разностью потенциалов, зарегистрированной между кожными покровами кисти руки и вертексом, и функциональными энергетическими состояниями человека. Головной мозг человека – управляющая система, без участия которой не происходит ни один вид деятельности человека. Энергообмен головного мозга сопоставим с энергообменом организма в целом. Соответственно, по показателям энергообмена головного мозга можно судить о напряженности и эффективности работы функциональных механизмов организма, а также о степени утомления и усталости спортсмена в связи с выполняемой тренировочной работой. Исследование физиологических показателей динамики функционального состояния ЦНС, оцениваемых по анализу сверхмедленных электрофизиологических процессов, представляет значительный интерес для практики спорта, поскольку эти показатели отражают динамику функциональных состояний организма спортсмена.

Первым пытался внедрить метод регистрации омега-потенциалов в спорт А. Г. Сычев (1980). Н. И. Московченко (2004, 2011) продолжила усовершенствование методики и аппаратуры. Среди методов исследования показателей ЦНС в спорте целесообразно уделить внимание методам омегаметрии и нейроэнергокартирования. Данный метод может быть отнесен к методам экспресс-диагностики и позволяет производить исследования до, во время и после тренировочной деятельности. Методы нейроэнергокартирования и омегаметрии – это индивидуальные методы исследования — реакция ЦНС всегда индивидуальна, генотипически, фенотипически и функционально обусловлена. В клинической практике данные методы используются не одно десятилетие. Отдельными учеными проводились исследования по использованию метода измерения устойчивого постоянного потенциала (омегаметрия) в спорте. Именно возможностью информативной оценки уровня готовности спортсменов к тренировочной и соревновательной работе с помощью измерения уровня постоянных потенциалов головного мозга и вызван наш интерес к настоящему исследованию.

В исходном эксперименте исследовали индивидуальные границы нормы УПП головного мозга испытуемого. На рис. 1 представлены усредненные по каждому отведению показатели УПП головного мозга испытуемого в покое, полученные с помощью метода нейроэнергокартирования в ежедневных измерениях УПП на протяжении 5 дней.

Рис. 1. Индивидуальные показатели УПП головного мозга испытуемого в покое в автоэксперименте (нейроэнергокартирование): Fz – лобное отведение, Cz — центральное (затылочное) отведение, Oz – теменное отведение, Td – правое височное отведение, Ts – левое височное отведение.

При измерении в покое на 9-й минуте измерения: в лобном отведении (Fz) усредненный показатель УПП составил 8 мВ; в центральном отведении (Cz) усредненный показатель УПП составил 26 мВ; в затылочном отведении (Оz) усредненный показатель УПП составил 23 мВ; в правом височном отведении (Td) усредненный показатель УПП составил 18,9 мВ; в левом височном отведении (Ts) усредненный показатель УПП составил 19 Мв.

Во второй части эксперимента оценивали индивидуальные показатели УПП (нейроэнергокартография) головного мозга испытуемого в ответ на прием разрешенного для использования в практике спорта препарата «Gakic». Результаты исследования представлены на рис. 2.

В первой фазе второй части эксперимента были выявлены индивидуальные показатели УПП головного мозга в покое (исход). Испытуемый чувствовал усталость и сонливость. В центральном отведении УПП головного мозга составил 33 мВ.

Через 30 минут после приема 2-х таблеток препарата «Gakic» отмечается повышение показателей УПП головного мозга во всех отведениях. В центральном отведении показатели УПП составили 41 мВ, что можно объяснить стимулирующим действием препарата на ЦНС. После 45-й минуты отмечается некоторое снижение показателей УПП головного мозга во всех отведениях, через 60 минут показатель УПП в центральном отведении составил 39 мВ.

Рис. 2. Индивидуальные показатели УПП (нейроэнергокартография) при приеме препарата «Gakic»: Fz – лобное отведение, Cz — центральное (затылочное) отведение, Oz – теменное отведение, Td – правое височное отведение, Ts – левое височное отведение.

Через 2 часа показатель УПП головного мозга в центральном отведении составил 35 мВ, что немного выше исходных показателей. В лобном отведении на протяжении всего эксперимента отмечали повышение показателя УПП головного мозга с 3 мВ в покое до 21 мВ – через 2 часа.

В ответ на действие препарата, через полчаса после приема, у испытуемого участился пульс – с 60 уд/мин в покое до 84 уд/мин (эта величина ЧСС сохранялась на протяжении часа обследования, а затем снизилась до 72 уд/мин). Испытуемый отметил, что прошло чувство усталости, пропала сонливость, «прояснилось в голове».

Показатель УПП головного мозга после 12 часов приема препарата в центральном отведении составил 31 мВ (в покое показатель УПП в центральном отведении составлял 33 мВ).

Примечательно то, что показатель УПП в правом височном отведении через 2 часа после приема препарата составил 24 мВ, через 12 часов – 36 мВ. В левом височном отведении динамика показателя УПП головного мозга носила прямо противоположный характер и составила через 2 часа после приема препарата 40 мВ, через 12 часов – 26 мВ.

В результате проведенного эксперимента было доказано: препарат «Gakic» обладает стимулирующим действием на структуры ЦНС, что может быть использовано в практике спорта;  метод нейроэнергокартографии информативен и может быть использован для оценки эффективности стимуляторов ЦНС.

В следующем эксперименте протяжении 5 дней изучали индивидуальные показатели УПП головного мозга, полученные с помощью метода нейроэнергокартирования, у испытуемого в период течения острого респираторного вирусного заболевания (ОРВИ).

Из представленных на рис. 3 результатов измерения УПП головного мозга в период заболевания ОРВИ: прослеживается выраженная ассиметрия динамики показателей УПП.

При сравнении индивидуальных показателей границ нормы, выявленных у испытуемого в начальном эксперименте в центральном отведении – 21,3 мВ, с индивидуальными показателями УПП головного мозга испытуемого в период заболевания ОРВИ в центральном отведении были получены следующие результаты: в 1-й день заболевания произошло повышение УПП головного мозга до 30 мВ, со второго  по четвертый дни произошло некоторое снижение УПП до 22-23 мВ, в пятый день показатели УПП повысились до 28 мВ. Данный эффект связан, очевидно, со специфическим и неспецифическим действием вируса на структуры ЦНС.

Рис. 3. Индивидуальные показатели УПП головного мозга (нейроэнергокартирование) испытуемого в период заболевания ОРВИ: Fz – лобное отведение, Cz — центральное (затылочное) отведение, Oz – теменное отведение, Td – правое височное отведение, Ts – левое височное отведение.

Следующий эксперимент заключался в оценке индивидуальных показателей УПП (нейроэнергокартирование – рис. 4; омегаметрия – рис. 5) головного мозга в ответ на лазерное низкоэнергетическое воздействие на кожные проекции сонных артерий.

Рис. 4. Индивидуальные показатели УПП (нейроэнергокартирование) при лазерном низкоэнергетическом воздействии: Fz – лобное отведение, Cz — центральное (затылочное) отведение, Oz – теменное отведение, Td – правое височное отведение, Ts – левое височное отведение.

Показатели УПП, полученные с помощью метода нейроэнергокартирования (рис. 4), в центральном отведении после лазерного стимулирования повысились с 18 мВ до 27 мВ.

Показатели УПП, полученные с помощью метода омегаметрии (рис. 5), после повторного лазерного стимулирования повысились с 16 мВ до 18 мВ – за временной промежуток 10 минут. Следовательно, низкоэнергетическое лазерное воздействие на кожные проекции сонных артерий оказывает стимулирующее влияние на энергообмен головного мозга.

Рис. 5. Индивидуальные показатели УПП (омегаметрия) при лазерном низкоэнергетическом воздействии.

Таким образом, методы нейроэнергокартирования и омегаметрии высокоинформативны и должны быть использованы в комплексном контроле за уровнем функциональной готовности спортсменов к тренировочной и соревновательной деятельности.

Павлов С. Е., Ващенко А. С., Павлова Т. Н. Исследование эффектов неспецифического действия стимуляторов различной природы на динамику сверхмедленных процессов головного мозга / Олимпийский бюллетень № 16 / Сост. Мельникова Н.Ю., Трескин А.В., Леонтьева Н.С., Никифорова А.Ю., Леонтьева Л.С. – М.: Издательство «Человек», 2015. – С. 176-186.