CC BY
89
УДК 796.01:612
ОСОБЕННОСТИ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ У МОЛОДЫХ ЛИЦ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
А.Н. Долецкий, доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии,
Волгоградский государственный медицинский университет, г. Волгоград,
Н.Н. Сентябрев, доктор биологических наук, профессор,
Волгоградская государственная академия физической культуры, г. Волгоград,
Р.Е. Ахундова, кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры нормальной
физиологии,
Ш.С. Нухов, студент,
А.Е. Ткаченко, студентка,
Волгоградский государственный медицинский университет, г. Волгоград,
Контактная информация для переписки: 400131, Россия, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1,
e-mail: [email protected]
В настоящее время одним из методов комплексной оценки вестибулярной устойчивости как результата работы сенсорных систем организма является ста-билометрия. Ряд работ отмечает улучшение устойчивости в вертикальном положении (постураль-ной) под влиянием интенсивных упражнений в группах спортсменов высокой квалификации. При этом сравнительный анализ ста-билометрических показателей в зависимости от режима физических нагрузок отсутствует. Также малоисследованной остается оценка способности к произвольной коррекции вестибулярной функции на основании биологической обратной связи у лиц с разной степенью физической тренированности.
Проведено исследование постуральной устойчивости в группах с различным уровнем двигательной активности. На трех этапах исследования проверялась вестибулярная функция в пробах с открытыми и закрытыми глазами, а также в процессе активной коррекции положения тела с помощью биологической обратной связи.
Установлено, что вестибулярная устойчивость у лиц без физической активности хуже по сравнению с испытуемыми, имеющими регулярные физические нагрузки не реже 2 раз в неделю. Наибольшие различия отмечены в пробе со слежением за целью, в которой достоверно различались все исследуемые стабилометрические показатели. В
пробах без активной коррекции постуральной устойчивости достоверные изменения отмечены только в отношении амплитуды поперечных движений центра масс тела статокинезиограммы. Результаты у испытуемых с различной интенсивностью и типом физических нагрузок между собой не отличались. При этом как испытуемые спортсмены, так и лица, регулярно занимающиеся менее интенсивными физическими нагрузками (танцы, волейбол), имели значительно меньшую изменчивость показателей по сравнению с испытуемыми без физической активности. Установлено, что площадь статокинезиограммы более устойчива к случайным выбросам, чем показатели девиации центра давления у здоровых испытуемых. Тренинг с визуальной обратной связью дополнительно снижает как амплитуду колебаний, так и площадь статокинезиограммы у профессиональных спортсменов.
Выявленные различия стабилометрических показателей могут использоваться при разработке и оценке эффективности профилактических мероприятий, направленных на сохранение функции постуральной устойчивости у лиц молодого возраста.
Ключевые слова: стабилометрия, уровень двигательной активности, вестибулярный аппарат, пропри-оцептивная система.
Для цитирования: Долецкий А.Н., Сентябрев Н.Н., Ахундова Р.Е., Нухов Ш.С., Ткаченко А.Е. Особенности вестибулярной устойчивости у молодых лиц с разным уровнем двигательной активности // Физическая культура, спорт - наука и практика. - 2019. - № 1. - С. 71-77.
For citation Doletskiy А., Sentyabrev N., Akhundova R., Nukhov S., Tkachenko А. Features of vestibular stability of young people with different level of motive activity. Fizicheskaja kul'tura, sport - nauka i praktika [Physical Education, Sport - Science and Practice.], 2019, no 1, pp. 71-77 (in Russian).
Актуальность. Сохранение равновесия тела и координации движений является одним из важнейших условий жизнедеятельности человека, которое позволяет ему активно взаимодействовать с внешней средой. Изучение точности движений человека представляет интерес во многих областях [2]. Рост количества научных исследований равновесия тела у спортсменов обусловлен возможностью оценки эффективности обучения таким видам спортивной активности, как фигурное катание, гимнастика, акробатика, стрельба, бокс [1, 6]. При этом тренировочные комплексы, составленные из разнообразных ускорений, прыжков, вращений на месте и поворотов в движении, метаний, падений, кувырков, предусматривают целенаправленное воздействие на отолитовый аппарат, полукружные каналы вестибулярного анализатора [7].
Широко применяющаяся в настоящее время в спорте стабилометрия играет важную роль в объективизации оценки эффекта тренировок, формировании научного подхода к повышению функциональных возможностей вестибулярного аппарата [1, 13]. Результаты ряда работ подтверждают, что под влиянием систематических, целенаправленных физических упражнений происходят положительные достоверные сдвиги в улучшении вестибулярной устойчивости [4, 7, 8].
Несмотря на то что в настоящее время наблюдается активное изучение роли занятий спортом в повышении уровня постурального баланса, в литературе нет данных о значимости этих тренировок в долгосрочной перспективе на состояние вестибулярной функции. В связи с этим оценка и коррекция вестибулярной функции организма с изучением влияния дозированной физической нагрузки на равновесие имеет важное теоретическое и прикладное значение.
Материалы и методы. Для проведения исследования были протестированы: 25 профессиональных спортсменов игровых видов спорта (баскетбол, волейбол, гандбол), 16 человек, регулярно занимающихся физической активностью (волейбол, танцы) на протяжении 2 лет в среднем 2 раза в неделю, и 83 добровольца, не занимающихся спортом и не имеющих регулярной физической активности. Критериями включения в исследование являлись возраст от 18 до 23 лет, отсутствие анамнеза патологий сердечно-сосудистой системы, нейродегенеративных заболеваний, текущей соматической патологии.
Все обследуемые принимали участие в серии тестов на статическую устойчивость с использованием стабилометрической платформы А-150 фирмы МЕРА. Исследование предварялось выдержкой не менее 20 с для нивелирования влияния переходных процессов и включало в себя три 60-секундных этапа.
На первом этапе участников просили в течение одной минуты стоять на стабилоплатформе в основной стойке (ноги выпрямлены в суставах, туловище выпрямлено, голова держится прямо, взгляд направлен вперед, руки свободно свисают по сторонам). Данное положение широко используется для стандартизации результатов стабилометрии [5].
На втором этапе обследуемые выполняли тренировку оптимальной двигательной стратегии с помощью биологической обратной связи (БОС) с использованием тренажера равновесия «Мишень» из программного комплекса стабилометрической платформы А-150. Испытуемым давалась задача в течение минуты удержать курсор в центре мишени.
На третьем этапе испытуемым давалась задача поддерживать достигнутое на предыдущем этапе стабильное положение тела с закрытыми глазами.
Анализ проводили по показателям разброса центра давления (ЦД) во фронтальной (Qx) и сагиттальной (Оу) плоскостях, площади эллипса (S). Такие параметры, как спектр частот, средняя скорость изменения ЦД не включались в исследование, поскольку ряд авторов не отмечает их значимости при отсутствии соматической патологии [11, 12].
Фильтрация выбросов осуществлялась с помощью построения для каждой переменной множественной бутстреп-агрегированной модели (бэггинг-модели) на основе деревьев регрессии, принимающих все остальные переменные в качестве предикторов [10].
Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета прикладных программ RStudio (R version 3.4.4 от 15.03.2018). При этом использовались не зависящие от нормальности распределения тесты Манна-Уитни и Вилкоксона. Проверка гипотезы о равенстве дисперсий проводилась с помощью теста Барлетта. Проверка групповых различий выполнялась при помощи дисперсионного анализа с использованием рангового анализа вариаций по Краскелу-Уоллису с последующим парным сравнением групп тестом Ман-на-Уитни с применением поправки Бонферрони при оценке значения р.
Результаты и обсуждение. Анализ полученных данных показал, что в условиях зрительного контроля положения тела и при депривации зрения различия площади статокинезиограммы (СКГ) между группами с разным уровнем двигательной активности не достигали статистической значимости (таблица 1). В условиях депривации зрения наблюдался рост площади СКГ по сравнению с пробой с открытыми глазами во всех исследуемых группах. В процессе тренировки оптимальной двигательной стратегии отмечалось статистически значимое (p=0,002) отличие профессиональных
Таблица 1
Площадь статокинезиограммы у молодых лиц с разным уровнем двигательной активности (мм2)
Проба Группа Проба глаза открыты (ОГ) Проба глаза закрыты (ЗГ) Тренировка с БОС (Мишень)
НК Ме ВК НК Ме ВК НК Ме ВК
1. Отсутствие регулярной физической активности 78,5 107,1 138,5 112,5 179,1 228,0 *** 79,1 108,8 137,5
2. Профессиональные спортсмены 63,0 84,4 109,0 108,0 140,9 157,1 *** 53,0 78,8 93,0 1-2
3.Регулярная физическая активность 66,5 91,9 115,0 98,8 152,7 194,3 ** 98,8 79,3 102,8
Примечание: НК, Ме и ВК- нижний квартиль, медиана и верхний квартиль соответственно 1-2 - проба со статистически значимым различием между первой и второй исследуемыми группами (р=0,002)
**- статистически значимые отличия от пробы ОГпри р<0,01 *** - статистически значимые отличия от пробы ОГ при р<0,001
Рисунок 1.Изменения статокинезиограммы при открытых глазах *** - статистически значимые различия при p<0,001
спортсменов от группы обследуемых без регулярной физической активности. Приведенные данные свидетельствуют о вовлечении дополнительного канала визуальной обратной связи о положении тела в систему постурального контроля при занятии игровыми видами спорта.
Показатели разброса центра давления также статистически значимо отличались в группах с разным уровнем двигательной активности. При открытых глазах колебание ЦД во фронтальной плоскости (Ох) было менее выражено по сравнению с лицами без регулярной физической активности у профессиональных спортсменов в среднем на 45,3% (р<0,001), а у имеющих регулярную физическую активность лиц - на 35,4% (р<0,001). При этом выраженность колебаний ЦД в сагиттальной плоскости (Оу) не отличалась в исследуемых группах (рисунок 1).
При закрытых глазах группа спортсменов демонстрировала на 42,4% менее выраженные по сравне-
нию с лицами без регулярной физической активности колебания Ох (рисунок 2). У обследуемых с регулярной физической активностью снижение колебаний ЦД на 28,7% во фронтальной плоскости оказалось статистически незначимым.
В пробе со слежением статистически значимым являлось снижение колебаний во фронтальной плоскости относительно первой группы у лиц второй группы в среднем на 41,0% (р<0,001), а у обследуемых из третьей группы - на 32,2% (р<0,001). Выраженность колебаний ЦД в сагиттальной плоскости не отличалась в исследуемых группах, как и в других пробах (рисунок 3).
Обсуждение. Спортивная деятельность требует от человека широкого диапазона пространственно-двигательной ориентировки, точности, быстроты, устойчивости и координации движений [13]. Поэтому при сравнении групп по уровню физической подготовки показатели эффективности вестибулярной устойчивости ожидаемо оказываются хуже у группы лиц без регу-
Рисунок 2.Изменения статокинезиограммы при закрытых глазах *** - статистически значимые различия при p<0,001
Рисунок 3.Изменения статокинезиограммы при тренировке оптимальной двигательной стратегии с помощью биологической обратной связью (БОС) *** - статистически значимые различия при p<0,001
лярной физической активности, чем у тех испытуемых, которые занимались спортом. При этом вид спорта (из вошедших в исследование) не играет существенного значения. Более интересно и полезно в прикладном отношении сходное с испытуемыми - профессиональными спортсменами улучшение вестибулярной устойчивости у лиц, регулярно занимающихся физическими нагрузками (танцы, волейбол) в среднем 2 раза в неделю. Данный результат может расширить спектр видов деятельности, используемых для улучшения функционирования вестибулярного анализатора. Вместе с тем следует отметить, что наиболее чувствительным к функциональной перестройке механизмов постураль-ного контроля является размах ЦД во фронтальной плоскости. Наши результаты согласуются с данными ряда авторов о преимущественном вовлечении в компенсаторные перестройки изменений СКГ во фронтальной плоскости [3, 5]. Можно предположить, что регистрация изменений Ох может быть скрининговым механизмом, отражающим ранние изменения посту-рального контроля при увеличении уровня двигательной активности.
Уменьшение такого часто применяемого для оценки устойчивости прямостояния параметра, как площадь СКГ, отмечается только в группе профессиональных спортсменов при тренировке оптимальной двигательной стратегии с использованием визуальной обратной
связи. При оценке способности поддерживать стабильное положение тела в тесте с закрытыми глазами (тест Ромберга) выявлен практически одинаковый вклад проприорецепции в постуральный контроль в исследуемых группах, что свидетельствует о существенном влиянии зрительного анализатора на вестибулярную устойчивость у лиц молодого возраста.
Следующим полученным нами результатом является увеличение устойчивости, по данным стабиломе-трии, которое демонстрирует проба с использованием биологической обратной связи. Данный вид тренинга дает возможность испытуемому активнее вовлекать в постуральный контроль зрительный анализатор [9], стимулируя формирование навыка подобного контроля даже при однократном предъявлении. При этом сведений о том, является ли данное улучшение специфической тренировкой вестибулярного анализатора или реакцией на повышение внимания к пропри-оцептивной информации, в литературе не найдено. В перспективе возможно оценить роль получаемой при БОС информации за счет проведения сеансов ложной обратной связи.
Выводы. Занятия физкультурой и спортом в юношеском возрасте потенциально положительно сказываются на состоянии вестибулярного аппарата как у профессиональных спортсменов, так и у регулярно занимающихся физической активностью лиц. При этом
более выраженные изменения постурального контроля отмечаются в снижении амплитуды колебаний ЦД во фронтальной плоскости. Дополнительное увеличение эффективности может быть обеспечено тренингом с визуальной обратной связью, снижающим как амплитуду колебаний, так и площадь СКГ у профессиональных спортсменов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Бабияк В.И. Базовые функции вестибулярной системы и экстремальные виды спорта / В.И. Бабияк, А.Н. Пащинин, В.Н. Тулкин // Российская оториноларингология. - 2010. - № 3. - С. 17-29.
2. Баулина О.В. Применение мул ьти пара метрической биологической обратной связи в спортивной медицине / О.В. Баулина, Т.В. Истомина // Биотехносфера.
- 2014. - Т. 3. - № 33. - С. 50-52.
3. Бердичевская Е.М. Механизмы вертикальной устойчивости в спорте с позиций функциональной асимметрии / Е.М. Бердичевская, А.С. Гронская, И.Э. Ха-чатурова и др. // Теория и практика физической культуры. - 2009. - № 7. - С. 20-23.
4. Колымажнов В.В. Коррекция дизадаптационных процессов у интенсивно тренирующихся юных спортсменов на приципах биоуправления / В.В. Колымажнов, С.Н. Кучкин, Н.Н. Сентябрёв и др. // Всероссийская научная конференция с международным участием, посвященная 150-летию со дня рождения академика Ивана Петровича Павлова, Санкт-Петербург. - 1999.
- С. 181.
5. Скворцов Д.В. Стабилометрическое исследование: краткое руководство. - М.: Маска, 2010. - 172 с.
6. Тришин Е.С. Сравнительный анализ постуральной устойчивости квалифицированных спортсменов,
специализирующихся в ситуационных видах спорта (боксе и регби) / Е.С. Тришин, Е.М. Бердичевская, А.Ю. Соломяный и др. // Ресурсы конкурентоспособности спортсменов теория и практика реализации. - 2018. - № 1. - С. 361-363.
7. Худяков Г.Г. Совершенствование спортивной тренировки юных баскетболистов за счет повышения функциональных возможностей вестибулярного аппарата / Г.Г. Худяков, А.В. Белоедов, Е.Г. Кокорева // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 1. -С. 79-81.
8. Чертихина Н.А. Поиск нетрадиционных средств совершенствования вестибулярной устойчивости у юных гимнасток / Н.А. Чертихина, Т.А. Шевчук // Физическое воспитание и спортивная тренировка. -2012. - Т. 3. - № 1. - С. 34-38.
9. Шамардин А.А. Управление функциональным состоянием мышечного аппарата футболистов с помощью БОС-обучения релаксации. - Волгоград: ВгАФК. -1999. - 135 с.
10. Шитиков В.К. Классификация, регрессия и другие алгоритмы Data Mining с использованием R / В.К. Шитиков, С.Э. Мастицкий. - Тольятти, Лондон: Институт экологии Волжского бассейна РАН. - 2017. - 351 с.
11. Nazarenko A.S. Influence of vestibular irritation on stabilometric indicators of statokinetic stability of football players / A.S. Nazarenko, E.A. Chinkin // Cent. Eur. J. Sport Sci. Med. - 2015. - Vol. 9. - № 1. - P. 91-95.
12. Vieira M.M. Postural balance in rowing athletes / M.M. Vieira // Rev. Bras. Med. - 2006. - Vol. 12. - № 3. - P. 122125.
13. Wilczynski J. Postural Stability in Goalkeepers of the Polish National Junior Handball Team / J. Wilczynski // J. Hum. Kinet. - 2018. - Vol. 63. - № 1. - P. 161-170.
FEATURES OF VESTIBULAR STABILITY OF YOUNG PEOPLE WITH DIFFERENT LEVEL OF MOTIVE ACTIVITY
A. Doletskiy, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Normal Physiology Department, Volgograd State Medical University, Volgograd, N. Sentyabrev, Doctor of Biological Sciences, Professor, Volgograd State Academy of Physical Education, Volgograd,
R. Akhundova, Candidate of Biological Sciences, Senior Lecturer of the Normal Physiology Department, S. Nukhov, Student, A. Tkachenko, Student,
Volgograd State Medical University, Volgograd.
Contact information for correspondence: 400131, Russia, Volgograd, Pavshikh Bortsov, 1, e-mail: [email protected].
Currently, one of the methods for integrated assessment of vestibular stability as a result of the work of the sensory systems of the body is stabilometry. The number of papers have noted the improvement in vertical stability (postural) under the influence of intense exercises in groups of highly qualified athletes. Furthermore, the comparative analysis of stabilometric indicators, depending on the mode of physical activity is absent. The assessment of the ability for an arbitrary correction of the vestibular function on the basis of biofeedback among individuals with varying degrees of physical fitness also remains little studied.
The postural stability study in groups with different levels of motor activity has been conducted. At the three stages of the study the vestibular function in samples with open and closed eyes, as well as in the process of active correction of body position using biofeedback has been checked.
It has been determined that the vestibular stability among individuals without physical activity is worse than that one among the subjects who have regular exercises at least 2 times a week. The greatest differences have been noted in the sample with the tracking of the target, in which all the stabilometric indicators were significantly different. In the samples with no active correction of postural stability, the significant changes have been noted only in relation to the amplitude of the transverse movements of the center of mass of the statokinesiogram. The results of the subjects with different intensity and a type of physical activity did not differ among themselves. At the same time, both the tested athletes and those who are regularly engaged in less intense exercises (dancing, volleyball), had significantly less variability of indicators compared with the subjects without physical activity. It has been established that the area of statokinesiogram was more resistant to random emissions than the deviation indices of the center of pressure among healthy subjects. Trainings with visual feedback additionally reduces both the amplitude of oscillations and the area of statokinesiogram of professional athletes. The identified differences in stabilometric
indicators can be used in the development and evaluation of the effectiveness of preventive measures aimed at the preservation of the function of postural stability of young people.
Keywords: stabilometry, level of motor activity, vestibular apparatus, proprioceptive system.
References:
1. Babiak V.I., Pashinin A.N., Tulkin, V.N. Basic functions of the vestibular system and extreme sports. Rossijskaya otorinolaringologiya [Russian otorhinolaryngology], 2010, no 3, pp. 17-29.
2. Baulina O.V., Istomina T.V. application of multiparameter biological feedback in sports medicine. Biotekhnosfera [Biotechnosphere], 2014, Vol. 3, no 33, pp. 50-52.
3. Berdichevskaya E.M., Gronskaya A.S., Khachaturova I.E. and others Mechanisms of vertical stability in the sport from the standpoint of functional asymmetry. Teoriya i praktika fizicheskoj kultury [Theory and practice of physical culture], 2009, no 7, pp. 20-23.
4. Kalimanov V.V. Kuchkin S.N., Sentyabrev N.N. etc. Correction disadaptation processes in intensively trained young athletes concerning the principles of biofeedback. Vser-ossijskaya nauchnaya konferencziya s mezhdunarodny'm uchastiem, posvyashhennaya 150-letiyu so dnya rozhdeni-ya akademika Ivana Petrovicha Pavlova [Russian scientific conference with international participation, dedicated to 150-anniversary from the birthday of academician Ivan Petrovich Pavlov], Saint-Petersburg, 1999, pp. 181.
5. Skvortsov D.V. Stabilometricheskoe issledovanie: kratkoe rukovodstvo [Stabilometric study: a brief guide Mask], 2010, 172 p.
6. Trishin E.S., Berdichevskaya E.M., Solomyany A.Yu., etc. Comparative analysis of postural stability of qualified athletes specializing in situational sports (Boxing and Rugby). Resursy' konkurentosposobnosti sportsmenov teoriya i praktika realizaczii. [Resources of competitiveness of athletes theory and practice of implementation], 2018, No. 1, pp. 361-363.
7. Khudyakov G.G., Beloyedov A.V., Kokoreva E.G. Improving sports training of young basketball players by improving the functionality of the vestibular apparatus. Fundamental'ny'e issledovaniya [Fundamental research], 2014, no 1, pp. 79-81.
8. Chertihina N.., Shevchuk T.A. Find innovative means of improving vestibular stability in young gymnasts. Fizicheskoe vospitanie i sportivnaya trenirovka [Physical education and sports training]. 2012, Vol. 3, no 1, pp. 3438.
9. Shamardin A.A. Upravlenie funkczional'ny'm sostoya-niem my'shechnogo apparata futbolistov s pomoshh'yu BOS-obucheniya relaksaczii [Management of the functional state of the muscular system of players with the help of biofeedback relaxation training], Volgograd, Vgafk, 1999, 135 p.
10. Shitikov V.K., Mastitsky S.E. Klassifikacziya, regressiya i drugie algoritmy' Data Mining s ispol'zovaniem R [Classification, regression and other data Mining algorithms using R], Togliatti, London, Institute of ecology of the Volga basin RAS, 2017, 351 p.
11. Nazarenko A.S. Influence of Vestibular Irritation on Stab-ilometric Indicators of Statokinetic Stability of Football Players. Cent. Eur. J. SportSci. Med., 2015, Vol. 9, no 1, pp. 91-95.
12. Vieira M.M. Postural Balance in Rowing Athletes. Rev. Bras. Med.., 2006, Vol. 12, no 3, pp. 122-125.
13. Wilczynski J. Postural Stability in Goalkeepers of the Polish National Junior Handball Team. J. Hum. Kinet, 2018, Vol. 63, no 1, pp. 161-170.
Поступила / Received 15.01.2019 Принята в печать / Accepted 06.03.2019
