Оперативная память и уровни постоянного потенциала головного мозга у лиц с высокой физической активностью при транзиторной физиологической гипоксии
На правах рукописи
Бажин Алексей Владимирович ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ И УРОВНИ ПОСТОЯННОГО ПОТЕНЦИАЛА ГОЛОВНОГО МОЗГА У ЛИЦ С ВЫСОКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ ПРИ ТРАНЗИТОРНОЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
специальность 03.00.13 – «Физиология»
Научный консультант:
доктор медицинских наук Р.Р. Ахмадеев Челябинск – 2007 2
Работа выполнена в Башкирском институте физической культуры (филиале) ФГОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры» Научный руководитель: доктор медицинских наук Ахмадеев Рустэм Раисович
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Сашенков Сергей Львович, ГОУ ВПО “Челябинская государственная медицинская академия Росздрава” доктор биологических наук, профессор Шамратова Валентина Гусмановна, ФГОУ ВПО “Башкирский государственный университет”
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Башкирский государственный педагогический университет»
Защита состоится 8 ноября 2007 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г.
Челябинск, Пр. Ленина, 69 ауд.116.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки университета.
Автореферат разослан «»
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор Т.В. Гавриш
Общая характеристика работы
Актуальность. Исследование процессов адаптации к физиологической гипоксии продолжает оставаться одной из наиболее актуальных проблем различных направлений современной физиологии – физиологии экстремальных состояний, экологической физиологии, физиологии труда, авиакосмической физиологии и др. Это утверждение в полной мере относится к физиологии двигательной активности, поскольку практически все ее виды сопровождаются физиологической гипоксией различной глубины и продолжительности. В реакции на физиологическую гипоксию различного генеза наиболее полно исследованы системы крови, дыхания, кровообращения, основные звенья энергетического метаболизма (Гачечиладзе Я.В., 1975;
Березовского В.А., 1978;
Волков Н.И., 1993;
Заболотских И.Б., 1995;
Башкиров А.А., 1997;
Ванюшин Ю.С., 1997 – 1999;
Модин А.Ю., 1998;
Горанчук В.В. с соавт., 1999;
Колчинская А.З., 1999;
Лукьянова Л.Д., 1999;
Иржак Л.И., 2002). Вместе с тем, несмотря на большое количество исследований в этой области медико-биологических наук, остается значительное количество нерешенных проблем, в частности, это относится к изменениям высших нервно-психических функций человека при гипоксии. Прежде всего, это связано со сложностью организации систем мозга, осуществляющих прием, анализ, передачу, хранение и воспроизведение информации.
Несмотря на наиболее распространенные представления об угнетающем действии кислорододефицитных состояний на высшие нервно психические функции человека, в отдельных работах (Ахмадеев Р.Р. с соавт., 2000-2006;
Боев В.М., 1985;
Тупиев И.Д., 2002) был показан стимулирующий эффект транзиторной физиологической гипоксии. Следует подчеркнуть, что в этих работах исследовались такие функции зрительной системы как, трансляция и анализ информации, механизмы селективного внимания при действии транзиторной физиологической гипоксии и восстановлении.
Однако, проведенный анализ данных литературы показал, что важнейшие процессы, обеспечивающие функционирование оперативной памяти у лиц с различным уровнем физической активности, в этих условиях до сих пор подробно не исследованы.
Современный уровень развития информационных технологий позволяет на качественно новом уровне решать актуальные задачи современной физиологии, однако, в ряде физиологических направлений, например – при действии экстремальных состояний, они используются недостаточно широко и эффективно.
Таким образом, комплексное исследование оперативной памяти человека при действии транзиторной физиологической гипоксии и постгипоксическом восстановлении с использованием информационных технологий и современных электрофизиологических методов является одной из актуальных проблем физиологии.
Цель и задачи исследования: установление физиологических особенностей функционирования оперативной памяти у лиц с высоким уровнем физической активности при действии транзиторной физиологической гипоксии и постгипоксическом восстановлении.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выявить особенности функционирования оперативной памяти у лиц с различным уровнем физической активности путем анализа процессов опознания зрительной информации при действии транзиторной физиологической гипоксии и восстановлении.
2. Определить специфику реагирования оперативной памяти на действие транзиторной физиологической гипоксии у лиц с различным уровнем физической активности на основе исследования процессов полного воспроизведения зрительной информации.
3. Оценить уровень энергетического обмена головного мозга у лиц с различной физической активностью при действии транзиторной физиологической гипоксии и под влиянием информационных нагрузок с помощью регистрации уровней постоянного потенциала головного мозга.
4. Установить особенности реагирования оперативной памяти на действие транзиторной физиологической гипоксии у лиц с различным уровнем физической активности.
Научная новизна исследования. В отличие от ранее проведенных исследований впервые получены данные о реагировании оперативной памяти и изменениях уровней постоянного потенциала головного мозга при действии транзиторной физиологической гипоксии и информационной нагрузки у лиц с различным уровнем физической активности.
Выявлена устойчивость качественных показателей, как опознания, так и полного воспроизведения на фоне транзиторной физиологической гипоксии и постгипоксическом восстановлении. Временные характеристики исследованных параметров оперативной памяти (латентное и общее время ответов) при действии транзиторной физиологической гипоксии статистически значимо увеличиваются. Полученные данные свидетельствуют о том, что временные характеристики оперативной памяти в отличие от качественных показателей, чувствительны к действию транзиторной физиологической гипоксии.
Показано статистически значимое изменение уровня церебрального энергообмена при совместном действии транзиторной физиологической гипоксии и информационной нагрузки у испытуемых контрольной группы. У лиц с высокой физической активностью уровень энергетического обмена головного мозга в этих экспериментальных условиях статистически значимо не изменяется.
Теоретико-практическая значимость. Результаты исследования позволяют расширить имеющиеся знания об особенностях функционирования оперативной памяти человека при краткосрочном гипоксическом воздействии. В частности, показана устойчивость качественных параметров (процент правильно полученных ответов) и чувствительность временных характеристик (латентное и общее время ответов) оперативной памяти к действию транзиторной физиологической гипоксии.
Разработанный и примененный методический подход с совместным использованием компьютерной программы «Diqit» и электрофизиологического метода оценки уровня энергообмена головного мозга при моделировании транзиторной физиологической гипоксии может быть востребован в экспресс-диагностике функционального состояния головного мозга, как в обычных условиях, так и под воздействием экстремальных факторов.
Теоретические положения и результаты экспериментов внедрены в образовательный процесс курса физиологии (физиология дыхания, физиология ВНД), спецкурса «Физиология экстремальных состояний» в Башкирском государственном медицинском университете, а также курса «Физиология спорта» на факультете физической культуры Башкирского государственного педагогического университета.
На защиту выносятся следующие положения.
1. Временные параметры и качественные показатели, отражающие процессы опознания и воспроизведения информации в оперативной памяти, обладают различной чувствительностью к действию транзиторной физиологической гипоксии у лиц с разным уровнем физической активности.
2. Уровни постоянного потенциала различных областей головного мозга свидетельствуют об устойчивости церебрального энергообмена к совместному действию информационных и гипоксических нагрузок у лиц с высокой физической активностью.
3. Механизмы функционирования и процессы энергообеспечения оперативной памяти у лиц с высоким уровнем физической активности обладают повышенной толерантностью к действию транзиторной физиологической гипоксии.
Апробация работы. Результаты исследования представлены на республиканской научно-практической конференции «Спорт, физическая культура, здоровье, образование» - г. Уфа. - 2000, научно-практической конференции посвященной пятилетию Уфимского филиала Уральской государственной академии физической культуры «Физическая культура, спорт, туризм и здоровье» - г. Уфа. – 2005, межрегиональной научно практической конференции с международным участием «Здравоохранение Башкортостана» - г. Уфа – 2005, четвертой Российской конференции с международным участием «Гипоксия» - г. Москва – 2005, XVII Всеуральской олимпийской научной сессии (г. Уфа, 2005), XX съезде физиологов – г.
Москва – 2007. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, включая 2 в ВАК-рецензируемых изданиях.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах печатного текста;
состоит из введения, обзора литературы, второй главы с описанием организации экспериментов и методик, используемых в данной работе, главы собственных исследований, выводов и заключения.
Работа иллюстрирована 16 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 360 источников, из них 51 зарубежный.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование проведено на кафедре морфологии и физиологии человека Башкирского института физической культуры Уральского государственного университета физической культуры. Ниже представлены результаты исследования, включающего 2 серии экспериментов, в которых участвовал 91 испытуемый. По данным амбулаторных карт Республиканского физкультурного диспансера (г. Уфа) все испытуемые были клинически здоровы.
Обобщенные данные о методах и объеме проведенного исследования представлены на рис. 1.
Рисунок 1. Общая схема и объем проведенного исследования В первой серии экспериментов было проведено исследование оперативной зрительной памяти с помощью патентозащищенной (свидетельство о гос. регистации № 2000610865) компьютерной версии методов компонентного анализа Зинченко В.П. и Леоновой А.Б.. Всего было проведено 546 измерений у 91 испытуемого. В первую группу (n=48, из них 14 девушек) – экспериментальную – вошли лица с высоким уровнем физический активности (первый разряд и КМС) в возрасте 19,25±0,97 лет.
Вторую – контрольную группу составили студенты того же возрастного и полового состава, не занимающиеся спортом (n=43, из них 22 девушки) в возрасте 18,73±0,99 лет.
Все условия проведения экспериментов унифицированы. Пробы с применением компьютерных программ проводились в затемненной комнате, с предварительной темновой адаптацией 10 мин. Монитор располагался перед испытуемым на расстоянии 100 см. Перед началом регистрации результатов каждый испытуемый выполнял пробную серию из 5 попыток для ознакомления с методикой, которая заключалась в выполнении тестовых задач «опознание» и «полное воспроизведение». «Опознание» - испытуемым на экране монитора предъявлялась последовательность длиной 4 знака, состоящая из выбранных в случайном порядке цифр. После предъявлялся тестирующий стимул. Задача испытуемого сводилась к ответу о присутствии тестирующего стимула в предъявленной ранее последовательности. «Полное воспроизведение» - испытуемые должны были воспроизвести последовательность, соблюдая порядок предъявления символов. Время экспозиции каждого знака и межстимульный интервал равнялись 100 мсек.
Интервал между последовательностью стимулов и тестирующим стимулом составлял 1000 мсек. Угловые размеры каждого стимула составляли 1,0°.
Тестирование выполнялось несколько раз: в исходном состоянии, на фоне ТФГ и после 3-х минутного восстановления. В момент прекращения произвольного порогового апноэ тестируемый сам запускал выполнение теста.
Во второй серии экспериментов регистрировался уровень постоянного потенциала головного мозга по патентозащищенной методике В.Ф.Фокина и Н.В.Пономаревой (Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., 2001), рекомендованной НИИ мозга РАМН с помощью прибора «Нейроэнергометр-04». В данной серии было проведено 725 регистраций у 29 испытуемых обоего пола. В контрольную группу вошли испытуемые, не занимающиеся спортом (n=15, из них 5 девушек) в возрасте 18,66±0,96 лет, в экспериментальную (n=14, из них 3 девушки) – лица с высоким уровнем физической активности (первый разряд и КМС) в возрасте 19,36±1,05 лет.
Регистрация УПП осуществлялась в унифицированных лабораторных условиях, монополярно в пяти отведениях: нижне-лобном, центральном, затылочном, правом и левом височных. Запись проводилась непрерывно как при отдельной информационной нагрузке (моделировалась выполнением тестовой задачи «полное воспроизведение») так и при совместной информационной и гипоксической нагрузке.
В данной работе учитывались два вида показателей УПП: уровни постоянного потенциала в монополярных отведениях и усредненный УПП.
В обеих экспериментальных сериях испытуемые выполняли задания на фоне транзиторной физиологической гипоксии (ТФГ), которая моделировалась произвольным пороговом апноэ (ППА), известная как проба Штанге.
Статистическая обработка результатов осуществлялась при помощи программы Statistica 6.0 (Боровиков В.П., 2001). Для предварительного анализа полученной информации оценивались статистические параметры и форма распределения каждого показателя. Взаимосвязь между признаками оценивалась с помощью корреляционного анализа по Спирмену. Оценка достоверности различий между выделенными гипотетическими категориями объектов по какому-либо параметру осуществлялась при помощи методов параметрической и непараметрической статистики – t-критерия Стьюдента, F-критерия Фишера, критериев Манна-Уитни, Вилкоксона и Фридмана (Гублер Е.В. с соав., 1973;
Плохинский Н.А., 1970;
Лакин Г.Ф., 1990;
Зациорский В.М., 1982;
Терентьев П.В. с соав., 1977;
Холлендер М. с соав., 1983).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Влияние транзиторной физиологической гипоксии на процессы опознания и воспроизведения зрительной информации в оперативной памяти у лиц с различным уровнем физической активности Влияние различных факторов на эффективность работы оперативной памяти может оцениваться при анализе процессов как опознания (ОП), так и полного воспроизведения (ПВ), но информативность метода повышается при их совместном использовании (В.П. Зинченко, А.Б. Леонова и др., 1977), что и было предпринято в нашем исследовании.
Ниже представлены результаты исследования основных параметров оперативной памяти – точности обработки информации, а также временных характеристик (латентное и общее время ответов) у лиц с различным уровнем физической активности при действии краткосрочной физиологической гипоксии.
Данные о точности опознания и воспроизведения представлены в табл.1. и на рис. 2.
Таблица Процент правильно полученных ответов (ППО) опознания (ОП) и полного воспроизведения (ПВ) в исследованных группах (М±м) Задача Группа ИС ТФГ Восс.
ЭГ 75,0±6,3* 72,9±6,5* 80,9±5,80* ОП КГ 83,7±5,7* 83,3±5,8* 85,7±5,5* ЭГ 20,8±5,9 16,7±5,4 18,8±5, ПВ 46,5±7, КГ 41,9±7,6 27,9±6, Примечание:
- значимость различий по Манну-Уитни с ЭГ, при - р0,05;
* -значимость различий с задачей ПВ при р0,007;
ЭГ - экспериментальная группа;
КГ - контрольная группа;
ИС – исходный уровень;
ППА – произвольное пороговое апноэ;
Восс. восстановление Процент правильно полученных ответов (ППО) при опознании сигналов статистически значимо выше, чем процент ППО при полном воспроизведении во всех фазах эксперимента.
Эти данные согласуются с литературными, что объясняется участием различных блоков оперативной памяти при опознании и полном воспроизведении. Так, низкий процент ППО при полном воспроизведении обусловлен тем, что при коротких (до 150 мс) межстимульных интервалах воспроизведение информации крайне затруднено, поэтому данная задача решается с низкой точностью (Зинченко В.П., 1997).
100% 90% 80% 70% 60% ППО, % 50% 40% 30% 20% 10% 0% ЭГ ИС ППА Восстановление КГ А 100% 90% 80% 70% 60% ППО, % 50% 40% 30% 20% 10% ЭГ КГ 0% ИС ППА Восстановление Б Рисунок 2. Процент правильно полученных ответов (ППО) испытуемых экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) групп входе эксперимента Примечание: А - опознание;
Б – полное воспроизведение;
ИС – исходный уровень;
ППА – произвольное пороговое апноэ;
Восс. - восстановление Как видно из табл. 1, при опознании процент ППО в ходе эксперимента в исследованных группах статистически значимо не меняется. Идентичная ситуация наблюдается и при полном воспроизведении – сохранение процента ППО у испытуемых обеих групп на фоне транзиторной физиологической гипоксии (ТФГ). Отсутствие статистически значимых различий процента ППО в ходе опознания и полного воспроизведения при действии ТФГ в обеих исследованных группах позволяет судить о достаточно высокой устойчивости процессов хранения и воспроизведения информации в оперативной памяти при действии транзиторной физиологической гипоксии.
Иная картина выявляется при анализе временных параметров оперативной памяти, динамика латентного и общего времени ответов испытуемых исследованных групп представлены в табл. 2 и на рис. 3.
В динамике ЛВО при опознании у испытуемых обеих исследованных групп прослеживается тенденция (без статистически значимых изменений) к уменьшению скорости ответов на фоне ТФГ и увеличению – на восстановлении, что можно объяснить действием ТФГ.
Таблица Динамика латентного (ЛВО) и общего (ОВО) времени ответов испытуемых исследованных групп при опознании и полном воспроизведении (М±м) ОП ПВ Гр Показатель ИС ППА Восс. ИС ППА Восс.
805,8±42,6 928,7±56,6 1370,3±165,5 1435,7±134, ЛВО,мс 984,7±61,0 1137,5±150, 3429,5±208, ЭГ ОВО,мс 2685,8±221,1 3552,9±337, 94,0±5, ППА, сек 99,5±6, ЛВО,мс 798,3±48,5 866,8±52,8 818,7±46,3 909,2±80,7 943,3±74,8 994,3±67, 2861,2±294,1* КГ ОВО,мс 2733,8±163,8 2903,8±210, ППА, сек 81,9±4,1 71,8±5, Примечание: * - значимость различий с ИС по Вилкаксону, при р0,05;
- значимость различий по Манну-Уитни с КГ - р0,05;
- р0,02;
– значимость различий по Манну Уитни с ПВ, при р0,03;
ЭГ - экспериментальная группа;
КГ – контрольная группа;
ЛВО – латентное время ответов;
ОВО – общее время ответа;
ОП – опознание;
ПВ – полное воспроизведение;
ИС – исходный уровень;
ППА – произвольное пороговое апноэ;
Восс. восстановление ЛВО, мс 600 ЭГ ИС ППА Восстановление КГ А ЛВО, мс ЭГ КГ ИС ППА Восстановление Б Рисунок 3. Динамика латентного времени ответов (ЛВО) испытуемых экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) групп Примечание: А - опознание;
Б – полное воспроизведение;
ИС – исходный уровень;
ППА – произвольное пороговое апноэ;
Восс. - восстановление Характер изменений временных параметров оперативной памяти при полном воспроизведении значительно отличается от опознания, поскольку наблюдается постепенное увеличение ЛВО в обеих группах. Выявленные изменения статистически не подтверждаются, однако ЛВО испытуемых экспериментальной группы на фоне ТФГ и при восстановлении выше, чем в контрольной группе. Так, статистически значимые межгрупповые различия обнаружены на фоне ТФГ (Z=1,97 р=0,049) и при восстановлении (Z=2, р=0,011). Очевидно, данные различия объясняются более продолжительным ППА (Z=2,55 р=0,011) испытуемых экспериментальной группы.
Внутригрупповой анализ общего времени ответов в различных фазах эксперимента при полном воспроизведении показал, что этот параметр в исследованных группах различается. В экспериментальной группе тенденция к повышению ОВО статистически не подтверждается. Испытуемые контрольной группы на фоне произвольного порогового апноэ затрачивают статистически значимо (Z=1,99 р=0,046) больше времени на выполнение задания по сравнению с исходным состоянием. При постгипоксическом восстановлении скорость выполнения теста практически не изменяется.
Значимость различий с исходным состоянием сохраняется (Z=1,89 р=0,059).
ОВО, мс ЭГ КГ ИС ППА Восстановление Рисунок 4. Динамика общего времени ответов (ОВО) испытуемых экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) групп при полном воспроизведении Примечание: ИС – исходный уровень;
ППА – произвольное пороговое апноэ;
Восс. – восстановление В исходном состоянии группы по общему времени ответов значимо не различаются, но на фоне транзиторной физиологической гипоксии ОВО у испытуемых экспериментальной группы выше, различия значимы (Z=2, р=0,037). При постгипоксическом восстановлении статистически значимых различий не выявлено.
Как и в случае с латентными периодами, межгрупповые различия общего времени ответов при полном воспроизведении информации объясняются более продолжительной произвольной задержкой внешнего дыхания в экспериментальной группе.
Итак, из представленных результатов следует, что процент правильно полученных ответов в обеих исследованных группах в ходе всего эксперимента значимо не изменяется. Этот факт представляется весьма важным и свидетельствует об устойчивости процессов, обеспечивающих точность опознания и воспроизведения информации в оперативной памяти к действию транзиторной физиологической гипоксии как у лиц с высоким, так и низким уровнем физической активности.
Временные характеристики оперативной памяти на действие гипоксии реагируют иначе. ЛВО у испытуемых обеих групп в ходе опознания, при котором происходит извлечение информации, также мало подвержено воздействию транзиторной физиологической гипоксии. Но при полном воспроизведении, как было показано выше, выявлены статистически значимые изменения временных параметров. Необходимо особо отметить, что полное воспроизведение связано с функционированием более сложных механизмов памяти, включающих подготовку информации к ответу и организацию самого ответа. Очевидно, этим и объясняется меньшая стабильность ЛВО на фоне транзиторной гипоксии при воспроизведении информации.
У лиц с высоким уровнем физической активности обнаружена лишь тенденция к увеличению как ЛВО, так и ОВО при действии транзиторной физиологической гипоксии. В отличие от экспериментальной группы, у испытуемых контрольной группы в аналогичных экспериментальных условиях возникло статистически значимое увеличение ОВО при незначимых изменениях ЛВО.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют об устойчивости механизмов хранения и опознания информации в оперативной памяти к физиологической гипоксии. Вместе с тем, процессы подготовки информации к развернутому ответу обладают повышенной чувствительностью к действию физиологической гипоксии, поскольку латентные периоды ответов в исследованных группах на фоне ТФГ возрастают, причем при более продолжительном апноэ развивается более сильный тормозный эффект на временные характеристики полного воспроизведения. Одним из наиболее важных положений, следующих из полученных данных, является устойчивость качественных показателей работы оперативной памяти по сравнению с временными на фоне транзиторной физиологической гипоксии.
В целом, механизмы функционирования оперативной памяти у лиц с высоким уровнем физической активности оказались более устойчивыми к влиянию транзиторной физиологической гипоксии. Очевидно, представленные выше данные можно трактовать с точки зрения современных физиологических представлений о роли гиппокампальной системы в запоминании информации на ранних стадиях, а также о высокой чувствительности нейронных сетей этих структур к действию экстремальных факторов (Архипов В. И., 2004).
Уровни постоянного потенциала головного мозга при гипоксической и информационной нагрузках у лиц с различным уровнем физической активности В данном разделе представлены результаты исследования церебрального энергообмена по результатам регистрации уровней постоянного потенциала (УПП) различных областей головного мозга у испытуемых обеих групп при информационной нагрузке и при совместном действии информационной и гипоксической нагрузки.
Полное воспроизведение сопровождалось изменениями УПП у всех испытуемых (табл.3 и рис. 5). В экспериментальной группе наблюдался статистически значимый негативный сдвиг усредненного УПП по сравнению с исходным состоянием к середине выполнения теста (Z=2,07;
р0,04), значимые различия (Z=2,29;
р0,03) сохранялись до конца выполнения теста.
На 15 секунде после выполнения теста УПП возвращался к исходному уровню. В контрольной группе наблюдался статистически значимый негативный сдвиг усредненного УПП по сравнению с исходным состоянием к середине выполнения теста (Z=2,67;
р0,008), который сохранялся вплоть до 120 секунды после выполнения теста (Z=2,27;
р0,03). Межгрупповых статистически значимых различий в усредненных УПП при информационной нагрузке не выявлено.
УПП, мВ 2 ЭГ ИС CT В 15 В 45 В 120 КГ HT KT В 30 В Рисунок 5. Динамика усредненного уровня постоянного потенциала (УПП) в экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) группах при информационной нагрузке Примечание: ЭГ – экспериментальная группа;
КГ – контрольная группа;
ИС – исходное состояние;
НТ – начало выполнения теста;
СТ – середина выполнения теста;
КТ – прекращение выполнения теста;
В15, В30, В45, В60, В120 – соответствующая секунда после прекращения выполнения теста.
Таблица Уровни постоянного потенциала головного мозга (мВ) у испытуемых исследованных групп в различные фазы эксперимента при информационной нагрузке (М±m) Области Гр ИС HT CT KT В15 В30 В45 В60 В ЭГ (n=14) 12,4±2,3 12,9±2,2* 11,3±2,1 11,1±2,0* 12,0±2,1 12,5±2,1 12,6±2,1 12,6±2,2 1,40±2,3* Fpz КГ (n=15) 9,4±2,5 9,5±2,5 8,3±2,5* 9,1±3,4 8,9±2,7 8,7±2,5 8,5±2,5 8,7±2,4 8,5±2, ЭГ (n=14) 1,89±2,6 19,2±2,7 17,5±2,4* 17,5±2,4* 18,4±2,4 18,7±2,5 18,7±2,6 18,6±2,5 19,6±2, Cz КГ (n=15) 24,2±2,2 24,1±2,2 22,7±2,2** 23,7±2,7* 23,4±2,2 23,2±2,0 22,9±1,9* 23,1±1,9 22,7±1, ЭГ (n=14) 13,2±2,8 13,5±2,8 11,9±2,7* 11,7±2,7* 12,4±2,9 12,6±2,8 12,6±2,8 12,5±2,8 13,1±2, Oz КГ (n=15) 13,1±2,3 13,2±2,2 11,9±2,3** 12,4±2,9* 12,2±2,5* 11,9±2,4** 11,7±2,4** 11,7±2,4** 11,0±2,2** ЭГ (n=14) 10,5±2,2 10,7±2,2 9,2±2,0* 8,9±2,0* 9,6±2,1 9,7±2,0 9,6±1,9 9,6±1,9 10,3±1, Td КГ (n=15) 17,7±2,7 17,7±2,6 16,5±2,7* 16,8±3,3* 16,7±2,9* 16,6±2,8* 16,5±2,8** 16,5±2,6** 15,9±2,4** ЭГ (n=14) 12,6±3,6 12,8±3,6 11,2±3,3 11,0±3,3* 11,9±3,4 12,2±3,3 12,3±3,3 12,3±3,3 13,2±3, Ts КГ (n=15) 15,2±2,8 15,3±2,8 14,2±2,8* 14,5±3,3* 14,4±3,0* 14,2±2,9* 14,1±2,9* 14,2±2,8* 13,7±2,6* ЭГ (n=14) 13,5±1,9 13,8±1,9 12,2±1,6* 12,0±1,6* 12,9±1,7 13,1±1,7 13,2±1,7 13,1±1,6 14,1±1, Х ср.
КГ (n=15) 15,9±2,1 15,9±2,0 14,7±2,1** 15,3±2,8* 15,1±,23* 14,9±2,2* 14,7±2,2** 14,9±2,0* 14,1±1,8* Примечание: * - значимость различий по Вилкаксону с ИС * - р 0,05;
** - р0,009;
ЭГ – экспериментальная группа;
КГ – контрольная группа;
Fpz – нижне-лобное отведение;
Cz – центральное отведение;
Oz – затылочное отведение;
Td – правое височное отведение;
Ts – левое височное отведение;
Х ср. – усредненный УПП;
ИС – исходное состояние;
НТ – начало выполнения теста;
СТ – середина выполнения теста;
КТ – прекращение выполнения теста;
В15, В30, В45, В60, В120 – соответствующая секунда после прекращения выполнения теста.
Таким образом, в экспериментальной группе к середине выполнения теста выявлены негативные сдвиги во всех исследованных областях и сохранение негативности сдвига до конца тестирования. К 15 секунде после окончания тестирования УПП во всех исследованных областях значимо не отличался от уровня исходного состояния. В контрольной группе к середине тестирования также выявлен негативный сдвиг УПП во всех исследованных областях, однако, по сравнению с экспериментальной группой негативный сдвиг сохранялся в нижне-лобной и центральной областях до конца тестирования, а затем УПП возвращался к уровню исходного состояния. В остальных областях (затылочной, правой и левой височных) УПП не возвращался к уровню исходного состояния.
Результаты измерения УПП при совместном действии информационной и гипоксической нагрузки представлены в табл. 4 и на рис.6. У испытуемых экспериментальной группы усредненный УПП в ходе регистрации значимо не изменялся. В контрольной группе выявлен позитивный сдвиг УПП к середине выполнения ППА (Z=2,39;
р0,02) и негативный сдвиг УПП к середине выполнения теста по сравнению с началом (Z=2,16;
р0,04), который сохраняется до конца выполнения теста (Z=2,27;
р0,03). К 15 секунде после окончания выполнения теста УПП повышался до исходного уровня.
Межгрупповых статистически значимых различий в ходе исследования не выявлено.
УПП, мВ ИС НП CП В В В В CT K П_H T В В В В К8 П KT ЭГ КГ Рисунок 6. Динамика усредненного уровня постоянного потенциала (УПП) в экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) группах при информационной нагрузке Примечание: ЭГ – экспериментальная группа;
КГ – контрольная группа;
ИС – исходное состояние;
НП – начало произвольного порогового апноэ (ППА);
СП – середина ППА;
K8П – за 8 секунд до окончания ППА;
КП_НТ – конец ППА и начало выполнения теста;
СТ – середина выполнения теста;
КТ – прекращение выполнения теста;
В15, В30, В45, В60, В120, В180, В240, В300 – соответствующая секунда после прекращения выполнения теста.
Таблица Уровни постоянного потенциала головного мозга (мВ) у испытуемых исследованных групп в различные фазы эксперимента при совместном действии информационной и гипоксической нагрузки (М±m) Гр ИС НП СП K8П KП_HT CT KT В15 В30 В45 В60 В120 В180 В240 В 13,5±2, ЭГ (n=14) 13,9±2,8 14,3±2,7 14,8±2,4 13,5±2,6 13,1±2,6 11,9±2,5 11,6±2,4 12,2±2,5 12,6±2,3 12,3±2,5 10,5±2,5* 10,8±3,1 12,2±2,9 13,5±2, Fpz 6,5±1, КГ (n=15) 8,0±1,6 8,3±1,6 9,4±1,8* 8,3±1,4 7,7±1,4 6,8±1,5 6,8±1,8 7,2±1,8 7,2±1,7 7,5±1,9 6,9±1,8 7,8±1,9 7,7±1,9 9,2±2, ЭГ (n=14) 17,4±2,9 17,5±2,8 17,8±2,8 16,5±2,4 15,9±2,5 15,1±2,6 14,5±2,4 15,5±2,4 16,4±2,5 17,4±2,4 17,1±2,4 14,9±2,8 14,4±2,9 15,2±2,9 15,8±2, Cz КГ (n=15) 20,9±1,4 21,0±1,5 22,1±1,6** 20,6±1,9 20,0±1,9 19,1±1,8 18,2±2,2 19,0±1,9 19,5±1,8 19,8±1,5 20,1±1,7 19,7±1,9 20,6±1,8 21,1±1,8 21,5±1, ЭГ (n=14) 10,6±2,8 10,7±2,8 10,9±2,8 10,0±2,6 9,9±2,8 8,7±2,7 8,7±2,8 9,6±2,7 10,1±2,5 11,1±2,4 10,9±2,3 8,4±2,7 7,5±2,9 8,3±2,9 9,0±2, Oz КГ (n=15) 9,9±2,1 9,9±2,1 10,9±2,0* 9,3±1,7 8,8±1,7 8,2±1,7 7,9±1,7 8,2±1,6 8,7±1,7 8,8±1,7 9,1±1,9 8,6±1,9 9,4±1,9 9,8±2,1 10,1±2, ЭГ (n=14) 9,2±1,9 9,3±1,8 9,5±1,7 9,7±1,8 9,1±2,1 8,5±2,1 8,2±2,1 9,2±2,3 8,7±2,3 9,9±2,2 9,4±2,1 7,7±2,1 6,3±2,4 7,6±1,9 7,9±1, Td КГ (n=15) 13,9±1,8 14,0±1,8 14,9±1,8* 13,7±1,8 13,1±1,9 12,3±2,0 12,0±2,1 12,2±1,9 12,6±1,9 12,9±1,8 12,9±2,0 12,3±2,1 12,9±2,1 13,2±2,2 13,4±2, ЭГ (n=14) 11,0±3,6 11,8±3,4 12,4±3,3 13,1±3,1 12,7±3,2 11,8±3,2 11,1±3,3 12,3±3,2 12,6±3,0 13,3±2,9 12,7±2,8 10,4±3,2 9,6±3,6 10,2±3,5 10,6±3, Ts КГ (n=15) 12,5±2,3 12,5±2,3 13,8±2,4* 12,5±2,2 11,8±2,2 11,3±2,3 11,2±2,4 11,3±2,3 11,9±2,2 12,1±2,2 12,3±2,4 11,6±2,3 12,8±2,3 12,4±2,4 12,7±2, ЭГ (n=14) 12,7±2,1 12,7±1,9 12,6±1,9 12,6±1,8 12,1±2,0 11,2±1,9 10,8±2,0 11,8±2,0 12,3±1,9 13,0±1,7 12,5±1,6 9,6±2,0* 9,9±2,3 10,7±2,2 11,4±2, Хср.
КГ (n=15) 13,1±1,4 13,2±1,5 14,2±1,5* 12,9±1,4 12,3±1,4 11,5±1,5 11,3±1,6 11,5±1,5 11,9±,15 12,2±1,3 12,4±1,6 11,8±1,6 12,6±1,6 13,1±1,7 13,4±1, Примечание: * - значимость различий по Вилкаксону с ИС *-р0,05;
**- р0,01;
- значимость различий по Вилкаксону с КП_НТ р0,05;
- р0,01;
- значимость различий с КГ, при р0,04;
ЭГ – экспериментальная группа;
КГ – контрольная группа;
Fpz – нижне лобное отведение;
Cz – центральное отведение;
Oz – затылочное отведение;
Td – правое височное отведение;
Ts – левое височное отведение;
Х ср. – усредненный УПП;
ИС – исходное состояние;
НП – начало произвольного порогового апноэ (ППА);
СП – середина ППА;
K8П – за 8 секунд до окончания ППА;
КП_НТ – конец ППА и начало выполнения теста;
СТ – середина выполнения теста;
КТ – прекращение выполнения теста;
В15, В30, В45, В60, В120, В180, В240, В300 – соответствующая секунда после прекращения выполнения теста.
Итак, в экспериментальной группе наблюдался негативный сдвиг УПП при совместном действии информационной и гипоксической нагрузки только в левой височной области, в остальных областях головного мозга энергообмен не изменялся. В контрольной группе во всех исследуемых областях происходил позитивный сдвиг УПП к середине ППА. Выполнение теста на фоне произвольного порогового апноэ в данной группе сопровождалось негативным сдвигом УПП во всех областях головного мозга, кроме левой височной области.
Анализируя данные изменений УПП при информационной нагрузке и данные изменений УПП при совместном действии информационной и гипоксической нагрузки в экспериментальной группе выявлено статистически значимое различие в момент начала выполнения теста в центральных (Z=2,16;
р0,04) и затылочных (Z=2,10;
р0,04) областях. УПП при информационной нагрузке выше. В экспериментальной группе данные статистически не различаются.
Таким образом, представленные результаты исследования уровней постоянного потенциала головного мозга говорят о повышенной устойчивости церебральных энергетических процессов, обеспечивающих механизмы оперативной памяти, к транзиторной физиологической гипоксии у лиц с высоким уровнем физической активности.
ВЫВОДЫ 1. Анализ процессов опознания зрительной информации показал что, при действии транзиторной физиологической гипоксии процент правильно полученных ответов в исследованных группах статистически значимо не изменяется. Обнаружена тенденция к увеличению латентного времени ответов (на 178 мс – в экспериментальной и 68,5 мс – контрольной группах) при действии транзиторной физиологической гипоксии и уменьшению (на 46 мс – в экспериментальной и 48,1 мс – контрольной группах) в постгипоксическом периоде.
2. Исследование процессов полного воспроизведения зрительной информации по проценту правильно полученных ответов показало устойчивость качественных характеристик к действию транзиторной физиологической гипоксии у лиц с различным уровнем физической активности.
Выявлены различия в динамике временных параметров полного воспроизведения у лиц с различным уровнем физической активности. В экспериментальной группе латентное и общее время ответов статистически значимо не изменяются. В контрольной группе на фоне транзиторной физиологической гипоксии происходит статистически значимое увеличение (на 127,4 мс) общего времени ответов, изменение латентного времени ответов (на 34,1 мс) статистически не подтверждается.
3. Уровни постоянного потенциала во всех исследованных областях головного мозга претерпевают статистически значимые изменения при моделируемой информационной нагрузке у лиц с различным уровнем физической активности. Транзиторная физиологическая гипоксия совместно с моделируемой информационной нагрузкой вызывает в контрольной группе статистически значимые изменения уровней постоянного потенциала, в экспериментальной группе изменения УПП статистически не значимы.
4. Опознание, полное воспроизведение информации в оперативной памяти, а также показатели церебрального энергообмена у лиц с высокой физической активностью обладают повышенной толерантностью к действию транзиторной физиологической гипоксии, по сравнению с испытуемыми контрольной группы.
Список основных работ по теме диссертации 1. Бажин, А.В. Данные исследования краткосрочной зрительной памяти у спортсменов. 1. Компонентный анализ /А.В. Бажин, Р.Р. Ахмадеев, И.Д. Тупиев //Современные проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпийского движения: материалы 17 Всеуральской олимпийской научной сессии. Уфа: БашИФК, 2005. –Ч.1. – С. 188-192.
2. Бажин, А.В. Данные исследования краткосрочной зрительной памяти у спортсменов. 2. Компонентный анализ при гипоксическом стрессе /А.В. Бажин, Р.Р. Ахмадеев, И.Д. Тупиев //Современные проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпийского движения: материалы 17 Всеуральской олимпийской научной сессии. Уфа: БашИФК, 2005. –Ч.1. – С. 192-194.
3. Бажин, А.В. Психофизиологические аспекты срочной адаптации спортсменов к кратковременной гипоксии: 1. Передача зрительной информации /А.В. Бажин, Р.Р. Гирфатуллина, И.Д. Тупиев //Физическая культура, спорт, туризм и здоровье: сб. науч. Трудов, посвященных пятилетию уфимского филиала УралГАФК. Уфа: уфимский филиалУралГАФК, 2005. – С. 84-86.
4. Бажин, А.В. Психофизиологические аспекты срочной адаптации спортсменов к кратковременной гипоксии: 2. Селективное зрительное внимание /А.В. Бажин, Р.Р. Гирфатуллина, И.Д. Тупиев //Физическая культура, спорт, туризм и здоровье: сб. науч. Трудов, посвященных пятилетию уфимского филиала УралГАФК. Уфа: уфимский филиалУралГАФК, 2005. – С.
86- 5. Бажин, А.В. Влияние транзиторной физиологической гипоксии на процессы опознания у спортсменов /А.В. Бажин, Р.Р. Ахмадеев, И.Д. Тупиев //Вестник южно-уральского государственно университета – Челябинск:
ЮУрГУ, 2006.-В.7.-Т.1.-№3(58).- С. 91-94.
6. Бажин, А.В. Сверхмедленная электрическая активность головного мозга при краткосрочном гипоксическом стрессе у спортсменов /Р.Р. Ахмадеев, А.В.
Бажин, А.Х. Кальметьев //Вестник южно-уральского государственно университета – Челябинск: ЮУрГУ, 2006.-В.7.-Т.1.-№3(58).- С.94-97.
7. Бажин, А.В. Психофизиологические эффекты транзиторной асфиксии: 1.
Передача зрительной информации /Р.Р. Ахмадеев, А.В. Бажин, Р.Р.
Гирфатуллина, Д.А. Еникеев //Здравоохранение Башкортостана, 2005. спецвыпуск №7.- С.30-32.
8. Бажин, А.В. Психофизиологические эффекты транзиторной асфиксии: 2.
Избирательное зрительное внимание /Р.Р. Ахмадеев, А.В. Бажин, Р.Р.
Гирфатуллина, Д.А. Еникеев //Здравоохранение Башкортостана, 2005. спецвыпуск №7.- С. 32-33.
9. Бажин, А.В. Психофизиологические эффекты транзиторной асфиксии: 1.
Передача зрительной информации /Р.Р. Ахмадеев, А.В. Бажин, Р.Р.
Гирфатуллина, Д.А. Еникеев //Материалы 4 Российской конференции (с международным участием) - Москва, 2005.- С.7-8.
10. Бажин, А.В. Психофизиологические эффекты транзиторной асфиксии: 2. Избирательное зрительное внимание /Р.Р. Ахмадеев, А.В. Бажин, Р.Р. Гирфатуллина, Д.А. Еникеев //Материалы 4 Российской конференции (с международным участием) - Москва, 2005.- С. 11. Бажин, А.В. Влияние транзиторной физиологической гипоксии на процессы опознания у спортсменов / А.В. Бажин, Р.Р. Ахмадеев, И.Д. Тупиев //ХХ съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. – М.: Издательский дом «Русский врач», 2007.– С.