Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

При многих видах профессиональной и спортивной деятельности очень часто возникают ситуации, когда респираторная система испытывает значительные по интенсивности и продолжительности нагрузки. Это приводит к снижению функционального состояния дыхательной мускулатуры, и как следствие, к недостаточности легочной вентиляции. Ввиду этого весьма остро встает проблема оптимизации работы дыхательной мускулатуры, посредством специальной тренировки с целью развития силы и выносливости, повышения эффективности и экономичности ее работы. Это в свою очередь обусловливает необходимость разработки специальных программ подготовки дыхательной мускулатуры, которая невозможна без научного обоснования их режимов и выяснения целого ряда вопросов, касающихся функционального состояния и функциональных возможностей дыхательной мускулатуры, взаимосвязи их характеристик с индивидуально-типологическими особенностями организма. В этом плане весьма важным представляется и выяснение различий функциональных возможностей скелетной и дыхательной мускулатуры, которые могут повлиять на выбор средств и методику повышения работоспособности респираторной мускулатуры. Выяснение данных вопросов и явилось целью настоящего исследования.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований:

Пневмоманометрия - измерение силы дыхательных мышц на вдохе и выдохе (ПМ вд. и ПМ выд.). Измерение силы дыхательных мышц производилось в изометрическом режиме при помощи пневмома­нометра. Обсле­дуемые должны были создать максимальное давление посредством сокращения инспираторной или экспираторной мускулатуры, соот­ветственно на вдохе или выдохе.

Пневмотахометрия (ПТ вд. и ПТ выд.). - измерение максимальной объемной ско­рости дыхательных потоков на вдохе и выдохе. При помощи пневмотахометрического метода определяли объемную скорость воздушных потоков при максимально быстром вдохе и вы­дохе. Определение пневмотахометрических показателей проводили с использованием пневмотахометра Вотчала.

Определение времени простой двигательной реакции мышц кисти руки (ВДР рука) осуществлялось при помощи хронорефлексометра типа ХРМ-01, входящего в состав комплекса оборудования для психофизиологических исследований ПАВ-01. Этот прибор обеспечивал подачу в разновероятном порядке световых или звуковых сигналов сериями в 32 сигнала. Датчик ВДР срабатывал при усилии равном 3,9-5,9 Н и более.

Световой раздражитель предъявлялся посредством красного светодиода АЛ 307 АМ (длина волны излучения - 0,66 мкм; яркость свечения не менее - 0,15 мд; радиус светящейся поверхности не менее - 2,5 мм). Звуковой раздражитель представлял собой сигнал с частотой 1,0 ± 0,2 кГц и при уровне звукового давления 40-60 дб. Интервал времени предъявления раздражения составлял от 1 до 3 с.

Определение времени простой двигательной реакции дыхательных мышц (ВДР вдох и ВДР выдох). Определение времени двигательной реакции дыхательных мышц осуществлялось при помощи «Спирорефлексометра», созданного на базе хронорефлексометра типа ХРМ-01, дополненного специальным датчиком ВДР дыхательных мышц, обеспечивающим измерение ВДР инспираторных и экспираторных мышц.

Сравнительный анализ величин времени двигательной реакции мышц кисти руки и дыхательной мускулатуры у спортсменов

Сравнение работоспособности дыхательной мускулатуры (инспираторных и экспираторных мышц) с работоспособностью скелетных мышц проводили в специальных исследованиях. В частности, было установлено, что в отличие от скелетной мускулатуры и экспираторных мышц, инспираторы быстрее восстанавливаются после работы и имеют большую сопротивляемость утомлению.

Мы поставили задачу сравнить показатели времени двигательной реакции дыхательной мускулатуры и мышц кисти руки именно у спортсменов. С этой целью были обследованы 55 молодых спортсменов со спортивной квалификацией от II спортивного разряда до мастеров спорта.

Определение ВДР мышц кисти правой руки и инспираторной и экспираторной мускулатуры показало следующее.

Абсолютные вели­чины ВДР мышц кисти руки соответствуют таковым, приведенным в литературе [1, 3], см. табл. 1. При этом подтверждается тот факт, что ВДР в ответ на световой раздражитель несколько продолжительней, чем ВДР в ответ на звуковой раздражитель (P < 0,05).

Время двигательной реакции мышц кисти руки и инспираторной и экспираторной мускулатуры у спортсменов (x ± m)

Примечание: * - достоверные различия средних величин времени двигательной реакции на световой и звуковой раздражитель при P < 0,05; «+» - достоверные различия средних величин времени двигательной реакции дыхательной мускулатуры и мышц кисти руки.

Выяснилось, что ВДР дыхательных мышц, как инспираторных, так и экспираторных, статистически достоверно продолжительней (на 45-65%) ВДР мышц кисти руки в ответ, как на световой, так и на звуковой раздражитель (P < 0,05).

Объяснение этому факту, В.И. Миняев [3], также отмечавший этот факт, видит в сле­дующем: Во-первых, двигательные функции дыхательного аппарата (дыхательных мышц и центров, управляющих ими) в процессе эво­люции специализированы, прежде всего, на выполнении ритмичных неинтенсивных дыхательных движений, обеспечивающих вентиляцию легких в энергетически оптимальном режиме.

Второй возможной причиной замедленности реакций дыхательной мускулатуры, является то, что скорость дыхательных движений за­висит не только от функционального состояния дыхательных мышц и управляющих ими центров, но и от ряда биомеханических факто­ров - эластического и неэластического сопротивления, сопротив­ления (тяжести) внутренних органов [7, 8]. Мышцам руки при выполнении заданных программ подобного рода сопротивлений преодолевать не приходится [3].

Следует отметить еще одно обстоятельство, наблюдавшееся в наших исследованиях. Выяснилось, что ВДР инспираторных мышц несколько меньше ВДР экспираторных, при этом ответные реакции на световой раздражитель были статистически значимыми.

Эти различия, вероятно, обусловлены особенностями структуры инспираторных мышечных волокон и спецификой организации системы нервной регуляции их деятельности [11].

Нами обнаружены достоверные различия величины ВДР дыхательных мышц в ответ на световой и звуко­вой раздражитель также как и у мышц кисти руки (P < 0,05). В ответ на световой стимул ВДР было несколько продолжитель­ней, чем ВДР в ответ на звуковой стимул.

Далее, для полноты картины различий функциональных возможностей мышц кисти руки и дыхательной мускулатуры нами было осуществлено сравнение силы указанных мышечных групп.

С этой целью нами были определены величины максимальной силы мышц правой кисти, инспираторных и экспираторных мышц, при максимально возможном соблюдении идентичности условий измерений. Для этого использовалось специальное устройство, состоящее из пневомоманометра, который в одном случае (при измерении силы мышц кисти) соединялся с пневматической медицинской грушей, а во втором случае (при измерении силы дыхательной мускулатуры) со специальным патрубком. Измерения осуществлялись как у мужчин (n = 68), так и у женщин (n = 11).

Мужчины показывали силу правой кисти в среднем равную 272,6 ± 4,3 мм рт. ст. Инспираторные мышцы у них развивали давление равное 111,0 ± 4,5 мм рт. ст., тогда как экспираторные 142,2 ± 5,8 мм рт. ст. Соотношение силы правой кисти, инспираторных и экспираторных мышц у женщин было таким же как и у мужчин, но по размерам несколько меньше, соответственно: 229,1 ± 11,5 мм рт. ст.; 94,5 ± 10,8 мм рт. ст. и 110,9 ± 10,8 мм рт. ст. (рисунок).

Из представленных данных со всей очевидностью видно, что и у мужчин, и у женщин, максимальная сила мышц правой кисти существенно больше максимальной силы респираторной мускулатуры в среднем на 91,0-148,0% (P < 0,01).

Таким образом, сравнительный анализ величин времени двигательной реакции дыхательных мускулатуры и мышц кисти руки показал следующее: ВДР дыхательной мускулатуры существенно продолжительней ВДР мышц кисти руки в ответ, как на световой, так и звуковой раздражитель в среднем на 45-65%. ВДР инспираторных мышц меньше ВДР экспираторных, при этом ВДР в ответ на световой раздражитель различаются статистически достоверно. ВДР дыхательных мышц в ответ на световой и звуковой раздражители также различаются достоверно.

Максимальная сила мышц правой кисти существенно больше максимальной силы респираторной мускулатуры, как инспираторной, так и экспираторной.

Известно, что отправления и физиологические реакции дыхательной функции весьма существенно различаются в зависимости от половой принадлежности человека. Так, существует определенная зависимость между характерными особенностями паттерна дыхания, способностью точно оценивать дыхательные параметры и полом [2, 6].

Вполне закономерно, что и функциональные возможности дыхательной мускулатуры различаются у представителей разных полов. В ряде исследований установлено, что у мужчин более высокие величины силы и выносливости дыхательной мускулатуры и объем­ной скорости дыхательных потоков [5].

На первом этапе нами было проведено изучение половых различий времени двигательной реакции на световой и звуковой раздражители ске­летной мускулатуры у бегунов и бегуний. С этой целью были обследованы девушки бегуньи (n = 10) и юноши бегуны (n = 29) практически равной подготовленности и возраста (III-II спортивные разряды) и специализирующиеся в одинаковых беговых дисциплинах - бег на средние дистанции (800-1500 метров).

Анализ показателей времени двигательной реакции (ВДР) мышц кисти руки показал заметные различия по величине в ответ на световой и звуковой раздражители. Звуковой раздражи­тель сопровождался более быстрой реакцией как у женщин, так и у мужчин, чем световой стимул, что было отмечено нами ранее (табл. 2).

Время двигательной реакции (ВДР) мышц кисти руки и дыхатель­ной мускулатуры у бегунов и бегуний равной подготовлен­ности (x ± m)

На следующем этапе исследований выяснялось различие времени двигатель­ной реакции инспираторных и экспираторных мышц у девушек и юношей.

Выяснилось, что также как и ВДР мышц кисти руки, ВДР дыхательной мускулатуры у юношей было несколько меньше чем у девушек. Это наблюдалось по всем исследуемым позициям (как в ответ на световой, так и в ответ на звуковой раздражители, как инспираторных, так и экспираторных мышц). Различия находились в пределах 3,0-10,0%, и в большинстве случаев были статистически значимы.

Силовые и скоростные параметры дыхательной мускулатуры изучались у спортсменов двух специализаций, представителей циклических видов спорта - легкоатлетов бегунов и бегуний и пловцов и пловчих.

Представленные данные свидетельствуют, что мужчины обеих спортивных специализаций достоверно превосходят женщин-спортсменок по всем показателям скоростно-силовых возможностей дыхательной мускулатуры в среднем на 17,0-40,0% (P < 0,05). При этом, в указанный процентный диапазон укладываются различия, как у представителей легкой атлетики, бегунов, так и у пловцов (табл. 3).

Силовые и скоростные параметры дыхатель­ной мускулатуры у спортсменов разного пола (x ± m)

Примечание: * - различия достоверны между группами мужчин и женщин.

Обнаруженные нами различия в показателях функционального состояния дыхательной мускулатуры между мужчинами и женщинами согласуются с результатами исследований других авторов [5]. Эти различия, возможно, могут быть связаны с проявлением биологического закона размерности и масштаба [4]. Известно, что антропометрическими пе­ременными в большой мере обусловлены половые различия в энерге­тике организма [9], показателях внешнего ды­хания, его экономичности и эффективности [4].

Таким образом, сравнительный анализ величин времени двигательной реакции дыхательных и мышц кисти руки показал следующее: ВДР дыхательной мускулатуры существенно продолжительней ВДР мышц кисти руки в ответ, как на световой, так и звуковой раздражитель в среднем на 45-65%. ВДР инспираторных мышц меньше ВДР экспираторных, при этом ВДР в ответ на световой раздражитель различаются статистически достоверно. ВДР дыхательных мышц в ответ на световой и звуковой раздражители также различаются достоверно.

Максимальная сила мускулатуры правой кисти существенно больше максимальной силы респираторной мускулатуры, как инспираторной, так и экспираторной в среднем на 91,0-148,0% (P < 0,01).

Функциональные возможности дыхательной мускулатуры женщин спортсменок несколько ниже таковых, обнаруживаемых у мужчин спортсменов. Время двигательной реакции респираторных мышц у мужчин статистически достоверно короче, чем у женщин в среднем 3,0-10,0%. Скоростно-силовые возможности дыхательных мышц у мужчин превосходят таковые у женщин в несколько большей степени, в среднем на 17,0-40,0% (P < 0,05).

• Сентябрев Н.Н., д.б.н., профессор кафедры физиологии Волгоградской государственной академии физической культуры, г. Волгоград;
• Клаучек С.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой «нормальной физиологии», декан лечебного факультета ВолГМУ, г. Волгоград.

Работа поступила в редакцию 28.06.2012.