Study of the effectiveness of the combined use of physical training and normobaric hypoxia in optimizing the functional state of people whose activities are associated with the use of high-speed vehicles

Full Text

Актуальность

Одно из важнейших условий достижения высоких результатов — наличие у человека хорошего функционального состояния. Особенно важно оптимальное состояние для людей, чья деятельность связана с использованием скоростных и высокоманёвренных средств передвижения (автомобилисты и мотоциклисты, велосипеды и самокаты, горные, водные, роликовые лыжи и коньки, дельтапланы и парашюты и т.д.) [1–3].

Значимость данного вопроса продиктована тем обстоятельством, что при скоростном передвижении на организм человека воздействует целый спектр угловых, линейных и центростремительных ускорений, которые при их чрезмерном воздействии способствуют возникновению выраженных вестибуло-соматических, вестибуло-вегетативных, вестибуло-сенсорных реакций, продолжительность и степень выраженности которых может ухудшать как самочувствие, так и качество выполнения профессионально важных элементов деятельности, что в конечном итоге негативно влияет на безопасность передвижения [1–3].

В частности, установлено, что выраженные динамические воздействия негативно влияют на биоэлектрическую активность головного мозга и условно-рефлекторную деятельность, пространственную ориентировку и точность выполнения управляющих движений, количество и качество допускаемых ошибок, зачастую становясь первопричиной аварий [3–5].

В свою очередь, недостаточное парциальное давление кислорода в сочетании со статокинетическими нагрузками может приводить к значительному снижению функциональных возможностей жизненно важных центров, что негативно отражается на деятельности центральной нервной системы и, как следствие, проявляется ухудшением самочувствия [6–9].

Актуальность данного вопроса продиктована тем обстоятельством, что, несмотря на значительные достижения физиологов в этой области, до настоящего времени остаётся достаточно большое количество укачиваемых при использовании человеком скоростных видов транспорта [1, 3, 5].

Так, среди людей, использующих наземные виды транспортных средств, доля укачиваемых достигает 15,0%, морских средств — 30,0%, среди курсантов, выполняющих вывозную лётную программу, — 25,0%, а у космонавтов симптомокомплекс укачивания встречается в 75,0% случаев [1–4].

Вышеизложенное настоятельно диктует необходимость поиска новых и эффективных подходов в применении средств и методов, действие которых направленно на улучшение функционального состояния людей с недостаточным уровнем статокинетической устойчивости, чья деятельность связана со скоростным и высокоманёвренным перемещением в пространстве (пользователи метро, лифтов, автотранспорта, велосипедисты, парашютисты, дельтапланеристы, яхтсмены, сноубордисты, и др.).

Применяемые в настоящее время методы улучшения самочувствия и работоспособности, как правило, оказывают непосредственное воздействие на различные физиологические системы организма человека [5, 8–11].

К таким методам относится и метод нормобарических гипоксических тренировок. Связано это с тем, что, несмотря на описание механизмов негативного влияния гипоксии на органы и ткани, гипоксию сегодня рассматривают, в том числе, и как средство, которое в определённых условиях способствует расширению физиологических возможностей и диапазонов функционирования органов и систем, увеличивая психофизиологические резервы организма, повышая резистентность и улучшая его адаптивные возможности к неблагоприятному воздействию целого ряда других факторов. Всё это способствует оптимизации функционального состояния и работоспособности [9–13].

Цель

Целью работы было исследование эффективности 2-недельного сочетанного применения модифицированных тренировок А.И. Яроцкого и нормобарической гипоксии в оптимизации функционального состояния и повышении статокинетической устойчивости людей, у которых при использовании общедоступных транспортных средств (таких, как автомобили и мотоциклы, велосипеды и самокаты, горные, водные, роликовые лыжи и коньки, дельтапланы, парашюты и т.д.) возникают симптомы вестибулярной недостаточности.

Материал и методы исследования

Исследование выполнено на базе кафедры оториноларингологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (г. Санкт-Петербург, Россия). В качестве испытуемых выступали практически здоровые мужчины, у которых при передвижении на общедоступных видах транспорта появлялись симптомы статокинетической недостаточности.

Профессиональная принадлежность испытуемых — гуманитарии, возраст — 18–22 года, время переносимости пробы непрерывной кумуляции ускорений Кориолиса (НКУК) — менее 2,0 мин. Испытуемые потенциально могут быть связаны с управлением автомобилями и мотоциклами, велосипедами и самокатами, горными, водными, роликовыми лыжами и коньками, дельтапланами, парашютами и т.д.

Сначала всех участников эксперимента озна­комили с планом и протоколом предстоящих исследований, применяемыми методиками, положительным заключением локального этического комитета о предстоящих исследованиях. От всех испытуемых получили добровольное письменное согласие на участие в эксперименте.

После этого при использовании метода рандомизации с уравновешиванием средних были сформированы две группы испытуемых — экспериментальная (n=32) и контрольная (n=15).

Испытуемые экспериментальной группы в течение 2 нед тренировали вестибулярный аппарат при помощи модифицированной пробы А.И. Яроцкого (ТВА МПЯ) [2] в сочетании с воздействием нормобарической гипоксии (НБГ). Испытуемые контрольной группы ТВА МПЯ не выполняли, получая «ложные» курсы НБГ. Тренировки проводили в первой половине дня, в специально оборудованных помещениях кафедры.

В ходе проводимых исследований определяли время максимальной переносимости пробы НКУК, выполняемой и оцениваемой по традиционной методике на электровращающемся кресле. При этом оценивали степень выраженности сенсорного, вегетативного и соматического компонентов статокинетических реакций (оценку производили по разработанной балльной системе: 0 — отсутствие ощущений, 1 — слабовыраженные ощущения, 2 — сильные ощущения) [14].

Модифицированную пробу А.И. Яроцкого проводили следующим образом: испытуемые в положении стоя с открытыми глазами в течение 6 мин выполняли за 1 с два движения головой в виде поворотов влево-вправо, наклонов вперёд-назад, наклонов в стороны и «кружения» против и по ходу часовой стрелки. Каждое из движений выполняли последовательно в указанном порядке в течение 1 мин, причём в течение 30 с движения осуществляли непрерывно, затем следовала 5-секундная пауза с последующим движением головой в той же последовательности. В первые 3 мин испытуемый выполнял пробу, стоя на одном месте, следующие 3 мин — во время ходьбы. Тренировки проводили с постепенным увеличением времени тренировки на 1 мин, но не превышали 15 мин.

Для тренировок НБГ использовали установку Бионова-Нова-204AF (Россия). Курс составлял 14 сеансов, продолжительность сеанса — 30,0 мин. Во время 1-го сеанса подавалась нормобарическая гипоксическая газовая смесь, содержащая 17,0% О2. В последующие 4 сеанса концентрацию О2 понижали на 1,0–2,0%. С 5-го сеанса и до окончания курса НБГ содержание О2 в газовой смеси удерживалось на уровне 12,0–14,0%.

После остановки электровращающегося кресла с помощью стабилографа-СТ-02 (Россия) испытуемые выполняли статический стабилометрический тест комплексной функциональной компьютерной стабилографии, состоящий из двух проб. Пробу-1 выполняли с открытыми глазами и фиксацией взгляда на удалённом на 5,0 м объекте. Пробу-2 осуществляли с закрытыми глазами. Продолжительность проб составляла 20,0 с, перерыв между ними — 1,0 мин. При выполнении теста регистрировали показатели средней скорости увеличения длины и площади статокинезиограммы, амплитуды колебания, коэффициента асимметрии проекции общего центра тяжести в сагиттальной и фронтальной плоскостях и направлениях.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием программного пакета Microsoft Excel в соответствии с ГОСТ Р8.736-2011. Для каждой выборки показателей рассчитывали числовые характеристики распределения. Оценку значимости различий между сравниваемыми выборками осуществляли с использованием параметрического t-критерия Стьюдента.

Результаты

Результаты, полученные в ходе проведённых исследований, позволяют говорить о том, что 2-недельное сочетанное применение ТВА МПЯ и НБГ достоверно значимо улучшает переносимость НКУК испытуемыми экспериментальной группы: отмечено уменьшение степени выраженности сенсорного, вегетативного и соматического компонентов статокинетических реакций (табл. 1).

 

Таблица 1. Показатели до и после 2-недельного применения тренировки вестибулярного аппарата при помощи модифицированной пробы А.И. Яроцкого в сочетании с нормобарической гипоксией у экспериментальной группы (n=32)

Исследуемые показатели	Результаты (X±δ)
	до	после	р
Время переносимости непрерывной кумуляции ­ускорений Кориолиса, с	106,6±6,2	214,3±7,4	0,03
Ощущение чувства жара, баллы	0,4±0,04	0,2±0,03	0,04
Ощущение тяжести в голове, баллы	0,4±0,05	0,3±0,04	0,03
Ощущение головокружения, баллы	0,3±0,05	0,2±0,04	0,02
Дискомфорт в желудке, баллы	0,3±0,04	0,2±0,05	0,02
Выраженность гиперсаливации, баллы	0,5±0,06	0,3±0,05	0,03
Выраженность гипергидроза, баллы	0,3±0,04	0,2±0,05	0,02
Защитные движения, баллы	0,6±0,05	0,4±0,05	0,03

Примечание: достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента.

 

Так, у испытуемых экспериментальной группы по сравнению с исходными показателями на 101,0% увеличилось время переносимости пробы НКУК. При этом отмечено уменьшение на 50,0% показателей, характеризующих чувство жара, на 25,0% — чувства тяжести в голове, на 33,4% — ощущений головокружения, на 40,0% — дискомфорта в желудке. Кроме того, зарегистрировано уменьшение выраженности гиперсаливации на 40,0%, гипергидроза — на 33,4%, степени выраженности защитных движений — на 33,4% (см. табл. 1).

В целом положительная динамика вышеперечисленных показателей свидетельствует о том, что испытуемые экспериментальной группы стали лучше переносить пробу НКУК, выполняемую на электровращающемся кресле R. Barany.

В то же время, у испытуемых контрольной группы при расчёте различий по сравнению с исходными данными ни по одному из вышеперечисленных показателей достоверно значимых изменений выявить не удалось.

Положительная динамика представленных выше показателей у испытуемых экспериментальной группы согласуется с положительной динамикой показателей этой же группы, полученных при выполнении представителями экспериментальной группы статического стабилометрического теста комплексной функциональной компьютерной стабилографии после НКУК (табл. 2).

 

Таблица 2. Показатели статического стабилометрического теста комплексной функциональной компьютерной ­стабилографии испытуемых до и после 2-недельного применения тренировки вестибулярного аппарата при помощи модифицированной пробы А.И. Яроцкого в сочетании с нормобарической гипоксией (n=32)

Исследуемые показатели	Результаты (X±δ)
	до	после	р
Проба с открытыми глазами
Скорость увеличения длины, мм/с	39,9±1,6	36,6±1,5	0,02
Скорость увеличения площади, мм2/с	67,6±3,3	61,1±3,1	0,03
Амплитуда колебания проекции общего центра тяжести, фронтальная плоскость, мм	7,2±0,4	6,3±0,4	0,02
Амплитуда колебания проекции общего центра тяжести, сагиттальная плоскость, мм	7,3±0,3	6,4±0,5	0,03
Коэффициент асимметрии, фронтальное направление, %	7,1±0,4	6,2±0,4	0,02
Коэффициент асимметрии, сагиттальное направление, %	7,3±0,3	6,4±0,4	0,03

Примечание: достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента; аналогичные показатели у контрольной группы не показаны.

 

Так, в пробе с открытыми глазами достоверно уменьшились показатели, характеризующие скорость увеличения длины (на 8,3%) и площади (на 9,7%) статокинезиограммы, амплитуду колебания проекции общего центра тяжести во фронтальной (на 12,5%) и сагиттальной (на 12,4%) плоскостях, коэффициента асимметрии во фронтальном (на 12,7%) и сагиттальном (на 12,4%) направлениях (см. табл. 2). В то же время, у испытуемых контрольной группы, при расчёте различий по сравнению с исходными данными и в пробе с открытыми глазами ни по одному из исследуемых показателей достоверно значимых изменений выявить не удалось.

Обсуждение

Действие любого тренирующего фактора вызывает в организме ответную реакцию целого ряда систем. При этом наряду с тренировкой одной функциональной системы, обеспечивающей повышение устойчивости к действию конкретного фактора, активируются и другие, участвующие в регуляции гомеостаза. В результате чего повышается устойчивость как к действующему фактору, так и к другим раздражителям, которые не используют в качестве тренирующих [5, 6, 8–10, 12, 15–17].

Этот факт позволяет в целях повышения стресс-устойчивости организма использовать методы, действие которых активизирует процессы адаптации на уровне центральных регуляторных механизмов и на уровне органов и тканей [6, 8, 10, 12, 18].

В настоящее время установлено, что при выполнении нормобарических гипоксических тренировок в процессе адаптации к гипоксии повышается количество рибонуклеиновой кислоты и митохондрий, активизируются ферменты дыхательной цепи, что увеличивает мощность системы энергообеспечения клетки, возрастает количество эритроцитов и миоглобина. Увеличивается количество опиоидных пептидов и простагландина Е, уменьшающих негативное воздействие стрессорных факторов [4, 6, 8, 10, 18].

Одновременно отмечают снижение основного обмена и более экономное расходование тканями кислорода, что способствует увеличению резервных возможностей тканей, органов и функциональных систем [7, 9, 11, 13, 17, 19].

Данный механизм в цепи адаптационных изменений, происходящих под действием гипоксии, способствует повышению стресс-­устойчивости, резистентности организма, что в конечном итоге приводит к улучшению переносимости статокинетических нагрузок [7, 8, 17, 20].

В свою очередь, физические упражнения, способствуя повышению тонуса сосудов, улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы и функцию внешнего дыхания, оптимизируют газообмен и окислительно-восстановительные процессы, тем самым способствуя повышению работоспособности и выносливости организма [2, 12, 15].

Наблюдаемое в данных исследованиях улучшение переносимости пробы НКУК (после 2-недельного воздействия ТВА МПЯ в сочетании с НБГ) возникает под влиянием происходящих в органах и тканях испытуемых вышеперечисленных адаптационных процессов, в конечном итоге приводящих к функциональным изменениям, проявляющимся в виде адекватного ответа на действие разнонаправленных ускорений НКУК:

– с одной стороны, изменения порога чувствительности анализаторов, отражающих положение тела в пространстве (вестибулярного, зрительного, интероцептивного, проприо­цептивного, кожно-тактильного), и их более эффективное функционирование в новых условиях, соответствующих степени выраженности статокинетических нагрузок;

– с другой стороны, оптимизации взаимодействия и слаженности всех структур, входящих в единую функциональную систему статокинетической устойчивости человека (центральная нервная система, анализаторы, исполнительные органы и др.).

Это способствует формированию новой, эффективно действующей функциональной системы статокинетической устойчивости, способной быстро и адекватно реагировать на предъявляемые динамические знакопеременные раздражители, обеспечивая организму оптимальное самочувствие, высокий уровень работоспособности и безаварийную деятельность при передвижении на скоростных транспортных средствах [2, 10, 15].

Выводы

1. Сочетанные тренировки вестибулярного аппарата при помощи модифицированной пробы А.И. Яроцкого в сочетании с воздействием нормобарической гипоксии в течение 2 нед достоверно увеличивают время переносимости пробы непрерывной кумуляции ускорений Кориолиса на электровращающемся кресле R. Barany.
2. Курсовое применение тренировок вестибулярного аппарата при помощи модифицированной пробы А.И. Яроцкого в сочетании с воздействием нормобарической гипоксии улучшает функциональное состояние человека, достоверно уменьшая степень выраженности вестибуло-соматических, вестибуло-вегетативных и вестибуло-сенсорных реакций.

 

Участие авторов. Л.Г.Б. — руководство исследованиями, подготовка статьи; Л.А.Г. — руководство исследованиями, анализ результатов; Л.А.С. — подготовка и проведение исследований, сбор данных; Р.А.Н. — статистическая обработка данных, анализ результатов.
Источник финансирования. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

About the authors

Leonid G. Buynov

Russian State Pedagogical University named after A.I. Herzen

Author for correspondence.
Email: buynoff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6203-4324
SPIN-code: 3495-7472
Scopus Author ID: 57190569404

M.D., D. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Medical and Valeological Disciplines

Russian Federation, St. Petersburg, Russia

Lev A. Glaznikov

Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: glaznikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7895-0765

M.D., D. Sci. (Med.), Prof., Depart. of Otorhinolaryngology

Russian Federation, St. Petersburg, Russia

Lyudmila A. Sorokina

Russian State Pedagogical University named after A.I. Herzen

Email: lux-86@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7471-1476
SPIN-code: 2681-6609
Scopus Author ID: 55544552400
ResearcherId: N-3727-2016

Cand. Sci. (Pedagog.), Assoc. Prof., Depart. of Medical and Valeological Disciplines

Russian Federation, St. Petersburg, Russia

Ravil A. Nigmedzyanov

“The WMRC” project

Email: tatus51@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3381-6455

M.D., D. Sci. (Med.), Head of Project Manager “WMRC”

Russian Federation, Kazan, Russia

References

Supplementary files