Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки тренированности спортсменов

Патент на изобретение относится к разделу физической культуры и спортивной медицины, в частности к способам диагностики функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС), и использован для контроля оценки состояния центральной нервной системы в тренировочном процессе для ранней диагностики утомляемости ЦНС и коррекции неврологического и функционального статуса.

С позиций общей теории систем, организм человека - это сложная открытая система. Определение М.А. Гайдеса: «система - это группа целенаправленно взаимодействующих элементов». В качестве элементов в организме выступают подсистемы, которые, по сути, представляются как специализированные системы, что созвучно с точкой зрения П.К. Анохина (теория функциональных систем), например, система кровообращения, система гомеостаза и т.д.

Таким образом, состояние одной системы (ЦНС) просчитывается цифровыми показателями другой подсистемы - сердечно - сосудистой (ССС), интимно связанной и отражающей состояние центральной нервной системы.

Итак, здоровье является результатом динамичного взаимодействия системы «организм».

Известно, что «фактором, наиболее часто и существенно влияющим на состояние мозга здорового человека, являются эмоции. Воспитанный баланс эмоций, разумная гордость и стойкость - важнейшие условия для полной реализации таланта» (Бехтерева Н.П. «14 лучших цитат физиолога Натальи Бехтеревой про человеческий разум» budtezdrovy.net>…fiziologa-natali…pro…razum.html), то есть наиболее продуктивной деятельности систем организма.

Уменьшение повышенной возбудимости, то есть устранение нерационального использования биологической энергии - положительный показатель экономизации человеческого ресурса. Раздражительность гасится усилием мысли, тем самым прекращая развитие разрушающего действия биоэлектричества в организме человека. Постоянно гася вспышки раздражительности таким способом, человек нарабатывает (в аналогии с техническими системами) емкостное сопротивление организма, развивая такое качество как уравновешенность. Развитие емкости при наличии индуктивности, (также по аналогии с техническими системами), приводит к возникновению колебательного контура, который применяется в радиосхемах.

Известны результаты опытов (Кажинский Б.Б "Биологическая радиосвязь" Издательство академии наук Украинской ССР, Киев - 1963. - 51 с.), проводимых в физическом кабинете Тимирязевской сельскохозяйственной академии в Москве, где автору удалось открыть в изолированных препаратах нервной системы животного элементы нерва, напоминающие своим строением витки соленоида и парные обкладки конденсатора, составляющие подобие элементов известного в радиотехнике замкнутого Томсоновского колебательного контура вибратора дискретных токов и электромагнитных волн, излучаемых наружу.

Побудительным фактором раздражения участков мозга является слово. Сильное слово способно исцелять не хуже лекарств! «Я часто думаю о мозге так, будто он - отдельный организм, как бы “существо в существе”. Мозг охраняет сам себя от того, чтобы шквал негативных эмоций не захватил его целиком. Когда я поняла это, то испытала такое чувство, будто нашла жемчужину» говорила Н.П Бехтерева. Слово способствует возникновению доминанты.

Доминанта А.А. Ухтомского - это господствующий в данный момент очаг возбуждения в нервном центре, обуславливающий работу остальных нервных центров и определяющий направленность поведенческих реакций. Физиологическую основу доминанты составляют отрицательная индукция и концентрация возбуждения (lektsii.org>16-2147.html). А сама доминанта является физиологической основой внимания, воли, восприятия и мышления.

Принцип доминанты допускает, что если в коре мозга одновременно возникают два очага возбуждения, то один из них оказывается господствующим (доминирующим). Рефлексом, связанным с этим очагом в данный момент, направляется и трансформируется деятельность всего нервного аппарата.

Доминирующий очаг возбуждения характеризуется:

• 1. Повышенной возбудимостью и лабильностью;

• 2. Способностью к суммированию и накоплению возбуждения;

• 3. Торможением текущих рефлексов, встречающихся с ним;

• 4. Инерцией, т.е. способностью к длительному удержанию возбуждения после окончания раздражения. Доминантное возбуждение по принципу отрицательной индукции вызывает торможение других нервных центров. В то же время доминанта привлекает к себе возбуждение, поступающее в другие рефлекторные дуги, суммирует его, усиливается за его счет. Наличие доминанты изменяет координацию деятельности других отделов головного мозга, функционально связанных с доминантным очагом.

Следовательно, слово несет энергообразующее действие и возбуждает доминанту Ухтомского. Уйдя от словесности доминанта Ухтомского - очаг возбуждения в нервном центре гасится.

Для того, чтобы нормализовать биоэлектричество организма, необходимо уйти от словесности. Вместо использования слов мозг начинает думать образами. Размышляя над определенной ситуацией, мозг ясно видит ту ситуацию, в которой мы находимся (образ), и другую ситуацию, которую мы хотим получить (другой образ). Мысли при этом становятся быстрыми и короткими.

Необходимо помнить, что магнитное поле, порождается биоэлектрическими импульсами мыслей. С момента отключения мыслей начинает убывать магнитное поле, производя на соответствующих участках мозга, которые находились в работе до отключения, электродвижущую силу (Э.Д.С.). Если вернуться к этим негативным мыслям снова, функция доминанты возобновляется за счет Э.Д.С., которая превращается в биоэлектрический ток, то усилие по гашению возбуждения пропадет. Для того, чтобы этого не произошло необходимо осуществление контроля за возникающими мыслями, необходимо все время подавлять негатив до тех пор, пока магнитное поле не понизится ниже критического уровня. С этого момента контроль осуществляется легко и перераспределение электричества, возможно, создает легкую эйфорию. Известно, что упражнения нормализуют биоэлектричество и способствуют выработке альфа волн (Бергер Г. Сознательное управление мозговыми волнами (www.kolesha.ru), которые вибрируют в диапазоне примерно от 8 до 13 Hz. Альфа активность представляет собой вибрации между фрагментами коры и зрительным бугром, известные как корково-таламическая петля. Альфа волны проявляются в период сенсорного покоя (например, в тихой комнате с закрытыми глазами), умственной релаксации, глубокой релаксации, медитации или умиротворенного сознания (диссоциации). Альфа волны - вожделенный результат медитирующих. Традиционные методы медитации требуют 10 лет практики, чтобы достичь производства идеальных альфа волн. Производство альфа волн сокращается в момент обработки данной частью мозга сенсорной информации, а также в процессе решения проблем и познавательной активности.

Увеличение количества альфа волн дает:

• чувство умиротворения

• улучшенное академическую успеваемость

• тепло в конечностях

• повышенную производительность на рабочем месте

• ощущение благополучия

• снижение тревожности, улучшение сна

• улучшение иммунной функции.

В этом случае реактивная мощность уменьшается (фиг. 1). Считается, что самые креативные гении, такие, как Эйнштейн, постоянно пребывали в почти неизменном альфа состоянии.

В последние несколько лет были выделены новые подгруппы альфа волн. Мю волны (иногда их называют Тальфа) пограничны между Альфа/Тета волнами (от 7 до 9 Hz). Их активное производство ассоциируется со здоровым состоянием сознания, дающим исключительную интуицию и опыт личной трансформации.

Некоторые исследователи уверены, что «здоровая» «мю» активность может снижать состояние беспричинного гнева и тревоги от скрытых проблемных воспоминаний детства или душевных травм прошлого.

Все это говорит о том, что биоэлектричество человека, по законам электротехники, раскладывается на активную и реактивную мощности. В электротехнике понятие реактивной мощности - понятие негативное. Она работает на нагрев проводов и совершает вредную работу, которая ликвидируется, условно говоря, «биоконденсаторами» - системой тренировки дыхания, элементам аутогенной тренировки, системой «цигун». Динамику состояния ЦНС необходимо измерять объективными количественными методами. Анаплогом является методика оценки состояния центральной нервной системы по пульсу и кожно-сосудистой реакции. Проверить состояние центральной нервной системы (ЦНС) можно при помощи ортостатической пробы, отражающей возбудимость нервной системы. Подсчет ведется следующим образом: в течение 15 секунд измеряется частота пульса в положении лежа, затем через 3-5 мин. в положении стоя. По разнице пульса в положении лежа и стоя за 1 мин определяется состояние ЦНС. Возбудимость ЦНС: слабая 0-6, нормальная, средняя 7-12, живая 13-18, повышенная 19-24.

При самоконтроле за состоянием нервной системы можно использовать доступные каждому пробы. Например, представление о функции вегетативной нервной системы можно получить по кожно-сосудистой реакции. Определяется она следующим образом: по коже каким-либо неострым предметом с легким нажимом проводят несколько полосок. Если в месте нажима на коже появляется розовая окраска, кожно-сосудистая реакция в норме, белая - возбудимость симпатической иннервации кожных сосудов повышена, красная или выпукло-красная возбудимость симпатической иннервации кожных сосудов высокая. Белый и красный дермографизм может наблюдаться при отклонениях в деятельности вегетативной нервной системы (при переутомлении и так далее). Однако, по этим пробам невозможно оперативно контролировать адекватность тренировочной нагрузки.

За прототип принят способ оценки функционального состояния центральной нервной системы (патент RU №:2039524, МПК А61В 5/0476, опубликован 20.07.1995). Изобретение относится к медицине и клинической электроэнцефалографии (ЭЭГ), и может быть использовано для ранней диагностики заболеваний ЦНС и проведения более глубокого неврологического и функционального обследования. Способ позволяет повысить точность определения функционального состояния ЦНС. Для этого оценивают зарегистрированную ЭЭГ с выделением основных ритмов по формуле и дополнительно определяют соотношение частот в ЭЭГ, соотношение индексов этих частот и соотношений средних амплитуд за эпоху 10 с. При величине коэффициентов пропорциональности частот и индексов частот 1,309±0,07 и амплитуд 1,0±0,05 определяют состояние удовлетворительное, при изменении этих величин от 10 до 20% - состояние функционального напряжения и более 20% нарушение функционального состояния ЦНС.

Общие признаки - исследование ЦНС. Недостатки -- отсутствие возможности применения тренерами в практической работе.

Известен способ оценки функционального состояния центральной нервной системы человека и устройство для его осуществления (заявка №97100298/14, МПК А61В 5/16, дата публикации 10.02.1999). Изобретение относится к медицине, а конкретно к области психофизиологических исследований и медицинской техники, и может быть использовано в диагностических целях для оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) людей в норме, при различных патологических состояниях. Способ оценки функционального состояния ЦНС осуществляют путем воздействия на испытуемого световыми и звуковыми раздражителями с последующим анализом ответа ЦНС на эти раздражители. Новым в способе является то, что испытуемому предлагают в максимально короткое время и с максимальной точностью установить совпадение частот светового и звукового раздражителей и, если разность в совпадении этих частот не превышает 1,5 Гц при затратах времени на тестирование не более 30 с, функциональное состояние ЦНС считают находящимся в пределах нормы.

Приборы для исследования мозга сконструированы для регистрации биоэлектрических потенциалов. Импульсы от головного мозга посредством нервов доставляются к мышцам и органам. Прохождение биоэлектрического импульса по аксону сопровождается порождением магнитного поля (два расположенные рядом, проводника с током порождают магнитное поле), или биополе. Решение технических решений реализуется заимствованием факторов из живой природы. Диагностика явлений сопровождается изобретением измерительной аппаратуры разного профиля: энцефалограф, электрокардиограф и др. По аналогии, законы электричества могут быть применимы к живой природе. Общие признаки - исследование ЦНС. Недостатки -- отсутствие возможности применения тренерами в практической работе. Вышеописанные способы и устройства имеют ряд недостатков:

1. При обследовании по данным методикам человек должен сохранять полный физический и психический покой, при этом функциональное состояние по ЦНС не соответствует деятельному состоянию организма.

2. Обследования проводятся в стационарных условиях (клиника, научно-исследовательский центр) и только высококвалифицированными специалистами, причем требуется не менее одного часа времени на одно обследование с выдачей заключения, основанного на изучении показателей "усвоенных" ритмов раздражителей при многоэлектродном отведении биопотенциалов; при этом требуется привлечение таких сложных анализов биопотенциалов, как кросскорреляционный и спектральный.

3. В исследованиях применяется в том числе: дорогостоящая аппаратура стационарного типа, состоящая в минимальном наборе из электроэнцефалографа и фотофоностимулятора; при этом доступна только ручная обработка записей биотоков и описательная их оценка.

3. Точное измерение частоты следования световых и звуковых раздражителей, предъявляемых испытуемому фотофоностимулятором, не предусмотрено.

5. В фотофоностимуляторе не предусмотрено фиксирование времени предъявления испытуемому световых и звуковых раздражителей.

5. Конструктивные особенности фотофоностимулятора (генераторы световых и звуковых импульсов) не обеспечивают оптимальных условий предъявления раздражителей, в частности, с учетом парности зрения и слуха.

Следовательно, все выше названные аналоги имеют недостатки и не пригодны для практической работы тренера по гиревому спорту.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличается от прототипа, т.е. соответствует требованиям, предъявляемым к изобретению по критерию «новизна».

Проведенный дополнительный сопоставительный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности совокупности отличительных признаков заявляемого способа, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Техническим результатом является улучшение диагностики центральной нервной системы (ЦНС).

Технический результат достигается тем, что в способе оценки тренированности спортсменов, включающим определение артериального давления, частоты сердечных сокращений, согласно изобретению, определяют индекс эффективности кровообращения (ИЭК) как частное от деления пульсового давления на частоту пульса и принимают его за активную мощность Р спортсмена, определяют Q – реактивную мощность, определяемую как 1-Р, и полную мощность S по формуле S=√(P2+Q2), далее определяют Cos угла φ как отношение P/S, и при уменьшении угла φ в процессе тренировки делают вывод об улучшении тренированности спортсмена.

Поэтому необходимо разработать простые и информативные методы контроля с количественной оценкой функционального состояния центральной нервной системы по элементам подсистем.

Для этого введем понятие реактивной мощности, определяющей ее мотивационные, физиологические характеристики. Возможности человека ограничены индивидуальным психофизиологическим коридором, границы которого при тренировке увеличиваются.

Практическому тренеру по гиревому спорту необходимо ориентироваться «здесь и сейчас» в количественном выражении о возбуждении или торможении ЦНС. Данное изобретение направлено на разработку практической системы количественного контроля за состоянием центральной нервной системы по элементам подсистем на предложенную физическую нагрузку с максимально оптимальным расслаблением нервной системы и мышечной системы. Для этого необходимо рассмотреть вопрос прохождения нервного импульса и магнитной составляющей, и. которые подчиняется законам электромагнетизма на основе законов электричества и биоэлектричества.

Для наглядности авторы рассматривают понятия мощности нервного импульса на примере прямоугольного треугольника. Катеты треугольника представляют собой активную мощность Р, составляющая, совершающая полезную работу, и определяющая как вектор направления гармонического развития человека. Второй катет представляет реактивную мощность Q, играющую деструктивную роль, уменьшающую полезную работу. Полная мощность выражается уравнением: S=√(P²+Q²). Где Р - активная составляющая мощности, совершающая полезную работу: P=S cosϕ. Q - реактивная составляющая: Q=S sin ϕ. Cos ϕ - косинус угла между полной мощностью S и активной мощностью Р или коэффициент мощности.

Способ представлен чертежами, где на фиг. 1 - соотношение активной реактивной и полной мощности с углом ϕ в прямоугольном треугольнике, на фиг. 2 - динамика угла ϕ в процессе положительного тренировочного процесса. Скорость и полная мощность нервного импульса уменьшается из-за удлинения пути его прохождения (фиг. 1). Кроме того, постоянный процесс размышления при помощи слов, в которых, как мы только что определили, записана информация отрицательных импульсов (эмоций), резко увеличивает размеры реактивной мощности, подвергая нас эмоциональным всплескам (фиг. 1).

Реактивная составляющая, направленная перпендикулярно к вектору активной мощности, определяет градус отклонения cos ϕ от направления верного развития человека и именно эта составляющая создает негативное магнитное поле человека. Данное поле, по интерпретации авторов, влияет на организм человека, искажая прохождение нервного импульса, и создавая контурные токи в отделах головного мозга, которые работают на разрушение активной мощности, приводящие к понижению тренированности, симпатической и парасимпатической перетренированности. Эта предельная величина и есть коридор электрофизиологического существования человека. Но в зависимости от уровня гармоничности развития личности меняется угол отклонения ϕ. Гипотенуза прямоугольного треугольника (S), образованного мощностями S, P и Q является как бы магнитным вектором, который находится в постоянном колебательном движении, отклоняясь на cos ϕ (фиг. 2). Направление колебаний зависит от величины реактивной мощности. Негативные стороны жизни (раздражение, страх, гнев и т.д.) отклоняют вектор в сторону увеличения угла отклонения ϕ (расширения границы коридора и уменьшения вектора активной емкости, а значит уменьшения мощности нервного импульса и эффекторной реакции нервно-мышечной системы), а позитивные - в сторону увеличения полезной мощности. Во время колебательных движений вектора, если человеком не владеют посторонние мысли и эмоции, а также при соответствующей концентрации внимания на вопросе, который для него значим возможно резкое уменьшение реактивной мощности, что вызовет уменьшение угла ϕ и сближение полной и активной мощностей. Уровень активной мощности при этом резко возрастет - в идеале до уровня полной мощности. При кратковременном скачке потенциала активной мощности возможен эффект озарения, когда человек получает информацию от состояния нервной системы. Реактивная мощность оказывает вредное влияние на организм человека и приобретает недопустимо-большую величину, то возникает устойчивая доминанта, парализующая действие. Сердечно-сосудистая система является наиболее чувствительным элементом подсистемы, по которой можно количественно определить состояние центральной нервной системы, учитывая высокую интимную взаимосвязь между состоянием ЦНС и ССС. Для наглядности соотнесем показатель индекса эффективности кровообращения (ИЭК), определяемый частным от деления пульсового давления на частоту пульса со сторонами прямоугольного треугольника. Активная мощность человека равна 0,6 ИЭК, идеальный уровень ИЭК = 1,0. В силу внешних и внутренних обстоятельств спортсмен недоработал до идеала 0,4 ИЭК. Отсюда, реактивная мощность = 0,4 ИЭК.

Пример №1: Р (активная мощность) = 0.6; Q (реактивная мощность) = 0.4; S (полная мощность) = √ (0.6²+0.4²)=0.72; Cos ϕ=0.6/0.72=0.83. угол ϕ=33,9°

Р и Q динамические показатели, которые по мере тренированности ведут к увеличению Р и уменьшению Q, при этом полная мощность S приближается к Р, при этом Cos ϕ увеличивается.

Cos ϕ и угол ϕ является количественным показателем, состояния центральной нервной системы в процессе тренированности спортсмена. Угол ϕ по мере улучшения тренированности уменьшается - ϕ=33,9° до ϕ 8.1°. То есть активная (Р) и полная мощность (S) сближаются.

Пример №2: в процессе успешной тренировки: Р (акт): = 0.9; Q (реактивная) = 0.1; S (полная) = √ (0.9²+0.1²)=0.905 (мощность); Р=S cosϕ

Cos ϕ=P/S=0,9/0,905=0,99; угол ϕ=8.1° уменьшается.

Технический результат решения - обеспечение экспресс-оценки функционального состояния ЦНС и толерантности сердечно-сосудистой системы к предлагаемой физической и психологической нагрузке спортсменов - гиревиков, приводящей к повышенным риску спортивной болезни - перетренированности.

С учетом всех вышеприведенных факторов под наблюдением находилась экспериментальная, группа в количестве 59 спортсменов (табл. 1).

Контрольная группа состояла из 41 человека, тренирующаяся по обычной схеме.

Таблица 2 - Спортивные достижения в контрольной группе

Спортивные результаты в экспериментальной группе выше, чем в контрольной группе. Следовательно, технология подготовки в контрольной группе менее совершенна, чем в экспериментальной группе спортсменов, где не учитывалась количественная оценка функционального состояния центральной нервной системы по элементам подсистем, в частности сердечно-сосудистой системы.