5.1. Типы высшей нервной системы по И. П. Павлову
И. П. Павлов выделил четыре типа высшей нервной системы:
– Первый тип – это сильный, уравновешенный и подвижный тип. Он характеризуется уравновешенностью и большой подвижностью обеих фаз деятельности коры головного мозга – возбуждения и торможения.
– Второй тип это – сильный, уравновешенный, инертный тип. Отличается малой подвижностью и инертностью обеих фаз.
– Третий тип – это сильный, неуравновешенный тип с преобладанием фазы возбуждения.
– Четвертый тип – это слабый тип. Отличается слабостью обеих фаз – возбуждения и торможения.
И. П. Павлов отмечал, что данные четыре основных типа не исчерпывают всего многообразия существующих вариантов нервной деятельности человека, кроме ярко выраженных проявлений типологических особенностей, имеется множество промежуточных, переходных форм.
Типологические особенности нервной системы человека наряду с характеристиками нервных процессов зависят от особенностей взаимодействия первой и второй сигнальной систем. По характеру взаимодействий первой и второй сигнальной систем И. П. Павлов выделил следующие типы нервной деятельности:
– Мыслительный тип. Данный тип отличается преобладанием второй сигнальной системы над первой, что обуславливает у него преимущественное развитие отвлеченного, абстрактного мышления.
– Художественный тип. Данный тип имеет хорошо развитую первую сигнальную систему, способствующую яркости и живости восприятий.
– Средний тип. Данный тип характеризуется равноценным развитием обеих сигнальных систем.
При спортивной деятельности индивидуальные особенности нервной системы определяют характер формирования и упрочения двигательных навыков, эффективность развития у него двигательных качеств.
В процессе спортивной тренировки нарастает сила и подвижность нервных процессов и увеличивается их уравновешенность (Васильева В. В., 1961).
5.2. Вегетативная нервная система
Вегетативная нервная система – это часть нервной системы. Вегетативная нервная система – это совокупность эфферентных нервных клеток спинного и головного мозга, а также клеток особых узлов (ганглиев), иннервирующих внутренние органы. Высшим регулятором вегетативных функций является гипоталамус.
Вегетативная нервная система осуществляет адаптационную и трофическую регуляцию функции внутренних органов в соответствии с изменениями внешней и внутренней среды. Она иннервирует все системы (сердечно-сосудистую, эндокринную и т. д.) и органы человека, включая скелетную мускулатуру. Вегетативная нервная система подразделяется на два отдела – симпатический и парасимпатический.
Симпатическая нервная система – это часть вегетативной нервной системы. Симпатический отдел нервной системы повышает уровень функционирования, мобилизует его скрытые функциональные резервы, активирует деятельность мозга, повышает защитные реакции, запускает гормональные реакции. Особенное значение имеет симпатическая система при развитии стрессовых состояний, в наиболее сложных условиях жизнедеятельности. Это адаптационнотрофическая функция симпатической нервной системы. Медиатором симпатической нервной системы является норадреналин.
Парасимпатическая нервная система – это часть вегетативной нервной системы. Деятельность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы направлена на текущую регуляцию функционального состояния, на поддержание постоянства внутренней среды – гомеостаза. Данный отдел обеспечивает восстановление различных физиологических показателей, резко измененных после напряженной мышечной работы, пополнение израсходованных энергоресурсов. Медиатором парасимпатической системы является ацетилхолин, он оказывает определенное антистрессорное воздействие.
Под влиянием длительных, систематических, рациональных тренировочных занятий изменяется функциональное состояние вегетативной нервной системы.
У спортсменов, тренирующих качество выносливости, в покое отмечается выраженное преобладание тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Это проявляется уменьшением ЧСС, понижением АД, уменьшением частоты дыхания, что обеспечивает экономичность деятельности кардиореспираторной системы в состоянии покоя. Во время тренировки у спортсменов отмечается выраженное преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, что способствует лучшей адаптации спортсменов.
В состоянии перетренированности у спортсменов нарушается оптимальное соотношение симпатического и парасимпатического отделов нервной системы – отмечается преобладание тонуса симпатического отдела.
Методы оценки вегетативной нервной системы.
1) Оценка вегетативного индекса Кердо (ВИК)
где: Д – диастолическое артериальное давление;
Р – ЧСС в 1 минуту.
При полном равновесии ВИК=0;
Нормальные значения ВИК: «от -3 до +3»;
ВИК = «+4 и >» – преобладает симпатическая нервная система;
ВИК = «-4 и <» – преобладает парасимпатическая нервная система.
Допустимые величины ВИК в пределах «от – 15 до + 15», при этом говорят, что об уравновешенности симпатических и парасимпатических влияний.
>16 – симпатикотония;
> 31 – выраженная симпатикотония;
< 16 – парасимпатикотония;
< 31 – выраженная парасимпатикотония.
2) Дермографизм (кожно-сосудистая реакция).
Дермографизм – это изменение окраски кожи при механическом ее раздражении. Для того, чтобы вызвать местный дермографизм по коже проводят тупым концом предмета.
Появление белой полоски на коже через несколько секунд означает белый дермографизм (побледнение связано со спазмом капилляров). Белый дермографизм характеризует повышенную возбудимость симпатической нервной системы, вызывающую сужение сосудов кожи.
Появление красной полоски на коже через несколько секунд означает красный дермографизм (покраснение связано с расширением капилляров). Красный дермографизм характеризует повышенную возбудимость парасимпатической нервной системы, вызывающую расширение сосудов кожи.
Появление розовой полоски на коже через несколько секунд означает, что симпатическая и парасимпатическая системы находятся в равновесии.
3) Методы определения состояния вегетативной системы основаны на том, что ее отделы: симпатический и парасимпатический противоположно влияют на функции отдельных органов, в частности на сердце. Функциональной нагрузкой, вызывающей изменение активности одного из отделов вегетативной нервной системы и, в частности, частоты сердечных сокращений, служит перемена положения тела в пространстве.
а) Ортостатическая проба.
Ортостатическая проба определяет функциональное состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы. Ортостатическая проба предназначена для того, чтобы оценить участие симпатической нервной системы в вегетативном обеспечении деятельности.
Проба основана на том, что тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы и соответственно частота сердечных сокращений увеличивается при переходе из горизонтального положения в вертикальное положение.
Ортостатическая проба проводится следующим образом: спортсмен отдыхает в течение 10–15 минут, затем в течение 15 секунд подсчитывают частоту пульса, далее обследуемый встает и в течение первых 15 секунд после перехода в вертикальное положение подсчитывают частоту пульса. Учащение пульса, пересчитанное на 1 минуту, при нормальном тонусе и возбудимости симпатической нервной системы не должно превышать 12–18 ударов. Увеличение частоты пульса меньше чем на 12 свидетельствует о снижении тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. Увеличение частоты пульса больше чем на 18 ударов свидетельствует о повышении тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы.
б) Клиностатическая проба.
Клиностатическая проба определяет функциональное состояние парасимпатической нервной системы. Проба основана на том, что при переходе из вертикального положения в горизонтальное повышается тонус парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, что проявляется в уменьшении сердечных сокращений.
Клиностатическая проба проводится следующим образом: спортсмен из вертикального положения переходит в горизонтальное положение. При этом происходит уменьшение частоты пульса на 6 – 12 ударов в перерасчете на 1 минуту. Уменьшение частоты пульса больше, чем на 12 свидетельствует о повышении тонуса парасимпатического отдела нервной системы. Уменьшение частоты пульса меньше чем на 6 ударов свидетельствует о снижении тонуса парасимпатического отдела нервной системы.
5.3. Координационная функция нервной системы
Координационная функция создается согласованной работой коры головного мозга, подкорковых образований, мозжечка, вестибулярного и двигательного анализаторов. Координационная функция нервной системы совершенствуется при систематических рациональных занятиях физической культурой и спортом. Переутомление приводит к расстройству координации.
Для определения координационной функции нервной системы используют статические и динамические координационные пробы.
1) Статическая координация оценивается с помощью пробы Ромберга.
Проба Ромберга основана на определении способности человека сохранять равновесие при отсутствии коррекции со стороны зрительного анализатора.
Различают простой, усложненный и сложный вариант пробы Ромберга.
Простой вариант пробы Ромберга: спортсмен стоит на двух ногах, стопы при этом соединены, руки вытянуты вперед, пальцы раздвинуты без напряжения, глаза закрыты.
Усложненный вариант пробы Ромберга: спортсмен стоит на двух ногах, поставленных на одной прямой, руки вытянуты вперед, пальцы раздвинуты без напряжения, глаза закрыты.
Сложный вариант пробы Ромберга: спортсмен стоит на одной ноге, подошвенная поверхность другой ноги приставлена к коленной чашечке опорной ноги, руки при этом вытянуты вперед, пальцы раздвинуты без напряжения, глаза закрыты.
При всех вариантах пробы оценивают:
– длительность сохранения равновесия;
– степень устойчивости (стоит неподвижно или покачивается);
– тремор (дрожание) век и пальцев рук.
Оценка статической координации:
– Хорошо: при сохранении твердой устойчивости позы в течение 60 секунд и более при отсутствии тремора век и пальцев рук.
– Удовлетворительно: время удержания позы – 60 секунд, наблюдается покачивание, небольшой тремор век и пальцев рук.
– Неудовлетворительно: поза удерживается меньше 60 секунд.
Между тренированностью и устойчивостью положения тела в пространстве установлена прямая связь: чем лучше тренированность, тем стабильнее положение тела, с ухудшением тренированности увеличиваются колебания тела, амплитуда тремора пальцев рук (Смоленский А. В., 2011).
2) Динамическая координация оценивается с помощью пальценосовой пробы.
Спортсмен с закрытыми глазами должен полностью отвести правую руку в сторону, а затем быстро дотронуться указательным пальцем до кончика своего носа, затем пробу повторяют левой рукой. В норме отмечается точное попадание. В норме движения быстрые, плавные, точные. Неуверенные, неточные движения и дрожание кисти при выполнении пробы свидетельствуют о нарушении динамической координации. При нарушении координации, при приближении к кончику носа, более резко и отчетливо появляется дрожание пальца или всей кисти и руки. Нарушение динамической координации может наблюдаться у спортсменов, перенесших черепно-мозговые травмы.
5.4. Анализаторы
Понятие анализатор предложил И. П. Павлов. Анализаторы – это образования центральной и периферической нервной системы, осуществляющие восприятие и анализ информации о тех явлениях, которые происходят как в окружающей организм среде, так и внутри самого организма.
Рецепторы – это специализированные чувствительные образования, приспособленные для восприятия адекватных для организма стимулов (раздражителей). В научной литературе используется также понятие «сенсорные рецепторы» для обозначения рецепторов, обеспечивающих чувствительность организма.
Чувствительность – это способность организма воспринимать различного рода раздражения, поступающие из окружающей или внутренней среды, и отвечать на них дифференцированными формами реакций.
5.4.1. Оценка вестибулярного анализатора
Вестибулярный анализатор – это нейродинамическая система, осуществляющая восприятие и анализ информации о положении тела в пространстве.
При систематических и рациональных занятиях физической культурой функциональное состояние вестибулярного анализатора улучшается. Недостаточность функции данного анализатора у спортсменов проявляется в виде головокружения, тошноты при выполнении физических упражнений, связанных с наклонами головы, вращательными движениями головы и туловища и т. д.
Для оценки состояния вестибулярного анализатора используется вращательная проба Яроцкого. Она выполняется в положении стоя с закрытыми глазами и заключается в непрерывном, круговом движении головой в одном направлении в темпе 2 оборота в 1 секунду до потери равновесия. Для предотвращения падения спортсмена необходимо стоять рядом. Длительность сохранения равновесия определяется по секундомеру.
Функциональное состояние вестибулярного аппарата оценивают по времени сохранения равновесия при выполнении данной пробы:
– сохранение равновесия в течение 40 секунд и более – хорошее функциональное состояние вестибулярного анализатора;
– сохранение равновесия в течение 20–30 секунд – удовлетворительное функциональное состояние вестибулярного анализатора;
– сохранение равновесия меньше 20 секунд – неудовлетворительное функциональное состояние вестибулярного анализатора.
Спортсмены сохраняют равновесие в течение 90 секунд и более, что свидетельствует о высоком функциональном состоянии вестибулярного анализатора у спортсменов.
От функционального состояния двигательного анализатора зависит ориентирование в пространстве и устойчивость равновесия тела спортсмена. Это особенно важно в сложнокоординационных видах спорта (фигурное катание, спортивная гимнастика, художественная гимнастика, акробатика, прыжки с трамплина, прыжки в воду и др.).
Функциональное состояние вестибулярного анализатора улучшается при тренировках.
5.4.2. Оценка двигательного анализатора
Двигательный анализатор – (кинестетический, проприоцептивный) – дает организму информацию об изменении положения конечностей и всего тела в пространстве, а также о скорости и направлении движений частей тела.
Мышечно-суставное чувство – включает в себя кинестетическую чувствительность и проприоцептивную чувствительность, обеспечивающих координированные движения. Кинестетическая чувствительность обеспечивает оценку мышечных усилий, проприоцептивная чувствительность обеспечивает восприятие изменения положения конечностей и всего тела в пространстве.
1) Оценка кинестетической чувствительности двигательного анализатора.
Проводится с помощью метода динамометрии. Спортсмен измеряет максимальную силу кисти. Затем под контролем зрения спортсмен 4 раза должен сжать динамометр с силой, равной половине максимального усилия. Далее спортсмен воспроизводит это усилие 4 раза, но без контроля зрения. Определяют степень отклонения выполненного усилия по отношению к контрольному. Данная степень отклонения, выраженная в процентах, является мерой оценки кинестетической чувствительности. Для нормального состояния кинестетической чувствительности характерна степень отклонения не более 20 %.
2) Оценка проприоцептивной чувствительности двигательного анализатора.
Спортсмен в положении стоя отводит руку на 90 градусов и сгибает ее в локтевом суставе на заданный по угломеру угол под контролем зрения. Данные отведения на заданный угол повторяются 4 раза под контролем зрения. Далее спортсмен воспроизводи эти движения без контроля зрения.
Определяется точность сгибания. Для нормального состояния проприоцептивной чувствительности характерна степень отклонения не более 10 %.
Спортивные тренировки способствуют совершенствованию двигательного анализатора.
5.4.3. Оценка зрительного анализатора
Зрительный анализатор – это сложная система оптических и глазодвигательных центров и их связей, обеспечивающая восприятие, анализ и интеграцию зрительных раздражителей.
Для оценки функционального состояния зрительного анализатора в первую очередь определяют остроту зрения и поля зрения.
1) Острота зрения – это мера способности глаза обнаруживать, различать и узнавать объекты на окружающем фоне.
Острота зрения определяется с расстояния 5 метров с помощью специальных таблиц С. С. Головина и Д. А. Сивцева. Стандартная таблица содержит 10–12 рядов знаков, размеры которых уменьшаются сверху вниз. Таблица должна быть хорошо освещена. За норму принимают (острота зрения 1) принимают такую остроту зрения, при которой с этого расстояния обследуемый способен различать 10 строку.
Рефракция глаза – это преломляющая сила оптической системы глаза, выраженная в диоптриях.
Различают следующие аномалии рефракции:
а) Миопия.
Миопия – (близорукость) – один из видов аномалий рефракции глаза, при котором параллельные лучи света, попадающие в глаза, после преломления сходятся в фокусе не на сетчатке, а впереди нее. При этой аномалии рассматриваемый предмет хорошо виден только на близком расстоянии.
б) Гиперметропия.
Гиперметропия – (дальнозоркость) – один из видов аномалий рефракции глаза, при котором параллельные лучи света, попадающие в глаза, после преломления сходятся в фокусе не на сетчатке, а позади нее.
Пресбиопия – это ослабление преломляющей силы оптической системы глаза в основном за счет изменения аккомодации при рассматривании предмета на близком расстоянии, наступающее в возрасте после 40 лет.
2) Поля зрения – это часть пространства, видимая при неподвижном положении глаза.
Поля зрения оцениваются отдельно для каждого глаза. Уменьшение границ полей зрения может наблюдаться при утомлении зрительного анализатора.
3) Также необходимо проводить у спортсменов:
а) Осмотр глазного дна для выявления патологических изменений.
Глазное дно – это видимая при офтальмоскопии внутренняя поверхность глазного яблока: диск зрительного нерва, сетчатка с центральной артерией и центральной веной и сосудистая оболочка. Оценивается состояние диска зрительного нерва, сетчатки, сосудов глазного дна.
б) Измерение внутриглазного давления.
5.4.4. Оценка кожного анализатора
Кожный анализатор оценивается путем определения болевой, температурной, тактильной чувствительности на симметричных участках тела. Показатели кожного анализатора играют большую роль в диагностике различных видов патологии.
5.5. Теппинг-тест
Теппинг – тест – это исследование лабильности (подвижности) нервной системы. Тест предложен Ильиным. Лабильность – это количество нервных импульсов, которое проводит нервное волокно в единицу времени.
Лабильность (функциональная подвижность) – это скорость протекания процесса возбуждения в нервной и мышечной ткани. Термин предложен Н. Е. Введенским. Характеризует скоростные функции ткани.
Лабильность определяется измерением максимальной частоты движения кисти. Такую частоту узнают по количеству точек, проставленных на бумаге за 40 секунд (по 10 секунд в каждом из четырех, предварительно пронумерованных прямоугольников размером 6 х 10 см). Сидя за столом, по команде начинают с максимальной частотой ставить точки (для облегчения подсчета ставят точки, делая концентрические движения рук). Через каждые 10 секунд по команде без паузы переносят руку на следующий прямоугольник, продолжая выполнять движения с максимально доступной частотой. По истечению 40 секунд по команде «Стоп!» работа прекращается. При подсчитывании точек, чтобы не сбиться, ведут карандаш от точки к точке, не отрывая его от бумаги.
Показателями функционального состояния двигательной сферы является максимальная частота в первые 10 секунд и ее изменения в течение остальных трех 10-секундных периодов.
Оценка лабильности:
– 70 точек за первые 10 секунд и выше – лабильность хорошая
– 50–69 точек – удовлетворительная лабильность
– меньше 50 точек – неудовлетворительная (низкая) лабильность.
Оценка устойчивости лабильности (разность между лучшим и худшим результатом):
– если не более 5, то лабильность устойчивая, хорошая
– если от 6 до 15, то устойчивость лабильности удовлетворительная
– если более 16, устойчивость – неудовлетворительная.
Постепенно снижающаяся частота движения указывает на недостаточную функциональную устойчивость, а ступенчатое возрастание частоты до нормального уровня или выше свидетельствует о недостаточной лабильности двигательной сферы. У спортсменов, в тренировке которых преобладают упражнения, вырабатывающие быстроту и ловкость, максимальная частота движений больше, чем у спортсменов, работающих главным образом над развитием выносливости.
5.6. Инструментальные методы исследования нервной системы
1) Электроэнцефалография (ЭЭГ).
Электроэнцефалография – метод графической регистрации биоэлектрической активности головного мозга. Электроэнцефалография в спортивной медицине применяется для оценки функционального состояния центральной нервной системы спортсменов, а также у спортсменов после черепно-мозговых травм.
Электроэнцефалограмма – это графическая запись электрической активности коры головного мозга. ЭЭГ отражает функциональную активность головного мозга.
2) Электромиография (ЭМГ).
Электромиография – это метод графической регистрации биоэлектрической активности мышц.
Электромиограмма – это графическая запись электрической активности мышцы. Запись биопотенциалов производится в состоянии покоя, т. е. при максимальном расслаблении мышц, во время выполнения физических упражнений и статических напряжений. Характеристика электромиограммы делается в первую очередь по амплитуде и частоте.
Высокое функциональное состояние нервно-мышечной системы характеризуется способностью к быстрому сокращению мышц и удержанию высокого ритма сокращений. При утомлении мышцы амплитуда и частота биопотенциалов уменьшается.
Метод электромиографии дает возможность определить латентное время напряжения (ЛВН) и латентное время расслабления (ЛВР), т. е. время, от начала действия раздражителя до ответной реакции мышцы. При улучшении функционального состояния нервно-мышечной системы у спортсменов показатели ЛВН и ЛВР уменьшаются и сближаются.
Электромиография является объективным методом исследования восстановления функции опорно-двигательного аппарата и нервно-мышечной системы спортсменов после травм.
3) Миотонометрия – это метод измерения тонуса мышц.
Проводится с помощью миотонометра, он оценивает сопротивление, которое оказывает мышца при погружении в нее щупа прибора. Величина тонуса выражается в условных единицах – миотонах.
Измерение тонуса мышц производится в симметричных точках, сначала при максимальном расслаблении исследуемой мышцы (тонус расслабления), а затем при ее максимальном сокращении (тонус напряжения). Таким образом оценивается способность мышц к сокращению и расслаблению.
Одним из показателей функционального состояния нервно-мышечной системы является амплитуда (разность между тонусом напряжения и тонусом расслабления). Хорошее функциональное состояние характеризуется тонусом напряжения выше 70 миотон и амплитудой в 35–40 миотон.
Улучшение функционального состояния сопровождается увеличением сократительной функции мышц, что проявляется в увеличении тонуса напряжения и уменьшении тонуса расслабления. Одновременно происходит «сглаживание» функциональной ассиметрии (разница показателей справа и слева), что является показателем повышения мышечной работоспособности.
Изменения показателей миотонометрии до и после физической нагрузки свидетельствуют о степени утомления нервно-мышечной системы и времени восстановления ее функции.
4) Компьютерная томография (КТ) – это метод диагностики, основанный на рентгеновском излучении. В настоящее время КТ (послойная и объемная) – один из наиболее распространенных методов визуализации патологических процессов.
5) Магнитно-резонансная томография (МРТ)).
Магнитно-резонансная томография – это новый и наиболее информативный метод лучевой диагностики, он основан на принципе возникновения ядерно-магнитного резонанса. Метод позволяет получать контрастное изображение мягких тканей и выявлять даже очаги патологически измененной ткани, плотность которой не отличается от плотности нормальной ткани.