Систематическая физиология. Частная физиология процессов и систем

Целью исследования явилось определение реактивности сердечно-сосудистой системы после скоростно-силовой нагрузки в условиях холода с учетом применения краткосрочного БОС-тренинга, направленного на увеличение общей вариабельности сердечного ритма (ВСР), у подростков в возрасте 14–15 лет и на следующий год (в 15–16 лет). Материалы и методы. Обследованы здоровые подростки мужского пола дважды с интервалом в 1 год: в 8-м классе (возраст 14–15 лет) и в 9-м классе (возраст 15–16 лет). Регистрировали показатели артериального давления (АД), ВСР до, сразу после нагрузки (прыжок с места троекратно на открытом холодном воздухе (t = –1…–10 °C)) и в восстановительный период. Участники экспериментальной группы в восстановительный период выполняли БОС-тренинг (3 мин) при помощи прибора «Варикард» (ООО «Рамена», Россия) с целью увеличения общей мощности ВСР; участники группы контроля находились в состоянии покоя. Результаты. У подростков 14–15 лет после физической нагрузки в условиях холода общая ВСР и симпатическая активность остались стабильными (p > 0,05), а в восстановительный период в группе БОС-тренинга происходило сильное снижение систолического АД и сохранение вагусной активности, в отличие от группы контроля. У подростков 15–16 лет после нагрузки был более выраженный подъем симпатической активности в сравнении с подростками 14–15 лет (p < 0,05); в группе БОС-тренинга снижение общей мощности ВСР было меньшим, чем в группе контроля, с сохранением вагусной активности. Таким образом, у подростков в возрасте 15–16 лет при скоростносиловой нагрузке на холоде более выражены симпатическая активность, снижение общей ВСР, чем в возрасте 14–15 лет. В восстановительном периоде после нагрузки краткосрочный БОС-тренинг на увеличение общей мощности ВСР способствует сохранению вагусной активности у подростков обоих возрастных этапов.

Учебное пособие к практическим занятиям по физиологии подготовлено в соответствии с учебным планом и учебной программой 2001 г. по специальности 030013 – «Физиология», направлению 032100 – «Физическая культура», а также требованиями Государственного стандарта высшего профессионального образования РФ в области физической культуры (2007). Руководство знакомит читателя с методическими подходами к изучению функционирования основных систем и функционального состояния организма человека в различных условиях его деятельности. Основная цель пособия – облегчить подготовку студентов к практическим, лабораторным и семинарским занятиям, помочь им в самостоятельной работе. Рекомендовано для студентов высших учебных заведений, а также учащихся и преподавателей учреждений среднего профессионального образования.

В монографии рассматриваются особенности развития координационных способностей учащихся средних классов с учетом функционального состояния их сенсорных систем. Авторами впервые представлены результаты комплексного исследования координационных способностей школьников средних классов разных возрастных групп - 11-12 и 13-14 лет. Представлена разработанная дифференцированная методика развития координационных способностей школьников 11-12 и 13-14 лет на уроках физической культуры, включающая специальные упражнения, направленные на совершенствование функций сенсорных систем. Экспериментально оценена эффективность разработанной методики. Исследованы взаимосвязи показателей отдельных координационных способностей школьников 11-14 лет. Одна из глав монографии посвящена исследованию роли проприоцептивной и вестибулярной сенсорных систем в формировании координации движения школьников, занимающихся спортом в школьной секции, в частности, спортивным ориентированием, предложена методика совершенствования проприоцептивной и вестибулярной сенсорных систем юных спортсменов.

Самыми распространенными неинфекционными болезнями во всем мире считают сердечно-сосудистые заболевания, в 80 % случаев обусловленные атеросклероз-ассоциированной патологией. Среди различных интерпретаций возникновения атеросклероза все большее внимание в исследовательском мире обращает на себя молодая теория микробного участия в процессе атеросклеротического поражения сосудов через механизм воспалительной реакции, нарушение метаболизма. Целью обзора является анализ современных теорий о влиянии микробиоты отдельных органов человека на артериальное русло. Изучены отечественные и иностранные источники, преимущественно за последние 5 лет. Большинство исследователей признают микробиоценоз отдельного органа или системы своеобразной метаболической «лабораторией», элементом эндокринной системы. Психологический стресс при смене образа жизни или переход на другой тип питания непосредственно влияют на таксономический состав микробиоты кишечника, характеризующийся четырьмя основными энтеротипами – Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes и Proteobacteria, дисбаланс соотношения которых приводит к развитию различных заболеваний. Воздействие эндотоксинов, изменение метаболизма этанола кишечными бактериями, продукция триметиламин-N-оксида микроорганизмами – лишь немногие из механизмов воспалительной реакции организма человека, представляющие собой связующее звено между дислипидемией, ожирением и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Диагностические задачи идентификации, вопросы культивации бактерий потенцируют интерес ученых многих стран не случайно. Известно, что только 10 % из всех микроорганизмов кишечника сегодня относятся к разряду культивируемых и 90 % – к таксонам некультивируемых бактерий. Поиск и внедрение скрининговых методов диагностики в повседневную клиническую практику будут способствовать раннему выявлению признаков дисбиоза у пациентов с атеросклеротическим поражением, а перспективные направления в терапии – созданию оптимальных условий для роста нормальной микробиоты.

Цель исследования – по показателям вариабельности ритма сердца оценить вклад вегетативной нервной системы в адаптивные возможности учащихся в процессе трудового обучения – при прохождении производственной практики. Изучена вариабельность ритма сердца у 44 юношей, обучающихся по специальности «Мастер строительных и отделочных работ». Согласно теории Я. Стреляу и в соответствии с типами личности по Айзенку, учащиеся были поделены на 2 группы – более адаптированные и менее адаптированные. Увеличение симпатического влияния после производственной практики наблюдалось у представителей обеих групп, однако у более адаптированных лиц эти изменения были выражены в меньшей степени, чем у менее адаптированных. Так, уменьшение среднего квадратичного отклонения у более адаптированных учащихся происходило на 51,7 %, в то время как у менее адаптированных – на 68,6 %; уменьшение коэффициента вариации – на 42,8 и 69,3 % соответственно. Индекс напряжения после производственной практики в группе более адаптированных составил 276, в группе менее адаптированных – 527,9. Увеличение гуморально-метаболических механизмов регуляции в большей степени происходило у более адаптированных учащихся (относительное значение мощности волн низкой частоты повысилось на 242,1 % в группе более адаптированных и на 137,5 % в группе менее адаптированных). После производственной практики изменения тонуса вегетативной нервной системы отмечены у лиц обеих исследуемых групп, однако в группе менее адаптированных учащихся показатели, свидетельствующие о симпатикотонии и уменьшении вариабельности ритма сердца, изменились в большей степени.

Исследование проведено на 5 высококвалифицированных стрелках из лука. Изучали процесс формирования функциональных синергий на уровне взаимодействия суставных углов, кинематических характеристик и на уровне согласованного функционирования мышечных групп, благодаря которым движения приобретают стандартную форму. Оценивали вариативность пространственно-временных параметров и электромиографических характеристик скелетных мышц в составе выявленных синергий как отражение процессов регуляции в ЦНС. Установлено, что в фазах «расширение» и «выпуск» бóльшая часть исследуемых мышц входят в мышечную синергию и имеют достоверную функциональную зависимость внутри нее. В этих же фазах выявлена существенная величина разброса значений биоэлектрической активности мышц. В структуре мышечных синергий несмысловых фаз движения, вероятно, происходит дифференцирование вклада активности отдельных мышц в целостное движение, что проявляется в разных величинах вариативности средней амплитуды их электромиограмм. Полученные данные свидетельствуют, что образование функциональных синергий на разных уровнях их организации, вне зависимости от целевой значимости фазы двигательного действия, является одним из механизмов, обеспечивающих успешную реализацию сложнокоординационного точностного двигательного действия. Для дальнейшего выяснения роли функциональных синергий в управлении такими движениями необходимо рассмотреть процесс их формирования на нейронном уровне, используя анализ взаимосвязей активности моторных отделов коры полушарий головного мозга и мышечной активности. Вероятно, для получения таких сведений будет полезным применение методов множественного регрессионного анализа и моделирования нейронных сетей.

Рецептор 1-го типа ангиотензина II реализует вазоконстрикторный эффект пептида, вследствие чего ген AGT2R1, кодирующий синтез данного рецептора, рассматривается как ген-кандидат формирования сердечно-сосудистой патологии, в т. ч. артериальной гипертензии. Наиболее изученным является полиморфизм А1166С в 3´-нетранслируемой области гена, наличие которого в геноме связывают с усилением экспрессии гена и развитием артериальной гипертензии. Литературные данные свидетельствуют, что исследования полиморфизма А1166С проводили в основном с участием людей с выявленной патологией сердечно-сосудистой системы, что не дает возможности оценить значимость ранних проявлений факторов риска у людей с данным полиморфизмом для прогноза и профилактики рассматриваемой патологии. В данном исследовании изучали влияние полиморфизма А1166С у молодых, практически здоровых людей – уроженцев Архангельской области на формирование факторов сердечно-сосудистого риска и уровень вазоактивных эндотелиальных факторов. Было выявлено, что наличие в геноме двух полиморфных аллелей (СС) сопровождается нестабильностью среднединамического давления при физической нагрузке, изменением адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы, свидетельствующим о функциональном напряжении сердечно-сосудистой системы. Выявлена ассоциация генотипа СС с гипертонической реакцией на дозированную физическую нагрузку, в основе которой лежит повышение периферического сопротивления. У носителей генотипа СС наблюдался дисбаланс вазоактивных эндотелиальных факторов, характеризующийся увеличением уровня вазоконстриктора эндотелина-1 и снижением индекса вазодилататор/вазоконстриктор. Полученные данные позволяют рассматривать генотип 1166СС гена AGT2R1 как предиктор развития сердечно-сосудистой патологии у молодых людей – уроженцев Архангельской области.

Рассмотрен характер изменения параметров центральной гемодинамики, вариабельности сердечного ритма и электроэнцефалограммы у 30 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 18–20 лет при кардиобиоуправлении с целью повышения резервов парасимпатической регуляции сердца, а также в условиях воздушного общего охлаждения. Испытуемые были разделены на две группы: проходившие сеанс кардиобиоуправления (n = 15) и контроль (n = 15). Электроэнцефалограмму регистрировали во время каждого этапа исследования на портативном электроэнцефалографе «Нейрон-Спектр-СМ», одновременно регистрировали вариабельность сердечного ритма, артериальное давление, частоту сердечных сокращений и температуру в правом слуховом проходе. Эксперимент включал пять этапов: I – пребывание в состоянии покоя при температуре +20 ºС; II – сеанс биоуправления параметрами вариабельности сердечного ритма (патент № 2317771) для группы кардиобиоуправления (для контрольной группы – пребывание в состоянии покоя); III – нахождение в условиях холодовой камеры при температуре –20 ºС в течение 10 мин; IV и V этапы после охлаждения – аналогичны I и II соответственно. Показано, что за время охлаждения температура тела испытуемых значимо снижалась в среднем на 2,2–2,7 ºС. Показатели центральной гемодинамики изменялись идентично в обеих группах лиц: артериальное давление значимо снижалось на II и V этапах, возрастало при охлаждении; частота сердечных сокращений значимо снижалась на III этапе, затем постепенно возрастала при согревании. У всех испытуемых при охлаждении показано снижение индекса напряжения регуляторных систем на фоне повышения общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма. Проведение предварительного сеанса кардиобиоуправления способствовало сохранению вагусных влияний на ритм сердца после холодового воздействия. Изменение амплитудно-частотных характеристик электроэнцефалограммы при охлаждении проявлялось усилением активности подкорковых регуляторных механизмов (значимое увеличение тета-активности); при этом у лиц из группы кардиобиоуправления выявлено усиление альфа-активности, а у лиц контрольной группы – снижение в 60 % случаев, что демонстрирует десинхронизацию основного ритма.

Максимальное использование функциональных ресурсов организма спортсмена для достижения спортивного результата, не оказывающего негативного воздействия на здоровье, является актуальной задачей медико-биологического обеспечения спортивной деятельности. Спортсмены с поражением опорно-двигательного аппарата (паралимпийцы) представляют собой особую категорию, у многих из них есть отличия в функционировании вегетативной нервной системы, обусловленные основным заболеванием. Актуален поиск методов и технологий совершенствования вегетативной регуляции деятельности паралимпийцев. Методы саморегуляции состояний, основанные на получении сигналов биологической обратной связи, представляют собой современную, неинвазивную, высокоэффективную технологию. Цель исследования – выявление особенностей регуляции вегетативных функций спортсменами-паралимпийцами в ходе курса игрового биоуправления. В работе использован программно-аппаратный комплекс «БОС-Лаб Профессиональный +». Применялся игровой сюжет «Ралли», входящий в программно-аппаратный комплекс «БОС-Пульс». Фотоплетизмографическим способом регистрировалась частота сердечных сокращений, также оценивались показатели вариабельности сердечного ритма. Выявлено, что успешность управления величиной кардиоинтервалов спортсменами с признаками врожденного нарушения опорно-двигательного аппарата (детский церебральный паралич), спортсменами с ампутациями конечностей и здоровыми спортсменами обеспечивается за счет разных компонентов вегетативной регуляции. У паралимпийцев отмечается увеличение общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма и усиление активности надсегментарных механизмов вегетативной регуляции, при этом у спортсменов с детским церебральным параличом снижается напряженность высокочастотных колебаний вариабельности сердечного ритма, а у спортсменов, имеющих ампутации конечностей, уменьшается активность симпатических влияний на ритм сердца и усиливается парасимпатикотония. Стратегия достижения успешности курса игрового биоуправления у паралимпийцев носит волнообразный характер, отмечаются длительный «период врабатывания» в первой половине курса, резкий процентный прирост успешности управления величиной кардиоинтервалов в середине курса и снижение прироста успешности по данному показателю к концу курса.

Проведено исследование церебрального энергообмена (с помощью 12-канального аппаратно-программного комплекса «Нейро-КМ») у молодых жителей Арктического региона. Установлено, что энергообмен головного мозга обследуемых характеризуется функциональной асимметрией церебральных энергетических процессов с правополушарным доминированием и выраженными значениями постоянного потенциала. Факторный анализ выявил взаимоотношения показателей энергообеспечения головного мозга. Первый фактор представлен распределением энергетических процессов в затылочных областях головного мозга, второй фактор свидетельствует о распределении энергетических процессов в право-лобных отделах мозга, третий фактор характеризует межполушарное взаимодействие. Представленные нейрофизиологические особенности распределения энергетических процессов являются проявлением успешной адаптации.

Учебное пособие написано в соответствии с учебной программой дисциплины «Физиология специализированных восприятий в спорте». Представленный в пособии комплекс лабораторных работ позволяет практически закрепить теоретические знания о процессах восприятия, их роли в спортивной деятельности, психофизике восприятий, восприятии пространства и времени, движения, овладеть умениями и навыками по исследованию и развитию процессов восприятия.

Представлен анализ литературы по вопросу физиологической роли про- и противовоспалительных цитокинов, преимущественно интерлейкина-6 (ИЛ-6) и интерлейкина-10 (ИЛ-10), в функционировании нервной системы на различных возрастных этапах развития организма с учетом среды обитания. Показано, что как дефицит, так и избыток секреции данных цитокинов в периферической крови и мозговых структурах организма человека и животных на ранних этапах онтогенеза определяет дальнейшее его когнитивное, эмоциональное развитие и риск развития патологии центральной нервной системы в перинатальный, постнатальный период, в подростковом и зрелом возрасте. Отмечены патологические состояния, возможную роль в реализации которых играют нейроиммунные нарушения, в том числе сформированные на ранних этапах онтогенеза: детский церебральный паралич, аутизм, шизофрения, синдром гиперактивности, депрессия, психозы, эпилепсия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, менингит, инсульт, сахарный диабет. Показана зависимость успешности биоуправления показателями нейровегетативной регуляции сердечной деятельности у людей от содержания у них в периферической крови ИЛ-6. Обобщены данные литературы о состоянии про- и противовоспалительных цитокинов в периферической крови у жителей Севера, их роли в формировании региональной патологии. Обозначена возможность адаптивной роли про- и противовоспалительных цитокинов на примере ИЛ-6 и ИЛ-10 как при формировании биоэлектрической активности головного мозга человека в подростковый период его развития, так и в целом на протяжении его жизни для поддержания гомеостаза организма в дискомфортной среде обитания.

Проведено исследование уровня постоянного потенциала (УПП) головного мозга у 108 иностранных студентов в возрасте от 18 лет до 21 года, прибывших из южных и умеренных широт и первый месяц проживающих на территории, приравненной к Крайнему Северу. Анализ распределения проводился путем картирования полученных с помощью монополярного измерения значений постоянного потенциала. Характеристики распределения УПП (межэлектродная и монополярные разности) сравнивались со значениями контрольной группы студентов-северян (110 чел.), родившихся и постоянно проживающих в условиях Архангельской области. Определены характерные особенности распределения УПП у иностранных студентов, такие как межполушарная асимметрия и повышение церебральных энергозатрат в большинстве отделов мозга. В результате корреляционного анализа выявлено наличие функциональных связей различных отделов головного мозга. В контрольной группе сильных корреляционных связей в 2 раза больше, чем в основной. Увеличение значений коэффициентов корреляции, а также общего числа корреляционных связей в контрольной группе свидетельствует о более жесткой и менее пластичной структуре взаимосвязей отделов головного мозга студентов-северян в сравнении с их сверстниками из стран южных и умеренных широт. В контрольной группе наибольшее число корреляционных связей зарегистрировано в правом полушарии, что указывает на его более напряженную работу у студентов, проживающих в условиях высоких широт.

Рассмотрены современные данные о роли метаболических и перекисных процессов в патогенезе сахарного диабета I типа. Представлены результаты исследований метаболического статуса лимфоцитов, состояния перекисных процессов и активности антиоксидантной системы в клетках и плазме крови у детей и подростков в зависимости от продолжительности, стадии компенсации заболевания и развития осложнений.

Составитель пособия акцентирует внимание на причинах и механизмах утомления, его диагностике, мерах борьбы с ним. В пособии рассматриваются вопросы питания, фармакологии, массажа, спортивного тейпа, физио- и гидротерапии и других средств реабилитации, комплексное применение которых является залогом эффективности тренировочного процесса.

Учебное пособие к практическим занятиям по физиологии подготовлено в соответствии с учебным планом и учебной программой 2001 г. по специальности 030013 – «Физиология», направлению 032100 – «Физическая культура», а также требованиями Государственного стандарта высшего профессионального образования РФ в области физической культуры (2007). Руководство знакомит читателя с методическими подходами к изучению функционирования основных систем и функционального состояния организма человека в различных условиях его деятельности. Основная цель пособия – облегчить подготовку студентов к практическим, лабораторным и семинарским занятиям, помочь им в самостоятельной работе.