73499-1 (Спортивная деятельность в информационно-вероятностной интерпретации)

Спортивная деятельность в информационно-вероятностной интерпретации

Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Н.Н. Алфимов, Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор А.С. Солодков, Кандидат медицинских наук, доцент П.Н. Морозько, Санкт-Петербургская государственная академия физической культуры им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург

Спортивная деятельность представляет собой вид труда, включающий в себя коллективные и индивидуальные компоненты, совокупность которых можно рассматривать с социально-гуманитарных, психолого-педагогических и медико-биологических позиций. Конечный результат этой деятельности - спортивная победа или достигнутый рекорд и носит вероятностный характер, при этом и тренировочный процесс, и спортивные соревнования совершаются в экстремальных условиях.

Условия, которые формируют стрессовую ситуацию в спорте, можно рассматривать как влияние социально-экономических, природно-экологических, биологических и психоэмоциональных стресс-факторов (СФ). Первые два компонента находятся вне организма спортсмена, и их необходимо относить к экстремальным воздействиям внешней среды. Биологические СФ обусловлены морфофункциональными особенностями организма человека, а психоэмоциональные - уровнем развития у спортсмена физических, психических и профессионально-прикладных качеств, важных в конкретной спортивной деятельности.

Реакция организма спортсмена на воздействие СФ проявляется в возникновении целого ряда функциональных изменений, которые формируют комплексный стресс-синдром (КСС). Содержание КСС универсально по своему генезу; он включает в себя как неспецифические реакции общего адаптационного синдрома (ОАС), так и специфический синдром (САС). ОАС возникает при воздействии разнообразных раздражителей, САС отражает влияние конкретного СФ [11]. Универсальность развития КСС проявляется в установленной Г. Селье смене фазовых состояний различных систем организма под влиянием САС. Развитие КСС осуществляется во времени и проходит фазы тревоги, резистентности и истощения. "Любая активность, - подчеркивает Г. Селье, - приводит в действие механизм стресса. Но пострадает ли при этом сердце, почки, желудочно-кишечный тракт или мозг, зависит в значительной мере от случайно обусловливающих фактов. В организме, как и в цепи, рвется слабейшее звено, хотя все звенья одинаково находятся под нагрузкой" [11].

Высказанное Г. Селье положение имеет важное значение для оценки влияния мышечной деятельности на организм спортсмена. Во-первых, она должна быть построена на информационной основе, так как эти ее свойства присущи любому виду взаимодействия, в том числе взаимосвязям организма с окружающей средой и между различными органами и системами. Во-вторых, влияние спортивной деятельности на организм человека носит вероятностный характер, поскольку именно вероятность является численной характеристикой случайного процесса. Поэтому только такая методология присуща кибернетическому подходу к исследованию явлений, свойственных спортивной деятельности. Далее рассмотрим более конкретно информационный подход к анализу спортивной деятельности.

Материальным носителем информации являются сигналы, представляющие собой измененное состояние материального объекта, которое осуществляется по заранее определенным правилам, т.е. посредством кодирования. Благодаря кодированию возможно отвлечься от реального, размерного представления конкретно выбранных констант, характеризующих СФ среды и КСС, а затем оперировать этими показателями как безразмерными величинами.

На основе кибернетического подхода Н.Н. Алфимовым [2 - 4] был разработан алгоритм информационно-вероятностного метода, с помощью которого представилось возможным определять вероятность сохранения здоровья и спортивной формы в условиях воздействия реальных или прогнозируемых СФ среды или же, исходя из конкретных показателей КСС, оценивать надежность функционального состояния отдельных физиологических систем и всего организма в целом. Алгоритм использования информационно -вероятностного метода может быть представлен следующим образом:

1. Кодирование показателей. В основу кодирования показателей положены два правила: а) закодированный показатель должен представлять собой безразмерную величину; б) изменение показателей при отклонении от их нормальной (стандартной) величины должно происходить в одном направлении: от точки отсчета - в сторону их возрастания (за норматив принята единица - 1). С целью соблюдения первого правила кодирования (т.е. чтобы закодированный показатель представлял собой безразмерную величину) применяется следующий методический прием. Отобранные показатели (обозначим их как Ф1, Ф2, Ф3, … Фn) сопоставляются с величинами, которые приняты для этих констант нормативными (контроль, нормальные физиологические константы). Используемые показатели должны обладать эколого-патогенетической сравнимостью, нормативной специфичностью и физиологической фундаментальностью. Обозначим нормативные значения через Н1, Н2, Н3, … Нn. Для каждой взятой величины находится отношение Ф/Н. Величина этого отношения будет показателем его качества (Пк). Поскольку в качестве условия кодирования принято, что Пк должен быть больше единицы (Пк=Ф/Н>1), то если отношение Ф/Н меньше единицы, тогда Пк рассчитывается по формуле: Пк=2-Ф/Н (1). Если величина Н дается в пределах "от" и "до" и фактическая величина Ф находится в этих параметрах, принимается, что Ф=Н и тогда Пк=1. Если Ф отличается от этих пределов в меньшую сторону, за норму Н берется нижняя граница, если в большую - принимается его верхний предел. При условии, что величина Ф отличается от принятого норматива Н в лучшую с физиолого-гигиенических позиций сторону, принимается, что Ф=Н и Пк=1. В случае, когда фактическая величина Ф и нормативная величина Н приводятся в описательной форме, например "слабо", "заметно", "отчетливо", "резко выражено", используется балльная оценка: норма равна 1 баллу, "слабо" - 1,25 балла, "заметно" - 1,5 балла, "отчетливо" - 1,75 балла, "резко выражено" - 2 балла.

2. Расчет промежуточных величин Пс и Кп. Определив для каждого значения его показатель качества (Пк), находим их среднюю величину (Пс) по формуле: Пс=SПк/n (2), где n - число показателей, SПк - сумма рассчитанных Пк. По формуле вычисляется промежуточная величина Кп: Кп=(Пс+П м)/2 (3), где Пм - максимальное значение из найденных величин Пк. Если величины Пм равны или имеется несколько одинаковых их значений, то в формулу (3) вводится только одна из них.

3. Расчет функциональной надежности (Рф). Данный критерий спортивной деятельности учитывает морфофункциональную особенность организма спортсмена (Рфо) и уровень профессионально-прикладной спортивно-технической подготовленности (Рфп). Величина функциональной надежности Рф находится по номограмме 1 с помощью величины Х, которая определяется по формуле: Х=Кп - 1 (4). Выражение (Кп - 1) может быть больше 0,5, и тогда в формулу (4) вводится коэффициент 0,2125, и она приобретает следующий вид: Х=0,2125(Кп - 1) (5). Найденные таким образом величины (с помощью формул 4 или 5) характеризуют уровень надежности функциональных систем организма (табл.1).

В качестве примера приведем оценку состояния функциональных систем организма лыжников-гонщиков по результатам исследования биохимических показателей крови до нагрузки, сразу после ее окончания и через 4 ч восстановительного периода (И.П. Скернявичус с соавт., 1979). Оцениваемые константы, их нормативные и реальные величины, расчет показателей качества представлены в табл. 2. Для расчета использовались приведенные выше формулы (1) - (4). Далее величины Рф сравниваются с коэффициентами функциональной надежности (номограмма 2): сразу после нагрузки величины Рф находятся в зоне "весьма ненадежного" функционального состояния (пунктирная линия N2) - Рф=0,45; через 4 ч после нагрузки произошло восстановление функциональной надежности (пунктирная линия N1) - Рф=0,75, что соответствует надежному (устойчивому) уровню (см. табл. 1).

Таблица 1. Функциональная надежность системы организма

Рис. 1. Определение функциональной надежности (Рф)

Наблюдения за динамикой функционального состояния моряков, выполненные А.С. Солодковым и В.В. Бердышевым [17], дали возможность авторам прийти к заключению о том, что длительное напряжение защитных сил организма в ряде случаев приводит к развитию дизадаптационных расстройств. Последнее проявляется в нарастающем снижении физической и умственной работоспособности, ослаблении неспецифической резистенстности, ухудшении функциональных возможностей физиологических систем организма. Эти обстоятельства определяют необходимость учета расхода адаптационной энергии, поскольку от ее наличия зависит сохранение функциональных возможностей организма при нагрузках, связанных со спортивной деятельностью [16]. Очевидно, чем больше израсходовано адаптационной энергии на поддержание функциональных возможностей и чем меньше ее осталось, тем выше вероятность срыва адаптации. С этих позиций вероятность сохранения функциональных резервов и возможность их срыва характеризуют несовместные (дизадаптационные) реакции [2-4, 15].

Как известно, сумма вероятностей несовместных событий равна единице (формула 6): Рфо+Рфос =1 (6), где Рфо - вероятность сохранения функциональных возможностей организма, Рфос - вероятность их срыва. Из выражения (6) можно заключить, что Рфос=1-Рфо . Поскольку сохранение функциональных возможностей организма является непременным условием спортивной деятельности и оно обусловлено расходом адаптационной энергии, по мере ее расхода возникает вероятность срыва этих возможностей. Поэтому представляется целесообразным использовать данную вероятность в качестве показателя расхода адаптационной энергии. С этой целью для измерения расхода адаптационной энергии может быть применена формула сложения вероятности двух несовместных событий и на ее основе построена номограмма расхода адаптационной энергии (рис. 2). Пунктирной линией N1 на рис. 2 показан расход адаптационной энергии сразу после нагрузки (см. табл. 2), а пунктирной линией N2 - ее расход через 4 ч после окончания нагрузки.

Рис. 2. Определение расхода адаптационной энергии (Ар):

Ар - расход адаптационной энергии, %

Рф - вероятность сохранения функциональных возможностей организма

N1 - расход Ар сразу после нагрузки

N2 - расход Ар через 4 ч после нагрузки

Таблица 2. Показатели функциональной надежности лыжников (по И.П. Скернявичус и др., 1979)

Как видно из рис. 2, сразу после нагрузки было израсходовано более половины адаптационной энергии. Через 4 ч после окончания нагрузки произошли компенсационные процессы, направленные на восстановление функциональной надежности физиологических систем организма. На поддержание этого уровня функционирования также требуется расход адаптационной энергии, и он оказался несколько выше 30%. Острое падение функциональной надежности, которое наблюдалось сразу после нагрузки, и ее последующее быстрое восстановление говорят о том, что надежность систем, обеспечивающих регуляцию функций организма, исключительно высока, в то время как надежность входящих в его состав отдельных элементов оказывается достаточно низкой [10]. Высокая надежность биологической системы кроме морфологической избыточности ее конструкции обеспечена еще множественностью и дублированием физиологических связей, регулирующих одну и ту же функцию [9].