Електрична активність кори мозку в динаміці уявного уявлення і психомоторних дій - електроенцефалограма і функціональні стану людини

ЕЛЕКТРИЧНА АКТИВНІСТЬ КОРИ МОЗКУ В ДИНАМІЦІ уявне представлення І РЕАЛЬНОГО ВИКОНАННЯ психомоторну дію

ЕЕГ-показники ідеомоторного виконання рухових навичок на провідну і незнаючим боку

У дослідженнях, результати яких представлені в даному розділі, взяли участь 43 людини, тривалий час використовують ідеомоторного тренування в спортивній практиці (по 8 осіб представників важкої атлетики, боротьби, стрільби, баскетболу та 11 осіб - представників карате).
Порівняння єлектрографических характеристик, які формуються при уявному відтворенні рухових навичок на провідну і незнаючим сторону, показало, що в обох випадках ці дії спортсменів супроводжувалися десинхронізацією ЕЕГ спокою. При цьому було виявлено суттєві відмінності у розподілі потужності дельта-, тета-, альфа-, бета-1 і бета-2-частот ЕЕГ всіх досліджуваних областей.
Так, уявне відтворення навички на провідну сторону у стрільців, баскетболістів і важкоатлетів призводило до сімметрізаціі активності зорових областей кори в усіх п`яти ЕЕГ-діапазонах (-0,10 lt; Кас lt; + 0,12). У борців симетрія спостерігалася лише в низькочастотної частини спектра (дельта і тета), а в альфа-, бета-1 і бета-2-діапазонах частот мала місце правостороння асиметрія (0,33 lt; Кас lt; 0,67). У каратистів у всіх діапазонах ЕЕГ-частот відзначалася правобічна асиметрія (0,30 lt; Кас lt; 0,65).

При ідеомоторним виконанні навичок на незнаючим (ліву) сторону у баскетболістів і борців спостерігалася симетрія потужності ЕЕГ в дельта- і тета-діапазонах частот, а на альфа-, бета-1 і бета-2-частотах у них і у всіх діапазонах - у представників інших видів спорту відзначалася Правостороння асиметрія, причому значення Кас перевершували значення Кас при поданні навички на провідну сторону (t = 2,64- рlt; 0,05).
У моторних областях також, як і в зорових, сімметрізація потужності ЕЕГ частот при відтворенні навички на праву сторону відзначалася у представників стрільби, баскетболу та важкої атлетики у всіх п`яти діапазонах ЕЕГ-частот. В окремих випадках у обстежуваних-стрільців спостерігалася невелика лівостороння асиметрія (-0,10 gt; Кас gt; -0,18) Переважно на бета-1 і бета-2-частотах. У каратистів і борців відзначалася висока правобічна асиметрія (відповідно, 0,35 lt; Кас lt; 0,70 і 0,62 lt; Кас lt; 0,80). У випадках, коли представлено навички на незнаючим сторону у каратистів, стрільців і борців у всіх діапазонах, а у баскетболістів - в низькочастотної частини спектра спостерігалася правобічна асиметрія потужності. У штангістів у всіх випадках відзначалася лівостороння асиметрія (-0,34 gt; Кас gt; -0,85). Симетрія потужності або невелика лівостороння асиметрія відзначалася у баскетболістів на альфа-, бета-1 і бета-2-частотах. При наявності правобічної асиметрії потужності при поданні навички як на незнаючим, так і на провідну боку коефіцієнт асиметрії в першому випадку, як правило, був вище в низькочастотної частини спектра і суттєво нижче (t = 4,2 рlt; 0,01) - в діапазонах альфа-, бета-1 і бета-2-частот.
У ЕЕГ лобових відділів при уявному поданні навички на провідну сторону правобічна асиметрія у каратистів досягала своїх максимальних значень (0,63lt; Кас lt; 0,87) у всіх діапазонах ЕЕГ. У баскетболістів, борців і стрільців в діапазонах дельта- і тета-частот мала місце правостороння асиметрія (у перших двох груп 0,18lt; Кас lt; 0,44, у третій - 0,11 lt; Кас lt; 0,15). У діапазонах альфа-, бета-1 і бета-2-частот у всіх обстежених, за винятком каратистів, переважала симетрія потужності або незначна лівостороння асиметрія.
При уявному поданні навички на незнаючим сторону у каратистів і борців спостерігалася правобічна асиметрія (значення Кас нижче, ніж при поданні на провідну сторону). У стрільців в діапазоні дельта- і тета-час- той відзначалася лівостороння асиметрія (-0,15 gt; Кас gt; -0,48), А в діапазоні альфа-, бета-1 і бета-2 - симетрія або незначна асиметрія. У баскетболістів, навпаки, в діапазоні дельта-, тета-і альфа-частот мала місце Правостороння асиметрія (0,30 lt; Кас lt; 0,60), а в діапазоні швидких коливань - симетрія потужності. Нарешті, практично у всіх штангістів при ідеомотор- ном виконанні рухів в п`яти основних частотних діапазонах ЕЕГ відзначалася відносна симетрія потужності або невеликі відхилення як в ту, так і в фугую сторону.
Аналіз когерентності ЕЕГ-частот досліджених областей показав, що у всіх випробовуваних високі значення когерентності (вище 0,7) відзначаються при уявному відтворенні навички на незнаючим сторону. При цьому у каратистів при ідеомоторним виконанні удару на незнаючим сторону значно зростала кількість зв`язків між областями лівої півкулі (лобовими, моторними і зоровими) в діапазонах дельта- і альфа- частот, а в діапазоні бета-1-частот - між областями правої півкулі. У стрільців при уявній стрільбі висока когерентність відзначалася між областями правої півкулі, а також між симетричними пунктами кори в дельта-, тета-і альфа-діапазонах частот. При цьому зліва в тих же відведеннях висока когерентність мала місце в діапазонах бета-1 і бета-2-частот. У баскетболістів при уявному кидку м`яча правою рукою у всіх діапазонах ЕЕГ відзначалася висока когерентність коливань лобових і центральних (рухових) областей, а також зростання міжпівкульних взаємозв`язків. Істотно, що в низькочастотної частини спектра спостерігалося посилення зв`язків лобно-центральних областей із зоровими в лівій півкулі для провідної боку, а в високочастотної частини спектра таких зв`язків не виявлялося. У важкоатлетів патерн висококогерентних зв`язків при поданні жиму гирі лівою і правою рукою був дуже близьким до тета- і альфа-діапазонах частот і включав лобно-центральних областей кори правої півкулі я лобно-центрально-загилочние - лівого.
У представників боротьби зазначалося переважання середніх значень когерентності високих частот (0,25 - 0,60) ЕЕГ лобно-центральних областей при уявному кидку на провідну сторону і висока когерентність частот бета- ритму, що реєструються від потиличних і центральних областей лівої півкулі, при виконанні вправи на незнаючим сторону.
Таким чином, результати проведених досліджень дозволяють виділити ряд загальних тенденцій в змінах ЕЕГ, характерних для всіх обстежених осіб, незалежно від їх спортивної спеціалізації. У разі ідеомоторного виконання навику на незнаючим сторону при високій правобічної асиметрії потужності ЕЕГ частот зорових і рухових областей і право- або лівосторонньої асиметрії в лобових когерентність максимальна переважно в діапазоні швидких коливань. При ідеомоторним виконанні рухів на провідну, звичну сторону у представників всіх видів спорту формувалися лобно-рухові системи взаємопов`язаної активності переважно в низькочастотному діапазоні коливань ЕЕГ, а високі значення когерентності відзначалися насамперед у відведеннях лівої півкулі. Що стосується потужності ЕЕГ, то виключаючи представників спортивних єдиноборств, відзначається відносна симетрія потужності всіх частотних складових ЕЕГ в зорових і рухових областях, симетрія потужності швидких коливань і правобічна асиметрія потужності низькочастотних складових - в лобових областях.

ЕЕГ-показники ідеомоторного напруги і виконанні запрограмованих дій

Здійснення рухових дій спортсменами в умовах граничних і близько граничних навантажень пов`язане зі значними труднощами не тільки зовнішнього, але і внутрішнього порядку, пов`язаних насамперед з порушенням координованості різних рівнів побудови руху. Досвід використання ідеомоторного (П.А.Рудік, 1967- А.А.Белкін, 1983), психорегулюючий (А.В.Алексеев, 1985), психомоторної (П.Н.Ермаков, 1985) тренування показує, що вміння спортсмена моделювати стан ідеомоторного напруги при уявному поданні дій сприяє збереженню структури навичок в екстремальних умовах їх реального виконання. У спортивному карате широко використовуються спеціальні методи психомоторного тренінгу, спрямовані на вдосконалення тих психічних і фізичних якостей спортсмена, які дозволяють успішно здійснювати діяльність в екстремальних умовах тренувань і змагань. Досвідчені спортсмени з великим стажем занять виявляються здатними подумки виконувати різні прийоми навіть за умови високого ідеомоторного напруги.
Завданням даної частини дослідження було вивчення особливостей електричної активності мозку спортсменів-каратистів під час ідеомоторного виконання ними ударів (руками і ногами) при моделюванні екстремальної ситуації. В обстеженнях брали участь 14 спортсменів зі стажем занять понад 3 років. Було показано, що в разі високого ідеомоторного напруги у всіх обстежених в лобових відведеннях виникала своєрідна повільнохвильовий активність, характер якої відповідав описам, які наводяться в літературі для деяких видів епілепсії (F.A. Gibbs, E.L. Gibbs, 1948). Виразність коливань в значній мірі залежала від кваліфікації спортсмена та якості виконання прийому. У тих випадках, коли спортсмен ухилявся від виконання завдання, потужність такої низькочастотної активності знижувалася аж до повного її зникнення. У випадках, коли обстеження супроводжувалося світловий ритмічної стимуляцією (з частотою один раз в 1,5 секунди), в ЕЕГ лобових відведень спостерігалися високоамплітудні (80 - 350 мкв) хвилі з різним ступенем регулярності по типу пароксизмальної психомоторной активності. У спортсменів з великим стажем занять хвилі пароксизмальної активності слідували щодо регулярно з періодом 800 - 1200 мс, а в осіб з меншим стажем частота високоамілітудних хвиль у міру розвитку втоми досягала 3 - 5 Гц, що супроводжувалося зниженням їх амплітуди і розвитком полиморфности ЕЕГ-активності. Звертає на себе увагу той факт, що у 12 осіб з 14 пароксизмальна психомоторна активність реєструвалася тільки в правій лобній ділянці, причому, ступінь залучення сусідніх зон була незначною. У двох чоловік вона реєструвалася в лівій лобовій області, однак її вираженість в останньому випадку була набагато слабкіше. Регулярний лікарський контроль (не менше двох разів на рік), а також гіпервентіляціонного проби не виявили жодних відхилень здоров`я спортсменів від норми. Примітний той факт, що в окремих випадках у деяких важкоатлетів при уявному поданні підняття рекордних ваг і у борців (майстрів спорту) при моделюванні сутички з більш сильним суперником також спостерігалася подібна активність, проте нерегулярна і швидкоплинна.
Таким чином, високий ступінь ідеомоторного напруги, що досягається в результаті спеціального психомоторного тренінгу спортсмена, може виражатися своєрідною формою пароксизмальної активності, яка відзначається переважно в ЕЕГ правої лобної ділянки.
ЕЕГ дослідження ідеомоторного виконання складних програмованих дій було проведено в ході уявного уявлення спортсменамі- каратистами так званих &ldquo-формальних&rdquo- вправ або ката (G. Funakoshi, 1973). Випробовувані представляли 12 рухів (удари, блоки і т.д.), що виконуються послідовно на ліву і праву сторони. Кожен рух виконувалося по звуковий команді, так що час ідеомоторного виконання відповідало часу реального. Відзначимо, що восьма і одинадцятий руху виконувалися з високим ідеомоторним напругою. Між комплексами дотримувалися пауза для відпочинку 5-7 хвилин, а потім всі дії повторювалися. Число повторів (серій) в одному досвіді не перевищувало 6, а всього кожен випробовуваний взяв участь в 3-4 обстеженнях.
На рисунку 60 представлені зміни сумарних коефіцієнтів асиметрії потужності частот п`яти основних діапазонів ЕЕГ. У зорових областях правобічна асиметрія до третього-четвертого руху змінювалася лівосторонньої в дельта-, тета-і альфа-діапазонах частот і симетрією - в бета-1 і бета-2. Кожне наступне рух супроводжувалося зміною значень Кас в ту або іншу сторону, однак загальна тенденція до зниження асиметрії при цьому зберігалася.

Малюнок 60.
Динаміка асиметрії потужності частот ритмів ЕЕГ зорових (А), рухових (Б) і лобових (В) відділів кори мозку людини при ідеомоторним виконанні комплексу рухів (1 - 12)

У ЕЕГ моторних областей високі значення Кас, що свідчать про виражену правобічної асиметрії потужності всіх ЕЕГ-частот, зберігалися протягом виконання всього комплексу, лише при реалізації першого до другого рухів в області альфа-частот відзначалося зниження значень Кас в 2,4 рази, а в тета, навпаки, збільшення приблизно в 2 рази.
Починаючи з третього і до сьомого руху в ЕЕГ лобових відділів спостерігалося різке зниження правобічної асиметрії у всіх частотних діапазонах. Потім мало місце посилення правобічної асиметрії, а другий пік різкого зменшення значень Кас припадав на десяте рух. Передостаннє і заключне руху супроводжувалися правобічної асиметрією потужності, хоча рівень останньої виявився трохи нижче, ніж на початку.
Незважаючи на те, що зміни характеру асиметрії потужності ЕЕГ-частот у різних спортсменів при поданні комплексу рухів мали індивідуальний характер (особливо це стосується зорових і лобових областей кори), загальні тенденції зберігалися.
Таким чином, як і в разі подання каратистами окремого рухової навички на ліву і праву сторони, при поданні цілого комплексу рухів в моторних областях кори має місце висока правобічна асиметрія потужності ЕЕГ-частот. У зорових областях, котрі грають скільки-небудь істотної ролі в ідеомоторним виконанні навичок, спостерігалося відносне вирівнювання потужності від руху до руху. Істотні зміни потужності всіх частотних діапазонів ЕЕГ лобових відділів можуть свідчити про перерозподіл активності в межах симетричних структур мозку і відображати зміна їх регулюючої ролі в реалізації програмованих рухових дій.

ЕЕГ-показники реального виконання психомоторних дій в екстремальних умовах

 У цьому розділі наведено результати аналізу біоелектричної активності мозку до і після виконання спортсменами-каратистами вправи &ldquo-шіварі&rdquo-, що моделює граничний або околопредельного психофізичний режим діяльності при її досить високу фізіологічну ціну для організму. Успішне виконання вправи залежить не тільки від техніки і фізичних якостей спортсмена, а, в першу чергу, визначається його вмінням привести себе в стан, визначений нами як стан психомоторної активності (ПМА), що дозволяє з максимальним ефектом використовувати психічні та фізичні можливості організму. Ідентифікація ЕЕГ корелятів цього стану і склала основне завдання даної частини дослідження.
Аналіз ЕЕГ, зареєстрованої перед виконанням першої спроби, показав дуже близьку картину розподілу електричної активності у всіх випробовуваних. Так, в лобових відведеннях спостерігалося переважання низькочастотних коливань (дельта- і тета-, МАЛЮНОК 61 А), а в центральних і потиличних поряд з ними були добре представлені і альфа-частоти. Що стосується швидких коливань (бета-1 і бета-2), то їх внесок виявився незначним. Характерною ознакою для всіх випробовуваних з`явилася правобічна асиметрія потужності ЕЕГ лобових відведень. У всіх частотних діапазонах Кас брали позитивні значення в діапазоні від 0,40 до 0,92. Відзначається деяка тенденція до збільшення значень Кас на більш високих ЕЕГ частотах у порівнянні з низькими. Для ЕЕГ центральних і потиличних відведеннях Кас варіювали від -0,14 до +0,22, тобто, мали невеликі абсолютні значення. Цікавим видається той факт, що у шести випробуваних Кас для дельта-частот ЕЕГ центральних і потиличних відведень мали негативні значення, а у двох - невеликі позитивні.

Малюнок 61.

Усереднені спектри потужності ЕЕГ випробуваного М.Ф. в стані психомоторної активації (А) і після успішного виконання завдання (Б)
У початковому стані когерентність коливань біопотенціалів симетричних областей в діапазоні дельта-, тета-і альфа-частот виявилася значимо (рlt; 0,05) вище, ніж внутріполушарние відведень. Кас, розраховані для швидких коливань, Приймали як позитивні, так і негативні значення, що свідчило про нестійкість міжпівкульних відносин. При цьому, як уже зазначалося вище, значення внутріполушарние когерентності знижувалися зі збільшенням відстані між реєструючими електродами.
Після успішно виконаної обстежуваним спроби в ЕЕГ і раніше зберігалися низькочастотні коливання (МАЛЮНОК 61Б). У ЕЕГ центральних і потиличних областей відзначалася депресія альфа-ритму. При цьому, однак, показники асиметрії і когерентності істотно змінювалися. У 4 осіб з великим стажем занять Кас всіх ЕЕГ-частот лобових відведень змінював знак на протилежний (лівостороння асиметрія). У решти обстежуваних спостерігалося значне (в 2,5 - 3 рази) збільшення (рlt 0,001) правобічної асиметрії. Інверсія знака та зменшення Кас спостерігалися і в інших областях, за винятком Кас дельта-ритму центральних областей, де лівостороння асиметрія посилювалася. В цілому, Кас центральних і потиличних областей в альфа- і бета-діапазонах частот у різних випробуваних могли значно варіювати як в ту, так і в іншу сторони незважаючи на те, що за абсолютними значеннями ці зміни були невеликі в порівнянні з аналогічними, розрахованими для лобових відведень.
При аналізі динаміки показників когерентності було виявлено зниження її загального рівня у всіх парах відведень. При цьому змінився характер внутрішньо- і міжпівкульна взаємин. Значення когерентності близько розташованих внутріполушарние відведень в низькочастотної частини спектра виявилися вищими, ніж симетричних відведень.
Зіставлення ЕЕГ, зареєстрованої перед другою, третьою і подальшими спробами і, відповідно, після виконання успішних ударів, показало, що динаміка електричної активності в цілому відповідає описаній вище. Однак, правобічна асиметрія потужності ЕЕГ-частот виявилася дещо менш вираженою і якщо для дельта- і тета-ритмів це зниження було недостовірним, то для альфа-, бета-1 - і бета-2-ритмів в окремих випадках зменшення значень Кас досягало 1, 5-2 разів.
Відзначимо також, що в перші 10 секунд після виконання успішного удару частота серцевих скорочень досягала у всіх випробовуваних 180 - 200 ударів в хвилину, артеріальний тиск - 170/90 - 200/100 мм рт. ст., а частота дихання збільшувалася в 3 - 3,5 рази.
Інтерес представляли результати аналізу ЕЕГ при виконанні спортсменами невдалих спроб. Як відзначали в самозвітах обстежувані, основні причини невдачі полягали в тому, що &ldquo-до свого бойового стану не дійшов&rdquo- (ісп. B.C. досвід №31), &ldquo-не було відчуття впевненості, що потраплю точно&rdquo- (ісп. В.Ц. досвід №27). Відзначимо, що час на підготовку умовами обстеження не обмежувалася. Початковий стан перед виконанням невдалої спроби характеризувалося більш низькими значеннями Кас активності лобових областей. Після скоєння удару показники асиметрії потужності основних ритмів зберігали той же знак, що і в початковому стані, проте кількісно значно зростали. Що стосується показників когерентності, то в цьому випадку поряд зі збільшенням рівня міжпівкульна синхронізації біопотенціалів, відзначалося збільшення схожості в характері активності лобно-центральних і центрально-потиличних областей лівої півкулі.
Таким чином, в результаті проведеного дослідження було виявлено характерна картина розподілу біоелектричної активності мозку в стані, що передує психомоторной активації - вихідному для успішного виконання завдання в екстремальних умовах. У період налаштування для функціонального стану робочих механізмів мозку характерна наявність повільнохвильової активності (переважно в лобових відділах) з правобічної асиметрією потужності ЕЕГ і високим рівнем міжпівкульової когерентності. Після успішного виконання завдання відбувається зміна знака асиметрії і посилення внутріполушарние когерентності. При цьому відзначається значне напруження вегетативних систем організму, що оцінюється за показниками частоти серцевих скорочень, величиною артеріального тиску, частоти дихання.