Influence of the brain lateral organization profile on effectiveness of sporting activity of a human and methods of its identification

Abstract

In the survey article data about influence of the brain lateral organization profile on the effectiveness of sporting activity of sportsmen of different specialization are given. Diagnostic potentials of different methods of identification of a human brain lateral organization profile are discussed.

Full Text

Учение о межполушарной асимметрии берет начало в 1861 г., когда французский врач П. Брока установил наличие в левом полушарии головного мозга человека так называемого моторного центра речи. В течение более чем 100 лет опубликовано достаточно много работ, посвящённых неодинаковой роли больших полушарий в реализации различных физиологических функций человека и их нарушений при повреждении каких-либо из отделов [1]. Наконец, в 1981 году американскому учёному Р. Сперри за цикл работ, посвящённых межполушарному взаимодействию, была присуждена Нобелевская премия [2]. Нобелевская премия Р. Сперри вызвала большой резонанс в научном сообществе и инициировала резкое увеличение исследований в данном направлении. Благодаря этому в настоящее время имеется большое количество данных о неравнозначности левого и правого полушарий головного мозга человека как на уровне анатомических особенностей, так и при реализации высших психических функций [2, 3, 4]. По данным современной дифференциальной психофизиологии левое полушарие мозга человека у правшей специализируется преимущественно на выполнении речевых функций и управляет операциями с абстрактными символами. Правое полушарие обеспечивает преимущественно конкретно-образное отражение действительности. Человек с преобладанием правого полушария предрасположен к созерцательности и воспоминаниям, он тонко и глубоко чувствует, и переживает, но медлителен и малоразговорчив. Доминирование левого полушария ассоциируется у человека с большим словарным запасом, активным его использованием, с высокой двигательной активностью, целеустремленностью, рациональностью. В процессах обучения, познания правое полушарие реализует процессы дедуктивного мышления (вначале осуществляются процессы синтеза, а затем анализа). Левое полушарие преимущественно обеспечивает процессы индук тивного мышления (вначале осуществляется процесс анализа, а затем синтеза). Соответственно левое полушарие является ведущим в осуществлении абстрактной, символической интеллектуальной деятельности. Правое же - доминирует в реализации конкретно-образного мышления и эмоциональной деятельности. К настоящему моменту психология и психофизиология накопила значительное количество материала в отношении функциональной асимметрии мозга. Тем не менее, до сих пор не выработано единого подхода к изучению латеральной организации. Полученные разными авторами данные зачастую противоречивы и узконаправленны и поэтому не часто используются в области организации обучения и трудового процесса. Не достаточно, с нашей точки зрения, данных об использовании показателей функциональной латерализации для прогноза успешности спортивной деятельности и формирования индивидуальных планов тренировочного процесса. Спортивная деятельность в настоящее время является одним из видов профессиональной деятельности, результативность которой зависит не только от мотивационной направленности личности, желания бороться и побеждать, но и от психофизиологических особенностей, облегчающих выполнение тех или иных задач в конкретном виде спорта. Изучая психофизиологические особенности индивида, можно в дальнейшем повлиять на результаты его целенаправленной деятельности [5] и спортивной деятельности, в частности [5, 6]. Важным психофизиологическим фактором, влияющим на успешность спортивной деятельности, является индивидуальный характер функциональной мозговой асимметрии (ФМА) [7, 8], отражающейся в профиле латеральной организации (ПЛО) мозга [2]. Согласно современным представлениям о мозговой организации высших психических функций, двигательные функции подчиняются тем же закономерностям формирования и могут изучаться с Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. позиций «синдромного анализа», разработанного в клинической нейропсихологии А.Р. Лурия [10]. Его показатели могут быть использованы для выявления таких сочетаний психических качеств, функций и состояний, которые важны для прогноза спортивных достижений, т.е. наиболее соответствуют тому или иному виду спортивной деятельности. Тип ПЛО мозга может рассматриваться как фактор, обусловливающий специфику протекания высших психических процессов, включая и двигательные функции. Типы ПЛО закономерно связаны с динамическими характеристиками двигательных функций, временными и амплитудными их показателями [9]. Существует связь между особенностями межполушарной организации моторных и сенсорных функций и теми требованиями к двигательной и эмоционально-личностной сфере, которые используются в различных видах спортивной деятельности. Е.Д. Хомская в 2005 году показала, что лучшие показатели становой силы (противодействие внешнему сопротивлению посредством мышечных напряжений) наблюдались у лиц с левосторонним типом ПЛО, то - есть, когда ведущая левая рука сочеталась с симметрией и асимметрией слухоречевых и зрительных функций. У этой же группы испытуемых были и лучшие показатели выносливости (способности организма длительное время выполнять механическую работу и противостоять утомлению), которая определялась по тесту Купера [9]. Известно, что люди с парциальным доминированием функций более устойчивы к воздействию предельных нагрузок, и утомление у них наступает позже, чем у людей с односторонним типом доминирования [1]. Видимо, этим объясняются и лучшие показатели вышеперечисленных физических качеств у людей с неяркой выраженностью латерализации функций. Проявление способностей человека выполнять движения за максимально короткий отрезок времени лучше выражено у праворуких при сочетании с правосторонней латерализацией слухоречевых функций. По мере накопления левых признаков функциональной асимметрии ухудшаются показатели любой деятельности, когда необходимо быстрее реагировать на очень быстро меняющиеся ситуации [2], причем особенно значимы асимметрии слуха. Проявление таких физических качеств, как сила, быстрота, выносливость, зависит в том числе и от типа межполушарной организации моторных и сенсорных процессов. Меж-полушарная организация мозга влияет и на развитие физических способностей, отвечающих специфике целенаправленной спортивной деятельности [3]. Известно, что на разных этапах обучения у студентов, занимающихся спортом, отмечается предпочтение правой или левой рук (например, в борьбе), ноги в легкоатлетическом беге или футболе, ведущего глаза в стрельбе, теннисе [4, 6, 7, 11]. С ростом спортивного мастерства у студентов наблюдается увеличение симметрии мануальных и зрительных функций. У студентов, занимающихся легкой атлетикой, с ростом спортивного мастерства значительно увеличивается правосторонняя асимметрия по мануальным и сенсорным функциям (у 90,8% - ведущая правая нога, у 78,3% - ведущее правое ухо, у 94,1% - ведущий правый глаз); уменьшается симметрия всех функций и исчезает левосторонняя асимметрия по мануальным и зрительным функциям [6]. Легкая атлетика предъявляет высокие требования к точной произвольной регуляции сложно координированных упражнений движений всего тела, что обеспечивается накоплением правосторонних латеральных признаков [3, 12]. В работах некоторых авторов сказано, что лица с правосторонним типом ПЛО лучше адаптируются к деятельности, протекающей в жестко регламентированных условиях, в эмоционально-стрессовых ситуациях у них отмечается высокая профессиональная надежность [1]. Среди лиц, занимающихся теннисом и плаванием, большинство - праворукие с различными вариантами латерализации Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. сенсорных функций; для лиц, занимающихся борьбой, в частности, самбо, наиболее часто встречаемым типом ПЛО является амбидекстрия. Правостороннее доминирование мануальных, слухоречевых и зрительных функций является благоприятным показателем успешности зрительно-пространственной деятельности [13]. К пространственным функциям относится не только способность ориентироваться во внешнем зрительном пространстве, но и способность ориентироваться в собственном теле, что требуется для лиц, занимающихся легкой атлетикой в сложных технических видах. У единоборцев, хуже успевающих в технической подготовке, обнаруживается большая степень асимметрии сложных двигательных актов [6]. Кроме того, испытуемые со смешанными вариантами латеральной организации мозга отличаются наибольшей частотой высоких показателей личностной и реактивной тревожности [13], а это является важным индивидуальнопсихологическим качеством для студен-тов-спортсменов, занимающихся разными видами борьбы; с ростом ее величины растет уровень спортивных достижений. Индивидуальный профиль асимметрии коррелирует с различными особенностями внимания. По данным статистического анализа, леворукие спортсмены с доминирующим правым глазом характеризуются большей концентрацией внимания, а с доминирующим левым глазом - более выраженным распределением внимания, эффективностью в обнаружении объектов [1]. Изучение различных вариантов индивидуального профиля асимметрии у высококвалифицированных фехтовальщиков показало их достоверное влияние на особенности и динамику успешности спортивных результатов. Из 8 выделенных вариантов профиля асимметрии (по показателям доминирования рук, ног и глаз) наиболее успешными спортсменами на протяжении полутора лет наблюдений оказались фехтовальщики с парциальным доминированием: ведущая левая рука - 120 ведущая правая нога - ведущий правый глаз - и с односторонним левым или правым доминированием рук, ног, глаз [9, 14, 21]. Леворукие лица отличаются от праворуких, существенно большей скоростью и продуктивностью решения задач на пространственное мышление. Исследования асимметрии двигательного аппарата у лыжников показали, что в лыжных гонках на 30 км в составе первой десятки на финише оказываются спортсмены, имеющие наименьшую асимметрию показателей как верхних, так и нижних конечностей, а лыжники, приходящие на финиш в составе пятой десятки, достоверно превосходят их по показателям моторной асимметрии. По мере утомления моторная асимметрия увеличивается, так как на не ведущих конечностях быстрее происходит падение силы при длительной активности [11]. Чем больше длина дистанции в циклических видах спорта и чем больше симметричность упражнений в ациклических видах спорта, тем большую роль играет равнозначность правых и левых морфофункциональных показателей опорнодвигательного аппарата спортсмена (строения, функциональных характеристик, развития физических качеств). В тяжелой атлетике наиболее высокого уровня спортивного мастерства достигают атлеты, имеющие наименьшие величины моторной асимметрии мышц рук и ног. Причем, в наибольшей мере этот фактор оказывается значимым при подъеме штанги предельного и около предельного веса. Спортсмены, имеющие односторонний тип доминирования функций (либо левый, либо правый профиль асимметрии), отличаются более высоким уровнем подвижности нервных процессов и психических функций, более короткой сенсомоторной реакцией. Но по сравнению с лицами со смешанным профилем асимметрии они быстрее утомляются, особенно после тренировок с предельными или около предельными нагрузками [11, 15]. Неравномерное морфологическое развитие, одностороннее преобладание физических ка Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. честв и асимметрия двигательных действий особенно выражены при большом спортивном стаже и более ранней специализации. Ведущая конечность выполняет более активные действия, регулируя работу не ведущей. У велосипедистов ведущая нога развивает большие усилия и при нажиме, и при подтягивании педали, определяя тем самым темп педалирования и подчиняя ему действия не ведущей ноги. В футболе асимметричные технические приемы (например, удары по мячу) выполняются в основном ведущей ногой, а не ведущая осуществляет вспомогательную функцию опоры [2, 7]. При выполнении прыжков (в фигурном катании, барьерном беге и пр.) ведущая нога оказывается маховой (у большей части спортсменов - правая), а не ведущая - толчковой (левая нога). Левую ногу как толчковую используют до 90% прыгунов в высоту, около 60% прыгунов в длину; большие ее усилия отмечаются у 86% бегунов на короткие дистанции [16, 17]. Профиль асимметрии определяет наиболее предпочитаемую «удобную» сторону вращения в фигурном катании, в гимнастике («винт») и др. видах спорта. В произвольном вращении примерно 90% людей предпочитают повороты влево - более удобные для правшей. У многих представителей циклических видов спорта встречается перекрестная асимметрия: у пловцов-подвод-ников ведущими являются в большинстве случаев правая рука и левая нога; аналогичную картину можно видеть у 60% высококвалифицированных лыжников-гон-щиков [16, 18]. Левый профиль асимметрии у борцов, боксеров, теннисистов, фехтовальщиков делает их неудобными соперниками для спортсменов с правым профилем асимметрии и обуславливает, нередко, высокую результативность соревновательной деятельности. Среди фех-товальщиков-финалистов крупнейших международных соревнований представительство левшей в 10 раз превышает средние популяционные данные. Рапиристы-левши высокого класса (мастера спорта и 121 мастера спорта международного класса), по сравнению с праворукими спортсменами, имеют большую скорость простой зрительно-двигательной реакции, обеспечивающую успешность простых и быстрых действий, но худшую скорость переработки сложной информации, большее латентное время реакции с выбором, что затрудняет использование более сложных технико-тактических действий и принятие решений в сложных ситуациях. В фигурном катании леворукие спортсмены одинаково успешно выполняют прыжки и пируэты вправо и влево, а праворукие фигуристы в 85,6% случаев вращаются только влево. В асимметричных упражнениях (прыжки, метания) усиление в процессе тренировки асимметрии с акцентом на ведущую конечность на этапе непосредственной подготовки к соревнованиям повышает надежность соревновательной деятельности до 84,6% [17, 18]. У спортсменов также отмечаются проявления сенсорной асимметрии. Ведущим глазом у преобладающего числа спортсменов является правый: правоглазых - 85%, левоглазых - около 12%, без асимметрии - примерно 3% [19]. Таким образом, типы ПЛО определенным образом коррелируют с особенностями спортивной деятельности, моторные и сенсорные асимметрии связаны со спецификой конкретного вида спорта и способствуют формированию высоких спортивных достижений. В доступной литературе была выявлена зависимость показателей физических качеств спортсменов (быстроты, выносливости, становой силы) от индивидуального типа ПЛО: лучшие показатели быстроты чаще отмечались у праворуких в сочетании с правосторонней латерализацией слухоречевых функций, у леворуких при сочетании с симметрией или правосторонней асимметрией слухоречевых и зрительных функций были наилучшие показатели выносливости и становой силы [18]. При этом были отмечены факты либо ослабления признаков асимметрии при реализации целенаправленного тренировочного Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. процесса, либо их усиление в зависимости от спортивной специализации испытуемых. Это подтверждает концепцию Н.Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой о возможном участии в перестройке ПЛО стволовых структур мозга и динамики асимметрии головного мозга в онтогенезе в зависимости от условий, предъявляемых организму человека внешней средой [2]. В связи с вышеизложенным, становится понятна необходимость достоверной оценки типа ПЛО головного мозга у спортсменов с целью экспертной оценки успешности их будущей спортивной деятельности и формирования индивидуальных планов подготовки, включающих корригирующие процедуры для оптимизации ПЛО, а также оценки динамики ПЛО в ходе целенаправленного тренировочного процесса. Один из возможных подходов для оценки ПЛО был предложен в работе Н.Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой [2]. В соответствии с предложенным алгоритмом выявление ПЛО проводится индивидуально с каждым испытуемым и включает комплекс тестов. Определение асимметрии моторики рук осуществлялось с помощью тестов «ап-лодирование», «поза Наполеона», «сцепленные пальцы», динамометрия и др. Результаты тестирования фиксируют в специальной анкете. Для оценки мануального показателя латерализации рассчитывают интегральный показатель ПЛО К - коэффициент право-леворукости: К = (П-Л)/(П+Л+А)*100%, где П (Л) - число результатов, в которых преобладала правая (левая) рука, А - нет преобладания. При К>0 испытуемый оценивается как праворукий, при К<0 - леворукий, К = 0 - амбидекстр. Для выявления сенсорной асимметрии исследуют сенсорные функции человека. Определение ведущего глаза проводится с помощью пробы Розенбаха. Определение ведущего уха с помощью дихоти-ческого прослушивания [1, 2]. Представленная группа методов достаточно проста в реализации, но степень ее надёжности невелика, поскольку исследователь выявляет в большей степени фенотипические признаки латерализации, которые формируются, в том числе и при обучении. Для повышения репрезентативности суждения о ПЛО требуется привлечение современных аппаратных диагностических средств. В последние десятилетия для подобных исследований были разработаны методы, позволяющие визуализировать некоторые биохимические процессы в мозге и исследовать церебральный энергетический метаболизм [22]. Позитронно-эмиссионная томография, однофотонная эмиссионная компьютерная томография, функциональная магнитно-резонансная томография и метод изотопного клиренса дают возможность получать с помощью компьютерных технологий изображение мозга и картировать содержание в его структурах определенных веществ, участвующих в энергетическом обмене, а также локальный кровоток в разных его структурах. Все эти методы требуют дорогостоящего оборудования, большинство из них предусматривает введение радиоактивных веществ в организм, что ограничивает их применение в широкой спортивной практике, в т.ч. в ходе тренировочного цикла подготовки. В 2001 году на базе лаборатории возрастной физиологии мозга НЦ неврологии РАМН, профессором В.Ф. Фокиным и д.м.н. Н. В. Пономарёвой [22] был разработан специализированный аппаратно-программный комплекс (АПК) «Ней-роэнергометр», который позволяет записывать уровень постоянного потенциала (УПП) мозга с контролем артефактов физического и биологического происхождения, производить картирование, а также реализовать математический анализ УПП. УПП - это устойчивая разность потенциалов милливольтного диапазона, регистрируемая между мозгом и референтными областями. Основным потенциал образующим ионом является ион водорода (Н+) [22, 23]. Исследования последних лет показали, что УПП может быть зарегист 122 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. рирован на поверхности головы с помощью неполяризуещихся электродов. С позиций классической электрофизиологии, УПП представляет собой довольно необычный биоэлектрический феномен, отличающийся от электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и вызванных потенциалов (ВП). Исследования, проведенные В.Ф. Фокиным и Н.В. Понамарёвой, показали, что специфика УПП связана с их происхождением. Поскольку сосудистые потенциалы зависят от изменения рН, то УПП можно использовать при определенных условиях для косвенной оценки церебрального энергетического метаболизма. УПП, косвенно отражающий энергетические процессы в полушариях головного мозга, может быть использован для выявления ПЛО, оценки резервных возможностей человека при выполнения физической нагрузки определённой направленности и прогноза спортивных достижений уже на стадии тренировочного процесса. Завершая обсуждение представленного обзорного материала, следует отметить, что согласно последним тенденциям в психофизиологии целесообразно выявлять не интегральный показатель доминирования одного из полушарий, а профиль латеральной организации, представляющий из себя паттерн парциальных признаков доминирования того или иного полушария. Например, доминирование по руке, ноге, глазу уху и т.д. А это, в свою очередь, позволит уточнять роль ПЛО в системной организации целенаправленной деятельности человека наряду с другими особенностями его центральной нервной системы и конкретными исполнительными физиологическими механизмами. Все выявляемые особенности системной организации целенаправленной деятельности должны отражать реализацию принципа взаимосодействия для достижения необходимых результатов [24], в т.ч. и в области спортивной деятельности человека. Таким образом, изучение роли ПЛО головного мозга человека в достижении высоких спортивных результатов по набору методов должно носить комплексный характер, а методологически построено на основе системного подхода.