TO THE QUESTION OF PHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF RESERVE OF THE SERVICEMAN BODY CAPABILITIES

Full Text

Хорошо известно, что организм человека может адаптироваться к большим физическим нагруз- кам, к условиям измененной газовой среды, к высокой и низкой температуре, повышенной влажности, пониженной и повышенной освещенности и т.д. Также известно, что человек под влиянием чрезвычайно- го усилия, эмоционального возбуждения может совершить работу, недоступную для него в спокойном состоянии. Все это говорит о том, что организм человека обладает скрытыми возможностями (резер- вами), которые могут быть мобилизованы в процессе приспособления к различного рода нагрузкам. Адаптация организма военнослужащих к неблагоприятным эколого-профессиональным факто- рам, составляющим специфику военного труда, в физиологическом отношении представляет собой двуединый процесс. Организм приспосабливается, с одной стороны, к удержанию жизненно важных констант внутренней среды, непрерывно изменяемых выполнением самой деятельности и воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, а с другой - к выполнению деятельности в условиях изме- ненного гомеостаза, поскольку предотвратить сдвиги гомеостаза ему не всегда удается [1]. Из этого следует, что центральной физиологической проблемой адаптации организма к выра- женным нагрузкам является проблема удержания основных физиологических параметров за счет ре- зервов в таких пределах, в которых возможна работа центральной нервной системы, организующей специализированную деятельность военнослужащего. Иными словами, в процессе деятельности в ор- ганизме происходит взаимодействие двух функциональных подсистем: подсистемы, обеспечивающей выполнение определенных действий военнослужащего при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды, и подсистемы, обеспечивающей поддержание гомеостатических и вегетативных функций [2]. Резерв органа или системы, по В.В. Парину и Ф.З. Меерсону, может быть количественно охарак- теризован разностью между максимально достижимым результатом их функции и уровнем этой функции в условиях относительного физиологического покоя [1]. Следует отметить, что до сих пор еще нет прямых методов оценки потенциально имеющихся функциональных резервов организма. Однако, поскольку изменение функций физиологических сис- тем взаимосвязаны за счет их центральной регуляции, можно воспользоваться косвенными методами, применяя дозированные и предельные нагрузки с регистрацией различных физиологических показате- лей (частота сердечных сокращений, потребление кислорода и т.д.). Такой подход дает возможность оценить реальный вклад тех или иных физиологических резервов в формирование функционального состояния организма, что позволяет приблизиться к оценке системы функциональных резервов в целом, поскольку подсистема физиологических резервов является основой (базовой) и от нее зависят мобили- зация и использование резервов других подсистем [3, 4, 5, 6]. Цель: исследовать физиологические механизмы, определяющие резервные возможности орга- низма военнослужащего при физической нагрузке и гипоксии. Материалы и методы. Исследование проводилось на кафедре нормальной физиологии Военно- медицинской академии им. С.М. Кирова. В группу исследования вошли 29 военнослужащих- добровольцев в возрасте от 18 до 22 лет. Для исследования резервных возможностей при физической нагрузке выполнялось велоэргометрическая проба ступенчато возрастающей мощности. Мощность первой ступени велоэргометрической нагрузки составила 100 Вт, вторая нагрузка составила 250 Вт. Ра- бота на каждой ступени выполнялась при частоте вращения педалей 60 об/мин., физическая работа на второй ступени выполнялась до отказа. После отказа от физической деятельности регистрировалось ЭЭГ. Были проанализированы данные электроэнцефалографического обследования в группе из 15 че- ловек. ЭЭГ регистрировали монополярно по международной схеме 10-20 в состоянии оперативного покоя и после отказа от физической деятельности на энцефалографе фирмы «Нейрософт» (Иваново, Россия). В программе компьютерного анализа ЭЭГ были рассчитаны индексы и средние частоты фо- новой ЭЭГ-активности в частотных диапазонах: альфа, тета, бета1 и бета2. Для исследования резервных возможностей устойчивости к гипоксии выполнялась проба Штанге - задержка дыхания на вдохе. Дыхание задерживалось на вдохе после трех глубоких дыхательных движе- ний. На нос надевался зажим. Фиксировалось время (в секундах) удержания вдохнутого объема возду- ха при помощи секундомера. Регистрировались следующие показатели: время задержки дыхания на вдохе (с), систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД), частота сердечных со- кращений (ЧСС), процентное содержание оксигемоглобина в крови (Hb02). Данные показатели реги- стрировались в состоянии покоя и в состоянии гипоксии. Разница между двумя показателями ([Уравне- ние]) главным образом определяла границы физиологических механизмов, определяющих резервы организма. Результаты. Анализ полученных результатов регистрации ЭЭГ в состоянии оперативного покоя и после отказа от физической нагрузки показал: 2До нагрузки медиана максимальной мощности альфа-ритма ЭЭГ - 128,9 мкВ . Минимальное 22значение -43,1 мкВ и максимальное - 523,9 мкВ . На момент отказа от физической деятельности ме- 22диана максимальной мощности альфа-ритма ЭЭГ - 37,3 мкВ . Минимальное значение -3,6 мкВ и максимальное - 85,8 мкВ . Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона 2(p=0,001). 2До нагрузки медиана средней мощности альфа-ритма ЭЭГ - 50,3 мкВ . Минимальное значение - 2 2 4,1 мкВ и максимальное - 188,6 мкВ . На момент отказа от физической деятельности медиана сред- 2 2 2ней мощности альфа-ритма ЭЭГ - 20,3 мкВ . Минимальное значение - 2,4 мкВ и максимальное - 45,7 мкВ . Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,001). 22До нагрузки медиана полной мощности альфа-ритма ЭЭГ - 173,9 мкВ . Минимальное значение - 2 2 2,5 мкВ и максимальное - 1080,8 мкВ . На момент отказа от физической деятельности медиана пол- 2 2 7ной мощности альфа-ритма ЭЭГ - 70,0 мкВ . Минимальное значение -7,4 мкВ и максимальное - 161,5 мкВ . Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,001). 2До нагрузки медиана доминирующей частоты альфа-ритма ЭЭГ - 10,0 Гц. Минимальное значе- ние -8,0 Гц и максимальное - 12,0 Гц. На момент отказа от физической деятельности медиана домини- рующей частоты альфа-ритма ЭЭГ - 11,0 Гц. Минимальное значение -8,0 Гц и максимальное - 12,0 Гц. До нагрузки медиана средней частоты альфа-ритма ЭЭГ - 10,0 Гц. Минимальное значение - 8,0 Гц и максимальное - 12,0 Гц. На момент отказа от физической деятельности медиана средней частоты альфа-ритма ЭЭГ - 10,0 Гц. Минимальное значение -10,0 Гц и максимальное - 12,0 Гц. До нагрузки медиана индекса альфа-ритма ЭЭГ - 57,8%. Минимальное значение -29,3% и мак- симальное - 77,1%. На момент отказа от физической деятельности медиана индекса альфа-ритма ЭЭГ -18,6%. Минимальное значение -5,5% и максимальное - 34,3%. Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,001). До нагрузки медиана асимметрии альфа-ритма ЭЭГ - 0,1%. Минимальное значение - -0,2% и максимальное - 1,0%. На момент отказа от физической деятельности медиана асимметрии альфа- ритма ЭЭГ - 0,5% . Минимальное значение - -0,3% и максимальное - 1,0%. До нагрузки медиана спектрального края альфа-ритма ЭЭГ - 14,0 Гц. Минимальное значение - 10,0 Гц и максимальное - 14,0 Гц. На момент отказа от физической деятельности медиана спектрально- го края альфа-ритма ЭЭГ - 14,0 Гц. Минимальное значение -11,0 Гц и максимальное - 14,0 Гц. До нагрузки медиана доминирующей частоты бета 2-ритма ЭЭГ - 20,0 Гц. Минимальное значение -20,0 Гц и максимальное - 28,5 Гц. На момент отказа от физической деятельности медиана домини- рующей частоты бета 2-ритма ЭЭГ - 22,1 Гц. Минимальное значение - 20,0Гц и максимальное - 30,7 Гц . Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,049). До нагрузки медиана средней частоты бета 2-ритма ЭЭГ - 22,1 Гц. Минимальное значение -20,0 Гц и максимальное - 28,5 Гц. На момент отказа от физической деятельности медиана средней частоты бета 2-ритма ЭЭГ - 22,2 Гц. Минимальное значение - 20,0Гц и максимальное - 26,4 Гц. Изменения явля- ются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,013). Сдвиги в функциях ЦНС рассматривались как возможный уровень мобилизации физиологических резервов организмом при физической нагрузке. Как видно из полученных данных, в деятельности корко- вого отдела ЦНС лимитирующими факторами прекращения физической нагрузки явились изменения ритмической активности в диапазоне альфа- и бета2- ритмов. Исследование лимитирующих механизмом прекращения задержки дыхания показало: медиана значения показателя время задержки дыхания на вдохе - 74 сек., минимальное значение - 40 сек. и максимальное - 188 сек. Физиологические показатели сердечно-сосудистой системы: медиана значения показателя САД до нагрузки - 121 мм рт. ст. Минимальное значение -108 мм рт. ст. и максимальное - 136 мм рт. ст. В конце пробы медиана САД - 127 мм рт. ст. Минимальное значение - 115 мм рт. ст. и максимальное - 181 мм рт. ст. Изменения являются статистическими значимыми по критерию Манни-Уитни (p=0,018) и по показателю Вилкоксона (p=0,02). Медиана значения показателя ДАД до нагрузки - 70 мм рт. ст. Минимальное значение - 62 мм рт. ст. и максимальное - 86 мм рт. ст. В конце пробы медиана ДАД - 84 мм рт. ст. Минимальное значение -68 мм рт. ст. и максимальное - 116 мм рт. ст. Изменения являются статистическими значимыми по по- казателю Манни-Уитни (p=0,01) и по показателю Вилкоксона (p=0,02). Медиана значения показателя ЧСС до нагрузки 68 уд/мин. Минимальное значение - 57/мин. и максимальное - 89/мин. В конце пробы медиана ЧСС - 66/мин. Минимальное значение - 52/мин. и максимальное - 93/мин. Изменения являются статистическими не значимыми по показателю Манни- Уитни (p=0,572) и по показателю Вилкоксона (p=0,576). Медиана значения показателя HbO ное - 99%. В конце пробы медиана HbO 2до нагрузки - 97%. Минимальное значение -93% и максималь- - 95%. Минимальное значение - 87% и максимальное - 98%. 2Изменения являются статистическими значимыми по показателю Манни-Уитни (p=0,04) и по показателю Вилкоксона (p=0,013). Медиана значения показателя САД - 9 мм рт. ст. Минимальное значение - 0 мм рт. ст. и макси- мальное - 56 мм рт. ст. Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,042). Медиана значения показателя ДАД до нагрузки - 14 мм рт. ст. Минимальное значение - 1 мм рт. ст. и максимальное - 33 мм рт. ст. Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вил- коксона (p=0,043). Медиана значения показателя HbO - 1%. Минимальное значение - 0% и максимальное - 10%. Из- 2менения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,043). Медиана значения показателя ЧСС - 7/мин. Минимальное значение - 3/ммин. и максимальное - 21/мин. Изменения являются статистическими значимыми по показателю Вилкоксона (p=0,042). Сдвиги в функциях сердечно-сосудистой и дыхательной систем рассматривались как возможный уровень мобилизации физиологических резервов организмом при пребывании в условиях гипоксии. Как видно из полученных данных, в деятельности сердечно-сосудистой системы лимитирующими фактора- ми прекращения задержки дыхания явились изменения ЧСС, САД и ДАД. В дыхательной системе - из- менения показателя HbO2. Выраженность изменения и лимитирующий физиологический механизм был индивидуален для каждого обследуемого. Исследование отдельных физиологических механизмов резервов организма дает возможность определить лимитирующие процессы, и в дальнейшем тренировочный процесс по развитию резервов направить на конкретный механизм. Выводы: Резервные возможности организма военнослужащего в ответ на физическую нагрузку и гипоксию определяются возможностями ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Индивидуальная устойчивость к физической нагрузке определяется особенностями биоэлектри- ческой активности коркового отдела головного мозга, реакцией активности альфа- и бета2-волн. Индивидуальная устойчивость к гипоксии определяется особенностями реакции сердечной дея- тельности, тонуса сосудов, образования оксигемоглобина на гипоксию. Величина изменений каждой функции для каждого военнослужащего носила индивидуальный ха- рактер и определяла границы переносимых изменений.

About the authors

N. S Kondakov

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation

St. Petersburg, Russia

D. S Mikheev

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation

St. Petersburg, Russia

I. S Tishchenko

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation

St. Petersburg, Russia

References

Supplementary files