Влияние профиля латеральной организации головного мозга на результативность спортивной деятельности человека и методы его выявления

Аннотация

В обзорной статье приводятся данные о влиянии профиля латеральной организации мозга на результативность спортивной деятельности спортсменов различной специализации. Обсуждаются диагностические возможности различных методов выявления профиля латеральной организации головного мозга человека.

Полный текст

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.