Подростковый возраст – один из наиболее важных этапов онтогенеза, когда мощный всплеск половых гормонов оказывает непосредственное влияние на координационные функции и сенсомоторные реакции ребенка, взаимодействие которых является недостаточно исследованной темой возрастной и спортивной физиологии.
Время условно-рефлекторного сенсомоторного поведения является удобным показателем для оценки функционального состояния организма человека. Способность сохранять равновесие в вертикальном положении [5] также, как и сенсомоторное реагирование [2, 6, 9], является одним из важнейших условий при взаимодействии человека с внешней средой. Перестройка гормональной системы на этапе полового созревания может повлечь за собой резкую возбудимость, быструю утомляемость. У подростка отмечается повышенная активность подкорковых структур, усиление их влияния на кору больших полушарий, что в конечном итоге приводит к снижению адаптационных возможностей высших отделов центральной нервной системы [4]. При изучении показателей зрительно-моторной реакции можно получить информацию о функциональном состоянии зрительной и двигательной сенсорных систем [1]. Актуальность исследования постуральной системы обусловлена взаимосвязью координационной и когнитивных функций, влиянием степени нарушения равновесностных качеств на уровень их адаптивных способностей [8]. Оформление моторного динамического стереотипа завершается только после полового созревания, т.е. позже, чем заканчивается анатомическое формирование центральной нервной системы [3]. Таким образом, функциональная взаимосвязь зрительной моторной реакции и постуральной системы очевидна. Тем не менее, особенности изменения показателей функционального состояния этих систем на этапе полового созревания в условиях высоких физических нагрузок у спортсменов, остаются недостаточно исследованными.
Целью данной работы явилось изучение показателей стабилограмы и сложной зрительно-моторной реакции у детей 12-14 лет, занимающихся спортом.
Материалы и методы исследования
В обследовании приняли участие 359 детей 12–14-летнего возраста, в том числе дети, которые более 2-х лет (3–4 года) занимающиеся аэробными видами спорта (дети-спортсмены): девочки, занимающиеся гимнастикой, мальчики, занимающиеся легкой атлетикой. В контрольную группу вошли школьники, не занимающиеся дополнительно в спортивных секциях. Исследование функции равновесия было проведено на компьютерном стабилоанализаторе с биологической обратной связью «Стабилан-01» («ОКБ-РИТМ», г. Таганрог). Для анализа функции равновесия была использован тест «Мишень» [7]. Оценивали следующие показатели: качество функции равновесия (КФР, %); нормированную площадь вектрограммы (НПВ, мм2/сек.) – суммарная площадь вектрограммы, отнесенная ко времени записи сигнала; линейную скорость среднюю (ЛСС, мм/сек.) – среднее значение линейной скорости в процессе обследования; угловую скорость среднюю (УСС, мм/град.) – средняя скорость изменения направления векторов скорости движения центра давления. Для исследования сложной зрительно-моторной реакции (СЗМР) использовали устройство психофизиологического тестирования УПФТ «Психофизиолог» («Медиком МТД», г. Таганрог). В тесте СЗМР оценивали уровень быстродействия, который оценивают в относительных единицах: 5 – высокий; 4 – выше среднего; 3 – средний; 2 – ниже среднего; 1 – низкий. Уровень сенсомоторных реакций также оценивали в относительных единицах по 4-бальной шкале: 1 – высокий; 2 – средний; 3 – ниже среднего; 4 – низкий. Анализировали также суммарное число ошибок и среднее время реакции (мс). Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием статистической программы Statistica 6.5. Сравнение показателей сложной зрительно-моторной реакции и показателей стабилографии проводили с использованием однофакторного дисперсионного анализа «ANOVA».
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ результатов исследования показателей стабилографии (табл. 1) показал, что в 12-летнем возрасте у мальчиков-спортсменов значение средней линейной скорости (на 34 %, p < 0,05) ниже, что, вероятно, отразилось и на меньшем значении у них нормированной площади вектрограммы (на 38 %, p < 0,05) относительно мальчиков 12 лет, не занимающихся спортом. В 13-летнем возрасте у мальчиков-спортсменов выявлены меньшие значения средней линейной скорости (на 50 %, p < 0,05), но более высокие показатели средней угловой скорости (на 27 %, p < 0,05) по сравнению с мальчиками того же возраста, которые не занимались дополнительно спортом. У девочек-спортсменок в 13-летнем возрасте нормированная площадь вектрограммы и средняя угловая скорость были выше, соответственно, на 93 % (p < 0,05) и 36 % (p < 0,05) относительно их сверстниц, не занимающихся спортом. В 14-летнем возрасте у мальчиков-спортсменов качество функции равновесия и нормированная площадь вектрограммы не отличались от соответствующих показателей их сверстников, однако у занимающихся спортом подростков характер поддержания вертикальной позы отличался: было повышено значение средней линейной скорости на 26 % (p < 0,05) и снижен показатель средней угловой скорости (на 25 %, p < 0,05) по сравнению с мальчиками того же возраста, не занимающихся спортом. У девочек-спортсменок в 14 лет выявлено меньшее значение нормированной площади вектрограммы (на 26 %, p < 0,05) и средней линейной скорости (на 29 %, p< 0,05), а также повышение средней угловой скорости (на 40 %, p < 0,05) относительно их сверстниц, не занимающихся спортом.
При сравнении показателей сложной зрительно-моторной реакции у детей было показано (табл. 1), что у 12-летних мальчиков, занимающихся спортом, среднее время реакции на стимул было на 25 % ниже (p < 0,05), чем у их сверстников, не занимающихся спортом.
12-летние девочки-спортсменки при выполнении тестирования делали меньше ошибок (на 27 %, p < 0,05) по сравнению с не занимающимися спортом девочками того же возраста. В 13-летнем возрасте у мальчиков-спортсменов выявлены более низкие показатели среднего времени реакции (на 34 %, p < 0,05) и более высокий уровень быстродействия по сравнению с мальчиками, не занимающимися спортом. 13-летние девочки-спортсменки делали больше ошибок в процессе тестирования (на 66 %, p < 0,05) относительно их сверстниц, не занимающихся спортом. В 14-летнем возрасте у мальчиков-спортсменов был более высокий уровень быстродействия по сравнению с мальчиками-подростками, не занимающихся спортом. Наибольшие различия показателей СЗМР установлено при сравнении значений у девочек-спортсменок с их сверстницами, не занимающихся спортом. В том числе, 14-летние спортсменки делали меньше ошибок (на 52 %, p < 0,05), показали меньшее среднее время реакции (на 32 %, p < 0,05) и более высокий уровень быстродействия (на 57 %, p < 0,05), за счет чего уровень их сенсомоторных реакций соответствовал средним значениям, тогда как у их сверстниц, не занимающихся спортом, он был ниже среднего уровня.
Далее были проанализированы возрастно-половые различия показателей стабилографии и СЗМР в группах обследованных подростков. В контрольных группах между мальчиками и девочками выявлено значимое различие показателя качества функции равновесия только в 13-летнем возрасте, когда у мальчиков этот показатель снижен по сравнению с девочками (p < 0,05). У спортсменов различий данного показателя между мальчиками и девочками не установлено. Тем не менее, показано, что значение нормированной площади вектрограммы у мальчиков-спортсменов в 12-летнем возрасте выше, а в 14-летнем возрасте ниже, чем у девочек-спортсменов. В контрольной группе показатели НПВ и средней линейной скорости были выше у мальчиков в 12 и 13 лет, но ниже в 14-летнем возрасте по сравнению с девочками того же возраста (p < 0,05). У спортсменов в данном возрастном диапазоне между мальчиками и девочками одного возраста не установлено различий значений средней линейной скорости. Интересно отметить, что в 13-летнем возрасте как в контрольной группе, так и у спортсменов у мальчиков показатель средней угловой скорости был ниже, чем у их сверстниц. Но в 14 лет у мальчиков контрольной группы значение УСС превышало соответствующий показатель девочек, а у спортсменов была выявлена обратная тенденция.
Таблица 1
Показатели сложной зрительно-моторной реакции и стабилографии у подростков, занимающихся и не занимающихся спортом
|
возраст/пол показатель/ группы |
12 |
13 |
14 |
||||
|
мальчики |
девочки |
мальчики |
девочки |
мальчики |
девочки |
||
|
Суммарное количество ошибок |
контроль |
6,23 ± 0,24* |
4,58 ± 0,21 |
17,30 ± 0,82* |
4,38 ± 0,21 |
4,21 ± 0,19* |
12,68 ± 0,53 |
|
спортсмены |
5,64 ± 0,27* |
3,32 ± 0,15# |
15,53 ± 0,64* |
7,27 ± 0,37# |
3,42 ± 0,17* |
6,13 ± 0,33# |
|
|
Среднее время реакции |
контроль |
572,45 ± 21,38 |
535,72 ± 24,81 |
672,47 ± 33,65 |
561,87 ± 26,99 |
512,62 ± 23,38 |
607,34 ± 28,71 |
|
спортсмены |
427,23 ± 18,52# |
495,46 ± 22,40 |
443,15 ± 19,79# |
485,65 ± 20,61 |
421,39 ± 21,83 |
412,46 ± 19,38# |
|
|
Уровень быстродействия |
контроль |
3,47 ± 0,16 |
2,82 ± 0,12 |
2,33 ± 0,10* |
3,62 ± 0,15 |
2,91 ± 0,13 |
2,64 ± 0,11 |
|
спортсмены |
3,94 ± 0,20 |
3,25 ± 0,17 |
3,86 ± 0,16# |
3,58 ± 0,16 |
4,24 ± 0,22# |
4,15 ± 0,21# |
|
|
Уровень сенсомоторных реакций |
контроль |
3,17 ± 0,14 |
2,88 ± 0,13 |
3,81 ± 0,17 |
3,14 ± 0,14 |
2,86 ± 0,12 |
3,54 ± 0,16 |
|
спортсмены |
2,53 ± 0,11 |
2,31 ± 0,10 |
3,29 ± 0,14 |
2,95 ± 0,13 |
2,60 ± 0,14 |
2,48 ± 0,11# |
|
|
Качество функции равновесия |
контроль |
73,51 ± 3,12 |
81,44 ± 3,82 |
65,20 ± 3,13 |
85,17 ± 4,16 |
82,42 ± 3,84 |
68,13 ± 3,35 |
|
спортсмены |
83,22 ± 3,90 |
87,74 ± 4,23 |
72,85 ± 3,44 |
78,42 ± 3,26 |
88,37 ± 4,25 |
74,51 ± 3,78 |
|
|
Нормированная площадь вектрограммы |
контроль |
0,32 ± 0,014 |
0,16 ± 0,07 |
0,36 ± 0,015 |
0,15 ± 0,006 |
0,16 ± 0,07 |
0,35 ± 0,012 |
|
спортсмены |
0,21 ± 0,010 |
0,15 ± 0,05 |
0,29 ± 0,013 |
0,29 ± 0,011 |
0,14 ± 0,05 |
0,26 ± 0,010 |
|
|
Средняя линейная скорость |
контроль |
14,53 ± 0,65 |
8,35 ± 0,32 |
16,42 ± 0,79 |
8,73 ± 0,40 |
8,52 ± 0,41 |
17,80 ± 0,63 |
|
спортсмены |
8,97 ± 0,37 |
8,14 ± 0,41 |
8,29 ± 0,38 |
7,95 ± 0,37 |
10,74 ± 0,48 |
12,51 ± 0,58 |
|
|
Средняя угловая скорость |
контроль |
21,47 ± 0,97 |
27,35 ± 1,20 |
15,96 ± 0,68 |
27,34 ± 1,17 |
25,43 ± 1,03 |
17,70 ± 0,74 |
|
спортсмены |
26,13 ± 1,68 |
23,24 ± 1,14 |
20,37 ± 0,95 |
37,13 ± 1,25 |
18,97 ± 0,69 |
24,75 ± 1,11 |
|
Примечание: * – достоверные отличия показателей у мальчиков относительно значений у девочек одного возраста (при р<0,05): сравнение показателей проводили в контрольной группе, либо в группе спортсменов; # – достоверные отличия показателей у спортсменов относительно детей, не занимающихся спортом по возрастно-половому признаку (при р < 0,05).
В контрольной группе у мальчиков суммарное количество ошибок было выше в 12- и 13-летнем возрасте (соответственно, на 36 % и 295 %, p < 0,05) и ниже в 14-летнем возрасте (на 52 %, p < 0,05) относительно их сверстниц. В 13-летнем возрасте у мальчиков уровень быстродействия был ниже, чем у девочек. У подростков, занимающихся спортом, были получены аналогичные результаты при анализе показателя суммарного количества ошибок: в 12- и 13-летнем возрасте мальчики делали больше ошибок (соответственно, на 70 % и 114 %, p < 0,05), а в 14-летнем возрасте – меньше (на 44 %, p < 0,05) относительно девочек. Остальные показатели СЗМР у спортсменов не различались между мальчиками и девочками.
В результате статистической обработки данных с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) были выявлены возрастные особенности изменения показателей стабилографии и сложной зрительно-моторной реакции у детей контрольной группы и занимающихся спортом (табл. 2). У всех обследованных детей с возрастом (от 12 до 14 лет) показана зависимость показателя нормированной площади вектрограммы со средней линейной скоростью: чем выше был показатель НПВ у детей, тем более высокое значение линейной скорости. Исключение составили девочки, занимающиеся спортом: у них выявлена обратная тенденция изменений этих показателей с возрастом.
Для детей контрольной группы и девочек, занимающихся спортом, была показана взаимосвязь возрастных изменений НПВ и средней угловой скоростью при поддержании равновесия.
Таблица 2
Результаты однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) межгрупповых изменений показателей стабилограммы и зрительно-моторной реакции в зависимости от возраста у детей контрольной группы и занимающихся спортом (F-критерий, р)
|
Возраст×показатель |
Контрольная группа |
Спортсмены |
||
|
мальчики |
девочки |
мальчики |
девочки |
|
|
НПВ×УСС |
8,46 р < 0,01 |
9,04 р < 0,01 |
2,71 р > 0,05 |
9,74 р < 0,01 |
|
НПВ×ЛСС |
7,22 р < 0,01 |
8,26 р < 0,01 |
10,39 р < 0,01 |
9,48 р < 0,01 |
|
НПВ×кол-во ошибок |
6,93 р < 0,05 |
8,28 р < 0,05 |
9,93 р < 0,01 |
11,72 р < 0,01 |
|
НПВ×ур. быстродействия |
7,82 р < 0,01 |
6,31 р < 0,05 |
2,64 р > 0,05 |
1,38 р > 0,05 |
|
НПВ×СВР |
6,35 р < 0,05 |
2,64 р > 0,05 |
5,73 р < 0,05 |
2,11 р > 0,05 |
|
НПВ×УСМР |
7,92 р < 0,01 |
1,75 р > 0,05 |
10,36 р < 0,01 |
5,82 р < 0,05 |
Также установлено, что в данном возрастом диапазоне существует связь между нормированной площадью вектрограммы и количеством сделанных ошибок при выполнении тестирования на уровень сенсомоторной реакции: увеличение сделанных ошибок положительно соотносится с площадью вектрограммы всех обследованных детей. В контрольной группе детей выявлена взаимосвязь возрастных изменений нормированной площади вектрограммы с уровнем быстродействия при выполнении тестирования на определение уровня зрительно-моторной реакции. У мальчиков контрольной группы и занимающихся спортом показана взаимосвязь нормированной площади вектрограммы и среднего времени реакции в изучаемом возрастном диапазоне. Кроме того, определена взаимосвязь НПВ с уровнем сенсомоторных реакций у всех детей за исключением девочек контрольной группы.
Заключение
Поддержание равновесия связано с качеством сенсомоторных реакций, уровень которых в определенные возрастные периоды снижается, особенно, в подростковом возрасте, когда происходит перестройка функциональной системы поддержания равновесия. В проведенном исследовании были установлены возрастно-половые особенности взаимосвязи показателей сложной зрительно-моторной реакции и стабилографии у подростков, занимающихся аэробными видами спорта. У большинства подростков-спортсменов качество функции равновесия выше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом. Исключение составила группа девочек-спортсменок 13-летнего возраста. Мы предполагаем, что данное качество обеспечивается за счет динамических изменений средней линейной и угловой скоростей при поддержании функции равновесия. Наиболее высокие показатели качества функции равновесия были установлены у девочек 12-летнего возраста и мальчиков 14-летнего возраста, занимающихся спортом, у которых соотношение средней линейной скорости к средней угловой скорости составило, соответственно, 0,35 и 0,57. Значительное снижение или, напротив, возрастание данного показателя (как в случае с мальчиками 13 лет и девочками 14 лет контрольной группы и девочек-спортсменок 13-летнего возраста), вероятно, являлось одним из факторов понижения у этих детей координационных качеств. Также, следует отметить, что у 13-летних девочек-спортсменок на снижение координационных качеств, возможно, повлияло и то, что они допускают большое количество ошибок в тест на зрительный стимул (что было продемонстрировано в тесте на сложную зрительно-моторную реакцию) по сравнению с их сверстницами, не занимающимися спортом. Наибольшее количество ошибок в данном тесте допускали 13-летние мальчики в не зависимости от уровня их тренированности; у этих подростков выявлены наименьшие показатели КФР. Однако у мальчиков-спортсменов снижение КФР в 13-летнем возрасте относительно 12-ти 14-ти лет было менее выражено по сравнению с их сверстниками, не занимающихся спортом. Предположительно, это может быть связано с тем, что в этом возрасте у мальчиков-спортсменов ниже время реакции на зрительный стимул и выше уровень быстродействия. Таким образом, поддержание позы в пространстве зависит от ряда факторов, среди которых важное место занимает уровень физической тренированности. Изменения равновестностных качеств в подростковом возрасте, связанные с гормональными перестройками в организме, в меньшей степени наблюдаются у спортсменов, у которых компенсация снижения координации движений происходит на фоне лучшего развития зрительно-моторных реакций. Возможно, это связано с тем, что в процессе физических тренировок у спортсменов в подростковом возрасте не наблюдается столь же выраженных гормональных сдвигов, как у их сверстников, не занимающихся профессиональными видами спорта.