УДК 796.01:612

ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕЛОВЕКА К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

КАТАШИНСКИЙ Николай Васильевич

Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодёжи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва

Доцент кафедры теории и методики прикладных видов спорта и экстремальной деятельности, кандидат педагогических наук

E-mail: btg90@inbox.ru

 

ЛЕБЕДЕВ Артур Николаевич

Московское городское физкультурно-спортивное объединение Москомспорта

Профессор, доктор биологических наук

ВАРДАНЯН Асмик Нориковна

Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодёжи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва

Доцент кафедры педагогики, кандидат педагогических наук

E-mail: btg90@inbox.ru

МАРТИРОСОВА Карина Эдуардовна

Научно-исследовательский институт спорта ГЦОЛИФК

Младший научный сотрудник

МАРТИРОСОВ Эдуард Георгиевич

Научно-исследовательский институт спорта ГЦОЛИФК

Профессор, доктор биологических наук, академик РАЕН

Ключевые слова: экстремальное воздействие, температурное воздействие, дееспособность человека, соматотип, психомоторика, термоустойчивость, термонагрузка, динамики дееспособности.

Аннотация. В статье повествуется о прогнозе динамики дееспособности человека, пережившего кратковременное тепловое экстремальное воздействие.

PREDICTION OF HUMAN RESISTANCE TO EXTREME CONDITIONS

KATASHINSKY Nicholay
Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism (GTSOLIFK), Moscow
Department of theory and methodology of applied sport and extreme activities, Ph.D.
E-mail: btg90@inbox.ru

LEBEDEV Arthur
The Moscow City physical training and sports union Moskomsport
Professor, Doctor of Biological Sciences

VARDANYAN Asmik
Russian State University of Physical Culture, Sports, Youth and Tourism (GTSOLIFK), Moscow
Associate Professor of Pedagogy, Ph.D.
E-mail: btg90@inbox.ru

MARTIROSOVA Karina
Research Institute of Sports GTSOLIFK
Junior Researcher

MARTIROSOV Edward
Research Institute of Sports GTSOLIFK
Professor, Doctor of Biological Sciences, Academy of Natural Sciences

Keywords: extreme impact, thermal effects, human capacity, somatotype psychomotoric, heat, termo-pressure, the dynamics of disability.

Summary. The article presents a study on the prognosis of the dynamics of human capacity, the surviving under short-term effects of extreme heat

Сектор технологий прогноза и развития одаренности в спорте НИИ Спорта РГУФКСиТ, МГФСО. Наше исследование поддержано грантом РГНФ №_N08-0600607a (2008-2010)

"Предикторы спортивной одаренности".

Введение. Экстремальное воздействие, даже кратковременное изменяет состояние человека. Практически важно знать, кто из испытуемых легче всего, с наименьшими потерями перенесет негативные последствия неблагоприятного воздействия. Наша цель - разработка методики такого прогноза. С целью изучения возможностей новой методики мы выбрали кратковременное воздействие высокой температуры и одновременно высокой влажности окружающего воздуха на испытуемого, помещенного в тепловую камеру. В литературе мы не нашли каких-либо сведений о прогнозе динамики дееспособности человека, пережившего кратковременное тепловое экстремальное воздействие.

Методика. Контингент испытуемых был представлен хорошо тренированными спортсменами и военнослужащими. Обследовано 38 человек, причем по ряду показателей дважды, т.е. до и после тепловой нагрузки в тепловой камере, а именно в сауне. Обследование одного испытуемого проводилось в течение двух дней. Обеспечивался аппаратурный контроль температуры (400С) и влажности (80%) в тепловой камере посредством дистанционного термодатчикика и датчика контроля влажности. Нагрузка представляла собой 60-минутное пребывание в условиях жары и высокой влажности. Испытуемым не разрешалось сидеть. В течение всего времени пребывания в камере они спокойно ходили или стояли. В первый день, до тепловой нагрузки, у испытуемых записывали электроэнцефалограмму и эхокардиограмму сердца, изучали самооценки испытуемых по тесту "Зеркало" А.Н. Лебедева [1]. У всех снимались показатели дерматоглифики и биоритмологические характеристики. У каждого испытуемого измеряли характеристики психомоторики: время простой реакции и реакции выбора, объем кратковременной памяти, концентрацию внимания и др. [1]. Во второй день производили тепловую нагрузку. Перед входом в сауну у испытуемых измеряли антропометрические показатели, по Э.Г. Мартиросову [5, 7], определяли тотальные размеры, соматотип, изучали состав массы тела - биоимпедансометрически с помощью анализатора Медасс [6]. Состав массы тела определялся до и после сауны. Повторно биоимпедансометрия проводилась у спортсменов спустя 60 мин после выхода из тепловой камеры. Часовая задержка связана с необходимостью достижения баланса жидких сред организма, поэтому перед регистрацией состава тела испытуемым предлагалось отдохнуть в положении лежа на спине в течение 15 мин. До и после тепловой нагрузки определялись динамометрия кистей рук, становая сила, спирометрия; силовая выносливость, т.е. максимальное время удержания усилия сжатия кистью динамометра правой рукой на уровне 75% от максимально возможного и на уровне 15% от максимально возможного; велоэргометрия определялись анаэробная работоспособность на велоэргометре "Monarhx" по значениям средней и максимальной мощности, развиваемой испытуемым в течение 30 с. При тестировании на велоэргометре, а также во время всего пребывания испытуемого в сауне и спустя еще 60 мин после сауны у испытуемых непрерывно регистрировалась частота пульса с помощью аппарата "Поллар" [6]. У всех испытуемых определялись также показатели психомоторики и проводилась регистрация электроэнцефалограммы (ЭЭГ) [1, 7]. Стоит заметить, что запись электроэнцефалограммы всегда проводили до помещения испытуемого в сауну. Сначала записывали ЭЭГ при закрытых глазах, в состоянии полного покоя испытуемого, и назвали такую запись фоновой первичной. Затем запись проводилась при открытых глазах испытуемого. Взор испытуемого был устремлен на экран компьютера с постоянно меняющимися каждые 5 с изображениями пейзажей, цветов, изображений людей, автомобилей и т. п., обычных сцен. Такую запись назвали активированной электроэнцефалограммой. И, наконец, вновь проводили запись при закрытых глазах в состоянии полной расслабленности, назвав ее фоновой вторичной ЭЭГ. Все три вида записи непрерывно следовали друг за другом, и длительность каждой из них составляла около 3 мин. В течение примерно 10 мин измеряли оценки испытуемыми около полусотни собственных личностных особенностей по тесту "Зеркало", а также психомоторных показателей, включающих в себя теппинг, простую зрительно-моторную реакцию, реакцию выбора из двух альтернатив, а также проводили измерение объема кратковременной зрительной памяти на цифровые последовательности. Вместе с измерением множества антропометрических и дерматоглифических показателей все обследование одного спортсмена занимало в целом примерно 30-40 мин.

Технология прогноза. Мерой искомых связей между предикторами и их функциями, т.е. искомыми, целевыми показателями служил коэффициент корреляции Пирсона, в его разных ипостасях [8], а именно между разными реальными нормированными показателями теплоустойчивости и прогнозируемыми величинами этих же самых показателей для группы испытуемых всего из 38 человек. Для прогноза использовали наиболее информативные показатели, называемые предикторами. Выбор предикторов осуществлялся по программе А.Н. Лебедева. Использовали методику множественных линейных регрессий [4, 8] с учетом результатов обследования группы испытуемых до и после тепловой нагрузки. По найденным уравнениям регрессии осуществляли прогноз, включая слепую проверку точности прогноза.

Целевую функцию в случае шкал интервалов выражали в относительных единицах, t-баллах. Например, из становой силы спортсмена, измеренной после тепловой нагрузки, вычитали предыдущее значение становой силы того же самого спортсмена, измеренной до тепловой нагрузки. Индивидуальное значение Xi показателя для i-го спортсмена вычитали из его среднего значения Xср, вычисленного для всей выборки испытуемых, и полученную разность (Xi-Xср) сначала делили на ее стандартное отклонение Sx, затем умножали на 10 и складывали с константой, равной 100 единицам (баллам).

Таблица 1

Точность прогноза теплоустойчивости спортсмена. Мера точности - коэффициенты корреляции (левая колонка) между реальными результативными показателями теплоустойчивости и их прогнозами по группам предикторов, указанных в колонке справа

Результаты. В табл. 1, в левой колонке,представлены коэффициенты корреляции между результативными признаками и их прогностическими значениями. Коэффициенты усреднены по множеству всех взятых вместе прогнозируемых функций: показателей дееспособности, например для мощности, развиваемой испытуемым на велоэргометре, для его становой силы и т.д. Справа указаны обобщенные названия предикторов

В разных группах предикторов число отдельных конкретных показателей измерялось десятками либо сотнями показателей. Последнее имело место в случае электрофизиологического прогноза по параметрам электроэнцефалограммы (ЭЭГ).

В табл. 1 отражена точность десяти разных прогнозов изменения дееспособности спортсменов под влиянием тепловой нагрузки. Результативные показатели, а именно интересующие нас показатели теплоустойчивости, измеряли дважды, а именно до и после посещения спортсменом в сауны. Предикторы для прогноза измеряли до сауны, предсказывая грядущие изменения дееспособности. Сюрпризом оказалось то, что в "состязании" разных групп предикторов (ЭЭГ, сенсомоторика, психо- и антропометрика) победителем вышли хронобиологические показатели, как это видно из представленной выше таблицы 1, вытекающие из даты рождения спортсмена (годы, месяцы и дни) в совокупности с датой проведения испытания и генетически обусловленными папиллярными узорами на ладонях и пальцах рук. Инициатор этого интересного исследования - К.Э. Мартиросова.

Рассмотрим теперь в таблице 2 детальнее один из результативных показателей, а именно среднее значение мощности (код Т03), развиваемой спортсменом на велотренажере за 30 с вращения педалей тренажера с максимально возможной скоростью. Известно, что при внезапных силовых нагрузках работа выполняется в основном за счет анаэробного дыхания и поэтому показатель назван анаэробной термоустойчивостью. Из значений мощности, развиваемой спортсменом на велоэргометре после термонагрузки, вычитались ее значения, определенные у того же испытуемого до тепловой нагрузки. Ясно, что разность имела отрицательный знак. Анаэробная устойчивость спортсмена снижалась. Мощность уменьшалась, но снижалась по-разному: у одних почти незаметно, у других существенно. В табл. 2 мерой предсказуемости служит коэффициент корреляции (КОР, в тыс. долях) между прогнозируемыми и реальными значениями показателей работоспособности, вычисленными по разным предикторам (PRD), разъясненными в правой половине таблицы. NN - число испытуемых. И в данном случае хронобиологические показатели (код KAR) оказались весьма весомыми предикторами. Вслед за ними наибольший вес имели сенсомоторные и электрофизиологические показатели. Наименьшей точностью, как видно из таблицы 2, отличался прогноз по показателям соматотипа. Суммарный прогноз устойчивости для всего множества результативных показателей, как видно из предыдущей таблицы, также имеет наименьшую точность. Промежуточные по точности прогнозы можно выполнить, используя множество сенсомоторных показателей, или запись электроэнцефалограммы, или множество антропометрических показателей, взятых порознь, без обобщения в один из трех известных типов телосложения (экто-, мезо- и эндоморфы).

Таблица 2

Анаэробная (T03) теплоустойчивость: корреляция (КОР) прогноза с реальностью по группам предикторов с кодами, указанными в левой колонке (PRD). NN - число испытуемых

В табл. 3 приводятся уравнения множественной линейной регрессии для расчета прогноза анаэробной устойчивости (T03) по совокупностям разных предикторов.

Таблица 3

Формулы для расчета анаэробной (T03) теплоустойчивости

В левой колонке табл. 3 указаны коды групп предикторов, в средней колонке диагностические уравнения, в правой - коэффициенты корреляции между прогнозом и реальностью. Коды и краткая характеристика предикторов, указанных в круглых скобках этой таблицы, можно видеть в табл. 4, где N - число повторяющихся предикторов.

Таблица 4

Предикторы анаэробной теплоустойчивости (коды даны в алфавитном порядке)

Из таблицы следует, что в 16 уравнениях дважды и более встречались только ЭЭГ предикторы (см. колонку N) и вообще в списке предикторов преобладают электрофизиологические показатели. Они весьма информативны. Вслед за ними часто отбираются антропометрические показатели в качестве предикторов устойчивости к экстремальному тепловому воздействию. Абсолютным рекордсменом стал показатель активированности ЭЭГ (ZB6), т.е. диффузный, регистрируемый во множестве отведений бета-ритм электроэнцефалограммы, подтверждая известный вывод Э.А. Голубевой [2] о высокой информативности данного показателя также и во многих других случаях ЭЭГ диагностики.

В заключение рассмотрим простейшее уравнение для прогноза изменений частоты пульса в условиях гипертермии по предварительным собственным оценкам своих личностных качеств по тесту "Зеркало" [1]. Наша программа выбрала 4 оценки из 51:

PLS~Z1X=+144.989-0.416*(42G)-0.201*(44G)-0.186*(36G)-0.015*(10G)

(1)

Каждая самооценка, в баллах от 1 до 5, умножалась на 10 перед ее включением в диагностическое уравнение (1). Пять баллов соответствуют наибольшей выраженности конкретного личностного признака, а один балл - наименьшей. Оказалось, что чем ниже оценки испытуемым своей уверенности (42G), своего интереса к музыке (44G), своего миролюбия (36G) и своего остроумия (10G), тем выше частота пульса в сауне у таких испытуемых. В целом для двадцати пяти (N=25) человек коэффициент корреляции между прогнозом и реальностью оказался равным +0,51, тогда как критическое значение этого коэффициента равно +0,40 при N=25. Найденная связь достоверна при общепринятом в психологии уровне значимости 5%. Чем выше испытуемый оценивает свою уверенность, свое миролюбие, остроумие и свой интерес к музыке, тем легче переносит он тепловую нагрузку, судя по меньшим изменениям частоты своего пульса после посещения сауны. У таких испытуемых пульс в сауне, разумеется, тоже учащался (до 93 ударов в минуту и выше), но все же меньше, чем в среднем по группе (114 ударов в минуту). На этом простом примере можно видеть новую технологию прогноза в действии.

Заключение

Достоверный прогноз устойчивости человека к экстремальным воздействиям возможен по разным индивидуальным показателям. Из них наиболее информативны хронобиологические, антропометрические и электрофизиологические характеристики. Новая компьютерная технология прогноза развивает наши предыдущие разработки [1, 3, 4-7]. В ее основе лежат уравнения множественной линейной регрессии.

Выражаем сердечную благодарность испытуемым и участникам нашего исследования М.М. Семенову, Т.Ф. Романовой, М.В. Вислогузовой, С.К. Старостину и С.А. Сорокину.

Литература

1. Берестнева О.Г. Компьютерная психодиагностика: учеб. пособие / О.Г. Берестнева, А.Н. Лебедев, Е.А. Муратова. - Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - С. 102-124.

2. Голубева Э.А. Способности, личность, индивидуальность / Э.А. Голубева.  - Дубна: Изд-во Феникс+, 2005. - 512 с.

3. Лебедев А.Н. Ливанова и психофизиологические закономерности работы мозга. К 100-летию со дня рождения / А.Н. Лебедев, М.Н. Константа // Психологический журнал. - 2008. - Т. 29. - №1. - С.133-137.

4. Лебедев А.Н. и др. Основные виды деятельности и психологическая пригодность к службе в системе органов внутренних дел: справочное пособие / А.Н. Лебедев и др.; отв. ред. Б.Г. Бовин. - М.: Изд-во МВД РФ НИЦПМО, 1997. - 344 с.

5. Мартиросов Э.Г. Методы исследования в спортивной антропологии / Э.Г. Мартиросов. - М. : Физкультура и спорт,1982. - 200 с.

6. Мартиросов Э.Г. Прогнозирование аэробных и анаэробных возможностей у студентов-спортсменов с учетом соматопсихологического статуса. В кн.: Научные чтения "Спортивная медицина и исследования адаптации к физическим нагрузкам", посвященные 80-летию со дня рождения профессора В.Л. Карпмана / Э.Г. Мартиросов, А.В. Смоленсий, Д.В. Николаев, Р. Балучи. - М. : Изд. РГУФКСиТ, 2005. - С.162-167.

7. Мартиросов Э.Г. Технологии и методы определения состава тела человека / Э.Г. Мартиросов, Д.В. Николаев, С.Г. Руднев. - М. : Наука, 2006. - 248 с.

8. Marcoulides G.A., Hershberger S.L. Multivariate statistical methods: a first course. - Mahwah, New Jersey. Lawrence Erlbaum Associates, Inc., Publishers, 1997. - P. 142-144.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!