X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ГРВ как метод оценки некоторых физиологических параметров, отражающих состояние адаптивных возможностей организма при физической нагрузке
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение.
Человек, как и другие виды живых организмов, способен адаптироваться, то есть приспосабливаться к условиям окружающей среды. Адаптацию человека к новым природным и производственным условиям можно охарактеризовать как
совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде. В настоящее время значительная часть болезней человека связаны с ухудшением экологической обстановки в нашей среде обитания: загрязнением атмосферы, воды и почвы, недоброкачественными продуктами питания, возрастанием шума.
Приспосабливаясь к неблагоприятным экологическим условиям, организм человека испытывает состояние напряжения, утомления. Напряжение - мобилизация всех механизмов, обеспечивающих определенную деятельность организма человека. В зависимости от величины нагрузки, степени подготовки организма, его функционально-структурных и энергетических ресурсов снижается возможность функционирования на заданном уровне, то есть наступает утомление.
Способность адаптироваться к новым условиям у разных людей не одинакова. Так, у большинства при дальних авиаперелетах с быстрым пересечением разных часовых поясов, а также при сменной работе возникают такие неблагоприятные симптомы, как нарушение сна, головные боли, падает работоспособность. Другие же адаптируются быстро.
Изучение адаптивных возможностей человека и разработка соответствующих рекомендаций имеет важное практическое значение. Также интерес представляет исследование методик, позволяющих оценивать адаптивные возможности организма при воздействии различных факторов внешней среды.
Актуальность.
В настоящее время представлено большое количество различных способов оценки состояния здоровья организма человека, у каждого из которых есть определенные преимущества и недостатки. В данной работе использовали методику газоразрядной визуализации (ГРВ), основанную на эффекте Кирлиан (изучение колебаний энергетического поля человека) [2]. За последние годы метод ГРВ показал свою эффективность в ранней диагностике заболеваний, оценке тяжести их течения, эффективности терапии, в спортивной медицине, а также в психотерапевтической практике. Проведенный анализ литературы показывает, что изменения ГРВ изображений тождественны изменениям в организме пациентов, верифицированным на основе клинической картины, данных инструментальных и лабораторных методов диагностики, что свидетельствует об информативности метода ГРВ, а также о перспективах использования этой методики в медицине. Диагностические возможности метода подтверждаются построенными на его основе решающими правилами и созданными автоматизированными диагностическими системами. Такие преимущества ГРВ-биоэлектрографии, как простота исполнения, неинвазивность и безопасность для пациента, оперативность получения результатов, основанная на современных бурно развивающихся компьютерных технологиях, несомненно, должны привлечь исследователей в области биологии и медицины для решения многих проблем диагностики и мониторинга, при изучении механизмов действия лекарственных препаратов и методов лечения [6]. Особенно перспективным представляется применение метода ГРВ в клинической практике.
Цель исследования: с помощью метода ГРВ определить реакцию систем органов до и после физической нагрузки по излучению указательных и средних пальцев на правой и левой руке у студентов-первокурсников.
Задачи исследования:
1) Ознакомиться с методикой ГРВ, основанной на эффекте Кирлиан.
2) Провести отбор студентов в контрольную и опытную группы для исследования.
3) Оценить и проанализировать полученные при обследовании ГРВ-снимки и результаты, представленные в виде специальных графиков и таблиц по определенным параметрам (разработаны К.Г. Коротковым).
4) Сравнить полученные результаты до и после физической нагрузки у студентов контрольной и опытной групп.
5) Сделать выводы о возможности использования данного метода для оценки адаптивных возможностей организма при физической нагрузке.
2. Основная часть.
2.1. Обзор литературы.
Адаптация представляет собой совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаза.Процесс адаптации организма к воздействию физических нагрузок (ФН) имеет фазный характер. Поэтому выделяют два основных этапа адаптации: срочный и долговременный.
Начальный этап - «срочная», но несовершенная адаптация, и последующий этап - «долговременная», устойчивая адаптация. Во всех случаях срочная адаптация реализуется мгновенно, но реакция организма протекает «на пределе», с утратой резервов, с низким, кратковременным результатом, и сопровождается выраженной стресс-реакцией. Этап срочной адаптации сводится преимущественно к изменениям энергетического обмена и связанных с ним функций вегетативного обеспечения на основе уже сформированных механизмов их реализации. Представляет собой непосредственный ответ организма на однократные воздействия физических нагрузок [8].
При многократном повторении физических воздействий и суммировании многих следов нагрузок, постепенно развивается долговременная (устойчивая) адаптация. Она характеризуется более совершенной экономной реакцией организма на данный фактор среды, отсутствием выраженной стресс-реакции и возможностью нормальной жизнедеятельности в условиях действия этого фактора. Этот этап связан с формированием в организме функциональных и структурных изменений, происходящих вследствие стимуляции генетического аппарата нагружаемых во время работы клеток. В процессе долговременной адаптации к физическим нагрузкам активируется синтез нуклеиновых кислот и специфических белков, в результате чего происходит увеличение возможностей опорно-двигательного аппарата, совершенствуется его энергообеспечение.
Физиологические и биохимические механизмы адаптации человеческого организма к физическим нагрузкам выработались в многовековом процессе общей эволюции. Они отражены в генетическом коде. Каждый человек получает их в наследство от родителей. Данный процесс носит название генотипической адаптации. Это означает, что любой человек, вне зависимости от пола, возраста или национальности имеет такие механизмы изначально, с рождения. Но вот уровень реализации у них может быть разным, в зависимости от личностных факторов: соматотипа (типа телосложения) и высшей нервной деятельности. Систематические занятия физкультурой приводят к адаптации человеческого организма к выполняемой физической работе. Так как в основе адаптации лежат изменения мышечных тканей и различных органов в результате тренировок, то все эти изменения определяют тренировочные эффекты. Они проявляются в улучшении разнообразных функций организма и повышении физической подготовленности. Под этим подразумевается фенотипическая адаптация.
Правильная адаптация к физическим нагрузкам должна быть продуманной, медленной и постепенной. В ходе ее происходят изменения следующих основных показателей:
- изменения в состоянии ЦНС;
- увеличение подвижности нервных процессов;
- укорочение скрытого периода двигательных реакций;
- изменения опорно-двигательного аппарата;
- изменения функции органов дыхания;
- ускорение кровообращения;
- изменение состава крови.
На сегодняшний день существует множество методик, позволяющих проводить оценку состояния здоровья организма человека, в том числе его адаптационных возможностей. В медицине широко используются электрографические методы, позволяющие проводить диагностику функционального состояния организма, устанавливая связь между его электрофизиологическими и клинико-анатомическими характеристиками. Электрическую активность органов и тканей изучают с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электрокардиограммы (ЭКГ), электропунктуры.
Одним из перспективных электрографических методов исследования состояния человека является метод Газоразрядной Визуализации (ГРВ), основанный на эффекте Кирлиан («высокочастотное фотографирование»). Метод ГРВ – это компьютерная регистрация и анализ свечений, индуцированных объектами, в том числе и биологическими, при стимуляции их электромагнитным полем с усилением в газовом разряде. На основе метода ГРВ группой ученых под руководством профессора К.Г. Короткова (ИТМО, Санкт-Петербург) разработан аппарат «ГРВ камера», прошедший клинические испытания и внесенный в государственный реестр медицинской техники [1]. Метод ГРВ получает все более широкое признание и, наряду с другими биоэлектрографическими методами, используется в прикладных и фундаментальных исследованиях, спорте, психофизиологии и медицине.
2.2. Материал и методы исследования.
Исследование проводилось в двух группах студентов:
1) контрольная группа (студенты, занимающиеся в основной группе по физической нагрузке) – 20 человек;
2) опыт (студенты, занимающиеся в специальной группе с облегченной физической нагрузкой согласно врачебным рекомендациям) – 20 человек [4].
Испытуемые прикладывали пальцы рук на определенный дисплей устройства КОРОНА-1. Для исследования использовались излучения, создаваемые указательными и средними пальцами на левой и правой руке [9]. После чего захватывался снимок, который отображался на экран ноутбука (Рис. 1).
Рис.1. ГРВ-снимок излучения, создаваемого указательным пальцем правой руки
Изображение конвертировалось в специальном программном обеспечении и переводилось в цифровой формат. Результат получали в виде специальных графиков и таблиц по определенным параметрам, которые приведены К.Г. Коротковым [1].
Показания, полученные при исследовании излучений названных пальцев левой и правой руки, отвечают за реакцию со стороны одних и тех же органов. Корона указательного пальца отражает состояние толстого кишечника и спинного мозга. Излучение среднего пальца показывает состояние кровообращения и аллергическую нагрузку на организм. Нормальное излучение характеризуется равномерным распределением короны свечения по всей окружности пальца. Лучи имеют относительно равную длину и расходятся по радиусу от центра короны.
Также существуют болезненные формы излучений:
1) Выпадение излучений – их наличие в короне говорит о начальной, первой, стадии заболевания, которая проходит на энергетическом уровне, и поэтому может не ощущаться физическими чувствами пациента в определённом органе, где произошло это выпадение (Рис. 2). Как правило, такие пациенты имеют жалобы на головные боли, усиленное потоотделение ладоней, перепады давления, сердечное и общее недомогание, повышенную нервную возбудимость и раздражение.
Рис. 2. ГРВ-снимок, показывающий выпадение излучений
2) Шарообразные излучения - излучения в форме небольших шариков, которые окружают корону, указывают на вторую стадию заболевания тех органов, в секторах которых зафиксированы такие излучения.
3) Дегенеративные излучения - характеризуются утолщением короны при полном или частичном исчезновении радиальных лучей. Она присуща таким серьёзным болезням как артериосклероз, ревматизм, подагра и пр. Дегенеративная форма излучений может носить как локальный (секторальный) характер, что будет сопровождаться жалобами пациента на какой-то отдельный орган, так и общий характер (тотальная дегенерация всех корон), что будет выражаться общим плохим самочувствием пациента, может быть с выделением каких-то отдельных очагов.
2.3. Результаты проведенного исследования и обсуждение.
В данной работе мы анализировали 3 показателя: площадь свечения, интенсивность свечения и топику секторов сердечно-сосудистой системы. Эти показатели сравнивались у 2 групп студентов: основной и специальной (с облегченной физической нагрузкой). Измерения проводились 2 раза: до и после физической нагрузки [7].
Интенсивность свечения отражается в яркости свечения короны и зависит от метаболических процессов в организме, в частности энергетического обмена. Чем интенсивнее происходит энергетический обмен (синтез АТФ), тем ярче корона ГРВ-граммы. После измерения этого параметра у студентов основной и специальной групп было отмечено, что после физической нагрузки в связи с затратами АТФ интенсивность свечения уменьшилась в обеих группах.
Рассчитав разность средних значений для обоих пальцев в обеих группах студентов, мы получили следующие результаты: для среднего пальца 6,93 и 5,26 для указательного (основная группа), 6,6 и 4,84 для специальной группы соответственно. Следовательно, во время физической нагрузки была затрачена энергия. Разность интенсивности до и после нагрузки у студентов в основной группе была больше, чем у студентов специальной группы. Данный факт может свидетельствовать о том, что студенты, занимающиеся стандартной физической нагрузкой, выполняют более энергозатратные упражнения.
Площадь свечения короны указывает на адаптивные возможности человека. Увеличение данного показателя говорит о включении адаптивных механизмов в ответ на нагрузку любого вида. Сравнив ГРВ-показатели среднего пальца в обеих группах, заметили, что в основной группе увеличение площади наблюдалось в 83% случаев, а в специальной в 92%. Результат может говорить о том, что в каждой группе у большинства студентов были в какой-то мере задействованы адаптивные реакции со стороны нервной и сердечно- сосудистой систем в ответ на физическую нагрузку. Аналогичную зависимость наблюдали, сравнивая показатели на указательном пальце. При сравнении данных двух исследуемых групп выявили, что разница средней площади свечения до и после физической нагрузки была выше у специальной группы по сравнению с основной. Для указательного пальца специальной группы 956 и 584,3 для основной. Для среднего пальца специальной группы 1671,9 и 705,1 для основной. Полученные результаты позволяют предположить, что у студентов специальной группы реакция со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем более выражена, по-видимому, в результате большего напряжения этих систем в ответ на физическую нагрузку [3].
Топика секторов сердечно-сосудистой системы. Данный параметр показывает состояние сердечно-сосудистой системы (ССС). Его можно определить только по короне среднего пальца в определенной области: левая половина свечения для пальца левой руки и правая половина свечения для пальца правой руки. Чем длиннее линии свечения в данных областях, тем сильнее воздействие на сердечно-сосудистую систему. До нагрузки линии свечения в обеих группах были выражены слабо (Рис. 3).
Рис. 3. ГРВ-снимок среднего пальца левой руки студента специальной группы, сделанный до физической нагрузки
После физической нагрузки длина линий увеличилась также в обеих группах (Рис. 4).
Рис. 4. ГРВ-снимок среднего пальца левой руки студента специальной группы, сделанный после физической нагрузки
Но у студентов специальной группы разница была выражена сильнее, что показывает более высокую нагрузку на ССС по сравнению со студентами основной группой [5]. Можно предположить, что напряжение со стороны системы кровообращения более выражено в связи с недостаточной тренированностью организма.
3. Заключение.
Результаты проведенного исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Студенты, занимающиеся в специальной группе с облегченной физической нагрузкой, после упражнений имеют более выраженные изменения по показателям: площадь свечения и изменения в топике секторов сердечно-сосудистой системы.
2. Студенты, занимающиеся в основной группе, в процессе спортивных тренировок имеют более выраженные изменения по показателю интенсивность свечения.
3. Метод ГРВ можно применять для оценки адаптивных возможностей организма при физической нагрузке.
Список литературы
1. Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии / К.Г. Коротков. – СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2001. – 360 с.
2. Коротков К.Г. Эффект Кирлиан / К.Г. Коротков. – С-Петербург, 1995. – 128 с.
3. Особенности вегетативных реакций у студентов ВГМУ / М.С. Рощевкина, М.И. Ходасевич, А.Н. Пашков, Л.Г. Величко, О.В. Мячина // Молодежный инновационный вестник. – 2019. – Т. 8. № 2. – С. 298-299.
4. Особенности показателей работоспособности у студентов-первокурсников / В.О. Джуганова, А.Ю. Гоцкина, А.Н. Пашков, О.В. Мячина, Л.Г. Величко //
Молодежный инновационный вестник. – 2018. – Т. 7. № S1. – С. 196-197.
5. Особенности функционального состояния организма у студентов 1 курса ВГМУ / А.М. Зайцева, А.В. Проценко, А.Н. Пашков, Л.Г. Величко, О.В. Мячина // Молодежный инновационный вестник. – 2017. – Т. 6. № 2. – С. 210-211.
6. Попечителев Е.П. Методы медико-биологических исследований. Системные аспекты / Е.П. Попечителев. – Житомир, 1997. – 186 с.
7. Применение ГРВ в оценке физиологических параметров у студентов-первокурсников в процессе спортивных тренировок / А.Н. Пашков, А.А. Клюкин, Л.Г. Величко, Н.А. Щетинкина // В сборнике: Высокие технологии и инновации в науке:. Сборник избранных статей Международной научной конференции. – СПб., 2020. – С. 14-16.
8. Чанчаева Е.А. Физиология физического воспитания и спорта: учебно-метод. комплекс / Е.А. Чанчаева. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2007. - 97 с.
9. Шустов М.А. Электроразрядная фотография /М.А. Шустов, Е.Т. Протасевич. – Томск, 1999. – 241 с.