Автореферат: Соотношение между пульсовыми и субъективными показателями в оценке воздействия физических нагрузок у спортсменов

Установлено, что интенсивность физиологической нагрузки, оцениваемой по значениям абсолютной или относительной ЧСС, мощность работы и сенсорно-субъективная напряженность аэробного упражнения находятся в прямо пропорциональной связи. Соотношение между %ЧССмакс и СВН, определенное по разным «прямолинейным» шкалам, представлено на рисунке 1. Видно, что расположение линий связи между СВН и %ЧССмакс, полученных при использовании разных шести шкал, существенно не отличается. Несколько ниже располагается линия зависимости, полученная с помощью шкалы 50-100 (отличие этой зависимости от других недостоверно). Полученные соотношения между %ЧССмакс и СВН описываются следующими уравнениями линейной регрессии: шкала Borg 6-20 (old) y = 0,24x - 4,04 (r=0,99), шкала Borg 6-20 (new) y = 0,23x - 3,95 (r=0,99), шкала Алексеева 50-100 y = 0,88x+ 3,89 (r=0,99), шкала Morgan 1-7 y = 0,1x - 3,35 (r=0,99), шкала Питтсбургского университета 1-9 y = 0,14x - 5,49 (r=0,99), шкала Robertson OMNI 0-10 cycle format y = 0,18x - 8,37 (r=0,99) .

Индивидуальные данные связи между %ЧССмакс, % максимальной мощности в ступенчатом тесте и СВН, выраженной в единицах относительного рабочего прироста, представлены на рисунке 2. Относительный рабочий прирост СВН рассчитывался по формуле:

СВНорп, % = [(СВНр - СВНмин)/(СВНмакс - СВНмин)] х 100%

где СВНр - СВН при работе, СВНмин - наименьшее значение шкалы, СВНмакс - наибольшее значение данной шкалы.

Рисунок 1. Соотношение между физиологической напряженностью (%ЧССмакс) и сенсорно-субъективной тяжестью нагрузки при аэробной мышечной работе разной мощности (средние данные 6-ти шкал на 4-х ступенях нагрузки).

Рисунок 2. Слева - зависимость СВНорп от %ЧССмакс, справа - зависимость СВН от относительной механической мощности, выраженной в % от максимальной мощности в ступенчатом тесте.

Соотношение СВНорп - %ЧССмакс. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - %ЧССмакс представлены на рисунке 2 и в таблице 1. Видно, что расположение линий связи между относительной рабочей ЧСС и СВН, определявшейся по любой из исследованных нами 6 шкал, либо очень близко, либо практически совпадает. Эти данные позволяют предполагать практическую равнозначность использования так называемых «прямолинейных» (равномерных) шкал для субъективной оценки интенсивности физического упражнения преимущественно аэробного характера.

Таблица 1. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - %ЧССмакс

Отсутствие заметных различий в расположении линий связи между %ЧССмакс и СВН объясняется не только равнозначностью применения различных шкал, но и стабильностью ЧССмакс. Индивидуальная максимальная ЧСС, зарегистрированная в разные дни у одних и тех же испытуемых, отличалась незначительно: при использовании шкалы Borg 6-20 (old) ЧССмакс составила 186 уд/мин ± 5, при работе со шкалой Borg 6-20 (new) - 186 уд/мин ± 6, со шкалой Питтсбургского университета 1-9 - 184 уд/мин ± 4, со шкалой Morgan 1-7 - 185 уд/мин ± 3, со шкалой Robertson 0-10 OMNI cycle - 186 уд/мин ± 8, со шкалой Алексеева 50-100 - 187 уд/мин ± 7. Максимальная мощность в этих предельных тестах со ступенчато нарастающей нагрузкой достоверно не отличалась и составила, соответственно, 290 Вт ± 45, 300 ± 38, 290 ± 45, 300 ± 54, 310 ± 25, 320 ± 31.

Зависимость СВН от мощности, выраженной в % от максимума в ступенчатом тесте. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции между этими показателями представлены на рисунке 2 (справа) и в таблице 2. Полученные данные показали, что субъективно воспринимаемая напряженность, оцениваемая по любой из исследуемых категориальных шкал, тесно и достоверно связана с относительной аэробной мощностью работы, которая, как известно, в широком диапазоне связана с относительным потреблением кислорода (% МПК).

Таблица 2. Уравнения регрессии и коэффициенты корреляции зависимости СВНорп - Мощность в % от максимальной.

Как показали результаты, шкалы с разными диапазонами чисел (6-20, 1-7, 1-9, 0-10, 50-100) и равномерным (или примерно таковым - 6-20 Borg, new) размещением категорий тяжести нагрузки имеют близкое расположение связей между СВН и %ЧССмакс, между СВНорп и %ЧССмакс, а также между СВНорп и мощностью, выраженной в % от максимума. Таким образом, оценки СВН, полученные с помощью изученных шкал, идентично отражают как относительную физиологическую напряженность, оцениваемую по ЧСС, так и относительную физическую нагрузку. Метод расчета относительных рабочих приростов СВН позволяет конвертировать субъективные оценки, полученные с помощью разных «прямолинейных» шкал, для их сравнения и анализа.

Полученные нами результаты согласуются с литературными данными (Borg G. 1998; Chen M. и др., 2002; Eston R., Williams J. 1988; Kurokawa T. 2005; Robertson J., Noble B. 1996; Pfeiffer K. и др., 2002), в которых представлены материалы исследований абсолютной ЧСС и СВН, оценивавшейся по какой-либо одной шкале, у неспортсменов.

2. Возможности оценки плановых тренировочных нагрузок по СВН и ЧСС у высококвалифицированных спортсменов

Средняя рабочая ЧСС у 12 человек за время 230 тренировочных занятий составила 136 уд/мин ± 19. Средняя СВН по шкале Borg 6-20 была равна 13,4 баллам ± 2 балла. У мужчин средняя ЧСС была 130 уд/мин ± 18, а СВН - 13 баллов ± 2 балла. Средняя ЧСС у спортсменок была несколько выше и составила 138 уд/мин ± 19, а СВН, соответственно, 14 баллов ± 1,8 балла. Соотношение между этими показателями описывается уравнением линейной регрессии y = 5,12x + 67,9; r = 0,39 (n = 230), где у - средняя ЧСС за тренировку, х - СВН, полученная сразу после окончания тренировки.

В условиях естественных занятий, проводившихся в разные дни, наблюдался заметный разброс индивидуальных данных: при одинаковой ЧСС различия в уровне СВН могли превышать у разных спортсменов 5 баллов. И, наоборот, при одинаковой СВН разница в ЧСС могла быть более 40 уд/мин (рисунок 3). Это значительно больше различий, регистрируемых в лабораторных условиях. Разброс индивидуальных значений ЧСС и СВН не зависит от пола: наблюдаемые различия между мужчинами и женщинами статистически недостоверны (p > 0,05). В то же время, у женщин обнаруживается в среднем более высокая ЧСС при одинаковой СВН, что может быть связано с более высокой индивидуальной максимальной ЧСС у женщин, чем у мужчин.

Таким образом, между средней за время тренировочного занятия ЧСС и определенной сразу после окончания тренировки СВН имеется положительная корреляция.

Рисунок. 3. Соотношение между СВН (баллы, шкала Borg 6-20) и ЧСС (уд/мин) у женщин (кружки, верхняя линия регрессии y=5,67x+65,6 r= 0,45) и мужчин (треугольники, нижняя линии регрессии y=4,56x+69,5 r= 0,35).

В тоже время, наблюдаемый заметный разброс в ЧСС при одинаковом уровне СВН или, соответственно, разброс в СВН при одной и той же ЧСС, позволяет констатировать, что субъективные оценки, определенные сразу после окончания тренировки, не всегда соответствуют уровню физиологической напряженности занятия, оцениваемого по средней пульсовой реакции. Это может быть связано как с исходным состоянием работоспособности спортсмена, так и с особенностями построения тренировочного занятия.

3. Соотношение между СВН, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов

Связь между субъективно воспринимаемой напряженностью и метаболическими показателями исследовалась неоднократно (Borg, 1998; Noble, Robertson, 1996 и др.). При этом использовались шкалы Borg (1998): экспоненциальная шкала 0-10, либо равномерная шкала 6-20, построенная на величинах частного от деления ЧСС в диапазоне 60-200 на 10. Возможности других шкал, предложенных для оценки СВН, в отношении связи СВН с концентрацией лактата крови (КЛК) или легочной вентиляцией изучены у спортсменов недостаточно полно. Между тем, КЛК широко используется и как критерий достижения максимального потребления кислорода (МПК), и в качестве показателя анаэробно-гликолитической напряженности мышечной работы, и для оценки тренированности спортсменов (по показателю лактатного порога).

Проведенные исследования показали, что у спортсменов различных специализаций в соотношении КЛК-СВН выделяются две зоны. Первая - медленного прироста значений до уровня анаэробно-лактатного порога (4 ммоль/л), или до уровня субъективно воспринимаемой напряженности около 80 единиц (тяжесть нагрузки между «средняя» и «тяжелая») по шкале 50-100. Вторая зона - это выраженный прирост значений КЛК, начинающийся после СВН 80 (рисунок 4).

Аналогично КЛК изменялась и легочная вентиляция (ЛВ), резкий прирост которой также начинался с СВН около 80 единиц. ЛВ зависит от концентрации лактата, накопление, которого в крови снижает pH (повышает содержание ионов водорода, что усиливает хеморецепторный «драйв» на центр дыхания). Таким образом, при работе нарастающей мощности и анаэробно-лактатный порог и вентиляционный порог были на уровне ощущения тяжести нагрузки ~ 80 единиц. На уровне анаэробно-лактатного порога потребление кислорода в среднем составило 80 % от МПК, а ЧСС в среднем 169 уд/мин (рисунок 5).

При работе на уровне МПК наибольшие значения СВН составили: 90 единиц у 10 человек, 95 единиц («очень тяжелая») у 16 человек, 100 единиц - у 12 человек. В это же время концентрация лактата крови была, соответственно: 9,0; 9,3 и 9,5 мМоль/л, дыхательный коэффициент: 1,06; 1,09 и 1,10.

Рисунок 4. Соотношение между ЛВ, концентрацией лактата в крови и СВН во время работы со ступенчато повышающейся мощностью (кружки - ЛВ, треугольники - лактат).

Рисунок 5. Соотношения между ЧСС, относительной аэробной нагрузкой (% МПК) и СВН (n = 181) при работе разной мощности (кружки - ЧСС, r = 0,82, y = 1,525x + 46; треугольники - %МПК, r = 0,90, y = 1,22x - 18).

Таком образом, полученные нами данные позволяют рекомендовать применение показателей СВН в практике спортивной тренировки как для оценки (или программирования) интенсивности упражнений на уровне анаэробно-лактатного порога (нагрузка с СВН около 80 единиц по шкале 50-100 близка уровню лактатного порога, с СВН 85 («тяжелая») - превышает его). Оценивать СВН рационально и во время нагрузочного тестирования спортсменов для контроля состояния организма непосредственно в период работы и/или в качестве субъективного критерия достижения максимума потребления кислорода.

4. Продуцирование сенсорной напряженности (ПСН)

На протяжении последних лет активно изучались феноменология, психофизические и физиологические механизмы оценки воспринимаемой напряженности. Применение на практике существующих в настоящее время субъективных критериев и методов возможно, скорее, для текущего контроля нагрузочности заданной мышечной работы (физических упражнений), но не для целевого программирования упражнений на основе СВН. Программирование тренировочной нагрузки по субъективным критериям может выполняться с помощью продуцирования.

Продуцирование сенсорной напряженности - это выполнение мышечной работы (физического упражнения) с интенсивностью, которая вызывает конкретные уровни ощущения тяжести нагрузки, соответствующие целевым числам шкалы или вербальным и/или иным обозначениям. Достижение и поддержание заданных уровней продуцирования напряженности осуществляется человеком самостоятельно путем эмпирического выбора (установки) и/или регуляции (изменения) механических переменных: прикладываемых к опоре усилий и/или частоты движений.

ПСН с использованием шкалы Borg 6-20

Выяснялись особенности физиологического, оцениваемого по ЧСС, и механического (мощность) ответов на самостоятельное продуцирование работающим человеком интенсивности нагрузки, на основе субъективно воспринимаемой напряженности (СВН) с использованием шкалы Borg 6-20.

Семь испытуемых выполнили в разные дни три раза работу (тестовые задания 1, 2 и 3) на велоэргометре Monark-828е в течение 10 мин с постоянным уровнем СВН, равным 13 баллов («средняя»). ЧСС регистрировали непрерывно. Сопротивление и частоту педалирования (ЧП), вызывающие СВН 13 баллов, исследуемые устанавливали самостоятельно в процессе работы, опираясь только на свои собственные ощущения (показаний мощности, ЧП и ЧСС испытуемые не видели).

В тесте со ступенчато нарастающей нагрузкой максимальные значения СВН и ЧСС составили в среднем 19,6 ± 0,5 баллов и 185 ± 11,4 уд/мин. ЧСС на уровне СВН 13 баллов была в этом тесте около 140 уд/мин или 76% от ЧССмакс (примерно 60% от МПК). По данным работы со ступенчатой нагрузкой соотношение между ЧСС и СВН описывается уравнением линейной регрессии y = 7,1 x + 47,8 (где х - СВН, у - ЧСС), коэффициент корреляции между ЧСС и СВН был равен 0,88 (P<0,05).

При продуцировании постоянного уровня СВН, равного 13 баллам, в процессе 10-мин работы на велоэргометре ЧСС была в среднем 130 уд/мин (70% от ЧССмакс или примерно 55 % от МПК), мощность - 129 Вт и ЧП - 58 об/мин (средние данные всех испытуемых, n = 21). При выполнении в 3 разных дня тестовых заданий 1, 2 и 3 средние значения ЧСС, мощности и ЧП существенно не отличались. ЧСС составила, соответственно, 133, 128 и 127 уд/мин; мощность - 126, 125 и 135 Вт; ЧП - 61, 58 и 56 об/мин. Наблюдавшаяся тенденция к снижению ЧСС и ЧП и к повышению мощности (от работы 1 к работе 3) отражает, вероятно, эффект тренировки (рисунок 6).