WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Биофизический мониторинг поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве при физических нагрузках

На правах рукописи

Майстренко Елена Викторовна

БИОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОВЕДЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В ФАЗОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Специальность 03.01.02 Биофизика (биологические науки)

Сургут 2011

Работа выполнена в НИИ Биофизики и медицинской кибернетики

при ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО – Югры»

Научные консультанты:

ФИЛАТОВА Ольга Евгеньевна

доктор биологических наук, профессор

ПЯТИН Василий Федорович

доктор медицинских наук, профессор

Официальные оппоненты:

Ковалев Игорь Викторович

доктор медицинских наук, профессор

ОМЕЛЬЧЕНКО Виталий Петрович

доктор биологических наук, профессор

МЕРКУЛОВА НИНА НИКОЛАЕВНА

доктор биологических наук

Ведущая организация: ГУ НИИ нормальной физиологии

им. П.К. Анохина РАМН

Защита состоится «17» июня 2011 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.005.02 при ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО – Югры» по адресу: 428000, г. Сургут, ул. Энергетиков, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Сургутского государственного университета по адресу: 628400, г. Сургут, ул. Ленина, 1

Автореферат разослан «16» мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор Г.С. Козупица

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Активная двигательная деятельность является одним из наиболее важных факторов укрепления и сохранения здоровья, а регулярные спортивные тренировки способствуют повышению физической работоспособности человека и достижению им особо значимых результатов в труде и пролонгации активной фазы жизни. Это актуально сегодня для жителей Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (ХМАО–Югры), у которых в последние годы отмечается резкое снижение двигательной активности. Гипокинезия населения в суровых природно-климатических условиях Тюменского севера сопряжена с повышением требований к адаптационным возможностям организма человека. Нервно-мышечная система (НМС) и сердечно-сосудистая система (ССС) наиболее значимые функциональные системы организма (ФСО), обеспечивают не только адаптацию организма к физическим нагрузкам, но и отражают динамику процессов восстановления функций при действии неблагоприятных факторов. Систематические физические нагрузки расширяют адаптационные возможности, повышают стрессоустойчивость организма человека.

Учитывая актуальность и важность решения проблемы исследования особенностей функционирования и регуляции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем человека на севере РФ, в настоящем исследовании предпринимается попытка формирования нового направления в изучении НМС и ССС человека на основе исследования динамики поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний, когда в качестве компонента функциональных систем организма человека могут быть физиологические, биомеханические и биохимические параметры, которые с максимальной точностью способны описывать динамику поведения НМС и ССС человека, находящихся в тех или иных условиях среды. К этим условиям можно отнести действия экологических факторов Югры (температура, влажность, давление), занятия различными видами спорта (особенно плаванием и игровыми видами спорта, так как они имеют камерный характер), занятия различными видами трудового процесса, который в ряде случаев приводит к стрессовым ситуациям. Все эти процессы могут переводить организм человека из режима саногенеза в режим патогенеза. Такой подход позволяет с позиции биофизики сложных систем и синергетики изучать сложный многомерный объект, каким является организм человека, позволяет получать принципиально новые результаты по изучению особенностей поведения НМС и ССС в особых условиях проживания человека в Югре (Казначеев, 1996-2006).

Приспособительные реакции организма к внешним воздействиям во многом лимитируются активностью сердечно-сосудистой системы. В свою очередь, адаптационный потенциал системы кровообращения определяется уровнем физической активности. Низкий уровень последней ограничивает реакции адаптации организма за счет нарушения синергизма в ФСО и сужения интервалов их устойчивости, причем наиболее выражено процессы дезадаптации проявляются на уровне именно сердечно-сосудистой системы. Поэтому для оценки функционального состояния и адаптационных возможностей организма целесообразно исследовать деятельность ССС, причем как в условиях относительного покоя, так и при выполнении физических нагрузок.

Исследованию подобных процессов особое внимание уделял П.К.Анохин в своей известной теории функциональных систем организма. Именно, в этой теории Петр Кузьмич сумел объединить классические физиологические подходы и методы биофизики сложных систем, которые в настоящее время в конечном итоге подвели исследователей к пониманию базового принципа синергетики.

В этой связи важным разделом обозначенных выше проблем являются вопросы изучения функционирования НМС и ССС и их регуляции со стороны вегетативной нервной системы (ВНС).

Биофизика мышечного сокращения и вопросы регуляции двигательных функций млекопитающих в целом и человека в частности всегда являлись традиционными проблемами молекулярной биофизики, биофизики клетки и биофизики сложных систем. Решение задач, возникающих в этом разделе биофизики, традиционно базировалось на исследованиях математических моделей процессов (Бернштейн Н.А.,1900-1908; Дещеревский В.И., 1961-1975; Гранит Р. 1966-1973; Хилл Л.Б. 1968-1973). Существенно, что решение подобных проблем в рамках биофизического подхода обеспечивает не только раскрытие механизмов мышечного сокращения и регуляции движений, но и дает информацию для решения целого ряда прикладных задач. Наиболее значимые из них – это задачи повышения физической работоспособности человека и проблема развития мышечного утомления, в частности, у спортсменов, учащихся, работников физического и умственного труда. Все это составляет основу биофизики и физиологии трудовых процессов и связано с целым рядом клинических аспектов, так как патологии мышц – это большой класс различных заболеваний опорно-двигательного аппарата. Важное значение эта проблема имеет для ХМАО-Югры. Онтогенез учащегося на Тюменском севере сопровождается рядом неблагоприятных экологических факторов, главным из которых является резкое снижение двигательной активности в продолжительный зимний период.

Разработка новых методов исследования произвольных и непроизвольных движений человека, моделирование его двигательных функций составляет несомненный интерес для биофизики сложных систем и является актуальной проблемой естествознания в целом. Особую роль в подобных исследованиях играет учет экологических факторов среды, которые могут существенно изменить состояние всех ФСО и нервно-мышечной системы, в частности.

Учитывая все сказанное, решение проблемы разработки новых методов исследования поведения ФСО человека в условиях физических нагрузок с позиции многомерного фазового пространства состояний является актуальной проблемой не только биофизики сложных систем, но и медицинской биофизики, и естествознания в целом.

Целью настоящей работы: установить закономерности поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве в условиях выполнения физических нагрузок методами биофизического мониторинга организма школьников и студентов, проживающих в условиях Ханты-Мансийского автономного округа – Югры.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

  1. Разработать новые биофизические методы регистрации параметров непроизвольных и произвольных движений человека с использованием авторских программ для ЭВМ.
  2. Создать новые авторские методы моделирования и идентификации параметров движения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве.
  3. Исследовать возрастно-половые особенности показателей непроизвольных движений учащихся Ханты-Мансийского автономного округа – Югры в условиях покоя и выполнения физической нагрузки с использованием авторских методов.
  4. Провести лонгэтюдные исследования возрастной динамики амплитудно-частотных характеристик непроизвольных движений учащихся Югры.
  5. Исследовать особенности показателей непроизвольных движений учащихся в условиях внешнего управляющего воздействия в виде фармацевтического препарата (фенибута).
  6. Исследовать количественные особенности показателей произвольных движений (теппинга) учащихся и построить их математические модели.
  7. Исследовать возрастно-половые особенности сенсомоторных реакций учащихся в осенний и зимний сезоны года и построить их математические модели.
  8. Идентифицировать степень асинергизма в функциональных системах организма человека в условиях выполнения стандартной дозированной физической нагрузки на фоне флуктуации температуры атмосферного воздуха г. Сургута.
  9. Методом фазовых пространств выполнить, с учетом возрастно-половых особенностей и уровня физической подготовки учащихся, анализ параметров квазиаттракторов сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем организма.
  10. Выполнить сравнительный анализ особенностей параметров квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары на базе расчета матриц межаттракторных расстояний.

Научная новизна работы:

  1. Разработаны новые авторские биофизические методы регистрации параметров произвольных и непроизвольных движений человека с использованием авторских программ для ЭВМ.
  2. Разработаны новые методы идентификации параметров порядка вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний для оценки и моделирования динамики поведения сложных биологических систем на примере сердечно-сосудистой и нервно-мышечной систем человека.
  3. Впервые установлены закономерности возрастно-половых изменений спектральных характеристик непроизвольных движений учащихся г. Сургута в динамике нарастания и спада десятигерцового компонента.
  4. Впервые установлены закономерности изменений спектральных характеристик треморограмм учащихся под влиянием управляющего воздействия на нервно-мышечную систему в виде фармацевтического препарата (фенибута).
  5. Изучены показатели произвольных движений учащихся, на основе которых построены и исследованы математические модели таких движений.
  6. Впервые установлены различия квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных учащихся г. Сургута в многомерном фазовом пространстве состояний.
  7. Выявлены новые количественные и качественные характеристики параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма спортсменов, занимающихся различными видами спорта.
  8. В сравнительном аспекте изучены особенности параметров квазиаттракторов вектора состояния организма тренированных и нетренированных юношей и девушек г. Сургута и г. Самары на базе расчета матриц их межаттракторных расстояний.

Научно-практическое значение работы:

  1. Разработаны и запатентованы способы и устройства для исследования произвольных (теппинга) и непроизвольных (тремора) движений верхних конечностей человека, которые целесообразно применять для объективной диагностики состояния нервно-мышечной системы в условиях массового мониторинга учащихся как школ Ханты-Мансийского автономного округа–Югры, так и других регионов России.
  2. Показатели непроизвольных движений учащихся целесообразно использовать в школах для объективной оценки динамики развития нервно-мышечной системы учащихся Тюменского севера.
  3. Математические модели произвольных движений человека в рамках компартментно-кластерного подхода обеспечивают адекватное описание систем регуляции этих движений.
  4. Установлено управляющее действие фармацевтического препарата (фенибута) на нервно-мышечную систему учащихся с выраженными отклонениями амплитудно-частотных характеристик треморограмм непроизвольных движений верхних конечностей.
  5. Метод расчета коэффициента асинергизма в динамике поведения функциональных систем организма можно использовать как объективный тест на идентификацию адаптационных возрастных возможностей организма жителей Югры.
  6. Разработанные методы идентификации параметров порядка квазиаттракторов вектора состояния организма целесообразно использовать для анализа влияний различных физических нагрузок на состояние функциональных систем организма.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Использование современной компартментно-кластерной теории (ККТ) биологических динамических систем (БДС) для разработки новых методов исследования произвольных и непроизвольных движений и разработанных программных продуктов дает возможность обеспечения массового мониторирования произвольных и непроизвольных движений учащихся, находящихся в различных климатических условиях, а оригинальные авторские методики позволяют проводить подобные исследования в комплексе с изучением вегетативной нервной и сердечно-сосудистой системами, т.е. трех систем одновременно и в комплексе.
  2. В рамках компартментно-кластерного подхода возможны теоретические описания различных режимов функционирования системы регуляции непроизвольных движений человека. Сравнение экспериментальных результатов и теоретических, полученных на моделях, обеспечивает идентификацию параметров моделей.
  3. Установлены количественные закономерности по различию амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) кинематограмм (КГ) произвольных и непроизвольных движений у разных возрастно-половых групп учащихся. Возможна идентификация количественных различий в показателях микродвижений испытуемых с использованием трехмерного фазового пространства.
  4. Количественные показатели непроизвольных движений конечностей учащихся Тюменского севера, которые испытывают значительные учебные нагрузки, коррелируют с показателями психофизиологических функций и могут являться количественными оценками степени утомления обучаемого в разные сезоны года. Эти показатели могут обеспечить дифференцировку нагрузки ученика в зависимости от степени его утомления и давать оценку состояния ФСО.
  5. Разработанные методики изучения особенностей функционирования и механизмов, обеспечивающих регуляцию двигательных функций человека в аспекте иерархической фазатонной теории мозга, дают возможность оценивать влияние экофакторов среды Севера РФ на учащихся разных возрастных групп, определять индивидуальный подход при оценке усилий ученика в учебном процессе в аспекте соотношений с состоянием его психофизиологических функций.
  6. Разработаны биофизические методы идентификации параметров порядка в фазовых пространствах состояний при различных физических нагрузках, с помощью которых установленно влияние общих физических нагрузок (спортивных упражнений) на параметры квазиаттракторов вектора состояния организма человека.
  7. При изучении влияния различных физических нагрузок на поведение вектора состояния функциональных систем организма человека в фазовом пространстве состояний выявлены особенности параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных юношей и девушек Сургута и Самары на базе расчета матриц межаттракторных состояний, что количественно демонстрирует специфику влияния экофакторов среды и образа жизни в условиях Севера РФ с позиции биофизики сложных систем (методом многомерных фазовых пространств).

Личный вклад автора заключается в разработке на базе ЭВМ биофизических методов регистрации и исследования произвольных и непроизвольных движений конечностей человека в условиях покоя и после физической нагрузки, в анализе особенностей возникновения десятигерцовой компоненты при рассмотрении амплитудно-частотных характеристик треморограмм; в построении моделей и прогнозировании динамики произвольных движений в рамках компартментно- кластерного подхода (ККП); в проведении регистрации и анализа результатов показателей сенсомоторных реакций учащихся разных возрастно-половых групп; в оценке степени синергизма в функциональных системах организма в условиях флуктуации температуры атмосферного воздуха; в разработке методов идентификации параметров порядка методом расчета матриц расстояний; в анализе особенностей параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных юношей и девушек г. Сургута и г. Самары.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на кафедральных и факультетских семинарах Сургутского государственного университета; на международной научной конференции (Сургут, 2003); на открытой окружной конференции молодых ученых (Сургут, 2003); на Всероссийской научной конференции “Северный регион: стратегия и перспективы развития” (Сургут, 2003); на XI Международном симпозиуме “Эколого-физиологические проблемы адаптации” (Москва, 2003); на IV Международном конгрессе молодых ученых и специалистов “Науки о человеке” (Томск, 2003); на XIV Международной конференции по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 2005); на конференции “Экологическое образование и здоровый образ жизни” (Сургут, 2005); на 5-ой Российской конференции по экологической психологии (Москва, 2008); на XIV Международного симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2009); на XI-й международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины. Профессиональное долголетие и качество жизни» (г. Сочи, 2010); на VII-й международной очно-заочной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (г. Тольятти, 2010).

Внедрение результатов исследований. Разработанные способы и устройства прошли апробацию и внедрены в: НИИ И.П.Павлова г. Санкт-Петербург, НИИ Новых медицинских технологий г. Тула, Институте Биофизики клетки г. Пущино, Ростовском государственном педагогическом университете, а также ряде ВУЗов и школ городов Самары, Сургута, Ханты-Мансийска. Результаты исследований используются при подготовке студентов в Самарском государственном педагогическом университете, Сургутском государственном университете в лекционных курсах и на практических занятиях по биофизике, экологии человека и медицинской кибернетики, ИПК РРО г. Ханты-Мансийска, в МОУ гимназии № 4 г. Сургута, о чем свидетельствуют акты о внедрении.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 45 печатных работы, из них одна монография, одна полезная модель, две программы для ЭВМ (государственная регистрация) и 15 статей в журналах по списку ВАК. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 268 страницах машинописного текста и состоит из “Введения”, 6 глав, “Выводов”, “Приложения”. Библиографический указатель содержит 158 наименований работ, из которых 137 на русском языке и 23 иностранных. Текст диссертации иллюстрирован 28 таблицами и 47 рисунками.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Нервно-мышечная система (НМС) всегда представляла интерес как объект исследования во многих областях естественных наук, таких как физиология человека и животных, биофизика, физиология труда и спорта, патология опорно-двигательного аппарата и др. Разработка новых диагностических комплексов и методов открывает новые возможности в изучении функционирования НМС различных групп испытуемых и при различных условиях.

В первом блоке исследования оценивалось состояние нервно-мышечной системы по показателям непроизвольных (тремор) и произвольных (теппинг) движений по оригинальным методикам на базе ЭВМ. Измерения проводились в период 2002-2005 гг. на группах добровольцев - учащихся МОУ гимназии № 4 г. Сургута без жалоб на психоневрологическую и другую патологию, которые рассматривались как тестовая группа и для апробации методик. Для этого использовались: специально сконструированный дифференциальный токовихревой датчик с усилителем, блок преобразователей, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), совмещенные с ЭВМ. Обработка треморограмм проводилась по оригинальным программам (зарегистрированы в РОСПатенте № 2000610599 и № 2000610600), которые обеспечивали идентификацию частотного спектра, корреляционный анализ между показателями правой и левой руки, обеспечивали суперпозицию треморограмм по отдельным группам испытуемых. При регистрации теппинга и тремора производились расчеты моды, медианы, доверительного интервала (разброс в периодах T и амплитудах A движений указательного пальца испытуемых).

Для выявления возрастных различий в треморограммах было обследовано 295 человек (145 девочек и 150 мальчиков в возрасте 11-16 лет). Регистрация показателей тремора проводилась в условиях покоя. Анализ амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) тремора производился с учетом трех частотных интервалов (до 2-х Гц, от 2-х до 10 Гц и свыше 10-ти Гц). В исследовании специально контролировался десятигерцовый компонент спектрограммы испытуемых.

В связи с тем, что более яркие адаптивные проявления в работе нервно-мышечной системы можно проследить в условиях нагрузки, 30 из всех учащихся (15 девочек и 15 мальчиков) 15-16-ти летнего возраста со средней физической подготовкой обследовались для изучения влияния локальных динамических нагрузок на амплитудно-частотные характеристики треморограмм. В качестве такой нагрузки использовались упражнения с отягощениями (2-4 кг) до утомления. Нагрузка (упражнения на сгибание-разгибание кисти, предплечья и подъем-опускание рук с гантелями) локализовалась в зависимости от исследуемого звена биокинематической цепи – кисти, предплечья, плеча.

Поскольку в настоящее время проблема исследования функциональной асимметрии головного мозга занимает особое место в физиологии человека, у всех обследованных проводился сравнительный анализ усредненных по возрастным группам АЧХ треморограмм, полученных с правой и левой руки. Осуществлялось также сравнение треморограмм обеих рук правшей (102 чел.) и левшей (12 чел.).

Для отслеживания индивидуальных особенностей в работе нервно-мышечной системы проводился анализ динамики АЧХ треморограмм, полученных с интервалом в 1 год в течение 3-х лет у 26 учащихся.

В работе проводилось исследование влияния антигипоксического препарата фенибута на амплитудно-частотную характеристику показателей треморограмм на добровольцах 15-16-ти летнего возраста. Все испытуемые в количестве 30 человек были разделены на 2 группы. В первую группу входили девочки – 15 человек, а во вторую мальчики – 15 человек. Непроизвольные движения конечности регистрировались перед приёмом препарата для каждого испытуемого. Затем испытуемый принимал 2 таблетки фенибута (по 250 мг каждая), и по прошествии 30 минут и 1 часа снова регистрировался тремор.

При изучении произвольных движений конечностей испытуемому предлагалось в выбранном им ритме совершать вертикальные колебательные движения указательным пальцем руки. Автоматизированный комплекс регистрировал основные параметры такого колебательного. По данной методике было обследовано 12 человек в возрасте 16 лет. Измерения производились в состоянии покоя и после нагрузки. В качестве нагрузки испытуемому предлагалось выполнить 30 приседаний за 30 секунд.

Во втором блоке проводилось исследование латентных периодов сенсомоторных реакций с использованием специально разработанной авторской программы для ЭВМ. Она обеспечивала регистрацию латентных периодов аудиомоторной и зрительно-моторной реакции. Предъявление входных стимулов (появления различных квадратов на черном фоне или звукового сигнала) осуществлялось с помощью генератора случайных чисел, а статистические данные обрабатывались до доверительного интервала с проверкой гипотез по специальной программе после десяти предъявлений каждого стимула. Общие (сводные) данные также обрабатывались до доверительного интервала с проверкой гипотез. Всего было обследовано 987 учащихся МОУ гимназии № 4 г. Сургута обоих полов в возрасте от 10 до 16 лет в зимний период 2003–2004 уч. года и осенний период 2004–2005 уч. года.

В третьем блоке для идентификации степени асинергизма в функциональных системах организма человека изучалась динамика поведения основных параметров сердечно-сосудистой системы (ССС) человека (частота сердечных сокращений в минуту (ЧСС (FCP)); систолическое давление (СД (SP)); диастолическое давление (ДД (DP)) в условиях резкого перепада (флуктуации) температуры окружающей среды. Обследовались две группы испытуемых: 1-я группа – молодые люди в возрасте 14-16 лет, проживающие на севере более 5 лет, но не более 8 лет. 2-я группа – испытуемые в возрасте 38-40 лет, проживание на севере 20 и более лет. В каждую группу входило по 18 человек, соотношение мужчин и женщин приблизительно 1:1.

Анализируя динамику изменения показателя ЧСС испытуемых сразу после стандартной физической нагрузки (30 приседаний за 30 секунд) и в период восстановления (регистрировались y(t) каждые 30 секунд в течение последующих 4- минут) в следующих условиях:

– до начала падения температуры воздуха окружающей среды;

– после периода флуктуации температуры окружающей среды (в течение 8-10 часов температура изменялась с минус 10 С до минус 25 С).

Новые методы исследования биосистем с самоорганизацией могут базироваться на использовании компартментно-кластерных моделей, которые являются переходными от детерминистско-стохастического подхода (ДСП) к теории хаоса и синергетики (ТХС), т.к. в их основе используются системы дифференциальных (или разностных) уравнений, однако, объектом этих моделей являются кластеры и компартменты, а не отдельные элементы системы (подсистема). При этом компартментно-кластерный подход (ККП) удовлетворяет принципам синергетики, которые сформировал Г. Хакен, а в основе ККП лежит векторно-матричное уравнение:

(1)

где матрицы, а – матричная функция.

Система уравнений (1) является базовой в рамках компартментно-кластерного подхода для изучения любой биосистемы, находящейся в стационарном состоянии. Иерархическая организация любой БДС в рамках ККП представляется в общем случае блочно-треугольной матрицей , где матрицы представляют межкластерные связи, а матрицы описывают каждый кластер -го уровня, состоящий из компартментов. Тогда, и уже будут иметь вид матриц, а система (1) будет описывать иерархическую компартментно-кластерную структуру БДС. Синергетические взаимоотношения между блоками (компартментами) в рамках ККП могут описываться неотрицательными элементами матриц A компартментных моделей БДС (вида (1)), которые идентифицируются в рамках бихевиористического подхода (система “черный ящик”), например, методом минимальной реализации (ММР). Разработанный подход мы применили для идентификации синергетических процессов в различных функциональных системах организма (ФСО) человека и животных, в частности, в сердечно-сосудистой системе (ССС).

Наиболее важное условие синергизма в ФСО, это требование A0 (aij0, для i=1,2,..., m). Фактически, при aij0 не имеем тормозных (угнетающих) взаимодействий между компартментами, т.е. имеется полный синергизм во взаимоотношениях между элементами БДС. Для точного ответа на этот вопрос надо убедиться в возможности или невозможности приведения матрицы A к окончательно неотрицательному виду. Для этих целей используется разработанный нами алгоритм и новый программный продукт. В его основе лежит первоначальная идентификация с помощью метода минимальной реализации самой матрицы A (в некотором первоначальном виде) и ее инвариант согласно базовой модели в виде разностных уравнений (РУ) вида:

(2)

Здесь вектор описывает динамику процесса поведения ССС испытуемых в нашем случае в ответ на резкое падение температуры воздуха. Матрица представляет межкомпартментные связи в ФСО, вектор и скаляр u представляют характер внешних управляющих воздействий, вектор описывает весовые вклады xi в функцию выхода y=y(t). Последняя регистрируется после воздействия на испытуемого стандартной физической нагрузкой в разные периоды времени: до падения температуры и после. В наших исследованиях фиксировался через период времени = 30 секунд показатель ЧСС, что представляло выходные марковские параметры системы (ССС), т.е. y(t).

Если среди собственных значений матрицы A найдется наибольшее положительное собственное значение i такое, что оно превышает модули любого из остальных j, т.е.:

max | i | = j, | i | < j при i j,

i=1,...,m, (3)

то по теореме Фробениуса-Перрона возможно приведение матрицы A к окончательно неотрицательной (подобной) матрице Q.

Если в идентифицированной математической модели существовал такой перронов корень j=(A), то находилась новая матрица:

A0=A/(A). (4)

В результате ряда преобразований исходная матрица A преобразовывалась в некоторую матрицу Q, которая могла быть окончательно неотрицательной матрицей (если исходно существовал перронов корень и процедура допускала изменение периода дискретизации кратно некоторому f=1,2,3,…). В любом случае, разработанный алгоритм приводил к матрице Q, у которой число отрицательных элементов qij было минимальным. Окончательно неотрицательная матрица Q входит во вновь преобразованную систему уравнений – модель синергической (полностью или частично) ФСО.

Для оценки величины и числа отрицательных обратных связей в компартментных моделях ФСО был введен параметр асинергизма исследуемых биосистем в виде:

=k(q*ij(<0))*(max qij(<0)), (5)

где k – число элементов qij, представляющих отрицательные обратные связи, q*ij(<0) – суммарная величина модулей элементов матрицы Q, представляющих отрицательные обратные связи, max q*ij (<0) – наибольший (взятый по модулю) из отрицательных элементов матрицы Q. Чем больше , тем более значительно проявляется асинергизм в изучаемых ФСО. При различных биологических изменениях под действием экологических факторов среды в ФСО эта величина может увеличиваться (усиливается асинергизм в БДС) или уменьшаться (обратный процесс – синергизм нарастает, теряются веса отрицательных обратных связей). Для биосистем с полной синергией =0, т.е. величина характеризует БДС как синергическую или кибернетическую (асинергическую) систему, если нарастает и растут отрицательные связи.

В четвертом блоке исследований, которые проводились с целью изучения адаптивных эффектов в работе вегетативной нервной системы (ВНС) и сердечно-сосудистой системы (ССС) в ответ на физические нагрузки плаванием, участвовало 116 студентов (53 девушки и 63 юноши 17-22-летнего возраста) Сургутского государст-венного университета в зимний период 2008 года. Влияние физических нагрузок на организм рассматривалось в возрастно-половом аспекте. В связи с этим вторая возрастная группа в этом блоке исследований состояла из 73 школьника МОУ школы № 45 и детско-юношеской спортивной школы (ДЮСШ) олимпийского резерва "Олимп" (г. Сургут), из них 47 мальчиков и 26 девочки 9-11-ти летнего возраста. У этой возрастной группы измерения показателей ССС и ВНС проводились в зимний период 2010 года. Обе возрастные группы делились на подгруппы не только по половому признаку, но и в зависимости от уровня физической подготовленности: на подгруппу «тренированных», занимающихся в спортивной секции не менее 3-х лет и подгруппу «нетренированных», занимающихся физической культурой только в рамках занятий в учебном учреждении. Испытуемым предъявлялись стандартные физические нагрузки в виде учебных занятий по дисциплине «плавание» продолжительностью 45 минут. Плавание было выбрано, поскольку этот вид спорта камерный и наиболее доступен в зимнее время в условиях Югры.

Для регистрации показателей ВНС и ССС применялся пульсоксиметр «ЭЛОКС-01С2», разработанный и изготовленный ЗАО ИМЦ «Новые Приборы», г. Самара (Калакутский Л.И., Еськов В.М., 2002-2010). Прибором осуществлялась регистрация значений частоты сердечных сокращений (ЧСС), индекса напряжения Баевского (ИНБ), показателей СИМ и ПАР, соответственно отражающих активность симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Спектральный анализ колебательной структуры вариабельности сердечного ритма (ВСР) у обследуемых проводили с помощью фотооптических датчиков и специализированного программного вычислительного комплекса на базе ЭВМ. Для анализа ВРС применяли программу «ELOGRAPH», автоматически отображающую изменения функциональных параметров ССС в режиме реального времени с одновременным построением гистограмм распределения кардиоинтервалов (определяли VLF, LF, HF, LF/HF). Полученные результаты обрабатывались до доверительного интервала (с доверительной вероятностью =0,95). Были получены достоверные различия для ряда групп по критерию Стьюдента при сравнении параметров вегетативной нервной и сердечно-сосудистой систем, которые были зарегистрированы у всех групп испытуемых до, сразу и через 15 минут после физической нагрузки плаванием.

Для определения поведения вектора состояния организма (ВСО) испытуемых студентов в фазовом пространстве состояний (ФПС) использовали параметры ССС и ВНС, полученные в ходе пульсоксиметрии. При этом параметры движения вектора состояния организма человека (ВСОЧ) определяются, как x=x(t)=(x1,x2,...,xm)T, с использованием оригинальной программы «Идентификация параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве», предназначенной для изучения БДС с хаотической организацией.

Данный метод используется для групповых сравнений (разных групп людей или разных видов воздействий, например, разные виды физических нагрузок или разные виды спорта, виды лечебно-оздоровительных мероприятий, разные виды лекарств), когда имеются несколько кластеров данных (каждый кластер для каждой группы обследуемых, или для каждого типа воздействий на группы обследуемых) и эти кластеры описываются своим вектором состояния организма человека, входящего в обследуемую -ю группу в виде , где – номер диагностического признака (параметра организма обследуемого), а – номер кластера (номер группы испытуемых или номер конкретного воздействия – физического упражнения, лекарства и т.д., т.е. ).

При этом для каждого вектора в одном и том же фазовом пространстве состояний размерностью имеются одинаковые наборы компонент (диагностических признаков) , которые в свою очередь имеют наборы (общим числом , где - число пациентов в группе, а – номер пациента в группе, ) конкретных множеств значений самих диагностических признаков по каждой из координат , которые описывают состояние каждого (-го) пациента (из кластера ) в виде точек на соответствующих -х осях в -мерном ФПС.

Таким образом, каждая группа обследуемых на i-ой оси имеет свою совокупность точек, из которой выделяются крайне левые координаты () и крайне правые координаты (). Разность этих величин () образует отрезок в ФПС, а совокупность для -ой группы обследуемых всех отрезков (граней) в m-мерном фазовом пространстве образует m-мерный параллелепипед, который представляет в ФПС определенный квазиаттрактор (КА), внутри которого движется ВСОЧ (всех обследуемых, составляющих определенную группу, или на которых действуют определенным типом воздействия (физическая нагрузка, вид спорта и т.д.)). Каждый такой квазиаттрактор имеет свои параметры: объем -го квазиаттрактора , хаотический центр -го квазиаттрактора , где (или координаты стохастического центра , где - значение величины диагностического признака для -го пациента по -ой координате из кластера обследуемых групп) и свое положение в ФПС. Все p объемов () всех КА образуют вектор объемов КА , где p – число кластеров (видов физических нагрузок, видов лечебного воздействия или групп пациентов). Для этих объемов КА рассчитывается матрица расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов (между -м и -м квазиаттракторами в ФПС) по формуле , т.е. берется разность между соответвующими координатами центра -го квазиаттрактора () и j-го квазиаттрактора, возводится в квадрат, суммируется по всем i-м и из полученной суммы извлекается квадратный корень. Аналогично считается и матрица расстояний между статистическими центрами (статистическими математическими ожиданиями), т. е. .

Полученные расстояния между центрами -го и -го КА или статистическими центрами (статистическими математическими ожиданиями) количественно представляет степень близости (или, наоборот, удаленности) этих 2-х сравниваемых квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний. Это является интегративной мерой оценки эффективности физкультурно-спортивного или лечебного воздействия. Если дает наибольшее расстояние между КА (или статистическими центрами при неравномерных распределениях) до и после воздействия, например, для конкретного -го физкультурно-спортивного воздействия (или лекарственного препарата) из общего набора воздействий (препаратов), действующих на приблизительно одинаковую группу испытуемых при переборе всех и , то это -е воздействие считается наиболее эффективным из всех воздействий.

В пятом блоке исследований для проведения сравнительного анализа особенностей параметров квазиаттракторов тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары на базе расчета матриц межаттракторных расстояний исследовались показатели вегетативной нервной системы и сердечно-сосудистой системы у испытуемых в ходе выполнения стандартных физических упражнений. Обследовались студенты Сургутского государственного университета и студенты города Самары с разным уровнем физической подготовки. Всего в этом блоке было обследовано 138 юношей и девушек в Сургуте и 142 студента (юноши и девушки) Самары в возрасте от 16 до 25 лет. Регистрация показателей ВНС и ССС осуществлялась с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-01С2». Для анализа ВРС применяли программу «ELOGRAPH». Показатели снимались до и после физической нагрузки. Юношей разделили на три группы: 1– студенты, занимающиеся физической культурой (ФК) не регулярно (лишь 2 раза в неделю в рамках государственной программы по ФК); 2 – студенты, занимающиеся индивидуальными видами спорта (тяжелая атлетика, пауэрлифтинг, бокс, гимнастика, плавание); 3 – студенты, занимающиеся игровыми видами спорта (футбол, волейбол, баскетбол). Девушек разделили на 2 группы: 1 – девушки занимающиеся спортом (волейбол, легкая атлетика, баскетбол, аэробика); 2 – девушки, не регулярно занимающиеся (лишь 2 раза в неделю в рамках государственной программы по ФК).

Обработка полученных данных в ФПС производилась до построения матриц. Было проведено попарное сравнение расстояний между центрами для всех пар квазиаттракторов движения вектора состояния организма­­ студентов до и после физической нагрузки. На основе этих расчётов были построены матрицы межаттракторных расстояний движения ВСО.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В первом блоке исследования основу собственных экспериментально-теоретических результатов составляют новые экспериментальные данные и математические модели параметров регистрации и оценки непроизвольных механических колебаний конечностей тела человека. Исследование высокоамплитудных и низкочастотных колебательных компонентов движения потребовало регистрации непосредственно кинематограмм (КГ), что и было выполнено нами в разработанном биофизическом измерительном комплексе – БИК.

Он содержит сенсорный блок, блок переработки информации в ЭВМ и систему интерпретации данных. Сенсорный блок (запатентован) имеет токовихревой датчик в виде спирали Архимеда, который встроен в качестве катушки индуктивности L в колебательный контур на кварцевом резонаторе (частоты выбирались в интервале 5-8 МГц, но были фиксированными в каждом комплексе). Система усилителей и компенсаторов обеспечивает устойчивую регистрацию и удержание (независимо от температуры окружающей среды) амплитудно-частотных характеристик датчиков в заданных пределах. Усиленный сигнал, характеризующий отклонение контрольной металлической пластинки (крепится на фаланге пальца) от поверхности токовихревого сенсора (является точкой отсчета, началом системы координат), подавался на вход многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В ЭВМ сигнал обрабатывался путем последовательной суперпозиции нескольких сигналов, характерных для разных отрезков (периодов) времени. Усредненная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) регистрируемого сигнала выдавалась на экран монитора или могла быть распечатана в виде графика.

Для расширения диапазона измерения и функциональных возможностей изготовленного БИК была разработана схема дифференциального датчика микроперемещений с блоком суммации сигнала. Такая установка обеспечивает регистрацию высокоамплитудного тремора и перемещений в трехмерном пространстве измерений. Программное обеспечение измерительного комплекса состоит из программы для работы с АЦП, программы просмотра данных в графическом режиме и анализа спектра, программы для обработки данных теппинга и тремора. Для теоретического описания получаемых результатов в рамках ККП выполнен анализ и моделирование непроизвольных движений испытуемых. В этой связи рассмотрены 8 основных принципов компартментно-кластерной теории биосистем (ККТБ) применительно к НМС. Изучены вопросы использования этих основных принципов организации для системы управления движением руки человека. Выбор автором компартментного подхода диктовался возможностью учета наибольшего числа базовых биологических принципов (пуловая организация управления биосистемами, диссипативность структур, наличие тормозных и возбуждающих процессов, существование информационных и возбуждающих связей между пулами (компартментами), выполнение принципов оптимального управления, иерархичность в организации движений).

Исследовались системы дифференциальных уравнений (с использованием аналитических методов), описывающих нециклическую и циклическую трехкомпартментную организацию управления, когда выход последнего компартмента формирует воздействие на вход первого компартмента. Такая организация системы регуляции мышц впервые была предложена А. Антонцом (1993-99 гг.) в рамках стохастического подхода. В наших моделях интегральная выходная биоэлектрическая активность НМС (y) определяет частотную характеристику КГ (является объектом управления) и зависит от состояния компартментов линейно, т.е.

y = c1x1+ c2x2+ c3x3= cTx, (6)

где xi – состояние активности i-го компартмента мотонейронного пула, ci – весовой коэффициент вклада xi в выход y. Скорость изменения активности (возбуждения) каждого компартмента системы (т.е. отдельного мотонейронного пула) в общем виде находится по формуле:

, (7) при i = 1,..,m; . В данной формуле – весовой коэффициент влияния j- того компартмента на i-тый (условие показывает, что мотонейронный пул не может влиять сам на себя), pj(y) – описывает тормозную связь, обеспечивающую перекрытие возбуждающих потоков между компартментами (отрицательная обратная связь), b – коэффициент диссипации (рассеяния) возбуждения, u – скалярная величина внешнего воздействия (например, управляющих драйвов), di – весовой коэффициент влияния управляющего драйва на i-ый компартмент. Графы подобных систем с подциклами и без подциклов для трёхкомпартментной системы показаны на рис.1 (а, б).

Рис.1. Граф с подциклами (а) и без подциклов (б) трехкомпартментной системы, обеспечивающей возникновение периодических и апериодических микродвижений конечности человека: x1,х2,х3 – величины активности компартментов; y – интегральная выходная активность всей системы регуляции; d1,d2,d3 – уровень внешних воздействий; с1,с2,с3 - весовые коэффициенты вкладов компартментов в активность y; p1(y), p2(y), p3(y) – уровни управляющих тормозных воздействий.

При обработке экспериментальных данных, полученных с помощью БИК, при изучении тремора мы учитывали не только возрастные, но и половые признаки. Вся группа испытуемых по данной методике (295 человек) условно была разбита на 3 возрастные подгруппы (младшая, средняя и старшая). Младшая возрастная подгруппа образована учащимися 11-12 лет, средняя – 13-14 лет, и старшая группа 15-16 лет. В ходе исследования были выделены основные характерные частоты тремора различных звеньев (кисть, плечо, предплечье) биокинематической цепи: 9-12 Гц для кисти, 4-6 Гц для предплечья, 1,5-3 Гц для плеча.

В ходе исследования были получены следующие результаты:

1) младшая возрастная подгруппа (11-12 лет)

Микродвижения пальца испытуемых при опоре в 3-х областях характеризуются следующими закономерностями:

1-я фиксация сустава запястья: максимумы треморограмм в области низких частот (0,5 Гц; 1,5 Гц) приблизительно совпадают у мальчиков и девочек при суммарном анализе треморограмм. У девочек имеются максимумы на частоте 3 Гц, аналогичный максимум у ребят наблюдается на частоте 4,5 Гц. У девочек также, в отличие от мальчиков, имеется выраженный максимум на частоте 10 Гц.

2-я фиксация локтевого сустава: анализ треморограмм показал, что низкочастотные максимумы у мальчиков и девочек находятся на одной частоте (0,5 Гц, 2,5 Гц). У мальчиков максимум на частоте 4,5 Гц и 5,5 Гц, у девочек - на частоте 5 Гц, 6 Гц, 7 Гц, а также 10 Гц, но с амплитудой меньшей на 2 у. е., чем при фиксации кисти.

3-я фиксация плечевого сустава: наблюдаются максимумы на частоте 0,5 Гц у мальчиков и девочек. Наблюдается сходство графиков на частотах 1 Гц и 1,5 Гц. У мальчиков также наблюдаются незначительные максимумы на частоте 3 Гц и 6 Гц, а у девочек более выраженные на частоте 3,5 Гц и 5,5 Гц и 9 Гц.

Наиболее характерный пример АЧХ тремора различных звеньев биокинематической цепи представлен на рис. 2

А (у.е.) А (у.е.)

а)  б) А (у.е.) в) Различия в спектральных характеристиках-80 б)  А (у.е.) в) Различия в спектральных характеристиках-81

А (у.е.)

в)  Различия в спектральных характеристиках микродвижений пальца у-82

Рис. 2. Различия в спектральных характеристиках микродвижений пальца у испытуемого П.О. при фиксации (опоре) руки в суставе запястья (а), в локтевом суставе (б) и в суставе плеча (в).

2) Средняя возрастная подгруппа (13-14 лет)

Анализируя АЧХ треморограмм школьников средней возрастной группы выявлены закономерности следующего характера:

1. Для сустава запястья: максимумы на 0,5 Гц и 2,5 Гц у мальчиков (27 у.е. и 9 у.е.) значительно ниже, чем у девочек (36 у.е. и 13 у.е.). У девочек амплитуда максимума на частоте 10 Гц больше на 4 условные единицы аналогичных максимумов у мальчиков.

2. Для локтевого сустава: у мальчиков и у девочек наблюдаются максимумы вблизи 1- 2 Гц, но у девочек они больше по амплитуде, но на частоте 0,5 Гц у девочек максимум на 4 у.е. меньше, чем у мальчиков. А максимумы на частоте 3 Гц, 4 Гц, 5 Гц и 10 Гц на треморограммах девочек более выражены.

3. Для плечевого сустава: треморограммы девочек и мальчиков имеют значительное сходство особенно в возрастании амплитуды на частоте 0,5 Гц (до 45 у.е. и 43 у.е. соответственно). Максимумы на частоте 3-5 Гц незначительно выражены у мальчиков, но еще меньше у девочек.

3) Старшая возрастная подгруппа (15-16 лет)

Наконец, показатели тремора испытуемых из третьей подгруппы при опоре в 3-х областях демонстрируют следующие закономерности:

1. Для сустава запястья: на частоте 0,5 Гц амплитуда максимума у девочек (38 у.е.) несколько выше, чем у мальчиков (33 у.е.), а на частоте 1 Гц, 1,5 Гц, 2,5 Гц, 3,5 Гц и в области 10 Гц максимумы ярче выражены у мальчиков.

2. Для локтевого сустава: в целом АЧХ треморограмм мальчиков и девочек весьма похожи, хотя наблюдается преобладание амплитуды на 3 у.е. у мальчиков на частоте 0,5 Гц и в области 10 Гц.

3. Для плечевого сустава: характерной особенностью треморограмм и мальчиков, и девочек является высокие значения амплитуд в области низких частот (0,5-2,5 Гц).

Необходимо заметить, что практически во всех подгруппах при общих усреднениях четко наблюдался локальный максимум АЧХ в области 9-11 Гц, причем у девочек он был более выражен, чем у мальчиков. По мере увеличения числа кинематических звеньев (переход от опоры в суставе запястья к опоре в плечевом суставе) амплитуды максимумов вблизи 10 Гц снижаются, но одновременно усиливаются низкочастотные компоненты, как у мальчиков, так и у девочек. Пример амплитудно-частотных характеристик треморограмм девочек трех возрастных групп при опоре в суставе запястья представлен на рисунке 3.

A (у.е.)

 б) A(у.е.) в) Амплитудно-частотные характеристики микродвижений-83 б)

A(у.е.)

в)  Амплитудно-частотные характеристики микродвижений пальца при опоре в-85

Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики микродвижений пальца при опоре в суставе запястья девочек 11-12 лет (суперпозиция 48 чел.) - рис. а, девочек 13-14 лет (суперпозиция 52 чел.) рис. б, девочек 15-16 лет (суперпозиция 45 чел.) - рис. в.

Не вызывает сомнений определенная закономерность в усилении высокочастотной компоненты у девочек разных возрастных подгрупп по сравнению с мальчиками. Статистически достоверно установлено, что имеет место увеличение амплитуды колебаний с частотой около 10 Гц, как у мальчиков, так и у девочек с увеличением возраста испытуемых (особо это проявляется в пубертатный период). Одновременно установлено, что с увеличением возраста у девочек увеличивается низкочастотная компонента с 32 у.е. (в подгруппе 11-12 лет) до 38 у.е. (в подгруппе 15-16 лет).

Таким образом, полученные в исследованиях тремора значения амплитуды характерных частот (например, 10 Гц) могут служить количественными признаками, описывающими формирование системы регуляции двигательных функций у подростков разных возрастных групп.

Опираясь на полученные результаты показателей непроизвольных движений конечностей школьников можно констатировать, что существует значительный разброс в периодах полового созревания у девочек (от 11 до 16 лет). В частности, довольно часто мы наблюдали появление десятигерцового компонента в спектрограмме у девочек 11– 12 лет, что никогда не наблюдалось у мальчиков даже тринадцатилетнего возраста. Появление этого компонента характеризует половое созревание и влияние фазатона мозга на показатели НМС.

Таким образом, нами выявлены специфические особенности возрастно-половых различий в организации двигательных функций учащихся школ Югры. Эти данные в дальнейшем могут быть сравнимы с данными по средней полосе России, которые предстоит изучить (например, по г. Самаре).

Регистрация показателей треморограмм верхней конечности человека в условиях дозированной динамической нагрузки и без неё дает объективную информацию о состоянии ЦНС и её периферических отделов (конечностей). В работе исследовалось влияние локальной динамической нагрузки на показатели микродвижений человека. В качестве такой нагрузки использовались упражнения с отягощениями (2-4 кг) до утомления. Нагрузка (упражнения на сгибание-разгибание кисти, предплечья и подъем-опускание рук с гантелями) локализовалась в зависимости от исследуемого звена биокинематической цепи – кисти, предплечья, плеча. Измерения этой серии проводились c использованием БИК для испытуемых одной возрастной группы (15-16 лет) средней физической подготовки. Все испытуемые были разбиты на подгруппы (по 15 человек) по половому признаку.

В результате проведенных экспериментов были подтверждены закономерности, выявленные при исследованиях возрастных различий: выраженный максимум АЧХ вблизи 2-4 Гц и выраженный максимум вблизи 10 Гц.

После динамической нагрузки в 92±3,4% наблюдался сдвиг максимумов АЧХ треморограмм в окрестности 2 Гц в область низких частот. Усредненные показатели тремора всех групп мышц у мальчиков во всех случаях (сравнительно до динамической нагрузки и после) дают большую 27±3,1% амплитуду низкочастотных и высокочастотных составляющих спектральных характеристик тремора.

Поскольку при физической работе наблюдается разогрев мышц, усиление кровотока и изменения скорости проводимости по нервным путям, то все это играет важную роль в формировании параметров проприоцептивной обратной связи. Последняя является решающим фактором регулирования временных и пространственных характеристик макро- и микродвижений. Таким образом, увеличение частоты тремора можно объяснить за счет уменьшения времени задержки нервных импульсов в системах обратных связей от самого мотонейрона и от чувствительных периферических аппаратов.

При сравнении реакции мышц конечности мальчиков и девочек на динамическую нагрузку выявлено, что у девочек после нагрузки высокочастотные составляющие становятся более выраженными (увеличивается амплитуда), у мальчиков же высокочастотные компоненты смещаются в область низких частот. Можно предположить, что это связано с зависимостью регуляторных механизмов от пола. Эта зависимость проявляется определенными различиями в нервно-мышечной регуляции тонуса мышц.

Проводя анализ и исследуя на фазовой плоскости (m=3) условия возникновения периодических решений и динамики процессов, таких как тремор, в зависимости от параметров модели с интерпретацией функционирования биосистем, было аналитически доказано, что в подобных компартментных управляющих системах могут существовать периодические решения с частотами колебаний:

b tg(/m) (8)

Сама частота колебаний увеличивается при увеличении коэффициента диссипации b в математических моделях и при уменьшении числа компартментов m, что подтверждается и экспериментально. Для исследования устойчивости таких систем использовалась вспомогательная система управления и находились численные значения ляпуновских величин L1. Характерный пример динамики поведения модельного тремора (во времени и на фазовой плоскости) представлен на рис. 4.

. А) Б) (А) Динамика колебательного поведения интегративной-86А)

Б) (А) Динамика колебательного поведения интегративной активности-87Б)

Рис. 4. (А) Динамика колебательного поведения интегративной активности – (а) в зависимости от времени протекания процесса (в относительных единицах) для 3х компартментной НМС с подциклами. Параметры модели имеют значения: x10­=350, x20=150, x30­=100, с1­= - 0.35, с2­= - 1.5, с3­=1, d1­=1, d2­=0.01, d3=0.15, dt­=0.01, u­=5, b=1.

Б) Динамика колебательного поведения интегративной активности (периодический режим) 3х компартментной НМС с подциклами на фазовой плоскости .

Из всей группы обследованных школьников были отобраны учащиеся с доминирующей левой рукой. Было установлено, что АЧХ треморограмм правой и левой рук у 12 левшей весьма схожи на интервале до 2,5 Гц с небольшим увеличением амплитуд для левой руки, т.е. прослеживается та же закономерность, что и у правшей, но в меньшей степени выраженности. В данном случае существенным является то, что 6 человек из 12 левшей были переучены на доминирование правой рукой в процессе письма. Таким образом, подтверждается тот факт, что через обучение, тренировку можно оказывать влияние на развитие тех структур мозга, которые обеспечивают управление движением. Амплитудно-частотные характеристики треморограмм левшей демонстрируют, что в области 10 Гц левой руки значительно более выражен пик по сравнению с таковым правой руки. В большинстве случаев у правшей также при наличии 10 Гц компоненты, она была ярче выражена в доминантной руке. Из этого можно предположить, что 10 Гц компонента каким-то образом также может быть связана с мануальным доминированием.

Любое исследование НМС должно учитывать тип организации фазатона мозга (ФМ) – фазический или тонический. Согласно фазатонной теории мозга (ФТМ) (В.В.Скупченко, 1992, В.М. Еськов, 1994) существует тесная функциональная связь нейромоторного (мотонейроны, двигательные единицы), нейротрансмиттерного (медиаторная система) и вегетативного системокомплексов, которые контролируются и управляются верхним иерархом – фазатоном мозга, включающем структуры головного мозга, ответственные за регуляцию двигательных функций организма. Показатели АЧХ треморограмм существенно зависят от состояния ФМ человека и, в частности, от преобладания его тонической или фазической составляющей. В рамках ККП можно сказать, что колебания на спектральных характеристиках треморограмм вблизи 10 Гц, которые мы регистрировали в своих испытаниях у лиц с фазическим типом регуляции ЦНС, могут быть напрямую связаны с адренергической нейротрансмиттерной системой (НТС) и симпатической вегетативной нервной системой (ВНС). Индексы СИМ, характеризующие состояние симпатической ВНС, всегда у таких лиц повышены. У лиц с тоническим типом регуляции ЦНС более выражены индексы ПАР, преобладание парасимпатического отдела ВНС и гамкергической нейро-трансмиттерной системы.

Среди всех обследованных особый интерес представляли те школьники, у которых были обнаружены большие значения амплитуды в области 9-11 Гц. Был проведён анализ АЧХ треморограмм, полученных в течение 3-х лет у 26 таких учащихся. Результаты анализа показали, что в течение 3-х лет происходило снижение амплитуды в области 10 Гц у большинства подростков (только у 3 человек значения амплитуды не изменились – остались на 18 у.е. у одного; 17 у.е. – у второго и 15 у.е. – у третьего). У остальных учащихся снижение амплитуды происходило в среднем на 9 у. е. Следует отметить, что даже при снижении амплитуды в области 10 Гц у данных обследованных с возрастом, средние значения в области рассматриваемых частот оставались выше, чем в среднем у остальных ребят того же возраста. Таким образом, АЧХ треморограмм можно рассматривать и как показатель индивидуальных особенностей развития таких ярких представителей «фазиков», как обследованные школьники в данном случае.

С целью изучения возможных механизмов регуляции устойчивого десятигерцового компонента нами были выполнены исследования по действию фармпрепаратом фенибутом в качестве внешнего управляющего воздействия (ВУВ).

Приведем пример для иллюстрации сказанного. Испытуемый К.П. – типичный представитель пубертатного возраста (мальчик 15 лет) с явно выраженным фазическим типом нервной системы (подвижный, с высокой скоростью сенсомоторных реакций и малыми латентными периодами таких реакций). В силу своего нейродинамического (фазического) типа организации нервной системы имеет характерный максимум в области 10 Гц (рис. 5-6).

Однако после приема дозы фенибута (2 таблетки по 0,1 г) наблюдается резко выраженное изменение динамики тремора – амплитудно-частотная характеристика резко изменилась, уменьшилась амплитуда вблизи 10 Гц. Существенно, что у ребят пубертатного периода (около 15 лет) при массовой суперпозиции треморограмм устойчиво выделяется максимум вблизи 10 Гц.

В целом, разработанный биофизический подход может быть внедрен и для оценки характера протекания пубертатного периода у подростков.

Рис. 5. Треморограмма и спектрограмма испытуемого К.П. до приема фенибута.

а) – нативная треморограмма, по оси абсцисс – время, мс, по ординате – отклонение пальца испытуемого в у. е.; б) – спектрограмма настоящей треморограммы (А – амплитуда колебаний, у. е., – частота тремора, Гц).

 Треморограмма и спектрограмма испытуемого К.П. спустя 30 минут после-92

Рис. 6. Треморограмма и спектрограмма испытуемого К.П. спустя 30 минут после приема фенибута. а) – нативная треморограмма, по оси абсцисс – время, мс, по ординате – отклонение пальца испытуемого, у.е.; б) – спектрограмма настоящей треморограммы (А – амплитуда колебаний, у.е., – частота тремора, Гц).

Выполненные нами измерения амплитудно-частотных характеристик микроперемещений конечности человека позволили сделать вывод о существенной значимости анализа ТГ именно в области до 15 Гц. Тем самым измерения доказывают возможность выделения характерных частот, которые значимо могут представлять физиологические характеристики конкретного человека и его реакцию на те или иные внешние воздействия. Такой результат находится в определенном противоречии с результатами других работ, в которых высказываются предположения о хаотическом характере возникновения и существования тремора у человека. Результаты наших исследований показывают, что тремор по своей природе действительно носит хаотический характер, однако суперпозиция нескольких временных отрезков у одного и того же человека (при непрерывной регистрации тремора) и ее амплитудно-частотный анализ позволяет выделить определенные (характерные) частоты, которые свойственны именно данному человеку и в данных физиологических условиях. Нами установлено, что такие характерные частоты для младших школьников (до 12 лет) находятся в области 1-4 Гц. Для средних и старших возрастных групп, кроме этого частотного диапазона, характерной является область частот вблизи 10 Гц. АЧХ вблизи 10 Гц существенно изменяются при изменении возраста испытуемых от 12-ти лет к 15-16-ти годам. Возрастает (среднестатистически) амплитуда и частота этих колебаний. Очевидно, что это характеризует и изменения в психо-эмоциональной сфере, и в механизмах регуляции НМС.

В ходе дальнейшего исследования мы произвели компартментно-кластерное моделирование теппинга. Из физиологии известно, что организация произвольных движений находится в условиях управляющих воздействий со стороны иерархических структур ЦНС, в частности, моторной зоны (МЗ) коры головного мозга. Такие системы требуют уже другого подхода в описании и моделировании, основанного на ККП в моделировании кластеров, составляющих двигательные единицы и организовывающих непосредственно акты произвольного движения. Это кластеры нижнего уровня иерархии и для них существуют кластеры верхнего иерархического уровня в виде нейросетей головного мозга. В простейшем случае системы управления движением конечностей человека могут быть представлены в виде двухкластерных иерархических систем (см. рис.7).

 Рис. 7. Граф двухкластерной трёхкомпартментной иерархической модели регуляции-93

Рис. 7. Граф двухкластерной трёхкомпартментной иерархической модели регуляции НМС (оба кластера циклического типа с отрицательными обратными связями).

Верхний уровень иерархии может быть также (как и для нижнего кластера) представлен в простейшем случае трехкомпартментным кластером. Причем первый и третий компартменты могут быть представлены совокупностями нейронов спинного мозга, отвечающих за афферентные и эфферентные сигналы (например, цепи афферентных и эфферентных мотонейронов).

Центральное звено (средний компартмент в кластере нижнего уровня иерархии) можно рассматривать как отдельный (передаточно-перерабатывающий) компартмент.

Наличие многокомпартментной организации в нижнем кластере неоднократно представлял в своих работах (в том числе и в докторской диссертации) В.А. Антонец. Именно в его работах впервые высказывалось представление об организации двигательных единиц (ДЕ) в отдельные компартменты, которые поочередно (и, главное, последовательно) включаются для удержания позы (суставного угла, например). С помощью отдельных мышц или групп мышц, работающих синергично (взаимоподдерживающе) в направлении одной общей цели – удержание тела или его частей в пространстве, может осуществляться удержание позы.

Многоступенчатый, последовательный во времени (но не обязательно в пространстве) механизм удержания фрагментов тела человека обуславливает важный кибернетический принцип управления кинематическими звеньями. Этим механизмом живые существа значительно отличаются от технических механизмов, где удержание части механизма в заданном положении обычно не вызывает затрат энергии. В живых организмах такая процедура требует постоянного напряжения мышц (подвода энергии), а это может привести к утомлению. Для избегания этого утомления система управления мышцами реализует принцип компартментного (последовательного во времени) переключения (возбуждения) групп ДЕ или отдельных мышц. Очевидно, что без компартментной организации возбуждения в мышцах последние не смогли бы обеспечивать удержание позы человека. При этом компартментный подход не может детерминировать само число компартментов. В наших моделях мы выбираем эту величину равную трем (m = 3). Это делается из ряда биологических соображений, а также из известной теоремы об организации периодических решений в компартментных системах управления (В.М. Еськов, 1992).

Из нее следует, что только в трехкомпартментных (и выше) системах возможны колебательные режимы, иначе НМС будет находиться в тоническом, статическом состоянии. А возникновение устойчивых бифуркаций рождения циклов возможны в трехкомпартментных системах при определенных условиях. Эти условия в виде ряда теорем также были доказаны В. М. Еськовым для любого mі3. Отсюда следует определенный биофизический интерес для систем с компартментной организацией при m і 3. Очевидно, в этой связи, что в рамках ККП наиболее простая система с m = 3 и числом кластеров n = 2 (двухкластерные системы).

В подобных системах верхний кластер (n=1) осуществляет управляющие тонические воздействия. Одновременно первый кластер ЦНС может регулировать амплитуду и частоту колебаний 2-го нижнего (мышечного) кластера за счет этих управляющих воздействий. Именно такие системы и их модели были рассмотрены в настоящей работе. Характер влияния кластера верхнего уровня на нижний можно проиллюстрировать на конкретном биологическом примере с физической нагрузкой испытуемого. В работе подробно исследовались характерные примеры унимануальных движений испытуемых (регистрируются с помощью разработанного БИК, а данные обрабатываются по авторской программе), из которых следует, что до вносимого в НМС возмущения (последнее – это произвольные колебания кисти с нагрузкой) средний период составлял 500 мс, мода 340 мс, а вариационный размах 500 мс. Иными словами, произвольные движения выполнялись быстро (достаточно), но с большим вариационным размахом. Амплитуда (средняя) при этом составляла 206 мВ с довольно большими среднеквадратичными отклонениями (по амплитуде среднеквадратичное отклонение составило 73 мВ, по периоду – 106 мс). Пример регистрации теппинга испытуемого до и после нагрузки представлен на рисунке 8 а.

 Пример регистрации произвольных унимануальных движений испытуемого-94

Рис. 8. Пример регистрации произвольных унимануальных движений испытуемого У.М. до нагрузки (а) и после нагрузки (б).

После выполнения физического упражнения (см. рис. 8 б), которое не вызывало утомления, но активизировало все системы управления (это можно рассматривать как некоторое дозированное возмущение на кластер верхнего уровня иерархии), картина резко изменилась в количественном плане. Средний период выполнения движения увеличился на 30 % (составил 650 мс), мода увеличилась на 18 % (составила 540 м), а вариационный размах уменьшился до 420 мс. Одновременно резко возросла, почти на 50 %, средняя амплитуда колебаний произвольных движений (составила 297 мВ против 206 мВ исходно), но среднеквадратичное отклонение по амплитуде и периодам колебаний уменьшились (соответственно до 45 мВ с 73 мВ, и до 77 мс от исходной 106 мс). Последние цифры свидетельствуют об усилении управляющих воздействий на НМС со стороны кластеров высших уровней иерархии. Уменьшается, фактически, стохастичность биосистемы. Однако сама амплитуда колебаний при этом увеличивается за счет притока дополнительного управляющего возбуждения со стороны кластера верхнего уровня иерархии на нижний мышечный кластер. В работе была показана возможность количественного описания подобных процессов в рамках ККТ с помощью двухкластерных трехкомпартментных моделей.

В целом, следует отметить, что на сегодняшний день отсутствует некоторая общая математическая теория, которая бы могла объяснить сложное управление произвольными движениями, в частности, теппингом. Использование ККП позволяет приблизиться к формальному математическому описанию подобных движений. Очевидно, что такие попытки могут быть несовершенными, но они закладывают определенный фундамент для биофизического исследования произвольных движений, помогают разрабатывать основы теории идентификации систем управления подобными движениями.

Выполненные исследования, убедительно показали возможность дифференциальной диагностики и математического моделирования особенностей регуляции двигательной функции человека со стороны ЦНС. Следовательно, разработанные авторские методы и устройства можно использовать в целях функциональной диагностики асимметрии, как полушарий мозга, так и асимметрии двигательных функций конечности в целом.

Во втором блоке проводилось исследование сенсомоторных реакций учащихся разных возрастно-половых групп. Рассмотрим результаты исследований латентных периодов зрительного и слухового анализаторов, которые ярко представили особенности онтогенеза НМС в условиях проживания в Югре.

Сводные статистические данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Общие результаты статистической обработки показателей латентных периодов сенсомоторных реакций учащихся МОУ гимназии № 4 на зрительный и слуховой стимулы в осенний период

5 класс 6 класс 7 класс 8 класс 9 класс 10 класс 11 класс
Р1 Зима Мальчики 0,31±0,04 0,25±0,02* 0,27±0,03 0,25±0,02*** 0,26±0,03 0,27±0,03 0,24±0,02**
Девочки 0,3±0,03 0,27±0,04 0,29±0,03 0,31±0,04 0,27±0,03 0,26±0,03 0,27±0,03
Осень Мальчики 0,33±0,05* 0,26±0,03* 0,28±0,04 0,25±0,02** 0,25±0,03* 0,23±0,02 0,22±0,02*
Девочки 0,27±0,02 0,29±0,03 0,26±0,03 0,28±0,04 0,26±0,03 0,26±0,03 0,24±0,02
Р2 Зима Мальчики 0,26±0,02 0,25±0,02 0,23±0,01** 0,25±0,03 0,22±0,01* 0,23±0,02 0,22±0,015
Девочки 0,28±0,03 0,26±0,02 0,25±0,03 0,37±0,04 0,24±0,03 0,22±0,03 0,23±0,02
Осень Мальчики 0,3±0,04* 0,26±0,02 0,29±0,03* 0,26±0,02** 0,25±0,03* 0,23±0,02 0,21±0,02*
Девочки 0,29±0,03 0,29±0,04 0,29±0,02 0,26±0,03 0,26±0,02 0,24±0,03 0,24±0,02

Здесь: P1 – латентный период (ЛП) реакции на включение квадрата в постоянном месте экрана, (с); P2 – ЛП реакции на звуковой сигнал, (с): * – р<0,05, ** – р<0,01, *** – р<0,001.

Для примера на рис. 9 представлена динамика изменения показателей латентных периодов х сенсомоторных реакций мальчиков разного возраста на зрительный стимул (появление квадрата случайным образом) в исследованиях осеннего периода 2004–2005 учебного года. Из рисунка следует, что возрастные колебания незначительно выражены и общая тенденция на этом графике сводится к уменьшению латентных периодов х с 0,33 до 0,22 осенью.

 Динамика изменения показателей латентных периодов х сенсомоторной-95Рис. 9. Динамика изменения показателей латентных периодов х сенсомоторной реакции на зрительный стимул у мальчиков МОУ гимназии № 4 г. Сургута в зависимости от возраста (в осенний период).

Такая же закономерность в уменьшении латентных периодов х с 0,31 до 0,24 прослеживается у мальчиков в зависимости от возраста для зрительного анализатора по обработанным данным зимнего период 2003–2004 учебного года. Для слухового анализатора латентные периоды снижаются (с увеличением возраста) от 0,26 до 0,22 в зимний период и от 0,3 до 0,21 в осенний период. Все эти кривые нами описывались дифференциальным уравнением вида: , где (х=х(t) – величина латентного периода, для которого определялась константа а и величины абсолютных и относительных погрешностей. Последние свидетельствуют о значительных различиях показателей моделей для латентных периодов анализаторов школьников в условиях Югры в зимний период сравнительно с осенним периодом жизни.

В третьем блоке исследований в аспекте более детального изучения особенностей регуляции НМС и ССС человека, проживающего в условиях Тюменского севера, нами был разработан новый подход и программный продукт для расчета степени синергизма в различных ФСО. Анализируя динамику изменения показателя ЧСС в ответ на стандартную нагрузку в разные периоды времени (до и после падения температуры воздуха окружающей среды на 150C за 10 часов), нами были идентифицированы и построены матрицы моделей систем регуляции ССС и сделаны выводы о степени синергизма во взаимодействии ФСО и организма в целом с окружающей средой для 2-х групп населения (1-я группа - возраст 14-15 лет, 2-я группа – возраст 38-40 лет) при условии вариации первых марковских параметров.

После идентификации матрицы А с помощью ММР (по марковским параметрам y(t)) рассчитывалась матрица Q и по специальной программе производилась вариация 1-го марковского параметра y(t). Такая вариация (с шагом 0,001) обеспечивала имитацию одного из основных свойств БДС: вариабельность динамики её поведения. Отдельно было показано, что на поведение модели решающее влияние оказывает именно вариация 1-го марковского параметра.

Оригиналы статистически усредненных марковских параметров представлены в таблице 2. Матрицы моделей для всех 4-х измерений (1-е и 2-е для группы 1 до понижения температуры и после ее понижения соответственно, 3-е и 4-е измерение аналогично для группы 2) идентифицировались как ,,,.

Таблица 2

Марковские параметры выходной величины ЧСС системы регуляции пульса для 1-й, 2-й, 3-й и 4-й групп испытуемых при разных температурах окружающей среды (1 и 3 при минус 100 С, 2 и 4 при минус 250 С)

Номер измерения y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9
ЧСС I 72 116 103 92 84 79 72 72 72
ЧСС II 72 110 86 79 76 75 72 72 72
ЧСС III 75 119 105 103 86 79 77 76 76
ЧСС IV 72 110 88 79 86 75 72 72 72

В таблице 2 представлены результаты изменения ЧСС для всех 4-х групп испытуемых (1-й и 2-й), которые были зарегистрированы сразу после стандартного теста – 30 приседаний за 30 секунд (y1) и с последующей регистрацией ЧСС в период восстановления каждые 30 секунд в течение 4-х минут (y2­y9).

Собственные значения матрицы для модели в рамках ММР на базе марковских параметров из таблицы имеют перронов корень = 1.360, сами значения имеют вид: , , , , . Следовательно, по теореме Фробениуса-Перрона имеется возможность приведения матрицы к окончательно неотрицательному виду Q. Это значит, что для этой группы испытуемых возможен полный синергизм в системе регуляции ССС. Результаты расчета величины (при вариации 1-го марковского параметра) позволили получить итоговые значения коэффициента асинергизма для этой группы испытуемых = 2.832 (значение невелико).

После понижения температуры до минус 25 0 С за 10 часов у этой же возрастной группы получены другие марковские параметры (ЧСС II).

Среди собственных значений матрицы для параметров y (таблица 2, вторая строка) имеется перронов корень матрицы: = 1.013 (несколько уменьшился). Отсюда видно, что испытуемые 1-й группы (14-15 лет) более приспособлены к перепадам температуры окружающей среды. В данном случае существует возможность приведения матрицы к окончательно неотрицательному виду. Результаты расчета величины 2 при вариации первого марковского параметра y1 для 1-й группы испытуемых, после резкой флуктуации температуры окружающей среды изменяются незначительно (= 0.312).

Иная картина изменения показателей асинергизма наблюдается в исследованиях 2-й группы испытуемых (38-40 лет). Так, например, до начала перепада температуры окружающей среды была возможна регистрация перронова корня при невысоком значении коэффициента асинергизма, что представлено в таблице (ЧСС III).

Для матрицы имеется перронов корень: = 0.996. Ее собственные значения имеют вид: , , , , . Легко видеть: существование перронова корня у матрицы означает, что до резкого похолодания у испытуемых 2-й группы в системе регуляции ССС также возможны синергетические взаимоотношения, т.к. матрица может быть приведена к окончательно неотрицательной форме. Для матрицы можно получить итоговую величину коэффициента асинергизма = 0.976. Однако после резкого похолодания были получены другие марковские параметры ЧСС, которые представлены в таблице 2 ЧСС IV. Для этих марковских параметров мы получаем матрицу модели системы регуляции ССС для 2-й группы испытуемых, которая имеет собственные значения в виде: , , , , . Перронов корень для матрицы не существует.

Таким образом, по сравнению с 1-й группой испытуемых, у 2-й группы испытуемых после резкого понижения температуры окружающей среды перронов корень пропадает. Это означает, что для этой возрастной группы исчезает возможность полных синергетических взаимоотношений в системе регуляции ССС в условиях флуктуации температуры окружающей среды, нарастают асинергические взаимоотношения, биосистема переходит в статус кибернетической системы с жесткими отрицательными обратными связями.

В целом, реакция молодых жителей Югории и лиц среднего возраста (с проживанием 20 и более лет на севере) существенно отличается в ответе на резкий перепад температуры окружающей среды, т.к. алгоритм приведения к окончательно неотрицательному виду матрицы и дает разные значения коэффициентов асинергизма и . Оказалось, что величина существенно меньше, чем величина . Это означает, что число отрицательных элементов в матрице, которая прошла процедуру приведения к окончательно неотрицательной форме (т.е. в матрице ) значительно меньше, чем в модифицированной матрице . Выполненный расчет коэффициента асинергизма ( = 7014.4) показывает (см. рис. 10) значительную потерю синергетических взаимодействий в системе регуляции ССС у лиц старшей возрастной группы (2-я группа) после падения температуры воздуха. График зависимости коэффициента от вариации первого марковского параметра, представленный на рисунке 10, показал резкое возрастание именно вблизи 72 единиц.

График зависимости коэффициента от вариации первого марковского параметра представлен на рис.10., из которого видно резкое возрастание именно вблизи 72 единиц.

 Зависимость коэффициента и других параметров системы от вариации-142

Рис. 10. Зависимость коэффициента и других параметров системы от вариации 1-го марковского параметра y1 для старшей возрастной группы при резком понижении температуры.

Таким образом, расчет коэффициентов асинергизма дает объективную информацию о процессах адаптации к изменяющимся факторам среды и о состоянии ССС человека, проживающего в условиях Югории. Старшая возрастная группа уже не обладает высокими адаптационными возможностями организма и дает иную динамику изменения асинергических взаимоотношений, чем младшая возрастная группа. В целом, отсутствие синергических взаимоотношений в системах регуляции ФСО под действием резких перепадов температур окружающей среды можно трактовать как возникновение предпатологических (или даже патологических) процессов в системах регуляции ФСО.

Проживание в климатических условиях Югории откладывает определенный отпечаток на работу различных функциональных систем организма человека. Особенно это касается НМС и ССС, на развитие и состояние которых оказывают влияние хроническая гипокинезия и действие ряда экологических факторов.

Четвертый блок исследования связан с изучением реакций ФСО на дозированные физические нагрузки. В исследовании участвовало 116 студентов и 73 школьника. Состояние параметров ВНС и ССС оценивали до, сразу и через 15 минут после физической нагрузки по компонентам ВСОЧ, определяемых методом пульсоксиметрии с использованием программы «ELOGRAPH». Для построения моделей в виде квазиаттракторов ВСОЧ использовался метод многомерных ФПС. В наших исследованиях проводился анализ показателей ФСО в 5-ти и 7-мерном фазовом пространстве состояний. Обработка данных производилась до построения матриц. Проведено попарное сравнение расстояний между центрами для всех пар КА движения вектора состояния организма­­ испытуемых. В качестве примера в таблицах 3 и 4 представлены результаты идентификации расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов ВСО девушек в 5-мерном ФПС.

Таблица 3

Результаты идентификации расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов вектора состояния организма девушек-спортсменок до, после и через 15 мин. после нагрузки плаванием в 5-мерном фазовом пространстве

z0 z0 До нагрузки После нагрузки Через 15 мин. после нагрузки
До нагрузки 0 247,56 65,47
После нагрузки 247,56 0 183,08
Через 15 мин. после нагрузки 65,47 183,08 0

При расчете для таблицы № 3 использовались данные о 3-х квазиаттракторах из 3-х измерений параметров ВСО девушек-спортсменок. Расстояние между центрами хаотических КА до предъявления нагрузки и после неё составляет 247,56, а расстояние между центрами хаотических квазиаттракторов до предъявления нагрузки и через 15 минут после неё - 65,47, что свидетельствует об их относительно быстрой восстанавливаемости. Однако сама 15-ти минутная пауза сразу после нагрузки особого восстановления не дает (z23=183,08), т.е. наблюдаем изменения в 1,4 раза. (Индексы «1», «2», «3» при означают расстояние между центрами КА ВСОЧ: «1» – до нагрузки, «2» – после нагрузки, «3» – через 15 минут после нагрузки).

Из таблицы № 4 видно, что расстояние между центрами хаотических квазиаттракторов у нетренированных девушек до предъявления нагрузки и после нагрузки составляет 432,49, что в 1,75 раза больше, чем у тренированных спортсменок. Более того, расстояние между центрами хаотических КА до предъявления нагрузки и через 15 мин. после неё - 112,34, что показывает уменьшение в 1,3 раза, по отношению к тренированным.

Таблица 4

Результаты идентификации расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов вектора состояния организма нетренированных девушек до, после и через 15 мин. после нагрузки плаванием в 5-мерном фазовом пространстве

z0 z0 До нагрузки После нагрузки Через 15 мин. после нагрузки
До нагрузки 0 432,49 112,34
После нагрузки 432,49 0 321,09
Через 15 мин. после нагрузки 112,34 321,09 0

Это количественно показывает, что нагрузка плаванием вызывает выраженное напряжение ССС у нетренированных, а значит и организма в целом.

Еще более разительные результаты мы имеем при одновременном сравнении в ФПС обеих групп испытуемых. Таблица № 5 представляет весь набор межкластерных расстояний для двух кластеров испытуемых.

Таблица 5

Результаты идентификации расстояний между центрами хаотических квазиаттракторов вектора состояния организма девушек-спортсменок и нетренированных девушек до, после и через 15 мин. после нагрузки плаванием в 5-мерном фазовом пространстве

Девушки спортсменки
Девушки нетренированные z0 z0 до после через 15 мин.
до 5,02 249,09 66,52
после 430,79 183,85 366,77
через 15 мин. 111,15 137,30 45,94

В частности, между положением квазиаттракторов ВСО студенток имеется небольшая разница при сравнении этих двух кластеров данных до предъявления нагрузки и составляет всего 5,02, что также отмечается и при подобном сравнении через 15 минут после предъявления нагрузки и составляет 66,52. Наибольшие расстояния отмечаются при сравнении спортсменок до нагрузки и нетрени-рованных девушек после нагрузки (430,79), а также при сравнении нетренированных девушек после нагрузки и спортсменок спустя 15 минут после нагрузки (366,77).

Однако наиболее показательными при сравнении можно считать величины расстояний между центрами хаотических КА у нетренированных девушек и спортсменок сразу после нагрузки (183,85) – это значительное расстояние дает количественную оценку в состоянии ССС тренированных и нетренированных девушек. Наоборот, у нетренированных и спортсменок через 15 минут после нагрузки (45,94) – расстояние значительно снизилось.

Полученные результаты показывают, что реакции организма на нагрузку плаванием у нетренированных девушек и спортсменок существенно отличаются, а состояние организма спустя 15 минут после нагрузки приближаются. Однако можно говорить о том, что адаптационные механизмы у нетренированных намного слабее выражены, чем у спортсменок.

Метод расчета матриц межаттракторных расстояний предоставляет исследователям точную количественную оценку адаптационных резервов организма человека. У тренированных студенток, в сравнении с нетренированными, обеспечивается достаточно хорошее восстановление организма после нагрузки вероятно за счет отработанных адаптационных механизмов. Полученные данные свидетельствуют о том, что эффективность адаптации организма к нагрузке определяется зрелостью регуляторных систем, в связи с чем один и тот же конечный приспособительный результат у девушек с разным уровнем физической подготовки может быть достигнут за счет различной степени напряжения адаптационных механизмов организма.

Количественные показатели, характеризующие ВНС, ССС и НМС, являются косвенными, но они не только объективно отражают компенсаторные реакции ФСО на физические тесты, но и дают оценку возможностей организма в зависимости от условий проживания. В связи с этим в пятом блоке наших исследований было выполнено сравнительное изучение возможностей использования метода многомерных фазовых пространств для оценки адаптационных возможностей жителей Югры и средней полосы РФ (г. Сургута и г. Самары соответственно) по параметрам ВНС и ССС под влиянием предъявляемой физической нагрузки. В этом блоке было обследовано 138 юношей и девушек в Сургуте и 142 студента (юноши и девушки) Самары. Юношей разделили на 3 группы, девушек на 2 группы в зависимости от уровня физической подготовки и видов спорта.

В таблице 6 представлены результаты сравнения параметров КА вектора состояния организма юношей г. Сургута и г. Самары, занимающихся игровыми, индивидуальными видами спорта и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки. Отметим, что квазиаттракторы движения ВСОЧ до и после предъявления физической нагрузки имеют разные объемы и занимают разные области в ФПС.

Таблица 6

Результаты сравнения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма юношей г. Сургута и г. Самары, занимающихся игровыми, индивидуальными видами спорта и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки

Юноши г. Сургут
Показатели квазиаттрактора Нагрузка Игровые виды спорта Индивидуальные виды спорта Нетренированные
Rx До 55,67 49,06 15,72
После 17,38 41,39 189,92
VG До 18,19106 9, 48106 1,88106
После 36,41106 16,35106 285,97106
Юноши г. Самара
Rx До 23,39 73,54 10,55
После 187,53 87,17 19,26
VG До 1,48106 4, 01106 2,68105
После 95,21106 38,69106 1,85106

У юношей города Сургута, занимающихся игровыми видами спорта, общий показатель асимметрии (Rx – расстояние между хаотическим центром аттрактора и стохастическим центром) до тренировки равен 55,67, а после тренировки 17,38. Объем m-мерного параллелепипеда составляет 18,19106 до нагрузки и 36,41106 после, таким образом, после предъявления физической нагрузки объем КА параметров ВСОЧ возрастает в 2 раза. Также у юношей г. Сургута, занимающихся индивидуальными видами спорта, общий показатель асимметрии Rx до тренировки равен 49,06 после тренировки 41,39. Объем m-мерного параллелепипеда, ограничивающего КА, увеличивается в 1,7 раза после предъявляемой нагрузки по сравнению с исходным. У студентов, не регулярно занимающихся спортом, общий показатель асимметрии Rx до тренировки равен 15,72, после тренировки увеличивается в 12 раз. При этом объем 5-мерного параллелепипеда возрастает после нагрузки в 150 раз.

У юношей г. Самары, занимающихся игровыми видами спорта, общий показатель асимметрии Rx до тренировки равен 23,39, а после тренировки 187,53 (см. таблицу 6). Объем m-мерного параллелепипеда после предъявления нагрузки возрастает почти в 64 раза. А у юношей г. Самары, занимающихся индивидуальными видами спорта, общий показатель асимметрии Rx до тренировки равен 73,54 после тренировки 87,17. При этом объем m-мерного параллелепипеда, ограничивающего КА, увеличивается в 9 раз после предъявляемой нагрузки. У студентов, не регулярно занимающихся спортом, общий показатель асимметрии Rx изменяется с 10,55 до нагрузки на 19,26 после физической нагрузки. При этом объем 5-мерного параллелепипеда увеличивается практически в 6 раз.

Анализируя параметры КА компонентов ВСО юношей по г. Сургуту и по г. Самаре, отмечаем, что показатели по параметрам VG и Rx студентов г. Самары заметно отличаются по всем группам как до, так и после нагрузки. Причем до нагрузки наименьший показатель асимметрии Rx отмечен у нетренированных юношей г.Самары и г.Сургута, а наибольший показатель асимметрии Rx представлен у юношей, занимающихся индивидуальными видами спорта г. Самары (73,54).

После предъявления нагрузки этот параметр увеличивается у нетренированных студентов г. Сургута, а по г. Самаре такая же ситуация отмечена у студентов занимающихся игровыми видами спорта. Объем m-мерного параллелепипеда после нагрузки возрастает практически в 2 раза во всех группах испытуемых по г. Сургуту, кроме студентов, не регулярно занимающихся спортом. Также существенно, что до нагрузки наименьший объем m-мерного параллелепипеда у нетренированных юношей, как в г. Сургуте, так и в г. Самаре. После предъявления нагрузки параметры КА компонентов ВСО юношей г. Самары заметно отличаются от аналогичных показателей юношей г. Сургута. Объем параллелепипеда увеличивается во всех группах испытуемых, однако по г. Самаре наблюдается более выраженное увеличение как VG, так и Rx. Наиболее по параметрам объема КА отличается группа нетренированных юношей г. Сургута, т.к. нагрузка увеличивает объем КА в 150 раз.

Различия между обследованными группами испытуемых находят свое объяснение с позиций формирования системной реакции организма. Так, оценивая параметры квазиаттракторов в группе нетренированных студентов, можно заключить, что у них нагрузка вызывает состояние рассогласования, при котором для обеспечения нормального функционирования организма требуется чрезмерное напряжение и последующая перестройка регулирующей системы. Результатом этой перестройки, видимо, и является хаотическая динамика ВСОЧ. В отличие от этого, у спортсменов при физической нагрузке формируется состояние адекватной мобилизации, создаваемое за счет оптимального напряжения уже имеющихся (сформированных в процессе предыдущих тренировок) механизмов регуляции. Т.е. в целом, наблюдается определенная тенденция при сравнении Rx и объемов квазиаттракторов всех групп юношей. Во всех трех группах (не регулярно занимающихся спортом, занимающихся индивидуальными видами спорта и игровыми) в покое данные находятся в достаточно узком интервале разброса друг относительно друга, а также не наблюдается больших различий в показателе Rx, до нагрузки. После нагрузки эта разница увеличивается согласно физической подготовленности. Чем ниже физическая подготовленность, тем больше разница между исходными данными. Показатель Rx после нагрузки так же зависит от уровня подготовленности, но в отличие от объемов КА, чем ниже уровень физической подготовки, тем разница между хаотическим и стохастическими центрами больше. Что также подтверждается изменением объемов после нагрузки по сравнению с исходными данными.

В таблице 7 представлены результаты сравнения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма девушек г. Сургута и г. Самары, регулярно и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки. У девушек г. Сургута, занимающихся спортом, общий показатель асимметрии Rx до тренировки равен 14,97, а после тренировки он возрастает почти в 9 раз. При этом объем m-мерного параллелепипеда составляет 1,16106 до нагрузки и 40,81106 после, таким образом, после предъявления нагрузки объем КА параметров ВСО студенток возрастает почти в 40 раз. Также у девушек г. Сургута, не регулярно занимающихся спортом, общий показатель асимметрии Rx после тренировки увеличивается почти в 13 раз, а объем m-мерного параллелепипеда, ограничивающего КА, составляет 1,5105 до нагрузки и 46,8106 после, т.о. объем увеличивается почти в 300 раз после нагрузки.

Таблица 7

Результаты сравнения параметров аттракторов вектора состояния организма девушек, занимающихся спортом и не регулярно занимающихся спортом (нетренированные) до и после физической нагрузки, городов Сургута и Самары

Девушки г. Сургут
Показатели квазиаттрактора Нагрузка Регулярно занимающиеся спортом Не регулярно занимающиеся спортом
Rx До 14.97 12.75
После 125.41 155.42
VG До 1,16106 1,5105
После 40,81106 46,8106
Девушки г. Самара
Rx До 28.83 17.15
После 135.70 56.35
VG До 4,74105 3,83105
После 13,87106 4,44106

У девушек г. Самары, занимающихся спортом, общий показатель асимметрии Rx после тренировки возрастает почти в 5 раз, а объем m-мерного параллелепипеда составляет 4,74105 до нагрузки и 13,87106 после, таким образом, после предъявления нагрузки объем квазиаттракторов параметров ВСОЧ возрастает почти в 29 раз. У нетренированных девушек г. Самары, общий показатель асимметрии Rx после тренировки увеличивается незначительно, а именно до тренировки равен 17,15 после тренировки 56,35. Объем m-мерного параллелепипеда, ограничивающего КА, составляет 3,83105 до нагрузки и 4,44106 после, т.е. объем увеличивается почти в 11 раз после предъявляемой нагрузки.

Анализируя параметры квазиаттракторов компонентов ВСО девушек г. Сургута можно отметить, что физическая нагрузка значимо влияет как на тренированных, так и на не тренированных студенток, поскольку VG возрастают у нетренированных в 300 раз, а у тренированных в 40 раз. Аналогичная тенденция наблюдается у юношей г. Сургута, т.к. объем m-мерного параллелепипеда после нагрузки резко увеличивается (почти 150 раз). По г. Самаре наблюдается следующее: видим похожую тенденцию с юношами, т.е. увеличение объема m-мерного параллелепипеда после нагрузки в 11 раз у нетренированных девушек, а у занимающихся спортом происходит увеличение объема в 29 раз. По показателю асимметрии Rx можно отметить группу не занимающихся спортом девушек г. Самары, т.к. этот параметр после нагрузки практически не изменяется, по сравнению с другими группами испытуемых.

В целом можно отметить определенную тенденцию при сравнении Rx и объемов квазиаттракторов девушек, регулярно и не регулярно занимающихся спортом. После нагрузки эта разница увеличивается согласно уровню физической подготовки, чем ниже уровень, тем больше разница между исходными данными. Хотя и наблюдается повышение показателя объемов КА после нагрузки во всех группах, но можно отметить, что у спортсменок этот показатель меньше того же показателя у девушек, нерегулярно занимающихся спортом.

Снижение физической активности человека – явление повсеместное и неблагоприятное. С учетом сезонности физическая активность во многом определяет успешность адаптации к условиям окружающей среды. В то же время физическая активность умеренной и высокой интенсивности снижает риск возникновения гипертонии и инфаркта миокарда, ожирения, остеопороза и депрессивных состояний, способствует снижению массы тела и повышению минерализации костей, снятию стресса, улучшению настроения и повышению работоспособности. Также хорошая общая физическая подготовка обеспечивает лучшие компенсаторные реакции организма в ответ на воздействие факторов среды обитания, например, на климатические условия Югры.

ВЫВОДЫ

  1. Регистрация параметров непроизвольных и произвольных движений человека с помощью новых авторских методов обеспечивает получение объективных данных о состоянии нервно-мышечной системы учащихся на Севере РФ.
  2. Выявлена новая закономерность в динамике изменения десятигерцового компонента треморограмм у учащихся, который регистрируется у девочек с фазической активностью ЦНС в 13-14-летнем возрастном периоде, у мальчиков в 14-15-летнем возрастном периоде в условиях ХМАО-Югры.
  3. При сравнении реакции мышц конечности мальчиков и девочек на динамическую нагрузку выявлено, что у девочек после нагрузки высокочастотные составляющие становятся более выраженными (увеличивается амплитуда), у мальчиков же высокочастотные компоненты смещаются в область низких частот и дают большую амплитуду после нагрузки на 27±3,1%.
  4. Действие мягких седативных фармацевтических препаратов может существенно изменять десятигерцовый компонент тремора в сторону снижения амплитуды колебаний (в среднем на 42-68% в зависимости от пола и возраста), и именно этот компонент является важной характеристикой оценки характера протекания пубертатного периода на Севере РФ.
  5. Математические модели произвольных движений (теппинга) учащихся показали, что адренергический управляющий драйв может существенно изменять амплитудно-частотные характеристики периодических компонент движения, что согласуется с данными наблюдений, при этом количественные показатели сенсомоторных реакций произвольных движений существенно коррелируют с возрастными изменениями показателей сердечно-сосудистой системы учащихся.
  6. Выявлена закономерность уменьшения латентных периодов для зрительного и слухового анализатора и у мальчиков и у девочек с увеличением возраста, причем в среднем продолжительность латентных периодов в осенний период меньше, чем в зимний период.
  7. Резкое изменение параметров среды обитания влияет и на интервалы устойчивости функциональных систем организма, выводя их за пределы исходных интервалов, при этом изменяется степень синергетических взаимоотношений в системах регуляции сердечно-сосудистой системы. Например, в ряде случаев синергические взаимоотношения в системах регуляции ФСО могут вообще исчезнуть, под действием резких перепадов температур окружающей среды, что можно трактовать как возникновение предпатологических (или даже ранних патологических) процессов в системах регуляции ФСО, особым образом это проявляется в системах регуляции КРС у жителей с большим сроком проживания на Севере РФ и с возрастом около 40 лет.
  8. Метод расчета матриц межаттракторных расстояний дает возможность исследователям получать точную количественную оценку адаптационных резервов организма человека (например, при сравнении тренированных и нетренированных детей и студентов). Реакция организма на дозированную нагрузку плаванием у нетренированных испытуемых и спортсменов существенно отличаются, а состояние параметров квазиаттракторов организма спустя 15 минут после нагрузки приближаются, но вероятно имеют различия в степени напряженности адаптационных механизмов для спортсменов и для нетренированных.
  9. Величины изменения межаттракторных расстояний могут служить количественной характеристикой степени влияния (интенсивности) тренировок на состояние ФСО, что уже используется в тренерской работе.

По теме диссертации опубликовано 45 научных работы в том числе:

Патенты, изобретения, полезная модель, свидетельства о государственной регистрации программ ЭВМ:

  1. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Майстренко Е.В. и др. Дифференциальный датчик для регистрации высокоамплитудного тремора. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель № 24920, РОСПАТЕНТ. – Москва, 2002.
  2. Брагинский М.Я., Еськов В.М., Майстренко Е.В., Филатов М.А. Идентификация параметров порядка (наиболее значимых диагностических признаков) методом расчета матриц расстояния. Свидетельство государственной регистрации программ для ЭВМ № 2010613309, РОСПАТЕНТ. – Москва, 2010.
  3. Еськов В.М., Брагинский М.Я., Майстренко Е.В., Филатова Д.Ю Исследование параметров сенсомоторных реакций и когнитивных функций человека в многомерном фазовом пространстве состояний. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2010615024, РОСПАТЕНТ. – Москва, 2010.

Монографии:

  1. Майстренко Е.В. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине. Часть 5. Системный анализ и управление гомеостазом организма в норме и при патологии в аспекте компартментно-кластерного подхода. / Под редакцией Хадарцева А.А., Еськова В.М. - Самара: Изд-во «Офорт» (гриф РАН), 2005. – С. 220.

Учебно-методические пособия:

  1. Майстренко Е.В. Дипломное проектирование (методические указания). / Т.С. Андреева, Н.И. Ибрагимова, Е.В. Майстренко // Сургут: Изд-во СурГУ, 2009. – с. 59.
  2. Майстренко Е.В. Безопасность труда: промышленная санитария (методическое пособие для практических занятий). // Сургут: Изд-во СурГУ, 2010. – с. 40.

Статьи, опубликованные в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК при соискании ученой степени доктора наук:

  1. Майстренко Е.В. Возрастные изменения в характеристиках непроизвольного движения человека на Севере. / Е.В. Майстренко, Н.А.Рузанкина, О.Е. Филатова // Вестник новых медицинских технологий. –2002 – Т. IX, №3 – С. 23-24.
  2. Майстренко Е.В. Состояние показателей непроизвольных движений учащихся в условиях физической нагрузки в разные сезоны года. / М.Я.Брагинский, Ю.Г. Бурыкин, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2007 – XIV, №1 – С. 61-63.
  3. Майстренко Е.В. Исследование корреляции показателей функциональной асимметрии полушарий (ФАП) головного мозга с результатами учебной деятельности учащихся. / В.М.Еськов, В.И.Майстренко, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2007. – Т. XIV, №3. – С. 205-207.
  4. Майстренко Е.В. Синергетические аспекты взаимосвязи показателей вегетативной нервной системы и степени эмоционального выгорания учителей г. Сургута. / В.М. Еськов, В.И.Майстренко, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2009 – XVI, №1/1 – С. 231-234
  5. Майстренко Е.В. Состояние нейровегетативного системокомплексов учащихся Югры. / Е.А. Мишина, Е.В. Майстренко, В.В.Козлова и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2009 – XVI, №1/1 – С. 136-138.
  6. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ параметров функциональной асимметрии полушарий (ФАП) и вегетативной нервной системы (ВНС) учащихся. / Е.В. Майстренко, В.М.Еськов, В.И. Майстренко и др. // Информатика и системы управления. – 2009. №4 (22). – С. 63-65
  7. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния организма тренированных и нетренированных студентов г. Сургута и г. Самары. / В.В. Козлова, Е.В. Майстренко, В.М. Еськов и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2009 – XVI, №4 – С. 136-138.
  8. Майстренко Е.В. Параметры квазиаттракторов поведения вектора состояния организма пловцов. / В.М. Еськов, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2009. – XVI, №4 – С. 24-26.
  9. Майстренко Е.В. Диагностика физиологических функций женщин-пловцов Югры методом расчета матриц межкластерных расстояний. / В.М. Еськов, М.Я. Брагинский, Е.В. Майстренко // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. – Воронеж – 2010. –С 45-49.
  10. Майстренко Е.В. Новый метод оценки физиологических параметров человека в условиях влияния физических нагрузок по расстоянию между центрами квазиаттракторов. / В.М. Еськов, В.Н., Голушков, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2010. – Т.XVII, №1. – С. 31- 36.
  11. Майстренко Е.В. Матрицы межкластерных расстояний физиологических функций женщин-пловцов Югры. / В.М.Еськов, М.Я. Брагинский, В.Н. Голушков и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2010 – Т.XVII, №3. – С.113-115.
  12. Майстренко Е.В. Расчет степени синергизма в кардио-респираторной системе в условиях перепада температуры окружающей среды. / В.М.Еськов, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2010 – Т.XVII, №3. – С.118-121.
  13. Майстренко Е.В. Системный анализ в сравнительной оценке антропометрических показателей детей школьного возраста Тюменского Севера. / О.Л. Нифонтова, Ю.Г. Бурыкин, Е.В. Майстренко и др. // Информатика и системы управления. – 2010. – № 2 (24). – С.167-170.
  14. Майстренко Е.В. Измерение расстояний между центрами квазиаттракторов вектора состояния организма спортсменов г. Самары и г. Сургута. / В.В Козлова, О.А. Ведясова, Е.В. Майстренко // Информатика и системы управления.– 2010. – №2 (24). – С 42-46.
  15. Майстренко Е.В. Метод расчета матриц межаттракторных расстояний в физиологии спорта. / В.М. Еськов, Е.В.Майстренко, О.Е. Филатова и др. // Информатика и системы управления. – Благовещенск: 2010. – С 46-49.

Статьи в других журналах и материалы конференций:

  1. Майстренко Е.В. Математическое моделирование влияния фазатона мозга на динамические показатели непроизвольных движений человека. / О.Е. Филатова, Н. А. Рузанкина, Е.В. Майстренко // Тезисы докладов международной научной конференции «Женщины – математики Сибири». Новосибирск: НГУ, 2002. – С. 29-31.
  2. Майстренко Е.В. Методы диагностики состояния двигательных функций человека в пубертатном периоде. / О.Е. Филатова, Е.В. Майстренко, Н. А. Рузанкина // Материалы международной научной конференции «Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере». Изд-во СурГУ, 2002. – С. 81-83.
  3. Майстренко Е.В. Суточные изменения параметров непроизвольных движений человека в условиях проживания в северных регионах РФ. / В.М.Еськов, Д.А. Жарков, Е.В. Майстренко // Материалы XI международного симпозиума “Эколого-физиологические проблемы адаптации”. – М.: Изд-во РУДН, 2003. – С. 189 - 190.
  4. Майстренко Е.В. Анализ амплитудно-частотных характеристик тремора покоя у здорового населения г. Сургута и больных с острым нарушением мозгового кровообращения. / Д.А. Жарков, О.В. Климов, Е.В. Майстренко // Материалы открытой окружной конференции молодых ученых “Наука и инновации XXI века”. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. – Т. I, – С. 146 – 149.
  5. Майстренко Е.В. Сравнительный анализ функциональной асимметрии полушарий у учащихся с различной профессиональной направленностью. / Н.А. Рузанкина, М.А. Филатов, Е.В. Майстренко // Материалы открытой окружной конференции молодых ученых “Наука и инновации XXI века”. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. – Т. II, С. 206-207.
  6. Майстренко Е.В. Динамика изменения показателей двигательных функций в зависимости от возраста учащихся. / С.В. Асташов, О.И. Кочурова, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. 2004. Т. 1. № 3-4. С. 32-41.
  7. Майстренко Е.В. Методы исследования степени синергизма в функциональных системах организма человека проживающего на Севере. / В.М. Еськов, О.Е. Филатова, Е.В. Майстренко и др. // Материалы научно-практической конференции “Экологические проблемы и здоровье населения на Севере”. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. – С. 106-111.
  8. Майстренко Е.В. Состояние психофизиологических функций учащихся Югры в осенний и зимний периоды обучения. / Кочурова О.И., Майстренко Е.В., Синюк О.А. и др. // Экологический вестник Югории. – 2005. – Т.II, №1. – С. 36-53.
  9. Майстренко Е.В. Возможности теории фазатона мозга в объяснении особенностей регуляции функций организма человека на севере РФ. / О.Е.Филатова, В.В.Козлова, Е.В. Майстренко и др. // Приложение к журналу «Открытое образование» – Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе. – Гурзуф. – 2005. – С. 61-62.
  10. Майстренко Е.В. Возможности теории фазатона мозга в объяснении особенностей регуляции функций организма человека на Севере РФ. / О.Е. Филатова, В.А. Папшев, Е.В. Майстренко и др. // Материалы XIV международной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону. – 2005.– С. 222-226.
  11. Майстренко Е.В. Возрастные закономерности показателей тремора учащихся г. Сургута. / Е.В. Майстренко, А.А. Глущук, О.В. Климов и др. // Материалы конференции “Экологическое образование и здоровый образ жизни” (Сургут). – 2005. – С. 52-54.
  12. Майстренко Е.В. Показатели произвольных и непроизвольных движений учащихся, проживающих на Севере РФ. / А.А. Глущук, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Материалы VI Открытой окружной конференции молодых ученых “Наука и инновации XXI века”. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2006 Т. II, С.198-199.
  13. Майстренко Е.В. Экологическая оценка проблемы поддержки креативной деятельности в ученической среде ХМАО. / В.И. Майстренко, А.Ф. Е.В. Майстренко, Берестовая и др. // Экологический вестник Югории. ООО «Офорт». – 2007. – Т.IV, №1. – С. 77-84.
  14. Майстренко Е.В. Исследование показателей эмоционального выгорания у работников умственного труда. / Е.В. Майстренко, В.И. Майстренко, А.Ф. Берестовая // Материалы 5-ой Российской конференции по экологической психологии, Москва. – 2008. – С. 184-186.
  15. Майстренко Е.В. Анализ аттракторов вектора состояния психофизиологических функций учащихся. / Е.В. Майстренко, В.И. Майстренко, А.Ф. Берестовая и др. // Материалы XV международной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону. – 2009.– С. 312-315.
  16. Майстренко Е.В. Сравнительный синергетический анализ состояния вегетативной нервной системы (ВНС) и успеваемости школьников Югры. / Е.В. Майстренко, В.М. Еськов, В.И. Майстренко и др. // Материалы XIV Международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации». – М.: РУДН, 2009. - С. 279-282.
  17. Майстренко Е.В. Эколого-физиологическая оценка параметров квазиаттракторов вектора состояния организма студентов Югры в аспекте теории хаоса и синергетики. / А.Е. Баженова, В.В. Козлова, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. – 2009. – Т.VI, №3. – С.16-22.
  18. Майстренко Е.В. Изучение характера влияния занятий тхэквондо на параметры кардио-респираторной системы в условиях ХМАО-Югры. / А.Р. Балтиков, С.М. Марданян, Е.В. Майстренко // Экологический вестник Югории. – 2009. – Т.VI, №3. – С.85-90.
  19. Майстренко Е.В. Гиподинамия – основная проблема человека на урбанизированном Севере РФ. / М.Я. Брагинский, Е.В. Майстренко, В.В. Еськов и др. // Экологический вестник Югории. – 2010. – Т.VII, №1. – С.29-45.
  20. Майстренко Е.В. Метод расчета параметров квазиаттракторов и матриц межаттракторных расстояний в восстановительной медицине и реабилитологиии. / В.Н. Голушков, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. – 2010. – Т.VII, №1. – С.57-66.
  21. Майстренко Е.В. Фундаментальные свойства биосоциальных систем с позиций синергитической парадигмы. Роль знаний в этих процессах. / А.С. Бурыкина, В.Н. Голушков, Е.В. Майстренко и др. // Экологический вестник Югории. – 2010. – Т.VII, №1. – С.83-92.
  22. Майстренко Е.В. Системный анализ влияния комплекса реабилитационных мероприятий на параметры организма больных, перенесших инсульт. / Ю.В. Добрынин, В.В. Еськов, Е.В. Майстренко // Материалы XI-й международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины. Профессиональное долголетие и качество жизни» (г. Сочи) – 2010. – С 83-84.
  23. Майстренко Е.В. Синергетический анализ влияния физических нагрузок на ФСО жителей г. Сургута и г. Самары. / В.В. Козлова, О.В. Климов, Е.В. Майстренко и др. // Материалы VII-й международной очно-заочной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (г. Тольятти) – 2010. – С 67-70.
  24. Майстренко Е.В. Методы диагностики прогнозирования ВСОЧ в фазовом пространстве состояний. / М.Я. Брагинский, Е.А. Мишина, Е.В. Майстренко и др. // Материалы VII-й международной очно-заочной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (г. Тольятти) – 2010. – С 57-60.

Список сокращений

  1. АЦП – аналого-цифровой преобразователь
  2. АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
  3. БДС – биологическая динамическая система
  4. БИК – биофизический измерительный комплекс
  5. ВНС – вегетативная нервная система
  6. ВСО(Ч) – вектор состояния организма (человека)
  7. ВСР – вариабельность сердечного ритма
  8. ДСП – детерминистско-стохастический подход
  9. КА – квазиаттрактор
  10. КГ – кинематограмма
  11. ККП – компартментно-кластерный подход
  12. ККТБ – компартментно-кластерная теория биосистем
  13. ММР – метод минимальной реализации
  14. НВС – нейровегетативный системокомплекс
  15. НМС – нервно-мышечная система
  16. НТС – нейро-трансмиттерный система (системокомплекс)
  17. ПАР – парасимпатический отдел вегетативной нервной системы
  18. ПП – параметры порядка
  19. РУ – разностные уравнения
  20. ССС – сердечно-сосудистая система
  21. СИМ – симпатический отдел вегетативной нервной системы
  22. ТГ – треморограмма
  23. ТХС – теория хаоса и синергетики
  24. ФК – физическая культура
  25. ФМ – фазатон мозга
  26. ФПС – фазовое пространство состояний
  27. ФСО – функциональные системы организма
  28. ФТМ – фазатонная теория мозга
  29. ХМАО – Югра –Ханты-Мансийский автономный округ – Югра
  30. ЦНС – центральная нервная система
  31. ЧСС – частота сердечных сокращений
  32. ХМАО – Ханты-Мансийский автономный округ – Югра

Формат 6084/16. Объем 1,07 уч.-изд.л.

Тираж 60 экз. Заказ №517.

Отпечатано на ризографе в

полиграфическом отделе СурГУ,

628400, г. Сургут, ул. Лермонтова, 5.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.