Анализ закономерности изменения времени быстроты двигательной реакции при выполнении работы разного уровня мощности

 

Содержание

                       

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..3                  

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………….5

1.1 Понятие о реакции…………………………………………………5

1.2 Время двигательной реакции…………………………………….6

3. Критерии, отражающие функциональное состояние ЦНС……..8

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ……………10

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………….....14

          ВЫВОДЫ…………………………………………………….……………22

          СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………..……….24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Достижение высоких  результатов в избранном виде спорта, а также планомерное изучение реакций систем организма на выполняемую нагрузку, невозможны, без использования различных методик тестирования организма спортсмена.

Знания в области  изучения функционального состояния  организма при занятиях физкультурой и спортом имеют первостепенное значение для специалистов в области физической культуры, так как позволяют решать вопросы профессиональной ориентации и отбора, допуска к оздоровительным и тренировочным занятиям, планировать режим двигательной нагрузки, исходя из уровня физической подготовленности и состояния здоровья организма.

Эти знания важны  также и для самих занимающихся физической культурой и спортом с целью проведения самоконтроля в динамике собственного физического совершенствования.

Диагностика функционального  состояния организма осуществляется для исследования функциональных систем и физических качеств человека, с целью повышения его спортивного мастерства, а также выявления особенностей реакции на выполняемую нагрузку. Наряду с исследованием показателей общей физической работоспособности организма, реакции сердечно - сосудистой системы на нагрузку, изменением средней температуры тела в покое и при мышечной работе, применяют методику тестирования  быстроты простой двигательной реакции.

Цель данного  исследования – изучить закономерность изменения времени быстроты двигательной реакции при выполнении работы разного  уровня мощности.

В соответствии с целью были сформулированы следующие  задачи исследования:

1. Проанализировать данные литературных источников, касающиеся изучения времени простой двигательной реакции человека.
2. Провести учебно-практический эксперимент, определяющий время простой двигательной реакции при выполнении нагрузки различного характера.
3. Проанализировать, обобщить и систематизировать данные, полученные в ходе экспериментального исследования.
4. Дать характеристику функциональной подготовленности испытуемого.

 

Методы исследования:

1. Научно-теоретический анализ литературы
2. Подбор информации в Интернет-ресурсе
3. Обобщение данных и сравнительный анализ собранной

информации.

4. Функциональное тестирование

 

Время простой  зрительно-моторной реакции позволяет  обобщенно оценить функциональное состояние центральной нервной  системы человека, так как при  ее реализации задействованы три  основные анализаторные системы человека: зрительная, слуховая и кинетостатическая. Также, время простой реакции является интегральной характеристикой самого простого целенаправленного поведенческого акта человека, который лежит в основе других более сложных приспособительных реакций человека, включая и сложные формы двигательных действий. Это может иметь место и значимость как в области физической культуры и спорта, так и в профессионально-трудовой сфере лиц, чья деятельность напрямую зависит от состояния и уровня быстроты реакции. (Башкин В.М., 2009)

Прогрессирующая усталость после выполненной работы, приводит к значительному ухудшению показателей сенсомоторных реакций, поэтому для оценки состояния и профессиональной пригодности человека также используются тесты на быстроту реагирования.(Солодков А.С., 2009)

Данная учебно-исследовательская работа имеет немаловажную практическую значимость, в том, чтобы закрепить и совершенствовать навыки измерений функционального состояния испытуемого человека в состоянии покоя, во время выполнения им физической работы (статической или динамической), а также после периода восстановления функций.

Объект исследования - показатель быстроты простой двигательной реакции студента ВУЗа ФКиС.

Предмет исследования - процесс изменения значений времени быстроты простой двигательной реакции после выполнения физической нагрузки разного уровня мощности.

Гипотеза исследования предполагает, что в ходе выполнения физической работы разной по уровню мощности наблюдается изменение показателей  быстроты простой двигательной реакции.

 

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

 

1.1 Понятие о реакции

С понятием «реакция» приходится, встречается практически во всех сферах человеческой деятельности. В наиболее широком понимании, реакция человека - это фиксированный ответ на сенсорный раздражитель, осознаваемое ответное действие на определенный сигнал. Вызывается ощущением отдельного качества без восприятия соответствующего предмета, сенсорная дифференцировка отдельного раздражителя. Для реакции предмет есть лишь раздражитель, т.е. внешняя причина или толчок, ее вызывающий. Различают: сенсомоторную, простую двигательную (цепной рефлекс), аффективную реакцию. (Рубинштейн Л.С.)

Другой психолог – Платонов, определяет различные реакции человека, как психические явления, как результаты психического реагирования. Он выделяет следующие ее виды: мнестические, мыслительные, речевые, эмоциональные, психомоторные. Любая реакция имеет 3 свойства: латентное время, продолжительность (время реагирования), точность (адекватность раздражителю). (Башкин В.М., 2009)

Все разновидности реакции  имеют одну и ту же структуру: восприятие сигнала (предварительный период); осознание  сигнала (основной период, латентный); ответное действие (исполнительный период). Однако в сфере физической культуры и спорта в основном применяется лишь одна из разновидностей - двигательная реакция.

 Двигательная реакция - это ответ на внезапно появляющийся сигнал определенными движениями или действиями.

 

Двигательную реакцию  относят к такому физическому качеству, как быстрота (Гайворонский, И.В., 2000).

Быстрота, в свою очередь (по определению Солодкова) - это способность совершать движения в минимальный для данных условий отрезок времени. (Солодков А.С.,2001)

Двигательная реакция, а точнее время двигательной реакции, относится к элементарным формам проявления быстроты.

Различают время реакции на сенсорные  раздражители и время реакции  умственных процессов. Но, так как  может быть не только один, а несколько  одновременных или последовательных раздражителей, и, следовательно, одна или несколько возможных реакций, то различают время простой и сложной реакции. Сложные реакции, в свою очередь, подразделяются на реакции выбора и реакции на движущийся объект (Трубачева, И.С., 2005).

Простые реакции характеризуются  одним сигналом и одним, заранее известным, ответным действием. В простых реакциях выделяют три типа: сенсорный, моторный и нейтральный. Тип реакции зависит от направленности внимания спортсмена. Например, если стартующий спортсмен ожидает команду к началу выполнения действий (на старте), то у него появляется сенсорный тип реакции. Если же спортсмен сосредоточился на предстоящих движениях, то эта реакция у него моторного типа. При нейтральном типе реакции у спортсмена нет акцента внимания. В простой двигательной реакции выделяют два основных ее компонента:

1. Латентный (запаздывающий, скрытый), обусловленный задержками, накапливающимися на всех уровнях организации двигательных действий в ЦНС. Латентное время простой двигательной реакции практически не поддается тренировке, не связано со спортивным мастерством и не может приниматься за характеристику быстроты человека.

2. Моторный, за счет совершенствования которого, в основном, и происходит сокращение времени реагирования.

Для простых реакций характерен значительный перенос быстроты: тренировка в различных скоростных упражнениях улучшает быстроту простой реакции, а люди, быстро реагирующие в одних ситуациях, будут быстро реагировать и в других (Наздрачев А.Д., 2002).

При выполнении напряженной мышечной работы у хорошо тренированных к ней людей наблюдается укорочение времени простой двигательной реакции и повышение возбудимости нервно-мышечного аппарата.

Сложные реакции определяются двумя  и более сигналами, одним или  несколькими ответными действиями. Сложные реакции типичны для  всех видов спорта, где есть противоборство соперников (бокс, фехтование, виды борьбы, спортивные игры). Представители этих видов спорта, как правило, владеют значительным арсеналом приемов нападения, защиты, обманных действий, но все не знают заранее, как себя вести в данный момент, какой применить прием, поэтому их реакции носят характер выбора. Такие реакции тоже отличаются быстротой, но у них более длительный, по сравнению с простыми реакциями, латентный период, возникающий в результате большого количества информации, поступающей в головной мозг и требующей переработки. (Гайворонский, И.В., 2000).

 

1.2 Время двигательной реакции

Основной характеристикой  двигательной реакции является время двигательной реакции (ВДР) - время от начала подачи сигнала до ответной реакции организма. Делится на 3 фазы: время прохождения нервных импульсов от рецептора до коры головного мозга; время, необходимое для переработки нервных импульсов и организации ответной реакции в центральной нервной системе; время ответного действия организма. Это время чрезвычайно мало для передачи возбуждения от рецепторов в нервные центры и от них к мышцам. В основном оно затрачивается на проведение и обработку информации в высших отделах мозга и поэтому служит показателем функционального состояния ЦНС. Одним из основных свойств центральной нервной системы (ЦНС), наряду с возбуждением и торможением, является скорость проведения возбуждения. Данный показатель характеризует общее состояние нервной системы и показывает, насколько быстро осуществляются процессы, приводящие к ответной реакции организма на какой-нибудь стимул (Кременко А.Э., 2005).

Время, в течение которого человек  отвечает двигательной реакций на внешний  стимул, называется латентным периодом (ЛП), то есть, иными словами, латентный (скрытый) период - это время прохождения нервного импульса от рецептора до мышцы. Например, для слухо-моторной реакции латентный период у взрослого человека составляет порядка 100 мс.

Время латентного периода складывается из ряда событий, которые происходят как в ЦНС, так и за её пределами. Так в латентное время слухо-моторной реакции входит: 1) время возбуждения рецептора (кортиева органа внутреннего уха); 2) проведение нервного импульса по чувствительному волокну (слуховой нерв); 3) одно или несколько синаптических переключений в ЦНС (синаптическая задержка - центральное время проведения); 4) проведение нервного импульса по двигательному (моторному) волокну; 5) возбуждение и сокращение мышцы.

При наличии утомления в ЦНС  латентный период реакции увеличивается. Кроме того, на время реакции влияют типологические особенности темперамента и возраст.

С возрастом время реакции уменьшается. У детей латентные периоды  реакций значительно превышают  значения, характерные для взрослого человека. Это объясняется низким уровнем развития ЦНС и в частности низким уровнем миелинизации волокон и более длительным временем синаптических переключений. У пожилых людей отмечается увеличение латентных периодов реакций. (Дюсенова А.А., 2009).

ВДР зависит от модальности стимула, иначе говоря, от вида сигнала-раздражителя, интенсивности раздражителя, тренированности, настроенности на восприятие сигнала, возраста и пола, сложности реакции (простая или избирательная). ВДР на дискретные независимые раздражители меняется в широких пределах. Для простой реакции, среднее, в самых благоприятных случаях не менее 0,15 сек (распознавание зрительных образов не менее 0,4 сек).

У человека в отличие  от животных условные рефлексы можно выработать с ходу – по одной речевой инструкции. Примером такого рефлекса является двигательная реакция в ответ на световое или звуковое раздражение, которая, например, может быть получена после инструкции: «По световому сигналу как можно скорее нажмите на кнопку». (Солодков А.С., 2006).

Время, которое проходит от момента  подачи сигнала до ответной реакции, называется скрытным временем рефлекса. Оно складывается из времени, затраченного на восприятия раздражения (возбуждение рецепторов сетчатки глаза, проведения возбуждения по нервным волокнам и подкорковым центром в зрительные центры затылочной области коры больших полушарий); времени обработки сигнала в коре (возникновение ощущения при возбуждении первичных зрительных полей, опознания сигнала с участием вторичных полей, сопоставление с инструкцией и принятие решения о двигательном ответе с участием третичных полей коры – нижнетеменных и лобных областей, а также других областей коры – слуховых, центров речи); времени формирования двигательного ответа (формирования программы движения в третичных лобных областях, премоторных и моторных областях коры, проведения возбуждения к мотонейронам спинного мозга и далее к мышцам руки, возбуждение мышцы и возникновение ее сокращения) (Алейникова Т.В., Кураев Г.А., 2006).

Время двигательной реакции, или латентное время сенсорно-моторной реакции человека, является важной характеристикой функционального  состояния его ЦНС, развития качества быстроты. Лишь при оптимальном состоянии  нервной центров обеспечивается успешное восприятие, наиболее быстрая и качественная переработка поступающей информации, а также наиболее эффективное программирование и осуществление ответных реакций. У спортсменов время двигательной реакции (100-200 мс) короче, чем у лиц, не занимающихся физическими упражнениями и спортом (200-300 мс).

 

1.3 Критерии, отражающие  функциональное состояние ЦНС

 

На сегодняшний день в качестве наиболее практикуемого  и объективного метода определения функционального состояния ЦНС в психофизиологии учебной и профессиональной деятельности используется вариационная хронорефлексометрия, в основе которой лежит статистический анализ латентных периодов простой сенсомоторной реакции. Относительная простота этой методики, удобство ее применения в естественных условиях, практическое отсутствие влияния фактора тренированности дают возможность использовать ее как экспресс-метод в прикладных исследованиях по оценке функциональных состояний человека (М.П. Мороз, И.В. Чубаров, 2001).

Форма распределения  последовательных значений времени  ПЗМР и положение вариационной кривой в системе координат варьирует  в соответствии с изменением функционального  состояния центральной нервной  системы (ЦНС). Это соответствие позволяет определить три количественных критерия, характеризующих с разных сторон теоретически возможные варианты форм кривой, и, следовательно, отражающих разные стороны функционального состояния ЦНС, а также уровни работоспособности (Л.П. Павлова, 1988).

Первый критерий – функциональный уровень системы (ФУС). Его величина определяется главным образом абсолютными значениями ПЗМР, т.е. положением вариационной кривой относительно абсциссы.

Второй критерий –  устойчивость реакции (УР). Величина этого  показателя тем больше, чем меньше вариабельность значений ПЗМР, т.е. он ориентирован на ординату. Поскольку разнообразие значений ПЗМР связано с непрерывными флуктуациями состояний ЦНС, показатель УР рассматривается как критерий устойчивости состояний ЦНС.

Третий критерий – уровень функциональных возможностей (УФВ) – является наиболее полной характеристикой состояния ЦНС и позволяет судить о ее способности формировать и достаточно долго удерживать соответствующую функциональную систему.

 

II ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Метод оценки функционального  состояния ЦНС по статическим  параметрам распределения времени  простой зрительно – моторной реакции, разработанный Т.Д. Лоскутовой (1975), сохраняя простоту тестирования, позволяет увеличить возможности  физиологического анализа. По предложенным критериям можно судить  о стабильности в деятельности ЦНС (в первую очередь, коры больших полушарий) и ее функциональных возможностях (Трубачева И.С., 2005).

Для надежного определения  времени простой двигательной реакции целесообразно использовать 30 тестирующих проб.

В данной научно-исследовательской  работе, мы использовали достаточно простую  и удобную методику для определения  времени зрительно - моторной реакции  человека на световой сигнал с помощью  специального прибора - хроноскопа. Несмотря на то что, в последнее время все шире распространяются  компьютерные методики тестирования, позволяющие с большой точностью определить результат измерений, в условиях учебно-практического занятия студентов более удобным является хроноскоп.

Данный метод основан на анализе статистических параметров времени простой зрительно-моторной реакции по выборке не менее 30 реакций. Методика, разработанная Т.Д. Лоскутовой (1975), является актуальной и сегодня, давая возможность судить о стабильности в деятельности коры больших полушарий мозга и состоянии нервных центров, обеспечивающих переработку поступающей информации и ответных реакций на раздражитель.

Согласно методике оценки функционального состояния ЦНС  подается 30 световых сигналов с различными интервалами времени и регистрируется время двигательной реакции. Исследование проводилось до и после выполнения нагрузки.

Время(Т) отсчитывалось  по делениям хроноскопа. Одно деление  составляет 20мс.

Затем осуществлялось построение вариационной кривой. Для этого подсчитывается количество повторений для каждого значения Т. Полученные числа выражаются в долях от общего числа проб, т.е определяется вероятность появления каждого значения Т. С учетом полученных результатов строится кривая распределения времени реакции: по ординате – вероятность появления каждого значения Т(Р), по абсциссе – значение Т в мс.

Анализ вариационной кривой осуществлялся путем нахождения следующих параметров:

1. Р max – количество чаще всего встречаемых реакций.

2. 0,5 Р max- половина максимального числа реакций.

3. r Т 0,5 – диапазон значения особенно часто встречаемых реакций.

Для вычисления параметров функционального состояния ЦНС  определяется стабильность корковых реакций  по показателю устойчивости таких реакций (УР).

УР= Р max/r Т 0,5 (c^-1)

Так же определяется уровень  функциональных возможностей (УФВ).

УФВ=Рmax/(r Т 0,5-T 0,5) (c^-1)

Чем большая величина УР, тем более стабильны корковые реакции, меньше их вариативность. Чем  выше уровень функционального состояния, тем больше УР.

Показатель УФВ – определяет способность стабильно поддерживать высокий уровень функционального состояния.

 

 

 

 

 

Полученные величины УР и УФВ сравнивают с данными таблицы:

Показатели	Значение нормы			Патологические  изменения
	высокое	среднее	низкое
УР	7,39 – 16,5	4,48-7,39	2,72-4,48	Ниже 2,72
УФВ	44,8-122	22,2-44,8	14,9-22,2	Ниже 14,9

 

 

 

 

 

 

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГРУЗКИ

1. Статическая  нагрузка.

Упражнение: удержание  угла в упоре (ноги выпрямлены, ноги по отношения к туловищу = 90 градусов).

Время удержания – 2 мин.

 

2. Динамическая нагрузка. Работа максимальной и субмаксимальной мощности.

А) Максимальная мощность

Упражнение – выполнение работы на велоэргометре

Время работы - 30 сек.

Мощность – 200 Вт

Частота вращения педалей - максимальная

Б) Субмаксимальная мощность

Упражнение – то же

Время работы - 5 мин

Мощность – 150 Вт

Частота вращения педалей - 90 оборотов в минуту

 

3. Динамическая нагрузка. Работа умеренной мощности

Упражнение – то же

Время работы - 40 мин

Мощность – 50 Вт

Частота вращения педалей - 60 оборотов в минуту

 

 

 

 

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА  ИСПЫТУЕМОГО

Пол: мужской

Возраст:  20 лет

Рост: 177 см

Вес: 73 кг

Медицинская группа: Основная

Уровень физической подготовки: Высокий

 

III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. СТАТИЧЕСКАЯ  НАГРУЗКА

 

 

            

 

 

 

До нагрузки
t реакции	частота	вероятность
140	2	0,06
160	4	0,13
180	5	0,16
200	7	0,23
220	5	0,16
240	3	0,10
300	2	0,06
380	1	0,03
440	1	0,03

 

 

Pmax=0,23

0,5Pmax=0,11

∆T0,5=0,085

T0,5=0,193

 

 

 

 

 

 

 

УР=Pmax/∆T0,5=2,741 – низкое значение нормы

УФВ=Pmax/∆T0,5-T0,5=14,4 – патологические изменения

 

 

 

 

 

 

 

ПОСЛЕ нагрузки
t реакции	частота	вероятность
120	2	0,06
140	1	0,03
160	4	0,13
180	8	0,26
200	4	0,13
220	3	0,10
240	2	0,06
260	2	0,06
280	1	0,03
300	1	0,03
360	1	0,03
380	1	0,03
Pmax=0,26
0,5Pmax=0,13
∆T0,5=0,04
T0,5=0,18

 

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УР=Pmax/∆T0,5=6,65 – среднее значение нормы

УФВ=Pmax/∆T0,5-T0,5=36,94 - среднее значение нормы

 

 

 

 

 

 

2. РАБОТА  МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

 

ДО  нагрузки
t реакции	частота	вероятность
140	2	0,06
160	6	0,20
180	4	0,13
200	8	0,26
220	2	0,06
240	3	0,10
260	1	0,03
320	1	0,03
380	3	0,10

 

Pmax=0,26

0,5Pmax=0,13

∆T0,5=0,06

T0,5=0,18

 

 

 

 

 

		УР=Pmax/∆T0,5=4,43 - низкое значение нормы
		УФВ=Pmax/∆T0,5-T0,5=24,61 - среднее значение нормы

 

 

 

 

 

 

ПОСЛЕ нагрузки
t реакции	частота	вероятность
120	1	0,03
140	1	0,03
160	6	0,20
180	10	0,33
200	3	0,10
220	3	0,10
240	2	0,06
260	1	0,03
280	1	0,03
300	1	0,03
320	1	0,03