Результаты и перспективы использования технологии
квантовой биофизики в подготовке высококвалифицированных спортсменов
Доктор медицинских наук, профессор П.В. Бундзен,
Доктор технических наук, профессор К.Г. Коротков, Кандидат педагогических наук
О.И. Макаренко, Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт
физической культуры, Санкт-Петербургский технический университет информационных
технологий, механики и оптики
Концепция
развития физической культуры и спорта в Российской Федерации на период до 2005
г. специальное внимание уделяет использованию в практике подготовки
высококвалифицированных спортсменов передовых научных технологий [1].
В
настоящее время не вызывает сомнений тот факт, что одним из новейших
научно-технических достижений на грани ХХI столетия являются технологии
квантовой биофизики и медицины [2, 13, 18].
Как
известно, основу квантовой биофизики составляет изучение электронной структуры
биологически важных макромолекул и путей превращения энергии в организме на
электронном уровне. Развитые методы регистрации спектров люминесценции
используют для решения многих проблем биологии, медицины, сельского хозяйства и
других отраслей.
В
последние годы получило развитие еще одно направление квантовой биофизики -
исследование функционирования биологических объектов, и в частности
психофизиологического состояния человека, методом газоразрядной визуализации
(ГРВ) [15, 16]. Метод ГРВ основан на регистрации оптоэлектронной эмиссии
биологического объекта, стимулированной импульсами электромагнитного поля.
Протекание
импульсного электрического тока в непроводящих биологических тканях может
обеспечиваться межмолекулярным переносом возбужденных электронов по механизму
туннельного эффекта с активированных перескоком электронов в контактной области
между макромолекулами [20]. В связи с этим можно предположить, что формирование
специфических структурно-белковых комплексов в толще эпидермиса и дермиса кожи
обеспечивает образование каналов повышенной электронной проводимости,
экспериментально измеряемых на поверхности эпидермиса как электропунктурные
точки. Гипотетически наличие таких каналов в толще соединительной ткани может
быть ассоциировано с "энергетическими" меридианами [17]. Иными
словами, понятие переноса "энергии", характерное для представлений
восточной медицины и режущее слух человеку с европейским образованием и
научными традициями, может быть ассоциировано с транспортом
электронновозбужденных состояний по молекулярным белковым комплексам. При
необходимости совершения физической или умственной работы электроны,
распределенные в белковых структурах, транспортируются в соответствующие
структурно -функциональные комплексы и могут обеспечивать повышение
коэффициента полезного действия окислительного фосфорилирования, то есть
энергетического обеспечения функционирования локальной системы [12]. Таким
образом, организм, по-видимому, может формировать функционально лабильные
энергетические депо, являющиеся базисом для совершения работы, требующей
мгновенной мобилизации и огромных энергоресурсов в условиях сверхбольших
нагрузок, характерных, например, для спорта высших достижений.
Рис.
1а. Схематическое изображение ГВР прибора. 1 - объект исследования; 2 -
прозрачный электрод; 3 - газовый разряд; 4 - оптическое излучение; 5 - генератор;
6 - оптическая система; 7,8 - видеопреобразователь; 9 - компьютер; 10 - корпус
Принцип
метода ГРВ заключается в следующем рис.1а): между исследуемым объектом (1) и
диэлектрической пластиной (2), на которой размещается объект, подаются импульсы
напряжения длительностью 10 мкс от генератора электромагнитного поля (5), из-за
чего на обратной стороне пластины (2) развивается лавинный и/или скользящий
разряд, параметры которого определяются свойствами объекта. Свечение разряда с
помощью оптической системы и ПЗС-камеры (6-8) преобразуется в видеосигналы,
которые фиксируются в памяти компьютера (9) в виде одиночных кадров
биоэлектрограмм (БЭО-грамм). Обработка производится с помощью
специализированного программного комплекса, который позволяет вычислять набор параметров
БЭО-грамм и на их основе делать определенные диагностические заключения.
Аппаратный
комплекс "Коррекс", используемый при проведении ГРВ-графии,
соответствует требованиям нормативных документов безопасности и разрешен к
применению Комитетом по новой медицинской технике МЗ РФ и Госстандартом России
с 1999 года, регистрационный номер в государственном реестре медицинских
изделий № 29/06111299/3064-02 от 23 января 2002 г.
Для
характеристики БЭО-грамм используются следующие показатели: площадь газоразрядного
изображения, нормализованная площадь, интегральный коэффициент площади,
энтропия изображения и коэффициент фрактальности. Исследуются значения этих
показателей для каждого пальца руки, средние значения показателей для пальцев
обеих рук и отдельно для правой и левой, определяются величины параметров в
секторах проекционных зон функциональных систем, предложенных P. Mandel (1986)
в модификации К.Г. Короткова [15] (рис.1 б). У практически здоровых людей
величины колебаний параметров БЭО-грамм (среднесуточная и средняя 10-минутная)
составляют соответственно 6,6 и 4,1%. Сформированный в ходе совместных
исследований со специалистами США, Швеции, Финляндии и Словакии банк данных
позволил определить зону нормы для вышеуказанных параметров БЭО-грамм, характерных
для практически здоровых людей разных возрастных групп и пола [16].
Апробация
технологии ГРВ-биоэлектрографии в спорте была проведена в 1999 - 2002 гг. на
базе Северо-Западной Олимпийской Академии России (президент - академик В.У.
Агеевец) в совместных исследованиях СПбНИИФК и Академии физической культуры им.
П.Ф. Лесгафта. В исследованиях приняли участие чемпионы Олимпийских игр и
высококвалифицированные спортсмены училищ олимпийского резерва № 1, 2 и Центра
олимпийской подготовки Санкт-Петербурга (средний возраст - 18,3±3,5 года),
среди них 15 мастеров спорта международного класса, 26 мастеров спорта и 42
кандидата в мастера спорта. Всего в комплексных лонгитюдных исследованиях было
проведено более 348 человеко-обследований. По данным углубленных медицинских
обследований, все спортсмены были практически здоровы и активно выступали на
международных соревнованиях и в сборных России и города в видах спорта, где
тренировка на выносливость является доминирующей: в современном пятиборье,
триатлоне, лыжных гонках, конькобежном спорте, академической гребле и плавании.
Рис
1б. ГРВ-диаграмма практически здорового человека. Сектора диаграммы
соответствуют проекцион ным зонам функциональных систем организма. Левая и
правая диаграммы построены по параметру JS пальцев левой и правой руки. Две
кривые соответствуют состояниям человека в разные дни одной недели
Рис.
2а. Типизация БЭО-грамм у группы практически здоровых обследованных (слева) и
высококва лифицированных спортсменов, тренирующихся в виде спорта на
выносливость (справа). Выборки аналогичны по числу обследованных (65 человек),
соотношению лиц женского и мужского пола (45-55%) и возрасту (18,1 ± 2,3 года)
Рис.
2б. Результаты кластерного анализа для группы высококвалифицированных
спортсменов УОР-2 С.-Петербурга (директор - И.И. Комаров). По осям отложены ГРВ
параметр JSL для левой руки и дисперсия этого параметра DJSR для правой руки.
Ось R представляет рейтинг спортсменов по результатам годового
соревновательного цикла. Видно, что разделение спортсменов на группы по
величине ГРВ параметров коррелирует с эффективностью соревнова тельной
деятельности
Полученные
результаты свидетельствуют, что высококвалифицированные спортсмены имеют ряд
характерных особенностей паттернов БЭО-грамм. Во-первых, их БЭО-граммы
отличаются относительно высокой степенью структурированности по сравнению с
испытуемыми (абитуриенты и студенты спортивных и неспортивных вузов того же
возраста) контрольных групп. Максимальная структурированность БЭО-грамм
обнаружена у спортсменов-пловцов высокой квалификации. Во-вторых, следует
отметить, что с большой степенью вероятности (87% случаев) БЭО-граммы
высококвалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость, относятся к
типам IIа и IIб по классификации, принятой в ГРВ-биоэлектрографии (рис. 2а).
При этом крайне существенно, что как комбинаторика типов БЭО-грамм, так и их
базовые параметры (площадь, фрактальные и энтропийные характеристики)
достоверно различаются (р