Книга: Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная
Назад: 5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам
Дальше: 7. Функциональные асимметрии спортсменов разного возраста

6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста

В соответствии с русской пословицей «Сила есть – ума не надо», уже априори предполагалось, что людям физического труда, в том числе и спортсменам, интеллектуальные (умственные) способности не очень нужны. Может быть, отчасти и поэтому в учебниках и учебных пособиях вопросы умственной работоспособности спортсменов не отражались. Хотя еще И.М. Сеченов указывал, что в любой физической работе обязательно присутствуют элементы и умственной деятельности.

6.1. Значение для спорта процессов переработки информации и их возрастные особенности

Результативность спортивной деятельности определяется не только способностью преобразования энергии, но и возможностью переработки информации. Наряду с совершенствованием навыков моторных действий у спортсменов происходит формирование навыков тактического мышления – специализированной формы умственной деятельности. Это имеет место в различных видах спорта, но особенно важно в спортивных играх и единоборствах. Отсутствие в них стандартных программ двигательной деятельности требует высокого внимания к текущим ее условиям. Основной формой активности мозга становится не отработка двигательных стереотипов, а «творческая» функция. С этим связано большое значение процессов восприятия и переработки информации центральной нервной системой.
Спортсмен, находящийся на игровой площадке, футбольном поле или боксерском ринге, должен оценивать свое местоположение в их пределах, расположение игроков своей команды и соперника, возможности их взаимодействий, скорость и направление движения мяча, шайбы и др. В крайне малые отрезки времени (секунды и доли секунд) происходят процессы восприятия ситуации и выработка ответных действий. Так, например, длительность этих процессов занимает в спортивных играх 1–2 с, в боксе – около 0,4–0,8 с.
На эффективность тактического мышления оказывают влияние определенные интеллектуальные качества человека и тип нервной системы: быстрота и объем зрительного восприятия, скорость переработки информации, развитие оперативного мышления, хорошая оперативная память, подвижность нервных процессов, устойчивость и концентрация внимания, помехоустойчивость и др. Результативность соревновательной деятельности футболистов, например, имеет достоверную корреляцию с силой нервных процессов, их подвижностью и уравновешенностью, а также с интегральным показателем высшей нервной деятельности.
У юных спортсменов эти качества формируются уже в 10–11 лет и под влиянием спортивной тренировки продолжают развиваться до взрослого состояния. Проявление этих способностей в первую очередь связано с развитием морфофункциональных взаимосвязей в коре больших полушарий головного мозга и развитием ассоциативных областей коры. В частности, морфологи отмечают особенно быстрый рост межцентральных горизонтальных взаимосвязей корковых нейронов в возрасте от 9 до 12 лет. Соответственно способность к решению простых зрительно-моторных задач особенно резко улучшается именно в этот период и продолжает развиваться до 16 лет. Подростки в 12 лет достаточно хорошо решают более простые тактические задачи. Сложные задачи, возникающие в трудных ситуациях, – переработка большого количества информации и выбор действий из двух и более альтернатив – решаются лучше с 14-летнего возраста. В этом возрасте необходимо проявлять и развивать способности к оперативному мышлению. 10–13 лет следует считать сенситивным периодом развития тактического мышления, когда в коре больших полушарий существенно увеличиваются функциональные взаимодействия различных корковых областей, совершенствуются функции ассоциативных зон мозга и можно добиться наиболее заметного улучшения эффективности решения тактических задач (рис. 69). В возрасте от 13 до 16 лет способность решать тактические задачи улучшается в меньшей степени, в 16 лет по этой способности подростки еще достоверно отличаются от взрослых спортсменов (Сологуб Е.Б. и др., 1988).

 

Рис. 69. Возрастная динамика времени решения тактических задач у баскетболистов

 

6.2. Физиологические основы процессов восприятия, принятия решения и программирования ответных действий

В ходе решения тактических задач происходят процессы восприятия сигналов на периферии сенсорных систем, передача афферентных импульсов в проекционные зоны коры больших полушарий, переработка их в подкорковых структурах, первичных (проекционных) и вторичных (опознающих) полях коры, переход от процессов опознания образов ситуации к их осмысливанию в третичных (нижнетеменных) полях коры, где взаимодействуют сигналы от различных сенсорных систем и хранящиеся в памяти навыки моторных действий и тактических комбинаций. На основе полученных сведений и доминирующей мотивации переднелобные третичные поля коры осуществляют ключевой момент тактического мышления: выбор наиболее адекватного решения, т. е. принятие решения о цели и задачах действия. В соответствии с этим осуществляется построение программы для ответных действий и передача эфферентных импульсов к нижележащим нервным центрам и скелетным мышцам – команд к движениям и тормозных команд для исключения посторонних движений (рис. 70).
На первом этапе (афферентного синтеза) восприятие внешней и внутренней информации обеспечивается деятельностью различных сенсорных систем, в которой основную роль играет зрительная сенсорная система. Зрение обеспечивает поступление 80–90 % внешней информации. При этом огромную роль играет поисковая функция глаза, так как глаз человека не просматривает абсолютно все видимое пространственное поле, а выбирает наиболее значимые детали, в результате повышается скорость и эффективность восприятия ситуации. В мозгу создается ее обобщенный образ.
Поисковая функция глаза совершенствуется по мере роста спортивного мастерства. Опытные спортсмены способны быстро схватывать целостные картины внешней ситуации, совершая меньшее количество поисковых движений глаз и лучше выделяя значимые детали, чем менее подготовленные. Мастер спорта по боксу затрачивает на опознание финтов или ударов соперника на 1 с меньше, чем менее квалифицированный спортсмен, делает при этом в 2,5 раза меньше ошибок и совершает 1–3 макро движения глаза (боксер разрядник – 4-10 движений глаза). При восприятии полета мяча опытные теннисисты по сравнению с менее опытными совершают гораздо меньше ошибок в определении места и времени его встречи, даже при наблюдении лишь за начальной частью траектории его полета, а взор спортсмена сразу перемещается в конечную точку, не прослеживая всего пути.

 

Рис. 70. Физиологические механизмы тактического мышления

 

Улучшению процессов восприятия способствует хорошая острота зрения и расширение поля зрения у спортсменов, особенно на цветные раздражители.
В реакциях на движущийся объект большое значение имеет восприятие его скорости, при котором происходит либо движение глаза за целью, и тогда анализируется информация от глазодвигательного аппарата, либо информация поступает от последовательного возбуждения фоторецепторов при перемещении изображения по сетчатке неподвижного глаза. Важна для восприятия ситуации отлаженная координация движения обоих глаз. Идеальный мышечный баланс встречается у нетренированных лиц примерно в 40 % случаев, у спортсменов игровых видов спорта – в 50–80 % случаев.
Слуховая сенсорная система участвует в решении тактических задач, обеспечивая ориентацию в пространстве и особенно во времени. Речевые сигналы необходимы для взаимодействия спортсменов, получения информации от тренеров, судей, словесных самоотчетов, инструкций и другой информации.
В тактическом мышлении учитывается также информация от вестибулярного аппарата, от мышц и кожи, от внутренних органов.
Созревание сенсорных систем завершается в основном к 12-13-летнему возрасту, у юных спортсменов на 2–3 года раньше, чем у нетренированных сверстников. Это и определяет достаточное развитие у юных спортсменов процессов восприятия.
Доминирующая мотивация участвует в процессах предпрограммирования, осуществляя оценку ситуации и помогая в выборе моторных и тактических программ из памяти. С ее помощью происходит мобилизация усилий на удовлетворение потребностей, обеспечение положительных эмоций в деятельности спортсмена.
Она формируется с участием предшествующих переживаний, индивидуального опыта, накопленных знаний, представлений личности о цели и задачах действия, о чувстве долга, сиюминутных соображений и желаний и т. п. В формировании такой доминирующей мотивации принимают участие нервные процессы в различных корковых и подкорковых структурах мозга (в частности, лимбическая система регуляции эмоций), а также гормональная настройка организма.
В целом весь этап афферентного синтеза обеспечивается тесным взаимодействием двух функциональных систем мозга: первым функциональным блоком – регуляции уровня бодрствования, куда входят неспецифические системы мозга (ретикулярная формация, лимбическая система), и вторым функциональным блоком – восприятия, переработки и хранения информации, включающим сенсорные системы с первичными, вторичными и третичными (нижнетеменными) полями задней половины коры больших полушарий.
Процесс принятия решений и программирование ответных действий осуществляет третий функциональный блок мозга – блок регуляции сложных форм поведения, программирования и контроля движений – в передних отделах коры (Лурия А.Р., 1973). Высшим отделом этого блока являются ассоциативные переднелобные области коры, которые на основании полученных сведений («что имеем?») осуществляют ключевой момент тактического мышления – принятие решения о цели и задачах действия («что делать?»). Одновременно формируется образ результата действия («что должно получиться»).
Процессы восприятия информации и принятия решения по длительности составляют примерно 50–60 % от общего времени решения тактических задач. Принятие решения контролируется сознанием. При этом логическому решению всегда предшествует интуитивное решение, которое не осознается, т. е. является довербальным (доречевым) компонентом принятия решения. За ним следует вербальный компонент – с участием внутренней речи, который отражается в сознании (этот период можно зафиксировать по появлению небольшой активности в ЭМГ круговой мышцы рта). В осуществлении принятия решения имеет большое значение синхронизация электрической активности различных областей коры больших полушарий. Она облегчает межцентральные взаимодействия в процессе переработки информации. Чем более стабильными и сильными являются функциональные взаимосвязи корковых центров, тем быстрее работает и оказывается более помехоустойчивой рабочая система мозга, становится более эффективным и меньше нарушается тактическое мышление.
Богатый запас тактических знаний позволяет квалифицированным спортсменам использовать различные их комбинации и строить на основе процессов экстраполяции (использования предшествующего опыта) новые тактические комбинации в неожиданных условиях.
Автоматизация мыслительных операций позволяет многие решения принимать почти мгновенно, как бы интуитивно, а осознавать их уже после выполнения (например, в боксе, фехтовании). Как показывают электрофизиологические данные, по мере автоматизации навыков тактического мышления и двигательных навыков включение переднелобных областей в работу системы регуляции деятельности уменьшается, что сокращает число активных нейронов и увеличивает скорость решения тактических задач.
Переднелобные (третичные), премоторные (вторичные) и моторные (первичные) поля коры совместно с базальными ядрами, таламусом и мозжечком формируют программу ответных действий и передают ее рабочим органам на периферию. Результаты выполнения движений контролируются переднелобными областями (через каналы обратной связи). Задуманное и осуществленное действие сопоставляются в специальных аппаратах сравнения (хвостатое ядро и др.). При их несоответствии в программы вносятся поправки – сенсорные коррекции.
Скорость обучения и конечный уровень навыков тактического мышления зависят от индивидуальных психофизиологических особенностей спортсмена (лабильности и подвижности нервных процессов, типа нервной системы, способности к оперативному мышлению, концентрации и избирательности внимания и др.). В среднем около 30 % спортсменов обладают высоким уровнем обучаемости, значительно повышая скорость и эффективность решения тактических задач в процессе обучения. Средние способности к обучению обнаруживают примерно 45 % спортсменов, слабые – около 25 %. Следовательно, процесс обучения тактическому мышлению протекает с разным успехом, демонстрируя разную тренируемость спортсменов.

6.3. Скорость и эффективность тактического мышления. Пропускная способность мозга

Эффективность решения тактических задач оценивается правильностью решения и временем решения. Параметры этих показателей зависят от пропускной способности мозга. Величина пропускной способности (С) равна количеству переработанной информации (I) в единицу времени (Т). За единицу информации 1 бит принимается ее количество, которое перерабатывается при выборе из двух альтернативных решений. Между числом альтернатив (А) и количеством информации существуют следующие отношения (табл. 33).

 

Таблица 33
Соотношения количества информации (I, бит) и числа альтернативных выборов (А)

 

У человека время решения увеличивается прямо пропорционально росту количества предъявляемой информации до 3 бит, а при большем количестве информации резко возрастает и не изменяется, так как человек не способен эту информацию сознательно воспринять и действует в условиях полной для него неопределенности.
Индивидуальные скоростные возможности в ситуации выбора зависят от быстродействия мозга, которое отражается в частоте основного ритма биопотенциалов коры больших полушарий – альфа-ритма. Чем выше частота альфа-ритма, тем короче латентный период реакции выбора. Общее время решения тактических задач и время принятия решения зависят у спортсменов от уровня спортивного мастерства (квалификации, тактической подготовленности, роста работоспособности в годичном тренировочном цикле и пр.), спортивной специализации (специфики вида спорта и спортивного амплуа), возраста и пола, степени утомления и других факторов. В основе скорости переработки информации лежат врожденные свойства мозга – лабильность и подвижность нервных процессов, которые в ходе тренировки меняются незначительно.
Пропускная способность мозга (по данным разных авторов) у квалифицированных спортсменов при напряженной спортивной деятельности колеблется в пределах 0,5–3 бит/с (рис. 71). Например, пропускная способность (бит/с) составляет у горнолыжников 3,5; у хоккеистов 2,8; у теннисистов 2,38; у гандболистов 2,33-3,01; у футболистов 2,28-2,85; у баскетболистов 1,66-2,14; у волейболистов 1,7; у ориентировщиков 0,84-1,28; у велосипедистов-шоссейников 0,62-0,96.

 

Рис. 71. Пропускная способность мозга у квалифицированных спортсменов
(по данным разных авторов)

 

У людей нетренированных и спортсменов-разрядников оптимальным числом предъявляемой информации является 2 бита в 1 с, при этом наблюдается наибольшая скорость ее переработки и наиболее длительное сохранение умственной работоспособности на высоком уровне. У выдающихся спортсменов (членов сборных команд страны и олимпийских команд) пропускная способность достигает 4–6 бит/с (например, у футболистов 3,44 бит/с и выше, у фехтовальщиков 5,26-6,32 бит/с).
Определить пропускную способность можно, предъявляя спортсмену тактические задачи с определенным информационным содержанием (количеством альтернатив) и фиксируя время ответа. Можно также использовать таблицу с кольцами Ландольта, поставив спортсмену задачу, как можно быстрее просматривать таблицу и зачеркивать кольца с определенным разрывом (по циферблату часов – 12.00, 1.30, 3.00, 4.30, 6.00, 7.30, 9.00 и 10.30).
Пропускную способность (С) рассчитывают по формуле:

 

 

где n – число пропущенных или ошибочно зачеркнутых колец, Т – время выполнения задания (с).

 

Величина пропускной способности есть важный критерий адаптации спортсмена к нагрузкам и может быть использована для контроля тактической подготовленности. Разработана специальная шкала оценок пропускной способности для определения пригодности к конкретным видам спорта. По этой шкале, в частности, очень высоко оценивается пригодность к футболу тех спортсменов, которые в простых тестах (например, определение времени простой зрительно-двигательной реакции) показывают пропускную способность выше 5 бит/с. В аналогичных условиях было показано, что высококвалифицированные фехтовальщики имеют пропускную способность 5–6 бит/с.
Особенностью женского организма является меньшее нарастание пропускной способности в процессе обучения, чем у мужчин. Так, у гандболисток на протяжении подготовительного периода пропускная способность мозга возросла от 2,32 до 2,57 бит/с, а у мужчин-гандболистов за тот же период занятий – от 2,33 до 3,00 бит/с.
Женщины по сравнению с мужчинами лучше решают более простые, стандартные задачи, особенно в монотонных условиях. Однако хуже решают более сложные задачи и задачи в новых и экстремальных ситуациях. Процессы восприятия и переработки информации, появление тактических ошибок у женщин-спортсменок зависят от периодов овариально-менструального цикла. Ухудшение процессов решения тактических задач отмечается у них в менструальную, овариальную и предменструальную фазы.

6.4. Помехоустойчивость спортсменов, ее возрастные особенности

Величина пропускной способности и другие показатели эффективности тактического мышления могут быть использованы также для оценки помехоустойчивости спортсмена. С этой целью обычные показатели сравниваются с показателями, полученными на фоне несмысловых (световых и звуковых) и смысловых помех (крики болельщиков на стадионе, указания тренера, судьи, возгласы игроков своей команды и соперников и т. п.). Шумовые помехи могут быть очень значительны: запись «шума трибун» на ответственных соревнованиях по баскетболу и фехтованию показала, что уровень громкости достигает 100 112 дБ. При этом у помехоустойчивых спортсменов показатели физической и умственной работоспособности могут даже улучшаться на этом фоне, а у неустойчивых – они снижаются.
Помехоустойчивость – одно из наименее тренируемых свойств организма, обусловливаемое наследственными влияниями. В этом отношении особенно важно учитывать реакции спортсменов на помехи для прогноза эффективности их соревновательной деятельности, а также с целью спортивного отбора.
Физиологической основой помехоустойчивости является формирование в коре больших полушарий мощной рабочей доминанты – функциональной системы, объединенной единым ритмом активности и включающей наиболее важные для работы нервные центры. Такая система не разрушается при посторонних раздражениях, а наоборот усиливается на их фоне. Посторонние раздражения подкрепляют рабочую доминанту. У неустойчивых к помехам лиц рабочая доминанта недостаточно прочная и легко разрушается при внешних помехах, утомлении и прочих воздействиях. В процессе индивидуального развития помехоустойчивость довольно рано (уже с 13 лет) достигает взрослого уровня. Это позволяет оценивать помехоустойчивость уже на начальных уровнях подготовки юных спортсменов и прогнозировать влияние этого свойства на спортивную работоспособность взрослых спортсменов, т. е. строить долгосрочные прогнозы.
Назад: 5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам
Дальше: 7. Функциональные асимметрии спортсменов разного возраста