Динамика систем организма спортсменов, занимающихся киберспортом в условиях соревновательной деятельности

Мещеряков А.В., Новоселов М.А., Боген М.М., Салимзянов Р.Р.

Аннотация. Важное значение в компьютерной соревновательной деятельности имеют такие качества и возможности, как: сосредоточенность, внимательность, активность, скорость реакции и т.п. Характеристики, предъявляемые к киберспортсмену, можно отнести и к человеку-оператору. Для прогнозирования деятельности человека, управляющего особо сложными системами и механизмами при помощи компьютера, особый интерес представляет наблюдение за динамикой параметров его организма в ответ на воздействие разнообразных экстремальных факторов.

В статье показаны изменения систем организма спортсменов, занимающихся киберспортом в условиях соревновательной деятельности.

Ключевые слова: электроэнцефалография, компьютерный спорт, биоэлектрическая активность, реакция организма, бета-ритм, концентрация внимания, вариабельность сердечного ритма, киберспорт, соревновательная деятельность.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов №№ 18-07-00228, 18-07-00230.


13.00.00 Педагогические науки УДК 796/799


DYNAMICS OF SYSTEMS OF AN ORGANISM OF ATHLETES INVOLVED IN ESPORTS IN TERMS OF COMPETITIVE ACTIVITIES

Meshcheryakov A.V., Novoselov M.A., Bogen M.M., Salimzyanov R.R.

Abstract. Such qualities and possibilities as concentration, attentiveness, activity, reaction rate, etc. are of great importance in computer competitive activity. The characteristics presented to the e-sportsman can also be attributed to the human operator. For predicting the activity of a person who controls particularly complex systems and mechanisms using a computer, it is of particular interest to observe the dynamics of the parameters of his body in response to various extreme factors.

The article shows the changes in the body systems of athletes involved in e-sports in the conditions of competitive activity.

Key words: electroencephalography, computer sports, bioelectric activity, body reaction, beta rhythm, concentration, attention, heart rate variability, e-sports, competitive activity.

The reported study was funded by RFBR according to the research projects №18-07-00228, 18-07-00230.


Киберспорт, являясь признанным и популярным видом спорта в XXI веке, интенсивно развивается и популяризируется благодаря многим крупным компаниям, спонсирующим высокоуровневые турниры. Начинающие российские прогеймеры имеют сильнейшую мотивацию к регулярным занятиям фактически без методологической основы и их теоретического обоснования: они, как правило, не знакомы с теорией и методикой организации тренировок, подготовкой к соревнованиям, у них часто нет конкретной стратегии выступления и др. На тренировках киберспортивная команда отрабатывает тактику предстоящих турниров, основываясь в большей степени на своём опыте. Киберспортсмены должны иметь, безусловно, высокий интеллектуальный уровень, умение мыслить нестандартно; в дополнение к этому – хорошую реакцию, дифференцировку мелкой моторики. Мыслительные процессы реализуются в двигательной деятельности. А чтобы оттачивать навыки, совершенствоваться, играть 6-8 часов в день, киберспортсмену нужна очень крепкая психика и выносливость [1].

Игры на компьютере дают выброс адреналина и учат просчитывать ходы соперника, находить нестандартные выходы из разных ситуаций, коммуницировать [4]. Дальнейшее развитие науки и техники показывает командную роль человека-оператора во всех технологических процессах и управлении особо сложными системами (АЭС, оружие, беспилотные летательные аппараты и пр.), настоятельно требует разработать методики эффективной подготовки сотрудников специфических направлений.

До сих пор нет фундаментальных физиологических исследований о влиянии различной продолжительности и интенсивности деятельности за компьютером как на различные системы организма, так и на весь организм; недостаточно и педагогических разработок по организации тренировочного процесса в киберспорте.

Нам представляется актуальным продолжить начатое авторами в 2014 году комплексное изучение физиологических механизмов деятельности киберспортсмена. Развитие компьютерных технологий способствует всё большему привлечению всех слоев населения к виртуальной реальности, в том числе к компьютерным играм. Так, командная игра «DOTA-2» представляет собой игру с неизвестным соперником в Сети (без данных о местонахождении противоположной команды, уровне квалификации соперников и их сыгранности). Длительность игры составляет 40-45 минут. Изменчивость различных параметров, в том числе электрической активности головного мозга и ритма сердца в ответ на воздействие игровых факторов представляет особый интерес для прогнозирования деятельности человека, управляющего через компьютер особо сложными системами и механизмами.

Таким образом, цель: исследовать ответную реакцию регуляторных систем организма киберспортсмена на восприятие игровой ситуации в процессе соревновательной деятельности.

В Российском государственном университете физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК) проведено исследование влияния компьютерных игр на изменчивость (вариабельность) сердечного ритма сердца и биоэлектрическую активность структур головного мозга (бета-ритм, выраженность которого возрастает при высокой концентрации внимания). Данное исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 18-07-00228 «Разработка портативного комплекса оперативной оценки функционального состояния организма человека, управляющего особо сложными системами», № 18-07-00230 «Разработка принципа воздействия и возможности применения наноэлектромеханического устройства для дистанционного мониторинга психофизиологического состояния организма человека для коррекции поведенческих реакций».

 

Методы исследования

В исследовании использовался аппаратно-программный комплекс «НейроСкоп» для записи электроэнцефалограммы в 12 отведениях. Запись проводилась в течение 1,5 минут в спокойном состоянии до игры; около 40 минут во время игровой деятельности; 1,5 минуты в покое после игры.

Применялся аппаратно-программный комплекс «Варикард». Исследования ВСР проводились дважды: перед игрой в покое в положении сидя (время регистрации ЭКГ – 5 минут), а также во время игры. В работе использовались показатели спектрального (HF, LF, VLF, IC) и статистического (SDNN, SI) анализа, характеризующие активность различных звеньев системы автономной регуляции, состояние баланса; рассматривался показатель активности регуляторных систем (ПАРС), который позволяет дать комплексную оценку адаптационных возможностей организма [2]. Группа обследуемых состояла из 10 студентов РГУФКСМиТ (ГЦОЛИФК) специализации «Киберспорт» в возрасте 17-20 лет. Контактная группа крепилась в процессе игры на верхние и нижние конечности исследуемых, на голове в виде шапочки, не отвлекая и не мешая процессу игры.

 

Результаты исследования

Исходя из принципов функционирования организма мы предположили, что в киберспорте также существуют периоды развёртывания сравнительно устойчивого состояния при выполнении действий в соревновании и восстановления функционирования организма по его окончании. Следовательно, показатели электрической активности мозга (по бета-ритму) и вариабельности сердечного ритма (ВСР), отражая работу сердечно-сосудистой системы, позволяют в реальном времени наблюдать работу механизмов регуляции целостного организма [6].

В соответствии с показателями ЭЭГ, представленными на рис. 1, можно отметить изменения, произошедшие в процессе игры по сравнению с показателями в состоянии покоя.

Отметим, что в 9 случаях из 10 показатели бета-ритма во время игры и после превысили аналогичные показатели до игры. Данные показывают выраженное последействие, которое можно охарактеризовать как срочный тренировочный эффект после нагрузки.

Метод ЭЭГ может использоваться для определения функционального состояния спортсменов, позволяя говорить о том, насколько они сконцентрированы во время игры [5].

В соответствии с показателями ВСР, представленными в таблице 1, можно отметить изменения, произошедшие в процессе игры по сравнению с показателями в состоянии покоя. При этом состояние покоя необходимо рассматривать как состояние готовности к предстоящей игре, ожидание «вызова» незнакомого соперника.

Сравнивая показатели, отметим легко контролируемый параметр ‒ ЧСС: повышение составило 18 уд/мин. Такую реакцию можно объяснить наличием гормональных влияний на энергетические и метаболические процессы в организме, которые требуют повышенной активности сердечно-сосудистой системы, осуществляющей транспорт кислорода и питательных веществ.

Распределение мощности и частота каждого из компонентов ВСР могут варьироваться в связи с изменениями автономных модуляций сердечного цикла. Длинноволновый (HF) компонент связан с дыхательными движениями и отражает влияние на работу сердца блуждающего нерва: он увеличился с 61,1 до 67,0 мс², значительно превышая средние показатели для мужчин рассматриваемого возраста; превышение отмечено даже в состоянии покоя. Низковолновый (LF) компонент характеризует влияние на сердечный ритм как симпатического отдела, так и парасимпатического; во время игры на компьютере LF волны увеличились с 26,4 до 28,4 мс². Ультракороткие волны (VLF) снизились на 7,9 мс²: с 12,5 до 4,6 мс². VLF и ULF компоненты отражают действие различных факторов, к которым относят, например, систему терморегуляции, сосудистый тонус и др.

В процессе игры увеличилось количество аритмий сердечной деятельности с 7,6 до 13,9%. Их процентная составляющая значительно выходит за пределы нормы. Наблюдение за записью ЭКГ даёт даже визуальную разницу: до игры и во время игры.

Для того чтобы оценить степень адаптации сердечно-сосудистой системы к различным факторам и рассмотреть степень регуляции этих процессов, используются дополнительные параметры, которые автоматически рассчитываются программой. Это индекс вегетативного равновесия (ИВР), показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР), индекс напряжения регуляторных систем (ИН), вегетативный показатель ритма (ВПР) [3]. Для нас наибольшую значимость представляет индекс напряжения регуляторных систем. Он указывает на степень влияния нервной системы на работу сердца. Индекс напряжения регуляторных систем увеличился на 4 единицы, но остался в рамках нормы. Интегральный показатель активности регуляторных систем (ПАРС) меняется к концу встречи команд киберспортсменов.

Из представленных выше данных видно, что под влиянием киберспортивной деятельности происходит резкое усиление суммарной активности регуляции, что мы и предполагали ранее [1, 4, 5].

В ближайшем будущем нелинейные фрактальные методы могут дать новые представления о динамике ЧСС в контексте физиологических изменений и в ситуациях, сопряжённых с высоким риском.

Следующим этапом работы планируется для расширения адаптационных возможностей организма использовать программы, основанные на биологической обратной связи (БОС). В настоящее время в теоретической и практической медицине, биологии широко развиваются представления о технологиях биологической обратной связи [2]. При этом БОС-технологии могут быть достаточно полно интерпретированы с точки зрения теории функциональных систем (работа за операторским пультом, на компьютере, а также и киберигра). Результаты вариабельности сердечного ритма, ЭЭГ, полученные в разные периоды игровой деятельности на компьютере, соотнесенные с успешностью/неудачей игровой ситуации, анализом результата каждого спортсмена, а также экспертной оценкой действий этого игрока, позволят глубже понять взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы, работы головного мозга, чтобы найти способы их регуляции.

 

Выводы:

1. Контроль за повышением функциональных резервов организма и его адаптационных возможностей должен осуществляться с помощью экспресс-методов, в том числе анализа вариабельности сердечного ритма и электроэнцефалографии.

2. Информативность методов заключается в том, что они позволяют определять тенденции изменений отдельных показателей в киберспорте и в управлении особо сложными системами при помощи компьютера.

3. Важным видится проведение комплексных исследований прогеймеров (включающих в себя отметки с напряжёнными игровыми ситуациями (выигрыша и проигрыша)). Исследования с использованием ЭЭГ и кардиоинтервалографией помогут выявить границы утомляемости киберспортсменов на протяжении игры и оценить адаптивные возможности организма.

 

Список литературы

  1. Мещеряков А.В. Активность регуляторных систем в компьютерных играх / А.В. Мещеряков, М.А. Новоселов, Е.Н. Скаржинская // Компьютерный спорт (киберспорт): проблемы и перспективы: материалы III Всероссийской научно-практической конференции (в формате интернет-конференции). – М.: РГУФКСМиТ, 2014. – С. 37-44.
  2. Мещеряков А.В. Реабилитация спортсменов с травмами опорно-двигательного аппарата с использованием биологической обратной связи / А.В. Мещеряков // Спортивная медицина: наука и практика. Приложение к журналу №1. – 2014. – С. 147-148.
  3. Мещеряков А.В. Перекрестные эффекты адаптации к стрессорным ситуациям / А.В. Мещеряков, С.П. Левушкин, А.С. Самойлов // Спортивный психолог. – 2014. – № 4 (35). – С. 74-76.
  4. Мещеряков А.В. Активность регуляторных систем при управлении сложными игровыми ситуациями / А.В. Мещеряков, М.А. Новоселов // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. – 2015. – № 2. – С. 18.
  5. Новоселов М.А. Подготовка специалистов по компьютерному спорту РГУФКСМиТ / М.А. Новоселов // Тез. докл. I Всерос. науч.-практ. конф. «Компьютерный спорт (киберспорт): проблемы и перспективы» (Москва, 25 ноября 2011 г.). – М.: РГУФКСМиТ, 2012. – С. 42-43.
  6. Яворский А.Б. Влияние стимуляционных воздействий компьютерных игровых программ на состояние биоэлектрической активности головного мозга / А.Б. Яворский, М.А. Новоселов, Я.О. Мельник // Наука 2020. – 2017. – № 5 (16) – С. 45-51.

 

© Мещеряков А.В., Новоселов М.А., Боген М.М., Салимзянов Р.Р.

Мещеряков А.В., Новоселов М.А., Боген М.М., Салимзянов Р.Р. Динамика систем организма спортсменов, занимающихся киберспортом в условиях соревновательной деятельности / А.В. Мещеряков, М.А. Новоселов, М.М. Боген, Р.Р. Салимзянов // Электронный научно-публицистический журнал "Homo Cyberus". - 2019. - №2(7). – URL: http://journal.homocyberus.ru/Meshcheryakov_AV_Novoselov_MA_Bogen_MM_SalimzyanovRR_2_2019