Autonomic support of endurance, strength and speed performance in athletes

Abstract

Examining the autonomic support of muscular activity in athletes enables an assessment of the ANS impact on achieving a high-level of sports performance at different ages, an identification of interaction patterns between the ANS divisions in the process of short-term and long-term adaptation to muscular load, identifying the features of the cardiovascular system autonomic regulation in athletes training different physical performance Aim. To examine heart rate variability (HRV) changes in athletes depending on the training session mode. Material and methods. A total of 104 athletes (84 men and 20 women) were enrolled in the study: 63 – endurance-trained athletes, 31 – strength-trained and 10 – speed-trained athletes. The mean age of the athletes was 21.75 ± 3.32 years. Among them, there were Masters of Sports of International Class (MSIC) – 2 athletes, Masters of Sports (MS) – 25, Candidates Master of Sports (CMS) – 48, First-Class athletes – 29. All the athletes underwent HRV analysis on the device “Cardio+” (NPP “Metekol”, Nizhyn, Ukraine). Results. HRV in the endurance and strength athletes indicated a predominance of heart rate (HR) by 11.4 % (61.03 ± 10.19 vs. 68.00 ± 7.72 bpm, P = 0.004), Mode (Mo) value (954 (860; 1103) vs. 868 (798; 954) ms) by 9.0 % (P = 0.004) and shorter mean RR interval duration (Mean) by 11.7 % (1002.45 ± 168.59 vs. 885.22 ± 98.98 ms, P = 0.002) in comparison with the strength athletes. The endurance athletes had significantly lower values of SDNN by 7.6 % (P = 0.048), RMSSD by 35.5 % (P = 0.029), SDANN by 26.4 %, and the predominance of Mo by 4.1 % (P = 0.016) in contrast to the speed athletes. There was no statistically significant difference between other HRV parameters between the endurance and speed athletes. Comparison of HRV between the strength and speed athletes revealed that the strength athletes had significantly 8.8 % (P = 0.042) higher HR (68.00 ± 7.72 vs. 62.00 ± 7.14 bpm). Compared with the speed athletes, the strength athletes had significantly shorter RR interval duration (885.22 ± 98.98 vs. 969.56 ± 112.28 ms) by 9.5 % (P = 0.046), higher values of SDNN by 9.5 % (P = 0.017), RMSSD by 68.9 % (P = 0.012), SDANN by 71.8 % (P = 0.015), CVr, % by 15.0 % (P = 0.045), Mo by 5.4 % (P = 0.029) that was indicative of sympathetic hyperactivity in the strength athletes. Conclusions. The endurance and speed athletes did not differ from each other in all the spectral and the vast majority of time-domain HRV parameters, except for SDNN, RMSSD, SDANN and Mo. The strength athletes differed from the endurance athletes by higher tone of the sympathetic arm of the ANS, as evidenced by significantly 11.4 % higher heart rate, 11.7 % shorter RR interval duration and 9.0 % lower Mo value. The speed and endurance athletes differed from the strength athletes by higher parasympathetic tone as evidenced by significantly 8.8 % (P = 0.042) lower heart rate, 9.5 % (P = 0.046), higher RR interval duration, values of SDNN by 9.5 % (P = 0.017), RMSSD by 68.9 % (P = 0.012), SDANN by 71.8 % (P = 0.015), CVr, % by 15.0 % (P = 0.045), Mo by 5.4 % (P = 0.029). Вивчення вегетативного забезпечення м’язової діяльності у спортсменів дає можливість оцінити внесок вегетативної нервової системи в досягнення високих спортивних результатів у різні вікові періоди, виявити закономірності взаємодії відділів вегетативної нервової системи у процесі короткотривалої та довготривалої адаптації до м’язових навантажень, встановити особливості вегетативної регуляції серцево-судинної системи у спортсменів, які тренують різні фізичні якості. Мета роботи – дослідити зміни варіабельності серцевого ритму (ВСР) у спортсменів залежно від спрямованості тренувального процесу. Матеріали та методи. У дослідженні взяли участь 104 спортсмени (84 чоловіки та 20 жінок): 63 – атлети, які розвивали переважно якість витривалості, 31 – якість сили,10 – якість швидкості. Середній вік обстежених – 21,75 ± 3,32 року. Серед них майстрів спорту міжнародного класу (МСМК) – 2 спортсмени, майстрів спорту (МС) – 25, кандидатів у майстри спорту – 48, спортсменів 1 розряду – 29. Усім спортсменам виконали аналіз ВСР на апараті «Кардіо+» (НПП «Метекол», м. Ніжин, Україна). Результати. Порівняння показників варіабельності серцевого ритму у спортсменів, які розвивали якість витривалості або сили, свідчить про переважання частоти серцевих скорочень (ЧСС) на 11,4 % (61,03 ± 10,19 уд/хв проти 68,00 ± 7,72 уд/хв, р = 0,004), показника моди (954 (860; 1103) мс проти 868 (798; 954) мс) на 9,0 % (P = 0,004) та меншу середню тривалість інтервалу R-R (Mean) на 11,7 % (1002,45 ± 168,59 мс проти 885,22 ± 98,98 мс, р = 0,002) у спортсменів, які розвивали якість сили. У спортсменів, які розвивали якість витривалості, визначили вірогідно менші значення показників SDNN на 7,6 % (р = 0,048), RMSSD на 35,5 % (р = 0,029), SDSD на 26,4 %, переважання показника моди на 4,1 %, (р = 0,016), на відміну від спортсменів, які розвивали якість швидкості. Статистично вірогідної різниці інших показників ВРС у спортсменів, які розвивали якості витривалості або швидкості, не встановили. Порівняння показників ВРС у спортсменів, які розвивали якості сили або швидкості, доводить: у силових атлетів вірогідно більша на 8,8 % (р = 0,042) ЧСС (68,00 ± 7,72 уд/хв проти 62,00 ± 7,14 уд/хв). Порівнюючи зі спортсменами, які розвивали якість швидкості, атлети, які розвивали якість сили, мали вірогідно меншу тривалість інтервалу R-R (Mean) (885,22 ± 98,98 мс проти 969,56 ± 112,28 мс) на 9,5 % (р = 0,046), величину показника SDNN на 9,5 % (р = 0,017), RMSSD на 68,9 % (р = 0,012), SDSD на 71,8 % (р = 0,015), CVr, % на 15,0 % (р = 0,045), моди на 5,4 % (р = 0,029); це свідчить про переважання в силових атлетів активності симпатичної ланки ВНС. Висновки. Спортсмени, які розвивали якості витривалості або швидкості, не відрізнялися за всіма спектральними та більшістю часових показників ВСР, крім показників SDNN, RMSSD, SDSD і моди. Спортсмени, які розвивали якість сили, відрізнялися від спортсменів, які розвивали якість витривалості, більшим тонусом симпатичної ланки ВНС, про що свідчить вірогідно більша на 11,4 % ЧСС, менша тривалість інтервалу R-R на 11,7 % та менша величина показника мoди на 9,0 %. Спортсмени, які розвивали якість швидкості, як і якість витривалості, відрізнялися від спортсменів, які розвивали якість сили, більшим тонусом парасимпатичної НС. Про це свідчить вірогідно менша ЧСС на 8,8 % (р = 0,042), більша тривалість інтервалу R-R на 9,5 % (р = 0,046), більші значення SDNN на 9,5 % (р = 0,017), RMSSD на 68,9 % (р = 0,012), SDSD на 71,8 % (р = 0,015), CVr, % на 15,0 % (р = 0,045), моди на 5,4 % (р = 0,029). Изучение вегетативного обеспечения мышечной деятельности у спортсменов дает возможность оценить вклад вегетативной нервной системы в достижение высоких спортивных результатов в различные возрастные периоды, позволяет выявить закономерности взаимодействия отделов вегетативной нервной системы в процессе кратковременной и долговременной адаптации к мышечным нагрузкам, установить особенности вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у спортсменов, тренирующих различные физические качества. Цель работы – изучить изменения вариабельности сердечного ритма (ВСР) у спортсменов в зависимости от направленности тренировочного процесса. Материалы и методы. Обследовали 104 спортсменов (84 мужчины, 20 женщин): 63 – атлеты, которые развивали преимущественно качество выносливости, 31 – качество силы, 10 – качество скорости. Средний возраст обследованных – 21,75 ± 3,32 года. Среди них мастеров спорта международного класса (МСМК) – 2 спортсмена, мастеров спорта (МС) – 25, кандидатов в мастера спорта – 48, спортсменов 1 разряда – 29. Всем спортсменам выполнен анализ ВСР на аппарате «Кардио+» (НПП «Метекол», г. Нежин, Украина). Результаты. Сравнение показателей вариабельности сердечного ритма у спортсменов, которые развивали качество выносливости или силы, свидетельствует о преобладании частоты сердечных сокращений (ЧСС) на 11,4 % (61,03 ± 10,19 уд/мин против 68,00 ± 7,72 уд/мин, р = 0,004), показателя моды (954 (860; 1103) мс против 868 (798; 954) мс) на 9,0 % (р = 0,004) и меньшую среднюю продолжительность интервала RR (Mean) на 11,7 % (1002,45 ± 168,59 мс против 885,22 ± 98,98 мс, р = 0,002) у спортсменов, развивающих качество силы. У спортсменов, которые развивали качество выносливости, достоверно меньше значения показателей SDNN на 7,6 % (р = 0,048), RMSSD на 35,5 % (р = 0,029), SDSD на 26,4 %, и преобладание показателя моды на 4,1 % (р = 0,016), в отличие от спортсменов, развивающих качество скорости. Статистически достоверная разница других показателей ВСР у спортсменов, которые развивали качества выносливости или скорости, не установлена. Сравнение показателей ВСР у спортсменов, развивающих качества силы или скорости, доказывает: у атлетов-силовиков достоверно больше на 8,8 % (р = 0,042) ЧСС (68,00 ± 7,72 уд/мин против 62,00 ± 7,14 уд/мин). По сравнению со спортсменами, которые развивали качество скорости, атлеты, развивающие качество силы, имели достоверно меньшую продолжительность интервала RR (Mean) (885,22 ± 98,98 мс против 969,56 ± 112,28 мс) на 9,5 % (р = 0,046), величину показателя SDNN на 9,5 % (р = 0,017), RMSSD на 68,9 % (р = 0,012), SDSD на 71,8 % (р = 0,015), CVr, % на 15,0 % (р = 0,045), моды на 5,4 % (р = 0,029), что свидетельствует о преобладании у атлетов-силовиков активности симпатического звена ВНС. Выводы. Спортсмены, которые развивали качества выносливости или скорости, не отличались по всем спектральным и большинству временных показателей ВСР, за исключением показателей SDNN, RMSSD, SDSD и моды. Спортсмены, развивающие качество силы, отличались от спортсменов, развивающих качество выносливости, большим тонусом симпатического звена ВНС, о чем свидетельствует достоверно большая на 11,4 % ЧСС, меньшая продолжительность интервала RR на 11,7 % и меньшая величина показателя мoды на 9,0 %. Спортсмены, развивающие качество скорости, как и качество выносливости, отличались от спортсменов, развивающих качество силы, большим тонусом парасимпатической НС, о чем свидетельствует достоверно меньшая ЧСС на 8,8 % (р = 0,042), большая продолжительность интервала RR на 9,5 % (р = 0,046), большие значения SDNN на 9,5 % (р = 0,017), RMSSD на 68,9 % (р = 0,012), SDSD на 71,8 % (р = 0,015), CVr,% 15 0 % (р = 0,045), моды на 5,4 % (р = 0,029).