Новая математическая модель от Московского Политеха и ЮУрГУ защитит атлетов от выгорания

Ученые Московского Политеха в сотрудничестве с коллегами из Южно-Уральского государственного университета разработали уникальную математическую модель, описывающую утомление и восстановление спортсменов в процессе тренировок. Она позволяет выявлять перспективных юниоров по потенциалу их физиологических систем и рассчитывать график тренировок с выходом на пик формы к конкретной дате соревнований, рассказал информационный портал НАУКА.РФ. 

Исследователи собрали терабайты данных о состоянии атлетов — от вариабельности сердечного ритма до спектральных характеристик электроэнцефалограммы. Применив к ним спектральный анализ Фурье и закон распределения Дирихле, они нашли математический «почерк» утомления. В исследовании приняли участие 104 спортсмена-юниора (18-19 лет) уровня кандидата в мастера спорта и мастера спорта: лыжники-гонщики, дзюдоисты трех весовых категорий и бегуны.

По итогам была разработана уникальная математическая модель, которая с высокой точностью описывает процессы утомления и восстановления в организме спортсменов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Человек. Спорт. Медицина», входящем в перечень ведущей мировой научной периодики Scopus.

Вклад Московского Политеха

В исследовании на всех его этапах участвовала Ирина Черепанова, кандидат педагогических наук, доцент кафедры физического воспитания Московского Политеха. Организовывала и проводила комплексные обследования групп спортсменов высокой квалификации (КМС и МС) — лыжников-гонщиков, борцов-дзюдоистов трех условных весовых категорий и бегунов на средние дистанции.

Диагностический инструментарий исследования объединил оборудование различного класса и происхождения: эргоспирометрическую систему Schiller Cardiovit AT-104 PC Ergo-Spiro, транскраниальную доплерографию Digi-Lite, нейрохронометр, биоимпедансную тетраполярную реополиграфию «Кентавр», 3D-сканер МБН и весы-анализаторы Tanita BC-418 MA. Участие Ирины Черепановой в этой работе обеспечило методическую корректность измерений сенсомоторных показателей — времени реакции выбора, латентного и моторного периодов реагирования, реакции на движущийся объект, — которые легли в основу эмпирической верификации модели.

Особое место в работе Ирины Черепановой заняла теоретико-методическая интерпретация результатов. Именно в ее компетенции — педагогический ракурс анализа, позволивший связать физиологические данные с логикой многолетней подготовки спортивного резерва.

Научный профиль Ирины Черепановой (исследования координационных способностей и соревновательной деятельности юных спортсменов, механизмов сенсорных коррекций, в том числе у детей с ДЦП) придал междисциплинарную глубину обсуждению результатов: нейрофизиологические механизмы саморегуляции функциональной системы — рецепторно-рефлексивные контуры, корково-подкорковые взаимодействия, нейропластичность — были осмыслены в ней как основа для проектирования тренировочных воздействий, сочетающих тренирующее утомление с ускоренным восстановлением.

На аналитическом этапе ученый Московского Политеха участвовала в разработке методики статистического анализа показателей функционального состояния спортсменов и построении интегрального рейтингового показателя успешности (ИРП), базирующегося на данных о достижениях спортсменов в соревнованиях высокого ранга. ИРП позволил дискриминировать четыре уровня квалификации спортсменов — от экстраквалификации до уровня ниже среднего — и связать классифицирующие функции, построенные по гемодинамическим и респираторным параметрам, с реальной спортивной результативностью.

Ирина Черепанова также участвовала в интерпретации стохастической модели спектральных параметров морфофункциональных показателей, основанной на аппарате распределения Дирихле.

В исследовании органично соединились педагогико-методические традиции Московского Политеха с инструментально-математическим аппаратом исследования: именно это соединение позволило превратить поток разнородных физиологических данных в практически применимую модель процессов утомления и восстановления в системе подготовки спортивного резерва.

В дальнейшем научный коллектив планирует расширить выборку и интегрировать модель в программное обеспечение для тренерских штабов национальных команд.