Диагностика и оптимизация психофизиологического состояния стрелкаДиагностика и оптимизация психофизиологического состояния стрелка Введение
Пулевая стрельба стоит особняком среди других видов спорта. В стрельбе и из пистолета, и из винтовки во главу угла ставятся не мышечная тренированность и выносливость, а способность к тонкой координации движений, умение сосредоточиться и возможность преодолеть психологические нагрузки. В результате достигается способность раз за разом стабильно поражать «десятку» мишени, которая, например, для стрельбы из винтовки на расстояние 50 метров имеет диаметр 1,04 см. Точное и кучное попадание в цель в условиях тира в основном определяется двумя факторами. Это правильное прицеливание оружия и его неподвижность, которая достигается с помощью неподвижности опоры и жесткого крепления оружия к ней. Данные условия полностью соблюдаются на стендах для пристрелки оружия. Точность и кучность в этом случае зависят только от технических характеристик оружия и качества боеприпасов. Те же факторы определяют результативность и при стрельбе с рук. В этом случае в качестве опоры для оружия выступает стрелок. Учитывая морфофизиологические особенности строения организма человека, задача неподвижного удержания оружия представляется крайне сложной даже в условиях стрельбы из неподвижного положения по стационарной мишени и требует наличия врожденных способностей и приобретенных специальных навыков. В условиях боевого применения оружия данная задача намного усложняется необходимостью производить выстрелы в процессе движения. Приведенные факты указывают на важность диагностики и оптимизации психофизиологического состояния стрелка, которое лежит в основе точного выстрела. Задачами данного исследования являлись:
— разработка методов диагностики психофизиологического состояния стрелка;
— определение требований к эффективному психофизиологическому состоянию стрелка;
— разработка комплекса подводящих и стрелковых упражнений, направленных на оптимизацию психофизиологического состояния стрелка;
— апробация разработанной методики. Задачи исследования определили проведение работы в следующих направлениях:
— исследование психофизиологических и психологических особенностей успешных спортсменов-стрелков; сравнение полученных данных с результатами в контрольной группе испытуемых; анализ распределения внимания у стрелков, достигших наивысших результатов, и у испытуемых контрольной группы;
— выявление существенных для данного рода деятельности особенностей высшей нервной деятельности человека, определяющих скорость обучения и успешность выполнения стрельбы с целью разработки критериев профотбора;
— психофизиологическое сопровождение педагогического эксперимента, направленного на обучение испытуемых оптимизации функционального состояния при стрельбе. Методы исследования В экспериментах приняли участие: 11 испытуемых контрольной группы, не имеющих специальной стрелковой подготовки; 9 испытуемых, достигших высоких результатов в стрельбе (мастера спорта международного класса, мастера спорта, кандидаты в мастера спорта); 4 испытуемых, достигших выдающихся результатов в стрельбе, члены Олимпийской сборной России (заслуженные мастера спорта, из них 3 чемпиона Европы разных лет и 1 олимпийская чемпионка); 52 военнослужащих войск специального назначения, проходивших переподготовку в Институте повышения квалификации и профессиональной переподготовки РГУФК. Энцефалограмму (в 13 отведениях: F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, T3, T4, Fz, Pz, Cz), кардиограмму, окулограмму, миограмму и спирограмму регистрировали с помощью 24 – канального полиграфа «CONAN-M».
Показатели перемещения центра давления системы «тело стрелка – оружие» на опору регистрировали с помощью специально модифицированного стабилоанализатора с биологической обратной связью «Стабилан 01-2». Измерения давления и пульса проводили с помощью портативного аппарата «Omron R7». Для более точной оценки перемещения взора стрелка и регистрации диаметра зрачка использовали специально разработанный комплекс. Для моделирования стрельбы в условиях лаборатории использовали стрелковый тренажер «Scatt USB». Регистрацию психофизиологических показателей в условиях реальной стрельбы проводили в тире 25 метров. Действия стрелка фиксировали с помощью видеокамеры. Анализ электрофизиологических данных проводили в системе «CONAN» [1], анализ перемещения центра давления – в программе «StabMed 2.0», анализ результативности и траектории прицеливания – с помощью программы «СКАТТ Профессионал». Статистическую обработку полученных данных проводили в программах «STADIA 6.3» и «STATISTICA 6.0». Результаты исследования и их обсуждение Одним из необходимых условий для совершения точного выстрела является правильное распределение внимания. Проведенные ранее исследования [2] показали перспективность применения анализа ЭЭГ спортсмена во время прицеливания для оценки данного фактора. В качестве коррелята зрительного внимания использовали степень депрессии альфа-ритма спортсмена. Было показано, что у начинающих стрелков прицеливание сопровождается выраженной депрессией альфа-ритма, вызванной активацией зрительного внимания, направленного на прицельные приспособления пистолета и мишень. В то же время, опытные стрелки (мастера спорта, мастера спорта международного класса) демонстрируют выраженный альфа-ритм во время прицеливания. Данные отличия можно объяснить тем, что у стрелков высокой квалификации внимание в процессе прицеливания распределяется, в основном, между удержанием оружия и нажатием на спуск, в то время, как у испытуемых контрольной группы внимание распределено в основном между прицельным приспособлением пистолета и мишенью, что является нерациональным и приводит к ошибкам в стрельбе [2, 3, 4]. Для проверки данной гипотезы представляло интерес исследование спектра ЭЭГ во время состояний спокойного бодрствования с открытыми и закрытыми глазами, а также во время прицеливания у стрелков, достигших наивысших спортивных результатов (входящих в состав Олимпийской сборной России) и сравнение полученных данных с показателями в контрольной группе и в группах стрелков различного уровня спортивного мастерства.
На цветной вкладке 1 приведены усредненные амплитудные карты
альфа-диапазона ЭЭГ испытуемых контрольной группы и заслуженных
мастеров спорта, членов Олимпийской сборной России. В отличие от испытуемых контрольной группы у обследованных спортсменов прицеливание не вызывает выраженную депрессию альфа-ритма. Примечательно, что в состоянии спокойного бодрствования с открытыми глазами депрессия альфа-ритма хорошо выражена и у спортсменов, и у испытуемых контрольной группы. Для проверки предположения о том, что рост спортивного мастерства в стрельбе связан с приобретением умения правильно распределять внимание, был проведен анализ ЭЭГ во время прицеливания у 4 групп испытуемых:
1. Контрольная группа – испытуемые, не имеющие специальной стрелковой подготовки (4 человека).
2. КМС – кандидаты в мастера спорта (4 человека).
3. МС – мастера спорта (4 человека).
4. Олимпийская сборная – члены Олимпийской сборной России, ЗМС (4 человека). Для проведения количественной оценки выраженности изменений альфа-ритма в состоянии прицеливания относительно состояния спокойного бодрствования с открытыми глазами рассчитан коэффициент: К = (a-b)/(a+b), где а – значение амплитуды спектра альфа-ритма во время прицеливания и b – значение амплитуды спектра альфа-ритма в течение состояния спокойного бодрствования с открытыми глазами. Данный расчет позволяет получить нормированные значения изменений и сравнивать показатели у разных испытуемых, вне зависимости от индивидуальных отличий в амплитуде данного ритма. Положительные значения коэффициентов соответствуют увеличению выраженности альфа-ритма во время прицеливания, а отрицательные – депрессии альфа-ритма по сравнению с базовым уровнем (цветная вкладка 2). Получены высокодостоверные различия между членами Олимпийской сборной и контрольной группой. Кроме того, выявленная тенденция изменения выраженности альфа-ритма в ряду «Контрольная группа – КМС – МС – ЗМС» подтверждает наши предположения о значении рационального распределения внимания для роста результативности стрельбы и совершенствования спортивного мастерства.  
Необходимо отметить, что речь идет о распределении внимания в период, следующий за процессом наведения оружия на цель, для чего стрелку, безусловно, необходима концентрация зрительного внимания и хорошая острота зрения. Исходя из полученных данных, можно предложить схему распределения внимания во время прицеливания у стрелка невысокой и высокой квалификации:
Стрелок невысокой квалификации.
Принимает изготовку, поднимает руку, совмещает прицел с мишенью. Зрительное внимание преобладает, так как с помощью зрения формируется обратная связь, регулирующая положение пистолета. Отклонения прицела от мишени фиксируются и оцениваются с помощью зрительного анализатора, далее следует команда мышечной системе на исправление ошибки. Совершается корректирующее движение в сторону, противоположную отклонению, в результате которого происходит возвращение соответствия прицельного приспособления к выбранной точке прицеливания на мишени, а в большинстве случаев, и «перелет-пронос», то есть чрезмерное отклонение в сторону коррекции. Это вызывает ошибку прицеливания, фиксируемую зрительной системой. Подается команда мышцам и т.д. В результате наблюдаются колебательные движения, и успех выстрела зависит от того, в какой момент («удачный» или «неудачный») произошел выстрел, и от того, насколько велика амплитуда колебаний. Только люди с очень высокой степенью двигательной одаренности после длительных тренировок могут достичь высокого результата. Кроме того, ввиду невозможности распределения внимания между большим количеством элементов и степенью вовлечения разных анализаторов в процесс, происходит сброс внимания с удержания оружия при управлении спуском. Стрелок высокой квалификации.
Принимает изготовку, поднимает руку, совмещает прицел с мишенью. После этого происходит перераспределение внимания со зрительного анализатора на кинестетический. Внимание направлено на поддержание нужного мышечного тонуса (причем, по-видимому, не на поддержание равновесия, так как это вызовет колебания по механизму обратной связи, сходному с изложенным выше), на удержание оружия и управление спуском. Колебания минимальны, оружие удерживается в точке прицеливания не за счет зрения, а за счет точного сохранения положения системы «тело стрелка – оружие». Выстрел производится во время достижения положения наибольшей стабильности. При смещении прицела с точки прицеливания на мишени выстрел откладывается. Отсутствуют ошибки, связанные со сбросом внимания с удержания оружия при управлении спуском. Основное понятие прицеливания связано не со зрительной ориентацией прицельного приспособления, а с ориентацией тела с оружием на мишень. Тело ориентируется в направлении выстрела положением стоп. Анализируя распределение внимания между зрительным и кинестетическим анализаторами во время прицеливания, необходимо отметить, что большую роль в достижении высоких результатов в стрельбе играют индивидуально-типологические особенности спортсменов. Успехи в стрельбе в значительной степени зависят от способности человека концентрировать и удерживать внимание на кинестетических ощущениях и осуществлять тонкую и точную кинестетическую регуляцию. В то же 122 время, для большинства людей характерно доминирование зрительной и слуховой систем [5]. По-видимому, с ростом мастерства спортсменов-стрелков происходит естественный селективный отбор. Имеется обобщенная статистика [5], согласно которой, среди европейцев, людей с ведущими визуальной и звуковой системами – по 40%, людей с ведущей кинестетической системой – 20%. Мы предположили, что среди наиболее успешных стрелков преобладают люди с ведущей кинестетической системой, поскольку им легче сосредоточить внимание на своем теле и управлять им произвольно так, как это требуется для успешной стрельбы. Для проверки высказанного предположения был проведен эксперимент, в котором участвовали испытуемые (21 мужчина), проходившие стрелковую переподготовку. В исследованной группе 13 испытуемых (62%) оказались кинестетиками. Пятеро имели визуальную ведущую систему, двое – звуковую, один – неопределенную. Все стрелки, которые оценивались тренером как перспективные, были кинестетиками. Среди тех, кто показывал наилучшие результаты, оказался только один испытуемый, у которого визуальная и кинестетическая системы были ведущими в равной мере. Ведущая сенсорная система организма влияет и на способ поддержания устойчивого положения тела. Профессионально важным качеством стрелка является способность поддерживать устойчивую изготовку и предотвращать колебания оружия [6]. В этой связи интересны эксперименты, проведенные с помощью стабилоплатформы «Стабилан 01-2», которая позволяет измерять и визуализировать смещения центра давления системы «тело стрелка – оружие» на опору в процессе прицеливания и совершения выстрела. Разработанная в ОКБ «Ритм» методика «Допусковый контроль» позволяет оценить качество функции равновесия испытуемого [7], на которое влияет функционирование многих систем организма (вестибулярной, зрительной, проприоцептивной, опорно-двигательной и др.). На рис. 1 приведены результаты обследования 3 групп испытуемых сходного возраста – сотрудников МГУ, военнослужащих частей специального назначения и заслуженных мастеров спорта, членов Олимпийской сборной России по пулевой стрельбе. В пробе с открытыми глазами наблюдаются достоверные различия между всеми тремя группами. Устойчивость у стрелков высшей квалификации лучше, чем у военнослужащих, а устойчивость у военнослужащих выше, чем у сотрудников МГУ. Но основной интерес в данном контексте представляет переход к пробе с закрытыми глазами. При закрывании глаз происходит резкое ухудшение устойчивости и у сотрудников МГУ, и у военнослужащих. Это происходит из-за того, что у большинства испытуемых данных групп зрительный анализатор является ведущим, и его выключение из процесса поддержания равновесия является значимым. В тоже время, у членов сборной России по пулевой стрельбе подобных изменений не происходит, устойчивость либо значимо не ухудшается, либо (у одного испытуемого) даже улучшается при выключении зрительного анализатора из процесса ее поддержания. Таким образом, выявление ведущей сенсорной системы можно рассматривать как перспективный метод прогнозирования индивидуальной успешности стрелков. Применение стабилографической методики перспективно и с точки зрения оценки качества изготовки стрелка, которая должна обеспечить максимальную неподвижность системы «тело стрелка – оружие». В сочетании с мониторингом ЧСС и артериального давления данная методика дает возможность оценить степень энергетических трат организма на поддержание изготовки. Выявлено, что на практике применяют как виды изготовки, которые условно можно назвать «силовыми», так и виды изготовки, при которых энергетические траты минимальны. При «силовой» изготовке стабильность системы «тело стрелка – оружие» достигается за счет повышенного тонуса мышц, обеспечивающего жесткость системы. Прицеливание осуществляется в течение короткого промежутка времени, так как долгое поддержание такой изготовки невозможно в связи с повышенными энергетическими затратами. Другая стратегия изготовки, наоборот, предполагает достижение стабильного положения за счет наименьшего включения в работу мышечного аппарата. Этого можно достичь в том случае, когда мышцы фиксируют суставы так, чтобы кости опирались друг на друга и укреплялись главным образом связочным аппаратом. Группы мышц, непосредственно не задействованные в поддержании позы и удержании оружия, расслаблены, энергетические траты минимальны. В таких условиях возможно длительное поддержание данной изготовки без значительного утомления и увеличения тремора мышц. Наиболее выгодна такая изготовка при медленной стрельбе по неподвижным мишеням. Необходимо отметить, что при данной изготовке у ряда стрелков некоторое влияние на результативность могут оказывать колебания, вызванные выбросом крови в аорту во время систолы желудочков сердца. На основании проведенных исследований разработана проба ФС1, направленная на тестирование изготовки, и упражнение ФС1, направленное на оптимизацию энергетических трат. Другим перспективным методом оценки состояния стрелка является анализ вариабельности ритма сердца [2].  Проведенный анализ показал, что среда выстрела оказывает влияние на психоэмоциональное состояние стрелка, особенно неопытного. Переход от тренировок без патрона или от тренировок на тренажере к упражнениям, предусматривающим использование реального оружия, сопровождается повышением напряжения, сказывающимся на результатах стрельбы. Это можно проиллюстрировать на примере эксперимента, в котором принимали участие испытуемые, находящиеся на начальном уровне обучения стрельбе. Испытуемые выполняли упражнения как на тренажере «Scatt», так и с использованием боевых патронов. Для каждого выстрела в данном эксперименте регистрировали физиологические показатели в трех последовательных состояниях: «до команды «Огонь!»», «прицеливание» и «после выстрела». Кроме того, регистрировали физиологические показатели в состоянии спокойного бодрствования. Сравнение ЧСС при имитации стрельбы и при реальной стрельбе приведено на рис. 2. В состоянии спокойного бодрствования перед стрельбой и перед имитацией стрельбы ЧСС достоверно не различается. Перед командой «Огонь!» наблюдается увеличение ЧСС, связанное с ожиданием команды. При этом, в случае стрельбы боевыми патронами, ЧСС достоверно выше, чем при имитации стрельбы, что отражает напряжение, связанное с ожиданием воздействия негативных факторов выстрела. В случае имитации стрельбы ЧСС испытуемых во время прицеливания и после выстрела достоверно не отличается от состояния спокойного бодрствования.
 В то же время, при стрельбе с использованием боевого патрона ЧСС значительно (p<0.01) выше. Интересно, что в группе опытных стрелков в сходном эксперименте также наблюдается некоторое увеличение ЧСС при стрельбе по сравнению с ее имитацией, но оно не является статистически значимым. Таким образом, влияние эмоционального фактора уменьшается по мере приобретения стрелкового опыта с применением боевых патронов. Данный факт указывает на необходимость настрела как одного из базовых элементов подготовки спортсменов и военнослужащих, обеспечивающего хорошую адаптацию к выстрелу. Кроме того, настрел обеспечивает преодоление рефлекторной реакции на звук выстрела и на отдачу оружия. Правильная постановка дыхания также играет важную роль при выполнении точного выстрела [6]. В связи с этим представляло интерес проанализировать характер дыхательных движений у стрелков разной квалификации и у испытуемых контрольной группы. При выполнении серии выстрелов у большинства стрелков во время прицеливания происходит задержка дыхания (в среднем на 5-17 с). Это связано с тем, что дыхание сопровождается ритмичными движениями грудной клетки, живота, всего плечевого пояса, что вызывает смещение и колебания оружия. Поэтому, чтобы произвести выстрел, опытные стрелки на некоторое время задерживают дыхание.
 Испытуемые контрольной группы при выполнении серии выстрелов не во 126 всех случаях производят задержку дыхания. Так, у некоторых испытуемых только каждый второй выстрел сопровождается задержкой дыхания во время прицеливания. Длительность задержки дыхания у стрелков и у испытуемых контрольной группы достоверно (p<0.05, критерий Манна-Уитни) различается, в среднем составляя 10 ± 1 с в группе стрелков и 8 ± 1 с в контрольной группе. Однако слишком продолжительная задержка дыхания у спортсменов также может отрицательно повлиять на результативность стрельбы. В качестве примера здесь можно привести случай стрелка К.А. (КМС). При задержке дыхания на 10-15 секунд средняя результативность у этого спортсмена составила 9.6, в случае более длительной задержки дыхания во время прицеливания до 25 с результат у К.А. составил только 8.4. Это может быть связано с тем, что длительная задержка дыхания приводит к кислородному голоданию организма, что отрицательно сказывается на общем состоянии стрелка. Поэтому более опытные стрелки стараются не «затягивать» прицеливание и, в крайнем случае, откладывают выстрел, выполняя его со следующей попытки.
В связи с этим, следует отметить особую тактику задержки дыхания у стрелков в Олимпийской сборной. В самом начале прицеливания спортсмены задерживают дыхание на неполном вдохе или на полу-выдохе.  Затем, в зависимости от продолжительности прицеливания, они один или несколько раз совершают небольшой дополнительный вдох и следующий за ним компенсаторный выдох, после которых снова наступает дыхательная пауза. Благодаря этому, в легкие регулярно поступает небольшое количество воздуха, происходит газообмен, и не наступает кислородное голодание организма. За счет такой постановки дыхания время прицеливания может быть увеличено до 20-30 с., причем без снижения результативности стрельбы. Еще одна важная особенность, на которую стоит обратить внимание, – это фаза дыхательного цикла, во время которой происходит задержка дыхания у стрелков высокой квалификации и у испытуемых контрольной группы. Как в одной, так и в другой группе испытуемых задержка дыхания может происходить на выдохе, полу-выдохе, полувдохе и вдохе. Однако если у новичков задержка дыхания происходит в случайном порядке, практически во время всех перечисленных фаз, то с ростом спортивного мастерства происходит оптимизация задержки дыхания и выбор только одного из возможных вариантов, который, повидимому, наиболее соответствует анатомо-физиологическим особенностям данного стрелка. Заключение Проведенный цикл экспериментов с участием стрелков различной квалификации позволил определить основные требования к эффективному психофизиологическому состоянию стрелка, необходимому для выполнения точного выстрела. Данное состояние можно описать с помощью нескольких ключевых требований, актуальных как для спортивной стрельбы, так и для служебной деятельности сотрудников силовых ведомств. Этими требованиями являются: – умеренное использование зрительного анализатора, концентрация на кинестетических и вестибулярных ощущениях; – отсутствие условнорефлекторной мышечной реакции на отдачу оружия и громкий звук выстрела; – повышенное чувство опоры, сознательный контроль центра тяжести тела или общего центра тяжести стрелка и оружия над центром опоры, как в спокойном состоянии, так и при отклонении тела; – подавление процессов, связанных с вербально-логической формой мышления; – диафрагмальный, поверхностный тип дыхания во время прицеливания; выполнение выстрела в определенную фазу дыхательного цикла; – оптимальные энергетические траты. Исходя из данных требований, разработан комплекс подводящих и стрелковых упражнений, направленных на оптимизацию психофизиологического состояния стрелка [8]. Данные упражнения положены в основу комплексной методики специализированной огневой подготовки военнослужащих. Апробация методики была проведена в ходе подготовки пяти офицерских групп военнослужащих (n=52), организованной в Институте повышения квалификации и профессиональной переподготовки РГУФК. Программа переподготовки была рассчитана на 72 учебных часа и состояла из 20 часов теоретических и 52 часов практических занятий. Все испытуемые были дважды протестированы по стандартным пробам, оценивавшим уровень базовой стрелковой подготовленности при стрельбе по стандартной мишени (упражнение ПМ2), и специальной стрелковой пробе «скорость-точность», оценивавшей способности офицеров к точной и скоростной стрельбе в экстремальных условиях реализации двигательных навыков. Внедрение полученных результатов в практику переподготовки военнослужащих показало, что оптимизация функционального состояния стрелков позволила не только существенно улучшить средне-групповой уровень специальной стрелковой подготовленности (рис. 3), но и выровнять общий уровень подготовки офицеров. Об этом свидетельствует снижение вариативности результатов стрельбы со значения 34,8 % в начале занятий до 7,5 % после завершения переподготовки. Сборник статей
Выпуск 3 (приводится с сокращениями) "МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ В УСЛОВИЯХ НАПРЯЖЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК" |
