AGE-ASSOCIATED TECHNOLOGIES AND CONTROL MECHANISMS OF SPECIAL FUNCTIONAL SYSTEMS IN SPORTS RESERVE TRAINING

Keywords: sports reserve training, technologies, special functional system, monitoring, model, athletic performance

Abstract

Aim. The paper aims to provide scientific basis and support for the control mechanisms of dynamic systems in adolescent athletes. Materials and methods. Athletes involved in strength endurance training were examined during the study. The choice of study sample in terms of age and skill levels was explained. The following equipment was used for the purpose of the study: Tanita BC-418 MA segmental body composition analyzer, MBN force platform, Clinitek Status urine analyzer, AMP portable express laboratory, EMNG and EEG systems (Neurosoft), bioimpedance system (Microlux), Digi-Lite system (Rimed), Oxycon Mobile Pro system, SPSS 15 statistical software. Results. In athletes aged 14-15 years, an age-related increase in cardiac performance up to 0.93 J was identified. In athletes aged 16–17 years, decreased myocardial performance was recorded. Other important observations in the sample under study were associated with a decrease in the contractile properties of the myocardium (50.82%) and metabolic stress provoked by changes in blood pH (7.32 c.u.). Conclusion. There are threshold changes in heart rate, О2 consumption, СО2, lactate, gas exchange, temperature of adequate vasomotor reactions and sweating depending on muscle heat production. Rhythm regulation is mostly associated with the respiratory and hypothalamic-pituitary systems. Pituitary hormones, vitamins and chemical elements in extreme conditions provide the so-called calorific effect.

Author Biographies

A. Isaev , South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

Honored Worker of Science of the Russian Federation, Doctor of Biological Sciences, Professor, Professor of the Department of Theory and Methods of Physical Culture and Sports, Institute of Sports, Tourism and Service, South Ural State University. 454080, Chelyabinsk

A. Shevtsov , Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health, St. Petersburg, Russian Federation

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Physical Rehabilitation, National State University of Physical Culture, Sports and Health named after P.F. Lesgaft. 190121, St. Petersburg

V. Zalyapin , South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Professor of the Department of Mathematical Analysis and Methods of Teaching Mathematics, South Ural State University. 454080, Chelyabinsk

I. Kolpakova , A. Nevskiy Military University, Moscow, Russian Federation

Junior Research Fellow, Prince Alexander Nevsky Military University. 123001, Moscow

A. Nenashev , South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

Student of the Department of Theory and Methods of Physical Culture and Sports of the Institute of Sports, Tourism and Service, South Ural State University. 454080, Chelyabinsk

References

1. Бахарева, А.С. Физиологическая адаптация к большим тренировочным нагрузкам, развивающим выносливость / А.С. Бахарева, А.П. Исаев // Человек. Спорт. Медицина. – 2016. – Т. 1, № 1. – С. 29–33.
2. Биологические и социальные интеграции в системе спортивной подготовки и эффективной адаптации человека / А.П. Исаев, А.В. Ненашева, Д.О. Малеев и др.; под ред. А.П. Исаева, В.В. Эрлиха, А.В. Шевцова. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2020. – 406 с.
3. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. – М.: Олимп. лит., 2000. – 503 с.
4. Волков, В.Н. Иммунология спорта / В.Н. Волков, А.П. Исаев, Х.М. Юсупов. – Челябинск: ЦНТИ, 1996. – 334 с.
5. Гайтон, А.К. Медицинская физиология / А.К. Гайтон, Дж.Э. Холл. – М.: Логосфера, 2008. – 1296 с.
6. Запредельные реакции, резервные возможности, шкалы и персональные характеристики функциональной системы подростков-спортсменов / А.В. Шевцов, Д.О. Малеев, А.П. Исаев, Ю.Б. Кораблева // Человек. Спорт. Медицина. – 2020. – Т. 20, № S2. – С. 7–12.
7. Исаев, А.П. Полифункциональная мобильность и вариабельность организма спортсменов олимпийского резерва в системе многолетней подготовки: моногр. / А.П. Исаев, В.В. Эрлих. – Челябинск: Из-дат. центр ЮУрГУ, 2010. – 502 с.
8. Исаев, А.П. Адаптация человека к спортивной деятельности / А.П. Исаев, С.А. Личагина, Р.У. Гаттаров; под науч. ред. Г.Г. Наталова. – Ростов н/Д.: РГПУ, 2004. – 236 с.
9. Исаев, А.П. Локально-региональная мышечная выносливость в системе подготовки и адаптации бегунов и лыжников-гонщиков в условиях равнины и среднегорья: моногр. / А.П. Исаев, В.В. Эрлих, В.Б Ежов. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014. – 286 с.
10. Колебательная активность показателей функциональных систем организма спортсменов и детей с различной двигательной активностью: учеб. пособие / А.П. Исаев, Е.В. Быков, А.Р. Сабирьянов и др.; под ред. А.П. Исаева, Е.В. Быкова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 238 с.
11. Латков, Н.Ю. Вопросы питания в спорте высших достижений: монография / Н.Ю. Латков, В.М. Позняковский. – Кемерово: Кемеров. технол. ин-т пищевой промсти, 2016. – 213 с.
12. Леманн-Хорн, Ф. Двигательные системы / Ф. Леманн-Хорн // Физиология человека с основами патофизиологии / пер. с нем. М.А. Калининой; под ред. Р.Ф. Шмидта и др. – М.: Лаборатория знаний, 2019. – 537 с.
13. Людинина, А.Ю. Оценка энергообмена и скорости окисления жиров у лыжников-гонщиков в состоянии покоя и при физической нагрузке «до отказа» / А.Ю. Людинина, Т.П. Логинова, Н.Г. Варламова // Актуал. проблемы биохимии и биоэнергетики спорта XXI в.: материалы Всерос. науч.-практ. интернет-конф. – М., 2017. – С. 110–113.
14. Малеев, Д.О. Применение средств респираторной гипоксической гиперкапнической нагрузки в подготовке лыжников-гонщиков высокой квалификации / Д.О. Малеев // Человек. Спорт. Медицина. – 2016. – Т. 1, № 1. – С. 13–17. DOI: 10.14529/hsm160102
15. Мкртумян, А.М. Формирование эффективной адаптации к стрессу у спортсменов олимпийского резерва: моногр. / А.М. Мкртумян; под науч. ред. А.П. Исаева и А.Т. Арутюнова. – М.: Принт-Ателье, 2009. – 192 с.
16. Мохан, Р. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки: пер. с англ. / Р. Мохан, М. Глессон, П.Л. Гринхафф. – Киев: Олимп. лит., 2001. – 294 с.
17. Наследов, А.Д. SPSS-15. Профессиональный статистический анализ данных / А.Д. Наследов. – СПб.: Питер, 2008. – 416 с.
18. Ратов, И.П. Концепция «искусственная управляющая среда», ее основные положения и перспективы использования. – М.: ВНИИФК, 1996. – С. 129–148.
19. Система подготовки спортивного резерва: возрастные особенности эффективной адаптации и сохранности здоровья подростков / А.П. Исаев, В.В. Эрлих, А.В. Шевцов, Д.О. Малеев. – СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2018. – 500 с.
20. Скальный, А.В. Питание в спорте: макро- и микроэлементы / А.В. Скальный, З.Г. Орджоникидзе, А.Н. Катулин. – М.: Городец, 2005. – 143 с.
21. Судаков, К.В. Физиология. Основы и функциональные системы: курс лекций / под ред. К.В. Судакова. – М.: Медицина, 2000. – 784 с.
22. Фомин, Н.А. Адаптация: общебиологические и психофизиологические основы: моногр. / Н.А. Фомин. – М.: Теория и практика физ. культуры, 2003. – 383 с.
23. Физиология человека с основами патофизиологии: в 2 т. / под ред. Р.Ф. Шмидта, Ф. Ланга, М. Хекманна; пер. с нем. М.А. Каменской и др. – М.: Лаборатория знаний, 2019. – Т. 1. – 537 с.
24. Фундаментальные и прикладные аспекты адаптоспособности, реактивности и регуляции организма спортсменов в системе спортивной подготовки (питание, пищеварение, восстановление и энергообеспечение): моногр. / под ред. А.П. Исаева, В.В. Эрлиха. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2017. – С. 20–193.
25. Хочачка, П. Биохимическая адаптация: пер. с англ. / П. Хочачка, Дж. Сомеро. – М.: Мир, 1988. – 597 с.
26. Цыган, В.Н. Спорт. Иммунитет. Питание: моногр. / В.Н. Цыган, А.В. Скальный, Е.Г. Мокеева. – СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2012. – 240 с.
27. Эрлих, В.В. Системно-синергетические интеграции в саморегуляции гомео-стаза и физической работоспособности человека в спорте: моногр. / В.В. Эрлих, А.П. Исаев, В.В. Корольков. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2012. – 266 с.
28. Combining hypoxic methods for peak performance / G.R. Millet, B. Rocls, J. Sclunitt et al. // Sport-Med. – 2010. – Vol. 40, no. 1. – P. 1–25.
29. Davids, K. Deconstructing neurobiological coordination the role of the biomechanics motor control nexus / K. Davids // Exer. and Sport Sci. ret. – 2010. – Vol. 38. – No. 2. – P. 86–90.
30. Identifying the Discriminative Predictors of Upper Body Power of Cross-Country Skiers Using Support Vector Machines Combined with Feature Selection / M.F. Akay, F. Abut, M. Ozciloglu, D. Heil // Neural Computing and Applications. – Vol. 27, No. 6. – P. 1785–1796.
31. Leatherwood, W.E. Effect of airline travel on performance: a review of the literature / W.E. Leatherwood, J.L. Dragoo // Br. J. Sports Med. – 2013. – Vol. 47. – P. 561–567.
32. Papić, V. Expert system for identification of sport talents: Idea, implementation and results. INTECH Open Access Publisher / V. Papić, N. Rogulj, V. Pleština. – 2011.
33. Robertson, E.Y. Effects of simulated and real altitude exposure in elite swimmers / E.Y. Robertson et al. // J Strength Cond Res. – 2010. – Vol. 24. – P. 487–493.
34. Teo, W. Circadian rhythms in exercise performance: implications for hormonal and muscular adaptation / W. Teo // J. of Sports Science and Medicine. – 2011. – Vol. 10. – P. 600–606.
35. Understanding social motor coordination / R.C. Schmidt, P. Fitzpatrick, R. Caron, J. Mergeche // Human Movement Science. – 2011. – Vol. 30 (5). – P. 834–845.

References on translit

1. Bakhareva A.S., Isayev A.P. Physiological Adaptation to Large Training Loads that Develop Endurance. Human. Sport. Medicine, 2016, vol. 1, no. 1, pp. 29–33. (in Russ.) DOI: 10.14529/hsm160104
2. Isayev A.P., Nenasheva A.V., Maleyev D.O. et al. Biologicheskiye i sotsial’nyye integratsii v sisteme sportivnoy podgotovki i effektivnoy adaptatsii cheloveka [Biological and Social Integration in the System of Sports Training and Effective Human Adaptation]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2020. 406 p.
3. Volkov N.I., Nesen E.N., Osipenko A.A., Korsun S.N. Biokhimiya myshechnoy deyatel’nosti [Biochemistry of Muscle Activity]. Moscow, Olympic Literature Publ., 2000. 503 p.
4. Volkov V.N., Isayev A.P., Yusupov Kh.M. Immunologiya sporta [Sports Immunology]. Chelyabinsk, TsNTI Publ., 1996. 334 p.
5. Gayton A.K., Kholl Dzh.E. Meditsinskaya fiziologiya [Medical Physiology]. Moscow, Logosfera Publ., 2008. 1296 p.
6. Shevtsov A.V., Maleyev D.O., Isayev A.P., Korableva Yu.B. Outrageous Reactions, Reserve Capabilities, Scales and Personal Characteristics of the Functional System of Adolescent Athletes. Human. Sport. Medicine, 2020, vol. 20, no. S2, pp. 7–12. (in Russ.)
7. Isayev A.P., Erlikh V.V. Polifunktsional’naya mobil’nost’ i variabel’nost’ organizma sportsmenov olimpiyskogo rezerva v sisteme mnogoletney podgotovki: monografii [Polyfunctional Mobility and Variability of the Organism of Athletes of the Olympic Reserve in the System of Long-Term Training]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2010. 502 p.
8. Isayev A.P., Lichagina S.A., Gattarov R.U. et al. Adaptatsiya cheloveka k sportivnoy deyatel’nosti [Human Adaptation to Sports Activities]. Rostov na Donu, RGPU Publ., 2004. 236 p.
9. Isayev A.P., Erlikh V.V., Ezhov V.B. Lokal’no-regional’naya myshechnaya vynoslivost’ v sisteme podgotovki i adaptatsii begunov i lyzhnikov-gonshchikov v usloviyakh ravniny i srednegor’ya: monografiya [Local-Regional Muscular Endurance in the System of Training and Adaptation of Runners and Skiers-Racers in Conditions of Plains and Mid-Mountains]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2014. 286 p.
10. Isayev A.P., Bykov E.V., Sabir’yanov A.R. et al. Kolebatel’naya aktivnost’ pokazateley funktsional’nykh sistem organizma sportsmenov i detey s razlichnoy dvigatel’noy aktivnost’yu: ucheb. posobiye [Oscillatory Activity of the Indicators of the Functional Systems of the Body of Athletes and Children with Different Motor Activity]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2005. 238 p.
11. Latkov N.Yu., Poznyakovskiy V.M. Voprosy pitaniya v sporte vysshikh dostizheniy: monografiya [Nutrition Issues in Sports of the Highest Achievements]. Kemerovo, Kemerovo Technological Institute of the Food Industry Publ., 2016. 213 p.
12. Lemann-Khorn F. Dvigatel’nyye sistemy. Fiziologiya cheloveka s osnovami patofiziologii [Motor Systems. Human Physiology with the Basics of Pathophysiology]. Transl. from German: M.A. Kalinina. Moscow, Laboratory of Knowledge Publ., 2019. 537 p.
13. Lyudinina A.Yu., Loginova T.P., Varlamova N.G. [Evaluation of Energy Exchange and Rate of Fat Oxidation in Skiers-Racers at Rest and Under Physical load to Failure]. Aktual’nyye problemy biokhimii i bioenergetiki sporta XXI v.: materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy internet-konferentsii [Actual Problems of Biochemistry and Bioenergy of Sports of the XXI Century. Materials of the All-Russian Scientific and Practical Internet Conference], 2017, pp. 110–113. (in Russ.)
14. Maleyev D.O. Application of Means of Respiratory Hypoxic-Hypercapnic Load in the Training of Highly Qualified Skiers-Racers. Human. Sport. Medicine, 2016, vol. 1, no. 1, pp. 13–17. DOI: 10.14529/hsm160102
15. Mkrtumyan A.M., Isayev A.P., Arutyunov A.T. Formirovaniye effektivnoy adaptatsii k stressu u sportsmenov olimpiyskogo rezerva: monografiya [Formation of Effective Adaptation to Stress in Athletes of the Olympic Reserve]. Moscow, Print-Atelier Publ., 2009. 192 p.
16. Mokhan R., Glesson M., Grinkhaff P.L. Biokhimiya myshechnoy deyatel’nosti i fizicheskoy trenirovki [Biochemistry of Muscle Activity and Physical Training]. Transl. from Engl. Kiyev, Olympic Literature Publ., 2001. 294 p.
17. Nasledov A.D. SPSS-15. Professional’nyy statisticheskiy analiz dannykh [SPSS-15. Professional Statistical Analysis of Data]. St. Petersburg, Peter Publ., 2008. 416 p.
18. Ratov I.P. Kontseptsiya “iskusstvennaya upravlyayushchaya sreda”, eye osnovnyye polozheniya i perspektivy ispol’zovaniya [The Concept of Artificial Control Environment, Its Main Provisions and Prospects for Use]. Moscow, VNIIFK Publ., 1996. pp. 129–148.
19. Isayev A.P., Erlikh V.V., Shevtsov A.V., Maleyev D.O. Sistema podgotovki sportivnogo rezerva: vozrastnyye osobennosti effektivnoy adaptatsii i sokhrannosti zdorov’ya podrostkov [The System of Training a Sports Reserve. Age Characteristics of Effective Adaptation and Health Preservation of Adolescents]. St. Petersburg, POLITEKh Publ., 2018. 500 p.
20. Skal’nyy A.V., Ordzhonikidze Z.G., Katulin A.N. Pitaniye v sporte: makro- i mikroelementy [Nutrition in Sports. Macro- and Microelements]. Moscow, Gorodets Publ., 2005. 143 p.
21. Sudakov K.V., Sudakov K.V. Fiziologiya. Osnovy i funktsional’nyye sistemy: kurs lektsiy [Physiology. Fundamentals and Functional Systems]. Moscow, Medicine Publ., 2000. 784 p.
22. Fomin N.A. Adaptatsiya: obshchebiologicheskiye i psikhofiziologicheskiye osnovy: monografiya [Adaptation. General Biological and Psychophysiological Foundations]. Moscow, Theory and Practice of Physical Culture Publ., 2003. 383 p.
23. Shmidt R.F., Lang F., Khekmann M. Fiziologiya cheloveka s osnovami patofiziologii [Human Physiology with the Basics of Pathophysiology]. Transl. from German: M.A. Kamenskaya. Moscow, Laboratory of Knowledge Publ., 2019. 537 p.
24. Isayev A.P., Erlikh V.V. Fundamental’nyye i prikladnyye aspekty adaptosposobnosti, reaktivnosti i regulyatsii organizma sportsmenov v sisteme sportivnoy podgotovki (pitaniye, pishchevareniye, vosstanovleniye i energoobespecheniye): monografiya [Fundamental and Ap-plied Aspects of Adaptability, Reactivity and Regulation of the Body of Athletes in the System of Sports Training (Nutrition, Digestion, Recovery and Energy Supply)]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2017. pp. 20–193.
25. Khochachka P. Biokhimicheskaya adaptatsiya [Biochemical Adaptation]. Transl. from Engl. Moscow, World Publ., 1988. 597 p.
26. Tsygan V.N., Skal’nyy A.V., Mokeyeva E.G. Sport. Immunitet. Pitaniye: monografiya [Sport. Immunity. Nutrition]. St. Petersburg, ELBI-SPb Publ., 2012. 240 p.
27. Erlikh V.V., Isayev A.P., Korol’kov V.V. Sistemno-sinergeticheskiye integratsii v samoregulyatsii gomeostaza i fizicheskoy rabotosposobnosti cheloveka v sporte: monografiya [System-Synergetic Integration in Self-Regulation of Homeostasis and Physical Performance of a Person in Sports]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2012. 266 p.
28. Millet G.R., Rocls B., Sclunitt J. et al. Combining Hypoxic Methods for Peak Performance. Sport-Med, 2010, vol. 40, no. 1, pp. 1–25. DOI: 10.2165/11317920-000000000-00000
29. Davids K. Deconstructing Neurobiological Coordination the Role of the Biomechanics Motor Control Nexus. Exer. And Sport Sci. ret., 2010, vol. 38, no. 2, pp. 86–90. DOI: 10.1097/JES. 0b013e3181d4968b
30. Akay M.F., Abut F., Ozciloglu M., Heil D. Identifying the Discriminative Predictors of Upper Body Power of Cross-Country Skiers Using Support Vector Machines Combined with Feature Selection. Neural Computing and Applications, vol. 27, no. 6, pp. 1785–1796. DOI: 10.1007/s00521-015-1986-9
31. Leatherwood W.E., Dragoo J.L. Effect of Airline Travel on Performance: a Review of the Literature. Br. J. Sports Med., 2013, vol. 47, pp. 561–567. DOI: 10.1136/bjsports-2012-091449
32. Papić V., Rogulj N., Pleština V. Expert System for Identification of Sport Talents: Idea, Implementation and Results. INTECH Open Access Publisher, 2011. DOI: 10.5772/19203
33. Robertson E.Y. et al. Effects of Simulated and Real Altitude Exposure in Elite Swimmers. J Strength Cond Res., 2010, vol. 24, pp. 487–493. DOI: 10.1519/JSC.0b013e3181c06d56
34. Teo W. Circadian Rhythms in Exercise Performance: Implications for Hormonal and Muscular Adaptation. J. of Sports Science and Medicine, 2011, vol. 10, pp. 600–606.
35. Schmidt R.C., Fitzpatrick P., Caron R., Mergeche J. Understanding Social Motor Coordination. Human Movement Science, 2011, vol. 30(5), pp. 834–845. DOI: 10.1016/j.humov.2010.05.014
Published
2022-02-17
How to Cite
Isaev, A., Shevtsov, A., Zalyapin, V., Kolpakova, I., & Nenashev, A. (2022). AGE-ASSOCIATED TECHNOLOGIES AND CONTROL MECHANISMS OF SPECIAL FUNCTIONAL SYSTEMS IN SPORTS RESERVE TRAINING. Human. Sport. Medicine, 21(S2), 21-31. https://doi.org/10.14529/hsm21s203
Section
Physiology

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>