Источник: Наука.РФ
Талант ещё не гарантирует победу. Юный спортсмен может выглядеть полным сил, а на деле стоять на пороге истощения, и заметить это с первого взгляда удаётся далеко не каждому тренеру. Учёные Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) вместе с коллегами из Московского политехнического университета предложили опереться на точные науки. Они создали математическую модель, которая описывает, как организм спортсмена устаёт и восстанавливается, и помогает разглядеть потенциал молодых атлетов.
В спорте высших достижений ошибка в планировании нагрузок стоит очень дорого. Даже один лишний день изнурительных тренировок способен привести к «выгоранию» и сорвать выступление на главных соревнованиях. Пульсометр и субъективные ощущения тренера, по мнению авторов работы, больше не дают нужной точности. Поэтому исследовательская группа, которую возглавили кандидат биологических наук Юлия Кораблева (ЮУрГУ) и кандидат педагогических наук Ирина Черепанова (Московский политех), объединила физиологию, медицину и высшую математику. Итоги опубликованы в журнале «Человек. Спорт. Медицина», который входит в базу Scopus.
В эксперименте участвовали 104 юных спортсмена в возрасте 18–19 лет, кандидаты в мастера спорта и мастера спорта. Среди них были лыжники-гонщики, бегуны и дзюдоисты трёх весовых категорий. Обследование проходило на оборудовании, которое обычно используют в крупных клиниках: швейцарских системах Schiller Cardiovit, немецких газоанализаторах Oxycon Mobile, аппаратах доплерографии для оценки мозгового кровотока и биоимпедансных анализаторах Tanita.
В итоге накопился огромный массив данных: от вариабельности сердечного ритма до спектральных характеристик электроэнцефалограммы. Чтобы превратить россыпь цифр в понятную картину, исследователи применили спектральный анализ Фурье и закон распределения Дирихле из теории вероятностей.
По ходу работы обнаружились и любопытные закономерности. У лыжников и дзюдоистов преобладал избыточный мозговой кровоток: так организм защищает мозг, когда ему остро не хватает кислорода. А у борцов время принятия решения и скорость удара зависели от весовой категории, но в целом подчинялись общим законам нейрофизиологического утомления.
Главным результатом стала стохастическая, то есть вероятностная, модель. Учёные показали, что физиологические показатели атлета (ритмы мозга, работа сердца, дыхание) в периоды утомления и восстановления распределяются по закону Дирихле. Состояние спортсмена можно обозначить точкой в многомерном пространстве, и по её положению видно, в какой зоне он находится.
Если значение индекса опускается ниже 0,32 условной единицы, это зона стресса: тренировка в таком состоянии вредит результату. Диапазон 0,52–0,71 соответствует спокойной активации, и нагрузка здесь почти не даёт эффекта. Тренер получает возможность в реальном времени следить за положением каждого из 20 членов сборной. Модель подтверждает и различия между видами спорта: лыжники-спринтеры около 55% времени проводят в зоне спокойной активации, а стайеры, развивающие силовую выносливость, в 85% случаев работают в зонах повышенной активации.
Авторы также разработали интегральный рейтинговый показатель (ИРП). Эта формула увязывает места спортсмена в протоколах соревнований с его текущим функциональным состоянием. Благодаря ей можно отличить «звёзд», которые побеждают за счёт природного таланта, от атлетов с отличной физиологией, которым пока не хватает соревновательного опыта. Для спортивных школ это шанс оценивать юниоров не только по результатам гонок, но и по потенциалу их физиологических систем.
Подход ЮУрГУ опирается на более ранние исследования. В статье 2024 года сотрудники университета обследовали свыше 520 спортсменов 18–22 лет и пришли к выводу, что связь ИРП с параметрами распределения Дирихле позволяет прогнозировать спортивную результативность. С помощью распределения Дирихле удалось выделить четыре группы успешности. Кроме того, модель Random Forest, которую применяли для прогноза ритма сердца и показателей постурального контроля, дала разную точность по видам спорта: 83% в плавании, 85% в конькобежном спорте, 75% в беге и 57% в лыжных гонках. Значит, метод перспективен, но его надёжность зависит от дисциплины.
Методика позволяет отказаться от планирования тренировок «на глаз». Тренерский штаб получает цифровую карту функционального состояния каждого спортсмена. Если восстановление атлета оказывается заниженным, система предложит сократить объём работы на 15–20%, что поможет избежать травмы. Кроме того, математика рассчитывает идеальный день для выхода на пик суперкомпенсации к конкретной дате Олимпиады или чемпионата мира.
Юлия Кораблева подчёркивает: так подготовка спортивного резерва переводится на язык точных наук. По её словам, лыжные гонки, борьба или гимнастика состоят не только из пота и силы характера, это ещё и сложнейшая биомеханическая и биохимическая система, у которой теперь появилась «инструкция» на языке алгебры. В дальнейшем коллектив планирует расширить выборку и встроить модель в программное обеспечение для тренерских штабов национальных команд.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал — там еще больше важных новостей!
Читайте также
