Понятие «высшая нервная деятельность» (ВИД) в физиологию введено И.П. Павловым, заменившим прежний термин «психическая деятельность». ВНД присуща всем организмам, обладающим нервной системой. В основе ВНД лежит взаимодействие условных и безусловных рефлексов, к которым у человека добавляется вторая сигнальная система.

В качестве основных свойств нервной системы И.П. Павлов рассматривал силу возбуждения и торможения, их уравновешенность и подвижность. Их различное сочетание позволило выделить в организме четыре основные типа ВНД, общие для человека и животных.

По силе нервных процессов все организмы были разделены на сильных и слабых, по уравновешенности – на уравновешенных и неуравновешенных, а по подвижности – на подвижных (живых) и инертных (спокойных).

Оказалось, что их комбинации позволили выделить типы, соответствующие четырем темпераментам, описанным более 2 тыс. лет назад врачом Древней Греции Гиппократом (460–312 до н. э.). Согласно античным представлениям, поведение человека и его реакции на болезнь определяют основные «соки тела»: кровь – сангвис. (sangvis), слизь – флегма (phlegma), желчь – холе (chole) и черная желчь – мелан холе (melan chole). Отсюда Гиппократ выделил индивидов с преобладанием горячей крови – энергичных сангвиников, холодной слизи – медлительных флегматиков, едкой желчи – вспыльчивых холериков и испорченной желчи – грустных меланхоликов.

Итак, можно выделить следующие четыре типа ВНД и соответствующие им темпераменты.

Тип сильный неуравновешенный (холерик). Характеризуется сильным процессом возбуждения и более слабым процессом торможения, поэтому легко возбуждается и с трудом затормаживает свои реакции. Однако в процессе тренировки способен развивать недостаточное торможение.

Тип сильный уравновешенный подвижный (сангвиник). Отличается сильными, уравновешенными и высоко подвижными процессами возбуждения и торможения. Легко переключается с одной формы деятельности на другую, быстро адаптируется к новой ситуации.

Тип сильный уравновешенный инертный (флегматик). Имеет сильные и уравновешенные процессы возбуждения и торможения, но мало подвижный – медленно переключающийся с возбуждения на торможение и обратно. Долго засыпает и просыпается, с трудом переходит от одного вида деятельности к другому, зато вынослив при длительной работе. Медленно, но прочно адаптируется к необычным условиям внешней среды.

Тип слабый (меланхолик). Характеризуется слабыми процессами возбуждения и торможения, с некоторым преобладанием тормозного процесса, мало адаптивен, подвержен неврозам.

Описанные четыре типа ВНД представляют собой лишь крайние проявления особенностей нервной системы, между которыми может быть множество переходных типов.

Для человека И.П. Павлов выделил специфические типы ВНД: 1) «мыслительный» – с преобладанием второй сигнальной системы (слова видимого, слышимого, написанного, произносимого); 2) «художественный» – с преобладанием «первой сигнальной системы (непосредственных раздражителей внешней или внутренней среды организма). Среди взрослых людей количество лиц с преобладанием второй сигнальной системы составляет около половины населения. Около 25 % составляют лица с преобладанием первой сигнальной системы и примерно 25 % – лица, имеющие равновесие обеих систем. Соответственно этим типам, в настоящее время различают две основные формы интеллекта человека: невербальный интеллект, отражающий природные возможности индивида манипулировать с непосредственными (особенно зрительно-пространственными) раздражителями, и вербальный интеллект, отражающий способность манипулировать со словесным материалом.

Дальнейшее развитие представлений об индивидуально-типологических свойствах нервной системы показало чрезвычайную их сложность и необходимость вести научные поиски при тесном содружестве морфологов, физиологов, клиницистов, педагогов и психологов.

В психологической литературе особенно следует отметить работы школы Б.М. Теплова – В.Д. Небылицина и их последователей, составившие основу нового научного направления – дифференциальной психофизиологии. Эта дисциплина посвящена изучению естественно-научных основ индивидуально-психологических различий, а термин «дифференциальная психофизиология» был предложен В.Д. Небылициным в 1969 г.

В.Д. Небылициным были сформулированы новые свойства нервной системы: динамичность (понимаемая как скорость образования условных рефлексов, или обучаемость), и лабильность – скорость возникновения и прекращения нервного процесса в единичных актах реагирования. Им была предложена оригинальная структура свойств нервной системы: первичные свойства – сила, динамичность, подвижность и лабильность, и вторичные – уравновешенность возбуждения и торможения по каждому из указанных первичных свойств. Кроме того, было создано новое представление о слабом типе как о высокочувствительном, чутко реагирующем на слабые раздражения, но не переносящем сильные воздействия. Человек слабого типа более чувствительный, он получает за тот же промежуток времени больше информации, чем человек сильного типа и соответственно раньше устает.

В настоящее время, на основе идей П.К. Анохина о функциональной системе нервных центров, осуществляется системный подход к изучению типологических особенностей человека (Русалов В.М., 1979; и др.). Различные свойства нервной системы выражаются через характеристики функциональных систем: сила – устойчивость комплекса нервных центров, динамичность – быстрота формирования новой функциональной системы, подвижность – скорость смены функциональных систем. Особое значение приобретают междисциплинарные и полифункциональные исследования, преимущественное внимание уделяется изучению деятельности мозга как органа с самым высоким использованием генетической информации.

Уже в первые дни и месяцы жизни у детей проявляются различия в вегетативных и эмоциональных реакциях, общей двигательной активности, актов сосании. Однако типология организма еще не сформирована, сведения о ее развитии до 3-летнего возраста противоречивы. Можно отметить, что все дети имеют слабые нервные процессы, особенно внутреннее торможение. У них очень высока чувствительность к внешним раздражениям, и внешнее торможение легко подавляет все условные рефлексы. Стереотипы очень прочны и в результате низкой подвижности с трудом поддаются переделке. Особенно это относится к знакомым лицам, привычной обстановке.

На протяжении периода с 5 до 7 лет значительно возрастают сила и подвижность нервных процессов. Угашение дифференцировок вырабатывается в 2 раза быстрее, чем у детей 3–5 лет, а внешнее торможение при ориентировочной реакции меньше влияет на условные рефлексы. Это период формирования всех основных свойств нервной системы.

В возрасте 7-10 лет все свойства нервной системы уже достигают характерных особенностей взрослого организма. Хотя выявление типологических различий у детей все еще сложнее, чем у взрослых, сделаны попытки классификации типов ВНД у детей с учетом соотношения активности корковых и подкорковых структур, роли первой и второй сигнальных систем. Выделены следующие четыре типа ВНД у детей.

Сильный уравновешенный, оптимально возбудимый, быстрый тип. Дети этого типа быстро образуют и прочно сохраняют положительные и отрицательные условные рефлексы, имеют хорошо развитую речь. Кора больших полушарий у них четко контролирует безусловные реакции.

Сильный уравновешенный, медленный тип. Условные рефлексы у детей этого типа медленнее образуются и дольше восстанавливаются после угашения. Безусловные рефлексы и эмоциональные реакции у них находятся под выраженным корковым контролем. Эти дети могут устойчиво выполнять сложные задания, хорошо обучаются речи, но их речь несколько замедленна.

Сильный неуравновешенный, повышенно возбудимый, безудержный тип. У детей этого типа имеется недостаточность тормозного процесса. Подкорковые реакции у них сильно выражены и не всегда контролируются корой. Условные рефлексы неустойчивы. Вследствие этого их поведение отличается нестабильностью, эмоциональной возбудимостью и неустойчивостью, частыми проявлениями аффектов, вспыльчивостью. Речь у них быстрая, с отдельными выкрикиваниями.

Слабый тип с пониженной возбудимостью. Условные рефлексы у детей этого типа образуются медленно и быстро затормаживаются. Эти дети легко утомляются при длительной и сложной работе, плохо адаптируются к новым условиям.

Исследованиями морфологов, физиологов, педагогов и психологов было установлено, что сенситивным периодом развития речи являются первые 2–3 года жизни ребенка. К 3-летнему возрасту в основном заканчивается анатомическое созревание речевых областей мозга, ребенок осваивает базовые грамматические формы родного языка и большой словарный запас. Дети, выросшие по воле случая среди животных (волков, обезьян, медведей, тигров) и пропустившие этот сенситивный период, практически не способны впоследствии овладеть речью и более того – даже выжить в человеческом обществе. Как правило, они погибают до наступления детородного возраста. Например, две девочки примерно 7 и 11 лет (Амала и Камала) были воспитаны волками и найдены в индийских дебрях. Камала научилась стоять за 2 года, ходить – за 6 лет, говорить 6 слов – за 4 года, 45 слов – за 7 лет. К 17-летнему возрасту ее умственное развитие соответствовало 4-летнему ребенку. Среди людей она прожила всего 10 лет. Так что прекрасные сказки о Маугли, выросшем в волчьей стае, и Тарзане, выросшем среди обезьян, которые благополучно вернулись в человеческое общество, оказываются лишь мифами.

В процессе формирования речи (и соответствующих отделов мозга) особую роль играет двигательная активность ребенка. Мышечные ощущения примешиваются ко всем другим ощущениям (зрительным, слуховым и др.). Они сопровождают осязательные ощущения при ощупывании и хватании предметов, возникают при прослеживании глазом движущихся предметов в поисковых движениях глаз, при поворотах головы в сторону звуковых сигналов, при настройке мышц гортани на тональность слышимого звука и т. п.

Информация от мышечных рецепторов усиливает все другие ощущения и помогает их синтезу. Таким образом, двигательная проекционная область коры является зоной, в которой на ранних этапах онтогенеза (когда еще недоразвиты третичные поля) объединяются нервные импульсы различных сенсорных систем и которая способствует развитию словесных обобщений. Кроме того, важно, что корковые моторные центры речи находятся в непосредственной близости к центрам мышц, управляющих движениями кисти и пальцев. А эти мышцы относятся к числу наиболее легко управляемых: их двигательные единицы содержат наибольшее число произвольно управляемых – 70–74 % против 55–62 % ДЕ мышц плечевого и локтевого сустава и против 31–41 % управляемых ДЕ мышц ноги. Этим объясняется высокая значимость как общей двигательной активности ребенка, так и главным образом движений рук (мануальных движений) в становлении второй сигнальной системы и общем развитии организма.

Как показали исследования, у детей 3–4 лет реакции на непосредственные раздражители превалируют над словесными влияниями, у детей 5–5,5 лет, хотя и выработались реакции на слова, но первосигнальные раздражители все еще оказываются сильнее, а у детей 6 лет в 60 % проб уже начинают доминировать реакции на слова. Преобладающее значение второй сигнальной системы (близкое к тому, что имеется у взрослых) проявляется примерно к 10 годам. Однако на протяжении переходного периода, связанного с половым созреванием (с 11–13 лет у девочек и с 13–15 лет у мальчиков), вновь наблюдается ослабление ее влияния. В этот период скорость выработки условных рефлексов на непосредственные раздражители снова возрастает, а на словесные – замедляется. Лишь через 1,5–2 года (к 15–17 годам) устанавливается прочное соотношение сигнальных систем, характерное для типологии взрослого индивида. В целом, формирование устойчивых типологических особенностей человека продолжается вплоть до 16–18 лет.

Индивидуально-типологические особенности человека определяют характер его поведенческой деятельности, в том числе различия спортивной деятельности.

При изучении типологических особенностей адаптации человека к условиям внешней среды В.П. Казначеевым (1984) все население было классифицировано на группы спринтеров и стайеров, а также промежуточную группу (миксты). Спринтеры в спортивном аспекте характеризуются способностью выполнять кратковременные нагрузки максимальной мощности, в медицинском плане – предрасположенностью к острым формам заболеваний, в психологическом плане – склонностью к эмоциональным стрессам. Они быстро адаптируются к экстремальным условиям среды (Крайний Север, Дальний Восток), но вскоре покидают эти места. Стайеры в спортивном отношении более выносливы к длительной, монотонной работе; отличаются предрасположенностью к хроническим формам заболеваний; дольше адаптируются к необычным условиям среды, но длительнее сохраняют там работоспособность.

При адаптации спортсменов к физическим нагрузкам отмечают различные типы индивидуальных реакций вегетативных и соматических систем: с усиленной реакцией сердечно-сосудистой системы на нагрузку – гипертонический тип; с умеренной реакцией – гипотонический тип; с разной способностью нервной системы к тормозно-релаксационным реакциям.

Свойства нервной системы признаются в качестве лимитирующих факторов, особенно в ситуационных видах спорта.

Их учет весьма важен при подборе игроков в командных видах спорта (волейбол, футбол и др.).

Высококвалифицированные спортсмены в своем большинстве (около 80 %) относятся к сильному типу нервной системы. Однако спортсмены, специализирующиеся в разных видах спорта, характеризуются значительными типологическими различиями. Так, например, среди высококвалифицированных волейболистов преобладающим типом ВНД являются сангвиники и практически отсутствуют флегматики, а среди велосипедистов-шоссейников, наоборот, основным типом ВНД являются флегматики и значительно меньше сангвиников.

У спортсменов преобладание второй сигнальной системы отмечается в 76 % случаев, что гораздо выше, чем у нетренированных лиц – 57 %. Спортсмены с инертными нервными процессами и высокой тревожностью медленно на первых порах осваивают двигательные навыки. Эффективность тренировочной и соревновательной деятельности ниже у спортсменов со слабой нервной системой, они плохо переносят частые выступления на соревнованиях.

По-разному происходит распределение сил на дистанции у различных спортсменов – велосипедистов, лыжников, конькобежцев. Первую половину дистанции быстрее проходят спортсмены со слабой нервной системой, но с высокой ее подвижностью – они создают задел во времени. Вторую половину дистанции быстрее проходят спортсмены с сильной, но инертной нервной системой, способные терпеть трудности. Аналогично этому, волейболисты с сильной нервной системой лучше проводят концовку соревновательной встречи, чем спортсмены со слабой нервной системой.

Различные типологические свойства нервной системы являются врожденными задатками, из которых при определенных условиях развиваются конкретные способности индивидуумов. Для максимального проявления своих способностей человек случайным образом или сознательно выбирает наиболее адекватные приемы и способы деятельности, а в спорте – стиль соревновательной деятельности, который обусловливает тактику ведения спортивной борьбы. Так, в спортивных единоборствах и спортивных играх различают атакующий (нападающий), контратакующий (защитный) и комбинированный стиль. Спортсмены с различным стилем имеют существенные различия по временным параметрам деятельности, эффективности решения тактических задач, психофизиологическим особенностям и по характеру взаимосвязанной активности в коре больших полушарий.

Спортсмены, предпочитающие атакующую манеру ведения спортивной борьбы, имеют существенно более короткие величины времени сенсомоторной реакции, большую точность реакции на движущийся объект, меньшее время принятия решения и короткую общую длительность рещения тактических задач, более высокие показатели теппинг-теста. Они отличаются более низкими показателями в словесном тесте Г. Айзенка. При обучении с электромиографической обратной связью у них менее выражен прирост способности к управлению мышечными усилиями. Характерной для них является более экономная и асимметричная (преобладающая в левом доминантном полушарии) корковая система взаимосвязанной активности, в которую входят преимущественно зрительные и моторные проекции и нижнетеменные ассоциативные зоны коры (ответственные за афферентный синтез и пространственную организацию движений) – условно «система восприятия». Все это позволяет отнести их к «художественному» типу (по И.П. Павлову).

Спортсмены, использующие контратакующую манеру ведения спортивной борьбы, имеют относительно большие временные параметры простой двигательной реакции, принятия решения и общей длительности решения тактических задач, большую стабильность двигательных реакций, большую быстроту оперативного мышления, больший объем и устойчивость внимания, более высокие коэффициенты интеллектуальности в словесном тесте. Они характеризуются более обширной и симметричной корковой функциональной системой взаимосвязанной активности, в которой существенную роль играют переднелобные ассоциативные области коры, осуществляющие прогноз будущей ситуации, логическую обработку информации, программирующие и контролирующие движения – условно «система принятия решения». При обучении с ЭМГ-обратной связью у них более успешно совершенствуется мышечное чувство и точность воспроизведения заданных усилий. Этих спортсменов можно отнести к «мыслительному» типу.

Дифференцированный подход к тренировочному процессу спортсменов с различным стилем соревновательной деятельности требует разных педагогических приемов: преимущественного использования методов показа, наглядности, прочувствования движения, срочной информации при обучении спортсменов атакукующего (нападающего) стиля и методов рассказа, инструкций, словесных отчетов для спортсменов контратакующего (защитного) СТИЛЯ.

При подготовке юных спортсменов важно уже на начальном этапе правильно определить адекватный для них стиль ведения спортивной борьбы. Например, при определении у юных волейболисток 11–14 лет комплекса психофизиологических показателей были выделены две группы, включающие преимущественно спортсменок, более способных к нападающим действиям и к роли связующих (рис. 74).

Практика спорта показывает, что выбор неадекватного для спортсмена стиля является лимитирующим фактором, не только замедляющим рост спортивного мастерства, но и не дающим возможности достичь наивысших результатов в избранном виде спорта.

Множество функций в организме протекает с периодическими изменениями. На эти периоды влияют как внутренние ритмические процессы, так и факторы внешней среды. К внутренним синхронизаторам относятся ритмы электрической активности мозга (например, альфа-ритм ЭЭГ с частотой около 10 колеб./с – «биологические часы» мозга), частота сердцебиения и дыхания, периодика пищеварительных процессов и эндокринных функций и пр. К внешним синхронизаторам относят периодические изменения температуры, освещенности, колебания магнитного поля земли, атмосферного давления и др. Они связаны с космическими явлениями (фазами луны, активностью солнца, расположением планет и пр.).

В организме человека ведущую роль в регуляции биоритмов играют функции гипоталамуса и эпифиза. В период внутриутробного развития ритмы плода всегда синхронизируются с биоритмами матери.

Суточные биоритмы наиболее знакомы человеку (рис. 75). Они формируются к концу третьей недели жизни ребенка. В целом, многие органы и системы организма наиболее активны днем (около 16 часов) и наименее деятельны ночью (около 4–5 часов). В зависимости от времени суток варьируют также смертность человека (наибольшая около 4 часов), чувствительность к лекарствам, рентгеновским облучениям и другим воздействиям, что учитывается в хронотерапии.

Среди населения по индивидуальным типам суточных биоритмов различают людей, имеющих наибольшую активность функций и наибольшую работоспособность в утренние часы – с 9 до 13 часов (рис. 76), называемых «жаворонками» (их около 20–25 %); наиболее активных вечером с 21 часа до 1 часа ночи – «сов» (около 30–40 %) и активных в течение всего дня – аритмиков (около 50 %).

Наличие этих биоритмов оказывает влияние на спортивную деятельность. Спортсмены с утренним типом суточного цикла более эффективно тренируются и лучше выступают на соревнованиях в утренние часы, а спортсмены с вечерним типом – в вечернее время.

При различных экстремальных воздействиях и тяжелых состояниях возникает рассогласование периодичности функций – де-синхроноз (при действии алкоголя, наркотиков, болезнях, смене часовых поясов, перетренированности спортсменов).

При смене часовых поясов происходит постепенная перестройка суточных биоритмов, для чего требуется 1–2 недели. У женщин-спортсменок эта перестройка происходит быстрее, чем у мужчин-спортсменов, у юных спортсменов 14–16 лет быстрее, чем у взрослых спортсменов.

Обнаружено, что у многих спортсменов доминируют недельные и двухнедельные биоритмы – по показателям минутного объема дыхания, частоты сердцебиения, PWC₁₇₀, температуре и массе тела, энергетическому обмену, что является основой планирования микроциклов тренировочного процесса.

К околомесячным биоритмам (18–37 суток) можно отнести специфический биологический цикл женского организма – овариально-менструальный цикл – в среднем 28 дней, связанный с фазами лунного цикла, а также широко известные «флиссовские» биоритмы – физический, эмоциональный и интеллектуальный (рис. 77).

Физический ритм (с периодом 23 дня) связан с колебаниями работоспособности, энергии организма; эмоциональный ритм (28 дней) – с изменениями настроения, реактивности организма; интеллектуальный (33 дня) – с переменами умственной работоспособности, сообразительности, памяти. Переходы от наивысших проявлений этих функций к наименьшим через нулевую линию являются самыми тяжелыми для организма. Это так называемые Крит и чес к и е дни, когда проявляется нестабильность и возможны нарушения соответствующих функций. В среднем критические дни одного из указанных трех циклов происходят примерно 1 раз в 6 дней, совпадения критических дней двух циклов (двойные критические дни) – 6 раз в году, а тройные – 1 раз в году (это самый опасный день). Чем выше уровень тревожности у человека, тем ярче проявляются околомесячные биоритмы. У спокойных, уверенных в себе людей амплитуда периодических колебаний функций выражена гораздо меньше.

На работоспособность человека большое влияние оказывают сезонные, годичные биоритмы, особенно снижая его возможности во время полярной ночи в Заполярье, при резких колебаниях климата на Дальнем Востоке.

Большой статистический материал накоплен по изменению состояния здоровья и результативности спортивной деятельности на протяжении многолетних биоритмов (рис. 78). При этом выявлены достоверные их половые различия. У высоко-квалифицированных женщин-спортсменок основные достижения на чемпионатах мира и Олимпийских играх имеют колебания с периодом 2 года, а у мужчин-спортсменов – с периодом 3 года (Шапошникова В.И., 1984).

А – у 16 легкоатлеток – призеров Олимпийских игр 1980 г. в беге на 400, 800 и 1500 м; Б – у 67 сильнейших метателей мира (по: В.И. Шапошникова, 1984)

Знание индивидуальных особенностей и половой дифференциации биоритмов необходимо педагогу и тренеру для рационального планирования процесса спортивной тренировки и составления длительных прогнозов в спорте. Их учет в тренировочном процессе не только позволит наиболее эффективно адаптировать спортсмена к нагрузке и получить высокие результаты, но и сохранить при этом здоровье и долголетие спортсмена.