СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ «ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ» НАПИТКОВ.
ВЛИЯНИЕ ПРИЕМА «ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ» НАПИТКОВ НА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ УТОМЛЕНИЯ.
В.П. Нужный*,
Ю.Д. Пометов*, А.В. Ковалева**, А.Н. Мартюшов***, И.В. Демешина*
*Российский НИИ Здоровья
**Московский Городской
Психолого-педагогический Университет
***Государственный Научный Центр социальной и
судебной психиатрии им. В.П. Сербского
Резюме
В статье рассматриваются различные
аспекты влияния «энергетических» напитков на человека в состоянии утомления,
вызванного непрерывной 8-часовой работой на
компьютерном автосимуляторе. Для компенсации утомления применяли три вида
«энергетических» напитков: «Bulldozer II», Non Stop, Red Bull и плацебо. Использовали метод
двойного слепого контроля. Показано, что непрерывная работа на автосимуляторе
вызвала состояние утомления по субъективным ощущениям испытуемых и по результатам физиологических и психофизиологических
тестов. Прием «энергетических» напитков привел к компенсации состояния
утомления, как по субъективным оценкам, так и по объективным показателям
контрольных «гонок» на автосимуляторе, состояния сердечно-сосудистой системы в
покое и при функциональных тестах (ортостатическая проба и дозированная физическая
нагрузка), а также по показателям вертикальной устойчивости в
стабилометрическом исследовании. Напитки «Bulldozer II» и Non-Stop приводят к выраженному улучшению
выполнения испытуемыми сложной операторской деятельности, а также к улучшению
интегральных психомоторных функций в состоянии утомления.
Основным фактором, лимитирующим
работоспособность оператора (в том числе водителя автомобиля), является
развивающееся в процессе деятельности физическое и психическое утомление.
Проблеме утомления посвящено большое количество исследований. В основном они
направлены на оптимизацию различных сторон жизни и деятельности человека,
обеспечивающих максимальную эффективность и надежность его работы. Как
известно, состояние утомления может проявляться снижением «уровня
функционального состояния человека»: появлением вялости (особенно при
монотонной деятельности), парадоксально сочетающимся с повышением уровня
активации организма вплоть до возбуждения, раздражения, аффективными реакциями.
Поэтому при изучении явления утомления и возможных методов его профилактики и
коррекции особое место занимает вопрос достижения оптимального уровня
работоспособности человека при высокой интенсивности умственной и физической
нагрузки [1].
Для
быстрого и кратковременного повышения работоспособности некоторые водители
транспортных средств принимают тонизирующие или
психостимулирующие средства, содержащие
кофеин (чай, кофе, тонизирующие напитки). Однако прием психостимулирующих
средств имеет ряд ограничений из-за того, что
их поступление в организм может вызвать не только стимуляцию
работоспособности, но и парадоксальное её снижение вплоть до угнетения [2, 3].
Существует, однако, группа веществ растительного или животного происхождения не
имеющих подобных эффектов, они относятся
к биологически активным добавкам (БАД)
к пище. Многие из БАДов содержат вещества тонизирующего и адаптогенного действия, которые повышают
защитные силы организм, общую устойчивость, физическую и умственную
работоспособность, уменьшают отрицательное воздействие внешней среды и стрессов
[4, 5]. В последнее время все больше
людей употребляют различные биологически активные добавки к пище с самыми
разными целями [6], в том числе и для повышения физической и умственной
работоспособности [5].
Целью настоящей работы
явилось исследование психофизиологических эффектов энергетических напитков у
людей в состоянии утомления, вызванного длительной работой на автотренажере.
МАТЕРИАЛЫ И
МЕТОДЫ
При проведении
исследования изучались три вида коммерческих «энергетических» напитков: Red Bull, Non Stop и Bulldozer. В качестве контрольного напитка
(«плацебо») использовали смесь минеральной воды Нарзан и яблочного сока в
равных долях (150+150 мл). Объем всех
напитков был одинаков– 0.33 л.
Напитки Red Bull и Non Stop содержали химически чистый кофеин в
концентрации 32 мг и 43 мг в 100 мл напитка соответственно, а напиток в виде
порошка Bulldozer II содержал 12 мг природного кофеина в 100 мл. Помимо кофеина
«энергетические» напитки содержали комплекс витаминов и биологически активных
веществ, среди которых основными были таурин и глюкуронолактон (Red Bull), экстракт гуараны, лимонника
китайского и женьшеня (Non Stop), каприм (экстракт гребней
винограда), экстракт зеленого чая, лимонника и черники (Bulldozer II).
Моделирование утомления
и оценка эффективности вождения
Состояние утомления
моделировали длительной непрерывной 8-часовой работой на компьютерном автотренажере. Для оценки
степени утомления и его вероятной компенсации
«энергетическими» напитками проводили контрольные гонки, во время
которых определяли среднюю скорость или время прохождения «трассы» и степень
(суммарный коэффициент) «повреждения автомобиля» к концу «заезда, которая
свидетельствовала об ошибках при выполнении задания. Все испытуемые на каждом
из этапов эксперимента проходили одинаковый маршрут, на одинаковой «модели
автомобиля», с одной и той же схемой управления. Кроме того, моделировались
шумовые и вибрационные ощущения, сопровождающие управление автомобилем.
По ходу испытаний
участники через 5 часов и через 6.5 часов вождения принимали тонизирующие
напитки: Red Bull, Non-Stop, «Bulldozer II» (порошок) и нейтральный напиток
(плацебо). При
этом на каждом этапе испытаний для определения возможных эффектов действия
применявшихся напитков, были использованы методы субъективной и объективной
оценки испытуемых.
Метод субъективной
оценки состояния испытуемых
Для
самооценки состояния испытуемым до начала исследования, в состоянии утомления
после 5-тичасового вождения и после приема напитков предлагалось ответить на
вопросы двух анкет. Первая из них была направлена на выявление жалоб (в баллах
от 1 до 5) на самочувствие, и содержала следующие шкалы: общее самочувствие,
мышечная усталость, усталость глаз, головокружения, головная боль,
работоспособность, нервное напряжение, желание прекратить игру. Вторая анкета
содержала разделы о субъективной оценке скорости наступления эффекта от
напитка, продолжительности его действия и выраженности действия напитка.
Исследования
проводили с использованием компьютерного аппаратно-программного комплекса
оценки психофизиологического состояния человека «ТОНУС» [7, 8], в том числе:
теппинг-теста, треморометрии,
времени простой зрительно-моторной реакции, времени реакции выбора (на зрительный раздражитель),
критической частоты световых мельканий (КЧСМ), оценки кратковременной (оперативной)
памяти на геометрические фигуры, теста на переключение внимания.
1. Испытуемые выполняли активную
ортостатическую пробу [9]. Сначала регистрировали исходные параметры в
положении сидя. Затем испытуемый 10 минут пребывал в горизонтальном положении
на кушетке, по команде самостоятельно вставал и в течение 10 последующих минут
находился в положении стоя. Дважды в горизонтальном положении и на 1, 3, 5, 7 и
10 минутах стояния определяли основные параметры кровообращения: частоту
сердечных сокращений и артериальное давление на автоматическом измерителе
давления «МХ2/НЕМ 732» (Япония).
2. Стабилометрическое
исследование проводили с помощью клинической стабилометрической системы
производства фирмы МБН (РФ), представляющей собой измерительную платформу,
оснащенную высокочувствительными датчиками давления, дополнительным монитором
на штативе (на уровне глаз испытуемого) и интерфейсом для персонального
компьютера [10, 11]. Для оценки вертикальной
устойчивости был использован тест Ромберга. Регистрировались следующие
показатели: длина пути перемещения центра давления тела (мм), скорость
перемещения центра давления (мм/сек), площадь полигона, описанного
статокинезиограммой (мм2). Для последующего
анализа использовали интегральный показатель – коэффициент Ромберга (результат
деления величины площади полигона статокинезиограммы при измерении с открытыми
глазами на величину того же параметра, измеряемого с закрытыми глазами).
3. Измеряли артериальное
давление и частоту сердечных сокращений при дозированной физической и психофизической (автосимулятор) нагрузке.
До начала исследования и после окончания испытаний производилась оценка
физической работоспособности испытуемых на велоэргометре фирмы Kettler. В положении сидя испытуемый
выполнял стандартную работу мощностью 240 кгм/мин (40 Вт) в течение 5 минут,
при этом регистрировалась частота сердечных сокращений и каждую нечетную минуту
- артериальное давление.
Статистический анализ
Производили с помощью пакета программ STATISTICA 6.0. for Windows (компания StatSoft).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Субъективная оценка состояния испытуемых
В результате 5-тичасовой нагрузки («гонки»
на автосимуляторе) у испытуемых развилось состояние,
характеризующееся рядом статистически значимых отличий от фонового состояния -
произошло достоверное снижение количества баллов по шкале «Общее самочувствие»
(p<0.001), а
также появились признаки мышечной усталости, усталости глаз, снизилась работоспособность,
появилось желание прекратить игру. Все эти признаки можно расценивать как
наступление утомления. Существенно вырос
суммарный бал негативных изменений: 0,92 - фон, 4,43 – утомление; p<0.001.
Эффект
от приема исследованных «энергетических» напитков по данным анкет почувствовали
все испытуемые. Согласно их отчетам эффект проявлялся в улучшении общего
самочувствия, внимания, появлении ясности мышления, устранении мышечного
дискомфорта, утомления глаз, появлении бодрости, уменьшения сонливости. Все
добавки начинали действовать в интервале от нескольких минут до получаса. По
продолжительности сохранения эффекта после приема напитка «Bulldozer II» и Non Stop примерно одинаковы - эффект
сохранялся около 1 часа. Эффект напитка Red Bull длился дольше (после повторного
приема - до 6 часов). Степень выраженности эффекта после первого приема
наиболее высока при употреблении напитка Red Bull, однако, для других добавок
выраженность эффекта возрастала в результате второго приема. Следует отметить,
что после приема напитков Non Stop и Red Bull двое испытуемых отмечали следующие
негативные проявления: «заторможенность мысли и действия», «голова соображает
хуже, но действия выполняю четко».
Анализ результатов
анкетирования показал, что достоверное улучшение общего самочувствия
происходило на фоне приема напитка Red Bull по сравнению с плацебо (р=0,009), а также на уровне тенденции (p<0,1) общее самочувствие
улучшалось в конце испытаний в результате приема напитков Non Stop и Red Bull по сравнению с плацебо.
Таким
образом, 8-мичасовая непрерывная работа на автосимуляторе вызвала ухудшение
самочувствия испытуемых, связанное с развитием выраженного утомления, как на
физиологическом, так и на психологическом уровне, а прием «энергетических»
напитков приводил к улучшению самочувствия по сравнению с нейтральным напитком
(плацебо).
Эффективность выполнения заданий на автосимуляторе
На рис. 1 показано
изменение скоростных и качественных характеристик выполнения заданий на
автосимуляторе. Средние фоновые показатели испытуемых (до приема
«энергетических» напитков) заметно
различались между собой, но статистически недостоверно. Предположительно данный
факт связан с индивидуальными различиями в исходном общем состоянии испытуемых.
Большие индивидуальные различия и, следовательно, большие значения стандартных
отклонений и стандартных ошибок измерений, сохранялись при приеме плацебо.
Прием «энергетических» напитков приводил к снижению индивидуальных разбросов и
к появлению статистически значимых отличий от показателей на фоне приема
плацебо.
Помимо субъективных
признаков утомления наблюдалось снижение качества выполнения заданий на
автосимуляторе – суммарный коэффициент «повреждений автомобиля» увеличился с
41.17 (фоновый уровень) до 55.2 при
утомлении (р=0.048).
Исходя
из данных, представленных на рис. 1, можно сказать, что все добавки, в
особенности «Bulldozer II» и Non Stop (p=0.03 и p=0.009 соответственно) положительно
влияют на время прохождения трассы контрольной гонки (уменьшают его).
При этом суммарный
коэффициент «повреждения автомобиля» (СКПовр) в конце исследования заметно и
достоверно уменьшался («Bulldozer II» , p=0.048, Non Stop, p=0.015, Red Bull, p=0.01) по сравнению с плацебо.
Полученные
результаты позволили заключить, что при приеме тонизирующих напитков
одновременно происходит и увеличение скорости прохождения трассы, и уменьшение
количества «повреждений автомобиля», то есть улучшение и скоростных, и
качественных показателей эффективности «вождения» (операторской деятельности).
По сравнению с фоновыми
значениями, состояние утомления характеризовалось достоверным снижением объема
оперативной памяти (78% - фоне, 66.3% - при утомлении, р=0.014).
Другие психофизиологические характеристики, измеренные аппаратно-программным
комплексом «ТОНУС», достоверно не изменились по сравнению с фоном.
Прием напитка Non Stop привел к достоверному укорочению
времени реакции выбора по сравнению с плацебо (321,5 мс - плацебо, 271,2 мс - Non Stop,
p=0.03).
Вертикальная
устойчивость (стабилометрическое исследование)
На рис. 2 показаны
фоновые значения коэффициента Ромберга (до начала испытаний и без приема
напитков) и в конце исследований (после утомления в результате 5-тичасовой
работы и приема «энергетических» напитков). На правом графике (рис.2б) видно,
что при приеме Bulldozer II и Red Bull происходит существенное снижение
коэффициента Ромберга (р=0.042,
р=0.042 и р=0.058, соответственно) по сравнению с плацебо.
Полученные результаты
позволяют сделать вывод об улучшении вертикальной устойчивости при приеме
напитков Bulldozer II и Red Bull (на уровне тенденции). Данное
обстоятельство можно расценивать как признак улучшения проприоцептивной и
вестибулярной чувствительности, и, следовательно, повышения способности контролировать позу,
особенно в условиях дефицита зрительного контроля.
Гемодинамические показатели (АД и
ЧСС) во время ортостатической пробы
Проводился
анализ отклонений показателей систолического (АДс) и диастолического артериального
давления (АДд), пульсового давления (ПД) (разница между систолическим и
диастолическим АД) и ЧСС от исходных (фоновых) при приеме «энергетических»
напитков и плацебо. Отклонения систолического и диастолического давления оказались неинформативными, а
наиболее выраженные эффекты были получены при сравнении пульсового давления
(рис.3).
Оказалось,
что пульсовое давление в положении стоя под влиянием Bulldozer II и Non-Stop в целом выше, чем при приеме плацебо
(Bulldozer II приводит к повышению ПД на 1, 3, 5 и 7 минутах, а Non Stop – на 1 и 7 минутах вертикального
положения, при p<0.05) (рис.3а и рис.3б). Прием Red Bull на 3 и 10 минуте приводит к снижению
этого показателя (p<0.05), а на 5 минуте – повышает ПД (рис. 3в). Таким образом, Red Bull может снижать эффективности
вегетативной регуляции артериального давления.
Частота сердечных
сокращений во время ортостатической пробы во всех случаях возрастала по
сравнению с фоном, причем при приеме плацебо и напитка Non-Stop увеличение ЧСС было минимальным. Статистически
значимых различий между напитками и плацебо по ЧСС обнаружено не было.
Регистрация АД и ЧСС
сразу после прохождения контрольной «гонки» (в положении сидя в покое)
показали, что на фоне приема Bulldozer II произошло статистически значимое
повышение пульсового давления (p=0.022) без существенного изменения частоты пульса.
Использованные «энергетические» напитки не оказывают
существенного влияния на показатели АД и ЧСС (через 8 часов работы на
автотренажере) по сравнению с плацебо. Единственное достоверное различие
получено при анализе отклонений пульсового давления от фонового уровня. Если
при приеме плацебо после нагрузки пульсовое давление снижается на 12,2 мм
рт.ст., то после употребления Bulldozer II происходит его незначительное
повышение.
Полученные данные
согласуются с представлениями о том, что растительные препараты с адаптогенным действием обладают и небольшим
психостимулирующим эффектом. Однако последний по
выраженности и скорости развития значительно меньше, чем у психостимулирующих и
общетонизирующих лекарственных средств. Основной эффект проявляется в улучшении
работоспособности (физической и психической), уменьшении признаков утомления [12]. В то же время, он не
сопровождается признаками чрезмерного психического возбуждения. То есть,
проявление и общетонизирующего и психостимулирующего эффектов «энергетических»
напитков находится в диапазоне физиологической нормы [4].
Адаптогены, в том числе
входящие в исследованные напитки, имеют сложную химическую структуру, и их
действие нельзя объяснить за счет какого-либо одного из компонентов. Помимо
этого, при составлении смеси добавок для многих тонизирующих средств вещества
подбираются таким образом, чтобы они усиливали эффекты друг друга. Витамины,
добавляемые практически в каждый энергетический напиток, сами по себе не
вызывают повышения работоспособности, но могут рассматриваться как факторы,
способствующие процессам восстановления работоспособности, особенно в сочетании
с адаптогенами и антиоксидантами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Употребление «энергетических» напитков
испытуемыми в состоянии выраженного утомления приводит в целом к позитивным
изменениям субъективных ощущений и объективных психофизиологических параметров.
В частности, после приема «энергетических» напитков наблюдалось достоверное (p<0,001) уменьшение жалоб на
ухудшение психофизического самочувствия, связанного с состоянием утомления
(восьмичасовая непрерывная работа на автосимуляторе). Улучшение самочувствия
выражалось в снижении признаков мышечного утомления и усталости глаз.
Появлялось ощущение бодрости, ясности мышления и повышение внимания.
Получены объективные данные о
повышении качества выполнения сложной операторской деятельности при приеме
«энергетических напитков», выражавшиеся в достоверном (p<0,05) уменьшении суммарного
коэффициента «повреждений автомобиля» и скорости выполнения тестового задания
на автосимуляторе. Следует отметить и достоверное увеличение объема оперативной
памяти. Кроме того, получены данные об улучшении вертикальной устойчивости, что
выражалось в существенном (p<0,05) снижении коэффициента Ромберга.
Причем указанные позитивные изменения психофизиологических показателей отмечены
и в сравнении с фоновыми (в состоянии утомления), и по данным, полученным при
приеме плацебо.
Установлено, что после приема
напитка Bulldozer II возникает достоверная (p<0,05) компенсация одного из
гемодинамических показателей (пульсовое давление), что можно интерпретировать
как улучшение системы контроля артериального давления, разбалансированной
утомлением.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Ильин
Е.П. Оптимальные состояния человека как психофизиологическая проблема.
Психологический журнал 1981; 2(№5).
2.
Справочник
Видаль 2004 г.: Лекарственные средства России. Изд.
10-е, перераб., испр.,
доп. М.: АстраФармСервис
2003, 1488 с.
3.
Машковский М.Д. Лекарственные средства. В двух частях. Ч. 1. 12-е изд.,
перераб. и доп. М.: Медицина 1993, 688 с.
4.
Кулиненков О.С. Фармакотерапия в спортивной медицине. Справочник. М.:
Медицина 2003, 256 с.
5.
Сейфулла Р.Д. Спортивная фармакология. Справочник. М.: ИПК "Московская правда"
1999. с. 49.
6.
Clare M. Hasler. Functional
foods: benefits, concerns and challenges – a position paper from American
council on science and health . Journal of Nutrition
2002; 132: 3772-3781.
7.
Бурлачук Л.Ф., Морозов С.М.: отв.ред.
Крымский С.Б. Словарь-справочник по психологической диагностике. Киев: Наук.
Думка 1989, 200 с.
8.
Маничев С. А.,
Крылов А. А. Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии. 2-е изд.
СПб: Изд-во
«Питер» 2003, 560 с.
9.
Tomaszewski
C., Cline D.M., Whitley T.W., Grant T. Effect of acute ethanol ingestion on
orthostatic vital signs . Annals of Emergency Medicine
1995; 25: 636 – 641.
10.
Скворцов Д.В. Клинический анализ движений.
Стабилометрия. М.: АОЗТ «Антидор» 2000,
192 с.
11.
Трофимчук А. М., Войнов В. Б. Оценка состояния человека-оператора
методом компьютерной стабилографии. Материалы Третьей
региональной научно-практической конференции «Проблемы валеологии в
образовательных учреждениях Северного Кавказа» 1996.
12.
Black M.M. Micronutrient deficiencies
and cognitive functioning . Journal of Nutrition 2003;
133 (11 Suppl 2): 3927-3931.