Технология применения вспомогательных тренировочных средств для повышения скорости адаптации и специальной работоспособности спортсменов

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ* ТРЕНИРОВОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СКОРОСТИ АДАПТАЦИИ И СПЕЦИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СПОРТСМЕНОВ

В.Л. РОСТОВЦЕВ, Л.В. САФОНОВ, А.А. ГРУШИН, ВНИИФК, ФГУ ЦСП

Аннотация

В статье приводятся результаты теоретического и экспериментального обоснования технологии применения дополнительных тренировочных средств повышенной эффективности. Показано, что воздействие комфортного характера должно быть направлено на главное (лимитирующее) функциональное звено локомоторной функциональной системы и должны обеспечивать дополнительный двигательный ресурс. Такая технология позволяет достичь рекордного уровня функционирования организма и срочной адаптации и сопровождается усилением механизмов релаксации и повышением экономичности.

Abstract

In article results of a theoretical and experimental substantiation of technology of application of additional training means of the increased efficiency are resulted. It is shown, that influence of comfortable character should be directed on the main (limiting) functional part locomotive functional system and to provide an additional impellent resource. Such technology allows to achieve a record level of functioning of an organism, urgent adaptation and is accompanied by amplification of mechanisms of a relaxation and increase of profitability.

Ключевые слова: локомоторная функциональная система, релаксация, проприорецепция.

Основными задачами спортивной подготовки являются повышение специальной работоспособности и сохранение здоровья атлетов. Эти две проблемы могут быть взаимоисключающими при установке на интенсификацию тренировочного процесса. Решение этих задач заключается в разработке таких средств и методов, которые позволяют добиться срочной адаптации и одновременно способствуют усилению механизмов защиты организма атлетов от запредельного стрессор-ного влияния современных тренировочных нагрузок.

В настоящее время появились работы, в которых, в первую очередь, учитывается влияние тренировочного воздействия на здоровье спортсмена. Одним из примеров является исследование [2], а также диссертация [3], посвященные изучению тормозящих влияний центральной нервной системы (ЦНС) при физической работе и выявлению релаксационного механизма срочной адаптации. На наш взгляд, это одна из первых работ, в которой во главу угла поставлена проблема сохранения здоровья спортсмена при использовании эффективной системы повышения работоспособности.

Настоящее исследование посвящено продолжению поиска средств и методов повышения работоспособности спортсменов при условии сохранения здоровья и изучению механизмов, сопровождающих применение разработанного нами метода экспериментального моделирования (МЭМ) [5], в основе которого лежат теория функциональных систем П. К. Анохина [1] и теория искусственной управляющей среды И.П. Ра-

това [4]. При анализе положений этих теорий обнаружено, что лимитирующее двигательное звено, по И.П. Ратову, и главное функциональное звено (ГФЗ) функциональной системы, по П.К. Анохину, в рамках локомоторной функциональной системы (ЛФС) имеют одни пространственно-временные характеристики. ГФЗ вносит наибольший вклад в спортивный результат, при этом организм спортсмена наиболее напряжен и подвергнут стрессу. Адаптивные реакции организма спортсмена в этот момент составляют основу тех профессиональных изменений, которые наблюдаются при многолетней тренировке [6].

МЭМ основан на организации рекордного двигательного режима, следы ответных реакций которого составляют феномен срочной адаптации спортсмена к следующему квалификационному уровню подготовки. Такой двигательный режим достигается за счет обеспечения главного (лимитирующего) функционального звена ЛФС дополнительным двигательным ресурсом. Это становится возможным при комфортном для спортсмена уровне воздействия. Необходимость слабого дополнительного воздействия на ГФЗ обусловлена его лимитирующим характером функционирования и возможностью нанесения вреда именно этому звену, так как в условиях многолетней специальной физической подготовки именно оно наиболее напряжено и подвержено стрессу. Смысл этого воздействия состоит в повышении уровня функционирования ГФЗ за счет внутреннего резерва организма или внешних источников при применении контактных ВТС прямо-

* Вспомогательное тренировочное средство (ВТС) - дополнительное тренировочное средство, обычно не используемое в данном виде спорте, позволяющее выборочно воздействовать на отдельное двигательное звено и организм в целом при выполнении физических упражнений.

го действия и при использовании бесконтактных ВТС опосредованного** влияния. Обеспечение такого ресурса непосредственно при выполнении специального физического упражнения приводит к оптимизирующему перестроению всей ЛФС. Это согласуется с теорией П.К. Анохина об интегративной природе функционирования организма человека. Причем выявлено, что такой феномен сопровождается усилением механизмов релаксации и проприорецепции при выполнении физических упражнений. В целом применение МЭМ ведет к повышению экономичности и КПД организма спортсмена.

Методы и организация исследования

Исследования проводились в течение 1982-2007 гг., в которых участвовали члены сборных команд России по лыжным гонкам и легкой атлетике. В них приняли участие спортсмены высокого уровня (38 - МС, 11 -МСМК), 36 бегунов на средние и длинные дистанции I—II разрядов, 25 лыжников-гонщиков I разряда, 4 КМС и 3 МС. Всего в исследованиях приняли участие 117 человек.

Исследования проведены в лабораторных и естественных условиях. В лабораторных условиях использовались беговые и лыжный тредбаны. Моделями нагрузки для бега служили стандартные скорости, для лыжных гонок - специальные трассы с включением подъемов разной крутизны на субмаксимальных и соревновательных скоростях передвижения на лыжероллерах. В естественных условиях применялись передвижения на лыжероллерах и лыжах на подъемах и лыжегоночных трассах. Часть экспериментальных исследований проведены совместно с В.Д. Кряжевым, А.А. Логиновым, Е.В. Зеновским, В.Т. Николаевым, С.Л. Воробьевым, В.А. Артамоновым.

Методы исследования: пульсометрия, газометрия, высокоскоростная киносъемка, электромиография, акселерометрия, электронная фотохронометрия, динамическая электростимуляция, методы биологических обратных связей, облегчающего лидирования и статистическая обработка данных.

В результате исследований выявлено, что лимитирующими показателями в беге являются отрицательная горизонтальная составляющая ускорения общего центра масс тела в момент постановки ноги на опору и положительная вертикальная составляющая ускорения общего центра масс тела в момент отрыва ноги после отталкивания. Поэтому обеспечение дополнительного двигательного ресурса посредством зрительной информации об уровне биомеханических параметров и ЧСС в качестве биологических обратных связей (БОС) и снижения влияния силы гравитации системой облегчающего лидирования (СОЛ) для бега оказались наиболее эффективными.

Было установлено, что снижение этих параметров приводит к повышению экономичности бегового шага на стандартной скорости и росту спортивных результатов. Применение БОС привело к уменьшению отрицательного горизонтального ускорения при постановке ноги на опору, существенно снизились ЧСС, время, длина шага и результирующая ускорений тела. Уменьшились вертикальные колебания тела по сравнению с естественными вариантами бега, обнаружено снижение ЧСС и времени полетной фазы.

Спортивный результат при применении СОЛ достоверно повысился в экспериментальной группе по сравнению с контрольной. Повышение экономичности на стандартной скорости бега на 3,7% привело к повышению спортивного результата в экспериментальной группе на 5,8% в беге на 1000 м. Однако применение динамической электростимуляции (ДЭС) в беге в качестве ВТС не привело к существенным изменениям экономичности и спортивных результатов.

Лимитирующим показателем ГФЗ при передвижении на лыжах (лыжероллерах) является импульс силы, зависящий от работы главного разгибателя коленного сустава - четырехглавой мышцы бедра (m. quadriceps femoris). С помощью миниатюрного (вес 120 г) и автономного электростимулятора, находящегося на спортсмене? и устройства синхронизации подачи импульса с моментом отталкивания - главным (лимитирующим) функциональным звеном - осуществлялась электростимуляция только m. quadriceps femoris при передвижении в подъем классическим ходом.

Оказалось, что при применении ДЭС в качестве контактного ВТС прямого действия по методу экспериментального моделирования все исследуемые биомеханические, физиологические, гемодинамические, биохимические параметры стали соответствовать более высокому квалификационному уровню (см. таблицу). Скорость во время отталкивания существенно повышается. Время отталкивания палками сокращается. Сразу после постановки палок на опору спортсмен начинает отталкивание. Скорость движения рук назад по горизонтали выше. Продолжительность отталкивания руками меньше, так как спортсмен при применении ЭС больше использует ноги, что более характерно для спортсменов высокой квалификации. Нога в момент отталкивания производит большую работу, чем при обычном передвижении. Диапазон изменения углов в коленных суставах ног увеличивается. Угловая скорость разгибания ноги в коленном суставе существенно возрастает.

Оказалось, что мышцы-синергисты, активно участвующие в произведении усилий, увеличивают свою активность после стимуляции, а мышцы - антагонисты и относительно пассивные мышцы - уменьшают (рис. 1-3). Электроактивность (ЭА) стимулируемой

** Вспомогательным тренировочным средством опосредованного действия называется такое ВТС, которое позволяет воздействовать на лимитирующее звено и организм в целом за счет повышенного напряжения не лимитирующих двигательных звеньев.

-------((ЯЫ) =

четырехглавой мышцы бедра, трехглавой мышцы пле- двуглавой мышцы бедра (m. biceps femoris), пассивной

ча (m. triceps brachii) и широчайшей мышцы спины (m. при отталкивании, и стимулируемой четырехглавой

latissimus dorsi), активно участвующих в отталкивании, мышцы бедра в момент пассивной фазы скольжения -

увеличилась в следующих после ДЭС проходах. ЭА уменьшились.

Метаболические, гемодинамические и биомеханические показатели при передвижении классическим ходом на лыжероллерах обычным способом и с применением динамической электростимуляции m. quadriceps femoris

Параметры Обычный (классический) С применением динамической электростимуляции четырехглавой мышцы бедра Различие

УО2, мл/мин/кг 43,3 39,9 3,4

ЧСС, уд//мин 177,9 172,7 5,2

Электроактивность, мкВ Чо 280,0 314,1 34,1

Чс 180,1 173,5 6,6

Шо 265,2 270,2 5,0

До 225,0 218,7 6,3

То 163,5 180,0 16,5

Длина шага, м 2,16 2,30 0,14

Частота шагов, Гц 1,47 1,53 0,06

Время отталкивания, с 0,26 0,21 0,05

Время скольжения, с 0,41 0,44 0,03

Скорость, м/с 3,19 3,52 0,33

Примечания: Чо - четырехглавая при отталкивании; Чс - четырехглавая при скольжении; Шо - широчайшая при отталкивании; До - двуглавая мышца бедра при отталкивании; То - трехглавая при отталкивании.

Как видно на рис. 1, электроактивность 4-главой мышцы бедра в следующем проходе после ее стимуляции в момент отталкивания существенно возрастает на подъемах. При этом электроактивность этой же группы мышц в фазе скольжения (относительно пассивной и восстановительной фазы движения), следующей после фазы отталкивания, - снижается (рис. 2).

m 350

5

5

I зоо н

S

Ё

(О

О

Q.

В 250 О

8 10 угол подъема, град.

-Ф— после ДЭС

Рис.1. Электроактивность m. quadriceps femoris до электростимуляции и после проведения электростимуляции во время передвижения на лыжероллерах в подъемы разной крутизны в момент ее активной фазы - отталкивания.

** - Р < 0,01, * - Р < 0,05

Это же явление было обнаружено и для других мышц - антагонистов и синергистов: те группы мышц, которые в момент ДЭС находились в активной фазе отталкивания, как и стимулируемая 4-главая мышца бедра, в следующем проходе увеличивали свою активность, хотя и не подвергались стимуляции.

Те же группы мышц, которые в этот момент были в относительно пассивном положении и должны были восстанавливаться, существенно снижали свою активность. Это видно из рис. 3 на примере двуглавой мышцы бедра этой же ноги, являющейся антагонистом по отношению к стимулируемой мышце.

m

200

Б

о

m

s

£

го

о

о.

£

О)

150 -

4 6

до ДЭС

8 10 угол подъема, град.

после ДЭС

Рис. 2. Электроактивность m. quadriceps femoris до электростимуляции и после проведения электростимуляции в момент ее пассивной фазы -скольжения

1

0 4 6 8 10

угол подъема, град.

— * -  до ДЭС ♦ после ДЭС

Рис. 3. Электроактивность m. biceps femoris до электростимуляции и после проведения электростимуляции m. quadriceps femoris, являющейся для последней мышцей - антагонистом

Заключение

Теоретические и практические исследования показали эффективность следующей технологической последовательности применения ВТС:

1. Биомеханическая экспертиза специального физического упражнения.

2. Определение главного (лимитирующего) функционального звена и параметрического критерия его эффективности.

Лите

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975. - 447 с.

2. Высочин Ю.В., Денисенко Ю.П. Современные представления о физиологических механизмах срочной адаптации организма спортсменов к воздействиям физических нагрузок // Теория и практика физической культуры. - 2002. - № 7. - С. 2-6.

3. Денисенко Ю.П. Миорелаксация в системе подготовки футболистов: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. -М., 2007. - 47 с.

4. Ратов И.П. Исследование спортивных движений и возможностей управления изменениями их характеристик с использованием технических средств: Ав-тореф. дис. . д-ра пед. наук. - М., 1972, - 45 с.

3. Выбор ВТС для воздействия на ГФЗ (и организм в целом) прямыми или опосредованными слабыми возмущениями.

4. Организация двигательного режима, позволяющего обеспечить дополнительный внутренний или внешний ресурс ГФЗ непосредственно в ходе выполнения соревновательного упражнения.

Результаты экспериментов подтвердили гипотезу о достижении рекордного уровня функционирования и срочной адаптации при соблюдении разработанной технологии. При этом характер рекордного функционирования имеет сбалансированную природу ответных реакций всего организма. Это обусловлено интегративной природой физиологических систем, доказанной П.К. Анохиным. Кроме того, достижение рекорда не влечет повышение напряженности функционирования лимитирующего звена в связи с обеспечением ему дополнительного двигательного ресурса. Это позволяет избежать травм и других патологий [7] при напряженной мышечной работе.

Обнаруженные эффекты усиления реципрокного (сочетанного) взаимодействия работы мышц [8] и механизмов релаксации во время выполнения физических упражнений при применении ВТС подтверждают современные представления о преимущественной роли тормозящих влияний ЦНС по сравнению с возбуждающими [2, 3].

5. Ростовцев В.Л. Эффективность и технология применения нестандартных тренировочных средств в спортивной подготовке // Вестник спортивной науки. - 2007. - № 3. - С. 8-14.

6. Ростовцев В.Л. Изменение физиологических показателей организма элитных спортсменок под воздействием многолетнего специфического метаболизма физических нагрузок //Теория и практика физической культуры. - 2008. - № 1. - С. 24-28.

7. Уилмор Дж., Костилл Д. Физиология спорта. -Киев: Олимпийская литература, 2001. - 503 с.

8. Физиология мышечной деятельности: Учеб. для институтов физ. культуры / Под ред. Я.М. Коца. - М.: ФИС, 1982. - 347 с.

СЙ

1