Электрическая активность мышц верхней конечности и туловища при жиме штанги лежа атлетами разной технической подготовленности

ЛИТЕРАТУРА

1. Болотин, А.Э. Педагогическая модель военно-профессиональной подготовки подразделений внутренних войск МВД России к проведению контртеррористических операций / А.Э. Болотин, А.В. Петренко // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2014. - № 12 (118). - С. 25-30.

2. Болотин, А.Э. Показатели физической готовности офицеров-спецназовцев к проведению специальных операций / А.Э. Болотин, Н.Е. Гуков // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2015. - № 2. - С. 80-86.

3. Гуков, Н.Е. Педагогическая модель организации и проведения тренировки на развитие координации и точности движений у офицеров-спецназовцев / Н.Е. Гуков // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2015. - № 4 (122). - С. 37-41.

4. Зюкин, А.В. Педагогическая модель формирования готовности курсантов вузов ВВ МВД России к боевой деятельности, с использованием средств огневой и физической подготовки / А.В. Зюкин, А.Э. Болотин, Ю.А. Напалков // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. -2014. - № 6 (112). - С. 75-79.

REFERENCES

1. Bolotin, A.E. and Petrenko, A.V. (2014), "Pedagogical model of military vocational training of divisions of internal troops of the Ministry of Internal Affairs of Russia to carrying out counter-terrorist operations", Uchenye zapiski universiteta imeniP.F. Lesgafta, Vol. 118, No. 12, pp. 25-30.

2. Bolotin, A.E. and Gukov, N. E. (2015), " Indicators of physical readiness of the Special Forces officers for carrying out special operations", Medico-biological and social and psychological problems of safety in emergency situations, No. 2, pp. 80-86.

3. Gukov, N. E. (2015), "Pedagogical model of the organization and carrying out training on development of coordination and accuracy of movements in the Special Forces officers", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, Vol. 122, No. 4, pp. 37-41.

4. Zyukin, A.V. and Bolotin, A.E., Napalkov Yu.A. (2014), "Pedagogical model of formation of readiness of cadets of higher education institutions of VV Ministry of Internal Affairs of Russia for fighting activity, with use of means of fire and physical preparation", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, Vol. 112, No. 6, pp. 75-79.

Контактная информация: Gukov-spetsnaz@mail.ru

Статья поступила в редакцию 19.05.2015.

УДК 796.88

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МЫШЦ ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ И ТУЛОВИЩА ПРИ ЖИМЕ ШТАНГИ ЛЕЖА АТЛЕТАМИ РАЗНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ

Нина Борисовна Кичайкина, кандидат биологических наук, доцент, Глеб Александрович Самсонов, аспирант, Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П. Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург

Аннотация

Сравнивалась работа мышц верхних конечностей и туловища при выполнении жима штанги лежа атлетами разного уровня технической подготовленности. Синхронно с видеосъемкой регистрировалась электрическая активность мышц (ЭАМ): широчайшей, большой грудной, дельтовидной, длинной головки двуглавой плеча, латеральной головки трехглавой плеча. РЕЗУЛЬТАТЫ. При жиме штанги лежа наблюдается одновременная активность большинства исследуемых мышц, как при опускании, так и при подъеме штанги, что следует рассматривать как систему мышечных синергий, обеспечивающих организацию внутреннего силового поля для противодействия внешней нагрузке, а также необходимую жесткость кинематических биоцепей. ВЫВОДЫ. Различия в кинематике и динамике жима штанги у атлетов разной технической подготовки формируются в основ-

ном на базе различий в механических условиях, с которыми центральный импульс сталкивается на периферии.

Ключевые слова: техника движений, жим штанги лежа, электрическая активность мышц верхней конечности и туловища.

DOI: 10.5930/issn.1994-4683.2015.05.123.p97-102

ELECTRICAL ACTIVITY OF THE UPPER LIMB MUSCLE OF ATHLETES WITH THE DIFFERENT SKILLS LEVEL DURING THE BENCH PRESS

Nina Borisovna Kichaikina, the candidate of biological sciences, senior lecturer, Gleb Alexandrovich Samsonov, the post-graduate student, The Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health, St. Petersburg

Annotation

Upper limb and chest muscles activity during horizontal bench press performed by athletes with the different technical skills level has been compared. Electrical muscle activity (EMG) of m. latissimus dorsi, m. pectoralis major, m. deltoideus, m. biceps brachii caput longum, m. triceps brachii caput lateralis has been recorded synchronously with filming. RESULTS. Simultaneous activity of most studied muscles is observed during both the descending and ascending of the bar. This simultaneous activity can be viewed as a muscular synergy system providing the inner force interactions to resist an external force and to maintain the stiffness of kinematic links. CONCLUSION. The difference in the kinematics and the dynamics of the bench press observed in performances of athletes with a different skills level are created mostly because of the difference in the mechanical conditions affecting the central impulse on the periphery.

Keywords: motion technique, bench press, electrical activity of the upper limb and chest muscles.

ВВЕДЕНИЕ

В предыдущем исследовании [1] впервые была изучена активность мышц нижних конечностей при выполнении жима штанги лежа. В настоящем исследовании изучается электрическая активность мышц верхних конечностей и туловища. Большинство авторов изучали степень участия мышц в ту или иную фазу жима штанги лежа [2, 3, 4]. Вопросы согласования активности мышц, а также закономерности их функционирования в создании механизмов противодействия моментам силы тяжести, как правило, не изучались. Учитывая вышесказанное, цель исследования состояла в анализе и выявлении взаимосвязи параметров ЭАМ верхней конечности и туловища с механическими параметрами движения штанги при выполнении жима штанги лежа атлетами разного уровня технической подготовленности.

МЕТОДИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Использовалась высокоскоростная видеосъемка (60 кадров/с) жима штанги лежа в сагиттальной плоскости фотоаппаратом Casio Exilim EX-F1. Регистрировались координаты маркера, наклеенного на центр торца грифа штанги. Синхронно с видеосъемкой посредством накожных электродов (Миоком, г. Таганрог) выполнялась запись ЭАМ верхних конечностей и туловища: широчайшей (m. latissimus dorsi), большой грудной (m. pectoralis major), дельтовидной (m. deltoideus), длинной головки двуглавой плеча (m. biceps brachii caput longum), латеральной головки трехглавой плеча (m. triceps brachii caput lateralis). В исследовании принимали участие два спортсмена: кандидат в мастера спорта (КМС) по пауэрлифтингу и мастер спорта международного класса (МСМК).

После выполнения разминки спортсмены без жимовых маек последовательно выполняли жим штанги лежа на горизонтальной скамье с нагрузкой в 70%, 80% и 90% от максимума с одним повторением. Отдых между попытками соответствовал полному восстановлению спортсмена. Спортсмены использовали технический элемент «мост».

Анализ видеоматериалов осуществлялся в программе PixelFarm PFTrack 2011. После этого на основе полученных координат в программе Microsoft Excel 2010 рассчиты-

вались: перемещение, вертикальная составляющая скорости и вертикальная составляющая ускорения ЦТ штанги, а также плечо силы тяжести штанги относительно плечевого сустава в сагиттальной плоскости.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При выполнении жима штанги лежа аппарат движения атлета находится в условиях интенсивного противодействия внешней нагрузке (весу штанги), что требует соответствующей организации и формирования внутреннего силового поля. Это происходит за счет последовательной и одновременной активности мышц, обеспечивающих необходимые параметры движения верхних конечностей путем: реализации мышечных синергий; включения масс отдельных звеньев, организованных как единое кинематическое звено; позвенной передачи механического движения; создания необходимой жесткости подвижной многозвенной системы движений. С увеличением нагрузки (от 70 до 90% от максимума) при жиме штанги у обоих атлетов паттерн мышечной активности практически не изменился. У МСМК фазе разгона штанги при ее опускании на грудь выраженно активны трехглавая мышца плеча и большая грудная мышца (рисунок 1), которые своей активностью регулируют скорость опускания штанги.

a bed

Длительность, с

Обозначения: а - максимальная скорость опускания штанги, Ь - штанга на груди (Ушт=0), с - начало мертвой зоны, d - максимальная скорость подъема штанги

Рис. 1. Вертикальная составляющая скорости ЦТ штанги и электрическая активность мышц верхних конечностей и плечевого пояса при выполнении жима штанги лежа

МСМК, масса штанги 140 кг

Следует отметить, что большая грудная и трехглавая мышцы активны в цикле всего движения (опускание и подъем штанги), при этом уровень их активности практически

не изменяется во всех фазах движения (у большой грудной несколько увеличивается в фазу подъема штанги).

У спортсмена МСМК в фазе торможения штанги при опускании ее на грудь для противодействия возрастающей динамической нагрузке и осуществления плавного регулирования скорости опускания штанги в помощь большой грудной и трехглавой мышцам активируется широчайшая и дельтовидная мышцы. При этом активность широчайшей мышцы нарастает быстро, резко и столь же быстро спадает, достигая практически фонового уровня в следующей фазе - фазе подъема штанги. Спортсмен МСМК в момент пиковой активности широчайшей мышцы выполняет встречное движение грудной клеткой к опускающейся штанге, то есть увеличивает прогиб в грудном и поясничном отделах позвоночного столба, что следует оценивать как позитивный факт техники жима.

Для регулирования скорости и плавного торможения штанги при ее опускании на грудь в фазе разгона штанги также активируется дельтовидная мышца. ЭА дельтовидной мышцы не имеет резких всплесков по сравнению с активностью широчайшей мышцы. Роль двуглавой мышцы плеча при выполнении жима штанги весьма незначительна (ЭАМ чуть выше фонового уровня). Лишь при 90% нагрузке в фазе торможения опускания штанги у МСМК наблюдаются пиковые всплески электрической активности (ЭА) этой мышцы, которые совпадают по времени с колебаниями вертикальной составляющей скорости штанги и несколько предшествуют моменту встречного движения грудной клетки к штанге (увеличения величины прогиба позвоночника). Вероятно, целесообразность этих всплесков при 90% нагрузке заключается в том, что активность двуглавой мышцы плеча увеличивает жесткость биоцепи «предплечье - плечо - лопатка», что позволяет плавно регулировать скорость опускания штанги на грудь. После решения этих задач, ЭА двуглавой мышцы резко падает (за 0,2 с до опускания штанги на грудь).

У КМС за короткую по длительности фазу торможения опускания штанги лишь у широчайшей мышцы наблюдается пиковый всплеск уровня активности, и дельтовидная мышца, начав активироваться еще в фазу разгона штанги, достигает высокого уровня активности (рисунок 2). В отличие от МСМК, у КМС в цикле всего движения достаточно активна двуглавая мышца плеча. Однако паттерн ЭАМ у КМС формирует внутреннее силовое поле, неспособное эффективно противодействовать внешней нагрузке, что внешне выражается как удар штанги о грудь. В фазе подъема штанги большая грудная, дельтовидная и трехглавая мышцы работают в реверсивном режиме, так как в фазе опускания они были значительно растянуты. Можно предположить, что энергия упругой деформации, накопленная при растяжении мышц в фазе опускания, участвует в создании дополнительной мышечной тяги.

При опускании штанги на грудь максимум вертикальной составляющей скорости у МСМК составляет 0,3 м/с, а у КМС - 0,55 м/с. Длительность разгона штанги у МСМК -0,9 с, у КМС - 1,0 с. Однако длительность фазы торможения штанги при опускании на грудь у МСМК - 1,3 с, а у КМС - всего 0,2 с. Это означает, что ускорение штанги при ее торможении у КМС (рисунок 2) почти в семь раз больше, чем у МСМК. Следовательно, и динамическая перегрузка аппарата движения по сравнению со статической у КМС почти в семь раз больше, чем у МСМК. МСМК плавно, без удара опускает штангу на грудь, успевая увеличить прогиб позвоночника до момента касания штангой груди. Спортсмен КМС, в фазе торможения при опускании штанги на грудь не справляется с динамической нагрузкой, при этом штанга ударяется о грудь, в результате уменьшается прогиб позвоночника. Следствием этого является увеличение длины траектории штанги при ее подъеме.

Внешнее силовое поле, которому должен противодействовать аппарат движения, формируется внешними нагрузочными моментами (ВНМ) силы тяжести штанги относительно центров вращения (ЦВ) в соответствующих суставах. ВНМ силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе изменяется в цикле движения вследствие изменения

плеча силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе. При 90% нагрузке плечо силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе у МСМК в момент прохождения мертвой зоны (МЗ) уменьшается до 0,1 м против 0,18 м в начале жима. Следовательно, уменьшается и ВНМ относительно плечевого сустава, который необходимо преодолеть для подъема штанги. Максимальную скорость подъема штанги (0,55 м/с) спортсмен МСМК достигает, когда плечо силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе равно 0,06 м.

о а Ь с с1 е

/

J

0 0,5 1 Широчайшая м. спины 1 5 2,5 3

0 0,5 Дельтовидная м 1 5 2 2 5 3

\

V v Чллл Is rvs

0 0,5 Большая грудная м 1 5 2 2 5 3

г/Ч, л. J^bi

Ti Г

0 Дл. 0,5 ол. двуглавой м. 1 плеч 1 5 2 2,5 3

ы f\(v .1 jhSj\ptJ

0 0 Латеральна 5 гол 1 трехглаво! м. 1 1еч 5 3 2 2,5 3

-Ц 44- 4- — -LI

0 0 5 1 5 2 2,5 3

" a b с d е Длительность, с

Обозначения: a - максимальная скорость опускания штанги, b - штанга на груди

Рис. 2. Вертикальная составляющая скорости ЦТ штанги и электрическая активность мышц верхних конечностей и плечевого пояса при выполнении жима штанги лежа КМС,

масса штанги 110 кг

При 90% нагрузке у КМС уменьшение скорости подъема штанги (т.е. проявление признаков МЗ) начинается при плече силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе равном 0,11 м, минимальная вертикальная скорость движения центра тяжести штанги соответствует плечу силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе 0,06 м. Кроме того, у МСМК наибольшая величина плеча силы тяжести штанги и характер ее изменения с увеличением нагрузки практически не меняется. У КМС с увеличением нагрузки плечо силы тяжести штанги относительно ЦВ в плечевом суставе уменьшается (с 0,18 м до 0,11 м) в связи с тем, что спортсмен уменьшает прогиб в грудном и поясничном отделах позвоночника. Это, приводит к уменьшению ВНМ относительно ЦВ в плечевом суставе, однако увеличивает длину траектории штанги при ее подъеме, т.е. яв-

ляется энергетически неэффективным.

ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При жиме штанги наблюдается практически одновременная активность большинства мышц верхних конечностей и туловища, как при опускании, так и при подъеме штанги. Подобную единовременную активность следует рассматривать как систему мышечных синергий, обеспечивающих организацию внутреннего силового поля, необходимого для преодоления внешней нагрузки за счет обеспечения необходимой жесткости кинематических цепей и их работу как единого звена, что является энергетически эффективным фактором.

Паттерны ЭАМ у МСМК и КМС практически не отличаются. Отличия в кинематике и динамике жима спортсменов разного технического уровня связаны с различными механическими условиями, с которыми сталкивается управляющий сигнал на периферии. Механические условия у КМС таковы, что мышцы верхней конечности не обладают достаточным силовым потенциалом для противодействия внешней нагрузке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Электрическая активность мышц нижних конечностей при выполнении жима штанги лежа / А.В. Самсонова, Б.И. Шейко, Н.Б. Кичайкина, Г.А. Самсонов // Ученые записки Университета имени П.Ф. Лесгафта.- 2014. - № 5 (111). - С. 159-165.

2. Elliott, B.C. A biomechanical analysis of the sticking region in the bench press / B.C. Elliott,

G.J. Wilson, G. Kerr // Medicine and Science in Sports and Exercise. - 1989. - Vol. 21. - № 4. - P. 450462.

3. Krol, H. Complex analysis of movement in evaluation of flat bench press performance /

H. Krol, A. Golas, G. Sobota // Acta of bioengineering and biomechanics. - 2010. - Vol. 12. - № 2. - Р. 93-98.

4. Santana, J.C. A kinetic and electromyographic comparison of the standing cable press and bench press / J.C. Santana, F.J. Vera-Garcia, S.M. McGill // Journal of Strength and Conditioning Research. - 2007. - Vol. 21. - № 4. - Р. 1271-1279.

REFERENCES

1. Samsonova, A.V., Sheiko, B.I., Kitchaikina, N.B. & Samsonov, G.A. (2014), "Electric muscle activity of lower limbs during bench press", Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta, No. 5 (111).- pp. 159-165.

2. Elliott, B.C., Wilson, G.J. & Kerr, G. (1989), "A biomechanical analysis of the sticking region in the bench press", Medicine and Science in Sports and Exercise, Vol. 21, No 4, pp. 450-462.

3. Krol, H. Golas, A. & Sobota, G. (2010), "Complex analysis of movement in evaluation of flat bench press performance", Acta of bioengineering and biomechanics, Vol. 12, No 2, pp. 93-98.

4. Santana, J.C., Vera-Garcia, F.J. & McGill, S.M. (2007), "A kinetic and electromyographic comparison of the standing cable press and bench press", Journal of Strength and Conditioning Research, Vol. 21.- No 4.- pp. 1271-1279.

Контактная информация: alla.samsonova.spb@gmail.com

Статья поступила в редакцию 18.04.2015.