Исследование влияния дозированной вибрационной стимуляции на показатели ЭМГ у спортсменов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОЗИРОВАННОЙ ВИБРАЦИОННОЙ СТИМУЛЯЦИИ

НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭМГ У СПОРТСМЕНОВ

А.А МИХЕЕВ, Н.Е. ВОРОНИЦКИЙ, НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь, Минск

Аннотация

Проведено электромиографическое исследование влияния стимуляции биологической активности (СБА) и вибротренинга (ДВТ) на работоспособность спортсменов. В исследовании приняли участие 8 спортсменов мужского пола, специализирующихся в хоккее с шайбой. Средний возраст испытуемых составил 25,5±3,8 лет. Показано, что сочетанная нагрузка в виде динамического упражнения, является более мощным стресс-фактором, чем аналогичная физическая нагрузка без применения вибровоздействий. Непродолжительные ежедневные вибрационные воздействия с частотой 28-30 Гц в течение 3-х дней приводят к стимуляции компенсаторных реакций в нервно-мышечном аппарате. Рекомендуемая длительность вибровоздействия составляет 12 минут за одно

занятие

Abstract

The influence of biological activity stimulation (BAS) and vibration training (DVT) on sportsmen’s performance has been investigated by stimulation electromyography. Experimental group consists of 8 elite mail ice hockey players (25,5±3,8 yrs).

It is shown that complex stimulation (training plus vibration) is far more effective than traditional training only. Tree-day course of short-term vibration sessions (28-30 Hz) leads to stimulation of compensatory reactions in muscle and nervous system. Recommended treatment duration is 12 minutes per session

Ключевые слова: вибротренировка, стимуляция биологической активности, хоккей, электромиография

Введение

Целью настоящей работы явилось электромиогра фическое исследование влияния стимуляции биологической активности (СБА) и вибротренинга (ДВТ) на нервно-мышечный аппарат спортсменов в различных режимах его функционирования, а также определение минимально достаточной дозы вибрационной нагрузки (МДДВ) в серии смежных тренировочных занятий [1, 2].

В задачи исследования входило посредством данных стимуляционной ЭМГ определить динамику изменений скорости проведения нервного импульса по двигательным волокнам (СРВм), амплитуды и длительности М-ответа при применении и без применения метода ДВТ в серии смежных тренировочных занятий, а также определить минимально достаточную дозу вибрационных упражнений в серии смежных тренировочных занятий. Планом исследований предусматривалось определение влияния традиционной тренировки и дозированного вибротренинга на параметры стимуляционной ЭМГ в серии смежных тренировочных занятий. Предполагалось, что анализ динамики этих показателей мог дать ответ на вопрос о минимально достаточной дозе вибровоздействий (МДДВ).

Методы и материалы

Для решения поставленных задач использовался метод электромиографии. Электромиография (ЭМГ) это комплекс методов оценки функционального состояния нервно-мышечной системы, основанный на регистрации и качественно-количественном анализе различных видов

электрической активности нервов и мышц. В настоящем исследовании была использована стимуляционная ЭМГ, основанная на анализе мышечных ответов, вызванных электрической стимуляцией нерва, иннервирующего эту мышцу (пегуш medianus). Исследование проводилось прикреплением накожных электродов, в месте наложения которых кожа обрабатывалась спиртом. Активный электрод крепился на моторную точку мышцы, референтный - на костном выступе. Заземляющий электрод размещался между отводящим и стимулирующим электродом. Импеданс под электродами не превышал 5 кОм. Стимулирующий электрод накладывался в проекции нерва, иннервирующего исследуемую мышцу, причем катод располагался дистально, а анод - проксимально по ходу нерва. Стимуляция проводилась прямоугольными импульсами длительностью 0,2 мс, частотой 1 Гц с увеличением силы тока до получения максимальной амплитуды М-ответа. Для оценки амплитудных и скоростных показателей использовалось супрамаксимальное (на 25% больше максимального) значение стимула.

Анализировались следующие параметры стимуляцион-ной миографии:

- амплитуда и полярность фаз М-ответа;

- форма, длительность М-ответа при стимуляции в разных точках;

- СРВм на разных участках периферического нерва;

- динамика показателей амплитуды М-ответа и СРВм при стимуляции в разных точках по длиннику исследуемого нерва.

М-ответ - это суммарный потенциал мышечных волокон, регистрируемый при стимуляции иннервирующего исследуемую мышцу нерва одиночным стимулом. В норме М-ответ представлен негативной (направленной вверх) и позитивной (направленной вниз) фазами. По современным представлениям негативная фаза М-ответа возникает в момент сокращения мышцы и обусловлена процессами деполяризации, позитивная - процессами реполяризации мембраны миоцита. Под действием электрического стимула в результате повышения проницаемости мембраны миоцита ионы Na проникают интрацеллюлярно и мембрана деполяризуется. Благодаря работе K-Na-насоса потенциал клетки возвращается к прежнему уровню в результате возвращения ионов Na во внеклеточную жидкость, что соответствует реполяризации мембраны. Минимально допустимое нормальное значение амплитуды М-ответа для m. abductor pollicis brevis (nervus medianus) - 3,5 мВ. Длительность М-ответа и форма М-ответа зависят от синхронности прихода импульса по периферическому нейрону к мышце и синхронности возникновения потенциалов двигательных единиц (ПДЕ). Минимальное допустимое значение скорости распространения возбуждения по моторным волокнам (СРВм) в норме для

Программа дозированной вибрационной тренировки (ДВТ) заключалась в том, что в течение одного микроцикла на каждом из пяти занятий испытуемые выполняли одну и ту же серию упражнений, состоящую из 8 подходов -сгибаний и разгибаний рук в упоре сидя сзади с опорой на вибрационные платформы. Продолжительность нагрузки в каждом подходе равнялось 30 с, а длительность интервалов отдыха - 20 с. Упражнение предписывалось выполнять в темпе 1 цикл движения за 1 с. Суммарное время вибронагрузки в одном занятии составляло 4 мин при общей продолжительности тренировки - 6 мин 40 с. Суммарное время вибронагрузки в серии смежных тренировок составило 20 мин, при суммарной продолжительности нагрузки -33 мин 20 с.

До начала тренировочной серии были зафиксированы исходные показатели скорости проведения нервного импульса по правому пегуш medianus. Перед каждым тренировочным занятием производилось контрольное измерение, которое фиксировало состояние нервно-мышечного

периферических нервов рук - 50 мс, ног - 40 мс [3, 4]. СРВм, определенная в проксимальных отделах, выше, чем в дистальных, и проксимально-дистальный коэффициент составляет 1,2-0,98. В норме допустимо падение амплитуды М-ответа при стимуляции в проксимальных отделах периферического нерва до 15% по сравнению с амплитудой М-ответа, полученного при стимуляции в дистальной точке.

Для моделирования вибрационной нагрузки в исследовании использовались электромеханические тренировочные устройства отечественного производства. Частота вибрации составляла 30 Гц, амплитуда перемещения вибратода 4 мм, ускорения 0,74 g.

Организация исследований

В исследованиях приняли участие 8 спортсменов мужского пола, специализирующихся в хоккее с шайбой. Средний возраст испытуемых составил 25,5±3,8 лет, средняя масса тела 73,28±1,81 кг, средняя длина тела 177,85±2,44 см, средняя масса мышечной ткани 37,59±2,71%, средняя масса жировой ткани 17,36±2,21%, средний стаж занятий спортом 14,2±2,9 лет. Тренировочный протокол, применяемый в исследовании, приведен в таблице 1.

Таблица 1

аппарата через 24 часа после завершения очередной вибротренировки.

После окончания каждого занятия также проводились соответствующие процедуры по определению скорости проведения нервного импульса:

- в первый день - через 1, 15, 60 мин;

- во второй день - через 1, 15, 120, 180 мин;

- в третий день - через 1, 15, 120 мин.

Поскольку на четвертые сутки после начала ДВТ было отмечено восстановление исследуемых показателей до исходного уровня, зафиксированного перед первой тренировкой, было принято решение в последующие дни выполнять по два тестирования - фиксировать показатели сразу после окончания упражнений и через 15 мин. Отставленный (кумулятивный) эффект ДВТ определялся через два и через семь дней после окончания тренировочной серии: испытуемые провели занятие с выполнением упражнений, аналогичных тренировочному протоколу ДВТ, но без применения вибрации.

Тренировочный протокол дозированной вибрационной нагрузки в серии смежных тренировочных занятий

№ занятия Количество подходов Продолжительность виброупражнения, с Количество циклов движений Общая продолжительность тренировки

1. 8 240 240 6 мин 40 с

2. 8 240 240 6 мин 40 с

3. 8 240 240 6 мин 40 с

4. 8 240 240 6 мин 40 с

5. 8 240 240 6 мин 40 с

(ШЩ

Результаты и обсуждение

Полученные данные представлены в таблицах 2-5 и на рисунке 1. В ходе исследования был выполнен сравнительный анализ влияния вибрационной и традиционной тренировки в серии смежных занятий на параметры стимуляци-онной ЭМГ (СРВм, амплитуду и длительность М-ответа). Было выявлено, что показатели стимуляционной ЭМГ при выполнении программы традиционной тренировки (без использования вибрации) на протяжении пяти дней, а также

спустя двух и семи суток после окончания серии занятий значимо не изменялись и находились в пределах нормы. В дальнейшем, при обсуждении результатов исследования, мы будем ссылаться на этот факт, не перегружая текст цифровым и графическим материалом. В процессе вибротренировки показатели стимуляционной ЭМГ имели тенденцию к достоверным изменениям. Средние значения и динамика параметров стимуляционной миографии (пегуш medianus) приведены в таблицах 2-5 и на рисунке 1.

Таблица 2

Динамика параметров стимуляционной ЭМГ пегуш medianus после первой вибрационной тренировки

Параметры стимуляцинной ЭМГ Исходные показатели После завершения сеанса вибротренинга

1 мин 15 мин 60 мин

№ стимуляции 1 2 3 4

СРВм, мс 58,7±0,8 51,9±1,9* 50,1±1,7* 60,5±1,3

Амплитуда М-ответа, мВ 9,2±0,3 9,0 ±0,2 0,4±0,1* 1,1 ±0,2*

Длительность М-ответа, мс 5,8±1,1 6,5±1,2 15,5±2,6* 10,8±1,9*

Полярность М-ответа Негатив. Негатив. Позитив. Позитив.

Примечание: * - достоверные различия между исходными и посттренировочными показателями (р<0,05).

Таблица 3

Динамика параметров стимуляционной ЭМГ пегуш medianus после второй вибрационной тренировки

Параметры стимуляционной ЭМГ Через сутки после 1 ДВТ После завершения сеанса вибротренинга

1 мин 15 мин 60 мин 120 мин 180 мин

№ стимуляции 5 6 7 8 9 10

СРВм, мс 60,7 ±0,9 53,4±1,1* 57,5±1,2 57,5±0,8 52,4±1,2* 54,6±0,9*

Амплитуда М-ответа, мВ 10,6±1,0 6,1±1,4* 9,23±2,1 9,23±1,9 1,4±1,0* 1,3±0,9*

Длительность М-ответа, мс 6,3±1,2 6,3±2,9 5,9±1,7 5,9±2,1 18,9±3,2* 14,0±2,0*

Полярность М-ответа Негатив. Негатив. Негатив. Негатив. Позитив. Позитив.

Примечание: * - достоверные различия между исходными и посттренировочными показателями (р<0,05).

Анализ полученных данных позволил выявить тенденцию к снижению амплитуды М-ответа и СРВм на фоне увеличения длительности М-ответа через 15 и 60 мин после первой вибротренировки, непосредственно после завершения сеанса, а также спустя 120 и 180 мин после второй вибротренировки, что сопровождалось сменой полярности М-ответа с негативной на позитивную. Причем после 2-ой вибротренировки эти изменения были менее выражены и им предшествовала стадия неполного восстановления (15-60 мин после завершения сеанса). После

третьей вибротренировки амплитуда и полярность М-от-вета постепенно восстанавливалась на фоне нормальных значений СРВм и длительности М-ответа, а к началу 4-ой тренировки все показатели имели нормальные значения, сохранившиеся и далее, вплоть до завершения программы ДВТ, а также в течение последующих семи дней по-стстимуляционного периода. На рисунке 1 в графическом виде представлена динамика изменения значений стимуляционной ЭМГ во времени за весь период исследований.

Таблица 4

Динамика параметров стимуляционной ЭМГ

Параметры стимуляционной ЭМГ Через сутки после 2 ДВТ После завершения сеанса вибротренина

1 мин 15 мин 120 мин

№ стимуляции 11 12 13 14

СРВм, мс 60,8±1,6 60,4±2,4 60,0±3,0 60,0±1,1

Амплитуда М-ответа, мВ 6,7±0,4* 7,5± 1,7 6,2±0,9* 7,0±1,0

Длительность М-ответа, мс 5,9±0,2 5,5±1,1 5,4±1,4 5,0±0,3

Полярность М-ответа, Негатив. Негатив. Негатив. Негатив.

Примечание: * - достоверные различия между исходными и посттренировочными показателями (р<0,05).

Таблица 5

Динамика параметров стимуляционной ЭМГ после пятой вибротренировки, после двух и семи дней отдыха

Параметры стимуляционной ЭМГ Через сутки после 3 ДВТ После завершения серии вибротренинга

1 мин 15 мин 48 часов 7 суток

№ стимуляции 15 16 17 18 19

СРВм, мс 60,9±1,1 60,9±0,8 60,5±1,3 60,4±0,4 61,3±0,9

Амплитуда М-ответа, мВ 10,7±0,7 10,3± 1,1 10,6±1,6 10,7±0,6 10,4±0,5

Длительность М-ответа, мс 6,3±0,4 6,5±1,2 6,5±1,0 6,6±0,5 5,7±0,4

Полярность М-ответа, Негатив. Негатив. Негатив. Негатив. Негатив.

Примечание: * - достоверные различия между исходными и посттренировочными показателями (р<0,05).

 СРВм -----амплитудна М-ответа --------длительность М-ответа

Рис. 1. Динамика параметров стимуляционной ЭМГ пегуш ше&апш

Анализ динамики параметров стимуляционной ЭМГ (СРВм, амплитуда и длительность М-ответа) в серии смежных тренировочных занятий выявил снижение СРВм, уменьшение амплитуд и увеличение длительности М-отве-та сразу после первой и второй вибротренировок. Данные изменения сохранялись на протяжении суток после первой и второй вибротренировок. На третьи сутки СРВм и длительность М-ответа восстанавливались, а амплитуда М-ответа вернулась к исходным величинам на четвертые сутки после начала серии ДВТ. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что через 24 часа после третьей тренировки с применением вибрации наблюдается полное восстановление всех показателей до нормальных величин. Это свидетельствует о том, что после третьей тренировки завершается формирование адаптационных изменений в нервно-мышечном аппарате. При этом выявлено, что параметры стимуляционной ЭМГ сохраняются без изменений на протяжении как минимум одной недели после окончания серии ДВТ, состоящей из пяти занятий.

Выводы

1. Сочетанная нагрузка в виде динамического упражнения с применением вибрации, является более мощным фактором, чем аналогичная физическая нагрузка без применения вибровоздействий.

2. Непродолжительные (по 4 мин) ежедневные вибрационные воздействия частотой 28-3 0 Гц в течение трех дней приводят к стимуляции компенсаторных реакций в мышечной и периферической нервной системе. При таких же упражнениях, выполняемых в обычных условиях, подобных приспособительных изменений не обнаружено.

3. На основании анализа динамики параметров стиму-ляционной ЭМГ можно считать, что минимально достаточная доза (МДДВ) вибрационной нагрузки в серии смежных тренировок составляет три вибростимуляционных занятия продолжительностью не более 4 мин каждое, при суммарном времени вибронагрузки не более 12 мин за три занятия.

Литература

1. Михеев A.A. Стимуляция биологической активности как метод управления развитием физических качеств спортсменов: В 2 ч. - Мн., 1999. - 398 с.

2. Михеев A.A. Методика СБА - новая технология тренировки спортсменов // Проблемы физической культуры и спорта в современных условиях: Материалы Междунар.

науч-практ. конф., посвящ. 5-летию НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь. - Мн.: Минсктиппро-ект, 2001. - С. 141-150.

3. Николаев С.Г. Практикум по клинической электромиографии. - Иваново, 2001. - 180 с.

4. ЭнокаP.M. Основы кинезиологии. - Киев, 1998. - 502 с.