Исследование электростимуляционного воздействия на мышцы для исключения перенапряжения в тяговом усилии штанги

УДК 796.015

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МЫШЦЫ ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОМ УСИЛИИ ШТАНГИ

М.В. Хитров

В работе рассматриваются проявление мышечной силы, межмышечной координации, средства динамических добавок, механизмы способа решения двигательной задачи в тяговых усилиях.

Ключевые слова: мышечная сила, межмышечная координация, тяговые усилия, силовые добавки.

При организации движений система взаимодействия, характерная для состояния покоя, должна измениться в соответствии с общей двигательной задачей. Программу движений позволяют реализовать мышцы, развивающие определенные усилия. Эти усилия на механическом уровне дают объективную оценку управлявших воздействий, которые необходимо приложить для достижения цели движения или для реализации программы движений.

Взаимодействие импульсных потоков на разных уровнях центральной нервной системы формирует в «глобальной сети» управляющие команды на мотонейроны и исполнительные органы, обеспечивая регуляцию внутренней среды организма и его целенаправленное поведение [2]. Параллельно с физиологическими исследованиями принципы управления сокращением мышц изучали на работающих в реальном масштабе времени электронных аналогах нейронов и мышц, функциональные свойства которых и структура связей соответствуют нейрофизиологическим данным. Показали, что обратные связи от мышечных рецепторов к мотонейронному пулу формируют гомеостатический механизм регуляции мышечного сокращения, а паттерны импульсных потоков в кольцевых структурах гомеостатированы свойствами элементов кольца [3]. В исследованиях В.Ю. Давиденко, Г.Ф. Колесникова отмечается, что при систематической электростимуляции отдельных групп мышц происходят благоприятные биохимические сдвиги в нетренируемых симметричных мышцах, а также сдвиги во всем организме, в частности, в механизмах нервной и гуморальной регуляции. Электростимуляция приводит к увеличению энергетических резервов мышц, повышению функциональных свойств всего организма.

Не затрагивая механизмы обучения, рассматриваем нервную систему как адаптивный автоматический регулятор, устойчивый в широком диапазоне изменения входных сигналов. Анализируя параметры

изометрического усилия в задаче слежения за его величиной в норме и патологическом состоянии центральной нервной системы, приходим к выводу об автоматической неосознаваемой регуляции при выполнении тестов. Сознание подключается для смены цели деятельности и коррекции управления. Это подтверждает позицию, что сознание выступает как свойство целостного организма, а не функция только структурной сложности нервной системы, обеспечивающей приспособительные возможности организма [2].

Для уточнения оптимальных параметров нейромышечной электростимуляции понадобятся дальнейшие исследования, сравнивающие эффект от различных протоколов стимуляции. Однако на нынешнем уровне знания можно утверждать, что в любом случае сила тока должна быть относительно высокой и частота стимуляции должна быть в диапазоне от 20-30 до 70-75 Гц, в случае нашего исследования была увеличена сила тока от 70 до 110 В, а форма электрического сигнала изменена с прямоугольной на пиковую за счет модификации электрической схемы стимулятора.

Задачами данного исследования является изменение функциональных возможностей в высококоординированных движениях максимального тягового усилия штанги в тренировочном процессе спортсменов силового троеборья. Двигательная установка фазовых действий решалась на теоретическом и экспериментальном обосновании применения электростимуляционной добавки на четырехглавую мышцу передней поверхности бедра для вовлечения ее на максимальную сократительную функцию для исключения перенапряжения длинных мышц-разгибателей спины в первой фазе отрыва спортсменом штанги от опоры, в которой, по нашему мнению, происходит временное отставание включения мышц-разгибателей спины (рис. 1, 2). В предыдущих экспериментальных исследованиях по электрической активности этих рабочих мышц было выявлено явное отставание в мощности сокращения четырехглавой мышцы относительно мышц спины, что по нашему мнению может вызывать перенапряжения мышц спины из-за дискоординации вовлеченных рабочих групп мышц в максимальных упражнениях, связанных с тяговыми усилиями.

Объективно, что такие избыточные перенапряжения могут приводить к возможностям получения микротравм мышц спины, влекущих к болевому синдрому в области поясничного отдела позвоночника многих спортсменов экспериментальной группы. Спортсменам

экспериментальной группы (12 чел. ) предложена обоснованная установка - при отрыве штанги от опоры они акцентируют включение в тягу одновременно рабочие мышцы ног и спины.

Рис. 1. Схема увеличения электроактивности четырехглавой мышцы

Примечание: 1 - электромиостимулятор; 2 - крепление накожных электродов;

3 - микровыключатель (вмонтированный в гриф штанги) для запуска стимулирующего сигнала на мышцы.

Рис. 2. Схема наложения накожных электродов для электромиостимуляции

У испытуемых экспериментальной группы, прошедших электромиостимуляцию (ЭМС) высокой интенсивности, в фазе начала отрыва веса штанги отмечалась большая скорость разгибания ноги в коленном суставе, чем у тех, кто осуществлял подготовку с помощью

произвольных упражнений высокой интенсивности, - предположительно из-за быстрого включения в работу и остаточного действия четырехглавой мышцы бедра после стимуляционных тренировок. Сила этой мышцы положительно коррелировала с величиной сократительного свойства длинных мышц спины в момент отрыва веса штанги, Снижение общего времени в последующих фазах тяги особенно показательно, поскольку максимальная и привычная скорость являются важными прогностическими признаками потенциальных нарушений координации движения, а также показателем риска получения травмы в мышцах поясничного отдела позвоночника.

Эдвардс и др. отметили, что ЭМС вызывает искусственную синхронизацию импульсации двигательных единиц (ДЕ) и это подтверждается нашими исследованиями. При пассивной стимуляции такой синхронизации не возникает, поскольку включение ДЕ происходит асинхронно. Кроме того, более крупные ДЕ развивают большую силу, чем мелкие. По этой причине можно было бы справедливо ожидать, что мышечное действие, возбужденное электрически извне, происходит с большей силой, чем произвольное сокращение. Тем не менее мышечная пассивная сила больше, чем та, которую вызывает ЭМС. Электрическое воздействие стимулирует только определенную мышцу, на которой расположены электроды. Поскольку порог возбудимости аксонов в 20 раз ниже, чем у мышечных волокон [1], электрический ток активирует нервы прежде, чем мышечные волокна. Электрический импульс передается через кожу с помощью поверхностных электродов, помещенных на проекции двигательной точки мышцы. ЭМС создает большую нагрузку на обмен веществ в мышечной ткани и вызывает значительную физиологическую адаптацию [2].

Также было установлено (табл.), что после курса электростимуляции мышц нижних конечностей (12 сеансов, один раз в недельный цикл тренировок в течение 6 недель) улучшились показатели становой тяги на 4,2 %. Наряду с увеличением силы мышц при электростимуляционной тренировке повышаются и их скоростно-силовые качества.

Среди факторов, определяющих эффективность функционирования механизма движения, необходимо выделить оперативный контроль характеристик выполняемых движений с последующим их анализом. Одной из таких характеристик может быть электрическая активность мышц, участвующих в производстве движения в ведущих фазах выполняемого упражнения. Нервно-мышечная координация выступает системообразующим фактором по отношению к активным усилиям и движениям человека и является косвенным отражением упорядоченности внешних и внутренних по отношению к организму сил, возникающих при решении двигательной задачи.

Экспериментальные показатели прироста скоростно-силовых качеств

№ п/п Контрольная группа

Испы- туе- мые Жим ногами полусидя Жим ногами полусидя вверх

1 170 3 120 180 3 135

2 155 3 135 170 3 145

3 197 3 147 200 3 155

4 210 3 160 210 3 175

5 220 3 155 235 3 160

6 175 3 115 190 3 135

7 240 3 135 245 3 145

8 140 3 145 160 3 155

9 170 3 125 185 3 130

10 190 3 165 205 3 170

11 210 3 130 220 3 145

12 180 3 110 190 3 125

Х±о 188,08±2,07 136,83±2.07 199,16±2.82 147,92±2.82

р <0,05 <0,05 <0,01 <0,01

Спортсмен, соревнующийся с превышенным весом штанги, объективно не предполагает тех динамических реактивных внешних сил, которые препятствуют или отдаляют адаптационные связи правильно построенной межмышечной координации в самом начале структурной организации двигательных действий при тяговом усилии (рис. 3).

Рис. 3. Введение силовых добавок в комплекс средств для оптимальной динамической работы мышц с целью исключения микротравм

Разработаны комплексы технических средств, направленных на реактивную адаптацию функциональных систем, основанную на биомеханических и нейрофизиологических закономерностях восстановления динамических процессов спортсменов в условиях частичного и полного нарушения координационных межмышечных связей. Исследование позволяют оценить их эффективность и влияние на степень выраженности двигательных и чувствительных нарушений.

Отмечено положительное влияние биомеханических условий, в частности, состояние электроактивности мышц сегментарного аппарата у спортсменов, установлено, что нарушенная мышечная ткань сохраняет элементы функциональной дифференциации в условиях тягового подъема штанги с применением упругих силовых добавок.

Список литературы

1. Давиденко В.Ю. Исследование возможностей метода многоканальной электростимуляции нервно-мышечной системы человека: автореф. дис. ...канд. пед. наук. Донецк, 1972. 21 с.

2. Колесников Г.Ф. Электростимуляция нервно-мышечного аппарата. Киев: Здоровье, 1977. 244 с.

3. Ратов И.П. Двигательные возможности человека. Нетрадиционные методы их развития и восстановления. Минск, 1994. 190 с.

4. Романов С.П. Концептуальные подходы к выявлению функции структурной организации нейронной сети // Журнал высшей нервной деятельности. 2000. С. 320-343.

5. Hamada T, Kimura T, Moritani T. Selective fatigue of fast motor units after electrically elicited muscle contractions. J Electromyogr Kinesiol. 2004.

6. Popper K.R., Eccles J.C. The self and its brain: an argument for interactionism. London etc: Routledge & Kegan Paul. 1983.

Хитров Михаил Владимирович, аспирант, Xit-86@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

RESEARCH OF MUSCULAR ELECTROSTIMULATION TO EXCLUDE STRAIN

IN WEIGHT LIFT

M. V. Khitrov

The work considers display of muscular strength, cross-muscular coordination, means of dynamic additions, mechanisms of moving in weight-lifting conditions.

Key words: muscular strength, cross-muscular coordination, weight-lifting

conditions, dynamic additions.

Khitrov Michail Vladimirovich, post-graduate student, Xit-86@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University