Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ и обобщение литературных источников 8
1.1. Действие токов на мышечные структуры 8
1.2. Технические средства, применяемые для совершенствования двигательных действий 13
1.3. Развитие скоростно-силовых качеств в волейболе 28
1.4. Применение электростимуляции в медицинской практике, физической культуре и спорте 31
ГЛАВА 2. Задачи, методы и организация исследования 46
2.1. Задачи 46
2.2. Методы исследования 46
2.3. Организация исследования 52
ГЛАВА 3. Исследование действия дополнительной искусственной активизации мышц на совершенствование двигательной деятельности 57
3.1. Методика искусственной активизации мышц с использованием динамической стимуляции 57
3.2. Исследование воздействия дополнительной искусственной активизации мышц на изменение объёмов тела и укрепление мышц женщин, занимающихся в группе здоровья 61
3.3. Исследование влияния дополнительной искусственной активизации мышц на изменение скоростно-силовых характеристик мышц женщин, занимающихся физической культурой 72 ГЛАВА 4, Исследование эффективности методики применения дополнительной искусственной активизации мышц в тренировке волейболисток 92
Выводы
- Действие токов на мышечные структуры
- Технические средства, применяемые для совершенствования двигательных действий
- Методы исследования
- Методика искусственной активизации мышц с использованием динамической стимуляции
Введение к работе
Актуальность исследования. Одной из задач учебно-тренировочного процесса является его интенсификация, повышение эффективности не только за счет роста объема и интенсивности тренировочных воздействий, но и за счет использования технических средств, способствующих развитию специальных способностей.
Образовательный уровень тренера сегодня не может ограничиваться исключительно педагогическими знаниями, тем более что объектом его деятельности является человек в своем сложном взаимоотношении со средой. Теория спортивной тренировки базируется на законах физиологии, которые, как и другие человеческие знания, подвержены эволюции. Назревшие коренные преобразования теории и методики спортивной тренировки на основе последних достижений в естественных науках - один из реальных путей повышения эффективности учебно-тренировочного процесса.
Главной задачей процесса совершенствования технического мастерства является усовершенствование структуры двигательных действий, их динамики, кинематики и ритма с учетом индивидуальных особенностей спортсменов. Вместе с тем эффективность тренировочного процесса определяется надежностью целевых программ управления системой подготовки, конечной целью которой является достижение наивысшего результата в точно установленные сроки.
Рядом авторов было замечено, что не все раздражители вызывают однотипную стандартную реакцию. Поэтому, повышение уровня спортивных достижений вызывает необходимость поиска новых, более эффективных путей спортивной подготовки. Важную роль в решении этих вопросов отводится тренажерным устройствам (И.П. Ратов, 1972, 1989; С.А Полиевский, Л.А. Латышкевич, В.А. Романов, 1986; Т.П. Юшкевич, В.Е. Васюк, В.А. Буланов и др. 1987; А.Н. Лапутин, В.Л. Уткин, 1990; И.П. Ратов, Ф.Н. Насриддинов, 199; С.С.Ермаков, 1996).
Дальнейший рост достижений в спорте возможен только при планомерном использовании нетрадиционных средств развития физических качеств и управления состоянием спортсменов. Современная система подготовки спортсменов может рассматриваться как процесс направленного воздействия на нервно-мышечный аппарат человека, при котором обеспечивается оптимальный тренировочный эффект (Е.Н. Петров, 1998).
Одним из методов эффективного развития и совершенствования физических качеств, а также управления состоянием спортсменов может стать электростимуляция нервно-мышечного аппарата. Перспективность и эффективность применения этого метода в спорте несомненна (Я.М. Коц, 1971; Г.Ф. Колесников, 1977; А.А. Николаев, 1999 и др.). ЪЛышцы развиваются вследствие многократного сокращения в полную силу. Схема многократного выполнения движения в нескольких сериях - методика физических нагрузок, которая увеличивает мышечные объемы. Она может быть впрямую связана с подъемом веса. Регулируя варьирование тренировочного упражнения, можно получить сходный результат, скопировав тот же режим работы мышц, но уже без веса. Для этого используются различные аппараты электростимуляции. К мышцам присоединяются электроды и через них пропускают слабые токи. При сокращении мышечных волокон, объем мускулатуры и мышечная сила увеличиваются точно также, как и при тренировках с тяжестями. Электростимуляция активно применяется на тренировках в некоторых видах спорта, так как мышечная масса напрямую увеличивает силовые показатели. Для получения более ощутимых результатов возможно соединение активного мышечного сокращения и воздействия элетаростимуляции. При этом тренировка мышц осуществляется путем использования их естественного и искусственного сокращений, ослабляя синхронизацию двигательных единиц, вызванную электрическим сокращением.
Объект исследования: процесс совершенствования двигательной деятельности человека.
Предмет исследования: средства и методы активизации двигательных действий человека.
Цель исследования: Совершенствование двигательной деятельности человека на основе совместного использования естественной и искусственной активизации мышц.
Гипотеза. Предполагалось, что использование в процессе выполнения двигательных действий дополнительной искусственной активизации мышц позволит улучшить физическое состояние женщин, занимающихся физической культурой, а также значительно повысит проявление скоростно-силовых качеств у спортсменок-волейболисток, обеспечивая достижение более высоких спортивных результатов.
Научная новизна исследования состоит в том, что разработаны приёмы и методика повышения эффективности процесса формирования движений с заданными свойствами при использовании дополнительной искусственной активизации мышц.
Теоретическая значимость работы заключается в определении путей и методических приёмов совместного использования естественной и искусственной активизации мышц с целью оптимизации спортивных и оздоровительных занятий физическими упражнениями.
Практическая значимость работы. Разработанные приёмы и методика, внедренные в физкультурно-оздоровительный и учебно-тренировочный процессы, позволили целенаправленно формировать движения с заданными свойствами, раскрывать двигательные перспективы индивида и этим способствовать улучшению физического состояния и повышению спортивных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Дополнительная искусственная активизация мышц, используемая в процессе выполнения движений, положительно влияет на проявление двига тельных качеств, что позволяет использовать её в качестве эффективного управляющего воздействия на моторику человека с целью достижения запланированных результатов.
2. Методика подготовки спортсменок-волейболисток, основанная на совместном использовании естественной и искусственной активизации мышц, создаёт новую ритмо-скоростную структуру движений, способствует интенсивному и целенаправленному формированию движений с заданными свойствами и достижению более высоких спортивных результатов.
Достоверность полученных результатов обусловлена логической последовательностью научного исследования, адекватностью методов задачам и цели исследования, достаточным объёмом экспериментального материала и его корректной статистической обработкой, достоверностью и логической завершенностью сформулированных выводов.
Апробация. Основные результаты исследования представлены в 4 публикациях, материалы которых доложены и обсуждены на 4-х Всероссийских научных конференциях (г. Хабаровск).
Разработанная методика эффективно используется в подготовке спортсменок-волейболисток и в группах общей физической подготовки женщин, что подтверждено актами внедрения.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка литературы. Основное содержание изложено на 121 страницах и содержит 8 таблиц и 16 рисунков. Список литературы включает 174 источника, из них 10 - на иностранных языках.
Действие токов на мышечные структуры
Первый период использования электростимуляции начался с тех пор, когда люди начали купаться в теплых морях. Жители побережья Средиземного моря замечали, что прикосновение к телу человека некоторых видов рыб, скатов, угрей и сомов вызывало непроизвольное сокращение мышц, ощущение онемения и успокоение боли. Историки утверждают, что разряды электрических рыб использовались для лечения больных страдающих головными болями, болями в суставах, параличами и др. Это был период применения в лечебных целях естественного (природного) электричества.
Второй период был связан с появлением машин для получения искусственного статического электричества (начало XVIII века). Врачи начали испытывать воздействие статического электричества на животных и на себе, а также наблюдать за последствиями такого воздействия. В середине XVIII века, наиболее передовые врачи начали описывать свой опыт положительных результатов при лечении статическим электричеством некоторых заболеваний и рекомендовать другим применять с лечебной целью статическое электричество. Например, Ж.Л. Жаллабер, врач из Женевы, в 1748 году сообщил об излечении им с помощью электризации больного, страдающего в течение длительного времени параличом мышц руки. В работах этого ученого впервые отмечена возможность сокращения мышц искусственным статическим электричеством. В 1773 году английский ученый Дж. Уолш отметил сходство действия на организм человека разрядов лейденской банки (искусственного статического электричества) и разрядов черного ската (естественного, природного электричества).
Третий период в развитии электростимуляции (конец XVIII и начало XIX века) начинается с появления надежных источников постоянного тока, создателями которых являются Л. Гальвани и А.Вольта. Именно с этого времени началось широкое изучение и внедрение в лечебную практику электростимуляции. Если имя первого врача, применившего чре-скожную электростимуляцию, затеряно в древности, то первым врачом, применившим прямую электростимуляцию нерва, мы знаем. Им был итальянский врач-физиолог Л. Гальвани. Это он впервые обратил внимание на возникновение сокращений подвешенных на медных крюках нервно-мышечных препаратов лягушки при соприкосновении их с железной решеткой. Было это в конце XVIII века. А уже в XIX веке изучались и разрабатывались различные методы электростимуляции. Например, электростимуляция накожных точек восточной медицины, а также использование Э. Дюбуа-Реймоном для целей электростимуляции индукционной катушки англичанина М.Фарадея. Электрический ток, получаемый от индукционной катушки, в отличие от гальванического, вызывал длительные сокращения мышц. Основные закономерности относительно электростимуляции нервно-мышечного аппарата были сформулированы немецким физиологом Е. Пфлюгером в середине XIX века и используются по настоящее время. Двадцатый век был отмечен совершенствованием стимулирующей аппаратуры. Электростимуляторы, развиваясь, усложнялись, что вызывало рост стоимости аппаратов. Усложнились и методы использования этой и без того сложной техники (А.А. Николаев, 1999).
Четвертый период связан с появлением компьютеров. Они позволили создать стимулирующие импульсы любой формы, при этом форма импульса может изменяться автоматически по заданной программе или под воздействием обратной биологической связи в процессе одной процедуры.
Электростимуляция - применение электрического тока с целью возбуждения или усиления деятельности определённых органов и систем. Нередко слово «электростимуляция» используется совершенно неправильно для обозначения любого воздействия электрическим током. Несмотря на то, что стимулировать токами можно многие органы и системы, применением для этого адекватных методик и параметров, на практике наиболее широкое применение получили электростимуляция сердца, что составляет особый раздел медицины, а также электростимуляция двигательных нервов и мышц.
При прохождении импульсного тока через ткани в момент быстрого включения и прерывания его у полупроницаемых мембран тканей, в том числе у клеточных оболочек, происходит внезапное скопление одноименно заряженных ионов. Это ведёт к обратимому изменению состояния клеточных коллоидов и приводит клетку в состояние возбуждения, в частности, двигательного, если воздействие проводится на двигательный нерв или мышцу. Электростимуляция, вызывая двигательное возбуждение и сокращение мышц, одновременно рефлекторно усиливает весь комплекс обменно-трофических процессов, направленных на энергетическое обеспечение работающих мышц, а также повышается активность регулирующих систем, в том числе клеток коры головного мозга. (З.А. Соколова 1979; ЯМ. Коц, 1986; ВТ. Ясногородский, 1969, 1987; В.П.Берснев и др., 1999).
При систематической электростимуляции отдельных групп мышц происходят благоприятные биохимические сдвиги в нетренируемых симметричных мышцах. Электростимуляция приводит к увеличению энергетических резервов мышц, гипертрофии мышц за счёт увеличения синтеза белка и содержания РНК в мышце, повышению функциональных свойств всего организма (В.Ю. Давиденко, 1972; Г.Ф. Колесников, 1977).
Технические средства, применяемые для совершенствования двигательных действий
Процесс совершенствования движений спортсмена представляет собой частный случай управления со свойственными этому процессу закономерностями (В.М. Зациорский, 1965, 1969; Ю.В. Верхошанский, 1966, 1969, 1977; Д.Д. Донской, 1966, 1974; А.Д. Новиков, 1966; П. Хаджиев, 1967; А.К. Орлов, 1969; П.Я. Петров, 1969; B.C. Фарфель, 1975; F. Trogsch, 1963 и другие).
Классический путь развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека - это использование средств физической культуры, к которым относятся физические упражнения и оздоровительные факторы природы. В процессе овладения движениями необходимо особое внимание обратить на мышечные ощущения. Об этом в своих трудах говорил ещё П.Ф. Лесгафт (1904), призывая «... научиться управлять своими движениями, руководствуясь ощущениями, связанными с мышечной деятельностью».
Подготовку спортсмена можно рассматривать как процесс построения технической «модели будущего» (Н.А. Бернштейн, 1961), имеющий целью перевести ведущие параметры технических действий из исходного состояния в новое (заданное), которое могло бы обеспечить планируемый более высокий уровень спортивных результатов (В.М. Дьячков, 1972; В.В. Петровский, 1973).
Одним из путей совершенствования спортивной техники является расширение двигательного потенциала спортсмена (А.В. Ивойлов, 1981, 1982). Многие авторы отмечают, что максимально полная реализация потенциала естественных двигательных возможностей может быть осуществлена лишь в специально созданных для этого искусственных условиях. (И.П. Ратов, 1966, 1969, 1972, 1987,1994; Г.И. Попов, 1992, 1994,1999).
Н.Г.Озолин (1986) пишет, что особенно разителен эффект от использования отличий в ощущениях, возникающих при выполнении упражнения в обычных условиях и облегченных или выполнение упражнения в более тяжелых условиях.
Разработанная И.П.Ратовым (1972) теория "искусственной управляющей среды" содержит в себе два компонента. Первый - это создание таких искусственных условий для воспроизведения различных спортивных упражнений, при которых становится возможным резко ограничить влияние факторов, мешающих естественному выполнению упражнения. Выявление и ранжирование причин, препятствующих максимально полной реализации потенциала двигательных возможностей спортсменов в конкретном упражнении, является основой для последующего определения комплекса искусственно создаваемых условий, в случае использования которых в тренажерах соответствующих конструкции становится возможным существенно ослаблять влияние основных помех, уменьшать непроизводительные энергетические траты, ограничивать вероятность ошибок.
Второй компонент - восполнение дефицита естественных сил занимающихся привнесением в процесс выполнения движения внешних искусственно организованных энергосиловых добавок. В этом случае используются управляющие приемы биомеханико-энергетической экономизации, инструментального контроля и ограничения "двигательной избыточности", приемы предварительного упорядочивания деятельности функциональных систем организма непосредственно перед выполнением тренировочного упражнения (например, низкочастотное вибровоздействие на мышцы). Второй компонент - это активное внешнее воздействие на двигательные системы организма.
В искусственно созданных условиях, одним из которых является искусственная активизация мышц в форме динамической электростимуляции, можно проводить эффективное обучение, «обучение без переучивания» (И.П. Ратов, 1976).
Выдвинутая И.П. Ратовым теория использования нетрадиционных подходов в подготовке спортсменов была дополнена и развита многочисленными последующими исследованиями, показавшими перспективность этих путей для достижения высоких спортивных результатов. (Е.Н. Дмитриенко, 1974; Т.Г. Селиванова, 1976; Е.Н. Петров, 1980; Г.А. Гилёв, 1998).
Среди большого числа нетрадиционных средств специальной подготовки спортсменов наибольшее распространение получили тренажёрные устройства, позволяющие значительно расширить круг средств почти всех видов подготовки. Ряд авторов указывает на то, что объективно существуют возможности рационализации подготовки за счёт разработки и внедрения в практику спортивной деятельности специализированных тренажёров, применение которых позволяет резко повысить эффективность тренировочного процесса. (В.В. Кузнецов и др., 1971; П.И. Донченко, 1973; Ю.Г. Толокнов, 1973; Л.П. Лобач, 1976; В.В. Абросимов, 1977). Эти авторы отмечают, что интенсификация специальной тренировочной подготовки во всех видах спорта невозможна без широкого использования тренажёрных устройств, учитывающих специфику вида спорта и индивидуальные особенности спортсмена.
Методы исследования
1. Исследовать возможности применения дополнительной активизации мышц для совершенствования двигательных действий человека. 2. Определить эффективность дополнительной искусственной активизации мышц для повышения уровня двигательных качеств у женщин. 3. Разработать и экспериментально обосновать методику интенсивного и целенаправленного формирования движений с заданными свойствами в процессе тренировки спортсменок-волейболисток с использованием допол нительной искусственной активизации мышц. Для решения поставленных задач использовались следующие методы научного исследования: 1. Теоретический анализ и обобщение литературных материалов; 2. Опрос; 3. Педагогические наблюдения; 4. Инструментальные методы исследования; 5. Антропометрические и физиологические методы исследования; 6. Педагогический эксперимент; 7. Методы математической статистики. Анализ и обобщение литературных источников осуществлялись с целью определения разработанности исследуемой проблемы в специальной научной литературе и теоретического обоснования использования дополнительной искусственной активизации мышц для совершенствования двига- тельной деятельности женщин-физкультурниц и спортсменок-волейболисток. Литературные данные анализировались по следующим направлениям: общие сведения об искусственных управляющих средах, действие токов аппарата «Миоритм 040», использование электростимуляции в медицинской практике, возможности использования электростимуляции в физической культуре, применение разнообразных средств искусственной активизации мышц в спорте. В настоящей работе использованы данные как отечественных, так и зарубежных специалистов по вопросам спортивной тренировки, теории и методики физической культуры. Анализировались диссертации, авторефераты, статьи, учебно-методические пособия. Всего изучено 174 научно-методических источника, из них- 10 зарубежных. Данные, полученные в результате анализа и обобщения материалов по исследуемому вопросу, позволили создать теоретическое обоснование проблемы и определить основные пути её решения. В ходе исследования использовался опрос для изучения степени использования в учебно-тренировочном процессе нетрадиционных средств активизации мышц и отношения женщин-физкультурниц и спортсменок к проводимому воздействию. Опрос проводился в виде интервьюирования. Интервьюирование проводилось перед экспериментом, по окончании и через месяц после него. Педагогические наблюдения осуществлялись на всех этапах исследования. Наблюдения проводились на физкультурных и тренировочных занятиях. В процессе педагогических наблюдений фиксировались и подвергались анализу следующие показатели: средства, применяемые для обучения и со- вершенствования технической подготовленности, качество выполнения двигательных действий, соответствие применяемых нагрузок состоянию испытуемых. Данные наблюдений заносились в протоколы и анализировались. Собранный материал позволил конкретизировать содержание экспериментальной части исследования. По результатам наблюдений был сделан вывод об эффективности применения предлагаемых средств на улучшение технической и физической подготовленности физкультурниц и спортсменок. Для создания управляемых искусственных условий выполнения упражнений, а также для исследования изменений характеристик движений были использованы: аппарат для электростимуляции «Миоритм - 040» и трена-жерно-исследовательский стенд «Прыжок». Электростимулятор «Миоритм 040» представляет собой портативное четырехканальное электроимпульсное устройство универсального назначения, выполненное по II классу защиты от поражения электрическим током, а при питании от батарей, для которых предусмотрен специальный отсек в корпусе аппарата, по III классу защиты.
Методика искусственной активизации мышц с использованием динамической стимуляции
На современном этапе электростимуляция является распространённым средством воздействия на нервную и мышечную ткани. Широко разрекламировано применение электростимуляции с косметической целью в бытовой практике. В спорте электростимуляция применяется чаще как средство восстановления, реже в качестве дополнительного тренирующего воздействия. Зачастую предлагаемые методики не имеют конкретной адресной направленности, применяются без учёта возрастных, половых, индивидуальных особенностей организма и желаемого результата. Как правило, рекламируемый эффект от применения данного воздействия гораздо ниже предполагаемого.
Методика дополнительной искусственной активизации мышц с использованием динамической стимуляции может применяться для лиц любого возраста, при этом в каждом конкретном случае решаются определённые задачи, соответствующие поставленным целям.
Перед применением данного метода воздействия необходимо выяснить наличие противопоказаний. Особенно это касается лиц пожилого возраста, имеющих избыточный вес. Целесообразно до начала процедур провести собеседование для выяснения целей воздействия и, соответственно, области наложения электродов.
Возможности совершенствования методов низкочастотной импульсной электротерапии связаны с поиском наиболее физиологичной и действенной формы импульсов, а также введением элементов автоматического программного регулирования частотными и амплитудными факторами воздействия. В связи с этим в последние годы наибольшее внимание привлекают биполярные импульсные токи, приближающиеся по своей структуре к току действия мембран нервно-мышечных клеток, которые наилучшим образом усваиваются возбудимыми структурами и вызывают наиболее адекватные ответные реакции организма. Для оптимизации условий проведения электростимуляции импульсные токи целесообразно подавать к нескольким полям воздействия, что значительно повышает результативность воздействия.
При наложении электродов на тело возможны технические ошибки: несоответствие размера электрода размерам активируемой мышцы, неплотное прилегание электродов к коже, недостаточное или чрезмерное увлажнение электродов.
Важным моментом в проведении дополнительной искусственной активизации мышц в виде электростимуляции является выбор электродов. Размеры и конфигурация электродов разнообразны. Выбор их зависит от поставленных целей. Следует помнить, что если активирующий электрод меньше, чем поверхность, на которую он воздействует, сокращение мышц, подвергающихся активизации, не последует или будет незначительным - в виде вибрации под электродом. В том случае, если размер электрода будет больше площади необходимого воздействия, в процесс стимуляции будут вовлечены участки рядом расположенных мышц, не участвующие в данном движении. Раздражение этих мышц приводит к резким болевым ощущениям, вплоть до надрыва мышц, так как они лишь частично попадают под действие тока. Поскольку дозировка силы тока производится по субъективным ощущениям испытуемого, болевые ощущения препятствуют увеличению амплитуды тока до активирующей величины.
Обязательным условием эффективности воздействия является плотное прилегание электродной прокладки к поверхности тела. Если это условие не будет соблюдено, у человека, подвергающегося воздействию, могут возникнуть неприятные болевые ощущения и даже электротравма. Во избежание этого электроды прикрепляются к телу при помощи специально перфорированных эластичных резиновых бинтов, имеющих фиксаторы. При проявлении во время воздействия неравномерных ощущений под электродом, возникновении чувства жжения, нужно проверить плотность и равномерность прилегания электродов к телу. При необходимости можно использовать дополнительные бинты для обеспечения хорошего контакта между токонесущими электродами и кожей.
Для прохождения импульсов через кожу, электродные прокладки должны быть хорошо смочены кипяченой водой, температурой 36-40. Важно равномерно смочить электродные прокладки, и перед наложением на тело пациента отжать, таким образом, чтобы после фиксации электродов не происходило растекание жидкости. Если электродные прокладки будут недостаточно смочены, импульсный поток не сможет преодолеть сопротивление кожных покровов.
С целью профилактики кожных заболеваний, после каждого использования электродные прокладки необходимо промывать проточной водой, затем кипятить в течение 30 минут и высушивать.
Как правило, электроды на все поля воздействия накладываются продольно. При этом импульсные токи проходят вдоль мышц. Для более полного охвата мышц стимулирующим воздействием, электроды должны располагаться как можно дальше от брюшка мышцы, но не на сухожилии. Так как одновременно с искусственной активизацией мышц происходит их произвольное сокращение важно, чтобы электроды не ограничивали выполнение заданного движения.
Отрицательный электрод (катод) обычно располагают выше положительного (анода), исключение составляют прямые мышцы живота, где порядок наложения электродов обратный. Это связано с тем, что катод накладывается на место большей мышечной массы, так как интенсивность сокращения наибольшая под катодом.
