Введение к работе
з
Актуальность исследования. Изучение физиологических механизмов произвольных двигательных актов является актуальной проблемой физиологии, так как их реализация связана одновременно и с осуществлением движений во внешней среде, и с поддержанием положения тела в пространстве, что в свою очередь составляет фундаментальное свойство двигательной системы. Управление целенаправленными движениями тела во внешней среде всегда сопровождается включением механизмов, корректирующих внутренние и внешние параметры движения (Н.А. Бернштейн, 1947,1966; S. Gandevia, 2001).
Для адаптации к меняющимся условиям внешней среды организму необходимо выполнять целенаправленные движения, которые в ряде случаев должны отличаться высокой сложностью, специализированностью и автоматизированностью (А.С. Солодков, 1998). Широкие возможности для изучения таких движений предоставляет сфера спортивной деятельности, в которой среди многочисленных двигательных актов часто встречаются сложнокоординационные движения. Например, именно они составляют основу в спортивных единоборствах и осуществляются с переменной мощностью, в нескольких плоскостях, в условиях неустойчивой опоры и во многом определяются возможностями нервной системы к экстраполяции (Г.П. Пархомович, 1993; Г.С. Туманян, 2006; Ю.А. Шулика, 2006).
Несмотря на то, что сама сложнокоординационная двигательная деятельность в единоборствах носит переменный характер, одним из главных критериев ее эффективности является высокая устойчивость внешней и внутренней структуры двигательных навыков в условиях повышения требований, предъявляемых к физиологическим системам - ЦНС, сенсорным и двигательному аппарату (А.Н Блеер, 2002; ИЛ Бучацкая, 2005; Р.М. Городничев, 2008).
На сегодняшний день накоплен большой экспериментальный материал об изменении отдельных физиологических параметров в ходе такой мышечной деятельности. Приводятся сведения о морфологических и функциональных изменениях, отражающих процесс приспособления организма к регулярным физическим нагрузкам (Г.Г. Ратишвилли, 1973; Б.К. Каражанов, 1985; ВВ. Шиян, 1997; А.Г. Ященко, 2002). Описаны изменения в нервно-мышечном аппарате при выполнении относительно простых по координации движений, не требующих развития больших усилий и высокой скорости мышечного сокращения (Я.М. Коц,
1980; Ю.А. Коряк, 1993; АЛ. Шеин, 2000; Л.И. Герасимова, 2004; Т.В. Попова, 2007; Т. Rudro$ R. Enoka, 2009).
Однако сведения, раскрывающие физиологические механизмы функционирования моторной системы в условиях интенсивной сложнокоординационной мышечной деятельности, отсутствуют. Отсутствуют и детальные представления об изменении внешней и внутренней структуры этих двигательных актов. Получение таких сведений позволит определить конкретные физиологические параметры двигательных действий, характеризующие необходимую степень возбуждения и торможения моторных структур, что может способствовать повышению эффективности процесса формирования и совершенствования двигательного навыка в широком спектре произвольных движений.
Объект исследования - механизмы функционирования моторной системы в условиях интенсивной мышечной деятельности.
Предмет исследования - изменения структуры сложнокоординационного двигательного акта под воздействием мышечных нагрузок различной целевой направленности.
Цель нашей работы состояла в выявлении физиологических закономерностей изменения структуры сложнокоординационного двигательного действия под влиянием мышечных нагрузок различной целевой направленности.
Задачи исследования:
1. Определить электромиографические, пространственные и
пространственно-временные параметры сложнокоординационного двигательного
действия.
Выявить направленность и величину изменений биоэлектрической активности скелетных мышц, обеспечивающих реализацию сложного по координации движения, и его кинематических характеристик после нагрузок различной целевой направленности.
Определить в условиях напряженной мышечной работы особенности биоэлектрической активности скелетных мышц и кинематических характеристик сложноксордшізционного двигательного акта у лиц различного уровня спортивной квалификации.
Научная новизна. В работе впервые выявлены физиологические закономерности влияния мышечных нагрузок различной целевой направленности (общеразвивающей, специальной и соревновательной) на внешнюю и внутреннюю
структуры сложнокоординационного двигательного действия посредством регуляции биоэлектрической активности скелетных мышц, непосредственно задействованных в его реализации.
Установлено, что модификация моторной программы под воздействием общеразвивающей и соревновательной мышечных нагрузок, выражается в снижении длительности электроактивности, турн-амплитудных характеристик ЭМГ скелетных мышц, а так же в сокращении траектории перемещения и скорости перемещения антропометрических точек сегментов тела в горизонтальном направлении и компенсирующем их возрастании в вертикальном направлении.
Установлена модификация моторной программы под влиянием мышечной нагрузки специальной направленности, проявляющаяся в увеличении продолжительности электроактивности и средней амплитуды турнов ЭМГ скелетных мышц, непосредственно задействованных в реализации сложного по координации двигательного действия.
Показано, что модификация моторной программы сложнокоординационного двигательного действия под воздействием специфической мышечной нагрузки зависит от уровня его автоматизации и характеризуется менее выраженными изменениями параметров ЭМГ скелетных мышц за счет совершенствования механизмов нервной регуляции.
Основные положения, выносимые на защиту:
Трансформация кинематических характеристик сложнокоординационного двигательного действия под влиянием мышечных нагрузок различной целевой направленности является следствием коррекции программы действия, проявляющейся в кодировании соответствующих параметров биоэлектрической активности мышц и связанной с изменением функционального состояния организма.
Динамика изменений электромиографических характеристик сложнокоординационного двигательного акта зависит от преимущественной направленности применяемой модели мышечной нагрузки.
Максимальные изменения параметров биоэлектрической активности скелетных мышц сложного по координации движения выявляются под воздействием соревновательной мышечной нагрузки.
Изменения динамических характеристик сложнокоординационного двигательного действия при влиянии общеразвивающей, специальной и соревновательной мышечных нагрузок характеризуются снижением
кинематических параметров в горизонтальном направлении и компенсирующем их возрастании в вертикальном.
5. В регуляции электрической активности мышц при осуществлении сложнокоординационного двигательного акта в результате многолетней адаптации к специфической мышечной деятельности происходят изменения, свидетельствующие о программном способе управления внутренней структурой двигательного навыка.
Теоретическая значимость. Настоящая работа расширяет представления о механизмах функционирования моторной системы под влиянием мышечных нагрузок различной целевой направленности. Полученные сведения о характере, направленности изменений пространственных и пространственно-временных параметров сложного по координации двигательного действия имеют значение для развития теоретических представлений о факторах, влияющих на внешнюю структуру двигательного навыка в условиях напряженной мышечной деятельности. На основе комплексного анализа биоэлектрической активности мышц и кинематических параметров модельного двигательного действия сформировано представление об адаптивных изменениях регуляции биоэлектроактивности скелетных мышц под воздействием многолетних систематических занятий, связанных с выполнением преимущественно сложнокоординационной и интенсивной мышечной деятельности.
Практическая значимость данного исследования состоит в том, что установленные закономерности изменения внешней и внутренней структуры сложнокоординационного двигательного действия (перемещения и скорости перемещения сегментов тела, длительности электроактивности скелетных мышц, а так же турн-амплитудных характеристик ЭМГ) могут быть использованы для дальнейшего изучения физиологических механизмов функционирования нервно-мышечного аппарата лиц, адаптированных к выполнению преимущественно такого вида двигательной деятельности. Сведения о параметрах биоэлектрической активности мышц можно использовать при моделировании направленного воздействия разных мышечных нагрузок на функциональное состояние организма.
Апробация и внедрение полученных результатов. По теме диссертации опубликовано 8 научных трудов, в том числе статья в журнале «Вестник Тверского государственного университета», входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки России. Материалы исследования представлены и доложены: на IV
Всероссийской с международным участием Школе-конференции по физиологии мышц и мышечной" деятельности «Инновационные направления в физиологии двигательной системы и мышечной деятельности» (Москва, 2007), 6-й международной научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (Москва, 2007), П-й Российской, с международным участием, конференции по управлению движением (Петрозаводск, 2008), International Convention «Science, Education and Medicine in Sport» (China, 2008), V Всероссийской с международным участием Школе-Конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности «Системные и клеточные механизмы в физиологии двигательной деятельности» (Москва, 2009), 14th annual Congress of the «European college of sport science» (Norway, 2009), Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Проблемы развития физической культуры и спорта в странах балтийского региона» (Великие Луки, 2009).
Материалы диссертационного исследования, касающиеся физиологических механизмов функционирования моторной системы спортсмена под влиянием выполнения интенсивных двигательных нагрузок, внедрены в учебный процесс кафедры физиологии и спортивной медицины Великолукской государственной академии физической культуры и спорта, кафедры физической культуры Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. Новые данные об изменении внешней и внутренней структуры двигательного навыка внедрены в учебно-тренировочный процесс МУ СК «Строитель» г. Великие Луки (акты внедрения прилагаются).
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7-ми глав, включающих обзор литературы, изложения результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 141 страницах компьютерного текста, включает 24 рисунка и 19 таблиц. Библиография содержит 232 литературных источников (135 отечественных и 97 иностранных).
Настоящее исследование проводилось на базе НИИ проблем спорта и оздоровительной физической культуры Великолукской государственной академии физической культуры и спорта, в лаборатории «Физиология нервной и мышечной
систем», а так же в специализированном зале единоборств в период с 2005 по 2007 гг. В исследовании участвовали 48 борцов-самбистов 18-21 лет. Вес испытуемых находился в диапазоне 68-72 кг. Спортсмены имели квалификацию от П взрослого разряда до мастера спорта. Испытуемые выполняли бросок «наклоном с захватом ног» в обычных условиях и непосредственно после двигательных нагрузок. В процессе выполнения приема регистрировались ЭМГ следующих мышц: трапециевидной, двуглавой плеча, прямой живота, выпрямляющей позвоночник, прямой бедра, двуглавой бедра, икроножной медиальной, передней болыпеберцовой. Одновременно осуществлялась видеосъемка движения. В качестве моделей мышечных нагрузок применялись: 5-минутная серия общеразвивающих упражнений, 5-минутная серия технических приемов борьбы, серия соревновательных схваток с интервалом отдыха 5 минут. Объем и интенсивность нагрузок составляла 70% от индивидуального максимума каждого испытуемого.
Для регистрации и анализа электромиографических параметров использовалась компьютерная электромиографическая система «Мини-Элекгромиограф» (АНО «Возвращение», СПб., 2003). Исследовали следующие параметры ЭМГ: порядок включения мышц, длительность их электроактивности, среднюю амплитуду турнов, среднее число турнов (A. Fuglsang-Frederiksen, 1989; В.Н. Команцев, В.А. Заболотных, 2001). Анализ видеоматериалов осуществлялся при помощи программного комплекса StarTrace (А.В. Воронов, 2005). В условиях компьютерной обработки определяли перемещение и скорость перемещения антропометрических точек сегментов тела: акромиальной, плечелучевой, шиловидной, переднеподвздошной, точки середины латерального мыщелка бедренной кости, нижней болыпеберцовой, точки остистого отростка седьмого шейного позвонка, нижегрудинной, пупочной точки границы сегмента (С. Clauser et al., 1969).
Статистическая обработка материала осуществлялась на PC Pentium 4 с операционной системой Windows ХР при помощи пакетов программ Microsoft Excel и Statistica 6.0. Вычисляли среднюю величину, ошибку средней величины, стандартное квадратическое отклонение. Определяли нормальность распределения выборок и в соответствии с полученными результатами применяли параметрический критерий (Стъюдента) или непараметрический критерий (Уилкоксона) достоверности различий. Был принят 5%-й уровень значимости как обеспечивающий в подобных исследованиях необходимую точность сравнений.
Для сравнения исследуемых параметров в некоторых случаях изменения этих величин рассчитывались в процентах.
