Биоэлектрическая активность мышц при спринтерском беге Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

9. Хлюстов В.К., Поляков А.Н., Красносумова А.В. Моделирование возрастной динамики таксационных показателей географических культур сосны, произрастающих в условиях лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2014. № 2. С. 19-34.

© О.Е. Ефимов, 2016

УДК 612.766.1

Ланская Ольга Владимировна

доктор биологических наук, доцент ВЛГАФК

г. Великие Луки, РФ Е-mail: lanskaya2012@yandex.ru Ланская Елена Владимировна соискатель, специалист по учебно-метдической работе ВЛГАФК

г. Великие Луки, РФ Е-mail: elena.lanskaya2016@yandex.ru Пискунов Иван Васильевич аспирант ВЛГАФК г. Великие Луки, РФ Е-mail: ivan-acdc@rambler.ru

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МЫШЦ ПРИ СПРИНТЕРСКОМ БЕГЕ

Аннотация

Реализация движений во время спринтерского бега осуществляется посредством специфических паттернов биоэлектрической активности «ведущих» скелетных мышц. Специфичность паттернов электроактивности проявляется у спринтеров в присущих для каждого двигательного действия характеристиках ЭМГ мышц: амплитуды, интегрированной электроактивности, частоты биопотенциалов действия, длительности электрической активности мышц, порядка активации мышц и выключения.

Ключевые слова Электромиография, спринтерский бег, мышцы бедра и голени

Целенаправленная двигательная деятельность имеет принципиально важное значение в адаптации организма человека к различным условиям его жизнедеятельности, поэтому исследование механизмов регуляции движений, обеспечивающих достижение успешного результата, является одной из центральных проблем физиологии [2, с. 486]. Идеальной моделью для изучения механизмов разнообразных движений служит двигательная деятельность спортсменов. Объективным методом получения информации о физиологических процессах, происходящих в нервно-мышечном аппарате, является электромиография (ЭМГ), позволяющая изучать взаимодействие и уровень активности работающих мышц, некоторые механизмы регуляции выполняемых движений. В настоящей работе нами изучены параметры ЭМГ мышц бедра и голени при спринтерском беге у 9 спортсменов 18-22 лет, имеющих квалификацию на момент исследования 1 взрослый разряд. К исследованию привлекались только испытуемые-правши и ограничивались регистрацией биопотенциалов мышц с ведущей ноги.

Известно, что цикл бегового шага состоит из фазы опоры (амортизация, прохождение проекции вертикали и отталкивание) и фазы полета (движение маховой ноги вперед и опускание ее на опору) [1 с. 215]. Фаза амортизации начинается с момента постановки ноги на опору и длится до момента вертикали, когда проекция общего центра массы (ОЦМ) находится над точкой опоры. В этой фазе происходит значительное снижение ОЦМ за счет разгибания в голеностопном суставе, сгибания в коленном суставе и наклона поперечной оси таза в сторону маховой ноги. С момента вертикали до момента отрыва толчковой ноги от

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

опоры длится фаза отталкивания. Она начинается с распрямления толчковой ноги в тазобедренном, коленном суставах и завершается сгибанием в голеностопном суставе. Фаза опоры составляет примерно 40% цикла бегового шага. В фазе полета сначала происходит сгибание маховой ноги в тазобедренном и коленном суставах, а затем ее разгибание в этих суставах при опускании ноги на опору, которая уже будет являться толчковой. Далее группа движений повторяется [1 с. 215].

В таблице 1 представлены характеристики биоэлектрической активности мышц бедра и голени правой нижней конечности, зарегистрированные у спринтеров в фазы опоры и полета в каждом цикле бегового шага, постоянно повторяющегося на протяжении всего отрезка дистанции 100 м. Фазы опоры и полета правой ноги у спринтеров определялись с помощью тензодатчика. Типичный образец записи ЭМГ мышц голени и бедра при спринтерском беге представлен на рисунке 1.

Таблица 1

Параметры биоэлектрической активности мышц голени и бедра правой конечности при спринтерском беге,

M±m (n=9)

Мышцы Параметры ЭМГ

Фаза опоры Фаза полета

Средняя амплитуда (мкВ) Интеграл (мкВ-с) Средняя частота (Гц) Длительность (с) Средняя амплитуда (мкВ) Интеграл (мкВ-с) Средняя частота (Гц) Длительность (с)

Двуглавая бедра 988,1± 75,3 * p=0,04 5081,2± 326,2 А p=0,02 136,72± 9,85 ■ p=0,008 0,26± 0,02 □ p=0,01 420,0± 39,3 2277,3± 232,8 78,17± 2,12 0,43± 0,02

Прямая бедра 391,0± 30,9 2285,7± 184,3 63,78± 3,47 ■ p=0,01 0,29± 0,01 839,4± 76,3 2650,9± 165,4 113,78± 4,91 0,41± 0,03

Камбаловидная 491,4± 33,1 4637,4± 286,2 д p=0,008 114,2± 7,51 ■ p=0,007 0,26± 0,02 □ p=0,02 214,6± 32,6 1202,9± 139,5 75,89± 1,8 0,41± 0,02

Передняя большеберцовая 266,2± 26,6 1629,7± 107,1 81,39± 5,41 ■ p=0,01 0,12± 0,02 □ p=0,003 431,7± 39,3 2374,3± 164,6 110,0± 12,59 0,27± 0,02

Примечания к таблице 1: 1. Достоверные различия между показателями средней амплитуды (*), зарегистрированными в фазы опоры и полета.

2. Достоверные различия между показателями интеграла ЭМГ (А), зарегистрированными в фазы опоры и полета.

3. Достоверные различия между показателями средней частоты ЭМГ (■), зарегистрированными в фазы опоры и полета.

4. Достоверные различия между показателями длительности ЭМГ (□), зарегистрированными в фазы опоры и полета.

Как следует из анализа данных, приведенных в таблице 1, наиболее высокие показатели средней амплитуды, интегрированной активности ЭМГ и частоты биопотенциалов в фазу опоры зарегистрированы у двуглавой мышцы бедра, меньшие величины данных параметров получены у камбаловидной мышцы, а у прямой мышцы бедра и передней большеберцовой они были самыми низкими. Анализ продолжительности электроактивности исследуемых мышц в фазу опоры показал, что она варьирует в диапазоне от 0,12 до 0,29 с. У двуглавой и прямой мышц бедра, а также камбаловидной мышцы наблюдалась наибольшая длительность биоэлектрической активности - 0,26±0,02 с, 0,29±0,01 с, 0,26±0,02 с соответственно, а минимальное время у передней большеберцовой мышцы - 0,12±0,02 с (таблица 1). Таким образом, в фазу опоры среди тестируемых мышц бедра наиболее электроактивной была двуглавая мышца, а среди мышц

голени - камбаловидная. Следовательно, электроактивность этих «ведущих» мышц в существенной мере определяет реализацию движений ноги в фазу опоры.

В фазу полета наблюдается иная картина. Наиболее высокие показатели средней амплитуды, интегрированной активности ЭМГ и частоты биопотенциалов зарегистрированы у прямой мышцы бедра, меньшие величины данных параметров зафиксированы у передней большеберцовой мышцы. У двуглавой мышцы бедра данные параметры ЭМГ были несколько ниже, чем у передней большеберцовой, но существенных отличий не выявлено, а у камбаловидной мышцы обнаружены самые низкие их величины среди всех тестируемых мышц нижней конечности (таблица 1). Таким образом, в фазу полета самую высокую электроактивность демонстрировала прямая мышца бедра.

Рисунок 1 - Типичный образец записи ЭМГ мышц голени и бедра при спринтерском беге

Примечание к рисунку 1: 1-4 - каналы мышц нижней конечности: 1 - камбаловидная мышца, 2 -передняя большеберцовая мышца, 3 - прямая мышца бедра, 4 - двуглавая мышца бедра; 5 - канал тензодатчика. Маркеры: 1- старт, 2 - финиш

Выявлено также, что продолжительность электроактивности тестируемых мышц в фазу полета больше, чем в фазу опоры, что вполне закономерно, так как фазы опоры и полета составляют примерно 40% и 60% цикла бегового шага. Длительность ЭМГ исследуемых мышц в фазу полета варьирует в диапазоне от 0,27 до 0,43 с. У двуглавой и прямой мышц бедра, а также камбаловидной мышцы наблюдалась наибольшая длительность биоэлектрической активности - 0,43±0,02 с, 0,41±0,03 с, 0,41±0,02 с соответственно, а минимальное время у передней большеберцовой мышцы - 0,27±0,02 с (таблица 1).

При рассмотрении рисунка 1 также можно наблюдать, что в фазы опоры максимально активными были камбаловидная (1 канал) и двуглавая (4 канал) мышцы, а в фазы полета - прямая мышца бедра (3 канал) и передняя большеберцовая мышца (2 канал). Данный рисунок демонстрирует достаточно четкое чередование высокоамплитудных ЭМГ мышц с концентрацией максимумов активности в зависимости от фазы цикла бегового шага. Такой характер биоэлектрической активности этих мышц косвенно указывает на программный способ их управления, то есть движения, выполняемые спринтерами, реализуются по заранее сформированным двигательным программам.

На рисунке 1 легко заметить не только разную степень выраженности и длительности электроактивности тестируемых мышц, но и разную их последовательность вовлечения в работу. Так, на старте (маркер 1), также как и в начале каждого следующего цикла бегового шага на протяжении стометровой дистанции, первой сокращалась двуглавая мышца бедра, после рекрутирования которой начинали сокращаться камбаловидная и передняя большеберцовая мышцы, а позднее всех активировалась прямая мышца бедра. Однако в конце каждого цикла бегового шага и, соответственно, на финише (маркер 2) дольше всех остальных сокращается прямая мышца бедра.

Известно, что интегрированная электрическая активность складывается из значений амплитуды и частоты биопотенциалов. Причем повышение интегрированной электроактивности может происходить как за счет увеличения амплитуды потенциалов действия, так и возрастания их частоты [1 с. 9-10]. Рисунок 2

демонстрирует сравнение интеграла активности со средней амплитудой и частотой биопотенциалов исследуемых мышц, выраженное в процентах, по отношению к значениям двуглавой мышцы бедра в фазу опоры (А) и по отношению к прямой мышце бедра в фазу полета (Б) во время спринтерского бега. Как видно из этого рисунка, более высокое значение интегрированной активности ЭМГ у мышц в разные фазы цикла бегового шага, повторяющегося на протяжении стометровой дистанции, достигается как за счет увеличения амплитуды, так и частоты ЭМГ.

А

Б

Рисунок 2 - Величины интегрированной электроактивности, средней амплитуды и частоты ЭМГ мышц по отношению к значениям двуглавой мышце бедра в фазу опоры (А) и по отношению к прямой мышце бедра

в фазу полета (Б) во время спринтерского бега, %

Таким образом, проведенные исследования показали, что реализация движений в разные фазы цикла бегового шага, постоянно повторяющегося на протяжении спринтерской дистанции 100 м, осуществляется посредством специфических паттернов биоэлектрической активности «ведущих» скелетных мышц. Специфичность паттернов электроактивности проявляется у спринтеров в присущих для каждого двигательного действия характеристиках ЭМГ мышц: амплитуды, интегрированной электроактивности, частоты биопотенциалов действия, длительности электрической активности мышц, порядка активации мышц и выключения. При этом установлено достаточно четкое чередование высокоамплитудных ЭМГ мышц с концентрацией максимумов активности в зависимости от фазы цикла бегового шага, что может

свидетельствовать о том, что регуляция движений при спринтерском беге содержит черты программности (баллистичности).

Список использованной литературы:

1. Жилкин, А.И. Легкая атлетика: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / А.И. Жилкин, В.С. Кузьмин, Е.В. Сидорчук. - М.: Издательский центр «Академия», 2009 - 464 с.

2. Николлс, Дж. Г. От нейрона к мозгу / Дж. Г. Николлс, А.Р. Мартин, Б. Дж. Валлас, П.А. Фукс. М.: ЛКИ, 2003 - 672 с.

3. Пухов, А.М. Электромиографические характеристики результативности прицельных движений человека: автореф. дис. . канд. биол. наук / А.М. Пухов. Смоленск. 2013. - 22 с.

© О.В. Ланская, Е.В. Ланская, И.В. Пискунов, 2016

УДК 597.2/.5

Линд Ксения Александровна

Студентка, магистр ХГУ им. Н.Ф. Катанова г. Абакан, Республика Хакасия E-mail: Kseniya_Lind@mail.ru

ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА PERCA FLUVIATILIS ОЗЕРА ЛИНЁВО (БАССЕЙН Р. ЧУЛЫМ) В

РАЗНЫЕ ГОДЫ ЛОВА

Аннотация

В статье представлены данные о возрастной структуре Perca fluviatilis озера Линёво Шарыповского района в разные годы лова.

Ключевые слова

Рыбы, возрастная структура, возрастная группа, Perca fluviatilis.

Знание возрастных особенностей рыб имеет фундаментальное и практическое значение.

Возрастная структура - распределение рыб по возрастным группам. Возрастная структура является видовым приспособлением, обеспечивая виду, популяции существование в изменяющихся условиях питания и воспроизводства, а также различной интенсивности воздействия хищников

Возрастная группа - группа особей популяции, имеющих одинаковый возраст [1, с. 31].

Рыбы одного возраста образуют возрастную группу, имеющую свои обозначения и названия:

Сеголеток - рыба рождения данного года во второй половине лета. В первой половине лета ее называют мальком. Обозначается: 0.

Годовик - перезимовавший сеголеток в первой половине календарного года. Обозначается: 1.

Двухлеток - рыба, прожившая два вегетационных периода, то есть годовик, доживший до второй половины лета или до осени. Обозначается: 1+

Двугодовик - перезимовавший двухлеток в первой половине календарного года. Обозначается: 2.

Трехлеток - двугодовик со второй половины лета. Обозначается: 2+ и так далее [3, с. 132].

Нельзя не сказать, что характерной особенностью рыб является сложность определения их возраста. Одной из таких сложностей является образование добавочных колец, которые могут мешать достоверному определению. Причины возникновения добавочных колец самые разнообразные. В основном это не периодичные изменения условий, не цикличное изменение температурного режима, кормовой базы, солености воды. Так же это явление может быть связано с различной степенью подвижности рыб на протяжении года, и вследствие этого увеличение метаболизма (известный факт, что при нересте рыбы ведут более подвижный образ жизни). Для распознавания годовых и добавочных колец необходимо помнить, что годовое кольцо образуется при смене частых внутренних склеритов редкими наружными (переход от зимы к лету), а при добавочном кольце, наоборот, от редких к частым [3, с. 138].