CC BY
6Дата публикации: 01.12.2023
Publication date: 01.12.2023 DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_04_18
UDC 796.92
DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_04_18 УДК 796.92
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ ЛЫЖНИКОВ-ГОНЩИКОВ
Ю.П. Салова, С.А. Ленькова, О.М. Куликова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», г. Омск, Россия
Аннотация. Целью настоящего исследования являлось изучение функционального состояния нервно-мышечного аппарата (НМА) верхних и нижних конечностей лыжников-гонщиков при выполнении теста ступенчато возрастающей нагрузки в подготовительном периоде годичного макроцикла. Специфическая физическая нагрузка заключалась в проведении теста со ступенчато возрастающей нагрузкой до отказа на лыжном эргометре Concept2 SkiErg. Экспресс-оценка и индикация текущего состояния НМА проводились при помощи метода хронаксиметрии. В основе метода лежит эффект акустической эмиссии сокращающейся мышцы при раздражении ее одиночными электрическими импульсами возрастающей амплитуды. Метод позволяет измерить латентное время вызванного сокращения Н-рефлекса и М-ответа. Выполненное исследование впервые позволило получить количественно-качественную оценку функционального состояния периферического звена нервно-мышечного аппарата верхних и нижних конечностей лыжников-гонщиков. Выявлены различные варианты ответных реакций на ступенчато возрастающую нагрузку, проявившиеся в симметричности ответов двигательных единиц на электрический стимул. Практическая значимость и перспективность исследования заключается в разработке шкал дифференцированных оценок функционального состояния нервно-мышечного аппарата лыжников-гонщиков, направленности и нормирования тренировочных нагрузок.
Ключевые слова: лыжники-гонщики, подготовительный период, нервно-мышечный аппарат, эргометр Concept2 SkiErg, латентное время вызванного сокращения, асимметрия, симметрия, верхние конечности, нижние конечности.
FUNCTIONAL STATE OF THE PERIPHERAL PART OF THE NEUROMUSCULAR SYSTEM OF ELITE SKI RACERS Yu.P. Salova, S.A. Len'kova, O.M. Kulikova
Siberian State University of Physical Culture and Sports, Omsk, Russia
Annotation. The purpose of this study was to investigate the functional state of the neuromuscular system of the upper and lower limbs of ski racers during the step-increasing load test in the preparatory period of the annual macrocycle. The specific physical load consisted of a test with a step-increasing load to failure on the Concept2 SkiErg machine. Rapid assessment and indication of the current state of the neuromuscular system were carried out using chronoximetry. This method is based on the effect of acoustic emission of a contracting muscle when it is stimulated by single electric impulses of increasing amplitude, making it possible to measure the latency time of induced contraction of the H-reflex and M-response. The performed study allowed for the first time to obtain a quantitative and qualitative estimation of the functional state of the peripheral part of the neuromuscular system of the upper and lower limbs of ski racers. Different variants of responses to the step-increasing load were revealed, manifested in the symmetry of responses of motor units to the electric stimulus. Practical significance and prospectivity of the research consists in development of differentiated estimation scales for the functional state of the neuromuscular system of ski racers, direction and standardizing of training activity. Keywords: ski racers, preparatory period, neuromuscular system, Concept2 SkiErg machine, latency time of induced contraction, asymmetry, symmetry, upper limbs, lower limbs.
Введение. В научной литературе отражены результаты многочисленных исследований, отражающих функциональное состояние и динамику звеньев регулирующих и обеспечивающих систем организма спортсмена.
Нервно-мышечный аппарат является заключительным звеном физиологической системы движений, осуществляющим двигательное действие, что влияет на работоспособность спортсмена. Для положительных сдвигов в состоянии исполнительного звена нужно воздействовать на «...рабочие механизмы нервно-мышечного аппарата» [1, с. 234].
В исследованиях нервно-мышечного аппарата по латентному времени вызванного сокращения (ЛВВС) икроножной мышцы у представителей легкой атлетики, игровых и силовых видов спорта были определены признаки для диагностики степени утомления и скоростно-силовых возможностей [2-3].
Исследования, проведенные ранее, не учитывали специфику включенности звеньев исполнительной системы спортсменов и были выполнены только на медиальной головке икроножной мышцы голени. В то время как мышечное утомление верхних конечностей снижают силу отталкивания в одновременных лыжных ходах
[4].
Исследований, оценивающих функциональное состояние периферической части нервно-мышечного аппарата верхних и нижних конечностей спортсменов при выполнении специфических нагрузок методом акустической эмиссии недостаточно, что позволяет считать тему исследования актуальной.
Цель исследования: изучить функциональное состояние нервно-мышечного аппарата (НМА) верхних и нижних конечностей лыжников-гонщиков при выполнении теста ступенчато-возрастающей нагрузки в подготовительном периоде годичного макроцикла.
Методы и организация исследования. Настоящее исследование проводилось в рамках выполнения государственной
работы (проведение научного исследования) для подведомственных Министерству спорта Российской Федерации научных организаций и образовательных организаций высшего образования на 2023 год. Исследование проводилось с участием 123 лыжников-гонщиков (средний возраст -16,8±1,2 лет, квалификация - 1 спортивный разряд - МС).
Состояние периферического звена НМА оценивалось при помощи прибора «Хронакс-7» (ООО НТФ «Микроникс», г. Омск) [3]. Прибор предназначен для измерения ЛВВС. В основе метода лежит эффект акустической эмиссии сокращающейся мышцы при раздражении ее одиночными электрическими импульсами возрастающей амплитуды. Метод позволяет измерить ЛВВС Н-рефлекса и М-ответа [2]. С целью определения функционального состояния периферического звена НМА в ответ на физическую нагрузку использовался тест ступенчато-возрастающего характера на лыжном эргометре Concept2 SkiErg. Тестирование лыжников-гонщиков на лыжном эргометре было проведено по общепринятому методу [5].
Состояние периферического звена НМА оценивалось до начала и после окончания выполнения ступенчатой нагрузки [3]. Оценивались ЛВВС, Н-рефлекс, М-ответ, F-волна. ЛВВС регистрировалось на медиальной головке икроножной мышцы голени, а также латеральной головке трехглавой мышцы плеча.
Величина и пороги латентного времени вызванного сокращения исследуемой мышцы тесно связаны с композицией мышечных волокон. Утомление в нагружаемой мышце поэтапно проявляется в повышении порогов Н-рефлексов, вплоть до их исчезновения, а также М-ответов, в которых четко выделяются зоны работы медленных и быстрых двигательных единиц, а также переходных состояний между ними [3]. Н-рефлекс наблюдался у всех испытуемых до и после нагрузки, поэтому проанализированы результаты ЛВВС М-ответа верхних и нижних конечностей лыжников-гонщиков.
Математическая обработка результатов исследования проводилась с использованием языка программирования Python в Google Colaboratory. Проверка на нормальность распределения проводилась по критерию Шапиро-Уилка. Анализируемые переменные не подчинялись закону нормального распределения, поэтому расчеты статистической значимости проводили с использованием непараметрических критериев для зависимых переменных (критерий Вилкоксона). Непараметрические критерии представлены в виде медианы, первого и третьего квартилей. Также использован кластерный анализ: метод силуэта (Silhouette Method).
Результаты исследования и их обсуждение. В ходе проведенного исследования было выявлено шесть различных вариантов функционального состояния периферической части нервно-мышечного аппарата квалифицированных лыжников-гонщиков (рис.).
Из рисунка видно, что спортсмены, отнесенные к первому варианту (7% спортсменов) как в фоновом состоянии до нагрузки, так и в ответ на ступенчато-возрастающую нагрузку отличались небольшой асимметричностью порога М-ответа. В состоянии относительного покоя, перед началом выполнения ступенчато-возрастающей нагрузки, разница ЛВВС мышц правой и левой голени, правой и левой трехглавой мышц плеча составила в среднем 1,1 мс.
После нагрузки величина порога М-ответа в мышцах голени снизилась. В М-ответе трехглавой мышцы плеча
отмечалась асимметрия. После окончания выполнения теста на эргометре правая рука у спортсменов демонстрировала замедление ответа на электрический стимул, что отражает более быстрое наступление утомления в её мышцах.
Анализ второго, наиболее часто встречающегося варианта ответа на ступенчато-возрастающую нагрузку по ЛВВС показал, что как в нижних, так и в верхних конечностях показатели ЛВВС значительно не изменились. В отличие от первого варианта наблюдалось замедление М-ответа в левой руке. К данному варианту функционального состояния НМА относилось 40% спортсменов. Спортсмены характеризуются в большей степени быстрыми и промежуточными мышечными волокнами в верхних конечностях и промежуточными в нижних конечностях.
Третий вариант функционального состояния периферической части НМА лыжников, к которому относилось 37% от общего числа выборки, отличался большей симметричностью порогов М-ответа правой и левой конечности в фоновом состоянии и после выполнения нагрузки. После нагрузки у представителей данного варианта функционального состояния периферической части НМА М-ответ проявлялся быстрее. Увеличение скорости реагирования мышц на электрический стимул после нагрузки может являться показателем улучшения врабатывания, синхронизации двигательных единиц, мобилизации функциональных резервов и свидетельствовать об устойчивой адаптации спортсменов к физическим нагрузкам.
СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ МОБЕБК КБЦЕБ ОБ БИОМЕДИЦИНЫ ВЮМЕБГСШЕ 2023, Т. 7 (4)_2023, Уо1. 7 (4)
5 вариант 8,82
6 вариант
7,54
I
5,68 1
5,48 5,63
4,78
О Ь» О о О
* У ^ 2
Б Б а
Левая Правая Левая
нога рука рука
8
7 6
и
К 5
У 4 О
са , Ч
2 1
о
6,8 1
6,74
5,97
6,31
I _ 5,4 5,03 4,76 4,83
щ
Щ
о о о
й ч * и п У
С в
Левая нога Правая ,
рука
Рис. Варианты текущего функционального состояния нервно-мышечного аппарата у лыжников-гонщиков по показателю латентного времени вызванного сокращения Примечание: ЛВВС - латентное время вызванного сокращения; «До» - оценка фоновых показателей ЛВВС периферического звена НМА спортсменов; «После» - оценка показателей ЛВВС периферического звена НМА после завершения выполнения ступенчато-возрастающей нагрузки
Лыжники-гонщики, соответствующие четвертому варианту (7%), при фоновой регистрации не имели М-ответа в правой нижней конечности, что отражает перегруженность НМА. После выполнения нагрузки М-ответ появлялся с достаточно высокой амплитудой порога. Кроме того,
представители данного варианта показали самую высокую амплитуду порога М-ответа двигательных единиц трехглавой мышцы плеча на обеих руках, что можно охарактеризовать как утомление. Анализ композиции мышечных волокон свидетельствует о наличии у спортсменов данного варианта
промежуточных и медленных волокон в нижних конечностях и промежуточных в верхних.
Аналогично предшествующему
варианту у лыжников, отнесенных по типу реакции к пятому варианту (1%), не проявился М-ответ при регистрации фоновых значений показателя ЛВВС в мышцах левой голени. После нагрузки проявлялась реакция на одиночный импульс, но не совсем адекватная по силе М-ответа: очень высокий порог ЛВВС - 8,82 мс. Тенденция такого характера свидетельствует о признаках переутомления НМА, проявляющегося уже в состоянии относительного покоя. Из рисунка видно, что показатели М-ответа верхних конечностей после нагрузки асимметричны в своих ответных проявлениях, ведут себя несвязанно, нагружаясь по-разному: показатель ЛВВС правой руки уменьшился на 0,70 мс, левой руки значительно увеличился на 0,77 мс.
Представители группы с шестым вариантом (8%) функционального состояния НМА и ответом на ступенчато-
возрастающую нагрузку характеризовались симметричным М-ответом в состоянии относительного покоя (до нагрузки) со стороны нижних и верхних конечностей. Однако после нагрузки происходит увеличение показателя ЛВВС ответа правой руки на 1,28 мс. Такой ответ характеризует наступление очень скорого утомления при выполнении нагрузки в правой верхней конечности. У представителей данного варианта функционального состояния НМА в композиции мышц преобладали волокна смешанного типа в нижних конечностях, быстрого и промежуточного - в верхних.
Выполнение лыжниками-гонщиками объемных нагрузок до отказа (в нашем случае - ступенчато-возрастающая нагрузка на лыжном эргометре Concept2 SkiErg) способствует тому, что рекрутируются высокопороговые и низкопороговые двигательные единицы, это приводит к развитию выраженного утомления. Динамика ЛВВС по показателю М-ответа представлена в таблице (табл.).
Таблица
Показатели М-ответа верхних и нижних конечностей лыжников-гонщиков до и после выполнения ступенчато-возрастающей нагрузки, Ме (01; 03)
Конечность До/после нагрузки 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант 5 вариант 6 вариант
Правая нога До 5,9 (5,6;6,5) 5,9 (5,4;6,5) 6,1 (5,7;7,0) 0,0 (0,0;0,0) 7,5 6,5 (5,8;7,1)
После 5,3 (1,2;5,6)* 5,9 (5,4;6,3) 6,1 (5,6;6,5)* 6,3 (5,7;7,1)* 5,7 6,1 (6,1;6,8)
Левая нога До 5,7 (1,3;б,2) 4,8 (4,3;5,0) 4,9 (4,4;5,1) 5,1 (4,7;5,7) 0 4,7 (4,5;5,4)
После 5,3 (5,1;5,7) 4,8 (4,4;5,7) 4,7 (4,6;5,6)* 6,0 (5,3;6,5) 8,8 4,7 (4,4;4,8)*
Правая рука До 4,7 (4,5;4,9) 5,4 (5,1;5,8) 5,5 (5,1;6,4) 5,6 (3,8;6,0) 5,48 5,8 (5,4;6,0)
После 4,7 (4,5;4,9) 5,5 (5,1;6,1) 5,5 (5,2;6,0)* 5,5 (5,1;5,9) 4,78 5,5 (5,3;5,8)*
Левая рука До 5,2 (4,3;5,6) 4,7 (4,4;5,0) 4,7 (4,4;5,1) 5,0 (4,7;5,6) 5,68 6,1 (5,0;7,1)
После 5,0 (4,7;5,4) 4,8 (4,4;5,7) 4,7 (4,3;5,1)* 5,2 (4,7;7,2) 6,5 4,5 (4,4;4,6)
Примечание: * - различие менее р<0,05 '-критерия Вилкоксона
внутри группы исследования с помощью
После выполнения ступенчато-возрастающей нагрузки на лыжном эргометре в отдельных сегментах конечностей лыжников-гонщиков выявлены достоверные улучшения ответных реакций на электрический стимул. Наибольшее число статистически значимых изменений в динамике ЛВВС отмечалось у лыжников-гонщиков, отнесенных по типу ответных реакций НМА к третьему варианту.
Проведенные исследования выявили шесть наиболее типичных вариантов функционального состояния периферического звена НМА лыжников-гонщиков. Во всех шести вариантах были выявлены ответные реакции на электрический стимул как в верхних, так и в нижних конечностях с различными изменениями, отражающими особенности кумулятивной адаптации спортсменов к тренировочным нагрузкам, а также особенности техники передвижения на лыжах и связанные с ними различия в характере распределения усилий между правой и левой конечностями. Характер асимметричности, величина порога ответа на стимуляцию до выполнения ступенчато-возрастающей нагрузки и после были различны в каждом из шести выявленных вариантов. Стоит отметить, что в настоящем исследовании оптимального функционального состояния периферического звена нервно-мышечного аппарата у лыжников-гонщиков не выявлено. Относительно благоприятным функциональным состоянием можно считать реакции НМА, соответствующие третьему варианту. Во всех выявленных вариантах прослеживались признаки утомления периферического звена нервно-мышечного аппарата верхних и нижних конечностей спортсменов, которые проявлялись в асимметричности М-ответов правой и левой конечности, отражающей несвязанность, разную степень нагруженности при выполнении ступенчато-возрастающей нагрузки. Увеличение латентного времени и порога ответа мышечных волокон после нагрузки или в
состоянии относительного покоя характеризуют начальную, компенсированную степень утомления. Более выраженное утомление характеризуется проявлением защитных механизмов НМА, которое проявляется в отсутствии М-ответа быстрых мышечных волокон (четвертый, пятый вариант).
Наиболее часто встречающимися вариантами ответных реакций ЛВВС среди исследуемых лыжников-гонщиков являются второй и третий, доля спортсменов с таковыми ответными реакциями на специфическую нагрузку составила 40% и 37% соответственно. Самый редко встречающийся вариант ответа соответствовал пятому варианту - 1%.
Заключение. Таким образом, выявленные варианты функционального состояния периферического звена НМА лыжников-гонщиков отличаются ответными реакциями мышц верхних и нижних конечностей на электрический стимул в состоянии относительного покоя и на ступенчато-возрастающую нагрузку. Отражают особенности кумулятивной адаптации спортсменов к тренировочным нагрузкам, а также особенности техники передвижения на лыжах и связанные с ней различия в характере распределения усилий между правой и левой конечностями.
Увеличение латентного времени и порога ответа мышечных волокон после нагрузки или в состоянии относительного покоя характеризуют признаки утомления. Более выраженное утомление характеризуется проявлением защитных механизмов НМА, которое проявляется в отсутствии М-ответа быстрых мышечных волокон.
Перспективность дальнейших исследований заключается в разработке шкал дифференцированной оценки функционального состояния нервно-мышечного аппарата лыжников-гонщиков, разработке методических рекомендаций коррекции, упорядочения и нормирования тренировочных нагрузок у лыжников-гонщиков в соответствии с текущим состоянием НМА.
СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ
MODERN ISSUES OF
БИОМЕДИЦИНЫ BIOMEDICINE 2023, T. 7 (4)_2023, Vol. 7 (4)
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мякинченко, Е. Б. Силовая подготовка спортсменов высокого класса в циклических видах спорта с преимущественным проявлением выносливости / Е. Б. Мякинченко, А. С. Крючков, Т. Г. Фомиченко. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью Издательство «Спорт», 2022. - С. 234
2. Патент N 1800967А3 СССР, МПК А61В 5/16. Способы измерения временных параметров вызванного сокращения мышцы и устройство для его осуществления: N 4816563; заявлено 23.04.1990; опубл. 07.03.1993 / Аксельрод А. Е.
3. Лысаковский, И. Т. Оценка состояния нервно-мышечного аппарата и ее использование при управлении процессом скоростно-силовой подготовки спортсменов / И. Т. Лысаковский,
A. Е. Аксельрод, Г. К. Павлов // Теория и практика физической культуры. - 2005. - № 10. - С. 25-27.
4. Effects of short-term fatigue on biomechanical and physiological aspects of double poling in highlevel cross-country skiers / C. Zoppirolli,
B. Pellegrini, L. Bortolan, F. Schena // Human Movement Science. - 2016. - Vol. 47. - P. 88-97. DOI: 10.1016/j.humov.2016.02.003
5. Реуцкая, Е. А. Функциональные возможности мышц плечевого пояса лыжников-гонщиков при переходе на этап высшего спортивного мастерства / Е. А. Реуцкая // Спорт, Человек, Здоровье: Материалы XI Международного Конгресса, Санкт-Петербург, 26-28 апреля 2023
года / Под редакцией С.И. Петрова. -Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2023. -С.185-187.
REFERENCES
1. Myakinchenko E.B., Kryuchkov A.S., Fomichenko T.G. Strength training of elite athletes in cyclic sports with the predominant manifestation of endurance. Moscow: Sport, 2022. p. 234. (in Russ.)
2. Akselrod A.E. Method of measuring temporal parameters of the induced muscle contraction and a device for its realization. Patent for invention USSR 1800967, 1993. (in Russ.)
3. Lysakovskij I.T., Akselrod A.E., Pavlov G.K. Estimation of condition of neuromuscular apparatus and its use at management of process of speedpower training of athlete. Theory and Practice of Physical Culture, 2005, no. 10, pp. 25-27. (in Russ.)
4. Zoppirolli C., Pellegrini B., Bortolan L., Schena F. Effects of short-term fatigue on biomechanical and physiological aspects of double poling in highlevel cross-country skiers. Human Movement Science, 2016, vol. 47, pp. 88-97. DOI: 10.1016/ j.humov.2016.02.003
5. Reutskaya E.A. Functional capabilities of the shoulder girdle muscles of cross-country skiers during the transition to the stage of higher sportsmanship. Sport, Man, Health: Proceedings of the XI International Congress. S.I. Petrov, ed. St. Petersburg: POLYTEKH-PRESS, 2023. pp. 185187. (in Russ.)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Юлия Павловна Салова - кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института деятельности в экстремальных условиях, Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск, e-mail: [email protected], [email protected].
Софья Александровна Ленькова - младший научный сотрудник Научно-исследовательского института деятельности в экстремальных условиях, Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск, e-mail: [email protected].
Оксана Михайловна Куликова - кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, научно - исследовательский институт деятельности в экстремальных условиях, Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск, e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Yulia Pavlovna Salova - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Senior Researcher, Research Institute of Activity in Extreme Conditions, Siberian State University of Physical Culture and Sport, Omsk, e-mail: [email protected], [email protected].
Sof'ya Aleksandrovna Len'kova - Junior Researcher, Research Institute of Activity in Extreme Conditions, Siberian State University of Physical Culture and Sport, Omsk, e-mail: [email protected]. Oksana Mikhajlovna Kulikova - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher, Research Institute of Activity in Extreme Conditions, Siberian State University of Physical Culture and Sports, Omsk, e-mail: [email protected].
Для цитирования: Салова, Ю. П. Функциональное состояние периферической части нервно-мышечного аппарата квалифицированных лыжников-гонщиков / Ю. П. Салова, С. А. Ленькова, О. М. Куликова // Современные вопросы биомедицины. - 2023. - Т. 7. - № 4. DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_04_18
For citation: Salova Yu.P., Len'kova S.A., Kulikova O.M. Functional state of the peripheral part of the neuromuscular apparatus of elite ski racers. Modern Issues of Biomedicine, 2023, vol. 7, no. 4. DOI: 10.24412/2588-0500-2023 07 04 18
