CC BY
0
УДК 796.92 DOI: 10.24412/2305-8404-2024-6-88-95
ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДЫ СОКРАЩЕНИЯ ЧЕТЫРЕХГЛАВОЙ МЫШЦЫ БЕДРА ЛЫЖНИКОВ-ГОНЩИКОВ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНОМ ПЕРИОДЕ ПОДГОТОВКИ
Р.Е. Петров, И.Ш. Мутаева, Г.З. Халиков
Проведен анализ включения в работу латеральной и медиальной головки четырехглавой мышцы бедра и определена динамика средней амплитуды их сокращения у лыжников при ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузке. Доказана необходимость создания инновационных технологий в физической подготовке спорт -сменов на основе развития локальной мышечной выносливости.
Ключевые слова: лыжники-гонщики, четырехглавая мышца бедра, электро-миограмма, физическая нагрузка, велоэргометрия.
Петров Роман Евгеньевич, канд. пед. наук, доц., romanpetrovrdr@mail.ru, Россия, Елабуга, Елабуж-ский институт (филиал) Казанского федерального университета,
Мутаева Ильсияр Шафиковна, канд. биол. наук, проф., mutaeva-i@mail.ru, Россия, Елабуга, Елабуж-ский институт (филиал) Казанского федерального университета,
Халиков Газинур Зиннурович, канд. пед. наук, доц., khalikov88th@gmail.com, Россия, Елабуга, Елабужский институт (филиал) Казанского федерального университета
Современные технологии позволяют доступным образом провести анализ сократительных способностей мышц при физических нагрузках, что позволяет определить доминирующие факторы системы организма спортсменов. Изучение закономерностей влияния специфических физических нагрузок на организм остается одной из актуальных проблем современной спортивной физиологии.
Известно, что любая физическая нагрузка сопровождается изменениями функционального состояния нервно-мышечной системы, в частности сократительных характеристик скелетных мышц. Однако степень и характер наступления утомления работающих мышц зависит от ряда факторов, таких как объем, интенсивность, направлен -ность, величина физических нагрузок, физическая и функциональная подготовленность, уровень функционального состояния нервно-мышечной
STUDY OF THE AMPLITUDE OF CONTRACTION OF THE QUADRICEPS
FEMORUS MUSCLE OF SKIERS-RACERS DURING THE PREPARATORY PERIOD OF PREPARATION
Petrov R.E., candidate of pedagogical sciences, associate professor, romanpetrovrdr@ mail.ru, Russia, Yelabuga, Yelabuga Institute (branch) of Kazan Federal University, Mutaeva I.Sh., candidate of biological sciences, professor, mutaeva-i@mail.ru, Russia, Yelabuga, Yelabuga Institute (branch) of Kazan Federal University,
Khalikov G.Z., candidate of pedagogical sciences, associate professor, khalikov88th@ gmail.com, Russia, Yelabuga, Yelabuga Institute (branch) of Kazan Federal University
An analysis of the involvement of the lateral and medial heads of the quadriceps femoris muscle in the work was carried out and the dynamics of the average amplitude of their contraction in skiers under stepwise increasing bicycle ergometric load was determined. The need to create innovative technologies in the physical training of athletes based on the development of local muscular endurance has been proven.
Key words: cross-country skiers, quadriceps femoris muscle, electromyogram, physical activity, bicycle ergometry.
системы и адаптационных изменений в организме спортсменов в процессе систематических тренировок [1].
Ю.С. Ванюшин и другие авторы описывают в своей работе, что сократительные и релаксационные характеристики мышц спортсменов во многом зависят от результативности выступлений их на соревнованиях [2].
С.П. Завитаев с соавторами в многолетних своих исследованиях доказал, что двигательные функции человека во многом направлены на сопротивление и приспособление к различным условиям стрессовых ситуаций. Обнаруженные ими свойства миорелаксационных процессов, в частности скорости произвольного расслабления мышц, доказала взаимосвязь с функциональной активностью тормозных и возбудительных систем центральной нервной системы с высокой значимостью приспособляемости организма спортсменов к соревновательной и тренировочной деятельности.
Также дискуссия об адаптации кардиореспираторной системы к возрастающим физическим нагрузкам показала, что у спортсменов форми -руются различные механизмы обеспечения организма кислородом, что требует комплексной оценки деятельности сердечно-сосудистой и нервно-мышечной систем, особенно при ступенчато-возрастающих нагрузках [3].
Ю.П. Денисенко и другими авторами изучены формирование функциональных механизмов защиты организма при экстремальных нагрузках за счет тормозно-релаксационной функциональной защиты, где рабочим принципом является экономизация энергетических затрат, что приводит к росту интегрального показателя коэффициента полезного действия и существенно повышает физическую работоспособность спортсменов [4].
По мнению специалистов, исследования сократительных возможностей мышц при ступенчато-возрастающей нагрузке является условием выявления работы функциональных систем организма и адаптации к физи -ческим нагрузкам [5].
Любые физические нагрузки вызывают адаптационные перестройки со стороны кардиореспираторной и нервно-мышечной систем. Поэтому для их контроля проводится запись электрической активности мышц, а затем анализ электромиограммы спортсменов с последующей оценкой колебаний электрического потенциала в мышцах. Характер сокращения мышц зависит от включения в работу высоко - и низкопороговых двигательных единиц, частоты их импульса, сокращения по времени и объему [6].
Целью исследования является изучение биоэлектрической активности четырехглавой мышцы бедра при ступенчато-возрастающей нагрузке у лыжников-гонщиков.
Задачи исследования:
1) определить степень разработанности данной проблемы на основе анализа и обобщения научно-методической литературы;
2) изучить динамику средней амплитуды сокращения головок четы -рехглавой мышцы бедра лыжников-гонщиков при ступенчато-возрастающей нагрузке.
Методика и организация исследования. В работе использован анализ и обобщение исследовательских работ специалистов, запись элек-тромиограммы и ее расшифровка. Проведена ступенчато -возрастающая нагрузка с пошаговым увеличением нагрузки на 15 Вт после каждой минуты работы на велоэргометре.
Базой экспериментального исследования являлся ФГАОУ ВО Ела-бужский институт (филиал) Казанского федерального университета. В эксперименте приняли участие студенты-спортсмены отделения психологии и педагогики в количестве 5 человек, имеющих спортивный разряд кандидата в мастера спорта. Для записи электромиограммы использовали беспроводной электромиограф CalHbri Muscle Tracker производства научно-медицинской фирмы НЕЙРОТЕХ и для нагрузки велоэргометр KettlerE3.
В процессе исследования был проведен сравнительный анализ включения латеральной и медиальной головок четырехглавой мышц бедра при ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузке у лыжников -гонщиков в подготовительный период. Для характеристики нервно-мышечной системы лыжников-гонщиков использовали среднюю амплитуду сокращения мышц по электромиограмме. В исследовании принимали участие лыжники-гонщики.
Результаты исследования и их обсуждение. На основе экспериментальных данных изучена динамика показателей средней амплитуды сокращения латеральной (ЛГ) и медиальной (МГ) головок мышцы бедра у лыжников-гонщиков при ступенчато-возрастающий велоэргометрической нагрузке (рисунок).
1200 1000 800 600 400 200 0
. I
.jJJ
I.
J J J
■МИЛЛИ
пппплш
МГ, мкВ ЛГ, мкВ
m
1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14' 15' 16' 17' 18'
Динамика средней амплитуды сокращения головок четырехглавой мышцы бедра лыжников-гонщиков
при ступенчато-возрастающей нагрузке: МГ - медиальная головка, ЛГ - латеральная головка
Средняя амплитуда сокращения четырехглавой мышцы бедра изменяется в зависимости от мощности задаваемой ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузки и времени выполнения, что также характе -ризуется возрастанием показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС). По результатам исследования видно, что головки мышц бедра, как латеральная, так и медиальная, постепенно включаются в работу, при этом воз -растая и стабилизируясь после врабатывания. Процентное соотношение включения головок мышц в каждой ступени нагрузки меняется в сторону увеличения включения латеральной головки.
В табл. 1 представлены средние значения амплитуды сокращения медиальной и латеральной головки четырехглавой мышцы бедра лыжников-гонщиков при ступенчато-возрастающей нагрузке.
Динамика средней амплитуды сокращения четырехглавой мышцы бедра лыжников-гонщиков при ступенчато-возрастающей нагрузке
Время нагрузки, мин Нагрузка, Вт ЧСС, уд/мин МГ, мкВ ЛГ, мкВ
1 30 73 89 156
2 45 70 175 280
3 60 76 220 357
4 75 81 264 406
5 90 87 300 420
6 105 92 388 474
7 120 93 379 502
8 135 99 433 529
9 150 108 461 590
10 165 110 481 590
11 180 120 481 601
12 195 125 493 645
13 210 137 498 681
14 225 144 563 761
15 240 147 590 786
16 255 158 603 837
17 270 164 629 872
18 285 171 663 954
Примечание: МГ - медиальная головка, ЛГ - латеральная головка.
По результатам исследования выявили, что средняя амплитуда сокращения мышц позволяет определить степень включения в работу мышечных волокон в процессе возрастания мощности нагрузки, что также отражается на динамике показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС). Известно, что напряжение, развиваемое мышцами при физических нагрузках, реализуется по-разному. В работе четырехглавый мышцы бедра видно, что потенциал действия в мышечных волокнах просматривается по-
разному. Также видно, что ЛГ мышцы включаются в работу больше, чем МГ мышцы. Такая разность в амплитуде сокращения головок четырехгла -вой мышцы бедра у лыжников-гонщиков связана с особенностью биомеханической работы мышц на велоэргометре. Исходя из этого, если лыжник-гонщик больше выполняет работу коньковым способом, чем классическим ходом, то сила и амплитуда сокращения мышцы будет выше. Поэтому важно включение в тренировочный процесс упражнений, направленных на функциональную координацию между различными головками четырехглавой мышцы бедра. Медиальная головка мышцы бедра в меньшей степени прикреплена к широкой фасции мышцы бедра, что влияет на амплитуду и силу сокращения. Поэтому можем сказать, что МГ мышцы бедра действует в большой степени косвенно, передавая силу сокращения в среднюю ось бедренной кости, а сила и амплитуда сокращения ЛГ мышцы бедра увеличивается с увеличением разгибания голени. Также у ЛГ мышцы бедра длина волокон больше, что отличается высокой прочно -стью. Высокая амплитуда сокращения мышц обусловлена, прежде всего, длиной волокон, что также проявляется в эластичности соединительной ткани.
В серии экспериментов, в которой участвовали лыжники-гонщики, предстояло решить несколько задач. Во-первых, выявить степень включения в работу различных головок четырехглавой мышцы бедра в микровольтах, одновременно анализируя частоту сердечных сокращений на разных ступенях нагрузки, а во-вторых, исследовать процентное соотношение включения в работу медиальной и латеральной головок мышцы бедра.
Анализ полученных данных лыжников-гонщиков показал, что сократительные возможности разных головок мышц бедра различаются в зависимости от этапа подготовки и уровня подготовленности спортсменов. Для примера взяли одно исследование во время подготовительного периода подготовки лыжников-гонщиков. Выявлено, что к 7-й минуте при нагрузке 120 Вт отмечается постепенное врабатывание медиальной головки мышцы бедра. К 9-й минуте происходит стабилизация включения двигательных единиц (ДЕ), но с небольшим колебанием на 10-й минуте -на 4,3 %. Врабатывание латеральной головки мышцы бедра произошло на 8-й минуте при нагрузке 135 Вт. К 9-й минуте также произошла стабилизация включения ДЕ с небольшим колебанием на 11-й минуте - на 1,9 %. Дальнейшее повышение активности включения в работу латеральной головки мышцы бедра связано с тем, что уменьшилась доля участия других головок мышцы бедра.
В данном исследовании анализ ЧСС на разных ступенях нагрузки также дает информацию о пульсовых зонах аэробного и анаэробного
порога мышц ног. Исходя из этого, по табличным данным можно сказать, что первый перелом в электромиограмме медиальной головки мышцы бедра просматривается при переходе со 120 на 135 Вт при ЧСС 99 уд/мин и со 135 на 150 Вт при ЧСС 108 уд/мин у латеральной головки мышцы бедра. Данный перелом можно охарактеризовать как аэробный порог четырехглавой мышцы бедра. Второй перелом по анализу электромио-граммы в обеих головках мышцы бедра просматривается при переходе с 210 на 225 Вт при ЧСС 144 уд/мин, что характеризует анаэробный порог четырехглавой мышцы бедра. В данном случае анаэробный порог находится при ЧСС 144 уд/мин, которое говорит о том, что возможности сер -дечно-сосудистой системы преобладают над силовыми возможностями мышц ног, так как пульсовые зоны не достигают критических величин. В этом случае спортсмену в тренировочном процессе следует повышать силу аэробного и анаэробного порога мышц ног.
Данное исследование по определению и оценке уровня силы аэробного и анаэробного порога мышц ног, а также возможностей сердечнососудистой системы лыжников-гонщиков с помощью ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузки показало, что комплексная оценка электромиограммы с ЧСС является условием для дальнейшего эффектив -ного повышения физической работоспособности и функциональных воз -можностей организма в циклических видах спорта [7].
Выводы. Данные исследования позволяют получить информацию о проявлении локальной мышечной выносливости с помощью как аэроб -ного, так и анаэробного порога. Результаты наших исследований подчеркивают необходимость создания инновационных технологий в физической подготовке спортсменов на основе развития локальной мышечной вынос -ливости.
Список литературы
1. Буржомов С.А., Татаренко И.Е. Моделирование мышечного сокращения для оценки развиваемого усилия на основе электромиографии // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Естественные и технические науки. 2023. № 7-2. С. 28-32.
2. Ступени адаптации как важный фактор способности организма спортсменов приспосабливаться к действию нагрузок возрастающей мощ -ности / Ю.С. Ванюшин [и др.] // Теория и практика физической культуры. 2023. № 4. С. 41-43.
3. Роль релаксационных характеристик скелетных мышц в повышении физической работоспособности спортсменов / С.П. Завитаев [и др.] // Теория и практика физической культуры. 2021. № 1. С. 23-25.
4. Миорелаксация и специальная физическая работоспособность спортсменов / Ю.П. Денисенко [и др.] // Олимпийский спорт и спорт для всех: сб. науч. трудов XXIV Междунар. науч. конгресса. Казань: Изд-во ПГАФКСиТ, 2020. С. 221-223.
5. Мавлиев Ф.А., Васильев А.О., Назаренко А.С. Аэробная работо -способность юных гребцов // Наука и спорт: современные тенденции. 2018. Т. 18. № 1(18). С. 95-100.
6. Физиологические механизмы формирования долговременной адаптации и повышения устойчивости организма спортсменов / Ю.П. Денисенко [и др.] // Интеграция естественно-научного и социально-гуманитарного знания в сфере физической культуры и спорта: сб. материалов науч. симпозиума, посвящ. 95-летию журнала ТиПФК. М.: Изд-во РГУФКСМиТ, 2020. С. 189-196.
7. Петров Р.Е., Мутаева И.Ш., Ионов А.А. Определение и оценка аэробного порога и потенциальных возможностей сердечной системы лыжников-гонщиков (юношей) на основе использования ступенчато-возрастающей велоэргометрической нагрузки // Педагогико -психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2018. № 3(13). С. 187-199.
References
1. Burzhomov S.A., Tatarenko I.E. Modelirovanie myshechnogo sokrashcheniya dlya ocenki razvivaemogo usiliya na osnove elektromiografii [Modeling of muscle contraction to assess the developed effort based on electromyography] // Sovremennaya nauka: aktu-al'nye problemy teorii i praktiki. Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Modern science: current problems of theory and practice. Natural and technical sciences]. 2023. No. 7-2. P. 28-32.
2. Stupeni adaptacii kak vazhnyj faktor sposobnosti organizma sportsmenov prispos-ablivat'sya k dejstviyu nagruzok vozrastayushchej moshchnosti [Stages of adaptation as an important factor in the ability of athletes' bodies to adapt to the action of loads of increasing power] / Yu.S. Vanyushin [et al.] // Teoriya i praktika fizicheskoj kul'tury [Theory and practice of physical culture]. 2023. No. 4. P. 41-43.
3. Rol' relaksacionnyh harakteristik skeletnyh myshc v povyshenii fizicheskoj rabotosposobnosti sportsmenov [The role of relaxation characteristics of skeletal muscles in increasing the physical performance of athletes] / S.P. Zavitaev [et al.] // Teoriya i praktika fizicheskoj kul'tury [Theory and practice of physical culture]. 2021. No. 1. P. 23 -25.
4. Miorelaksaciya i special'naya fizicheskaya rabotosposobnost' sportsmenov [My-orelaxation and special physical performance of athletes] / Yu.P. Denisenko [et al.] // Olympic sport and sport for everyone: collection. scientific proceedings of the XXIV International scientific congress. Kazan: Publishing House PGAFKSiT, 2020. P. 221-223.
5. Mavliev F.A., Vasil'ev A.O., Nazarenko A.S. Aerobnaya rabotosposobnost' yunyh grebcov [Aerobic performance of young rowers] // Nauka i sport: sovremennye tendencii [Science and sport: modern trends]. 2018. T. 18. No. 1(18). P. 95-100.
6. Fiziologicheskie mekhanizmy formirovaniya dolgovremennoj adaptacii i povyshe-niya ustojchivosti organizma sportsmenov [Physiological mechanisms of formation of long-
term adaptation and increasing the stability of the body of athletes] / Yu.P. Denisenko [et al.] // Integration of natural science and social and humanitarian knowledge in the field of physical culture and sports: collection. scientific materials symposium dedicated to 95th anniversary of the journal TIPFC. M.: Publishing house RGUFKSMiT, 2020. P. 189-196.
7. Petrov R.E., Mutaeva I.Sh., Ionov A.A. Opredelenie i ocenka aerobnogo poroga i potencial'nyh vozmozhnostej serdechnoj sistemy lyzhnikov-gonshchikov (yunoshej) na os-nove ispol'zovaniya stupenchato-vozrastayushchej veloergometricheskoj nagruzki [Determination and assessment of the aerobic threshold and potential capabilities of the cardiac system of ski racers (young men) based on the use of stepwise increasing bicycle ergometric load] // Pedagogiko-psihologicheskie i mediko-biologicheskie problemy fizicheskoj kul'tury i sporta [Pedagogical-psychological and medical-biological problems of physical culture and sports]. 2018. No. 3(13). P. 187-199.
