CC BY
59
УДК 612.766.2+612.816.3:796.01
ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НЕЙРОМЫШЕЧНОГО СТАТУСА СПОРТСМЕНОВ В ТЕЧЕНИЕ СОРЕВНОВАТЕЛЬНОГО СЕЗОНА
Е.А. Михайлова - аспирант Ю.А. Поварещенкова - доктор биологических наук, доцент Великолукская государственная академия физической культуры и спорта
Великие Луки
CHANGE OF PARAMETERS OF NEUROMOTOR STATUS OF ATHLETES
DURING A COMPETITION PERIOD
E.A. Mikhailova - post-graduate student
Yu.A. Povareshchenkova - doctor of Biological Sciences, associate professor Velikiye Luki State Academy of Physical Culture and Sports
Velikiye Luki
e-mail: together-MM@yandex. ru
Ключевые слова: нервно-мышечный аппарат, рефлекторная возбудимость a-мотонейронов скелетных мышц, спринтеры, бегуны на средние дистанции, процессы адаптации.
Аннотация. В исследовании анализируются параметры заднекорешковых двигательных ответов, вызванных при одномоментной электрической стимуляции на уровне Тц-Т12 спинного мозга. Выявлено, что пороги и амплитуда максимальных рефлекторных двигательных ответов тестируемых мышц у спринтеров и бегунов на средние дистанции имеют отличия. В соревновательном периоде у спортсменов обеих групп возбудимость спинальных a-мотонейронов выше, чем в подготовительном периоде тренировочного процесса, а межгрупповые отличия более выражены на соревновательном этапе. На этапе долговременной адаптации колебания достигнутого уровня функционального состояния нервно-мышечного аппарата соответствуют требованиям, необходимым для реализации тренировочных и соревновательных нагрузок в соответствующий момент подготовки.
Key words: the neuro-muscle apparatus, reflex excitability of alpha-motorneurons of skeletal muscles, sprinters, middle distance runners, processes of adaptation.
Abstract. The research analyses parameters of the dorsal root motor responses, evoked by electric stimulation at the Т11-Т12 level of the spinal cord. It revealed, that the thresholds and amplitude of maximal reflex motor responses of the tested muscles of sprinters and middle-distance runners have differences. During a competition period spinal motorneuron excitability of the athletes of both groups is higher than at training - intergroup differences are more expressed at a competition stage. At the stage of long duration adaptation the changes of the functional condition of the neuro-muscle apparatus satisfy the requirements of the training and the competition loadings.
Введение. Важнейшей частью физической подготовки спортсменов является внедрение в тренировочный процесс научно обоснованных методов управления адаптационными процессами на основе анализа информации физиологических параметров, позволяющих объективно оценивать функциональное состояние нервно-мышечного аппарата спортсменов [1]. В последние годы был сделан значительный шаг в развитии электрофизиологических методов, позволяющих получать более полную информацию о состоянии нейромоторного аппа-
рата. Удобной моделью для исследования закономерностей адаптационных процессов нервно-мышечного аппарата к физическим нагрузкам являются циклические локомоторные акты с относительно стабильным проявлением динамических характеристик. К данному виду двигательных действий относится гладкий легкоатлетический бег.
Основными факторами, обеспечивающими успех в беге, являются: мощность, развиваемая мышечными структурами, эффективность нервной иннервации и конституция спортсмена [3]. Нервно-мышечная система обеспечивает необходимый уровень координации мышечных элементов при реализации моторного задания, такая координация развивается постоянными тренировочными занятиями [5]. Функциональное состояние нейромоторной системы можно определить по уровню рефлекторной возбудимости а-мотонейронов, которое определяет реализацию простейших двигательных рефлексов, последние в свою очередь влияют на проявление произвольной мышечной деятельности.
Задачей нашего исследования явилось выявление изменений рефлекторной возбудимости а-мотонейронов скелетных мышц нижних конечностей у легкоатлетов-бегунов, различной специализации на соревновательном этапе.
Методика. Для оценки нейромышечного статуса двигательного аппарата спортсменов использовали стимуляционную электромиографию. Регистрировали заднекорешковые двигательные ответы билатеральных мышц, эквивалентные моносинаптическому Н-рефлексу [6] по методике предложенной G. Courtine et al. [4]. Определяли рефлекторную возбудимость мотонейронов m.rectus femoris, m.gastrocnemius caput mediale, m.tibialis anterior, m.soleus. Выбор данных мышц и, соответственно, расположение электродов при тестировании обусловлены наибольшей нагруженностью мышц в реализации беговых движений, межмышечными взаимодействиями, композиционным соотношением двигательных единиц.
Биполярные электроды с межэлектродным расстоянием 2 см устанавливали на брюшках билатеральных мышц нижних конечностей. Со стороны позвоночника позиционировали катод между позвонками на уровне Тц и Ti2, два анода располагали билатерально по передней поверхности подвздошных гребней. Отведение и вызов биопотенциалов скелетных мышц осуществляли с 8-ми каналов при одномоментной стимуляции с помощью комплекса «Мини-Электромиограф», предусматривающего обработку полученных данных по специальной компьютерной программе «Муо» (АНО «Возвращение», СПб, 2003). Регистрировали пороги для каждой из исследуемых мышц и максимальную амплитуду заднекорешкового моносинаптического двигательного ответа.
В исследовании приняли участие две группы легкоатлетов: в первую были включены спортсмены, специализирующиеся в беге на короткие дистанции (n=6), а во вторую - в беге на средние (n=6). Возраст испытуемых - 19-22 года. Исследование было одобрено комитетом по биоэтике ВЛГАФК и соответствовало Хельсинской декларации.
Результаты исследования. Установлено, что в конце подготовительного периода у бегунов на средние дистанции рефлекторная возбудимость а-мотонейронов исследуемых мышц выше, чем у спринтеров (рис. 1). Величина раздражения для вызова первых ответов у бегунов на средние дистанции составляла от 40,0 до 45,0 мА для различных мышечных групп, у спринтеров пороги обнаруживались при большей силе электрической стимуляции -от 45,2 до 48,3 мА. Различия достоверны между группами для билатеральных мышц rectus femoris, gastrocnemius caput mediale и soleus нижних конечностей (р<0.05).
спринтеры
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
а б
Рис. 1. Пороги заднекорешковых двигательных ответов а - левой, б - правой нижней конечности в подготовительном периоде (мА)
Наибольшие значения амплитуды максимальных двигательных ответов были зарегистрированы при электрической стимуляции афферентов m.soleus, а наименьшие - m.tibialis anterior (рис. 2). Максимальная амплитуда m.rectus femoris, m.gastrocnemius caput mediale, m.soleus у бегунов на средние дистанции в состоянии относительного мышечного покоя выше чем, у спринтеров (p<0.05). Выявленные закономерности сопоставимы с результатами Н-тестирования m.soleus. По данным R.Ozmerdivenli [7] у спортсменов, специализирующихся в видах на выносливость амплитуда Н-рефлекса m.soleus больше, чем у представителей скоро-стно-силовых видов. Спринтерский бег относится к мощностным видам спорта, где определяющим является оптимальное сочетание силы и скорости. В беге на средние дистанции определяющее значение имеет скоростная выносливость.
мВ 10
8 -I
4 -
средние
спринтеры
мВ 10
8
6
4
2
0
средние
спринтеры
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
6
а б
Рис. 2. Амплитуда заднекорешковых двигательных ответов а - левой, б - правой нижней конечности в подготовительном периоде (мВ)
Исследования свидетельствуют, что у спортсменов амплитуда ответов, регистрируемых при стимуляции дорзальных грудных корешков, превышает соответствующий показатель у лиц, не занимающихся спортом [2]. Можно предположить, что систематическое выполнение спортсменами тренировочных нагрузок вызывает увеличение рефлекторной возбудимости а-мотонейронов тех мышечных волокон, которые задействованы при выполнении
тренировочных и соревновательных локомоций. Различия, выявленные между группами спортсменов, косвенно указывают, что функциональный статус нервно-мышечного аппарата нижних конечностей связан с особенностями двигательной деятельности, а именно с продолжительность и мощностью соревновательной работы.
Остается малоизученным вопрос функционального состояния организма спортсменов с позиции нейромоторного статуса на соревновательном этапе, то есть в условиях, предъявляющих максимальные требования к двигательному аппарату. Поэтому, вторая часть нашего исследования была посвящена выявлению изменения возбудимости а-мотонейронов спинного мозга у спринтеров и бегунов на средние дистанции на этапе зимних соревнований.
мА 60 •
средние
спринтеры
55 -50 -45 -40 -35 -30
мА 60
средние
спринтеры
55
50
45
40
35 -\
30
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
а б
Рис. 3. Пороги заднекорешковых двигательных ответов а - левой, б - правой нижней конечности в соревновательном периоде (мА)
Сравнительный анализ показал, что в состоянии относительного мышечного покоя в соревновательном периоде наблюдается повышение порога рефлекторных ответов билатеральных мышц исследуемых групп относительно значений, зарегистрированных на подготовительном этапе (рис. 1, 3), интервал между тестированиями составлял три месяца. Увеличение силы стимуляции у представителей бега на средние дистанции для m.soleus, m.tibialis anterior, m.gastrocnemius caput mediale, m.rectus femoris правой нижней конечности составило 8,7; 2,0; 8,0; 10%, для левой - 9,2; 2,6; 5,2; 8,7% соответственно (p>0.05). У спринтеров имеет место достоверно значимое увеличение порога вызванных рефлекторных двигательных ответов билатеральных m.tibialis anterior, m.gastrocnemius caput mediale, m.rectus femoris, 10,7; 12,0; 9,8% для левой конечности и 10,6; 11,7; 10,9% - для правой (p<0.05).
мВ
мВ 15
12
9 -
6 -
3
0
средние
спринтеры
средние
спринтеры
JL
15
Т
12 -
9 -
6 -
3 -
0 -
Iii
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
soleus tibialis gastrocnem. r.femoris
а б
Рис. 4. Амплитуда заднекорешковых двигательных ответов а - левой, б - правой нижней конечности в соревновательном периоде (мВ)
Характерной особенностью изменений амплитуды на соревновательном этапе является увеличение показателей (рис. 2, 4), при этом следует отметить, что у средневиков эти изменения более значительны, чем у спринтеров. Повышение амплитуды рефлекторных ответов спринтеров для мышц soleus, tibialis anterior, gastrocnemius caput mediale и rectus femoris левой нижней конечности составило 27,3; 2i,7; 3б,б и 39,б% относительно данных, зарегистрированных в конце подготовительного периода. У бегунов на средние дистанции выявлено большее увеличение вольтажности ответов: 34,8; 3G,8; 5G,i и 52,9%. Сходная тенденция обнаружена для правой нижней конечности у спринтеров - 3G,6; 2б,5; 3G,8 и 35,9%, у средневиков 43,7; 22,G; 56,G и 57,2% для соответствующих мышц. Известно, что Н-рефлекс представляет собой рефлекторный ответ моторных единиц мышцы на электрическую стимуляцию ее низкопороговых афферентных нервных волокон. Данное положение можно отнести и к выявленным закономерностям при одномоментной тестирующей стимуляции задних корешков спинномозговых нервных волокон. При таком ракурсе разница в соотношении ответов может зависеть от меньшего числа соответствующих мотонейронов в композиции двигательных единиц тестируемых мышц у представителей скоростно-силовых видов спорта.
Наибольшее увеличение амплитуды моносинаптических ответов характерно для m.gastrocnemius caput mediale, m.rectus femoris правой и левой конечности в обеих группах. Изменения функционального статуса мышц нижних конечностей отражают адаптивные изменения внутри спинальной двигательной инфраструктуры, позволяющие отвечать физиологическим требованиям локомоций.
Выводы. Полученные результаты расширяют представления о стадийности процессов адаптации нервно-мышечного аппарата к мышечным нагрузкам различной мощности. Установлено, что на подготовительном этапе у бегунов на средние дистанции возбудимость спинальных мотонейронов локомоторных мышц при их активации через моносинаптиче-скую рефлекторную дугу в состоянии покоя выше, чем у спринтеров. В соревновательном периоде у спортсменов обеих групп возбудимость спинальных мотонейронов возрастает. Однако модуляция отличий более выражена у представителей легкоатлетического бега именно на соревновательном этапе, по отношению к данным, полученным в подготовительном периоде тренировочного процесса.
Легкоатлеты, участвующие в исследовании, на момент проведения исследования имели спортивный стаж 5-8 лет и подтвержденную квалификацию. Данные антропометрических обследований и функциональных проб также подтверждают наличие долговременной адаптации у спортсменов-бегунов. В многолетнем процессе становления спортивного мастерства происходит мобилизация функций двигательной системы. При этом на этапе долговременной адаптации имеют место колебания достигнутого уровня функционального состояния нервно-мышечного аппарата, которые соответствуют требованиям, необходимым для реализации тренировочных и соревновательных нагрузок в соответствующий момент этапа подготовки.
Литература
1. Озолин, Н.К. Настольная книга тренера : наука побеждать I Н.К. Озолин. - М. : Aстрель, 2GG2. -
8б4 с.
2. Поварещенкова, Ю. A. Изучение возбудимости эфферентов мышц нижних конечностей у спортсменов I ЮА. Поварещенкова, ДА. Петров II Проблемы развития физической культуры и спорта в странах Балтийского региона : сборник статей Всероссийской с международным участием научно-практической конференции (i7-i9 марта 2009г.). - Великие Луки : ВЛ^ФК, 2GG9. - С. 493-49б.
3. Coh, M. (2GG5). Biomechanical characteristics of female sprinters during the acceleration phase and maximum speed phase I M. Coh, K. Tomazin. Modern Athlete and Coach, 43(4), 3-9.
4. Courtine G., Harkema S.J., Dy Ch.J. et al. (2GG7). J. Physiology; 582; ii25-ii39
5. Gambetta et al (i989). Sprints and relays. In: V.Gambetta (Ed.), The Athletic's Congress track and field coaching manual md ed., 55-7i. Champaign, Iii.: Leisure Press.
6. Hofstoetter et al. (2GG8). Modification of reflex responses to lumbar posterior root stimulation by motor tasks in healthy subjects. Artif Organs.32(8)^44-8.
7. Ozmerdivenli, R. The H- and T-reflex response parameters of long- and short-distance athletes. Bulut S, Urat T, Ayar A.Physiol Res. 2002;51(4):395-400.
Literature
1. Ozolin, N.K. Book of trainer : science to win (in Russian) / N.K. Ozolin. - M. : Astrel, 2002. - 864 p.
2. Povareshchenkova, J.A. Study of excitability of э$$ерентов muscles of lower extremities at the sportsmen (in Russian) / J.A. Povareshchenkova, D.A. Petrov // Problem of development of physical culture and sport in the countries of the Baltic region : ccollection of reasons of conference All-russian with internationalparticipation (on March, 17-19 2009r.). - Velikiye Luki, 2009. - P. 493-496.
3. Coh, M. (2005). Biomechanical characteristics of female sprinters during the acceleration phase and maximum speed phase / M. Coh, K. Tomazin. Modern Athlete and Coach, 43(4), 3-9.
4. Courtine, G., Harkema S.J., Dy Ch.J. et al. (2007). J. Physiology; 582; 1125-1139.
5. Gambetta et al (1989). Sprints and relays. In : V.Gambetta (Ed.), The Athletic's Congress track and field coaching manual and ed., 55-71. Champaign, I11.: Leisure Press.
6. Hofstoetter et al. (2008). Modification of reflex responses to lumbar posterior root stimulation by motor tasks in healthy subjects. Artif Organs.32(8):644-8.
7. Ozmerdivenli, R. The H- and T-reflex response parameters of long- and short-distance athletes. Bulut S, Urat T, Ayar A.Physiol Res. 2002;51(4):395-400.
Статья поступила в редакцию 14.04.2010 г.
