CC BY
20
УДК 796.42 DOI: 10.24412/2305-8404-2022-7-124-132
ОСОБЕННОСТИ МЕЖМЫШЕЧНОЙ КООРДИНАЦИИ И РИТМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БЕГА РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В ЛЕГКОЙ АТЛЕТИКЕ
А.А. Шиманский, Л.Л. Ципин, Е.Н. Медведева
Представлены результаты биомеханического исследования особенностей межмышечной координации и ритмической структуры бега легкоатлета высокой квалификации с различной интенсивностью. Сделано заключение о возможных причинах снижения скорости бега в длинном спринте и направленности совершенствования ритмической структуры бега в легкой атлетике на основе обобщения данных мате-матико-статистического анализа кинематических и электромиографических характеристик.
Ключевые слова: техника бега, кинематические характеристики, электрическая активность мышц, межмышечная координация, эффективность.
FEATURES OF INTERMUSCULAR COORDINATION AND RHYTHMIC STRUCTURE OF RUNNING OF DIFFERENT INTENSITY IN A THLETICS
Shimansky A.A., master's student, alex.atletik 1919@gmail.com, Russia, Saint Petersburg, Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health, Tsipin L.L., doctor of pedagogical sciences, professor, l tsipin@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health, Medvedeva E.N., doctor of pedagogical sciences, professor, elena.vlgafk@rambler.ru, Russia, Saint Petersburg, Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health
The results of a biomechanical study of the features of intermuscular coordination of the irythmic structure of the running of a highly qualified athlete with different intensities are presented. A conclusion was made about the possible reasons for the decrease in running speed in a long sprint and the direction of improving the rhythmic structure of running in athletics based on the generalization of data from a mathematical and statistical analysis of kinematic and electromyographic characteristics.
Key words: running technique, kinematic characteristics, electrical activity of muscles, intermuscular coordination, efficiency.
Шиманский Александр Андреевич, магистрант, alex.atletik1919@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург,
Ципин Леонид Львович, д-р пед. наук, проф., l tsipin@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург,
Медведева Елена Николаевна, д-р пед. наук, проф., elena.vlgafk@rambler.ru, Россия, Санкт-Петербург, Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург
Особенности ритмической структуры соревновательных упражнений являются объектом изучения во многих видах спорта. Несмотря на то, что нет прямых исследований, которые с биомеханической точки зрения увязывали бы ритм с устойчивостью и надежностью выполнения движений, предполагается, что их эффективность во многом определяется ритмической структурой двигательных действий [5, 8, 9].
Для успешного формирования эффективной техники бега в легкой атлетике тренеру нужно понимать его темпо-
ритмическую структуру, знать кинематические и динамические характеристики, соотношение различных компонентов техники в связи с изменением уровня физической подготовленности спортсмена и функциональной нагрузки [2, 4, 7, 10]. Изучая связи, понимаем движение спортсмена не как механическую сумму отдельных частей, сторон, особенностей и характеристик, а как единое целое, обусловленное механизмами управления дви -жением [1]. В связи с этим изучение межмышечной координации и ее влияния на кинематическую структуру легкоатлетического бега высокой интенсивности является актуальным и значимым для совершенствования подготовки спортсменов и повышения результативности их соревновательной деятельности.
Цель исследования - выявить особенности межмышечной координации и ритмической структуры легкоатлетического бега различной интенсивности.
Задачи исследования:
1) определить ритмическую структуру бегового шага высококвали -фицированного спортсмена и особенности ее динамики в различных зонах интенсивности;
2) выявить показатели интегрированной биоэлектроактивности мышц в фазах бегового шага в различных зонах интенсивности;
3) установить особенности проявления реципрокности мышц и ее влияния на ритм бегового шага в процессе повышения интенсивности бега.
Методика и организация исследования. Программа лабораторного эксперимента предполагала анализ бега высококвалифицированного спринтера (КМС) на тредбане (CosmosVenus, Германия) в задаваемых с помощью кардиомонитора зонах интенсивности (ЧСС: 120 уд/мин, 140 уд/мин, 160 уд/мин, 180 уд/мин) с регистрацией кинематических характеристик движений нижних конечностей посредством системы 3Б-видеозахвата движений «Qualisys» (Швеция). Светоотражающие маркеры прикрепляли накожно к антропометрическим точкам тела, совпадающим с осями движения в плечевом, тазобедренном, коленном и голеностопном суставах. Система видеозахвата движений была синхронизирована с поверхностной электромиографией, позволяющей фиксировать био -электрическую активность основных групп мышц посредством 16-каналь-ного электронейромиографа МЕ-6000 (Финляндия). Обработка полученных данных осуществлялась в программе «MegaWin».
Для осуществления биомеханического анализа ритмической струк -туры техники движений полный цикл бегового упражнения был разделен на 2 шага, каждый из которых включал: фазу постановки левой ноги на опору и амортизацию (1), фазу активного отталкивания левой ногой (2), фазу полета (3). Для описания ритма использовался трехдольный такт, заимствованный из теории музыки, которому соответствовали последова-
тельно расположенные в кинематических фазах усилия [5]. При этом в легкоатлетическом беге границы такта совпадали с границами цикла.
Результаты исследования и их обсуждение. В процессе анализа соотношения длительностей фаз в беговых циклах ритма было установлено, что у высококвалифицированного спортсмена с изменением темпа бега ритмическая структура достоверно (p<0,05) изменяется (рис. 1).
0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0
0.170.17
0.14
0.14
0.12
0.11
0.09
0.05
0.09
I
0.17
0.18
0.15
0.12
0.11
0.08
0.06
0.05
П 120 Ы 140 H 160 Ш 180
0.18
1
2
3
4
5
6
Рис. 1. Длительности фаз беговых шагов высококвалифицированного спринтера в различных зонах интенсивности (N=12), с: 1 - фаза постановки лев. ноги на опору и амортизация, 2 - фаза активного отталкивания лев. ноги, 3 - фаза полета, 4 - фаза постановки пр. ноги на опору и амортизация,
5 - фаза активного отталкивания пр. ноги, 6 - фаза полета
Так, если для ритмической структуры беговых шагов при низкой интенсивности (120 уд/мин) было характерно соотношение длительности фаз шага левой ноги «1-2/3-1/2», то при интенсивности 180 уд/мин - «2/31/3-1». Сравнив показатели, было подтверждено, что увеличение скорости бега приводит к сокращению фаз постановки и отталкивания (на 0,07 с) и увеличению длительности безопорной фазы (на 0,08 с).
Учитывая, что с увеличением темпа бега ритмическая структура движения приобретает черты интегративной системы вследствие того, что мышцы одновременно обеспечивают решение нескольких задач [5], был осуществлен анализ интегрированной биоэлектроактивности (ИБЭА) мышц спортсмена (рис. 2).
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
3325.07
1194.35 1122.72 939.56
1901.1 1537.33 1571 5
2 3 4 5
H 120 уд/мин H 140 уд/мин В 160 уд/мин DD 180 уд/мин
Рис. 2. Показатели интегрированной биоэлектроактивности мышц высококвалифицированного спортсмена в фазах бегового шага в различных зонах интенсивности (N=12), мкБ: 1 - фаза постановки лев. ноги на опору и амортизация, 2 - фаза активного отталкивания лев. ноги, 3 - фаза полета,
4 - фаза постановки пр. ноги на опору и амортизация, 5 - фаза активного отталкивания пр. ноги, 6 - фаза полета
i
6
Путем анализа динамики показателей данной характеристики, решали задачу оценки адекватности активации мышц в каждой зоне интен -сивности и фазе бегового шага с учетом изменений двигательных задач. Установлено, что для высококвалифицированного спринтера в 86,5 % анализируемых попыток было характерно следующее соотношение в прояв -лении ИБЭА в фазах шагов полного цикла бега: 1-3-2 и 4-6-5. Изменения в соотношении ИБЭА спортсмена происходили только при беге в максимальном темпе: данный показатель при отталкивании был достоверно выше (р<0,05), чем в безопорной фазе бегового шага.
Из данных анализа следовало, что увеличение темпа бега обеспечивалось адекватным повышением активности мышц. При этом условием сохранения ритмической структуры техники бега в различных зонах интенсивности являлись единообразие и стабильность фазовой структуры ИБЭА мышц.
Данное заключение было подтверждено результатами корреляци -онного анализа (таблица): наибольшее количество значимых для длительности фаз бега мышц было задействовано в зоне 180 уд/мин (25,0 %).
В исследовании межмышечной координации учитывалось, что наиболее точным и независимым показателем качества движений является реципрокность мышц, характеризующая согласованность их работы в системе «агонист - антагонист» [1-3, 6]. Анализ реципрокности мышц свидетельствовал, что повышение темпа бега обеспечивается оптимальной и со -гласованной активацией мышц антагонистов (рис. 3).
Взаимосвязь показателей электрической активности мышц и длительности фаз бегового шага высококвалифицированного спортсмена в зоне максимальной интенсивности (г; N=12)
й Мышцы
а е 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
о 3 5 3 5 3 6 2 5 7 1 6 9 7
1 m m (N (N m сз (N (N сз сз
о о о о о О о Ср ср сз сз о сз о сз о
5 2 2 6 5 5 7 4 2 2 1 1 5 1
2 о VO о о о VO ' 1 ' 1 сз сз
о о о о о о о О Ср о о о о о о о
t^ о ON 4 2 о 3 о 7 2 1 6 9 8 6
3 m VO m (N сз сз (N сз (N m
о о о О о о о сз Ср о о о о сз о о
6 6 00 2 5 3 4 8 6 3 1 4 6 4
4 m m о о о (N m vo сз сз сз VO
о о о О о о о сз сз сз о о сз сз о о
6 6 3 On 6 3 3 4 0 3 5 6 3
5 1—1 (N VO m m (N (N (N VO сз сз 00
о о о о О о о Ср сз сз сз сз о о сз о
о 5 3 о О 5 о 8 8 7 4 9
6 о VO (N m VO С) сз сз С) VO сз сз 1—1
о о о о О о о Ср сз о о сз сз сз сз сз
Примечание: фазы бега: 1 - постановки лев. ноги на опору и амортизация, 2 - актив-
ного отталкивания лев. ноги, 3 - полета, 4 - постановки пр. ноги на опору и амортизация, 5 - активного отталкивания пр. ноги, 6 - полета; мышцы: 1 - передняя большеберцовая (пр.), 2 - икроножная медиальная (пр.), 3 - прямая бедра (пр.), 4 - двуглавая бедра (пр.), 5 - передняя большеберцовая (лев.), 6 - икроножная медиальная (лев.), 7 - прямая бедра (лев.), 8 - двуглавая бедра (лев.), 9 - дельтовидная (пр.), 10 - дельтовидная (лев.), 11 - выпрямляющая позвоночник (пр.), 12 - выпрямляющая позвоночник (лев.), 13 - прямая живота (пр.), 14 - ягодичная (пр.), 15 - прямая живота (лев.), 16 - ягодичная (лев.)
В соответствии с двигательной задачей, решаемой в фазе постановки стопы на опору и разгибания ноги, в зоне малой интенсивности бега реципрокность пар мышц «прямая бедра и двуглавая», а также «передняя большеберцовая и икроножная», «ягодичная и прямая живота» имели зна -чения, обеспечивающие быстрое отталкивание взрывного характера: чем больше была амортизация, в основе которой лежит поочередная работа мышц, тем более продолжительной становилась фаза постановки и оттал -кивания. Поэтому при контакте с опорой реципрокность пары мышц «левая передняя большеберцовая - левая икроножная медиальная» была выражена в средней степени (44 %), обеспечивая кратковременную амортизацию, а пара мышц «левая прямая бедра - левая двуглавая бедра» соответствовала 60 %, обеспечивая жесткость системы при постановке ноги.
iGG
5G
G
iGG
5G
G iGG
5G G iGG 5G G
m
S
120 уд/мин
I §
= □ 1 Hill g g [ □га 111
140 уд/мин
160 уд/мин
180 уд/мин
liDI
i ГТТТ1
к у. ■■■■■■
шШ N 1 i Hr~| 11111 й 'i □ иШЕ i % g irnili^i
ш 1 w I
S 1 I □ 11111 1 □ ИШЕ I g
ШЕеез
= Sí 1
1 1 m 1 i = 1 1 ^ гттп I is П^га Mm™
Передняя большеберцовая пр. - икроножная медиальная пр.
Прямая бедра пр. -двуглавая бедра пр.
Передняя большеберцовая лев. - икроножная медиальная лев.
Прямая бедра лев. -двуглавая бедра лев.
о 1-я фаза в 2-я фаза Ш3-я фаза П4-я фаза Ш5-я фаза и 6-я фаза
Рис. 3. Реципрокность мышц ног легкоатлета при выполнении бега на тредбане с различной интенсивностью (N=12), %
Сопоставление «профилей» реципрокности мышц позволило установить, что полное сходство в ритме характерно для мышц правой голени. При этом снижение согласованности в электрической активации мышц правого бедра происходило только при беге в максимальном темпе (180 уд/мин).
Нарушение ритма в межмышечной координации звеньев левой ноги наблюдалась уже в беге большой интенсивности (160 уд/мин), то есть темпо-ритмическая структура бегового шага правой ногой была более стабильна, что позволяло решать задачу повышения и поддержания скорости бега путем увеличения частоты движений [2].
Анализ корреляционных взаимосвязей позволил выявить взаимообусловленность реципрокности мышц и ритма бегового шага (соотношение длительностей фаз) в процессе повышения интенсивности бега спортсмена. Независимо от темпа бега высококвалифицированного спортсмена, данная зависимость более всего проявлялась в безопорных фазах цикла в паре мышц «прямая мышца левого бедра - двуглавая мышца левого бедра» (46,88 %).
Установлено, что по мере повышения темпа бега, в связи со ста -билизацией показателей реципрокности, снижалось количество значимых
корреляций (с 17 до 9). Так, в беге со средней интенсивностью (ЧСС 140 уд/мин) наибольшее влияние на скорость бега оказывала реципрок-ность пар мышц «прямая бедра - двуглавая бедра правой ноги» и «прямая живота - ягодичная мышца правой стороны тела». Обратная корреляцион -ная взаимосвязь указывала на необходимость сокращения длительности фазы постановки и отталкивания левой ногой при повышении реципрокно-сти мышц правой ноги и, наоборот, снижение реципрокности мышц правой стороны туловища свидетельствовала о значимости амплитудных движений в шаге левой ногой, то есть в процессе всего цикла бега, независимо от его интенсивности, длительность фаз обеспечивала межмышечная координация легкоатлета.
Заключение. На основе полученных результатов исследований было сделано заключение, что в процессе всего цикла бега, независимо от его интенсивности, оптимальную длительность фаз обеспечивает межмы -шечная координация легкоатлета. Своевременная активация и расслабле -ние мышц с учетом структуры движения являются условием эффективного решения двигательных задач и достижения наивысшей скорости бега.
Список литературы
1. Бочаров М.И. Частная биомеханика с физиологией движения: монография. Ухта: Изд-во УГТУ, 2010. 227 с.
2. Войнова С.Е., Шиманский А.А., Медведева Е.Н. Особенности электрической активации мышц в беге легкоатлетов разной квалификации // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2021. № 6 (196). С. 72-77.
3. Городничев Р.М. Спортивная электронейромиография. Великие Луки: Изд-во ВГАФК, 2005. 230 с.
4. Евтух А.В. Структура и методическая направленность подго-товки высококвалифицированных бегуний на средние дистанции: дис. ... канд. пед. наук. М., 1999. 172 с.
5. Козлов И.М. Самсонова А.В., Томилов В.Н. Взаимосвязь темпа и ритма биомеханической структуры спортивных движений // Теория и практика физической культуры. 2003. № 2. С. 10-13.
6. Котельникова Е.Б., Медведева Е.Н. Влияние реципрокности мышц на качество реализации двигательной программы при выполнении прыжков художественной гимнастики // Труды кафедры биомеханики университета имени П.Ф. Лесгафта. 2017. Вып. 11. С. 21-27.
7. Ритмо-темповая координация движений как фактор подготовки бегунов 13-15 лет на дистанции 800 м / М.М. Киржинов [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24414 (дата обращения: 12.03.2022).
8. Самсонова А.В. Моторные и сенсорные компоненты биомеханической структуры физических упражнений: автореф. дис. ... д-ра пед. наук. СПб., 1998. 54 с.
9. Сентябрев Н.Н., Камчатников А.Г., Кайдалин В.С. Возможные способы оптимизации компонентов моторной деятельности бегунов-спринтеров с использованием воздействий различной направленности на ритмо-темповые характеристики бега // Проблемы оптимизации функциональной подготовленности спортсменов: сб. науч. работ. Волгоград: Изд-во ВГАФК, 2007. С. 77-82.
10. Чернобай В.И. О регистрации ритмов легкоатлетических упраж -нений // Теория и практика физической культуры. 1964. № 9. С. 36.
References
1. Bocharov M.I. Chastnaya biomekhanika s fiziologiej dvizheniya [Private biomechanics with physiology of motion]: monograph. Ukhta: Publishing House of USTU, 2010. 227 p.
2. Vojnova S.E., Shimanskij A.A., Medvedeva E.N. Osobennosti elektricheskoj akti-vacii myshc v bege legkoatletov raznoj kvalifikacii [Features of electrical activation of muscles in the running of athletes of different qualifications] // Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta [Scientific notes of the University named after P.F. Lesgaft]. 2021. No. 6 (196). P. 72-77.
3. Gorodnichev R.M. Sportivnaya elektronejromiografiya [Sports electroneuromyog-raphy]. Velikiye Luki: Publishing House of the VGAPC, 2005. 230 p.
4. Evtuh A.V. Struktura i metodicheskaya napravlennost' podgotovki vysokokvalifi-cirovannyh begunij na srednie distancii [The structure and methodological orientation of the training of highly qualified middle-distance runners]: dis. ... cand. ped. sciences. M., 1999. 172 p.
5. Kozlov I.M. Samsonova A.V., Tomilov V.N. Vzaimosvyaz' tempa i ritma biomekhanicheskoj struktury sportivnyh dvizhenij [Relationship between tempo and rhythm of the biomechanical structure of sports movements] // Teoriya i praktika fizicheskoj kul'tury [Theory and practice of physical culture]. 2003. No. 2. P. 10-13.
6. Kotel'nikova E.B., Medvedeva E.N. Vliyanie reciproknosti myshc na kachestvo realizacii dvigatel'noj programmy pri vypolnenii pryzhkov hudozhestvennoj gimnastiki [Influence of muscle reciprocity on the quality of the implementation of the motor program when performing jumps in rhythmic gymnastics] // Trudy kafedry biomekhaniki universiteta imeni P.F. Lesgafta [Proceedings of the Department of Biomechanics of the University named after P.F. Lesgaft]. 2017. Iss. 11. P. 21-27.
7. Ritmo-tempovaya koordinaciya dvizhenij kak faktor podgotovki begunov 13-15 let na distancii 800 m [. Rhythm-tempo coordination of movements as a factor in the preparation of runners aged 13-15 years at a distance of 800 m ] / M.M. Kirzhinov [et al.] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2016. No. 2 [Electronic resource]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id= 24414 (date of access: 03/12/2022).
8. Samsonova A.V. Motornye i sensornye komponenty biomekhanicheskoj struktury fizicheskih uprazhnenij [Motor and sensory components of the biomechanical structure of physical exercises]: abstract dis. ... dr. ped. sciences. SPb., 1998. 54 p.
9. Sentyabrev N.N., Kamchatnikov A.G., Kajdalin V.S. Vozmozhnye sposoby opti-mizacii komponentov motornoj deyatel'nosti begunov-sprinterov s ispol'zovaniem vozdejstvij razlichnoj napravlennosti na ritmo-tempovye harakteristiki bega [Possible ways of optimizing the components of the motor activity of sprinters using the effects of various directions on the rhythmic-tempo characteristics of running] // Problems of optimizing the functional fitness of athletes: sat. scientific works. Volgograd: Publishing House of the All-Russian State Academy of Physical Culture, 2007. P. 77-82.
10. Chernobaj V.I. O registracii ritmov legkoatleticheskih uprazhnenij [On the registration of rhythms of track and field exercises] // Teoriya i praktika fizicheskoj kul'tury [Theory and practice of physical culture]. 1964. No. 9. P. 36.
