Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПРИ ВЫСТРЕЛАХ ИЗ ЛУКА С РАЗНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ НАПАЛЬЧНИКА'

ОСОБЕННОСТИ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПРИ ВЫСТРЕЛАХ ИЗ ЛУКА С РАЗНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ НАПАЛЬЧНИКА Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

CC BY
4
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
мышечные синергии / электромиография / стрельба из лука / факторный анализ / muscle synergies / electromyography / archery / factor analysis / motion control

Аннотация научной статьи по наукам о здоровье, автор научной работы — Моисеев Сергей Александрович, Пухов Александр Михайлович, Городничев Руслан Михайлович

Цель работы заключалась в изучении характеристик организации взаимодействия мышц по принципу синергии, определяющих реализацию двигательных задач различных фаз выстрела из лука. Методы и организация. Исследования выполнены на 6 стрелках из классического лука. Во время выстрелов, реализуемых с применением напальчника различной конструкции, регистрировали электромиограммы поверхностных мышц верхней конечности и плечевого пояса, одновременно осуществляли 3d-видеозахват движений стрелка. Из полученных данных извлекали параметры синергий с помощью факторного анализа по методу главных компонент. Анализировали количество синергий, временные паттерны организации синергий, степень вовлечения мышц в синергии в двух экспериментальных условиях – при стрельбе с захватом с крючком и без захвата крючка. Основные результаты. Установлено, что реализация двигательных задач отдельных фаз выстрела из лука осуществляется посредством двух основных мышечных синергий, вне зависимости от используемой конструкции напальчника. Паттерны временного структурирования межмышечного взаимодействия первой синергии во всех фазах выстрела имели высокое сходство, а для второй существенно различались, что обусловлено особенностями вовлечения скелетных мышц в структуру синергий. Установлено, что в фазах «натяжение» и «выпуск» при выстрелах с крючком пространственная организация первой синергии включала дополнительные мышцы, не задействованные при стрельбе с использованием конструкции без крючка. Заключение. Таким образом, наблюдается модификация структуры мышечных синергий при выстрелах с использованием напальчника разной конструкции. Временнáя организация паттернов межмышечного взаимодействия первой синергии остается неизменной, однако вторая демонстрирует существенные различия. Это обусловлено изменением вовлечения скелетных мышц в синергии в зависимости от двигательной задачи конкретной фазы выстрела. При натяжении тетивы и при выпуске первая синергия охватывает большее количество мышц в условиях стрельбы с крючком. Специфика структуры второй синергии проявляется в перераспределении степени вовлечения отдельных мышц без изменения общего числа мышц, задействованных в синергии. Наблюдаемые изменения отражают модификацию структуры мышечных синергий вследствие изменений условий реализации двигательной задачи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о здоровье , автор научной работы — Моисеев Сергей Александрович, Пухов Александр Михайлович, Городничев Руслан Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES OF SYNERGISTIC INTERACTION OF SKELETAL MUSCLES DURING ARCHERY WITH DIFFERENT FINGER TAB DESIGNS

The purpose of the research was to study the characteristics of the organization of muscle interaction according to the principle of synergy, which determine the implementation of motor tasks of various phases of archery. Methods and organization. The studies were carried out on 6 athletes performed shooting from a recurve bow. During the shots, implemented using a finger tab of various designs, electromyograms of the superficial muscles of the upper limb and shoulder girdle were recorded. At the same time 3D video capture of the shooter's movements was carried out. Synergy parameters were extracted from the data obtained using factor analysis using the principal component method. The number of synergies, temporal patterns of synergy organization and the degree of muscle involvement in synergy were analyzed under two experimental conditions – when shooting with a hook and without a hook. The main results. It has been established that the implementation of motor tasks of individual phases of archery is carried out through two main muscle synergies, regardless of the finger tab design used. The patterns of temporal structuring of the intermuscular interaction of the first synergy in all phases of the shot had high similarity, while for the second they differed significantly, due to the peculiarities of the involvement of skeletal muscles in the structure of synergies. It was found that in the "drawing" and "release" phases of hook shots, the spatial organization of the first synergy included additional muscles not involved in shooting, using a hook-less design. Conclusion. Thus, there is a modification of the structure of muscle synergies during shots using a finger tab of different designs. The temporal organization of the patterns of intermuscular interaction of the first synergy remains unchanged, however, the second one shows significant differences. This is due to a change in the involvement of skeletal muscles in synergy, depending on the motor task of a particular phase of the shot. When the bowstring is pulled and released, the first synergy covers a larger number of muscles in the conditions of shooting with a hook. The specificity of the structure of the second synergy is manifested in the redistribution of the degree of involvement of individual muscles without changing the total number of muscles involved in the synergy. The observed changes reflect the modification of the structure of muscle synergies due to changes in the conditions for the implementation of a motor task.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПРИ ВЫСТРЕЛАХ ИЗ ЛУКА С РАЗНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ НАПАЛЬЧНИКА»

УДК 612.743 DOI: 10.36028/2308-8826-2024-12-2-42-49

ОСОБЕННОСТИ СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПРИ ВЫСТРЕЛАХ ИЗ ЛУКА С РАЗНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ НАПАЛЬЧНИКА

С.А. Моисеев, А.М. Пухов, Р.М. Городничев

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта, Великие Луки, Россия

Аннотация

Цель работы заключалась в изучении характеристик организации взаимодействия мышц по принципу синергии, определяющих реализацию двигательных задач различных фаз выстрела из лука. Методы и организация. Исследования выполнены на 6 стрелках из классического лука. Во время выстрелов, реализуемых с применением напальчника различной конструкции, регистрировали электромиограммы поверхностных мышц верхней конечности и плечевого пояса, одновременно осуществляли 3й-видеозахват движений стрелка. Из полученных данных извлекали параметры си-нергий с помощью факторного анализа по методу главных компонент. Анализировали количество синергий, временные паттерны организации синергий, степень вовлечения мышц в синергии в двух экспериментальных условиях - при стрельбе с захватом с крючком и без захвата крючка. Основные результаты. Установлено, что реализация двигательных задач отдельных фаз выстрела из лука осуществляется посредством двух основных мышечных синергий, вне зависимости от используемой конструкции напальчника. Паттерны временного структурирования межмышечного взаимодействия первой синергии во всех фазах выстрела имели высокое сходство, а для второй существенно различались, что обусловлено особенностями вовлечения скелетных мышц в структуру синергий. Установлено, что в фазах «натяжение» и «выпуск» при выстрелах с крючком пространственная организация первой синергии включала дополнительные мышцы, не задействованные при стрельбе с использованием конструкции без крючка.

Заключение. Таким образом, наблюдается модификация структуры мышечных синергий при выстрелах с использованием напальчника разной конструкции. Временная организация паттернов межмышечного взаимодействия первой синергии остается неизменной, однако вторая демонстрирует существенные различия. Это обусловлено изменением вовлечения скелетных мышц в синергии в зависимости от двигательной задачи конкретной фазы выстрела. При натяжении тетивы и при выпуске первая синергия охватывает большее количество мышц в условиях стрельбы с крючком. Специфика структуры второй синергии проявляется в перераспределении степени вовлечения отдельных мышц без изменения общего числа мышц, задействованных в синергии. Наблюдаемые изменения отражают модификацию структуры мышечных синергий вследствие изменений условий реализации двигательной задачи.

Ключевые слова: мышечные синергии, электромиография, стрельба из лука, факторный анализ, управление движением.

FEATURES OF SYNERGISTIC INTERACTION OF SKELETAL MUSCLES DURING ARCHERY WITH DIFFERENT FINGER TAB DESIGNS

S.A. Moiseev, e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0003-3923-3285 A.M. Pukhov, e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-8642-970X R.M. Gorodnichev, e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-9575-9647 Velikiye Luki State Academy of Physical Culture and Sports, Velikiye Luki, Russia

Abstract

The purpose of the research was to study the characteristics of the organization of muscle interaction according to the principle of synergy, which determine the implementation of motor tasks of various phases of archery.

Methods and organization. The studies were carried out on 6 athletes performed shooting from a recurve bow. During the shots, implemented using a finger tab of various designs, electromyograms of the superficial muscles of the upper limb and shoulder girdle were recorded. At the same time 3D video capture of the shooter's movements was carried out. Synergy parameters were extracted from the data obtained using factor analysis using the principal component method. The number of synergies, temporal patterns of synergy organization and the degree of muscle involvement in synergy were analyzed under two experimental conditions - when shooting with a hook and without a hook.

The main results. It has been established that the implementation of motor tasks of individual phases of archery is carried out through two main muscle synergies, regardless of the finger tab design used. The patterns of temporal structuring of the intermuscular interaction of the first synergy in all phases of the shot had high similarity, while for the second they differed significantly, due to the peculiarities of the involvement of skeletal muscles in the structure of synergies. It was found that in the "drawing" and "release" phases of hook shots, the spatial organization of the first synergy included additional muscles not involved in shooting, using a hook-less design.

Conclusion. Thus, there is a modification of the structure of muscle synergies during shots using a finger tab of different designs. The temporal organization of the patterns of intermuscular interaction of the first synergy remains unchanged, however, the second one shows significant differences. This is due to a change in the involvement of skeletal muscles in synergy, depending on the motor task of a particular phase of the shot. When the bowstring is pulled and released, the first synergy covers a larger number of muscles in the conditions of shooting with a hook. The specificity of the structure of the second synergy is manifested in the redistribution of the degree of involvement of individual muscles without changing the total number of muscles involved in the synergy. The observed changes reflect the modification of the structure of muscle synergies due to changes in the conditions for the implementation of a motor task. Keywords: muscle synergies, electromyography, archery, factor analysis, motion control.

ВВЕДЕНИЕ

Выстрел из лука представляет собой движение, в которое вовлечено множество сегментов тела, взаимодействие которых определяет сложный характер внутри- и межмышечного взаимодействия. Сложность управления движениями стрелка определяется еще и наличием самого снаряда — лука, что делает систему управления еще более сложной в плане решения проблемы избыточности степеней свободы двигательного аппарата. Одними из важных задач в структуре такого движения являются захват и выпуск тетивы, поскольку их эффективное решение во многом определяет результативность выстрела. В структуре выстрела из лука можно выделить несколько двигательных задач, реализация каждой из которых может осуществляться посредством задействования многих скелетных мышц. Несмотря на отсутствие явной зависимости с результативностью выстрела, в практике стрельбы из классического лука применяют разные конструкции напальчника, определяющие положение мизинца

руки, удерживающей тетиву. Их применение обусловлено индивидуальными субъективными ощущениями стрелка и особенностями обучения технике спортивного движения. Управление движениями стрелка при выстреле с применением разного снаряжения может отражаться на управлении мышечной активностью, и прежде всего на характеристиках образования и модуляции мышечных синергий. Синергия определяется как скоординированная активация мышечных групп с определенным балансом амплитуд и формой паттерна активации [1,3]. Однако применяют и специальный термин для движений пальцев при захватах предметов — «синергия схватывания». В этом случае термин синергия используется для характеристики компенсаторных изменений общего результирующего усилия вследствие устранения или изменения вклада одного из элементов (пальца) в его генерацию [11,13]. Организация и принцип взаимодействия мышц в структуре таких образований во многом остаются неясными до сих пор. Такие

сведения представляют интерес не только для получения фундаментальных знаний о механизмах управления движениями, но и в практическом аспекте совершенствования техники выполнения выстрелов из классического лука, а также в перспективе повышения их результативности.

В этой связи целью исследования явилось изучение характеристик организации взаимодействия мышц по принципу синергии, определяющих реализацию двигательных задач различных фаз выстрела из лука. Предполагали, что для реализации двигательных задач отдельных фаз выстрела, различающихся и по биомеханической структуре и по преобладающему режиму мышечных сокращений, может быть задействовано небольшое количество общих мышечных синергий. Однако ожидали, что в зависимости от конструкции напальчника управляющая система может вносить коррективы в мышечные синергии, прежде всего касающиеся степени вовлечения отдельных мышц в структуру таких образований.

МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследованиях приняли участие 6 стрелков из классического лука мужского пола высокой спортивной квалификации (КМС и МС) в возрасте 17-23 лет. Все испытуемые сообщали о правой ведущей руке. Протокол исследований предусматривал выполнение восьми серий выстрелов, по шесть в каждой, с дистанции 3 метра в крытом помещении. Все спортсмены выполняли выстрелы со средним захватом тетивы тремя пальцами, в конструкцию напальчника входили площадка под большой палец и крючок под мизинец. При использовании напальчника с крючком мизинец упирался в него, при захвате без крючка мизинец не касался крючка и находился в свободном положении. Первые четыре серии выстрелов выполнялись при захвате с крючком, другие четыре — без крючка. Во время выстрелов синхронно регистрировали электромиограммы (ЭМГ) девяти скелетных мышц правой стороны: короткого сгибателя большого пальца (FPB), поверхностного сгибателя пальцев (FDS), общего разгибателя пальцев (ED), мышцы, отводящей мизинец (ADM), двуглавой плеча (BIC), трехглавой плеча (TRIC), задней части дельтовидной мышцы

(DELTA), верхних (TRAPS) и нижних (TRAPI) пучков трапециевидной мышцы. Применяли биомонитор МЕ6000 (Финляндия) с частотой дискретизации 2000 Гц. Зарегистрированные ЭМГ фильтровали полосовым фильтром 30-450 Гц, усредняли и повторно применяли фильтр низких частот 15 Гц. Синхронно с ЭМГ осуществляли видеозахват движений спортсмена с применением программно-аппаратного комплекса Qualisys (Швеция). Билатерально регистрировали траектории движений следующих антропометрических точек: шиловидной, локтевой, плечевой, вертельной. Вариационные ряды обработанных ЭМГ и координаты антропометрических точек в системе 3d экспортировали в Statistica для дальнейшего анализа. Рассматривали следующие фазы выстрела из лука. Фаза «натяжение» определялась началом подъема лука до прикладывания к ориентаци-онной точке. Фаза «дотяг» включала действия стрелка с момента прикладывания тянущей руки к ориентационной точке до момента срабатывания кликера. Фаза «выпуск» определялась от момента срабатывания кликера до начала опускания лука.

Методика определения пространственной и временной структуры активации мышц.

Зарегистрированные ЭМГ и траектории антропометрических точек экспортировались в Statistica (StatSoft, Inc., version 10), где формировали матрицу, состоящую из вариационных рядов регистрируемых величин и дополнительных переменных, идентифицирующих принадлежность измерений к различным испытуемым, выстрелам и условиям [8]. Разложение матриц осуществляли с помощью факторного анализа по методу главных компонент без вращения факторов.

Исходная матрица X разлагалась на произведение двух матриц: X=T*P+E, где T — матрица счетов, P — матрица нагрузок, E — матрица остатков (рисунок 1). Полученные в результате разложения новые переменные являются компонентами (факторами). Критериями выделения факторов являлись величины рассчитанных собственных значений и процент дисперсии, которую учитывает каждый фактор в общем наборе данных. Факторы, объясняющие менее 5% общей дисперсии данных, считали шумом и не учитывали.

Рисунок 1 - Схема разложения матрицы данных на компоненты и выделения пространственно-временной структуры синергий Figure 1 - Scheme for decomposing the data matrix into components and highlighting the spatio-temporal structure of synergies

Матрица счетов (Т) определяет временную организацию данных и дает информацию о наличии синхронно изменяющихся сигналов (ЭМГ мышц) в структуре каждого компонента. Изменение кривой в сторону положительных значений свидетельствует о возрастании линейной зависимости сигналов с тенденцией к увеличению (возрастание электроактивности ЭМГ), а в сторону отрицательных значений — к уменьшению (снижение ЭМГ-активности). Каждый столбец матрицы нагрузок (Р) состоит из коэффициентов, показывающих связь переменных в структуре каждого компонента. Коэффициенты, демонстрирующие высокие значения (>0,65), указывают на высокую линейную зависимость элементов (изменений электроактивности мышц) выделенного фактора (синергии), от 0,35 до 0,65 — среднюю, менее 0,35 — низкую [2,5,12].

При сравнении временных паттернов активации мышц анализировали кросскорреляцион-ные функции с учетом знака и смещения их максимального значения относительно нуля. Для сравнения количества факторов, доли дисперсии и весовых коэффициентов в разных условиях применяли однофакторный дисперсионный анализ (АЫОУА) с апостериорным анализом по критерию Newman-Keuls при уровне значимости 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В фазе «натяжение» при выстрелах с крючком было выявлено 2,66±0,34 фактора, в совокупности объясняющие 70,70±1,78% общей дисперсии данных. При выстрелах с напальчником

без крючка отмечалось увеличение количества выделяемых факторов до 3,37±0,33, однако статистически не значимо в сравнении с таковой в условиях стрельбы без крючка (Р>0,05). В фазе «дотяг» значимых различий по количеству факторов также выявлено не было, в обоих условиях стрельбы в среднем по группе регистрировалось ровно четыре фактора при стрельбе с крючком и 3,66±0,12 — без крючка. Фаза «выпуск» характеризовалась наличием структурирования данных в два фактора при стрельбе без крючка (VAF>95,51%), а с крючком - 1,66±0,23, различия недостоверны (Р>0,05).

Электроактивность основных мышц, принимающих участие в реализации разных фаз выстрела из лука, в целом сопоставима и в большинстве случаев имеет линейную тенденцию к повышению, а в ряде мышц - к снижению (рисунок 2). Факторный анализ позволил выделить два характерных временных паттерна (компонента) межмышечного взаимодействия, отражающих сочетанную активацию ряда мышц. Так, при выстрелах с применением напальчника без крючка в фазе «натяжение» первый компонент имел паттерн с двумя выраженными пиками активации (рисунок 2). Аналогичные пики в одноименной фазе были отмечены и при выстрелах с использованием крючка. Фаза «дотяг» этого же компонента в целом характеризовалась почти линейным снижением, а при выпуске временной паттерн первого компонента демонстрировал снижение активности. Кросскорреляционный анализ усредненных паттернов первого временного компонента мышечной активации показал высокое их сходство, коэффициенты

в среднем по группе составляли 0,81±0,12, а максимальные значения в некоторых реализациях выстрела достигали 0,90. Такие результаты ожидаемы, поскольку временная структура во многом диктуется биомеханическим ограничениями, связанными со спецификой самого движения. Например, при локомоторной активности паттерны временной организации взаимодействия мышц обусловлены попере-

менной активацией мышц флексоров и экстензоров, осуществляющих попеременное сгибание и разгибание сегментов тела нижних конечностей [5,10]. При выполнении силового жима штанги и ряде других сложных по координации движений пики активации временного паттерна мышечных синергий сопоставимы с изменением направления движений в основных его фазах [6,9].

Рисунок 2 - Усредненная амплитуда ЭМГ и основные временные компоненты активации мышц при выстреле из лука с напальчником с крючком и без крючка

По оси абсцисс - прогресс выстрела (%), по оси ординат - у.е. ЭМГ усреднены и нормализованы (M=0,G=1). С1,2 - номер компонента. А - натяжение, Б - дотяг, В - выпуск, Г - граница перехода между фазами выстрела

Figure 2 - Average EMG amplitude and the main temporal components of muscle activation during archery with finger tab with a hook and without a hook

The x-axis is the progress of the shot (%),the y-axis is the EMG c.u. are averaged and normalized (M=0,G=1). C1,2 - the component number. A - drawing, B - full draw, C - release, D - the boundary of the transition between the phases of the shot

Временная структура второго компонента при нению с выстрелами с крючком (рисунок 2). выстрелах без крючка имела схожий паттерн При дотяге временной паттерн демонстриро-активации мышц в фазе «натяжение» по срав- вал тенденцию к увеличению к концу фазы,

а при выпуске отмечался значительный рост мышечной активации. При выстрелах с крючком фаза натяжения характеризовалась почти линейным возрастанием активности мышц, а в фазах «дотяг» и «выпуск» был отмечен спад активности. Сравнительный анализ временных паттернов второго компонента при разных захватах показал низкое сходство, коэффициенты кросскорреляционных функций не превышали 0,3 в среднем по группе. Таким образом, межмышечное взаимодействие при выстрелах с разной конструкцией напальчника имело два основных временных компонента, один из которых имел высокое сходство паттернов временной активации скелетных мышц, второй компонент демонстрировал разные паттерны активации при выстрелах с применением напальчника с крючком и без него. Такие закономерности временного структурирования мышечной активности, вероятно, обусловлены спецификой мышечных синергий, в частности особенностями вовлечения скелетных мышц в их структуру.

Пространственная организация синергий определяется мышцами, имеющими высокие весовые коэффициенты в структуре каждого компонента. Установлено, что в фазе «натяжение» при выстрелах без крючка первая мышечная синергия обусловлена высоким вовлечением треглавой мышцы плеча, дельтовидной мышцы, а также нижних пучков трапециевидной мышцы. Здесь весовые коэффициенты были наибольшими и находились в диапазоне от 0,68±0,11 до 0,84±0,02 (рисунок 3). При выстрелах с крючком в первую синергию, наряду с назваными мышцами, дополнительно вовлекались короткий сгибатель большого пальца (0,84±0,01), поверхностный сгибатель пальцев (0,78±0,04) и верхние пучки трапециевидной мышцы (Р<0,05). В фазе «дотяг» регистрировались преимущественно средние весовые коэффициенты, не превышающие 0,62±0,06, это было характерно для выстрелов как с крючком, так и без крючка. Существенные различия коэффициентов были выявлены только для общего разгибателя пальцев (Р<0,05). При выпуске в условиях выстрелов без крючка наибольшие весовые коэффициенты были выявлены для короткого сгибателя большого пальца, поверхностного сгибателя пальцев,

общего разгибателя пальцев, мышцы, отводящей мизинец, а также дельтовидной и трапециевидных мышц. Диапазон коэффициентов для этих мышц составлял от 0,75±0,11 до 0,97±0,01, что характеризует их высокое вовлечение в структуру первой синергии. При стрельбе с крючком помимо названых отмечено дополнительное вовлечение в первую синергию трехглавой и двуглавой мышц, при этом установлено снижение весовых коэффициентов поверхностного сгибателя пальцев до 0,60±0,29 (Р<0,05).

Вторая мышечная синергия в фазе «натяжение» при выстрелах с крючком характеризовалась низкими и средними весовыми коэффициентами мышц. Наибольшие коэффициенты были получены для общего разгибателя пальцев — 0,63±0,09 и поверхностного сгибателя пальцев — 0,55±0,09. В условиях с крючком в этой же фазе было отмечено большее вовлечение в синергию двуглавой мышцы плеча и снижение общего разгибателя пальцев, но недостоверное (Р>0,05). В фазе «дотяг» регистрировались средние весовые коэффициенты мышц практически для всех мышц в структуре второй синергии. Сравнительный анализ коэффициентов при разных конструкциях напальчника выявил значимые различия только для мышцы, отводящей мизинец (Р<0,05). В фазе выпуска высокое вовлечение во вторую синергию демонстрировали общий разгибатель пальцев и мышцы плеча (коэффициенты более 0,66±0,16). Однако при выстрелах с крючком было зарегистрировано снижение вовлечения в синергию мышц плеча и достоверное возрастание поверхностного сгибателя пальцев, весовые коэффициенты которого достигали 0,80±0,18 (рисунок 3). Вовлечение дополнительных мышц в структуру синергий может быть связано с эффектом непроизвольной генерации силы мышц, которые явно не участвуют в выполнении основной задачи, причем данная закономерность была показана при анализе амплитудных и частотных характеристик ЭМГ активности мышц во время выполнения задач по созданию общей силы несколькими пальцами [4,7,14]. Однако данный эффект, вероятно, может быть интерполирован и на обширные мышечные группы, а не только на мышечную активность одного сегмента конечности.

Рисунок 3 - Весовые коэффициенты мышц в структуре синергий при выстреле из лука с напальчником с крючком и без крючка

С1,2 - номер синергии. а - выпуск, б - дотяг, в - натяжение

Figure 3 - Weight coefficients of muscles in the synergy structure when archery with finger tab with a hook and without a hook

C1,2 - the synergy number. a - release, b - full draw, c - drawing

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, наблюдается модификация структуры мышечных синергий при выстрелах с использованием напальчника разной конструкции. Временная организация паттернов межмышечного взаимодействия первой синергии остается неизменной, однако вторая демонстрирует существенные различия. Это обусловлено изменением вовлечения скелетных мышц в синергии в зависимости от двигательной задачи конкретной фазы выстрела.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Bizzi, E. The neural origin of muscle synergies/ E. Bizzi, V. Cheung // Frontiers in computational neuroscience. -2013. - № 29(7). - P. 51.

2. Cheung, V. Adjustments of motor pattern for load compensation via modulated activations of muscle synergies during natural behaviors / V. Cheung, A. dAvella, E. Bizzi // J Neurophysiol. - 2009. - № 1(3). - P. 1235-57.

3. DAvella, A. Modularity for Motor Control and Motor Learning / A. DAvella // Adv Exp Med Biol. - 2016. - № 957(3). - P. 19.

4. De, S. Two classes of action-stabilizing synergies reflecting spinal and supraspinal circuitry / S. De, J. Ricotta, A. Benamati, M. Latash // J Neurophysiol. - 2024. - 131(2) - P. 152-165.

5. Ivanenko, Y. Five basic muscle activation patterns account for muscle activity during human locomotion / Y. Ivanenko, R. Poppele, F. Lacquaniti // J Physiol. - 2004. - № 556(Pt 1). - P. 267-82.

При натяжении тетивы и при выпуске первая синергия охватывает большее количество мышц в условиях стрельбы с крючком. Специфика структуры второй синергии проявляется в перераспределении степени вовлечения отдельных мышц без изменения общего числа мышц, задействованных в синергии. Наблюдаемые изменения отражают модификацию структуры мышечных синергий вследствие изменения условий реализации двигательной задачи.

6. Kristiansen, M. Inter-subject variability of muscle synergies during bench press in power lifters and untrained individuals / M. Kristiansen, P. Madeleine, E.A. Hansen // Scand J Med Sci Sports. - 2015. - № 25(1). - P. 89-97.

7. Madarshahian, S. Intra-muscle Synergies Stabilizing Reflex-mediated Force Changes / S. Madarshahian, J. Ricotta, M. Latash // Neuroscience. - 2022. - № 505. - P. 59-77.

8. Moiseev, S. Methodological and Computational Aspects of Extracting Extensive Muscle Synergies in Moderate-Intensity Locomotions / S. Moiseev, A. Pukhov, E. Mikhailova, R. Gorodnichev // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. - 2022. - № 58(1). - P. 8897.

9. Moiseev, S. Characteristics of synergetic interaction of skeletal muscles during the performance of a complicated coordination motor task / S. Moiseev, R. Gorodnichev // Human Physiology. - 2021. - № 47(1). - P. 42-50.

10. Saito, A. Similarity of muscle synergies extracted from the lower limb including the deep muscles between level and uphill treadmill walking / A. Saito, A. Tomita, R. Ando, K. Watanabe, H. Akima // Gait Posture. - 2018. - № 59. - P. 134-139.

11. Santello, M., Soechting, J. Force synergies for multifingered grasping / M. Santello, J. Soechting// Exp Brain Res. -2000. - № 133, - P. 457-467.

REFERENCES

1. Bizzi, E. The neural origin of muscle synergies / E. Bizzi, V. Cheung // Frontiers in computational neuroscience. -2013. - № 29(7). - P. 51.

2. Cheung, V. Adjustments of motor pattern for load compensation via modulated activations of muscle synergies during natural behaviors / V. Cheung, A. dAvella, E. Bizzi // J Neurophysiol. - 2009. - № 1(3). - P. 1235-57.

3. DAvella, A. Modularity for Motor Control and Motor Learning / A. DAvella // Adv Exp Med Biol. - 2016. - № 957(3). - P. 19.

4. De, S. Two classes of action-stabilizing synergies reflecting spinal and supraspinal circuitry / S. De, J. Ricotta, A. Benamati, M. Latash // J Neurophysiol. - 2024. - 131(2) - P. 152-165.

5. Ivanenko, Y. Five basic muscle activation patterns account for muscle activity during human locomotion / Y. Ivanenko, R. Poppele, F. Lacquaniti // J Physiol. - 2004. -№ 556(Pt 1). - P. 267-82.

6. Kristiansen, M. Inter-subject variability of muscle synergies during bench press in power lifters and untrained individuals / M. Kristiansen, P. Madeleine, E.A. Hansen // Scand J Med Sci Sports. - 2015. - № 25(1). - P. 89-97.

7. Madarshahian, S. Intra-muscle Synergies Stabilizing Reflex-mediated Force Changes / S. Madarshahian, J. Ricotta, M. Latash// Neuroscience. - 2022. - № 505. - P. 59-77.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

12. Turpin, N. How to improve the muscle synergy analysis methodology? / N. Turpin, S. Uriac, G. Dalleau // Eur J Appl Physiol. - 2021. - № 121(4). - P. 1009-1025.

13. Zatsiorsky, V. Prehension synergies / V. Zatsiorsky, M. Latash// Exerc Sport Sci Rev. - 2004. - № 32(2). - P. 75-80.

14. Zatsiorsky, V. Enslaving effects in multi-finger force production/ V. Zatsiorsky, Z. Li, M. Latash // Exp Brain Res.

- 2000. - № 131(2) - P. 187-95.

8. Moiseev, S. Methodological and Computational Aspects of Extracting Extensive Muscle Synergies in Moderate-Intensity Locomotions / S. Moiseev, A. Pukhov, E. Mikhailo-va, R. Gorodnichev // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. - 2022. - № 58(1). - P. 88-97.

9. Moiseev, S. Characteristics of synergetic interaction of skeletal muscles during the performance of a complicated coordination motor task/ S. Moiseev, R. Gorodnichev // Human Physiology. - 2021. - № 47(1). - P. 42-50.

10. Saito, A. Similarity of muscle synergies extracted from the lower limb including the deep muscles between level and uphill treadmill walking / A. Saito, A. Tomita, R. Ando, K. Watanabe, H. Akima // Gait Posture. - 2018. - № 59. - P. 134-139.

11. Santello, M., Soechting, J. Force synergies for multifingered grasping / M. Santello, J. Soechting// Exp Brain Res.

- 2000. - № 133, - P. 457-467.

12. Turpin, N. How to improve the muscle synergy analysis methodology? / N. Turpin, S. Uriac, G. Dalleau // Eur J Appl Physiol. - 2021. - № 121(4). - P. 1009-1025.

13. Zatsiorsky, V. Prehension synergies / V. Zatsiorsky, M. Latash// Exerc Sport Sci Rev. - 2004. - № 32(2). - P. 7580.

14. Zatsiorsky, V. Enslaving effects in multi-finger force production / V. Zatsiorsky, Z. Li, M. Latash // Exp Brain Res.

- 2000. - № 131(2) - P. 187-95.

Моисеев Сергей Александрович (Moiseev Sergey Alexandrovich) - кандидат биологических наук, научный сотрудник НИИ ПСОФК; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта»; 182105, Псковская обл., г. Великие Луки, пл. Юбилейная, 4; e-mail: [email protected]; ORCID: 0000-0003-3923-3285

Пухов Александр Михайлович (Pukhov Aleksandr Mikhailovich) - кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник НИИ ПСОФК; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта»; 182105, Псковская обл., г. Великие Луки, пл. Юбилейная, 4; e-mail: [email protected]; ORCID: 0000-0002-8642-970X

Городничев Руслан Михайлович (Gorodnichev Ruslan Mikhailovich) - доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии и спортивной медицины; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта»; 182105, Псковская обл., г. Великие Луки, пл. Юбилейная, 4; e-mail: [email protected]; ORCID: 00000002-9575-9647

Поступила в редакцию 29 апреля 2024 г. Принята к публикации 16 мая 2024 г.

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

Моисеев, С.А. Особенности синергетического взаимодействия скелетных мышц при выстрелах из лука с разной конструкцией напальчника / С.А. Моисеев, А.М. Пухов, Р.М. Городничев // Наука и спорт: современные тенденции. - 2024. - Т. 12, № 2 - С. 42-49. DOI: 10.36028/2308-8826-2024-12-2-42-49

FOR CITATION

Moiseev S.A., Pukhov A.M., Gorodnichev R.M. Features of the synergistic interaction of skeletal muscles during archery with different finger tab designs. Science and sport: current trends., 2024, vol. 12, no. 2. - pp. 42-49. DOI: 10.36028/23088826-2024-12-2-42-49

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.