CC BY
18оценка электромиографическои стоимости выполнения технических элементов в bmx-фристаИле
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 05.04.2020 г.
Информация для связи с автором: [email protected]
Доктор биологических наук А.В. Воронов1
Доктор педагогических наук, профессор П.В. Квашук1
Р.В. Малкин1
Кандидат медицинский наук Я.В. Голуб2
1 Федеральный научный центр физической культуры и спорта, Москва
2 Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт физической культуры, Санкт-Петербург
RATING ELECTROMYOGRAPHIC COST OF TECHNICAL ELEMENTS IN FREESTYLE BMX
Dr. Biol. A.V. Voronov1
Dr.Hab., Professor P.V. Kvashuk1 R.V. Malkin1 PhD Ya.V. Golub2
1 Federal Scientific Center for Physical Culture and Sports, Moscow
2 St. Petersburg Scientific Research Institute of Physical Culture, St. Petersburg
□ и
£ г. CL
4—
О OJ и
CL ' -о с
ra
^
O (U .c I—
Аннотация
Цель исследования - оценить электромиографическую стоимость технических элементов в фристайле в зависимости от сложности прыжка. Методика и организация исследования. Регистрировали электромиографическую активность мышц при выполнении различных элементов с помощью программно-аппаратного комплекса (ПАК) «СпортЛаб» (производства России), состоящего из 8-канальной телеметрической электромиографии, видеокамеры, устройства синхронизации. Регистрировали поверхностную электромиографическую активность мышц с правой половины тела. В эксперименте принял участие 1 высококвалифицированный спортсмен. Было выполнено 11 технических элементов.
Результаты исследования и выводы. В зависимости от сложности прыжка в фристайле увеличивается электромиографическая стоимость мышц верхних конечностей: m. brachioradialis, m. biceps brahii и мышц пресса m. rectus abdominis.
Увеличение активности передней поверхности туловища (m. rectus abdominis) при сложных технических элементах приводит к снижению активности мышц-антагонистов m. trapesius и m. latissimus dorsi. На электромиографическую стоимость мышц нижних конечностей m. vas-tus lateralis и m. biceps femoris caput longus не влияет сложность элемента, а влияет высота прыжка, так как при приземлении эти мышцы выполняют амортизирующую функцию.
Ключевые слова: фристайл, прыжки, технические элементы, активность мышц.
Annotation
Freestyle as a variation of BMX racing has been actively developed since the end of the last century. The first freestyle competitions will take place at the Tokyo 2020 Olympic Games. Bicycle acrobatics includes various tricks (stunts): rotations relative to the longitudinal and vertical body axes, flips, barspins. All the technical elements are performed in the air during the 1.5-sec flight. Objective of the study was to determine the electromyographic cost of technical elements in freestyle depending on the level of difficulty of the jump performed. Methods and structure of the study. Electromyographic activity of the muscles was recorded using the hardware and software complex "SportLab" (Russia), consisting of the 8-channel telemetric electromyography, video camera, and a synchronization device. We registered the surface electromyographic activity of the muscles on the right side of the body. Sampled for the study was 1 highly-skilled athlete, who performed 11 technical elements. Results of the study and conclusions. Depending on the level of difficulty of the freestyle jump performed, the electromyographic cost in m. brachioradialis, m. biceps brahii, and m. rectus abdominis increased. An increase in the activity of m. rectus abdominis during the execution of complex technical elements led to a decreaseintheactivityoftheantagonistmusclesm.trapesiusandm.latissimusdorsi. The electromyographic cost of work of m. vastus lateralis and m. biceps femoris caput longus was not affected by the element's complexity, but by the jump height, as these muscles perform a shock-absorbing function on landing.
Keywords: freestyle, jumping, technical elements, muscle activity.
Введение. Фристайл как разновидность BMХ-гонок активно развивается с конца прошлого столетия. Первые соревнования по фристайлу пройдут на Олимпийских играх Токио-2020. Велосипедная акробатика включает различные трюки: вращения относительно продольной и вертикальной осей тела, сальто, вращения руля. Технические элементы осуществляются на высокой амплитуде полета продолжительностью более 1,5 с. Ориентация тела в безопорном положении предъявляет особые тре-
бования к вестибулярному и нервно-мышечному аппарату спортсменов, так как независимо от сложности акробатических фигур приземление должно быть на заднее колесо велосипеда. Физиологическим базисом, обеспечивающим успешное выполнение технических элементов в фристайле, является внутри- и межмышечная координация. Оценку функционирования мышечной системы проводили методом биполярной телеметрической электромиографии.
Технические элементы в BMX-фристайле
№ Технический элемент Описание
1 Высокий прыжок Прыжок с максимальной вертикальной амплитудой
2 Прыжок 360 градусов + спайн Прыжок с поворотом на 360 градусов относительно вертикальной оси
3 Четверной бар спин Высокий прыжок с одновременным 4-кратным вращением руля
4 Корк720 Высокий прыжок с одновременным вращением на 720 градусов относительно продольной оси тела
5 Корк 720 бар спин Высокий прыжок с одновременным вращением на 720 градусов относительно продольной оси тела и однократным вращением руля
6 Корк 720 без рук Высокий прыжок с одновременным вращением на 720 градусов относительно продольной оси тела и однократным вращением руля
7 Сальто назад без рук Сальто назад с отпусканием руля, руки в стороны
8 Флип бар Сальто назад с отпусканием и вращением руля
9 Фронт флип Сальто вперед
10 Флеер тейл вип Однократное вращение велосипеда относительно руля с последующим вращением относительно и вертикальной оси на 360 градусов
11 Флеер Сальто назад с одновременным вращением относительно поперечной оси тела
Рис. 1. Фазовый состав при исследовании технических элементов на примере прыжка «Флеер тейл вип». Фаза отталкивания: начало (1), окончание (2). Фаза полета: начало (2) окончание (5). Фаза приземления: начало (5) окончание (6)
Цель исследования - оценить электромиографическую стоимость технических элементов в фристайле в зависимости от сложности прыжка.
Методика и организация исследования. Регистрировали электромиографическую активность мышц при выполнении различных элементов с помощью программно-аппаратного комплекса (ПАК) «СпортЛаб» (производства России), состоящего из 8-канальной телеметрической электромиографии, видеокамеры, устройства синхронизации. Технические характеристики ПАК «СпортЛаб» и методика регистрации представлены в работе [1]. Регистрировали поверхностную электромиографическую активность мышц с правой половины тела:
- на верхней конечности: m. brachioradialis (1) 1; m. biceps brahii (2); m. deltoideus (3);
- на туловище: m. trapesius (4); m. latissimus dorsi (5) и m. rectus abdominis (6).
- на нижней конечности регистрировали электромиограммы (ЭМГ) m. vastus lateralis (7) и m. biceps femoris caput longus (8);
В эксперименте принял участие 1 высококвалифицированный спортсмен. Было выполнено 11 технических элементов (см. таблицу).
Особенности проведения исследования. Каждый тип прыжка спортсмен выполнял не менее 3-4 раз с экспертной оценкой - учитывались только хорошие попытки. ЭМГ регистрировали в трех фазах: при отталкивании, во время полета и при приземлении. Приняли, что начало фазы отталкивания осуществляется за 120 мс до положения велосипеда, когда
заднее колесо отрывается от опоры (окончание отталкивания). За окончание фазы полета принимали положение при приземлении, когда заднее или оба колеса касаются опоры. Приняли, что окончание фазы приземления происходит через 120 мс после фазы полета (рис. 1).
Обработка результатов исследования. Электромиограмму инвертировали и сглаживали методом скользящего среднего (окно усреднения 50 мс) [2]. Рассчитывали следующие показатели: ■ к
- электромиографическую стоимость [Л технических элементов:
А^г=)сглЭМГ^ t=о
(1)
где СглЭМП - сглаженная электромиограмма; j - технический элемент (/=1—11); К - мышца (К=1-8); 1=0 - начало фазы отталкивания (положение 1 на рис. 1); 1=Т - завершение фазы приземления (положение 6 на рис. 1).
Результаты исследования и их обсуждение. Амплитуда электромиограммы зависит от функционирования и анатомического положения мышцы. Мышцы нижних конечностей и туловища вынуждены противодействовать гравитационным и инерционным силам и находятся в постоянном напряжении. Мышцы верхних конечностей выполняют сложно-координационные и высокоточные движения с небольшими усилиями. Например, написание или печатание текста, взятие различных предметов и т. п. двигательные действия. Для выполнения точностных движений необходимо быстрое рекрутирование и синхронизация работы двигательных единиц, что влияет на амплитуду миограммы. Если сравнить амплитуды мышц верхних и нижних конечностей, то при одинаковых усилиях амплитуда мышц верхних конечностей выше, чем нижних. Поэтому оценивать влияние мышц на выполнение технических элементов только по амплитуде миограммы (или электромеханической работе) некорректно. Нормировали технические элементы 2-11, представленные в таблице, на
^ЭМГ «Высокого прыжка» как наиболее «простого» элемента, т. е. оценивали влияние сложности прыжка на изменение
миостоимости мышц верхних, нижних конечностей
и туловища. Расчеты проводили по формуле:
(2)
1Для удобства представления на графиках мышцы обозначены номерами.
№ 8 • 2020 Август | August
http://www.teoriya.ru
/ V
г У / /
/ 8
/
~С— Прыжок 360 градусов+спайн -О Корк 720
Корк 720 без рук
Четверной бар спин - Корк 720 бар спин
Сальто назад без рук Флеер тейп вип
Флип бар Флеер
-О-Фронт флип
Рис. 2. Нормированная электромиографическая стоимость выполнения технических элементов
100 150
Частота, Гц
Фристайл ("Фронт флип") -Сальто вперед Подьем туловища из положения
лежа на спине
Рис. 3. Сглаженный спектр m. rectus abdomis
торых технических элементов, связанных с выполнением сальто (7, 8) или вращением руля или велосипеда (3,
лзЛ /1
10), наблюдали значительный прирост А."^мг m■ rectus abdominis (рис. 3). Прирост электромиографической стоимости для прыжков типа: 3, 5, 7, 9 и 10 (см. таблицу) - составляет 50-240 % (см. рис. 3). В безопорном положении мышцы пресса (оценивали по ЭМГ-активности m. rectus abdominis) удерживают туловище в наклонном положении, параллельно раме велосипеда, что уменьшает момент инерции тела и позволяет выполнять вращательные движения. С учетом времени полета m. rectus abdominis должна сокращаться очень быстро, что и отражается на форме спектра миограммы. На рис. 3 приведены сглаженные спектры m. rectus abdomis следующих упражнений: сальто вперед («Фронт флип») (9) и сальто вперед при имитации прыжка в воду 1 и подьем туловища из положения лежа на спине. При выполнении этих упражнений активно задействованы мышцы пресса. Первый всплеск амплитуды спектра в диапазоне частот 14-27 Гц - рекрутирование двигательных единиц (ДЕ). Ширина спектра m. rectus abdomis при выполнении безопорных упражнений - менее 125 Гц, при подъеме туловища из положения лежа на спине ширина спектра m. rectus abdomis увеличивается до 200 Гц. Чем уже спектр ЭМГ, тем быстрее происходит рекрутирование ДЕ с одновременной синхронизацией их сокращения. Следовательно, для успешного выполнения сложных элементов в свободном полете необходимо уделять внимание скоростно-силовым качествам мышц пресса.
Выводы. В зависимости от сложности прыжка в фристайле увеличивается электромиографическая стоимость мышц верхних конечностей: m. brachioradialis, m. biceps brahii и мышц пресса m. rectus abdominis.
Увеличение активности передней поверхности туловища (m. rectus abdominis) при сложных технических элементах приводит к снижению активности мышц-антагонистов m. trapesius и m. latissimus dorsi.
На электромиографическую стоимость мышц нижних конечностей m. vastus lateralis и m. biceps femoris caput longus не влияет сложность элемента, а влияет высота прыжка, так как при приземлении эти мышцы выполняют амортизирующую функцию.
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
2 CL ' -о с га
Ii
О (U .с Н
где верхний индекс 1 относится к 1-му техническому элементу (см. таблицу), у=2—11; верхний индекс K означает мышцу K=1-8.
Результаты расчетов представлены на рис. 2. По сравнению с 1-м техническим элементом прирост на 50-90 % миоэлектрической стоимости m. brachioradialis и m. biceps brahii наблюдали для прыжков типа «Корк 720», «Фронт флип» и «Флеер тейл вип», что связано с вращательными движениями тела. В техническом элементе типа 9 («Фронт влип») спортсмен выполняет сальто вперед, опираясь на руль в полете, в прыжке 10 («Флеер тейл вип»») происходит вращение велосипеда в свободном полете и, как следствие таких движений, увеличивается работа мышц рук. При прыжке «Корк 720 без рук» (6) в свободном полете некоторое время руки не удерживают руль, соответственно, работа мышц рук и туловища почти не отличается от функционирования мышц в 1-м прыжке - свидетельство корректной регистрации ЭМГ (представлено на верх-
нем графике рис. 3). Аналогичную тенденцию к снижению А ¡,К
А наблюдали при прыжках типа 2, 5, 8, 10 и 11 соответственно. Следует отметить, что при выполнении неко-
Литература
Воронова А.А. Определение методами электромиографии мышечных групп, влияющих на результат в скоростном спортивном скалолазании / А.А. Воронова, А.В. Воронов, П.В. Квашук // Теория и практика физ. культуры. - 2019. -№ 12. - С. 24-26.
Воронов А.В. Анатомические строение и скоростно-силовые свойства мышц нижней конечности человека: автореф. дис. ... докт. пед. наук / А.В. Воронов. - М., 2004. - 50 с.
References
Voronova A.A., Voronov A.V., Kvashuk P.V. Opredelenie metodami elektromiografii myshechnykh grupp, vliyayushchikh na rezultat v skorostnom sportivnom skalolazanii [Electromyographic methods to determine muscle groups to affect sports results in speed climbing]. Teoriya i praktika fiz. kultury. 2019. No. 12. pp. 24-26. Voronov A.V. Anatomicheskie stroenie i skorostno-silovye svoystva myshts nizhney konechnosti cheloveka [Anatomical structure and speed-strength qualities of human lower extremity muscles]. Doct. Diss. Abstract (Hab.). M., 2004. 50 p.
1 Исследовали сальто вперед при имитации прыжка в воду на подвеске в зале на спортбазе «Озеро круглое»
