CC BY
141
УДК 796.01:612
а.с. назаренко, ф.а. мавлиев, н.в. рылова, а.с. чинкин
Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма, 420138, г. Казань, Деревня Универсиады, д. 35
Поддержание равновесия тела на фоне физического утомления после субмаксимальной аэробной нагрузки у спортсменов разных специализаций
Назаренко Андрей Сергеевич — кандидат биологических наук, доцент кафедры медико-биологических дисциплин, тел. (843) 294-90-16, e-mail: [email protected]
Мавлиев Фанис Азгатович — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Учебно-научного центра технологий подготовки спортивного резерва, тел. (843) 294-90-18, e-mail: [email protected]
рылова Наталья Бикторовна — доктор медицинских наук, профессор кафедры медико-биологических дисциплин, тел. (843) 294-90-16, e-mail: [email protected]
Чинкин Абдулахат Сиразетдинович — доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой медико-биологических дисциплин, тел. (843) 294-90-67, e-mail: [email protected]
Исследованы стабилографические показатели равновесия тела у спортсменов и не занимающихся спортом. На основании полученных результатов установлено, что в стабилографическом тесте значимых различий в системе поддержания равновесия тела между спортсменами различных специализаций практически не выявлялось. Однако наиболее значимые различия в способности к сохранению равновесия тела у спортсменов наблюдались после субмаксимальной аэробной нагрузки, что свидетельствует о важной роли физического утомления в снижении регуляции равновесия тела. В контроле выявлен более низкий уровень поддержания равновесия тела по сравнению со спортсменами, который в значительно большей степени ухудшался после субмаксимальной аэробной нагрузки.
Ключевые слова: статокинетическая устойчивость, стабилографические показатели, субмаксимальная аэробная нагрузка, равновесие тела, физическое утомление, спортсмены.
a.s. nazarenko, f.a. mavliev, n.a. rylova, a.s. chinkin
Volga Region State Academy of Physical Culture, Sport and Tourism, 35 Universiade Village, Kazan, Russian Federation, 420138
Body balance maintaining affected by physical fatique after submaximal aerobic activity in athletes of different specializations
Nazarenko A.S. — Сand. Biol. Sc., Associate Professor of the Department of Medical and Biological Sciences, tel. (843) 294-90-16, e-mail: [email protected] Mavliev FA — Сand. Biol. Sc., Senior Researcher of Educational Scientific Center of technologies of preparation of a sports reserve, tel. (843) 294-90-18, e-mail: [email protected]
Rylova N.V. — D. Med. Sc., Professor of the Department of Medical and Biological Sciences, tel. (843) 294-90-16, e-mail: [email protected] Chinkin A.S. — D. Biol. Sc., Professor, Head of the Department of Medical and Biological Sciences, tel. (843) 294-90-16, e-mail: [email protected]
Athletes's and non-athletes's body balance stabilographic indicators are investigated. Based on the stabilographic test results we established that significant differences of the body balance maintenance between athletes of different specializations are slightly detected. However, the most of significant differences of the ability to maintain body balance observed in athletes after submaximal aerobic activities, which suggesting about an important role of physical fatique and reduction of body balance regulation. In the control group revealed lower level of body balance maintenance with more wosened level after submaximal aerobic activities, comparing to athletes.
Key words: statokinetic stability, stabilographic indicators, body balance, submaximal aerobic activity, physical fatigue, athletes.
66 ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
'3 (88) апрель 2015 г. Том 1
Поддержание равновесия тела — это сложный физиологический процесс, который требует интеграции всех компонентов системы регуляции вертикальной позы человека: сенсорной информации, центральной нервной системы и скелетных мышц [1]. Импульсация из рецепторов сенсорных систем доставляет информацию о положении тела в пространстве, которая обрабатывается в ЦНС и служит стимулом к координированной реакции для по-стуральных мышц в обеспечении устойчивой позы человека. У спортсменов поддержание равновесия тела осложняется и даже может нарушаться в условиях сенсорного и физического утомления, что может привезти к снижению статокинетической устойчивости [2-4].
Различными авторами была исследована функция равновесия тела спортсменов в статических и динамических тестах [3, 5, 6], однако динамика ста-билографических показателей сохранения равновесия тела на фоне физического утомления после субмаксимальной нагрузки у спортсменов разных специализаций остается мало изученной.
Цель исследования — изучение функции равновесия тела у спортсменов на фоне физического утомления.
Методы и организация исследования
В исследовании участвовали 227 человек мужского пола, 177 из которых являются спортсменами высокой спортивной квалификации (от I разряда до мастера спорта России). В группу циклических видов спорта вошли бегуны на короткие, средние, длинные дистанции и лыжники. Ситуационные виды спорта представляли спортсмены игровых видов спорта и единоборств: футболисты, волейболисты, бадминтонисты, баскетболисты, хоккеисты и борцы, а прицельные виды спорта — представители стендовой стрельбы. В контрольную группу вошли нетренированные лица (50 человек).
Стабилографическое исследование проводилось с использованием компьютерного стабилоанали-затора «Стабилан-01-2» (Россия) посредством анализа колебания центра давления, где оценивалась эффективность сохранения равновесия тела в стабилографической пробе с открытыми глазами (52 с). После стабилографической пробы испытуемый выполнял нагрузку на велоэргометре Ebike (Германия), величина которой на первой ступени составляла 60 Вт (длительность 3 мин.) и на последующих ступенях (длительность 1 мин.) увеличивалась на 30 Вт до достижения ЧСС в конце последней ступени 170 уд/мин. Частоту сердечных сокращений во время велоэргометрического теста определяли с помощью пульсометра POLAR FT 7 (Финляндия). По окончании физической нагрузки испытуемый сразу же становился на стабилоанали-затор и выполнял стабилографическую пробу. Для оценки влияния физического утомления на функцию равновесия тела спортсменов показатели ста-билографического теста до субмаксимальной нагрузки сравнивали с показателями, полученными после нее.
Для оценки функции равновесия тела испытуемых до и после велоэргометрического теста использовали следующие стабилографические показатели колебаний центра давления: Q0, мм — среднеква-дратическое отклонение центра давления во фронтальной плоскости относительно смещения; QG, мм — среднеквадратическое отклонение центра давле-
ния в сагиттальной плоскости относительно смещения; R, мм — средний разброс; VGR, мм/сек — средняя линейная скорость колебания центра давления; VS, мм2/с — скорость изменения площади статоки-незиграммы; SELLS, мм2 — площадь доверительного эллипса статокинезиграммы; IV, усл. ед. — индекс скорости; OD, усл. ед. — оценка движения; КФР, %, — качество функции равновесия; КРИНД, %, — коэффициент резкого изменения направления движения.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью программы SPSS 20. Проверку выборок на характер распределения их значений осуществляли с помощью критерия Колмогорова — Смирнова, статистическую значимость отличий между выборками — с помощью t-критерия Стьюдента для множественных сравнений (с поправкой Беноферрони при равных дисперсиях и с поправкой Тамхейна при неравенстве дисперсий). Данные в тексте и таблицах представлены как средняя арифметическая величина и стандартное отклонение (M±s). Различия считали статистически значимыми при p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
По данным стабилографического теста большинство стабилометрических показателей поддержания равновесия тела у спортсменов циклических, ситуационных и прицельных видов спорта не различались. Однако, как видно из табл. 1, площадь эллипса у спортсменов ситуационных видов спорта была значимо меньше (р<0,05-0,01), чем у представителей циклических и прицельных видов спорта, что отражает у них более высокую устойчивость вертикальной позы при меньшей площади опоры стоп. Отсутствие значимых различий по большинству стабилографических показателей регуляции равновесия тела у спортсменов разных специализаций, по-видимому, связано с низкой степенью напряжения систем поддержания вертикальной позы в простых неспецифичных тестах, что, очевидно, позволяет деятельность одних систем регуляции контролировать или компенсировать другими системами.
У контрольных испытуемых поддержание равновесия тела в стабилографическом тесте по сравнению со спортсменами значительно ниже (р<0,05-0,001), колебания центра давления более значительны, что указывает на относительно низкую статокинетическую устойчивость (табл. 1). Существует принципиальная точка зрения о том, что чем выше скорость изменения центра давления, тем ниже функция равновесия тела. Одним из важных информативных стабилографических показателей, характеризующих постуральную систему человека, является интегральный показатель «качество функции равновесия» (КФР). Чем выше этот показатель, тем выше статокинетическая устойчивость человека. У спортсменов показатель КФР значимо выше, чем у нетренированных лиц (р<0,05-0,01). Лучший результат по данному показателю выявлен у спортсменов ситуационных и прицельных видов спорта. По данным литературы, показатель КФР в значительной степени обусловлен генетическими факторами [1] и может рассматриваться как перспективный критерий спортивного отбора.
По данным различных авторов, физическая нагрузка может не влиять на функцию равновесия тела спортсмена благодаря увеличению вклада в регуляцию вертикальной позы зрительного анализатора [7], проприоцептивной информации из
Таблица 1.
Стабилометрические показатели у спортсменов и нетренированных лиц до и после физической нагрузки (И±э)_
Показатели Стабилографическая проба Стабилографическая проба после субмаксимальной нагрузки
ь л о с^ 1- н о К Циклические виды спорта Прицельные виды спорта Ситуационные виды спорта ь л о с^ 1- н о К Циклические виды спорта Прицельные виды спорта Ситуационные виды спорта
QФ, мм 2,45 ± 0,64 2,08 ± 0,52 2,31 ± 0,36 2,15 ± 0,59 4,54 ± 0,74 * 3,36 ± 0,51 3,97 ± 0,70 3,33 ± 0,72
QС, мм 3,59 ± 0,94 * 3,01 ± 0,68 2,92 ± 0,55 2,87 ± 0,61 6,81 ± 1,21 * 4,85 ± 0,82 5,89 ± 1,08 # 4,60 ± 0,95
Я, мм 4,43 ± 1,38 4,19 ± 1,08 4,09 ± 0,86 4,63 ± 1,61 14,28 ± 3,27 * 8,42 ± 1,46 8,57 ± 1,85 8,51 ± 1,73
VСР, мм/сек 7,54 ± 1,67 * 6,89 ± 1,80 5,63 ± 0,86 5,71 ± 2,20 17,92 ± 3,31 * 12,53 ± 2,85 13,85 ± 2,29 # 10,18 ± 2,86 Л
VS, мм2/с 9,42 ± 3,14 8,39 ± 3,51 7,16 ± 2,14 7,02 ± 2,40 19,56 ± 5,40 * 15,14 ± 4,01 17,68 ± 4,34 12,80 ± 3,87 л
Б мм2 ELLS' 1111 99,48 ± 18,76 * 78,85 ± 24,41 70,32 ± 9,83 66,93 ± 19,21л 384,79 ± 63,98 * 248,15 ± 34,46 310,77 ± 38,82 # 223,49 ± 40,03 л
IV, усл. ед. 5,74 ± 1,42 * 4,84 ± 1,41 4,52 ± 0,93 4,97 ± 1,26 14,45 ± 3,80 * 8,76 ± 2,20 11,01 ± 1,92 9,30 ± 1,75
OD, усл. ед. 43,74 ± 9,76 37,93 ± 10,44 44,05 ± 8,61 40,83 ± 8,78 56,67 ± 9,35 48,08 ± 9,88 56,13 ± 7,39 50,45 ± 8,34
КФР, % 83,97 ± 4,49 * 85,35 ± 4,67 90,59 ± 2,00 89,86 ± 3,60 67,05 ± 9,02 * 80,42 ± 4,68 78,72 ± 3,74 82,34 ± 5,25
КРИНД, % 15,24 ± 5,99 * 13,86 ± 5,31 12,50 ± 3,26 12,02 ± 4,16 23,16 ± 7,47 * 18,67 ± 5,88 21,64 ± 5,12 17,67 ± 6,00
Примечание: * — значимость различий с показателями спортсменов (р<0,05-0,001); # — значимость различий с показателями спортсменов циклических и ситуационных видов спорта (р<0,05-0,001); Л — значимость различий с показателями спортсменов циклических и прицельных видов спорта (р<0,05-0,001)
ненагруженных мышечных регионов или вестибулярного аппарата [8, 9]. Однако физическая нагрузка, выполняемая на велоэргометре, приводит к физическому утомлению в основном икроножной мышцы, мышцы голеностопа, а также двуглавой, четырехглавой, квадратной мышц бедра. Данные мышцы вносят вклад в поддержание равновесия тела, поэтому физическая нагрузка, вызывающая утомление этих мышечных групп, вероятно, может привести к снижению статокинетической устойчивости спортсмена.
И действительно, на фоне физического утомления, вызванного мышечной нагрузкой, у спортсменов
произошло увеличение большинства стабилографи-ческих показателей (р<0,05-0,001), что повлияло на снижение показателя КФР. При этом между спортсменами ситуационных, циклических и прицельных видов спорта значимых различий по большинству стабилографических показателей поддержания равновесия тела не наблюдалось. Однако прирост V и БЕ1±Б после мышечной нагрузки у представителей ситуационных видов спорта был значимо меньше (р<0,о5-0,001), чем у спортсменов циклических видов, что отражает более высокую способность у первых к поддержанию равновесия тела на фоне физического утомления и более высокий уровень
68 ^tl ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
'3 (88) апрель 2015 г. Том 1
статокинетической устойчивости. В свою очередь, степень увеличения Qc, VCR, SELLS на фоне физического утомления у представителей стендовой стрельбы была больше (р<0,05-0,001), чем у занимающихся ситуационными и циклическими видами спорта. Это объясняется тем, что двигательная деятельность спортсменов по стендовой стрельбе происходит преимущественно в условиях стандартных статических поз и незначительной динамической работы при прицеливании, и значительных требований к вегетативным системам организма не предъявляет. Поэтому физическая нагрузка на велоэргометре у представителей прицельных видов спорта вызвала большее физическое утомление, как в органах вегетативного обеспечения, так и в постуральных мышцах нижних конечностей, что привело к увеличению средней линейной скорости, рабочей площади опоры и к снижению поддержания равновесия тела.
Снижение эффективности сохранения равновесия тела на фоне физического утомления после велоэр-гометрического теста может быть обусловлено, как общими, так и специфическими механизмами, связанными с локализацией утомления в центральной нервной системе [8]. Общий механизм, очевидно, обусловлен усиленной работой кардиореспиратор-ной системы, вызванной мышечной нагрузкой, что приводит к увеличению стабилографических показателей и снижению устойчивости вертикальной позы [3, 10]. Специфические механизмы утомления, вероятно, связаны с метаболическими факторами утомления, накапливающимися в рабочих мышцах, что нарушает проприоцептивную чувствительность постуральных мышц и в целом функцию равновесия тела [3, 8]. По мнению одних авторов [3, 8], периферическое утомление в любых мышечных регионах влияет на центральную интеграцию и анализ поступающей сенсорной информации, а также на уменьшение проприоцептивной чувствительности мышц, обеспечивающих устойчивость позы. По данным других авторов [7], физическое утомление вызывает снижение пространственной точности и точности силовых ощущений утомленных мышц, что в итоге приводит к снижению эффективности сохранения равновесия тела спортсмена.
У нетренированных лиц степень увеличения ста-билографических показателей равновесия тела на фоне физического утомления была значительно больше, чем у спортсменов, что привело к значимым различиям в показателях Q^,, Qc, R, VCR, VS, IV, SELLS, КФР, КРИНД (р<0,05-0,001). Это, вероятно, обусловлено выраженным развитием утомления в органах вегетативного обеспечения и накоплением в рабо-
ЛИТЕРАТУРА
1. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Механизмы поддержания вертикальной позы // Сборник статей по стабилографии. — Таганрог: ЗАО «ОКБ «РИТМ», 2006. — С. 5-11.
2. Nazarenko A.S. Cardiovascular, impllent and reactions of various specializations athletes on vestibular irritation / A.S. Nazarenko, A.S Chinkin // Human Physiology. Pleiades Publishing, Inc. — 2011. — Vol. 37, №6. — P. 726-732.
3. Taylor J.L., Gandevia S.C. A comparison of central aspects of fatigue in submaximal and maximal voluntary contractions // J. Journal of Applied Physiology. — 2008. — Vol. 104. — P. 542-550.
4. Gutierrez G.M., Jackson N.D., Dorr K.A., Margiotta S.E., Kaminski T.W. Effect of fatigue on neuromuscuar function at the ankle // J. Sport Rehabilitation. — 2007. — №4. — P. 295-306.
5. Melnikov A.A., Savin A.A., Emelyanova L.V., Vikulov A.D. Postural stability during static strain before and after a submaximal aerobic bicycle test in athletes // J. Human Physiology. — 2012. — Vol. 38, №2. — Р. 176-181.
6. Asseman F.B., Caron О., Cremieux J. Are there specific conditions for which expertise in gymnastics could have an effect on postural
чих мышцах простагландинов, брадикининов, ионов калия, молочной кислоты, снижающих чувствительность мышечных веретен и ухудшающих обратную проприоцептивную афферентацию от мышц в ЦНС [8, 11]. Изменения на уровне мышц и проприоцеп-тивный дефицит на уровне ЦНС могут оказывать влияние на поддержание равновесия тела, вызывая увеличение в скорости и амплитуде колебания центра давления.
Таким образом, в результате систематических тренировок у спортсменов благодаря более тесному взаимодействие между вестибулярным, пропри-оцептивным, зрительным анализатором и центральной нервной системой повышается устойчивость регуляторных механизмов поддержания равновесия тела, способствующих росту статокинетической устойчивости. Следует отметить, что спортсмены имеют более высокий уровень физической работоспособности, чем неспортсмены, что отражается на выполнении большей по объему и мощности субмаксимальной нагрузки на велоэргометре. Высокая работоспособность мышц ног у спортсменов вносит значимый вклад в поддержание равновесия тела, как в состоянии относительного покоя, так и на фоне сенсорного и физического утомления. Вероятно, данная закономерность связана с влиянием специфики их двигательной деятельности, а также с изменением значимости проприоцептивной, вестибулярной и зрительной афферентации для регуляции равновесия тела.
Заключение
Специфика мышечной деятельности спортсмена отражается на особенностях поддержания равновесия тела. Однако значимые различия в эффективности поддержания равновесия тела между спортсменами различных специализаций проявляются в основном после аэробной субмаксимальной нагрузки. При этом статокинетическая устойчивость и уровень поддержания равновесия тела у спортсменов ситуационных видов выше, чем у представителей циклических и прицельных видов спорта, что проявляется в меньших изменениях стабилографических показателей VS, SELLS после велоэргометрического теста.
У нетренированных лиц обнаружен более низкий уровень поддержания равновесия тела по сравнению со спортсменами, который в значительно большей степени снижался после велоэргометрического теста, что, по-видимому, связано с общими и специфическими механизмами утомления.
control and performance? // J. Gait Posture. — 2008. — №27. — P. 76-81.
7. Vuillerme N., Boisgontier M. Muscle fatigue degrades force sense at the ankle joint // J. Gait Posture. — 2008. — Vol. 28. — P. 521-524.
8. Николаев Р.Ю., Мельников А.А. Эффект влияния субмаксимальной анаэробной нагрузки ног и рук на систему постурального контроля и анализ механизмов ее восстановления // Вестник Удмуртского университета. — 2014. — №1. — С. — 106-111.
9. Pinsault N., Vuillerme N. Differential postural effects of plantar-flexor muscles fatigue under normal, altered and improved vestibular and neck somatosensory conditions // J. Experimental Brain Research. — 2008. — Vol. 191. — P. 99-107.
10. Bizid R., Margnes E., Francois Y., Gonzalez G., Jully J.L, Dupui P., Paillard T. Effects of knee and ankle muscle fatigue on postural control in the unideal stance // European Journal of Applied Physiology. — 2009. — Vol. 106. — Р. 375-380.
11. Pedersen J., Lonn J., Hellstrom F. et al. Localized muscle fatigue decreases the acuity of the movement sense in the human shoulder // Medicine & Science in Sports & Exercise. — 1999. — Vol. 31. — P. 1047-1052.
