CC BY
8воздействие магнитной стимуляции мышц на биомеханическую структуру бросков в самбо
УДК/UDC 796.814+796.012
1
Информация для связи с автором: sviridovborya@yandex.ru
Поступила в редакцию 11.01.2022 г.
Доктор педагогических наук, профессор Г.И. Попов1 Кандидат педагогических наук Б.А. Свиридов2
Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Москва
effect of MAGNETic MusCLEs sTiMuLATioN on THE BioMEcHANicAL structure of sambo throws
Dr. Hab., Professor G.I. Popov1 PhD B.A. Sviridov2
1 Russian State University of Physical Education, Sports, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow
2 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), Moscow
Аннотация
Цель исследования - совершенствование биомеханической структуры бросков в самбо при применении магнитной стимуляции четырехглавых мышц бедер спортсменов в изокинетическом режиме их функционирования. Методика и организация исследования. В эксперименте участвовали четыре борца I разряда, три кандидата в мастера спорта и три мастера спорта. Средний возраст испытуемых составил 18,5±3,5 года. Все испытуемые - студенты РГУФКСМиТ, действующие спортсмены. Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: на фоне плановой тренировочной работы испытуемые в течение 10 дней подряд подвергались воздействию магнитной стимуляции в режиме. Стимуляция давалась при выполнении колебательного движения голенью в изокинетичнеском режиме на ВЫех. Результаты исследования и выводы. Проведенный цикл магнитной стимуляции привел к преимущественному смещению характерных частот спектра интегрированной электромиограммы в более высокочастотную часть спектра. Анализ фазового состава бросков у борцов, подвергавшихся магнитной стимуляции, показал, что после проведения эксперимента уменьшилось время второй фазы и уменьшилось общее время выполнения каждого из бросков. Количественные значения параметров динамограмм, таких как максимальная сила отталкивания, скорость нарастания силы при выполнении вертикального прыжка вверх показали достоверный прирост их величин (р<0,05 и р<0,01) у борцов, прошедших курс магнитной стимуляции. У них же наблюдалось достоверное (р<0,05) уменьшение времени достижения максимума силы.
Ключевые слова: борьба самбо, магнитная стимуляция, четырехглавая мышца бедра, изокинетический режим, спектр электромиограммы, ско-ростно-силовые показатели, фазовый состав, биомеханические параметры.
Abstract
Objective of the study was to improvement of the biomechanical structure of throws in sambo when using magnetic stimulation of the quadriceps muscles of the thighs of athletes in the isokinetic mode of their functioning. Methods and structure of the study. Four wrestlers of the 1st category, three candidates for the master of sports and three masters of sports participated in the experiment. The average age of the subjects was 18.5±3.5 years. All subjects are students active athletes. The methodology of the experiment was as follows: against the background of planned training work, the subjects were exposed to magnetic stimulation in the mode for 10 consecutive days. Stimulation was given when performing an oscillatory movement of the lower leg in the isokinetic mode on Biodex.
Results and conclusions. The conducted cycle of magnetic stimulation led to a predominant shift of the characteristic frequencies of the spectrum of the integrated electromyogram to a higher frequency part of the spectrum. An analysis of the phase composition of throws in wrestlers subjected to magnetic stimulation showed that after the experiment, the time of the second phase decreased and the total time for performing each of the throws decreased. Quantitative values of the parameters of dynamograms, such as the maximum repulsion force, the rate of increase in force during the vertical jump showed a significant increase in their values (p<0.05 and p<0.01) in wrestlers who underwent a course of magnetic stimulation. They also showed a significant (p<0.05) decrease in the time to reach the maximum force.
Keywords: sambo wrestling, magnetic stimulation, quadriceps femoris, isokinetic mode, electromyogram spectrum, speed-strength indicators, phase composition, biomechanical parameters.
Введение. В видах борьбы существенными техническими действиями являются броски. Они довольно разнообразны, но имеются некоторые общие биомеханические закономерности. Естественно, что поиск способов совершенствования бросков в борьбе является актуальной задачей.
Броски по своей структуре имеют трехфазное деление [21. Технические действия, которые должен проводить спорт-
смен, распределяются таким образом, что ведущей фазой бросков является вторая [2].
Подходы к исследованию, выбранные нами, связаны с включением в тренировочный процесс борцов новых способов и средств воздействия на нервно-мышечный аппарат спортсменов. К таким средствам с полным основанием можно отнести магнитную стимуляцию. Технические средства
№4 • 2022 Апрель | April
http://www.teoriva.ru
для проведения магнитной стимуляции были разработаны и вышли на рынок медицинских услуг [1, 3].
Цель исследования - совершенствование биомеханической структуры бросков в самбо при применении магнитной стимуляции четырехглавых мышц бедер спортсменов в изокинетическом режиме их функционирования.
Методика и организация исследования. В рамках исследования применялось следующее оборудование: магнитный стимулятор Magstim Rapid 2 (Magstim Company Ltd Spring Gardens, UK), инерционный динамометр Biodex System Pro-4 (Biodex Medical Systems, NX USA), 16-канальный электромиограф ME6000 professional (MEGA Electronics Ltd, Kuopio, Finland), динамометрическая платформа AMTI BF 1200 1200 (AMTI Force Plate, NX USA), восьмикамерная оптоэлектрон-ная система Qualisys, электроды Ag/AgCl, самоклеящиеся типа Sensor, диаметр 50 мм (Pirrone and Co, Milano, Italy). Для проведения магнитной стимуляции необходимо задавать на койле стимулятора частоту электромагнитного сигнала, воздействующего на мышцы. Для этого необходимо получить интерференционную электромиограмму работающей мышцы, а по ней уже провести спектральный анализ, чтобы выявить существующие максимумы в спектре, соответствующие возбуждению различных двигательных единиц. Именно на частоте одного из этих максимумов и должен подаваться электромагнитный сигнал.
Методика проведения измерений. Магнитная стимуляция четырехглавых мышц бедер проводилась на электронном динамометре Biodex, когда испытуемые в положении сидя одной из ног преодолевали сопротивление, создаваемое аппаратом. Койл магнитного стимулятора устанавливался на бедро таким образом, чтобы магнитным потоком были захвачены как минимум две головки четырехглавой мышцы. Биполярные накожные электроды располагались таким образом, что на брюшке мышцы устанавливались «край-к-краю» отводящие электроды. Заземляющий электрод располагался дистальнее места исследования. Самоклеящиеся электроды, не требующие дополнительной фиксации лейкопластырем, устанавливались после обработки кожи специальной абразивной пастой для чистки кожи EVERY (Kendall Meditec, Mirandola (MO), Italy). По команде эксперимента-
тора испытуемый выполнял колебательные движения голенью в изокинетическом режиме, и в этот момент подавался магнитный сигнал. Длительность воздействия составляла 10 с. Фиксировался на ВЫех максимальный момент сил при указанном способе активации мышц. Измерения проводились для правой и левой ног По интерференционной ЭМГ рассчитывался спектр мощности.
В эксперименте участвовали четыре борца I разряда, три кандидата в мастера спорта и три мастера спорта. Средний возраст испытуемых составил 18,5±3,5 года. Все испытуемые - студенты РГУФКСМиТ, действующие спортсмены. У всех испытуемых было получено информированное согласие. Программа экспериментов была представлена в Этическую комиссию РГУФКСМиТ и утверждена. Перед началом цикла стимуляции и по окончании его было проведено биомеханическое тестирование спортсменов в тесте прыжок вверх с места двумя ногами, руки на пояс. Прыжок проводился на динамографической платформе из исходного положения с углом в коленном суставе 90 градусов. Биомеханические характеристики двигательных действий борцов рассчитывались по записям бросковых движений спортсменов манекена, полученных с помощью системы Qualisys.
Методика проведения эксперимента. На фоне плановой тренировочной работы испытуемые в течение десяти дней подряд подвергались воздействию магнитной стимуляции в режиме: 10 подходов по 10 с, с минутным интервалом для каждой из ног. Стимуляция давалась при выполнении колебательного движения голенью в изокинетичнеском режиме на ВЫех. Угловая скорость колебательных движений голени составляла 150 град/с. При тестировании (фоновом и конечном) борцы совершали броски манекена, вес которого составлял 32,4 кг.
Результаты исследования и их обсуждение. При сокращении мышцы важен порядок рекрутирования двигательных единиц, который в общем-то предопределен [4]. Постепенное увеличение силы для выполнения двигательной задачи основано на постепенном рекрутировании больших двигательных единиц. Однако, размер двигательной единицы не увеличивается строго в зависимости от ее типа. Поэтому наблюдается некоторое взаимное «перекрывание» между
Таблица 1. Частота магнитной стимуляции и величина максимума в спектре до и после проведения эксперимента
Испытуемый Левая нога Правая нога
Максимум в спектре Частота стимуляции Максимум в спектре Частота стимуляции
До После До После
Би-ор 42, 50 42, 76 40 52, 61 42, 62 50
Ко-ин 50, 62 56, 67 60 54, 77 53, 77 50
Св-ов 37, 67 57, 67 50 37, 61 47, 66 50
Па-ов 37, 82 38, 80 40 37, 72 38, 78 40
Ма-ян 33, 78 41, 106 50 46, 80 64, 92 50
Гл-ов 52, 72 57, 76 50 66, 90 62, 87 60
См-ов 27, 61 41, 73 50 56, 66 67, 73 60
См-ов 53, 67 57, 80 60 41, 56 43, 80 50
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
2 CL ' -о с га
О (U .с Н
Таблица 2. Время выполнения фаз бросков и бросков в целом у членов экспериментальной группы до и после проведения эксперимента
t, с Через бедро Р Через спину Р Через грудь Р
X±a X±a X±a
До После До После До После
Первая фаза 0,46±0,09 0,43±0,1 >0,11 0,50±0,09 0,50±0,13 >0,26 0,62±0,14 0,55±0,1 <0,02
Вторая фаза 0,52±0,07 0,40±0,09 <0,05 0,52±0,08 0,40±0,07 <0,05 0,52±0,1 0,41±0,09 <0,05
Третья фаза 0,58±0,09 0,58±0,06 >0,89 0,58±0,1 0,58±0,08 >0,55 0,61±0,04 0,61±0,05 >0,64
Общее 1,56±0,17 1,42±0,21 <0,01 1,60±0,19 1,47±0,22 <0,05 1,73±0,18 1,57±0,18 <0,05
10
http://www.teoriya.ru
№4^ 2022 Апрель | April
Таблица 3. Пиковые значения моментов силы передней поверхности бедер у членов экспериментальной группы до и после проведения эксперимента
Показатель Правая нога р< Левая нога р<
Пик вращающего момента (N*M) До После До После
284,1±66,7 351,4±55,5 0,05 318±73,5 392,5±64,5 0,05
Таблица 4. Расчетные значения параметров динамограмм при выполнении вертикального прыжка членами экспериментальной группы до и после эксперимента
Параметр До После р<
X±a
Максимальная сила отталкивания, Н 2105±85 2925±92 0,05
Время достижения максимума силы, с 0,539±0,09 0,410±0,08 0,05
Скорость нарастания силы, Н/с 3905±171 7134,1±194 0,01
типом S и FR и типом FR и FF в отношении размера и порядка рекрутирования. Именно поэтому невозможно избирательно активировать медленно- или быстросокращающиеся двигательные единицы. Когда частота электромагнитного воздействия на мышцу через «койл» магнитного стимулятора задавалась на уровне частоты S двигательной единицы, то это не только отражалось на амплитуде этой единицы, но и приводило к росту амплитуды и частоты спектральной составляющей FR единицы, и наоборот. Этот факт отражен в табл. 1. Частота спектральных максимумов двигательных единиц S и FR после цикла стимуляционных воздействий более чем в 80 % случаев увеличивалась. Наблюдалась также индивидуальная реакция отдельных испытуемых, когда частоты спектральных типов практически не изменялись или даже уменьшались. Это характерно преимущественно для двигательных единиц типа S.
Основным фактором, обеспечивающим силу произвольного сокращения скелетных мышц, является рекрутирование быстрых ДЕ и увеличение частоты их импульсации. У этих ДЕ высокий порог возбудимости. А поскольку эти ДЕ содержат большое количество мышечных волокон, они вносят больший вклад в напряжение мышцы, чем другие, низкопороговые (медленные) единицы. По аналогии с электрической стимуляцией, ДЕ под действием магнитной стимуляции будут активироваться при незначительном раздражении, а значит, в сокращение будут вовлекаться высокопороговые ДЕ, так же, как низкопороговые. Их активность обеспечивает дополнительный прирост силовых возможностей мышц, которые будут иметь следовой физиологический эффект.
Результаты биомеханических измерений и тестовых испытаний в начале и в конце эксперимента представлены в таблицах 2, 3, 4. Фазовый состав бросков манекена представлен в табл. 2.
Результаты времени фаз бросков и бросков в целом до и после проведения эксперимента у членов экспериментальной группы сравнивались непараметрическим Т-критерием Вилкоксона. На уровне значимости 0,05 улучшились следующие фазовые параметры: время выполнения первой фазы броска через грудь, время выполнения второй фазы всех бросков, общее время выполнения всех бросков. Наблюдается один очень важный момент - время выполнения второй фазы у всех видов бросков достоверно уменьшилось. Поскольку именно во вторых фазах бросков происходят основные силовые действия противоборства, определяющие результат броска, уменьшение длительности второй фазы очень важно. Борцу, проводящему бросок, необходимо лишить противника возможности противодействия атаке. А это возможно, когда у противника будет меньше времени на про-
ведение контрприемов. На это же работает и достоверное уменьшение общего времени всех бросков.
Проведенный эксперимент показал следующее:
1. Повышение скоростно-силовых показателей четырехглавых мышц бедер. В испытаниях на «Биодексе» с инструкцией на достижение максимального пика вращательного момента испытуемые показали большие величины пиков после окончания эксперимента (табл. 3). Это свидетельствует о том, что в результате магнитной стимуляции удалось достичь большей активизации мышечных волокон FR в ходе двигательного действия.
2. Анализ динамограмм в биомеханическом прыжковом тесте выявил положительные тенденции прироста основных показателей, которые используются в спортивной биомеханике для анализа динамограмм (табл. 4). Все приросты достоверны.
Выводы. Частота спектральных максимумов двигательных единице S и FR после цикла стимуляционных воздействий в изокинетическом режиме работы мышц более чем в 80 % случаев увеличивается независимо от того, проводится ли магнитная стимуляция на частоте максимума спектрального пика, соответствующего двигательной единице S, или спектрального максимума, соответствующего двигательной единице FR.
Проведенный цикл магнитной стимуляции приводит к преимущественному смещению характерных частот спектра интегрированной электромиограммы в более высокочастотную часть спектра.
Анализ фазового состава бросков у борцов, подвергавшихся магнитной стимуляции, показал, что после проведения эксперимента уменьшилось время второй фазы и уменьшилось общее время выполнения каждого из бросков.
Количественные значения параметров динамограмм, таких как максимальная сила отталкивания, скорость нарастания силы при выполнении вертикального прыжка вверх, показали достоверный прирост их величин (p<0,05 и p<0,01) у борцов, прошедших курс магнитной стимуляции. У них же наблюдалось достоверное (p<0,05) уменьшение времени достижения максимума силы. Литература
1. Никитин С.С. Магнитная стимуляция в диагностике и лечении болезней нервной системы. Руководство для врачей / С.С. Никитин, А.Л. Куренков. - М.: САШКО, 2003. - 378 с.
2. Свиридов Б.А. Биомеханический анализ структуры бросков через туловище у квалифицированных борцов-самбистов / Б.А. Свиридов, Г.И. Попов, И.В. Тарханов // Ученые записки университета им. П. Ф. Лесгафта. - 2019. - № 5 (171). - С. 277-281.
References
1. Nikitin S.S., Kurenkov A.L. Magnitnaya stimulyaciya v diagnostike i lechenii boleznej nervnoj sistemy. Rukovodstvo dlya vrachej [Magnetic stimulation in the diagnosis and treatment of diseases of the nervous system. Guide for doctors]. Moscow: SASHKO publ., 2003. 378 p.
2. Sviridov B.A., Popov G.I., Tarkhanov I.V. Biomekhanicheskij analiz struktury broskov cherez tulovishche u kvalificirovannyh borcov-sam-bistov [Biomechanical analysis of the structure of throws through the body in qualified sambo wrestlers]. Uchenye zapiski universiteta im. P. F. Lesgafta. 2019. No. 5 (171). pp. 277-281.
3. Huerta P.T., Volpe B.T. Transcranial magnetic stimulation, synaptic plasticity and network oscillations. Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation. 2009. Vol. 6. pp. 1186-1274.
4. Kamen G., DeLuca C.J. Unusual motor unit firing behavior in older adults. Brain Research. 1989. Vol. 482. pp. 136-140.
№4 • 2022 Апрель | April
http://www.teoriya.ru
