БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ/4.Исследование физической трудоспособности у спортсменов

Михайлова Е.А., д.б.н. Поварещенкова Ю.А.

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта,

Национальный государственный университет им. П.Ф. Лесгафта, Россия

Рефлекторная активность локомоторных мышц у бегунов-спринтеров

Вопрос о временных периодах, достаточных для суммации следовых эффектов от повышенных физических нагрузок, отражающихся на функциональном состоянии двигательных нейронов скелетных мышц, остается открытым. Поэтому посредством стимуляционной электронейромиографии мы оценивали нервно-мышечный статус спортсменов. Регистрировали заднекорешковые двигательные ответы билатеральных мышц, эквивалентные моносинаптическому Н-рефлексу [1-4]. Выбор мышц обусловлен наибольшей нагруженностью мышц в реализации беговых движений, межмышечными взаимодействиями, а также композиционным соотношением двигательных единиц. Биполярные электроды устанавливали на брюшках симметричных мышц нижних конечностей. Со стороны позвоночника позиционировали катод между позвонками на уровне T₁₁ и T₁₂, два анода располагали билатерально по передней поверхности подвздошных гребней. В исследовании приняли участие легкоатлеты, специализирующиеся в беге на короткие дистанции в возрасте 19-22 года (n=7). Тестирование проводилось после восстановительного периода, повторно в середине подготовительного периода и в начале соревновательного.

Установлено, что пороги рефлекторных двигательных ответов тестируемых мышц в середине подготовительного периода имеют достоверные различия от данных, зафиксированных в начале этого периода, и существенно отличаются от показателей, полученных в начале ответственных стартов. По мере приближения соревновательного периода, т.е. при достижении спортивной формы, пороги тестируемых мышц увеличиваются, особенно это характерно для тех мышц, в композиционном составе которых больше быстрых мышечных волокон. В самом начале подготовительного периода спортсмены выполняют большой объем работы умеренной и большой мощности, с чем вероятно связано повышение активности низкопороговых двигательных единиц при электрической активации их через чувствительные корешки спинного мозга, что проявляется снижением порога двигательных нейронов.

Так, для m.soleus левой конечности для вызова первых рефлекторных ответов в середине периода подготовки требовалась меньшая сила стимула в сравнении с началом подготовительного периода на 3,6% (43,97 мА и 42,41 мА соответствнно), то в период ответственных стартов увеличился на 15,4% относительно данных второй регистрации и на 11,3% в сравнении с порогом начала периода подготовки. Описанная тенденция характерна для билатеральной m.soleus – снижение тестирующей силы во второе тестирование на 5,3% (43,92 мА и 41,58 мА соответственно) и увеличение относительно первого тестирования на 14,3% и относительно середины подготовительного периода рост в соревновательном составил 10,5%.

Для левой m.gastrocnemius caput mediale величина порога в середине подготовительного периода при сопоставлении с началом периода подготовки была на 3,7% меньше, в период ответственных стартов величина стимула увеличилась на 8,8%; а по сравнению с первым тестированием на 4,8%; для правой конечности отличия составляли 6,0%; 12,7% и 5,9% соответственно. Порог для активации левой m.tibialis anterior в середине подготовительного периода уменьшился на 3,9%; в начале периода ответственных стартов величина стимула была на 8,3% больше, в сравнении с началом периода подготовки 4,0%. Для мышц правой конечности снижение пороговой стимуляции составило 5,5%, в сравнении с данными первой регистрации, а последующее увеличение 5,9%, разница поисковой силы стимуляции в начале подготовки и в начале соревновательного периода – 13,2%. Отмечается достоверное понижение силы стимуляции необходимой для появления первых рефлекторных ответов мышц rectus femoris в середине подготовительного периода на 4,0% для левой и для правой на 5,6%; с последующим увеличением на 8,1% и на 8,6% для билатеральных мышц соответственно, относительно данных, зарегистрированных в начале периода подготовки выявленная разница 8,1% для левой rectus femoris и 8,6% для симметричной.

Величина максимальной амплитуды рефлекторного моторного ответа тестируемых мышц нижних конечностей у легкоатлетов была несколько ниже в середине подготовительного периода, по сравнению с его началом, но спустя два месяца – перед ответственными стартами амплитуда увеличилась. Амплитуда рефлекторных моторных ответов m.soleus левой и правой конечности спринтеров снизилась к середине периода подготовки на 7,5% и 13,7% относительно показателей первого тестирования (7,06 мВ и 6,26 мВ в первое тестирование; 6,53 мВ и 5,40 мВ во второе), а к соревнованиям амплитуда ответов левой мышцы увеличилась на 9,8%, а по отношению к началу периода подготовки лишь на 1,6%, для симметричной m.soleus увеличение составило 20,7% и 4,2% в соответствующие моменты исследования.

Амплитуда левой m.tibialis anterior к периоду ответственных стартов увеличилась на 50,9% относительно второй регистрации и на 23,9% от начала подготовительного периода. Для симметричной мышцы увеличение амплитуды составило 20,2% и 13,9% в соответствующие моменты тестирования. Для m.gastrocnemius caput mediale рост амплитуды рефлекторного мышечного ответа за весь период подготовки составил 46,2%, а за вторую половину 55,9%, что связано с некоторым падением величины амплитуды рефлекторного моторного ответа мышцы в середине тренировочного периода. Для билатеральной мышцы характеры те же количественные и качественные изменения исследуемого параметра. При сравнении значений первого и второго тестирования выявлено снижение амплитуды на 6,9%, с последующим ростом на 60,9%, однако увеличение с начала подготовительного периода несколько меньше – 49,8%. К середине подготовительного периода амплитуда рефлекторного моторного ответа m.rectus femoris левой конечности снизилась на 4,2%, а правой на 3,5%. К моменту начала соревнований амплитуда левой m.rectus femoris увеличилась на 47,0% и на 36,5% правой по сравнению с параметрами начала подготовки.

Латентность рефлекторных ответов тестируемых мышц несколько снижается к моменту начала соревновательного периода, однако эти изменения не достоверны (p>0.05) и составляю менее 1%, при этом указанная тенденция была обнаружена у всех участников исследования. Можем полагать, что данная закономерность свидетельствует о некотором увеличении скорости прохождения электрического импульса по моносинаптической нервной дуге, мышц, регулярно вовлекаемых в напряженную двигательную деятельность. Это можно утверждать, так как за период проведения обследований контингент не поменялся, кроме того, их рост не претерпел изменений.

Модуляция рефлекторной возбудимости альфа-мотонейронов мышц gastrocnemius caput mediale выражена в большей степени, чем рефлекторная активность m.soleus, что можно объяснить функциональными особенностями и композицией этих мышц. Мышца soleus выполняет важную постуральную роль и рекрутируется во время медленных движений [3], тогда как gastrocnemius caput mediale активна в фазической фазе движений [2], соответственно в составе мышечных волокон m.soleus больше медленных волокон, чем в m.gastrocnemius caput mediale.

Изменение рефлекторной возбудимости мышц происходит в рамках адаптации нервно-мышечной системы к систематическому выполнению специфических тренировочных нагрузок, в результате этого у квалифицированных спортсменов наблюдаются характерные признаки изменений при искусственной электрической стимуляции нагружаемых мышц. При выполнении мощных скоростных и скоростно-силовых усилий в естественных условиях мышечной деятельности и при повышении силы электрической стимуляции в рамках эксперимента происходит активация или большего числа двигательных единиц, или единиц, имеющих более высокий порог включения, или же и то и другое одновременно.

Результаты исследования функционального состояния нейромоторного звена двигательной системы посредством моносинаптического тестирования указывают на перестройки во взаимоотношениях между чувствительными, двигательными нейронами и мышечными волокнами, адаптивными изменениями со стороны супраспинальных структур, не исключают и трофических изменений нейронального и мышечного аппарата, которые влияют на функциональность двигательной рефлекторной дуги.

Совокупность представленных изменений параметров моносинаптических рефлекторных моторных ответов под влиянием циклических скоростно-силовых нагрузок в течение подготовительного и соревновательного периода подготовки квалифицированных спортсменов доказывает адекватность использованного метода оценки нейромоторного статуса бегунов, что важно и для прогноза эффективности соревновательной деятельности и контроля дозы воздействия тренировочных и соревновательных нагрузок.

Литература:

1. Burke R.E. Motor units: anatomy, physiology, and functional organization // Handbook of physiology / Ed. Brooks V.B. Section 1. The Nervous system. V. II. Motor control. Part 1. 1981. P. 345.

2. Courtine G., Harkema S.J., Dy C.J., Gerasimenko Y.P., Dyhre-Poulsen P. (2007). Modulation of multisegmental monosynaptic responses in a variety of leg muscles during walking and running in humans// The Journal of Physiology. 582 (3). Р. 1125.

3. Minassian K., Persy I., Rattay F., Dimitrijevic M.R., Hofer C., Kern H. (2007). Posterior root-muscle reflexes elicited by transcutaneous stimulation of the human lumbosacral cord// Muscle Nerve.35(3):327-36.

4. Hofstoetter U. S., Minassian K., Hofer C., Mayr W., Rattay F., Dimitrijevic M. R. (2008). Modification of Reflex Responses to Lumbar Posterior Root Stimulation by Motor Tasks in Healthy Subjects// Artificial Organs. 32(8):644-648.