Перейти к основному содержанию

Государственное учреждение "Республиканский научно-практический центр спорта" является научной организацией, созданной в целях медицинского и научно-методического обеспечения спорта, общей координации деятельности учреждений спортивной медицины в Республике Беларусь.

Борщ М.К. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА СИЛОВОЙ ТРЕНИРОВКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРОСТИМУЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СУММАРНОЙ ЭЛЕКТРОМИОГРАММЫ СПОРТСМЕНОВ-ПАРАЛИМПИЙЦЕВ С ГЛУБОКИМ НАРУШЕНИЕМ ЗРЕНИЯ

Substantiation of a method of strength training with application of vibration stimulation on the basis of electromiography of paralimpic sportsmen with deep infringement of sight

 

М.К. Борщ, А.А. Михеев, доктор пед. наук, доктор биол. наук, доцент

Substantiation of a method of strength training with application of vibration stimulation on the basis of electromiography of paralimpic sportsmen with deep infringement of sight

М.К. Борщ, А.А. Михеев, доктор пед. наук, доктор биол. наук, доцент

НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь, Минск

 

Аннотация. Проведено экспериментальное исследование биоэлектрической активности мышц с целью физиологического обоснования метода вибрационной тренировки для ускоренного развития физических качеств высококвалифицированных спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения. Установлено, что дозированная вибрация является фактором, стимулирующим дополнительное увеличение частотных и амплитудных характеристик ЭМГ мышц верхних и нижних конечностей по сравнению с традиционными упражнениями. Силовые возможности мышц возрастают как при использовании статических вибрационных упражнений в режиме растягивания, так и с применением динамических вибрационных упражнений в повторном режиме.

Ключевые слова: спортсмены-паралимпийцы с глубокам нарушением зрения, дозированная вибрационная тренировка, плавание, легкая атлетика, электромиограмма, максимальная амплитуда ЭМГ, средняя амплитуда ЭМГ, средняя частота ЭМГ.

Summary. The experimental research of bioelectric activity of muscles for physiological substantiation of a method of vibrating training for development of physical qualities of elite Paralimpic sportsmen with deep infringement of sight was carried out. It was found out that dosed vibration is the factor which stimulates additional increase of frequency and amplitude of EMG as compare to traditional exercises. Muscles’ strength increases both during static vibration exercise and dynamic one.

Keywords: Paralimpic sportsmen with deep infringement of sight, the dosed out vibrating training, swimming, track and field athletics, electromiogramme, maximum amplitude of EMG, average amplitude of EMG, average frequency of EMG.

Введение

В настоящее время актуальной является проблема исследования альтернативных тренирующих методов воздействия на организм, дающих возможность эффективно развивать физические качества, необходимые для обеспечения высокого соревновательного результата спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения, но при этом безопасные для состояния их здоровья. Одним из таких методов является дозированная вибрационная тренировка (ДВТ) [1–4]. Известно, что метод дозированной вибрационной тренировки на основе механической вибромиостимуляции относится к эргогенным средствам спортивной подготовки, то есть к стимуляторам функций организма, и включает в себя систему средств и методических приемов. Главная идея применения этого метода состоит в том, что краткосрочные дозированные вибронагрузки стимулируют нервно-мышечный аппарат, вызывая физиологические реакции, лежащие в основе развития физических качеств вообще и силовых возможностей в частности. Очевидно, биологической основой позитивных изменений является наличие в организме человека своеобразного "частотного коридора", при попадании в который генерируемый извне сигнал любой этиологии приводит к эффекту биологического резонанса [5–9]. Вместе с тем, вибрационные упражнения, которые выполняются без дополнительных внешних отягощений, являются щадящими для организма спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения.

Цель исследования.

Обоснование метода силовой тренировки с применением вибростимуляции на основе данных суммарной электромиограммы спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения

Задачи исследования:

1. Изучить динамику показателей поверхностной ЭМГ при выполнении статических и динамических вибрационных и традиционных упражнений равноценной регламентации.

2. Изучить динамику поверхностной ЭМГ при выполнении максимального произвольного мышечного сокращения после применения вибрационных и традиционных тренировочных программ равноценной регламентациисерий

Методы и материалы

Исследования суммарной биоэлектрической активности мышц проводились при помощи компьютеризированного комплекса "МБН-Нейромиограф" (НМВ-О2). Методы математической статистики применялись для обработки информации, полученной в результате 176 наблюдений в динамике, с целью оценки достоверности полученных данных. Все расчеты производились согласно общепринятым требованиям математико-статистической обработки

Организация исследования

В исследовании приняли участие 21 спортсмен-паралимпиец с глубоким нарушением зрения. В соответствии с планом последовательного педагогического эксперимента спортсмены выполняли две тренировочные программы – экспериментальную и контрольную. Экспериментальная двухнедельная программа тренировки включала 6 тренировок с использованием метода вибромиостимуляции, а контрольная с использованием равноценных традиционных тренировочных занятий. В процессе выполнения обеих программ проводилась регистрация и анализ поверхностной ЭМГ при выполнении статических упражнений в режиме растягивания мышц бедра (m. biceps femoris) и динамических упражнений (m. rectus femoris) при максимальном произвольном мышечном сокращении и при выполнении вибрационных и традиционных упражнений.

Результаты и обсуждение

В таблице 1 приведены среднегрупповые показатели ЭМГ m. biceps femoris левой ноги в режиме растягивания при выполнении традиционной и экспериментальной программ. До начала экспериментальной программы при произвольном максимальном мышечном сокращении максимальная амплитуда интерференционной ЭМГ у спортсменов составила 3198,5 ±252,4 мкВ, средняя амплитуда 1022,1 ±298,6 мкВ, средняя частота 47,3±2,2 Гц. До начала контрольной программы максимальная амплитуда интерференционной ЭМГ составила 3083,6±241,9 мкВ, средняя амплитуда 1121,0±226,1 мкВ, средняя частота 48,3±3,7 Гц. Параметры ЭМГ m. biceps femoris при произвольном максимальном мышечном сокращении у спортсменов в процессе выполнения экспериментальной программы имели тенденцию к увеличению. Максимальная амплитуда ЭМГ достоверно (р<0,05) возросла после 3-го занятия на 17,5 %, после 6-го занятия на 21,5 %. Через 4 недели зафиксировано уменьшение показателей относительно 3-го тестирования, однако они были недостоверно выше на 10,7 % относительно первоначального значения. Показатели средней амплитуды имели следующую динамику: после 3-й стимуляции достоверное (р<0,05) увеличение относительно исходного значения составило 16,9 %, после 6-й стимуляции – 17,7 %, а через 4 недели наблюдалось недостоверное увеличение на 9,2%. Средняя частота недостоверно увеличилась после 3-й стимуляции на 4,0 %, после 6-й стимуляции на 8,9 %, через 4 недели на 2,9 %.

Таблица 1 – Среднегрупповые показатели ЭМГ m. biceps femoris левой ноги спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения в режиме растягивания при выполнении экспериментальной и контрольной тренировочных программ (±)

Экспериментальная программа

Параметры

ЭМГ

Показатели при максимальном произвольном сокращении мышцы

1

2

3

4

Максимальная амплитуда, мкВ

3198,5±252,4

 

3756,6±201,3+

 

 

3885,7±211,1+

 

3540,5±332,9

Средняя

амплитуда, мкВ

1022,1±98,6

 

1195,6±71,8+

 

1203,4±67,8+

 

 

1116,5±74,8

Средняя

частота, Гц

47,3±2,2

 

48,9±1,3

 

51,2±2,1

 

48,4±2,8

Контрольная программа

Максимальная амплитуда, мкВ

3083,6±241,9

 

3099,1±198,8*

 

3105,7±202,0*

 

3112,2±215,8

Средняя

амплитуда, мкВ

1121,0±56,1

 

1187,1±68,8

 

1054,4±77,9*

 

1100,0±87,8

Средняя

частота, Гц

48,3±3,7

 

48,4±2,8

 

47,9±2,3

 

47,7±7,8

Примечания:

1 – показатели до эксперимента,

2 – показатели после 3-й серии стимуляций,

3 – показатели после 6-й серии стимуляций,

4 – показатели через 4 недели после завершения  стимуляций;

* – достоверные различия между показателями ЭМГ при выполнении экспериментальной и контрольной программ (р<0,05)

+ – достоверные различия между данными 1 – 4 тестирований (р<0,05)

 

При сравнении данных ЭМГ m. triceps surae в процессе выполнения упражнений экспериментальной и контрольной тренировочных программ выявлены максимальные приросты показателей после 3-й серии тренировочных занятий экспериментальной программы. При растягивании максимальной интенсивности с удержанием туловища после 3-й стимуляции выявлено достоверное (р<0,05) превышение максимальной амплитуды ЭМГ на 28,7 %, недостоверное превышение средней амплитуды на 7,9 %, достоверное превышение частоты ЭМГ на 50,8 % при вибротренировке по сравнению с аналогичными показателями ЭМГ без применения вибрации. После 6-й стимуляции эти соотношения не претерпели изменений по сравнению с предыдущим тестированием. Динамика показателей ЭМГ m. biceps femoris при выполнении экспериментальной программы характеризовалась достоверным (р<0,05) увеличением максимальной амплитуды на 15,7 % после 3-го стимуляционного занятия, после 6-го – на 15,6 %. Показатели средней амплитуды также имели тенденцию к достижению максимума после третьего занятия с последующей стабилизацией. После 3-го занятия зафиксировано достоверное увеличение на 19,1 % (р<0,05), после 6-го – на 17,9 %. Средняя частота достоверно возросла после 3-го занятия на 78,1%, после шестого на 81,0 %. В целом полученные данные суммарной ЭМГ являются показателем возросших силовых возможностей m. biceps femoris после выполнения экспериментальной программы тренировки. Как следует из приведенных в таблице 16 данных после выполнения контрольной тренировочной программы достоверных изменений изучаемых показателей не произошло.

Второй этап исследований был связан с регистрацией и анализом поверхностной ЭМГ m. rectus femoris в процессе выполнения традиционных и вибрационных динамических упражнений. В процессе регистрации ЭМГ m. rectus femoris спортсмены при реализации экспериментальной программы выполняли приседания с применением вибрации, а при выполнении контрольной программы – в традиционном режиме.

В таблице 3 приведены среднегрупповые показатели ЭМГ m. rectus femoris левой ноги спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения при выполнении динамических упражнений в процессе экспериментальной и контрольной тренировочных программ. До начала экспериментальной программы при произвольном максимальном мышечном сокращении максимальная амплитуда интерференционной ЭМГ у спортсменов составила 2145,2±118,3 мкВ, средняя амплитуда 571,1± 20,8, средняя частота 201,5±10,2 Гц. До начала контрольной программы максимальная амплитуда интерференционной ЭМГ составила 2021,7±132,3 мкВ, средняя амплитуда 557,7± 26,6 мкВ, средняя частота 212,0±13,3 Гц. Для сравнения показателей ЭМГ m. rectus femoris в процессе выполнения упражнений при выполнении экспериментальной и контрольной тренировочных программ представлены данные, полученные после 3-го стимуляционного занятия, так как именно после 3-х серии наблюдались максимальные приросты показателей. При выполнении динамических упражнений для мышц бедра наблюдалась тенденция к увеличению всех показателей суммарной ЭМГ. Параметры ЭМГ m. rectus femoris при произвольном максимальном мышечном сокращении у спортсменов экспериментальной группы имели тенденцию к увеличению. Максимальная амплитуда ЭМГ достоверно (р<0,05) возросла после 3-го занятия на 21,3 %, после 6-го занятия на 26,4 %. Через 4 недели зафиксировано уменьшение показателей относительно 3-го тестирования, однако они были недостоверно выше на 12,4 % относительно первоначального значения.

 

Таблица 3 – Среднегрупповые показатели ЭМГ m. rectus femoris левой ноги спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения при выполнении динамических упражнений в процессе экспериментальной и контрольной тренировочных программ (±)

Экспериментальная программа

Параметры

ЭМГ

Показатели при максимальном произвольном сокращении мышцы

1

2

3

4

Максимальная амплитуда, мкВ

2145,2±118,3

 

2603,1±143,2+

2711,3±201,2+

 

2411,3±215,3

Средняя

амплитуда, мкВ

571,1±20,8

695,3±33,5+

731,1±34,5+

628,2±29,8

Средняя

частота, Гц

201,5±10,2

289,2±14,2+

296,7±22,4+

244,5±21,3

Контрольная программа

Максимальная амплитуда, мкВ

2021,7±132,3

2098±141,1*

2112,1±128,6*

2107,4±152,1

Средняя

амплитуда, мкВ

557,7±26,6

 

528,5±36,1*

535,9±32,1*

 

542,7±6,6*

Средняя

частота, Гц

212,0±13,3

220,3±25,3*

206,8±27,1*

211,3±32,1

Примечания:

1 – показатели до эксперимента,

2 – показатели после 3-й серии стимуляций,

3 – показатели после 6-й серии стимуляций,

4 – показатели через 4 недели после завершения  стимуляций;

* – достоверные различия между показателями ЭМГ при выполнении экспериментальной и контрольной программ (р<0,05)

+ – достоверные различия между данными 1 – 4 тестирований (р<0,05)

 

Показатели средней амплитуды имели следующую динамику: после 3-й стимуляции достоверное (р<0,05) увеличение относительно исходного значения составило 21,7 %, после 6-й стимуляции – 28,0 %, а через 4 недели наблюдалось недостоверное увеличение на 10,0%. Средняя частота достоверно (р<0,05) увеличилась после 3-й стимуляции на 43,8 %, после 6-й стимуляции на 47,6 %. Через 4 недели зафиксировано недостоверное превышение относительно исходного значения на 21,6 %. Динамика показателей ЭМГ m. rectus femoris при выполнении экспериментальной программы характеризовалась достоверным (р<0,05) увеличением максимальной амплитуды на 183,6 % после 3-го стимуляционного занятия, после 6-го – на 179,1 %.Показатели средней амплитуды также имели тенденцию к достижению максимума после третьего занятия с последующей стабилизацией. После 3-го занятия зафиксировано достоверное увеличение на 94,0 % (р<0,05), после 6-го – на 73,2 %. Средняя частота достоверно возросла после 3-го занятия на 54,8%, после шестого на 56,5 %. В целом полученные данные суммарной ЭМГ являются показателем возросших силовых возможностей m. rectus femoris после выполнения экспериментальной программы тренировки. Как следует из приведенных в таблице 17 данных, после выполнения контрольной тренировочной программы достоверных изменений изучаемых показателей не произошло.

На диаграмме (рисунок 1) представлена динамика средних суммарных показателей биоэлектрической активности m. biceps femoris, m. triceps surae, m. rectus femoris, m. triceps brachii спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения по данным ЭМГ при максимальном произвольном мышечном сокращении

Рисунок 1 – Динамика средних суммарных показателей биоэлектрической активности m. biceps femoris, m. triceps surae, m. rectus femoris, m. triceps brachii спортсменов-паралимпийцев с глубоким нарушением зрения по данным ЭМГ при максимальном произвольном мышечном сокращении, , а также в процессе выполнения вибрационного упражнения

 

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что динамика биоэлектрической активности нервно-мышечного аппарата по показателю произвольного максимального мышечного сокращения в серии, состоящей из 6-и тренировок, отличается от динамики показателей биоэлектрической активности мышц, полученных в процессе выполнения вибрационных упражнений. Из диаграммы, представленной на рисунке 14 следует, что наибольший прирост показателей суммарной ЭМГ при выполнении вибрационных упражнений происходит в интервале между первым и третьим занятием, после чего наблюдается стабилизация, либо некоторое незначительное снижение показателя (рисунки 9–13). Параметры ЭМГ во время выполнения произвольного максимального мышечного сокращения, напротив, достигают максимума после выполнения полного курса стимуляций, состоящего из 6-и тренировок. Очевидно, такое соотношение отражает объективно существующую полиуровневую иерархию адаптационных процессов в ответ на предлагаемую нагрузку в виде вибрационного упражнения (ВУ). Действительно вибрация по механизму спинномозгового безусловного рефлекса вызывает тонический вибрационный рефлекс, суть которого состоит в рекрутировании максимального количества ДЕ, так же как при выполнении упражнений силового характера. На электромиограмме это фиксируется как немедленное максимальное увеличение частотных и амплитудных характеристик стимулируемых мышц, что является отражением процесса адаптации на первом, системном, уровне. Динамика параметров ЭМГ при произвольном максимальном мышечном сокращении отображает процессы адаптации, происходящие на более высоком, организменном уровне, которые хронологически первично фиксируются как улучшение физических качеств и вторично – как улучшение спортивного результата. Постепенное увеличение физических качеств является процессом, обусловленным первичной мобилизацией большого количества ДЕ и соответствующей стимуляцией гормональной секреции, которая разворачивается во времени с некоторым запаздыванием. Последним в хронологической цепи описываемых событий стоит соревновательный результат, который свою очередь зависит от того, насколько быстро произойдет педагогическое согласование возросшего уровня физических качеств и спортивной техники.

Итак, первый уровень адаптации, являясь базовым, связан с внутренними процессами, происходящими в мышцах и регистрируемых только с помощью электрофизиологических методов исследования. На втором уровне адаптации результаты тренировочной работы фиксируются с помощью педагогических средств, поскольку имеют внешние проявления в виде параметров спортивного движения (скорость, сила, ускорение) или соревновательного результата (метры, секунды, очки).

Выводы

1. Дозированная вибрация, на фоне которой выполняются как статические, так и динамические упражнения, является фактором, стимулирующим дополнительное увеличение частотных и амплитудных характеристик ЭМГ мышц верхних и нижних конечностей по сравнению со значениями этих характеристик, фиксируемых при выполнении традиционных упражнений без применения вибрации:

2. Силовые возможности мышц возрастают как при использовании статических вибрационных упражнений в режиме растягивания, так и с применением динамических вибрационных упражнений в повторном режиме.

5. При отсутствии поддерживающей программы стимуляции биоэлектрическая активность нервно-мышечного аппарата уменьшается до исходных значений в течение 4-х недель.

 

Список литературы

1. Михеев А.А. Стимуляция биологической активности как метод управления развитием физических качеств спортсменов: В 2 ч. – Мн., 1999. – 398 с.

2. Михеев А.А. Развитие физических качеств спортсменов с применением метода стимуляции биологической активности организма: Дисс. … д-ра пед. наук: 13.00.04. – М., 2004. – 424 с.

4. Михеев А.А. Биологические основы дозированной вибрационной тренировки спортсменов: Монография. – Мн.: БГУФК, 2006. – 240 с.

5. Bosco C., Cardinale M., Tsarpela O. Influence of vibration on mechanical power and electromyogram activity in human arm flexor muscles // European Journal of Applied Physiology. – 1999. – N 79. – Р. 306–311.

6. Bosco C., Colli R., Introini E., Cardinale M., Tsarpela O., Madella A., Tihanyi J., Viru A. Adaptive responses of human skeletal muscle to vibration exposure // Clinical Physiology. – 1999. – N 19. – Р. 183–187.

7. Cardinale M., Lim J. Electromyography activity of vastus lateralis muscle during whole-body vibrations of different frequencies // Journal of Strength and Conditioning Research. – 2003. – N 17 (3). – Р. 621–624.

8. Delecluse C., Roelants M., Verschueren S. Strength increase after whole body vibration compared with resistance training // Medicine and Science in Sports and Exercise. – 2003. – N 35. – Р. 1033–1041.

9. Desmedt J.E. Mechanisms of vibration-induced inhibition or potentiation: Tonic vibration reflex and vibration paradox in man // Advanced Neurology. – 1983. – N 39. – Р. 671–683.

Публикации сотрудников отдела

Горячая линия

Номер телефона +375 17 327 72 56 (каждый четверг 9.00-15.00)

Партнеры