Биомеханические характеристики регуляции сгибания и разгибания рук в плечевых суставах студенток в возрасте 19-20 лет

Введение. Развитие силовых двигательных способностей (СДС) лежит в основе формирования осанки, функционирования внутренних органов, выполнения бытовых и спортивных двигательных действий (ДД), соединительной ткани (мышечной, нервной, костной, связочной, жировой), а также физиологических звеньев и биохимических компонентов силовой выносливости. Не вызывает сомнения тот факт, что при развитии СДС в подростковом возрасте целесообразно использовать критические и сенситивные периоды влияния на ауксологические характеристики, совершенствование нейромоторного обеспечения ДД. При этом происходит полная активизация двигательных единиц (ДЕ) и групп мышц [2, 5].

Первоначальный прирост силы связан с гипертрофией мышц, совершенствованием техники силоприложения, статокинетической устойчивости (СКУ), увеличением общей массы тела и совокупной энергопродукцией звеньев смешанных систем при ЧСС не превышающих 160–170 уд./мин.

С точки зрения физиологии у занимающихся силовой подготовкой, происходят следующие сдвиги:

– гипертрофия и расположение мышечных волокон, увеличение площади анатомического поперечника, активирующее повышение влияния в регуляции СКУ, воздействия ЦНС, улучшение буферных свойств мышц, усиление кровотока мышц, ритмичность импульсов в мышце, изменение активности раз- личного количества ДЕ, их синхронизации, скорость оксигенации и нарастания ЧСС, АД, воздействие натуживания на систему дыхания;

– повышение содержания креатинфосфата, гликогена, снижение плотности митохондрий, наличие преобладающего числа белых мышечных волокон, восприимчивость нейрогормонального обмена, состояние обменов (жирового, углеводного, белкового, водносолевого);

– ферментативная активность, перекисное окисление липидов, индекс тканевой экстракции кислорода, буферные системы (ионы водорода, HCO 3^– , бикарбоната, фосфата, pH, специфические сдвиги АТФ, короткоотстав-ленный гликолиз, снижение активности окислительных энзимов, повышение концентрации лактата до 5–8 ммоль/л).

Положение тела зависит от информации об уровнях углового расположения всех суставов во всех плоскостях и скоростях его изменения. При этом мышечные веретена важны в регуляции двигательных действий. Информация об общем растяжении мышечных веретен транслируется в спинной мозг и в более высокие уровни регуляции суставных углов. Вместе с тем, сигналы из отдельных рецепторов участвуют в информировании надсегменторных структур (таламических нейронов), регулирующих вращение суставов. Основным движением плечевого сустава является поворот вперед (сгибание), в котором участвует дельтовидная и клювовидно-плечевая мышцы. Данный поворот вперед относится к ДД, при которых часть действия происходит совместным движением (синкенезия). Движение не ограничено, так как оно не будет ощущаться до возможного крайнего положения руки: при разгибании участвуют широчайшая мышца спины, большая круглая мышца, дельтовидная мышца. Из указанных мышц широчайшая мышца спины является очень сильной мышцей. Объем движения ограничивается, с одной стороны, растяжением мышц, причастных к сгибанию в плечевом суставе, с другой стороны, упором в бугорок плечевой кости, в клювовидно-акромиальную связку и акромиальный отросток ключицы [4]. Сгибание-разгибание невозможно без сокращения и расслабления скелетных мышц [1]. Важная роль в регуляции ДД, обеспечении СКУ принадлежит мышцам шеи. Совокупность ДД обеспечивается мышцами шеи, которые помо- гают осуществлять сгибание, повороты, наклон позвонков и головы в стороны. Можно предположить, что в процессе ДД в онтогенезе формируется система регуляции движений с участием динамографических, пространственных и временных компонентов.

Мышцы шеи лежат между черепом, позвоночником и грудной клеткой. К ним относятся кожная мышца, лестничные мышцы, мышцы, поднимающие ребра и поддерживающие форсированный выдох при сгибании головы. В передней части позвоночника лежат длинные мышцы головы и шеи, осуществляющие сгибание головы вперед и наклон ее в бок. Часть пучков мышцы шеи участвуют во вращении позвоночника (повороты). Со стороны шейного отдела позвоночника находятся короткие передние межпоперечные мышцы шеи и латеральная прямая мышца головы, которые регулируют наклон позвонков и головы в сторону.

Скелетные мышцы находятся в тесной связи с регуляторными процессами произвольных движений. Физическая нагрузка вызывает комплекс соматовегетативных изменений в организме. Скелетные мышцы сокращаются под влиянием импульсов от мотонейронов спинного мозга.

Проводить анализ двигательных действий, который предполагает сузить структуру и функции мышц при их выполнении. Данное исследование включается в изучение проблемы адаптационной способности нервномышечной системы с учетом вязкости соединительнотканных структур [5], утомления, восстановления. Проблема регуляции ДД замыкается на нейроне, как базовом элементе нейро-моторного аппарата. Возникают вопросы мембранной нейрорецепции, электрической активности нейрона, синаптической передачи, пластичности и формирования следовых процессов [2]. Информация приводит к необходимости моделирования нейрона как одного из главных регуляторов ДД. Рационально организованные ДД оказывают прогрессирующую пользу для здоровья [3, 6].

Сигналы от рецепторов мышечных волокон, сухожилий и суставов информируют нейроны о ДД и совместно с продолговатым мозгом осуществляют регуляцию скелетных мышц. В частности, вестибулярные ядра усиливают тонус мышц-разгибателей, что важно для обеспечения баланса общего центра давления в динамических ситуациях и позах

Интегративная физиология спортсменов. Черная субстанция среднего мозга участвует в координировании ДД и регулирует тонус мышц. Красноядерный спинномозговой путь служит началом мотонейронных интеграций спинного мозга и регуляции тонуса сгибателей. Ретикулярная формация оказывает активирующее влияние на мотонейроны спинного мозга, усиливая тонус мышц в условиях ДД. Бледное ядро детерминирует ритмические двигательные действия спортсмена, а полосатое ядро оказывает ингибирующее влияние на кору больших полушарий. Мозжечок обеспечивает СКУ посредством межмышечных и внутримышечных интеграций. Можно полагать, что интегративная деятельность организма спортсменов обеспечивается многоуровневой системой регуляции СКУ, программирования нейронной обработки сигналов, моделирования, обратных афферентаций и сенсорных коррекций [6].

Материалы и методы. Обследовались студентки 19–20 лет, посещающие занятия по физической культуре, первой и второй групп здоровья в количестве 16 человек. Индекс массы тела составлял 20,15 ± 0,89 у. е. и относился к нормальному пищевому статусу. Для оценки изокинетического движения в плечевом суставе использовался мультису-ставный комплекс BiodexSystem 4 Pro (Biodex MedicalSystems, Inc., США). Регистрировалась угловая скорость (вращающий момент и его пик), определялась средняя мощность, оценивалась сумма ДД (с). Кроме этого, на диагностирующей установке SCHILLER CARDIOVIT CS-200 Ergo-Spiro (Швейцария) определялась частота сердцебиений в покое, максимальная ЧСС и после 30 с реституции. Из положения «сидя» студентки выполняли сгибание-разгибание в плечевом суставе в 3 подхода по 2 мин каждый, с различной угловой скоростью (вращающий момент) в изо-кинетическом режиме. Первый подход: средней мощности – 120 грд/с; второй подход максимальной мощности – 45грд/с; третий подход субмаксимальной мощности – 75 грд/с.

Результаты. Результаты исследования представлены в таблице. При анализе полученных данных рассчитывался коэффициент разницы для больших групп мышц ≤ 15 %, малых групп мышц ≤ 20 %, процент дефицита от – 10 до +10 %, максимальный вращающий момент, указывающий на максимальную силовую способность, время, необходимое для его достижения, угол максимального вращающего момента, отношение работы к массе тела, средняя мощность, время ускорения, торможения, диапазон движения, вращающий момент с эффектом гравитации.

Обсуждение. Как видно из таблицы, студентки выполняли ДД в аэробном режиме. Оценка функционального состояния по частоте сердечных сокращений свидетельствует о хорошей восстанавливаемости, однако разброс показателей ЧСС через 30 с значительно превышает фоновые значения. В момент вращения угловая скорость была одинаковой при сгибании и разгибании, а пик вращательного момента (Hm) при разгибании левого плечевого сустава существенно превышал аналогичный при сгибании (p ≤ 0,001). В плечевом правом суставе достоверные различия выявились при угловой скорости 75 и 120 грд/с, а при 45 грд/с на уровне тенденции. Такой пик вращательного момента при разгибании можно объяснить большим количеством и силой мышц, участвующих в разгибании: широчайшая мышца спины, иннервируемая грудным и грудоспинным нервом С6-С8. Она берет начало от остистых отростков позвонков ThVIII до крестца. От позвонков в твердый апоневроз поясничной фасции и с 3–4 зубцов последних 3–4 ребер. Окончания мышцы находятся в гребне малого бугорка плечевой кости. Широчайшая мышца спины принимает участие в поддержании позы и ее функциональные силовые способности важны в обеспечении акта сидения.

Средняя мощность при включении первого плечевого сустава при сгибании-разгибании статистически значимо различалась в угловых скоростях 75 и 120 грд/с (p ≤ 0,05), а при 45 грд/с возрастала на уровне тенденции. В левом плечевом суставе при сгибании-разгибании различия при всех угловых скоростях были достоверны (p ≤ 0,01). Средняя мощность правого сустава при сгибании существенно превосходит данные левого сустава, а при разгибании достоверно превышает значения левого сустава, когда угловая скорость была 45 грд/с. Средняя мощность характеризует быстроту включения силовых способностей.

Пик вращающего момента при сгибании и разгибании правого плечевого сустава существенно возрастал во втором случае (разгибание) при угловой скорости 75 и 120 грд/с (p ≤ 0,05) и на уровне тенденции при 45 грд/с.

Интегративная физиология

В левом плечевом суставе в условиях сгибания показатели были ниже по сравнению с правым плечевым суставом (p ≤ 0,05) и достоверно выше при разгибании (p ≤ 0,01–0,001). Распределение показателей средних значений было большим в правом плечевом суставе.

Суммарная мышечная сила в повторе с максимально высокой работой при сгибании правого плечевого сустава была достоверно ниже аналогичной при разгибании в условиях угловой скорости 75 и 120 грд/с (p ≤ 0,05–0,01) и на уровне p ≤ 0,05 при вращающем моменте 45 грд/с. Еще больше различия выявлены в левом плечевом суставе (p ≤ 0,01–0,001). Работа отображает способность мышц генерировать максимальную силу во всем диапазоне движения.

Заключение. Таким образом, результаты исследования выявили профильную асимметрию, обоснованную генотипически и фенотипически, рассматривая ДД как специфическое поведение человека, связанное со здоровьем.

В исследовании принимали участие студентки первой (12 %) и второй (48 %) групп здоровья. К сожалению, вынуждены констатировать, что 40 % студентов относились к СМГ (специальной медицинской группе) по допуску к занятиям по физическому воспитанию. Недельный объем двигательной активности ровняется 6 ч. При этом около полови- ны обследуемых девушек делали утреннюю гимнастику (20 мин) с набором ДД вращательного вектора и стретчинга. Вот поэтому актуализируются исследования в области поведенческой физиологии и медицины (исследования в СМГ), которая занимает важное место в организации здорового стиля жизни, рационального поведения.