Biomechanical parameters as a system-forming factor, providing relationship of physiological functions and determining the success of goal-directed human movement (archery example)

Произвольные движения определяют эволюционное и онтогенетическое развитие двигательной и психической деятельности человека [4]. Доминантной их характеристикой является целенаправленность – достижение запланированного результата. Совре менные теории организации произвольных движений построены на этом основополагающем принципе [1, 2], что позволяет объяснить эффективность их воздействия на внешнюю среду, несмотря на динамичные изменения ее параметров. Запрограммированная точность целенаправленных движений человека существенно различается и зависит от сложности моторной задачи. В полной мере она проявляется в спортивной деятельности, когда точность попадания в цель определяет спортивный результат (стрельба из пистоле- та, винтовки, лука). В настоящее время результаты в этих видах спорта очень высоки и поэтому возникает необходимость совершенствования методов оценки спортивной техники с использованием современных технологий, позволяющих количественно оценивать деятельность биомеханических, физиологических, психофизиологических параметров. Известно, что оценка эффективности прицельных движений при стрельбе из пистолета, лука в основном осуществляется по биомеханическим (тренажер СКАТТ) или физиологическим (электромиограмма, электроэнцефалограмма) параметрам. При таком подходе их значимость, а также роль отдельных систем в эффективности прицельного движения в достаточной степени не выявляется. В настоящее время современные методические подходы предоставляют возможность синхронно регистрировать и анализировать параметры, характеризующие внешнюю и внутреннюю структуру произвольных движений, что позволяет выявлять механизмы организации движений и маркеры успешности их реализации [3]. Однако модели прицельных движений в таких исследованиях единичны. В связи с вышеизложенным целью работы является разработка методики комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука, в которой биомеханические параметры являются системообразующим фактором, определяющим оптимальные взаимосвязи различных физиологических систем (сердечно-сосудистая, дыхательная, нервно-мышечная, центральная нервная и др.) и обеспечивают успешность целенаправленных движений.

Методические рекомендации . Исследования были выполнены в лабораториях кафедры адаптивной физической культуры Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма (г. Краснодар) и ООО Научно-производственно-конструкторской фирмы «Медиком МТД» (г. Таганрог). В исследованиях участвовали 6 спортсменов-инвалидов с поражением опорно-двигательного аппарата (мастера спорта, заслуженные мастера спорта и мастера спорта международного класса).

Для оценки динамики ведущих систем, обеспечивающих точность попадания в цель, использовались электроэнцефалограф (Энцефалан-ЭЭГР-19/26», г. Таганрог) и тренажер СКАТТ МХ-02. На всех этапах подготовки, прицеливания и спуска тетивы регистрировались электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электрокардиограмма

(ЭКГ), огибающая электромиограммы нижних пучков левой трапециевидной мышцы (ОЭМГ), рекурсии дыхания – пневмограмма (РД) и двигательная активность (Дв) посредством специального датчика, закрепленного на луке для определения момента щелчка кликера и спуска тетивы. На рисунке 1 представлен временной интервал прицеливания испытуемого.

Рис. 1. Момент прицеливания, испытуемый Ш-ов, 25 лет, ЗМС

В организации целенаправленных движений, в частности при стрельбе из лука, принимает участие широкий спектр физиологических систем, которые в большей или меньшей степени изменяют параметры при прицеливании и спуске тетивы. Последний, наиболее важный короткий временной интервал, является точкой отсчета анализа исследуемых параметров, определяющих паттерн, который свидетельствует о точности выстрела и может служить маркером успешности данного соревновательного упражнения. На рисунках 2 и 3 представлены ЭКГ, ЭМГ, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы).

На рисунке 2 показаны регистрируемые параметры, на которых выделены моменты начала подъема лука (напряжение нижних пучков левой трапециевидной мышцы по ОЭМГ), задержка дыхания (по РД), щелчок кликера лука и спуск тетивы лука (по каналу тремора ДвА). Сигналы показаны на скорости 7,5 мм/с. Секунд-

Рис. 2.

Электрокардиограмма, электромиография, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы, скорость 7,5 мм/с)

Рис. 4. Синхронная запись ЭЭГ, ЭМГ, пневмограммы, движение стрелка и топографические карты мощности спектра ЭЭГ в диапазонах 4-8, 8-12, 12-24 и 24-35 Гц при прицеливании

Рис. 3.

Электрокардиограмма, электромиография, пневмограмма, движение стрелка (спуск тетивы, скорость 30 мм/с)

ные метки выделены вертикальными пунктирными линиями.

На рисунке 3 сигналы показаны на скорости 30 мм/с, четко видно, что спуск тетивы происходил с задержкой дыхания на вдохе и между комплексами QRS в сегменте ST электрокардиограммы.

Организация целенаправленных движений осуществляется многоуровневой центральной нервной системой, построенной по иерархическому типу при доминировании коры больших полушарий. Центральные корковые программы произвольных движений человека, которые ответственны за точную реализацию моторной задачи, в частности за попадание в цель, могут в определенной степени визуализироваться посредством анализа электрической активности – электроэнцефалограммы [5]. Апостериорный анализ топографических карт мощности спектра ЭЭГ в различных частотных диапазонах (4-8, 8-12, 12-24 и 24-35 Гц) позволяет выявить корковые области, ответственные за организацию и контроль стрельбы из лука. На рисунке 4 слева представлена синхронная запись ЭЭГ, ЭКГ, пневмограммы и других показателей, справа – топографические карты мощности спектра ЭЭГ в различных диапазонах. Мощность спектра ЭЭГ перед выстрелом повышена в затылочной и теменной областях правого и в моторных центрах левого полушария. Анализ топографических карт возможен в выбранных интервалах прицеливания и спуска тетивы.

Заключение . Предложенный метод комплексного анализа спортивной техники стрельбы из лука с учетом биомеханических параметров как основы взаимосвязи физиологических функций, обеспечивающих успешность целенаправленных движений человека, направлен на объективный контроль внешней и внутренней структуры данного спортивного упражнения и при необходимости индивидуальную коррекцию в процессе тренировочных занятий.

Kuban State university of Physical Education, Sports and Tourism, Krasnodar

Scientific and production and design company “Physician of MTD”, Taganrog