Динамика постурального баланса в вертикальной позе тхэквондистов высокой квалификации в годовом макроцикле

Спорт высших достижений, особенно тхэквондо, предъявляет повышенные требования к постуральной системе в связи с наличием экстремальных физических нагрузок. В результате формируется и закрепляется специфический двигательный стереотип, который определяет условия развития и функционирования опорно-двигательного аппарата спортсмена. Асимметричность распределения нагрузок на мышцы и суставы, условия соревновательной деятельности влияют на проприоцептивную афферентацию, на основе которой центральная нервная система адаптируется к особенностям профессиональной деятельности. Результатом этой адаптации является изменение тонуса постуральных мышц, приводящее к возникновению структурных и функциональных асимметрий тела, нарушению осанки, переходя в разряд предикторов травм опорно-двигательного аппарата [1, 6, 12].

Удержание спортсменом вертикальной позы сопровождается его микроколебатель-ными движениями, происходят достаточно сложные гармонические колебания как общего центра масс (ОЦМ), так и центра давления (ЦД) стоп на плоскость опоры [17]. Координация вертикального положения тела служит своеобразным индикатором здоровья, состояния функционального развития организма, физической подготовленности и уровня спортивного мастерства [7, 18].

Известно, что эффекторными элементами статокинетической системы служат мышцы опорно-двигательного и глазодвигательного аппаратов, нейровегетативного и эндокринного комплексов.

Указанные структуры статокинетической системы организма обеспечивают:

• –    поддержание функционального состояния на оптимальном уровне;

• –    ориентировку человека в пространстве (сенсорику);

• –    равновесие тела в статике и динамике (моторику);

• –    энергетическое обеспечение двигательных актов (трофику).

В поддержании позы в норме функционирует преимущественно тоническая мускулатура, которая для предотвращения падения человека «мозаично» перераспределяет напряжение между различными группами мышц [19].

Группа В.С. Гурфинкеля [2–5] показала, что в регуляции позы центральное место занимает внутренний образ тела человека, так называемая «схема тела», позволяющая сопоставлять и совместно обрабатывать информацию от различных биологических сенсоров, определять положение произвольной точки тела в пространстве, а также планировать поз-ные коррекции с учетом геометрической структуры и динамических характеристик тела.

При возникновении утомления спортсмены сталкиваются с проблемами не только в поддержании работоспособности организма, но и в ориентации в пространстве, сохранения равновесия, правильном исполнении технических элементов. Ввиду этого возникает необходимость контроля функционального состояния организма спортсмена в процессе макро- и мезоциклов подготовки, в том числе и статокинетической устойчивости как интегрального показателя [10].

Организация и методы. В исследовании приняли участие 10 тхэквондистов (5 членов сборной РФ и 5 членов сборной Казахстана). Измерение показателей статокинетической устойчивости проводилось на аппаратнопрограммном комплексе МБН «Стабило» в 3 периода подготовки: подготовительном, соревновательном и восстановительном. Исследование проводилось в положении стоя на двух ногах в привычном для спортсмена положении с открытыми и закрытыми глазами в течение 30 с каждой пробы. Для получения более точных данных измерения проводились 2 раза с интервалом 10 мин и в программу вводились данные о длине тела, длине и ширине стопы.

Результаты исследования. В табл. 1 представлены результаты исследования положения и отклонения общего центра давления тхэквондистов, полученные в различные режимы подготовки при пробах с открытыми и закрытыми глазами.

При оценке данных положения ОЦД, независимо от этапа подготовки, стоит отметить его смещение на правую часть тела (от 8,11 до 29,56 мм), что, видимо, является следствием специфической позы, характерной для тхэквондо (рис. 1). Можно предположить наличие асимметрий в силе и длине мышц ротаторов туловища и ягодичных мышц, которые приводят к развороту вправо верхней части тела относительно вертикальной оси, тем самым смещая ОЦД [15].

При анализе динамики положения ОЦД во фронтальной плоскости по периодам подготовки выявлено его большее смещение вправо в подготовительном режиме (29,56 ± ± 7,04 мм) и относительная нормализация в соревновательном и восстановительном (до 11,88 мм). Столь значимая разница (р ≤ 0,05), вероятно, обусловлена большими тренировочными нагрузками в стойке, которые усиливают деформацию осанки. Косвенным признаком являются данные динамики отклонения ОЦД в сагиттальной плоскости в пробе с открытыми глазами: в подготовительном режиме 50,42 ± 4,98 мм, в соревновательном 13,46 ± 1,53 мм (меньше на 73,31 %, р ≤ 0,05), а в восстановительном 5,10 ± 0,10 мм (рис. 2). Относительная динамика отклонения и положения ОЦД по данным исследования в соревновательном и восстановительном периодах представлена на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что наиболее значимые различия наблюдаются в параметре отклонения ОЦД в сагиттальной плоскости. Учитывая, что данный параметр свидетельствует о колебании тела вперед-назад и предполагая наличие голеностопной стратегии поддержания вертикальной позы у квалифицированных тхэквондистов, мы можем предположить наличие избыточной нагрузки на икроножные и камбаловидные мышцы и мышцы стопы. Видимо, большие специализированные физические нагрузки приводят к повышению тонической активности мышц стопы и голени, нарушению соотношения напряжения / длина мышцы и дискоординации в функционировании (работа антагонист – синергист) икроножной, передней большеберцовой, камбаловидной и мышц стопы, что и приводит к формированию относительно высоких колебаний ОЦД в сагиттальной плоскости [11, 15, 16]. В таком случае нельзя исключать и возникновение биомеханических нарушений, схематично обозначенных на рис. 3.

Таблица 1

Table 1

Динамика по периодам подготовки средних значений общего центра давления (ОЦД) в основной стойке, в фронтальной (ФП) и сагиттальной плоскостях (СП) при пробах с открытыми (ГО) и закрытыми (ГЗ) глазами

Period-based changes in mean values of the general center of pressure (GCP) in the main stance in frontal (FP) and sagittal (SP) planes in tests with eyes open (OE) and closed (CE)

	Отклонение ОЦД в ФП ГО (мм) GCP shift in FP at OE (mm)	Отклонение ОЦД в ФП ГЗ (мм) GCP shift in FP at CE (mm)		Отклонение ОЦД в СП ГО (мм) GCP shift in SP at OE (mm)		Отклонение ОЦД в СП ГЗ (мм) GCP shift in SP at CE (mm)	Положение ОЦД в ФП ГО (мм) GCP position in FP at OE (mm)	Положение ОЦД в ФП ГЗ (мм) GCP position in FP at CE (mm)	Положение ОЦД в СП ГО (мм) GCP position in SP at OE (mm)	Положение ОЦД в СП ГЗ (мм) GCP position in SP at CE (mm)
ПС PC	7,17 ± 0,29	9,28 ± 0,64		50,42 ± 4,98		44,91 ± 6,30	29,56 ± 7,04	30,19 ± 7,55	–2,41 ± 2,14	0,11 ± 1,76
С C	5,37 ± 0,63	21,29 ± 3,09		13,46 ± 1,53		51,81 ± 6,05	11,88 ± 1,63	11,41 ± 1,05	6,32 ± 1,87	2,71 ± 0,14
В R	2,58 ± 0,16	5,10 ± 0,10		6,27 ± 0,37		10,38 ± 0,41	8,11 ± 1,50	11,21 ± 1,71	–14,04 ± 4,49	–3,30 ± 4,47
Сравнение ПС и С / Comparison between PC and C
р	≤ 0,05				≤ 0,05			≤ 0,05
Сравнение ПС и В / Comparison between PC and R
р	≤ 0,05		≤ 0,05		≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05
Сравнение С и В / Comparison between C and R
р	≤ 0,05		≤ 0,05		≤ 0,05	≤ 0,05

Примечание. ПС – предсоревновательный; С – соревновательный; В – восстановительный. Note. PC – precompetitive; C – competitive; R – recovery.

Рис. 1. Пример стоек в тхэквондо Fig. 1. Examples of taekwondo stances

Колебания ОЦД в фронтальной плоскости являются отражением процесса приведения тела в центр или среднего положения равнодействующего давления тела на опору в пределах площади опоры в положении вправо-влево. Анализ этих колебаний в пробах с открытыми глазами не выявили статистически значимых различий по периодам подготовки. Однако установлен факт резкого роста отклонений ОЦД в соревновательный период (р ≤ 0,05) в фронтальной плоскости между данными при пробе с открытыми и закрытыми глазами (рис. 4).

Исходя из того, что постуральная активность находится под контролем структур ствола мозга, вызывающего напряжение мышц разгибателей ног и, учитывая возможность их рефлекторного активирования с различных сенсорных входов [13], в данном случае зрения, мы можем предположить наличие явных признаков утомления центральной нервной системы. Можно предположить и наличие у спортсменов проблем не только в постуральном балансе в пробе с закрытыми глазами, но и ориентации в пространстве, в точности исполнения технических элементов [10].

Отклонение ОЦД в Отклонение ОЦД в Положение ОЦД в Положение ОЦД в ФП ГО (мм)         СП ГО (мм)         ФП ГО (мм)         СП ГО (мм)

Рис. 2. Относительная динамика отклонения и положения ОЦД по данным исследования в соревновательном и восстановительном периодах Fig. 2. Relative changes in GCP shifts and position according to studies in the competitive and recovery periods

Рис. 3. Возможная схема возникновения биомеханических нарушений при дискоординации в работе антагонист – синергист (икроножной, передней большеберцовой, камбаловидной и мышц стопы)

Fig. 3. Possible pattern of biomechanical disturbances induced by dyscoordination of antagonist-synergist functioning (gastrocnemius, anterior tibialis, soleus, and foot muscles)

Схожая, но более выраженная динамика (р < 0,05) наблюдалась и по данным проб с открытыми и закрытыми глазами в отклонении ОЦД в сагиттальной плоскости в соревновательный период (рис. 5). По данным В.С. Гурфинкеля [2], икроножная мышца в условиях удобной стойки развивает усилие, составляющее около 1/9 от максимально возможного, а самой гравитационно-чувствительной мышцей человека является камбаловидная [5, 8]. Физиологической основой такого роста колебаний, помимо вышеуказанных причин, может являться изменение мышечного тонуса икроножной мышцы, обусловленного

Разница отклонение ОЦД в ФП между ГО и ГЗ (мм)

Разница отклонение ОЦД в СП между ГО и ГЗ (мм)

Рис. 5. Пример записи стабилограммы в пробе с открытыми (А) и закрытыми глазами (Б) в соревновательном периоде

Fig. 5. Examples of stabilograms recorded in tests with eyes open (A) and closed (B) in the competitive period

Рис. 4. Различия данных колебаний ОЦД (мм) между пробами с открытыми и закрытыми глазами в различные периоды подготовки Fig. 4. Differences in fluctuations of the GCP (mm) between tests with eyes open and closed in different periods of training

механическими свойствами мышечных волокон, т. е. изменением ее упругости и укорочения [15] и перенос части усилия для поддержания постурального баланса на камбаловидную. Кроме того, так как в регуляции позы участвуют 3 сенсорные системы нашего организма: зрение, вестибулярный аппарат и про-приорецепция, то можно сделать предположение, что при депривации зрительного контроля в соревновательном периоде, на фоне утомления ЦНС, основную роль в поддержании статокинетической устойчивости играет проприоцепция [11].

Если принять во внимание предположение об изменении упругости и укорочения икроножных мышц, то можно говорить о временных нарушениях проприорецепции, видимо, за счет излишнего натяжения ахиллова сухожилия и плантарной фасции.

В табл. 2 представлены результаты исследования других ключевых параметров стаби-лограммы, таких как скорость ОЦД, площадь статокинезиограммы и динамического компонента равновесия.

Скорость ОЦД характеризует способность к поддержанию равновесия. Отклоне-

Таблица 2

Table 2

Динамика по периодам подготовки средних значений параметров статокинетической устойчивости в основной стойке в фронтальной (ФП) и сагиттальной плоскостях (СП) при пробах с открытыми (ГО) и закрытыми (ГЗ) глазами

Period-based changes in mean values of statokinetic stability parameters in the main stance in frontal (FP) and sagittal (SP) planes in tests with eyes open (OE) and closed (CE)

	Скорость ОЦД ГО (мм/с) GCP speed at OE (mm/s)	Скорость ОЦД ГЗ (мм/с) GCP speed at CE (mm/s)	Площадь статокинезиограммы ГО (мм2) Statokinesigram area at OE (mm2)	Площадь статокинезиограммы ГЗ (мм2) Statokinesigram area at CE (mm2)
ПС PC	10,41 ± 0,19	12,68 ± 0,36	141,21 ± 8,72	147,57 ± 14,47
С C	10,09 ± 0,34	14,24 ± 0,40	61,93 ± 6,29	200,77 ± 4,62
В R	8,53 ± 0,24	12,42 ± 0,33	33,04 ± 2,00	58,93 ± 0,56
Сравнение ПС и С / Comparison between PC and C
р		≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05
Сравнение ПС и В / Comparison between PC and R
р	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05
Сравнение С и В / Comparison between C and R
р	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05

Примечание. ПС – предсоревновательный; С – соревновательный; В – восстановительный. Note. PC – precompetitive; C – competitive; R – recovery.

ние ОЦД от оптимального положения приводит к «остановленному падению тела» и требует компенсаторной мышечной деятельности для сохранения равновесия, фактически отражая механизмы постурологического баланса [11, 14, 15].

Из табл. 2 видно, что значения скорости ОЦД в пробе с открытыми глазами были минимальны в восстановительный период, тогда как в подготовительном и соревновательном они выше в среднем на 15–18 % (р ≤ 0,05). Возможно, что на фоне интенсивных физических нагрузок происходит адаптивное включение компенсаторных механизмов поддержания вертикальной позы. Таким вероятным механизмом может являться изменение активности центрального генератора ритма изменения скорости перемещения тела человека в вертикальном положении (central pattern generator – CPG), в норме, передающий импульс с частотой 0,4–0,6 Гц [15]. Видимо, в подготовительный и соревновательный периоды происходят изменение частоты им-пульсации, что и определяет увеличение скорости перемещения общего центра давления. В пробах с закрытыми глазами выявлена аналогичная направленность изменений.

Изучение динамики изменения площади статокинезиограммы в различные периоды подготовки выявило наличие достаточно интересных закономерностей. Так, в пробе с открытыми глазами максимальные значения зафиксированы в подготовительном периоде (141,21 ± 8,72 мм2), в соревновательном площадь статокинезиограммы снизилась в 2,27 раза, а минимальные ее значения были получены в восстановительном. Совокупная разница между максимальными и минимальными значениями составила 108,17 мм2. Учитывая, что данный параметр имеет интегральный характер и зависит от ряда параметров, в частности, от девиации во фронтальном и сагиттальном направлениях, вероятно, столь существенные различия являются следствием динамики отклонения ОЦД в сагиттальной плоскости в результате дискоординации в функционировании (работа антагонист – синергист) икроножной, передней большеберцовой, камбаловидной и мышц стопы [9].

При анализе различий между пробами с открытыми и закрытыми глазами (рис. 6) выявлен факт резкого увеличения площади ста-токинезиограммы в соревновательном периоде. Возможно, что такая динамика является следствием аналогичных изменений отклонений ОЦД в фронтальной плоскости и, как от-

Рис. 6. Различия данных площади статокинезиограммы (мм2) между пробами с открытыми и закрытыми глазами в различные периоды подготовки Fig. 6. Differences in statokinesigram area (mm2) between tests with eyes open and closed in different periods of training

мечалось выше, свидетельствует о наличии явных признаков утомления центральной нервной системы [8].

Таким образом, проведенное исследование показало, что исследование устойчивости в вертикальной позе при помощи стабиломет-рии является достаточно объективным способом проведения оперативного контроля в спорте высших достижений. Анализ динамики стабилограмм позволяет в различные периоды подготовки выявлять текущие состояния спортсмена. Например, нами в годовом макроцикле подготовки квалифицированных тхэквондистов были выявлены факты того, что в соревновательный период наблюдаются явные признаки утомления центральной нервной системы, изменения проприорецеп-ции, изменение активности центрального генератора ритма изменения скорости перемещения тела человека в вертикальном положении, возникают биомеханические нарушения.

Южно-Уральский государственный университет благодарен за финансовую поддержку Министерство образования и науки Российской Федерации (грант № 19.9733.2017/ВР).